Капилляры

Капилляры (от лат. capillaris — волосяной) — это мельчайшие кровеносные сосуды, пронизывающие все ткани и органы человека и позвоночных животных. Они являются конечным звеном сосудистого русла, соединяющим артериальную и венозную системы, и обеспечивают основной обмен веществ между кровью и тканями. Диаметр капилляров составляет от 5 до 30 мкм, что сопоставимо с размером эритроцита (7–8 мкм), а толщина их стенки не превышает 1 мкм.

Строение и типы

Стенка капилляра состоит из одного слоя эндотелиальных клеток, расположенных на базальной мембране. Эндотелий выполняет барьерную, транспортную и метаболическую функции. В зависимости от строения эндотелия и базальной мембраны выделяют три основных типа капилляров.

Соматические (непрерывные)

Самый распространённый тип. Эндотелиальные клетки плотно прилегают друг к другу, образуя непрерывный слой. Базальная мембрана также сплошная. Транспорт веществ осуществляется через клетки (трансцитоз) или через узкие межклеточные щели (0,5–2 нм). Такие капилляры характерны для мышц, кожи, лёгких, центральной нервной системы. В головном мозге они образуют гематоэнцефалический барьер, избирательно пропускающий только определённые вещества.

Фенестрированные (окончатые)

В эндотелии имеются сквозные отверстия — фенестры (диаметром 50–80 нм), закрытые тонкой диафрагмой. Базальная мембрана непрерывная. Это обеспечивает более интенсивный обмен. Встречаются в почках (клубочки), эндокринных железах, кишечных ворсинках, сосудистом сплетении желудочков мозга.

Синусоидные (прерывистые)

Имеют самые крупные просветы (до 30–40 мкм) и большие межклеточные щели. Базальная мембрана может отсутствовать или быть прерывистой. Через такие капилляры свободно проходят крупные молекулы белка и даже клетки крови. Расположены в печени, селезёнке, костном мозге.

Функции

Основная функция капилляров — транскапиллярный обмен, то есть двустороннее перемещение воды, газов, питательных веществ и продуктов метаболизма между кровью и межклеточной жидкостью. Этот процесс обеспечивается несколькими механизмами.

Диффузия

Главный механизм. Кислород и углекислый газ, а также липофильные вещества (например, стероидные гормоны) диффундируют непосредственно через эндотелий по градиенту концентрации. Вода и водорастворимые вещества (глюкоза, аминокислоты, ионы) проходят через поры и фенестры.

Фильтрация и реабсорбция

Движение жидкости через стенку капилляра определяется разницей между гидростатическим давлением крови (выталкивает жидкость в ткань) и онкотическим давлением плазмы (создаваемым белками, втягивает жидкость обратно). В артериальном конце капилляра фильтрация преобладает, в венозном — реабсорбция. Этот баланс описывается законом Старлинга.

Трансцитоз

Транспорт крупных молекул (например, инсулина, липопротеинов) через эндотелиальную клетку в везикулах. Особенно важен в непрерывных капиллярах.

Капиллярная сеть и гемодинамика

Капилляры не функционируют изолированно, а образуют разветвлённые сети — капиллярные русла. Кровоток в них регулируется прекапиллярными сфинктерами — кольцами гладкомышечных клеток в местах отхождения капилляров от артериол. В состоянии покоя большая часть капилляров (до 70–80%) закрыта, кровь проходит через артериовенозные анастомозы, минуя капиллярную сеть. При нагрузке сфинктеры расслабляются, и капилляры заполняются кровью.

Скорость кровотока в капиллярах минимальна (0,3–1 мм/с), что создаёт оптимальные условия для обмена. Общая площадь поверхности всех капилляров в организме человека оценивается в 600–1000 м².

Регуляция капиллярного кровотока

Капиллярный кровоток регулируется как местными, так и системными механизмами.

• Миогенная регуляция: гладкие мышцы артериол и сфинктеров сокращаются в ответ на растяжение давлением, поддерживая постоянный приток крови.
• Метаболическая регуляция: снижение pH, накопление CO₂, лактата, аденозина (продуктов метаболизма) вызывает расширение капилляров и увеличение кровотока. Это основа рабочей гиперемии.
• Гуморальная регуляция: адреналин и норадреналин вызывают сужение капилляров (кроме сосудов сердца и мозга), гистамин и брадикинин — расширение.
• Нервная регуляция: симпатическая нервная система оказывает сосудосуживающее действие на артериолы, но капилляры не имеют прямой иннервации.

Капилляры в патологии

Нарушение функции капилляров лежит в основе многих заболеваний.

• Повышение проницаемости (капилляротоксикоз) наблюдается при воспалении, аллергии, ожогах, сепсисе. Приводит к отёку тканей.
• Снижение проницаемости характерно для сахарного диабета (утолщение базальной мембраны), атеросклероза, гипертонической болезни.
• Капиллярный стаз — остановка кровотока из-за повышения вязкости крови (полицитемия) или сладжирования эритроцитов. Наблюдается при шоке, обезвоживании, ДВС-синдроме.
• Ангиогенез — образование новых капилляров. Активируется при заживлении ран, опухолевом росте, хроническом воспалении. Патологический ангиогенез характерен для злокачественных новообразований, ретинопатии, ревматоидного артрита.

Интересные факты

• Общая длина капилляров в теле взрослого человека составляет около 100 000 км, что в 2,5 раза превышает длину экватора Земли.
• В состоянии покоя функционирует лишь 10–15% всех капилляров. При интенсивной физической нагрузке их количество может увеличиться в 5–10 раз.
• Капилляры лёгких имеют самую тонкую стенку (0,1–0,2 мкм), что обеспечивает эффективный газообмен.
• В сетчатке глаза капилляры отсутствуют в центральной ямке (fovea), что позволяет свету беспрепятственно достигать фоторецепторов.

Источники

• Гайтон А. К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология. — 13-е изд. — М.: Логосфера, 2018.
• Шмидт Р., Ланг Ф., Тевс Г. Физиология человека. — 3-е изд. — М.: Мир, 2005.
• Альбертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. — 6-е изд. — М.: Лаборатория знаний, 2021.
• Гистология, цитология и эмбриология / Под ред. Ю. И. Афанасьева, Н. А. Юриной. — 6-е изд. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016.
• Покровский В. М., Коротько Г. Ф. Физиология человека. — 2-е изд. — М.: Медицина, 2003.