Fisiologia e biofisica - scambio capillare

Lo scambio capillare e cenni sulla regolazione

Prof: Brizzi

Il letto capillare

Il letto capillare in generale è composto dalle arteriole, dagli sfinteri precapillari, dalle venule ecc. Se gli sfinteri precapillari sono aperti, il flusso del sangue sarà normale; se gli sfinteri precapillari sono chiusi, il flusso diminuirà. Tutto dipende dalla quantità di sfinteri aperti e chiusi.

Controllo degli sfinteri

Chi controlla l'apertura e chiusura degli sfinteri? Gli sfinteri sono fatti di muscolatura liscia come le arteriole e quindi sono sotto il controllo del sistema nervoso simpatico parasimpatico; il controllo è a monte. La regolazione non parte da un segnale che origina nel sistema circolatorio, ma da un segnale che origina altrove. (In caso di freddo, viene attivato il simpatico che determina vasocostrizione e quindi riduzione del letto vascolare. Il freddo, il ricordo, un'emozione, possono modificare il flusso periferico per attivazione del sistema vegetativo).

Fattori che influenzano la vasocostrizione e vasodilatazione

Vi sono anche altri fattori che possono modificare la vasocostrizione e la vasodilatazione: il livello di pO2, di pCO2 e di pH. Fattori chimici e nervosi possono modulare la vasocostrizione e vasodilatazione. Ha un effetto vasodilatante la bassa concentrazione di O2 e alte concentrazioni di pCO2. Lo stesso discorso si fa nella respirazione, dove i fattori chimici e nervosi vanno a modulare le attività dei polmoni. Anche le variazioni di pH possono influire e quindi essere un segnale importante.

Recettori di controllo

Ma le variazioni di pH, di pO2 e di pCO2 da chi sono segnalate? Questi fattori fisico chimici sono captati da un sistema di controllo che si accorge delle variazioni; questi sistemi sono i recettori posizionati nell'arco dell'aorta, nella biforcazione della carotide, i barorecettori per la regolazione della pressione arteriosa e del pH, sia perifericamente che centralmente, o dei chemiorecettori che sono recettori di tipo nervoso che mandano segnali in base alle variazioni di pH.

Scambio capillare

La parete del capillare è fatta da cellule endoteliali con una membrana che permette il passaggio solo di poche cose; quindi vi passerà l'acqua (tramite diffusione) sia tra le cellule sia dentro le cellule, ma l'acqua non è solubile con i grassi che compongono la membrana, quali i lipidi, i fosfolipidi. Tuttavia, passa lo stesso perché è molto piccola e non vi è possibilità che si mischi con i lipidi di membrana, perché hanno viscosità diverse. L'acqua può passare anche tra le cellule perché vi è un passaggio. Questo passaggio d'acqua è abbastanza cospicuo (nelle cellule e attraverso le cellule).

I capillari sono il luogo degli scambi di soluti con il sangue. Le sostanze che riescono ad attraversare i capillari sono l'acqua, alcuni soluti e i gas. Tra i due gas, O2 e la CO2, quest'ultima passa più facilmente attraverso le membrane perché ha un coefficiente di solubilità di circa venti volte maggiore rispetto all'ossigeno. Quindi è più difficile far passare l'ossigeno che eliminare CO2.

Apnea e scambi gassosi

Se blocchiamo la respirazione andando in apnea, cosa facciamo immediatamente? Non appena si interrompe la respirazione si blocca istantaneamente l'eliminazione di C02. Utilizzeremo le piccole riserve d'ossigeno legato all'Hb per un po' di tempo, quindi si evita l'immediata carenza d'ossigeno, e si avrà un immediato aumento delle pCO2, e questo è un segnale rapido, mentre l'abbassamento della pO2 avviene successivamente (perché abbiamo una certa riserva di ossigeno nelle cellule, per cui prima di abbassarsi, ci vuole un po' di tempo).

Diffusione nei capillari

La maggior parte dei soluti si muove attraverso la parete dei capillari per diffusione. La diffusione presuppone una differenza di pressione da una parte e dall'altra. Un liquido come il sangue, o un gas, si muove se si crea una differenza di pressione.

La pressione del sangue nell'aorta, nella brachiale, nei grandi vasi arriva a circa 130 o 120 mmHg. Man mano che ci allontaniamo dal cuore, all'inizio dello sfintere precapillare, la pressione che chiameremo idrostatica (perché data dalla colonna di liquido che si trova in quel punto) diminuirà fino a 30 o 35 mmHg per le diramazioni.

Pressione nei capillari

Nell'ambito del capillare, la pressione all'inizio e alla fine del capillare, sono uguali o diverse? Sono diverse. Quanto e come sono diverse? Se all'inizio del capillare è 35-40 mmHg, alla fine del capillare sarà 15 mmHg. Come accade ciò? Vi sono altre forze che agiscono sulla parete del capillare, come la pressione colloidosmotica dovuta soprattutto alle proteine del sangue che esercitano, in base alla quantità (circa 7-8 g), una pressione di circa 25-28 mmHg.

Pressione colloidosmotica

Questa forza in che senso agisce? Favorisce l'entrata di liquido dallo spazio interstiziale verso il capillare o va in senso contrario? Vi sono due pressioni, quella data dalle proteine che stanno nel capillare (le proteine sono idrosolubili, quindi trattengono acqua), creeranno una forza d'entrata di acqua dallo spazio interstiziale nel capillare. Infatti, se le proteine diminuiscono nel plasma, l'acqua non viene più trattenuta nei capillari e avremo formazione di edemi. Fisiologicamente le proteine del plasma trattengono acqua, quindi fanno entrare liquidi e tale forza risulta essere di 25 mmHg; tale forza collabora al mantenimento del volume del sangue e al determinismo di una certa pressione del sangue. Se la pressione colloidosmotica diminuisce, arriva a 15 mmHg, il liquido invece di entrare esce ed il volume del sangue tende a diminuire e quindi anche la pressione arteriosa cambia. Se cambia il volume di sangue, cambia anche la pressione.