毛细血管
毛细血管管径一般为6-8 μm,血窦较大,直径可达40 μm。毛细血管管壁主要由一层内皮细胞和基膜组成。细的毛细血管横切面由一个内皮细胞围成,较粗的毛细血管由2-3个内皮细胞围成。内皮细胞基膜外有少许结缔组织。在内皮细胞与基膜之间散在有一种扁而有突起的细胞,细胞突起紧贴在内皮细胞基底面,称为周细胞(pericyte)。周细胞的功能尚不清楚,有人认为它们主要起机械性支持作用;也有人认为它们是未分化的细胞,在血管生长或再生时可分化为平滑肌纤维和成纤维细胞。
毛细血管是连于动、静脉末梢之间的细小动脉,管径约8-10 μm,相互吻合成网,除软骨、角膜、晶状体、毛发、被覆上皮和牙釉质外,遍布于全身各处。在代谢较旺盛的器官(如心、肝、肾等)毛细血管网较为稠密,而于代谢较低的器官(如肌腱、平滑肌等)则较为稀疏,毛细血管壁很薄,主要由一层内皮细胞构成,通透性较大,有利于血液与组织、细胞之间进行物质交换。在光镜下观察,各组织、器官中毛细血管的构造基本相同。但电镜下,不同器官的毛细血管的内皮细胞在结构上有所差异。据此,可将毛细血管分为三类:
连续毛细血管 连续毛细血管(continuous capillary)的特点为内皮细胞相互连续,细胞间有紧密连接等连接结构,基膜完整,细胞质中有许多吞饮小泡。连续毛细血管分布于结缔组织、肌组织、肺和中枢神经系统等处。肺和中枢神经系统内的毛细血管内皮细胞甚薄,含吞饮小泡较少。
有孔毛细血管 有孔毛细血管(fenestrated capillary)的特点是,内皮细胞不含核的部分很薄,有许多贯穿细胞的孔,孔的直径一般为60-80 nm。许多器官的毛细血管的孔有隔膜封闭,隔膜厚4-6 nm,较一般的细胞膜薄。内皮细胞基底面有连续的基板。此型血管主要存在于胃肠粘膜、某些内分泌腺和肾血管球等处。肾血管球的内皮细胞的孔没有隔膜。
血窦 血窦(sinusoid)或称窦状毛细血管(sinusoid capillary),管腔较大,形状不规则,主要分布于肝、脾、骨髓和一些内分泌腺中。血窦内皮细胞之间常有较大的间隙,故又称不连续毛细血管(discontinuous capillary)。不同器官内的血窦结构常有较大差别,某些内分泌腺的血窦,内皮细胞有孔,有连续的基板;有些器官如肝的血窦,内皮细胞有孔,细胞间隙较宽,基板不连续或不存在。脾血窦又不同于一般血窦,其内皮细胞呈杆状,细胞间的间隙也较大。
毛细血管是新旧物质交换的场所,也称为微循环,其功能奇特,能把静脉血液中带来的二氧化碳和代谢废物等排泄出去,比如肺部的毛细血管就能在人的呼吸运动中将二氧化碳排出,也能在呼吸中将氧气吸入,再将这些新鲜氧气输入动脉、变成鲜红的动脉血液,流到全身各处,供给组织需要;肝脏部位的毛细血管还能将肝脏制造的蛋白运送给其他需要的组织;肾脏部位的毛细血管能将人体代谢产生的尿酸、尿素等废物滤出来,随尿排出去;人的脑是需要大量氧气供给的,流入脑组织的动脉携带大量氧气,也要通过这里的毛细血管交给脑组织。毛细血管网密布全身,据研究,全身的毛细血管如果单根排列,总长度可达15万公里,可绕地球赤道4圈,但平时大约只有1/3开放即可满足需求。全身血液24小时的总里程为26.4万公里,比长江、黄河相加的总长度多20倍。
血管系统由动脉和静脉组成,直径从3 mm至10 μm,最初毛细血管网蚀刻在一块横截面为15 cm的硅片上,然后在形成的结构中引入生物分解聚合物,此后会形成光滑如镜的结构复制件,随后将它们叠加在一起,在它们之间放入一层多微孔膜片,就制成了人造血管系统。
在毛细血管网中从膜片一面注入内皮细胞,从另一面注入肝脏组织细胞(肾脏也是如此),内皮细胞会覆盖血管内表面。去除生物分解物质之后即可获得普通血管,血管壁由内皮细胞组成并保持有最初的结构。新方法能确保肝脏或肾脏获得足够数量的氧气和营养物质,为期2周的实验中,给实验鼠植入单层结构的肝脏和肾脏组织,术后组织成活率达95%。
将血液运送到全身的血管,最粗的是大动脉,直径2-3 cm。动脉内壁分为内膜、中膜、外膜三层,大动脉富含弹性纤维,具有承受血压的弹性构造。
小动脉与毛细血管相连。人类的头发直径约80 μm,毛细血管仅有约8 μm,内壁厚约1 μm,由内皮细胞构成。
全身毛细血管内壁的表面积合计约6000 m²,相当广阔。毛细血管的管径几乎和红细胞的大小相当,但红细胞非常柔软,容易改变形状,因此仍可通过。
毛细血管是血液与周围组织进行物质交换的主要部位。物质透过毛细血管壁的能力称毛细血管通透性(capillary permeability)。内皮细胞的孔能透过液体和大分子物质,吞饮小泡能输送液体,细胞间隙则因宽度和细胞连接紧密程度而通透性不同。基板能透过较小分子,但能阻挡一些大分子物质如蛋白质。另外,O₂、CO₂和脂溶性物质可直接透过内皮细胞的胞膜和胞质。
人体是一个复杂而又奇妙的肌体,五脏六腑各种器官都是“血肉相连”。任何一个器官、任何一个部位都遍布着许多微细血管,这些微血管最细的仅2 μm,最粗的也不过100 μm,均小于头发丝的二十分之一,管壁很薄,大约是一张纸的百分之一厚度。将细动脉、细静脉之间毛细血管连接起来,总长度可绕地球直径一周半,约900万公里,血液从心脏输出后要经过漫长的路途才能到达组织细胞。
仅靠心脏的收缩力不足以将血液输送到组织细胞,还需要微血管自身的自律性活动将血液灌注进细胞。血管的自律运动与心跳不同步,有其自身规律,起到了第二次调节供血的作用,被称为“第二心脏”。微循环直接参与组织细胞的新陈代谢物质交换,直接给细胞供血、供氧、供给能量及有关营养物质,同时将有害的代谢产物,如肌酸、乳酸、二氧化碳等带出。微循环是人体新陈代谢的场所,是内环境及生命最基本的保证。任何器官包括心脏在内都需要正常的微循环,否则会出现相应病变。当心肌微循环障碍时,可出现心慌、胸闷、早搏、心律不稳、心肌缺血、心肌梗塞、心源性猝死等;当脑循环障碍时,可出现神经衰弱、失眠健忘、头痛头晕、甚至面瘫、中风、痴呆等;当肝微循环障碍时,可出现腹痛、腹胀、食欲不振等;当肾微循环障碍时,可出现腰痛、血尿、蛋白尿、水肿等;当皮肤微循环障碍时,可出现瘀斑、老年斑、手足麻木、蚁走感等;全身微循环衰退时,人体衰老开始。俗语说:微循环通,不中风;微循环好,心肌梗塞少;微循环流畅,健康长寿。
目前衡量人体微循环的唯一方法是使用特殊的微循环显微镜进行甲襞和眼结膜微循环检查,这是一种微观世界的检查方法,医院内的宏观检查仪器如CT、磁共振、X光、B超等不能发现,因此临床微循环检查具有早期发现、早期诊断的作用。改善微循环障碍的方法包括扩张血管药物、活血化瘀药物、针灸、气功、体疗理疗等。也有通过日常用品中加入改善微循环成分的保健方法,如远红外线磁疗寝具,能够增加毛细血管开放数目,扩张血管,加快血流速度。
- 毛细血管壁病变:如遗传性毛细血管扩张症,感染性紫癜(流行性出血热等),中毒性紫癜(砷中毒、蜂毒等),过敏性紫癜,坏血病等;
- 血小板数量或质量异常:如原发性血小板减少性紫癜、原发性出血性血小板增多症、再生障碍性贫血、血小板无力症、血管性血友病等;
- 慢性肾炎尿毒症、糖尿病、类风湿关节炎、恶病质等;
- 老年性紫癜、妇女月经期、服用大量抗血小板药物亦可呈阳性。
毛细血管是血液与周围组织进行物质交换的主要部位。人体毛细血管的总面积很大,体重60 kg的人,毛细血管的总面积可达6000 m²。毛细血管管壁很薄,与周围细胞相距很近,这些是进行物质交换的有利条件。
物质透过毛细血管壁的能力称毛细血管通透性(capillary permeability)。内皮细胞的孔能透过液体和大分子物质,吞饮小泡能输送液体,细胞间隙则因宽度和细胞连接紧密程度的差别通透性不同。基板能透过较小分子,但能阻挡一些大分子物质。另外,O₂、CO₂和脂溶性物质可直接透过内皮细胞的胞膜和胞质。
参考资料编辑本段
- 中国解剖学会. 组织学与胚胎学[M]. 8版. 北京: 人民卫生出版社, 2018.
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- Standring S, et al. Gray's Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice[M]. 41st ed. London: Elsevier, 2016.
- Guyton AC, Hall JE. Textbook of Medical Physiology[M]. 14th ed. Philadelphia: Saunders, 2020.
- Junqueira LC, Carneiro J. Basic Histology: Text and Atlas[M]. 14th ed. New York: McGraw-Hill, 2018.
- Alberts B, et al. Molecular Biology of the Cell[M]. 7th ed. New York: Garland Science, 2021.
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