血流动力学——Starling力

血流动力学——Starling力人体毛细血管内壁有一层内皮细胞,相邻细胞之间有间隙,流体可以通过三种方式穿过毛细血管:简单扩散,囊泡运输和渗透作用。

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一、简介

Starling力,是以英国生理学家Ernest Starling命名,Starling力被定义为是驱动血液通过毛细血管壁进行物质交换的力。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

血流动力学——Starling力

二、相关内容介绍

人体毛细血管内壁有一层内皮细胞,相邻细胞之间有间隙,流体可以通过三种方式穿过毛细血管:简单扩散,囊泡运输和渗透作用。最常见的是简单扩散。

正常情况下,一些水溶性的物质可以通过内皮细胞之间的缝隙扩散,例如,各种离子、葡萄糖和氨基酸等分子可以很容易地通过这些缝隙。但也有一些物质由于体积太大,无法穿过这些裂缝,比如蛋白质,但是蛋白质可以通过囊泡运输来透过毛细血管。不过有些情况例外,比肾脏和肠的毛细血管壁,它们有很大的孔,可以让蛋白质畅通无阻地通过。

另外,脂溶性的溶质、气体,如维生素D、氧气和二氧化碳,可以直接通过毛细血管壁扩散,无须通过缝隙进行扩散。所以,水溶性物质脂溶性溶质、气体的扩散速率不相同,这一切都归结为它们可以通过的总表面积。因此,像葡萄糖这样的水溶性分子,被限制在裂缝中,而像氧气这样的东西可以扩散到内皮膜的任何表面。这就是为什么氧气能比葡萄糖更快地扩散到组织中。

血流动力学——Starling力

当所有这些物质沿着毛细血管进行交换时,另一种物质,水,也在穿过,特别是通过内皮细胞的缝隙。它通常是通过渗透作用发生的,水通过半透膜从低溶质浓度的区域移动到高溶质浓度的区域。水的运动是由Starling力决定的,以欧内斯特·斯塔林(Ernest Starling)命名,他还提出了Starling方程。它是这样的:

血流动力学——Starling力

公式中Jv为流体运动的力,Kf为过滤系数,Pc为毛细血管静水压,Pi为间隙静水压,σ为反射系数,πc为胶体渗透压,πi为间隙渗透压。

这个方程式简单地说明,有两种作用于毛细血管内外的力决定了流体运动的力,即P(静水压)和π(渗透压)。

Jv的大小确定液体是流入还是流出毛细血管。正常情况下,Jv小于0。而Jv大于0时,流体会流出细胞间隙产生不同程度的水肿。

从静水压力开始介绍,它被描述为流体在封闭空间中施加的压力,在毛细血管内为,或间隙空间内。

这里的Pc,也就是毛细管静水压力,它把液体从毛细血管中挤出来。然后Pi为间隙静水压力,它将液体推入毛细血管。

πc为胶体渗透压,它是由像白蛋白这样的蛋白质引起的,白蛋白会把液体拉入毛细血管。πi为间隙渗透压和胶体渗透压作用相反,它将液体拉入间隙空间的。由于间中蛋白质含量很少,正常情况下间隙渗透压接近于零。

血流动力学——Starling力

接下来,让我们看看Kf(过滤系数),它不是力,而是表达毛细血管壁的透水性。它在不同类型的毛细血管中有所不同,取决于裂隙或开孔的大小。由于肾小球毛细血管中有更大的开孔,可以让更多的水分子通过,因此,它的过滤系数很高。相比之下,大脑的毛细血管没有开孔,因此过滤系数很低。

最后是反射系数,用来描述毛细管对蛋白质的渗透性。范围是0~1,系数为1表示毛细管对蛋白质是不可渗透的,而系数为0表示它是完全可渗透的。

因此,当反射系数为1时,说明血浆蛋白如白蛋白在毛细血管血液中浓度大,施加很大的渗透压。因此,毛细血管蛋白浓度的增加可以减少水向间隙的运动。而系数若为0,则表示毛细血管对蛋白质是完全渗透的,那蛋白浓度即便很大也不会对流体与间隙之间的运动产生影响,因为这时是内皮细胞膜是完全渗透的。

若这个数字是负的,意味着水会进入毛细血管。如果这个数字是正的,就意味着水从毛细血管渗出来。

血流动力学——Starling力

三、相关疾病

有很多情况会改变这些变量。举个例子,让我们来看看水肿的一些原因。

心力衰竭时,血液不能被有效地泵出,所以它会回流到毛细血管中。这会增加毛细血管静水压力(Pc),导致液体“漏出”,导致下肢水肿。

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当有感染、毒素或烧伤时,它会增加过滤系数(Kf),裂缝变得更大,让更多的水通过,这也会导致水肿。

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更重要的是,当淋巴阻塞时,如丝虫病,蛋白质泄漏到间隙,增加间隙渗透压(πi),导致淋巴水肿。

在其他情况下,如肾病综合征、肝功能衰竭和蛋白质营养不良,血浆蛋白减少,导致胶体渗透压(πc)降低,这也导致水肿。

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