近些年来,微循环理论与实践研究进展是多方面的,但也存在某些争议问题,如微循环的概念及其血管网络范围界定,微循环调节和内皮细胞功能,疾病过程的微循环机制和微血管病等。本文就上述问题复习近期文献进行综述性探讨和评价。
微血管网络结构
微循环包括微动脉、毛细血管和微静脉。微动脉不断分支,越来越细,分为1、2、3、4级微动脉(即A1、A2、A3、A4)。按解剖名称分为喂养微动脉(feeding arteriole)另称喂养小动脉(small feeding artery)、弓形微动脉包括弓桥形微动脉(arcade bridge arteriole)和弓形微动脉(arcade arteriole)、横贯微动脉(transverse arteriole)或称终末微动脉(terminal arteriole)和同等水平的后微动脉(Metarteriole)及其延续的毛细血管前括约肌(precapillary sphincter)。微动脉壁成份有内皮细胞、基底膜、内弹力板、平滑肌细胞、外弹力板和外膜。各器官微血管构型、结构和功能各有独特标志,各级微血管管壁结构亦不相同。许多组织中微动脉含有1~3层平滑肌细胞,呈螺旋状环绕排列,到毛细血管起始端的平滑肌,称为毛细血管前括约肌。微动脉系统是调节血流的阻力血管,口径范围为5~100μm,包括多层平滑肌的较大微动脉和单层平滑肌的较小微动脉,和毛细血管前括约肌一起组成毛细血管前阻力。
毛细血管即真毛细血管,由终末微动脉或横贯微动脉或后微动脉分支而出,无平滑肌细胞,只有单层内皮细胞,口径5~10μm,长度0.5~1mm,互相连接成毛细血管网,具有口径小、截面积大、血流慢等特点。血流通过真毛细血管提供血液和组织液之间的气体、溶质交换,称为“营养血流”。在毛细血管水平,还有一种管道从后微动脉分出后,直接进入微静脉称为直接通道(throughfare channel)口径为10~20μm,其血流称为“非营养血流”(或生理性分流)。
微静脉按其结构特征分为: ① 后微静脉(postcapillary venule),口径15~20μm,无平滑肌细胞,由内皮细胞和周边细胞构成;② 集合微静脉(collecting venules),口径35~45μm,偶有或无平滑肌细胞出现;③ 引流微静脉(draining venules),或称弓形微静脉系统(venular arcade system),有完整的平滑肌细胞。后微静脉尽管是毛细血管后阻力区的主要部份,但它没有缩小管径能力,因此需要直到300μm肌性微静脉参与,才能发挥毛细血管后阻力调控作用。微静脉是组织水平血液储库,它和小静脉、静脉一起形成容量血管。
微血管网络特殊吻合通道: ① 动静脉分流(A—V shut)(或称短路): 由微动脉直接进入微静脉或静脉丛,调节应激血流和体温;② 侧支循环: 动脉系统血管闭塞后,启用邻近微动脉,(多在弓形微动脉水平)形成吻合通道,开放血流灌注缺血区。
微循环范围界定
关于微循环范围,国内外存在争议。微循环血管网络范围可归纳为三个层次。
1 许多生理学家指出: 微循环是由最小微动脉(单层平滑肌细胞亦称细动脉)、毛细血管前括约肌区、毛细血管和微静脉组成(Landis 1964;Zweifach 1973;Fung 1977;Wiedeman 1981;Renkin 1984;Baker 1986)。这个微循环网络范围是以Kroghs(1919)骨胳肌为基本模式,它突出微循环中毛细血管网络。其局限性不能全面反应微循环各段血管功能和主体血流状态。很难区别血流快、慢或健康与疾病。
2 另有认为微循环范围: 微动脉包括厚壁肌性多层平滑肌细胞在内微动脉系统(A1、A2、A3、A4),口径范围为5~100μm。微静脉包括后微静脉及其后阻力区、集合微静脉和引流微静脉(V1、V2、V3、V4),口径范围为15~300μm(Berne 1997;West 1988)。也包括特殊动静脉吻合通道: (1) 动静脉短路(生理分流);(2) 侧支循环(病理分流)。这种微循环血管网络范围扩大,既涵盖了内皮细胞主动调节血管张力和被动物质交换功能,又反映血流传输、调节灌注、阻力血管、容量血管、生理分流、病理分流,体现了微循环是器官独立功能单元的特征。
3 还有人指出,扩大某些器官(心、脑)微循环血管网络的范围: 脑微循环血流调节效应器,不仅发生于单层平滑肌细胞的微动脉,也发生于多层平滑肌的小动脉。因此,“微动脉”(Arterioles)血管口径范围扩大到300~500μm(Mchedlishvili 1986)。心脏冠状动脉按口径大小分为动脉(>400μm)、小动脉(<400μm)和微动脉(<100μm)。具有血流调节功能,发生在小于400μm动脉血管。因此,作为调节血管,不仅是微动脉,也包括另外一些属于调节血管一类的小动脉(Spaan 1991)。冠脉闭塞或几乎闭塞后侧支循环微血管口径多在20~200μm范围(Braunwald 1997)。近几年有人指出,心脏微循环是由小动脉、微动脉、毛细血管、微静脉和小静脉组成。内皮细胞为其功能不同的各段血管提供共同的连接衬里,连接微血管网络,具有选择性屏障、防止血栓、血流传输、血管张力调节和细胞通透性等。这些特性可引起或参与微循环或微-体循环相关的疾病过程(Chilian 1993;Siegel 1997)。这样,既有利于更全面比较不同器官中的微循环共性和个性特征,也有助于采用现代影像诊断技术,研究内脏微循环,推进临床微血管病学的发展,提供微循环网络可见水平(Mader 1991;Siegel 1997)。综上所述,近15年来,一派学者根据生物实验资料趋向于将微循环血管网络范围扩大,认为传统“僵硬管道”(Rigid Tuble)的机械调节概念正向“动态管道”(Dynamic Tuble)运动张力调节的认识转变(Hess 1997),并指出Poiseuille定律评价微循环血流灌注存在局限性。微血管床局部血流取决于灌注压、代谢需求、血流阻力和血管运动张力。
微循环功能
整个循环系统是供给机体组织氧、营养必需物质及其相应量血液的传送装置。微循环是组织器官内微动脉与微静脉之间的血液循环,它和微淋巴管一起组成微循环功能单元,承担血液与组织液之间氧、营养必需物质和代谢产物的交换,能量、信息传输,承担血液流通、分配、组织灌注,以及一系列反馈调节、内环境稳定机制。因此,微循环不仅是整体循环系统的末梢部分,也是许多器官中独立的功能单位。它在保持人体