Kapillaari (hiussuoni) – määritelmä, rakenne ja toiminta
Kapillaari (hiussuoni) — selkeä määritelmä, rakenne ja toiminta: miten yksisoluinen seinämä mahdollistaa hapen, veden ja aineenvaihduntatuotteiden vaihdon kudosten ja veren välillä.
Kapillaari on verisuoni. Siinä ei ole muiden verisuonten kaltaista lihas-/elastista kudosta. Kapillaarin seinämä on pääosin yksisoluinen seinämä (endoteelisoluista koostuva kerros), jonka ohuus helpottaa aineiden kulkeutumista eliöiden läpi. Kapillaarit ovat huomattavasti pienempiä kuin muut verisuonet; niiden läpimitta on yleensä noin 5–10 μm:ä, ja puna‑verisolu (erytrocyytti) kulkee niissä usein yksitellen peräkkäin. Ne yhdistävät valtimot ja laskimot piirin pienimmissä haaroissa ja mahdollistavat veden, hapen, hiilidioksidin sekä monien muiden ravintoaineiden ja jätekemikaalien liikkumisen veren ja ympäröivien kudosten välillä.
Rakenne
Kapillaarin perusrakenne koostuu:
- Endoteelisolukosta – yksi solukerros muodostaa sisäseinämän, jonka läpi pienet molekyylit diffundoituvat.
- Basaalikalvosta (perivaskulaarinen lamina), joka tukee endoteelia ja toimii suodattavana rakenteena.
- Perisyteistä eli tukisoluista, jotka kiinnittyvät endoteeliin ja osallistuvat seinämän stabilointiin sekä verenvirtauksen säätelyyn.
Kapillaarit eivät sisällä paksuja lihaskerroksia kuten arteriat; niiden ohuus on ratkaisevaa tehokkaan kaasujen ja ravinteiden vaihdon kannalta.
Toiminta ja aineenvaihdunta
Kapillaarit ovat mikroverenkierron pääpaikka, jossa tapahtuu aineiden vaihto veren ja kudoksen välillä. Vaihtomekanismit sisältävät:
- Diffuusion – hapen ja hiilidioksidin sekä pienten liuenneiden aineiden siirtyminen konsentraatioeroon perustuen.
- Filtraation ja takaisinimeytymisen (Starlingin periaatteet) – veren hydrostaattisen paineen ja veriplasman onkotisen paineen ohjaama nesteiden liikkuvuus.
- Transsytoosin – suurempien molekyylien (esim. proteiinien) kuljetus rakkuloiden kautta solujen läpi.
- Bulk flow – plasman virtaus, joka vaikuttaa kudoksen nestetasapainoon.
Kudoksen aktiivisuus ja hapenkulutus vaikuttavat kapillaarivirtaukseen: intensiivisessä lihastyössä kapillaarit laajenevat ja veri ohjataan alueelle, kun taas lepovaiheessa virtaus vähenee.
Kapillaarityypit
Erilaiset kapillaarityypit mukautuvat kudoksen tarpeisiin:
- Kontinuoivat kapillaarit – yhtenäinen endoteeli ja ehjä basaalikalvo; löydetään mm. lihaksissa, ihossa ja keskushermostossa.
- Fenestraatiokapillaarit – endoteelissä on pieniä aukkoja (fenestraatioita), mikä lisää läpäisevyyttä; tyypillisiä munuaisissa, suolistossa ja endokriinisissa elimissä.
- Sinusoidaaliset kapillaarit – suuria aukkoja ja katkonaista basaalikalvoa; esiintyvät maksassa, pernassa ja luuytimessä, joissa tarvitaan laajaa solujen ja makromolekyylien vaihtoa.
Sääntely ja verenvirtaus
Kapillaarivirtaus ei ole pelkästään passiivinen: sitä säätelevät mm. prekapillaariset sfinkterit (lihassolmukkeet arteriolien haaroissa), endoteeliperäiset vasodilataattorit ja vasokonstriktorit sekä hermostollinen ja hormonitoiminta. Kapillaaripinta‑ala on suuri, ja virtausnopeus kapillaaritasolla on hidasta, mikä edistää tehokasta aineenvaihtoa.
Merkitys terveydessä ja sairaudessa
Kapillaarit vaikuttavat moniin fysiologisiin ja patologisiin tiloihin:
- Edustavat pääasiallista vaihtopaikkaa hapelle ja ravinteille kudoksissa.
- Kapasiteetin tai läpäisevyyden muutokset voivat johtaa turvotukseen (ödeema), esimerkiksi nostettu veren hydrostaattinen paine tai lisääntynyt endoteelin läpäisevyys tulehduksessa.
- Diabeteksessa kapillaarien basaalikalvo voi paksuuntua ja toiminta heikentyä (mikroangiopatia), mikä aiheuttaa esimerkiksi silmänpohjan muutoksia ja munuaisten toiminnan heikkenemistä.
- Infektioissa ja sepsiksessä kapillaariläpimeno voi lisääntyä, mikä johtaa nesteen ja proteiinien vuotoon kudoksiin ja verenkierron häiriöihin.
- Kasvaimissa tapahtuva angiogeneesi muodostaa usein epänormaaleja, vuotavia kapillaareja, mikä vaikuttaa hoitojen (esim. kemoterapia) jakautumiseen ja kudosolosuhteisiin.
Kapillaaritiheys vaihtelee elimittäin: runsaasti kapillaareja on esimerkiksi luustolihaksessa, munuaisissa ja keuhkoissa, kun taas rusto ja sarveiskalvo ovat lähes verettömiä. Tämä sopeutuu kudoksen aineenvaihtotarpeisiin.
Veri virtaa sydämestä valtimoihin, jotka kapenevat arterioleiksi ja kapenevat edelleen kapillaareiksi. Kun kudos on perfusoitu, kapillaarit laajenevat ja muuttuvat laskimoiksi, jotka laajenevat edelleen ja muuttuvat suoniksi, jotka palauttavat veren takaisin sydämeen.
Anatomia
Veri siirtyy sydämestä valtimoihin, jotka haarautuvat ja kapenevat pienemmiksi valtimoiksi ja haarautuvat edelleen kapillaareiksi. Kun happi on kulkeutunut kudokseen, kapillaarit yhdistyvät ja laajenevat pieniksi suoniksi ja laajenevat edelleen suoniksi, jotka palauttavat veren takaisin sydämeen.
"Kapillaarivuode" on elintä syöttävä kapillaariverkosto. Mitä aktiivisempia solut ovat aineenvaihdunnallisesti, sitä enemmän kapillaareja tarvitaan ravinteiden syöttämiseen ja jätetuotteiden kuljettamiseen.
Erityiset valtimot yhdistävät arterioleja ja laskimoita, ja ne ovat tärkeitä ohitettaessa veren virtausta kapillaarien kautta. Todelliset kapillaarit ovat peräisin pääasiassa metarterioleista, ja ne huolehtivat solujen ja verenkierron välisestä liikkeestä. Niiden 8 μm:n leveys pakottaa punasolut osittain taittumaan luodinmuotoisiksi, jotta ne voidaan ohittaa yksitahoisesti.
Prekapillaariset lihakset ovat sileiden lihasten renkaita todellisten kapillaarien alkupäässä, jotka käsittelevät veren virtausta todellisiin kapillaareihin ja ohjaavat veren virtausta kehon osan tai alueen läpi.
Fysiologia
Kapillaarien seinämä on yksikerroksinen kudos, joka on niin ohut, että kaasu ja muut aineet, kuten happi, vesi, proteiinit ja rasvat, voivat kulkea sen läpi paine-erojen vaikutuksesta. Jäteaineet, kuten hiilidioksidi ja urea, voivat siirtyä takaisin vereen ja poistua elimistöstä.
Kapillaarivuodossa liikkuu yleensä enintään 25 % siitä verimäärästä, jonka se voisi sisältää, vaikka tätä määrää voidaan lisätä automaattisella säätelyllä saamalla sileät lihakset rentoutumaan kapillaarivuoteen johtavissa valtimoissa sekä pienentämällä metarterioleja.
Kapillaareissa ei ole tätä sileää lihasta niiden seinämässä, joten niiden leveyden muutokset ovat passiivisia. Kapillaareista vapautuvat signaalimolekyylit (kuten endoteliini supistumisen ja typpioksidi laajentumisen vuoksi) vaikuttavat läheisten, suurempien verisuonten, kuten valtimoiden, seinämien sileisiin lihassoluihin.
Kapillaarien kykyä siirtää esineitä voidaan lisätä tiettyjen sytokiinien vapautumisella, esimerkiksi silloin, kun elimistö puolustaa itseään bakteereilta.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Alveolaarinen kapillaarinen este
- Veri-aivoeste
- Kapillaaritoiminta
- Hagen-Poiseuillen yhtälö
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on kapillaari?
A: Kapillaari on pieni verisuoni, jonka yksisoluinen seinämä helpottaa aineiden siirtymistä veren ja ympäröivien kudosten välillä.
K: Miten kapillaari eroaa muista verisuonista?
V: Kapillaareissa ei ole lihaskudosta/elastista kudosta kuten muissa verisuonissa.
K: Mikä on kapillaarin koko?
V: Kapillaarit ovat noin 5-10 μm:n kokoisia, mikä on pienempi kuin mikään muu verisuoni.
K: Mikä on kapillaarin tehtävä?
V: Kapillaarin tehtävänä on kuljettaa vettä, happea, hiilidioksidia ja muita ravintoaineita ja jätekemikaaleja veren ja ympäröivien kudosten välillä.
K: Mikä on kapillaarin rakenne?
V: Kapillaarissa on yksisoluinen seinämä, joka auttaa aineita kulkeutumaan eliöiden läpi.
K: Mitä verisuonia kapillaarit yhdistävät?
V: Kapillaarit yhdistävät valtimoita ja laskimoita.
K: Mitä aineita kuljetetaan kapillaarien kautta?
V: Kapillaarit kuljettavat vettä, happea, hiilidioksidia sekä monia muita ravintoaineita ja jätekemikaaleja veren ja ympäröivien kudosten välillä.
Etsiä