体内の毛細血管の構造と機能

毛細血管は体内で最小の血管であり、最小の動脈を最小の静脈に接続します。これらの血管はしばしば「微小循環」と呼ばれます。

毛細血管の目的は、細胞の厚さが2層しかないため、循環の中心的な役割を果たし、血液中の酸素を組織に送り、二酸化炭素を吸収して排出することです。それらはまた、体のすべての細胞を養うために栄養素が供給される場所でもあります。

毛細血管には、体のさまざまな領域に見られる連続、有窓、不連続または正弦波の3つの主要なタイプがあり、脳内の特殊な毛細血管が血液脳関門を構成しています。

毛細血管を評価する検査は、人々を医学的に評価する上で重要であり、これらの血管に関連するいくつかの病状があります。

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構造

毛細血管は非常に薄く、直径が約5マイクロメートルで、内皮細胞の内層と上皮細胞の外層の2層の細胞のみで構成されています。それらは非常に小さいので、赤血球はそれらを単一のファイルで流れる必要があります。

平均的な人体には400億本の毛細血管があると推定されています。この細胞の層を囲むのは、毛細血管を囲むタンパク質の層である基底膜と呼ばれるものです。

人体のすべての毛細血管が1つのファイルに並んでいる場合、その線は100,000マイルを超えて伸びます。

循環器系の毛細血管

毛細血管は循環の中心部分と考えることができます。血液は、大動脈と肺動脈を通って心臓から出て、体の残りの部分と肺にそれぞれ移動します。

これらの大きな動脈は小さな細動脈になり、最終的には狭くなって毛細血管床を形成します。毛細血管から、血液は小さな細静脈に流れ込み、次に静脈に流れ込み、心臓に戻ります。

毛細血管の数は組織の種類によって異なります

組織内の毛細血管の数は大きく異なります。確かに、肺には肺胞を取り巻く毛細血管が詰まっており、酸素を吸収して二酸化炭素を排出します。肺の外側では、毛細血管はより代謝的に活性な組織に豊富にあります。

キャピラリーの種類

循環している毛細血管には3つの主要なタイプがあります。

連続：これらのキャピラリーにはミシン目がなく、小分子のみが通過できます。それらは筋肉、皮膚、脂肪、神経組織に存在します。
有窓：これらの毛細血管には、小分子が腸、腎臓、内分泌腺を通過できるようにする小さな孔があります。
正弦波または不連続：これらの毛細血管には、血球が通過するのに十分な大きさの大きな開いた細孔があります。それらは骨髄、リンパ節、および脾臓に存在し、本質的に、毛細血管の「最も漏れやすい」ものです。

血液脳関門

中枢神経系では、毛細血管が血液脳関門として知られているものを構成しています。この障壁は、毒素（そして、残念ながら、多くの化学療法剤や他の薬）が脳に通過する能力を制限します。

血液脳関門を通過できるため、多くの癌からの脳転移などの状態を治療できる薬を探すことは、活発な研究分野です。

関数

毛細血管は、体内のガス、体液、栄養素の輸送と交換を促進する役割を果たします。動脈と細動脈はこれらの製品を毛細血管に輸送するように作用しますが、交換が行われるのは毛細血管のレベルです。

毛細血管はまた、二酸化炭素と老廃物を受け取るように機能し、腎臓と肝臓（老廃物の場合）および肺（二酸化炭素の呼気の場合）に送られます。

ガス交換

肺では、酸素が肺胞から毛細血管に拡散してヘモグロビンに付着し、体全体に運ばれます。（脱酸素化された血液からの）二酸化炭素は、次に毛細血管から肺胞に逆流し、環境に吐き出されます。

体液と栄養素の交換

同様に、体液と栄養素は選択的に透過性の毛細血管を通って体の組織に拡散し、老廃物は毛細血管で拾われて静脈を通って腎臓と肝臓に運ばれ、そこで処理されて体から排除されます。

毛細血管を通る血流

毛細血管を通る血流は体を維持する上で非常に重要な役割を果たしているので、たとえば血圧が下がると（低血圧）、血流が変化するとどうなるのか疑問に思うかもしれません。

毛細血管床は自動調節と呼ばれるものによって調節されるので、血圧が下がった場合、毛細血管を通る流れは体の組織に酸素と栄養素を供給し続けます。運動すると、体の組織での酸素の必要性の増加に備えるために、より多くの毛細血管床が肺に動員されます。

毛細血管内の血流は、毛細血管前括約筋によって制御されます。前毛細血管括約筋は、細動脈と毛細血管の間の血液の動きを制御する筋肉繊維です。

毛細血管微小循環

毛細血管と周囲の間質組織との間の体液の動きの調節は、静水圧と浸透圧の2つの力のバランスによって決定されます。

毛細血管の動脈側では、静水圧（心臓が血液を送り出すことによる圧力と動脈の弾力性）が高くなっています。毛細血管は「漏れやすい」ので、この圧力は体液と栄養素を毛細血管の壁に押し付け、間質腔と組織に押し出します。

毛細血管の静脈側では、静水圧が大幅に低下しています。この時点で、流体を毛細血管に引き戻すのは、毛細血管内の流体の浸透圧です（血液中に塩やタンパク質が存在するため）。

浸透圧は膠質浸透圧とも呼ばれ、体液や老廃物を組織から毛細血管に引き込んで血流に戻します（その後、他の部位の中でも腎臓に送ります）。

医学的意義

毛細血管は多くの点で医学的に重要であり、これらの小さな血管を実際に間接的に観察できる方法があります。

スキンブランチング

圧力をかけるとなぜ肌が白くなるのか疑問に思ったことがあるなら、答えは毛細血管です。皮膚に圧力がかかると、毛細血管から血液が押し出され、圧力を取り除くと白くなり、青白い外観になります。

点状出血

発疹が出た場合は、医師が皮膚を押して、シミが白くなるかどうかを確認します。毛細血管が壊れると、血液が皮膚に漏れ、圧力をかけても赤い斑点が残ります。これらは点状出血と呼ばれ、圧力で白くなる発疹とは異なる状態に関連しています。

キャピラリーリフィル

医師はしばしば「毛細血管の補充」をチェックします。これは、圧力が解放された後、皮膚が再びピンク色になる速さを観察することによってテストされ、組織の健康状態のアイデアを与えることができます。

この使用例は、火傷を負った人に見られます。 2度の火傷では毛細血管の補充がやや遅れることがありますが、3度の火傷では毛細血管の補充はまったくありません。

緊急時対応要員は、指の爪または足の爪を押してから圧力を解放し、爪床が再びピンク色に見えるまでにかかる時間を確認することで、毛細血管の補充を確認することがよくあります。 2秒以内（毛細血管の補充と言うのにかかる時間）に色が戻った場合は、腕または脚への循環はおそらく問題ありません。

毛細血管の補充に2秒以上かかる場合は、手足の循環が損なわれている可能性があり、緊急事態と見なされます。脱水症など、毛細血管の補充が遅れる設定もあります。

3番目の間隔と毛細血管透過性

医師が「サードスペーシング」として知られる現象について話すのを聞くかもしれません。毛細血管透過性とは、体液が毛細血管から周囲の組織に流れる能力を指します。

毛細血管の透過性は、免疫系の細胞から放出されるサイトカイン（ロイコトリエン、ヒスタミン、プロスタグランジン）によって増加する可能性があります。局所的に液体が増えると（3番目の間隔）、じんましんが発生する可能性があります。誰かが非常に病気の場合、毛細血管漏出によるこの3番目の間隔が広範囲に広がり、体が腫れたように見えることがあります。