Cấu trúc vi tuần hoàn và hệ mao mạch

Chức năng chính của vi tuần hoàn là vận chuyển các chất dinh dưỡng đến các mô và loại bỏ các chất thải của tế bào. Các tiểu động mạch nhỏ kiểm soát lưu lượng máu đến từng mô và tình trạng tại chỗ của mô, bằng cách kiểm soát đường kính của các tiểu động mạch. Như vậy, trong hầu hết các trường hợp, việc điều chỉnh dòng chảy của mỗi mô liên quan đến nhu cầu của riêng của nó.

Thành của các mao mạch rất mỏng và được cấu tạo bởi một lớp tế bào nội mô có tính thấm cao. Vì vậy, nước, chất dinh dưỡng tế bào và sản phẩm bài tiết của tế bào có thể trao đổi một cách nhanh chóng và dễ dàng giữa các mô và máu lưu thông.

Hệ tuần hoàn ngoại vi của cơ thể người có khoảng 10 tỷ mao mạch với tổng diện tích bề mặt ước tính là 500 đến 700 mét vuông (khoảng 1/8 diện tích bề mặt của một sân bóng đá). Như vậy bất kỳ tế bào hoạt động chức năng nào cũng có một mao mạch nuôi nó không cách xa quá 20-30 micromet.

Mỗi cơ quan có một hệ vi tuần hoàn đặc biệt để phù hợp với nhu cầu cụ thể. Nói chung, mỗi động mạch nuôi cơ quan chia nhánh từ 6-8 lần thành tiểu động mạch có đường kính chỉ 10-15 micromet. Sau đó, các tiểu động mạch tự chia nhánh 2-5 lần, đạt đường kính 5-9 micromet ở hai đầu, nơi chúng cấp  máu cho các mao mạch.

Các tiểu động mạch có lớp cơ khỏe có thể làm cho đường kính thay đổi nhiều lần. Các tiểu động mạch tận cùng không có một lớp áo cơ liên tục, nhưng có các sợi cơ trơn vòng quanh rải rác như thể hiện trong hình.

Tại nơi mỗi mao mạch bắt nguồn từ một tiểu động mạch, chỉ còn một sợi cơ trơn thường vòng từng quãng quanh các mao mạch. Cấu trúc này được gọi là cơ thắt trước mao mạch. Cơ vòng này có thể mở và đóng lối vào các mao mạch.

Các tiểu tĩnh mạch lớn hơn các tiểu động mạch và có một cái áo cơ yếu hơn nhiều. Nhưng áp lực trong các tiểu tĩnh mạch là ít hơn nhiều hơn so với ở các tiểu động mạch, tuy nhiên các tiểu tĩnh mạch vẫn có thể co nhỏ một cách đáng kể mặc dù cơ yếu.

Sự sắp xếp điển hình này của giường mao mạch không được tìm thấy trong tất cả các cấu trúc của cơ thể, mặc dù có thể thấy một sự sắp xếp tương tự để phục vụ cho các mục đích riêng. Quan trọng nhất là để các tiểu động mạch và các cơ thắt tiếp xúc gần với các mô mà chúng cung cấp máu. Do đó, các điều kiện tại chỗ của các mô - nồng độ của các chất dinh dưỡng, sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa, các ion hydro,...vv có thể gây ảnh hưởng trực tiếp tới tĩnh mạch để kiểm soát lưu lượng máu cục bộ ở từng khu vực mô nhỏ.

Cấu trúc của các thành mao mạch

Cấu trúc vi thể của các tế bào nội mô điển hình trong thành mao mạch được tìm thấy trong hầu hết các cơ quan của cơ thể, đặc biệt là trong các mô cơ và mô liên kết. Lưu ý rằng thành mao mạch gồm một lớp tế bào nội mô và được bao quanh bởi một lớp màng đáy mỏng bên ngoài.

Tổng độ dày của thành mao mạch chỉ khoảng 0,5 micromet. Đường kính bên trong của mao mạch là 4-9 micromet, chỉ đủ lớn cho hồng cầu và các tế bào máu khác chui qua.

Lỗ mao mạch

Hai lối nhỏ nối bên trong mao mạch với bên ngoài. Một trong những lối đó là một khe hẹp, cong giữa các tế bào nội mô tiếp giáp nhau.

Đôi khi khe bị lấp do một mảnh protein gắn hai tế bào nội mô dính vào nhau, nhưng rồi mảnh đó lại đứt và dịch lại chảy qua khe. Khe hẹp chỉ chừng 60-70 angstrom, nhỏ hơn đường kính của một phân tử protein albumin.

Vì khe gian bào chỉ nằm ở giữa các tế bào nội mô, chúng thường có diện tích không quá 1/1000 tổng diện tích bề mặt của thành mao mạch. Tuy nhiên, chuyển động nhiệt của các phân tử nước cũng như các ion hòa tan trong nước và chất hòa tan kích thước nhỏ có tốc độ quá nhanh, do đó tất cả các chất khuếch tán dễ dàng giữa trong và ngoài mao thông qua các ‘ lỗ mao mạch.

Hình. Cấu tạo vi tuần hoàn

Hình. Cấu trúc của thành mao mạch.

Lưu ý rằng khe giữa các tế bào nội mô liền kề nhau được cho là có nhiều phân tử nước khuếch tán qua, các màng nhỏ lồng vào nhau gọi là các hang( caveolae), được cho là đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển các phân tử lớn qua màng tế bào. Caveolae bao gồm caveolins, thành phần phản ứng với cholesterol và polymerize để tạo thành caveolae.

Xuất hiện trong các tế bào nội mô là những bọc bào tương, cũng gọi là các hang nhỏ. Bọc đó hình thành do thấm protein gọi là caveolins - liên quan với những phân tử nhỏ của cholesterol và sphingolipids. Mặc dù chức năng chính xác của các bọc bào tương vẫn chưa rõ ràng nhưng chúng được cho là đóng vai trò trong nhập bào (quá trình mà các tế bào nhận các chất từ bên ngoài vào) và sự vận chuyển của các đại phân tử lớn vào bên trong qua các tế bào nội mô. Các bọc bào tương xuất hiện ở bề mặt của các tế bào để thu thập các gói nhỏ của huyết tương hoặc dịch ngoại bào có chứa protein huyết tương. Sau đó các bọc này có thể di chuyển chậm qua các tế bào nội mô. Một số có thể hợp lại để tạo nên các kênh xuyên qua tế bào nội mô.

Các loại “Lỗ mao mạch” đặc biệt tồn tại trong các mao mạch của một số cơ quan trong cơ thể

Các “lỗ mao mạch” trong các mao mạch của một số cơ quan có tính chất đặc biệt để đáp ứng nhu cầu đặc biệt của cơ quan đó.

Chúng có một số các đặc điểm như sau:

1. Trong não, các chỗ nối giữa các mao mạch của các tế bào nội mô rất “chặt chẽ”, chỉ cho phép các phân tử cực nhỏ như nước, oxy và carbon dioxide để đi vào hoặc ra khỏi các mô não.

 2. Trong gan, lại ngược lại. Khe giữa các tế bào nội mô mao mạch mở rộng để gần như tất cả các chất thải của huyết tương, bao gồm các protein huyết tương, có thể vượt qua khỏi máu vào các mô gan.

 3. Các lỗ mao mạch của màng mao mạch đường tiêu hóa: có kích thước thuộc đoạn giữa của cơ và gan

4. Trong các mao mạch cầu thận của thận, nhiều cửa sổ hình bầu dục nhỏ gọi là lỗ thủng ở tất cả các khe giữa các tế bào nội mô để một lượng lớn các phân tử lớn, nhỏ và ion (nhưng không phải phân tủ lớn của protein huyết tương) có thể lọc qua tiểu cầu thận mà không vượt qua khe của các tế bào nội mô.