Mikrozirkulation

Die Arteriolen gelten als Widerstandsgefäße, indem sie den Durchfluss des Blutes durch Änderung des Querschnittes verändern können. Dazu dient eine glatte Muskulatur in den Wänden. Diese werden innerviert von Nerven des Sympathikus des autonomen Nervensystems. Weiterhin gibt es eine lokale Autoregulation des Blutflusses: Wird durch einen erhöhten Blutdruck die Gefäßwand gedehnt, so entsteht ein Stimulus für eine Kontraktion der glatten Muskulatur, sodass im Endeffekt die Durchblutung konstant bleibt. An diesen Arteriolen greifen auch Medikamente an, die eine Vasokonstriktion oder-Dilatation bewirken. Zu einer lokalen Vasodilatation kommt es im Zusammenhang mit der Stoffwechselaktivität des Gewebes, so zum Beispiel beim Verbrauch von Sauerstoff und Glucose bei Muskelarbeit. Solche Effekte sind besonders wirksam in den terminalen Arteriolen und werden in erster Linie durch Veränderungen von pO₂, pCO₂, pH-Wert und Osmolarität erzeugt. Neben metabolischen Faktoren beeinflussen auch mechanische Kräfte des Blutflusses die Gefäßfunktion. Der Blutstrom erzeugt Scherkräfte (Shear Stress) an der Oberfläche der Endothelzellen, die über Mechanotransduktionsprozesse zur Freisetzung vasoaktiver Mediatoren beitragen können.^[4]

Die Kapillaren dienen dem Stoffaustausch zwischen Blut und Gewebe über die interstitielle Flüssigkeit. Die feinen Verzweigungen führen zu der benötigten großen Oberfläche. Diese beträgt nach groben Schätzungen beim Menschen etwa 10 000 m^². Der Stoffaustausch geschieht im Wesentlichen durch Diffusion und Filtration. Die Diffusion ist zuständig für Gase wie O₂ und CO₂, sowie für Elektrolyte, Glucose, aber auch fast jedes andere Molekül. Lediglich große Moleküle wie Proteine werden zurückgehalten. Die Flussgeschwindigkeit in den Kapillaren beträgt nur 0,3 mm/sec und die Menge des Blutes in den Kapillaren entspricht etwa 5 % des Blutvolumens. Die große Oberfläche des Kapillarnetzes ermöglicht einen effizienten Austausch von Gasen, Nährstoffen und Stoffwechselprodukten zwischen Blut und Gewebe. Veränderungen der Kapillardichte oder der lokalen Perfusion können daher erhebliche Auswirkungen auf die Gewebeversorgung haben.^[5]

Der zweite Mechanismus, der Austausch von Flüssigkeit über die Gefäßwand hinweg – in beide Richtungen – ist eine wichtige physiologische Funktion, nämlich die Flüssigkeitshomöostase. Laut Ernest Starling findet die Filtration hauptsächlich auf der arteriolären Seite der Kapillaren statt, wobei ein großer Teil der Flüssigkeit auf der venulären Seite rückresorbiert wird, um Gewebeödeme zu vermeiden. Der Rest der Flüssigkeit wird im Interstitium über das Lymphsystem zurück in den venösen Kreislauf transportiert^[3][6].

Mit zunehmendem Alter treten strukturelle und funktionelle Veränderungen der Mikrozirkulation auf. Dazu gehören unter anderem eine verringerte Kapillardichte, eine reduzierte endothelabhängige Gefäßerweiterung sowie eine verminderte Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid. Diese Veränderungen werden als mikrovaskuläre Dysfunktion bezeichnet und können zu einer verminderten Sauerstoff- und Nährstoffversorgung von Geweben beitragen.^[7]

Die kritischste Mikrozirkulationsstörung ist der Schock. Durchblutungsstörungen der Mikrozirkulation finden sich beispielsweise bei Diabetes mellitus, Sklerodermie, Hyperviskositätssyndrom, Leukämie, Polycythaemia vera (wegen des erhöhten Hämatokrit), Malaria oder Sepsis^[8]. Die koronare Herzkrankheit, der Schlaganfall und die periphere arterielle Verschlusskrankheit sind dagegen Beispiele für Durchblutungsstörungen durch Einengung oder Verschluss zuführender arterieller Gefäße. Eine eingeschränkte Mikrozirkulation kann zu Gewebehypoxie, entzündlichen Prozessen und verzögerter Wundheilung führen. Daher spielt die mikrovascular bedingte Perfusion auch bei der Prognose und Therapie zahlreicher Erkrankungen eine wichtige Rolle.^[9]

Es gibt zuverlässige und im klinischen Alltag verbreitete Methoden des makrovaskulären Kreislaufmonitorings. Für die Mikrozirkulation gibt es bisher nur indirekte Methoden, die nicht flächendeckend eingesetzt werden. Diese sind^[10]

• Kapilläre Füllungszeit (Rekapillarisierungszeit, „Nagelbettprobe“, engl. capillary refill time CRT),
• Photoplethysmographie
• SDF/IDF-Intravitalmikroskopie (Dunkelfeldmikroskopie) : durch Beleuchtung und Reflexion des Gewebes kann das mikrovaskuläre Gefäßbett in hoher Auflösung dargestellt werden (sublinguale Verwendung)
• tragbare Videomikroscopie (HVM),
• transkutane Sauerstoffpartialdruck-Messung
• Laser-Doppler-Anemometrie der Haut oder der Retina
• Messung des mitochondrialen p_O2 (p_mitoO2 ) nichtinvasive Darstellung der fluoreszierender Eigenschaften der Enzyme der Atmungskette( sehr innovativ, Verfahren noch in der Erprobung)
• Messung des Serum-Lactats : sehr sensitiv, aber wenig spezifisch für das Vorliegen einer Mikrozirkulationsstörung

Die Untersuchung der Mikrozirkulation gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Intensivmedizin und in der Gefäßforschung, da Veränderungen der Mikroperfusion frühzeitig Hinweise auf Störungen der Gewebeversorgung liefern können.^[11]

• Horst Rieger, W. Schoop: Klinische Angiologie. Springer, Berlin / Heidelberg / New York 1998, ISBN 3-662-08105-9.