Druck in den Ateriolen und Kapillaren

[Thorbenschmi]

Hallo zusammen,

ich beziehe mich hier auf eine andere Frage in einem anderen Thread die ich erstellt hatte.
Ich kopiere die Frage hier einmal rein:

Thorbenschmi:
ich habe eine Frage zum Blutdruck und osmotischen Druck in den Kapillaren.

Ich verstehe nicht genau warum der Blutdruck in der Armarterie 120 mmHg beträgt und in der Ateriole nur noch 30 mmHg. Ich dachte, dass der Wert eher steigen müsste, da hier nun ein größerer Widerstand (allein schon wg. der Verengung des Durchmessers der Gefäße) vorliegt. Ähnlich wie bei einem Fluss, bei dem die Fließgeschwindigkeit des Wassers ja auch zunimmt je mehr sich das Flussbett verengt.

Zudem habe ich nicht genau verstanden in wie fern das Blut "abgepresst" wird und wie der Sog entsteht. Ist das wie eine Art Rückstau in die Ateriole zu verstehen? 

Isolde Richter:
stelle dir am besten einen langen Gartenschlauch vor, der anfangs einen breiteren und späteren einen kleineren Durchmesser hat. Ich glaube da versteht man sofort, dass am Ende mit dem geringeren Durchmesser der Druck abgefallen ist - und nicht etwa höher ist, wie in dem anfänglichen breiten Teil.


Könntest du deine 2. Frage präzisieren? Ich weiß sonst nicht genau, was ich schreiben soll, da das so allgemein formuliert ist.
Eröffne für die neue Frage am besten einen neuen Thread. Dann steht immer die Frage gleich im Betreff und wenn man später etwas sucht, dann findet man die Frage wieder.

Ich habe bei Frage 1 noch ein Problem. Wenn ich einen Gartenschlauch nehme und nun vorne zum Beispiel den Durchlass verenge indem ich einen kleineren Schlauch anschließe oder den Durchlass mit der Hand zudrücke, dann erhöht sich doch der Druck, oder nicht? Als Beispiel hier einmal ein Youtube Video zu diesem Thema von Quarks und Co.

Ab 0:45 Min.:

https://www.youtube.com/watch?v=HZUNZIXSUNU

Müsste dann also nicht der Druck in den Ateriolen auch steigen? Denn nichts anderes passiert ja eigentlich. Die Arterie mit dem größeren Durchmesser verjüngt sich zur engeren Ateriole.

Zu meiner 2ten Frage:
Was genau ist mit "abgepresst" gemeint?
Wenn ich das richtig verstanden habe, dann fließt in den Ateriolen das "normale" Blut mit allen Bestandteilen. Jetzt fließt es in die Kapillare und durch ein , sagen wir, diskontinuierliches Endothel werden die Nährstoffe im Blut durch Diffusion und Filtration nun ins Interstitium abgegeben? Ist das soweit korrekt? Funktioniert das durch Diffusion und Filtration oder wirkt hier bereits maßgeblich ein osmotischer Druck aufgrund des Druckgefälles?

Nach Nährstoffabgabe habe ich im Blut nun eine hohe Bluteiweiß Konzentration und im venösen Teil der Kapillare werden nun mittels Osmose Wassermoleküle und damit "Abfallstoffe" der Zellen in die Kapillaren transportiert.
Warum aber fällt der Druck in den Venolen jetzt weiter. Hier wächst der Durchmesser ja erneut. Und warum entsteht hier ein Sog? 

Das verstehe ich leider noch nicht so ganz. 
Ich hoffe das war verständlicher und mir kann "noch" geholfen werden.
Stehe hier gerade etwas auf dem Schlauch.

Viele Grüße

Thorben

[Monika D]

Hallo Thorben,

ich habe da auch so meine Probleme damit. Das Beispiel mit dem Gartenschlauch ist vielleicht nicht so ganz passend, da wie du ja richtig sagst, der Druck beim engen Ende höher ist als am Anfang. Beim Gartenschlauch rinnt das Wasser aber auch mit einem ununterbrochenen Strahl/Druck durch den Schlauch, bei den Arterien sind es die Pulsationen. Da kann ich mir schon vorstellen, dass durch die Reibung an der Intima mit jeder Pulsation und mit steigender Entfernung vom Herzen der Druck auch abnimmt. Ein Gartenschlauch ist auch in keinster Weise elastisch, die Arterien aber schon, auch hier wird wahrscheinlich auch schon Druck und Geschwindigkeit herausgenommen.

Zur Frage 2 habe ich es mir einfach so vorgestellt: der höhere Druck von 30 mmHg in der Arteriole und die höhere Nährstoffkonzentration als im Zwischenzellbereich bewirken, dass die Nährstoffe im 1. Teil des Kapillargebietes durch die semipermeable Wand (Intima) durch Osmose in den Zwischenzellbereich gesaugt werden. Jetzt fällt der Druck nach dem Kapillargebiet auf 20 mmHg und Nährstoffe sind auch keine mehr da, dafür aber im Zwischenzellbereich viele Abfallprodukte. Hier tritt wieder die Osmose auf den Plan, die ja die verschiedenen Konzentrationen ausgleichen möchte. Es saugt die Abfallprodukte aus dem Zwischenzellbereich in den 2. Teil des Kapillargebietes. Ob das so richtig ist, wage ich zu bezweifeln.

Deshalb würde mich auch interessieren, wie der R/R genau die Osmose (Sogwirkung) in die eine oder andere Richtung beinflusst.

[Horst]

Hallo miteinander,
auch als Jurist möchte ich hier gerne meinen "Senf" dazu geben, insbesondere, wie die Sog- und Presswirkungen in den Übergangsbereichen von Arterien, Arteriolen, arteriellen und venösen Kapillaren, Venolen und Venen zustandekommen:

Zunächst einmal ist das Blutvolumen, das aus dem Herzen abgepumpt wird ebenso groß, wie das zum Herzen zurückfließende Blut (Blutkreislauf).
Wenn das arterielle Blut daher von den Arterien in die Arteriolen fließt, verteilt sich der "große Fluss der Arterien auf eine immense Vielzahl kleiner Nebenflüsse", der Arteriolen. Bereits diese haben aufgrund ihrer Vielzahl ein erheblich größeres Durchflussvolumen, als die liefernden Arterien. Der Vergleich mit einem sich verengenden Flussbett ist daher irreführend. Vielmehr kann man den Blutfluss in diesem Bereich mit einem "Flussdelta" vergleichen, bei dem sich die Wassermassen des Flusses auf eine Vielzahl von Nebenflüssen verteilt, wobei sich die Fließgeschwindigkeit der Einzelstömungen (entspricht dem Blutdruck) erheblich reduziert und die mitgeführten Schwebstoffe nicht mehr weitertransportiert werden, sondern sich ablagern.
Der Prozess der Voluminavergrößerung der Blutgefäße durch die Verteilung auf die Kapillaren (wiederum erhebliche Volumenvergrößerung) führt dann zu einer weiteren Blutdruckverringerung.

Bei der sukzessiven Rückführung des Blutes in die "venöse Straße" wird der Prozess dann umgekehrt (schrittweise Volumenreduzierung).

Nun zu den osmotischen Prozessen, Auspressung und Sog:
Das transportierte Blut enthält diesbezüglich 2 wichtige Komponentenblöcke: 1. Blutkörperchen (rot, weiß, -Plättchen) und Bluteiweiße sowie 2. Wasser und gelöste Versorgungsstoffe (arteriell) oder gelöste Abbauprodukte (venös).
Die Stoffe zu 1. binden Wasser, können aber die semipermeable Wand der Kapillaren auch bei dem vorhandenen Druck nicht überwinden, bleiben daher im Blut.
Die Stoffe zu 2. sind im Wasser gelöst und können die Kapillarwand selbst bei geringerem Druck überwinden.

In den Kapillaren findet daher ein Stoffaustausch je nach den gegebenen Drücken und der Konzentration der wasserbindenden Stoffe und des "Blutwassers" statt.

In den arteriellen Kapillaren übersteigt der Blutdruck den osmotischen Sog der Stoffe zu 1..Daraus folgt, dass Wasser (einschließlich der darin gelösten "Versorgungsstoffe", Stoffe zu 2.) abgepresst wird ).
Hierdurch steigt die Konzentration der Stoffe zu 1. (und damit der osmotische Sog) und führt dann im Bereich der venenösen Kapillaren, wo der Blutdruck ja weiter abgesunken ist, zu einem entgegengesetztem osmotischen Druckgefälle, das Wasser und die gelösten Abbaustoffe in die venösen Kapillaren saugt.

Ich hoffe, hier nicht einem grundlegendem Denkfehler aufgesessen zu sein. Wenn doch, bin ich für dezente Hinweise dankbar.

Liebe Grüße aus Kenzingen
Horst

[Thorbenschmi]

Hallo zusammen,

vielen Dank für eure Hilfe.
Ich habe mir das Ganze jetzt noch einmal angeschaut und denke ich habe es nun einigermaßen verstanden. Ich schreibe hier einmal meine Erkenntnisse, vielleicht hilft es ja jemandem weiter der ähnliche Probleme damit hat.

Ich bin einigen Denkfehlern aufgesessen.
Zunächst bin ich davon ausgegangen, dass wie bei einem Wasserschlauch, der an einen Wasserhahn angeschlossen wird ein ständig gleichbleibender Strom erzeugt wird. Aber wie Monika schon schrieb handelt es sich beim Herz um eine Pulsation also ein rhythmisch schwankender Prozess. Man sollte sich den Druck also eher als Welle vorstellen, denn als gleichbleibenden Strom. Ähnlich einer Flutwelle die je länger sie fließt immer mehr an Kraft verliert und schließlich verebbt.

Mein größter Denkfehler war jedoch, dass ich zwei unterschiedliche Dinge gleichgesetzt habe. Ich habe Druck und Strömungsgeschwindigkeit synonym verwendet. Dies sind jedoch zwei verschiedene Größen. Ich möchte einmal versuchen das zu erklären:

Grundsätzlich gilt in dem Fall einer enger werdenden Röhre das Kontinuitätsgesetz. Dies besagt vereinfacht ausgedrückt, dass die Flüssigkeit, die ich in ein Rohr gebe auch wieder aus dem Rohr herauskommen muss und zwar egal an welchem Abschnitt. Wenn ich nun also den Querschnitt (Lumen) des Rohres verkleinere, muss sich zwangsläufig die Durchflussgeschwindigkeit erhöhen, weil der Volumenstrom (gibt an wie viel Volumen eines Mediums pro Zeiteinheit durch einen festgelegten Querschnitt transportiert wird) konstant bleibt.
Angewandt auf die Arterien und Ateriolen bedeutet das also, wenn man den Querschnitt der Arterien verkleinert erhöht sich die Durchflussgeschwindigkeit des Blutes.
Das führt allerdings zu zwei Problemen.

1. Wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, und damit eine größere kinetische Energie als im Bereich des Rohres mit dem größeren Querschnitt aufweist, wo kommt diese Energie her ohne den Energieerhaltungssatz zu verletzen, dass nämlich Energie nicht "aus dem Nichts" gewonnen werden kann oder verloren geht, sondern immer nur umgewandelt werden kann.

2. Wenn sich der Volumenstrom nun, je kleiner das Rohr wird, erhöht ist das doch eher widersinnig. Das Blut soll ja möglichst viel Zeit für den Stoffaustausch in den Kapillaren haben.

zu 1.: Hier hilft uns das Gesetz von Bernoulli. Bernoulli hat vereinfacht gesagt herausgefunden, dass wenn eine Fluid durch eine Röhre fließt und sich der Querschnitt dieser Röhre nun verändert erhöht sich die Durchflussgeschwindigkeit der Flüssigkeit, damit der Energieerhaltungssatz jedoch gewahrt bleiben kann verringert sich der Druck. Die erhöhte kinetische Energie korrespondiert also mit der Absenkung des Drucks in Form von potentieller Energie. Das führt dazu, dass es im Hochdrucksystem der Gefäße (Nahe dem Herz) ein Mitteldruck in der Aorta von ca. 100 mmHg herrscht. Beim Übergang in die kleineren Arterien fällt der Druck auf ca. 70 mmHg und sinkt dann bei den Ateriolen (Widerstandsgefäße) am Ende der arteriellen Strecke auf ca. 30 mmHg ab.

Zu 2. Nun ist ja immer noch nicht das Problem mit der erhöhten Fließgeschwindigkeit geklärt. Der Druck nimmt ab. Aber die Fließgeschwindigkeit würde ja immer weiter zunehmen. Damit würde dann in den Kapillaren kaum noch Zeit für den Stoffaustausch bleiben. Hier kommt jetzt der Hinweis von Horst zu tragen. Man muss das ganze System ähnlich einem Flussdelta sehen. Die Querschnittsfläche des Gefäßbaumes weitet sich extrem. Hat die Aorta noch eine Querschnittsfläche von ca. 7cm^2 weitet sich diese Fläche im Bereich der Kapillaren auf rund 1000 m^2!!! Auch dies führt noch einmal dazu, dass der Druck drastisch absinkt im Bereich der Kapillaren.
Die reißende Flutwelle verliert ja auch immer mehr an Kraft wenn sie in ein immer breiteres Flussbett gelenkt wird, weil das Wasser sich hier auf eine immer größere Fläche aufteilen muss.
Es wirken also jetzt erhöhter Strömungswiderstand (durch enger werdende Gefäße) und Querschnitterhöhung negativ auf den Druck und auch auf die Strömungsgeschwindigkeit.

Dazu kommt noch, dass das Blut ja seine Dichte (Viskosität) verändern kann, was auch noch einen Einfluss hat.
Als Beispiel dazu kann man wunderbar eine Autobahn nehmen.
Stellen wir uns eine dreispurige gut befahrene Autobahn kurz vor Feierabend vor. Der Abstand der Autos zueinander stellt die Dichte dar.
Die Autos fahren zügig (hohe Strömungsgeschwindigkeit) und die Dichte ist relativ gering (ausser einigen Dränglern auf der linken Spur fahren alle in ziemlich gleichem Abstand zueinander )
In Folge eines Unfalls werden nun zwei Spuren gesperrt. Vor der Unfallstelle kommt es zum zäh fließenden Verkehr. Die Dichte vergrößert sich. Je mehr Spuren gesperrt werden desto zähfließender wird der Verkehr (Vasokonstriktion). Evtl. staut es sich sogar. Hier kommt es dann zu einer sehr großen Dichte. Der Druck wäre hier groß.
Im einspurigen gesperrten Bereich fahren die Autos jetzt eng hintereinander und relativ zügig (man will ja schnell aus dem Bereich rauskommen). Hier herrscht also eine hohe Dichte und ein geringerer Druck.
Stellen wir uns nun vor, dass hinter der Unfallstelle die Autobahn 6-spurig wird! Jetzt fahren sehr wenige Autos gemütlich auf vielen Spuren. Hier sind wir nun im Bereich der Kapillaren.

Der Druck wäre in diesem Beispiel immer der Wert, den wir ermitteln würden wenn wir die Anzahl der Autos auf einem bestimmten Wegstück (bspw. 100m) zählen würden. Also im 3-spurigen Bereich ein hoher Druck. Im Einspurigen Bereich ein niedrigerer Druck und im 6-spurigen ein sehr geringer Druck.

Ich hoffe das war einigermaßen verständlich und nicht total falsch. Wenn es noch Fehler gibt korrigiert mich bitte!!!

Zu meiner ursprünglichen zweiten Frage muss ich gar nichts mehr schreiben, weil ich finde, dass Horst und Monika dass schon perfekt erklärt haben. Vielen vielen Dank dafür!

Liebe Grüße aus Bochum

Thorben

[Monika D]

Lieber Horst,

ich glaube mir ist jetzt endlich ein Licht aufgegangen . Danke

[anjabr]

Hallo Horst, Hallo Thorben,
vielen Dank für Eure Erklärungen...das mit der Autobahn war für mich sehr anschaulich dargestellt
Liebe Grüße Anja