Повернення лімфатичної рідини та симулятор лімфема

Чому рідина виходить з крові в першу чергу

Обмін рідин через капілярні стінки регулюється балансом фізичних тисків, спочатку описаним фізіологами Ернестом Старлінгом та відомим як сили Старлінга. Гідростатичний тиск крові всередині капілярів – тиск, що штовхає воду та малі розчинники назовні через проміжки в капілярній стінці та в навколишню тканину. Протидіює цьому осмотичний тиск, який генерується переважно з білків плазми, таких як альбумін, які занадто великі, щоб легко проходити крізь капілярну стінку, і тому притягують воду назад за допомогою осмосу. Поруч із артеріальним кінцем капілярної мережі гідростатичний тиск зазвичай домінує, і рідина рухається назовні в тканину; біля венозного кінця осмотичний тиск стає відносно більш впливовим, і деяка рідина повертається назад, хоча сучасні перегляди оригінальної моделі Старлінга визнають, що гликокаліз, вистилаючий капіляр, значно обмежує венозний резорбцію в більшості тканин. В результаті, по всій капілярній мережі більше рідини виходить з крові, ніж повертається до неї безпосередньо, створюючи постійний надлишок міжклітинної рідини, а також невелику кількість білків і клітинних уламків, які неминуче витікають разом із нею. Якби цей надлишок не був видалений, тканини поступово набрякли б, і загальний об’єм крові впав би небезпечно низько. Лімфатична система існує саме для вирішення цієї проблеми, забезпечуючи альтернативний маршрут повернення з низьким тиском, який відновлює не лише воду, але й витіклі плазмові білки, які окремі капілярні судини не можуть ефективно відновити.

Архітектура одностороннього клапана лімфатичних капілярів

Лімфатичні капіляри починаються як порожнисті трубки, вплетені майже у всі тканини організму, і їхня структура чудово пристосована до їхньої односторонньої функції. На відміну від кровоносних капілярів, лімфатичні капіляри вистилаються одним шаром перекриваючихся ендотеліальних клітин, які лише слабо закріплені одна до одної, утворюючи клапанні отвори, що іноді називають первинними або міні-клапанами. Ці клапани прикріплені до навколишнього сполучного пуття тонкими фіксаційними нитками, тому коли підвищений тиск міжклітинної рідини, наприклад, коли тканини незначно розширюються, нитки тягнуть клапани вгору, дозволяючи рідині, білкам і навіть клітинним уламкам та патогенам потрапити всередину. Після того, як рідина потрапляє в судину, той самий тиск змушує перекриваючіся клапани закритися, запобігаючи відтоку рідини назад у тканину, механічний односторонній клапан, який не потребує м'язового або нервового контролю. Коли лімфатичні капіляри зливаються з поступово більшими збірними судинами, з’являється другий і більш знайомий тип клапанів: біспідальні півмісяцеві клапани, розташовані кожні кілька міліметрів вздовж довжини судини, які структурно схожі на клапани, що зустрічаються в венах, які розділяють судину на серію камер, званих лімфангіонами. Кожен лімфангіон поводиться як невеликий окремий насос, ритмічно скорочуючись і штовхаючи лімфу вперед у наступну камеру, а його клапани запобігають відкатній течії рідини під дією гравітації або змін зовнішнього тиску, що дозволяє лімфі рухатися вгору по ногах, незважаючи на те, що немає центрального насоса, який би приводив у дію всю систему.

Як рух живить лімфатичну насосу

Оскільки лімфатична система не має окремої центральної насоси, порівнянної з серцем, вона залежить від комбінації внутрішніх та зовнішніх сил для переміщення рідини на великі відстані. Внутрішній механізм походить від лімфангіонів, чиї гладке м’язові стінки скорочуються спонтанно та ритмічно, приблизно 10-15 разів на хвилину в стані спокою, під дією пацієнтоподібних клітин і розтягуються при збільшенні об’єму надходної рідини, подібно до того, як серцеві м'язи реагують на венозний повернення. Зовнішній механізм, часто званий скелетно-м’язовим або мускулово-венозним насосом, базується на простому фізичному факті, що лімфатичні судини проходять через і між скелетними м'язами; кожен раз, коли м’яз скорочується під час ходьби, дихання або навіть невеликого рухів, він стискає сусідні лімфатичні судини та тисне на лімфу вперед, а однонаправлені клапани гарантують, що рідина може рухатися лише до серця і не відступати назад, коли м’яз розслабляється. Дихання також сприяє цьому, оскільки зміни тиску в грудній порожнині під час вдиху створюють ефект засмоктування, який допомагає притягувати лімфу вгору через найбільшу лімфатичну судину - грудної венозний стовп, яка виливається в лівий підключичний живіт біля шиї. Це саме тому тривале нерухомість, будь то ліжка, довгі перельоти або параліч, сприяє накопиченню рідини та набряку нижніх кінцівок, і чому компресійні одяг та фізичні вправи, які заохочують скорочення м’язів, є першою лінією лікування проблем з дренажем лімфи, по суті замінюючи зовнішній механічний насос на відсутній внутрішній.

Лімфатичні вузли як контрольні точки та потенційні точки відмови

Повсюди розсіяні вздовж лімфатичної мережі знаходяться сотні лімфатичних вузлів у формі бобів, зосереджені групами в шиї, паху та сідниці, які виконують функції фільтрації та імуноспостереження, через які весь лімфоекспілянт повинен проходити перед поверненням до кровотоку. Всередині кожного вузла лімфа повільно протікає крізь мережу ретикулярних волокон та спеціалізованих каналів, званих синусами, надаючи мезотеліальним макрофагам можливість поглинати бактерії, уламки та аномальні клітини, тоді як B- та T-лімфоцити, що знаходяться в фолікулах та паракарті вузла, піддаються впливу антигенів і можуть запустити адаптивну імунну відповідь. Саме тому лімфатичні вузли збільшуються в розмірі та стають чутливими під час інфекцій. Ця функція фільтрації робить лімфатичні вузли незамінними, але водночас вони є критичною потенційною точкою відмови для всієї дренажної системи: оскільки лімфоекспілянт повинен проходити через вузли послідовно вздовж свого шляху, пошкодження навіть одного великого кластеру вузлів може призвести до заторів потоку рідини для цілого кінцівка або регіону. Це найчастіше відбувається після онкологічного лікування, коли видаляють пахвові або сідничні лімфатичні вузли для виявлення метастатичного поширення, або при радіаційній терапії, яка уражує та руйнує тканину вузла, що часто призводить до вторинного лімфема в руці чи нозі. У багатьох тропічних регіонах паразитарна інфекція, відома як лімфатична філяріатоз, викликана ниткоподібними червесами, які засідають у лімфатичних судинах та вузлах, спричиняє подібний, але часто більш серйозний результат, історично відомий як ельфантазія, коли хронічне накопичення рідини поєднується з фібротичними змінами тканин, що призводить до масового, деформуючого набряку кінцівки.

Живіт з лімфемами та управління ними

Коли лімфодренаж із певного ділянки припиняється, будь то вроджена вада (первинна лімфема) або ушкодження, набуті внаслідок операції, променевої терапії, інфекції чи травми (вторинна лімфема, найпоширеніша форма у світі), білкова рідина накопичується в міжклітинному просторі швидше, ніж залишкові лімфатичні системи можуть її видалити. На відміну від звичайної затримки рідини, лімфематична рідина надзвичайно багата на білки, оскільки лімфатична система, а не кровоносні капіляри, зазвичай відповідає за видалення вибічених тканин; цей білковий набір притягує ще більше води осмосом і, протягом місяців до років, викликає хронізне запалення та фіброз, що ущільнює та затверджує уражені тканини, прогресування клінічно стадіюється від легкої вдавленої набряку до важких, незворотних змін тканин. Діагноз зазвичай поєднує фізикальний огляд з використанням візуалізаційних методів, таких як лімфоскопія, де радіоактивний тракер, що вводиться під шкіру, відстежується, коли він рухається або не рухається через лімфатичні судини; зараз немає ліків, які повністю відновлюють нормальну архітектуру лімфатичної системи, тому управління зосереджене на деконгестійних стратегіях: ручний лімфодренаж, спеціалізована техніка масажу, яка вручну перенаправляє рідину до функціональних дренажних шляхів; багатошарові компресійні бинти та одяг з компресії, що забезпечує зовнішній тиск для підтримки ослабленого механізму відкачки; і призначені програми фізичних вправ, які використовують скелетний-м’язовий насос для переміщення рідини незважаючи на анатомічні пошкодження. У останні десятиліття мікрохірургічні методики, такі як лімфовенозна анастомозування, яке хірургічно з'єднує невеликі лімфатичні судини безпосередньо з сусідніми венами для створення обхідного шляху навколо заблокованих ділянок, та пересадка васкуляризованих лімфатичних вузлів, надали нових надій обраним пацієнтам, відображаючи зростаюче визнання того, що лімфема, колись відкинута як чисто косметична проблема, є серйозним хронічним станом, який заслуговує на присвячені хірургічні та реабілітаційні дослідження.

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Lymphatic Fluid Return and Lymphedema Simulator і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.