- 泛血管医学:概念及常见疾病诊治
- 葛均波 王拥军
- 10224字
- 2020-08-29 07:44:42
第二章 泛血管生物学
心血管系统是一个复杂的血管网络,通过血流量、压力及组织灌流状态等因素参与运输、调节、组织再生、发育、免疫、创伤愈合等多种生理功能。血管由多种细胞和细胞间质组成,不同的细胞类型与血管所在组织之间具有显著的功能相关性。因此,泛血管生物学的研究,需要从系统生物学角度,在多个层面上对血管的形态、结构与功能分别进行研究。
泛血管生物学的研究内容是以血管的形态结构为基础,研究血管的生理功能、病理改变,以及分析血液流动的动力学行为,最终阐明各级血管的生物学特性及差异,为诊治血管相关的疾病提供理论依据。
第一节 血管的发生
在胚胎发育过程中,卵黄囊壁的胚外中胚层的间充质细胞增殖形成血岛(blood island),血岛周边细胞变扁分化成的内皮细胞围成的内皮管即原始血管,血岛中央的游离细胞分化成为原始血细胞,即造血干细胞,胚内中胚层形成原始心管。心血管系统发生过程中不同的来源,有特定的基因来调控其结构的产生与功能的实现,这为临床干细胞的治疗提供不同的思路和方向。目前使用骨髓干细胞治疗开拓了治疗心肌缺血、心衰的新办法,但还处于实验研究阶段,其远期的效果还有待研究;同时也有使用胚胎干细胞、重编程诱导的多能干细胞和心脏来源的多功能干细胞治疗心脏疾病的研究,但对心肌保护作用的具体机制还有待于进一步研究,如何利用在胚胎时期心血管系统的来源不同,增强干细胞治疗心脏疾病的效果,也是未来更进一步的探索方向。
细胞是生命活动的基本单位,围绕细胞的研究,已经从基因、蛋白质、代谢过程的变化规律等方面取得了不少的成果,细胞膜(生物膜)的完整性、通透性、流动性是整个细胞生命活动最有效、最优化的保障基础。细胞膜包裹着的细胞核和各种细胞器,具有通过复制、分裂、分化而增殖的作用,这是生物繁殖、发育和生长的基础。作为细胞内生命物质与外环境的“屏障”的细胞膜,不仅为细胞的生命活动提供稳定的内环境,而且还承担着细胞内外物质转运、信号传递以及细胞识别等复杂的生命功能,这都与其分子结构特性密切相关。结构是功能的物质基础,任何一部分的结构发生改变都会影响其功能,进而影响人体的正常运作,而其功能的变化也会影响结构的改变,细胞膜的稳定性对于心血管疾病的发生有决定性的作用。
第二节 血管的形态与结构
血管(blood vessel)是指血液流过的一系列管道,包括动脉(artery),静脉(vein)和毛细血管(capillary)。它将心搏出的血液输送到全身各处,以提供机体活动所需的营养物质,并将代谢废物运到心,通过肺、肾、皮肤等器官排出体外。血管除具有运输功能外,还是一个内分泌器官,可分泌多种生物活性物质,参与调节血管和其他组织器官的生理活动,维持血液的流动性及血液细胞的功能,维持机体内稳态。血管功能的自稳态是机体生命活动的重要基础,在维持机体的正常生理功能中发挥重要作用。各种理化因素及内外环境的改变都可造成血管功能或结构的改变与损伤,成为许多疾病共同的重要病理生理环节。了解血管的结构特点,对深入研究其生理功能和发生病变的机制,有效防治心血管疾病具有重要的意义。
一、血管的一般结构
因血管的结构不同,动脉、静脉和毛细血管具有不同功能。动脉起自心脏,然后逐渐分支,直径逐渐变细,管壁逐渐变薄,最后形成毛细血管,分布到全身,然后自毛细血管静脉端开始,逐级形成静脉,最后返回心脏。换句话说,血液经由动脉输出心脏,在毛细血管处与组织进行物质交换,然后再由静脉输送回心脏。这样,动脉与静脉经由心脏连通,全身血管构成了封闭式的管道,血液就在这个封闭的管道中不断流动。人体内血管基本呈对称性分布,大血管走向多与身体长轴平行,且动、静脉相伴而行,并与神经和淋巴管一起被结缔组织膜包裹成血管神经束。下面分别就各类血管的结构特点和功能进行阐述。
1.血管壁的结构
除毛细血管外,其余所有血管的管壁均可由内向外分为内膜、中膜和外膜三层结构,血管壁内还有营养血管和神经分布。
(1)内膜:
内膜(tunica intima)位于管壁的最内层,由内皮和内皮下层组成,是三层中最薄的一层。
内皮为衬贴于心、血管和淋巴管内表面的单层扁平上皮,位于血液与血管壁内皮下组织之间,表面光滑,利于血液流动。内皮细胞长轴多与血液流动方向一致,细胞核居中,核所在部位略隆起。细胞基底面附着于基板上,内皮细胞和基板构成通透性屏障,液体、气体和大分子物质可选择性地透过此屏障。内皮细胞主要的生物学功能是使循环血液保持正常流动状态。在炎症时高表达黏附分子,与血流中白细胞表面黏附分子相互作用,从而介导白细胞穿越血管壁。此外,血管内皮细胞具有内分泌功能,可合成和释放多种内皮衍生的血管活性因子及细胞基质成分,调节血管张力,并参与炎症反应,影响血管发生、通透性及体液平衡等。内皮细胞亦参与免疫反应,属于一类非专职抗原提呈细胞。因而,血管内皮细胞对调节血液循环、维持内环境稳定和生命活动的正常进行,具有十分重要的意义,在许多疾病的发生、发展中起着重要的作用。
内皮细胞超微结构的主要特点是:①细胞游离面有形态不一的微绒毛,可增大细胞表面积,与物质交换有关。②胞质中可见丰富的吞饮小泡,或称质膜小泡(plasmalemmal vesicle),直径60~70nm。这些小泡是由细胞游离面或基底面的细胞膜内凹形成,然后与细胞膜脱离,经细胞质移向对面,又与细胞膜融合,将小泡内所含物质吐出,故小泡有向血管内外输送物质的作用。③细胞质内还可见一种外包单位膜的杆状细胞器,内含若干条平行小管,称W-P小体(Weibel-Palade body)。该小体是内皮细胞特有的细胞器,一般认为它参与第Ⅷ因子相关抗原(factorⅧ-related antigen,FⅧ)的生成和储存。FⅧ本身并不参与凝血反应,而是当血管内皮有缺损时,使血小板附着在内皮下的胶原纤维上,形成血小板栓,防止血液外流。内皮细胞内含有的微丝使细胞具有收缩能力,5-羟色胺、组胺和缓激肽均可刺激微丝收缩,改变内皮细胞间隙的宽度和细胞连接的紧密程度,影响和调节血管的通透性。血管内皮细胞还有重要的分泌功能和物质代谢功能,如能合成与分泌多种生物活性物质——FⅧ、组织纤溶酶原活性物和前列腺环素,以及有强烈缩血管作用的内皮素(endothelin)和具有舒张血管作用的一氧化氮(NO)等因子。内皮细胞表面有血管紧张素转换酶,能使血浆中的血管紧张素Ⅰ变为血管紧张素Ⅱ,使血管收缩。内皮细胞还能降解5-羟色胺、组胺和去甲肾上腺素等。
内皮下层(subendothelial layer)是位于内皮下的薄层结缔组织,内含少量胶原纤维、弹性纤维,有时有少许纵行平滑肌。有的动脉内皮下层深面还有一层内弹性膜(internal elastic membrane),由弹性蛋白组成,膜上有许多小孔。在血管横切面上,因血管壁收缩,内弹性膜常呈波浪状。一般以内弹性膜作为动脉内膜与中膜的分界。
(2)中膜:
中膜(tunica media)位于内膜和外膜之间,其厚度及组成成分因血管种类不同而有明显差异。如大动脉中膜以弹性膜为主,间有血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell,VSMC);中动脉中膜主要由VSMC组成。VSMC较内脏平滑肌细胞细,肌纤维间有中间连接和缝隙连接。在动脉发育过程中,平滑肌纤维可产生胶原纤维、弹性纤维和基质。中膜的弹性纤维具有使扩张的血管回缩作用,胶原纤维起维持张力作用,具有支持功能。
血管平滑肌细胞是血管的主要构成成分,与弹性纤维层交替构成血管中膜,后者通过收缩和舒张活动调节血压和机体各部位的血液分布。VSMC收缩和舒张反应通过肌球蛋白与肌动蛋白相互作用产生,受神经递质、激素和代谢产物的调节。正常VSMC无显著的增殖、迁移和分泌细胞外基质的活动,称为收缩型VSMC。VSMC在未发育成熟时、当生理条件变化时(如长期运动、怀孕)或在病理条件下(如炎症、高血压、糖尿病),表现出显著的增殖和迁移活动、合成大量细胞外基质,这时被称为分泌型VSMC。不同表型的VSMC可存在于同一血管,VSMC可以不同程度地介于收缩型与分泌型之间。细胞表型转化受基因调控,但局部环境的变化可以使细胞在一定范围向收缩型或分泌型转变。血管的平滑肌还具有分泌肾素和血管紧张素原的能力,与内皮细胞表面的血管紧张素转换酶共同构成肾外的肾素-血管紧张素系统。
(3)外膜:
外膜(tunica adventitia)是指血管外弹力板之外的组织结构,主要由成纤维细胞、淋巴细胞,Telocyte等和疏松结缔组织组成,后者包括螺旋状或纵向分布的弹性纤维和胶原纤维的细胞外基质(extracellular matrix,ECM)、滋养血管及神经等。由于血管外膜没有明确的外边界,近年来有人将血管外周脂肪组织亦列为外膜范畴。因此广义的血管外膜含义为血管外周组织(perivascular tissue)血管壁的结缔组织细胞以成纤维细胞为主,当血管受损伤时,成纤维细胞具有修复外膜的能力。多年来,血管外膜仅作为血管的支撑组织而长期受到忽视。虽然滋养血管及神经起着运输及营养的作用,但与内膜及中膜相比亦只能充当配角。然而,近年来的研究发现,外膜在维持血管张力及平衡血管功能中起着非常重要的作用。研究已证实,外膜是产生血管活性物质如一氧化氮的重要部位;成纤维细胞、周边脂肪细胞、淋巴细胞及ECM等通过自分泌或旁分泌作用共同调节血管收缩与舒张;血管外膜还含有肾素-血管紧张素系统组分,参与多种血管功能的调节。因此在正常生理状态下,血管外膜及其周围组织以其独特而复杂的微环境形式,调节循环系统乃至全身的自稳态。张红旗等报道,大动脉壁外膜还存在着一种新型间质细胞Telocyte,该细胞多位于外膜中,紧邻外弹力板,胞体呈梭形,其直径一般小于10μm,CD 34和CD 117表达阳性,核质比大,具有很长的突起(1~6条),其功能可能与支持、细胞间通讯、免疫等有关。
有些动脉中膜和外膜的交界处,有密集的弹性纤维组成的外弹性膜(external elastic membrane)。管径1mm以上的动脉和静脉管壁中,都有营养血管壁的小血管,称营养血管(vasa vasorum)。这些小血管进入外膜后分支成毛细血管,分布到外膜和中膜。内膜一般无血管,其营养由腔内血液直接渗透供给。血管壁内还有网状的神经丛,主要分布于中膜与外膜交界处,有的神经伸入中膜平滑肌层。以中动脉和小动脉的神经丛最丰富。血管的神经递质除去甲肾上腺素和乙酰胆碱外,还有多种神经肽,其中以神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)、血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)和降钙素基因相关肽(calcitoningene related peptide,CGRP)最为丰富,它们有调节血管舒缩的作用。
2.血管壁的营养来源及神经分布
(1)营养血管:
血管壁具有自身的营养血管(vasa vasorum)。血管壁内毛细血管床的密度取决于管壁的组成成分以及腔内血液参与供应管壁营养的程度和血压对管壁的压迫程度。中膜发达的大血管,内膜由腔内血液扩散供应营养物质,外膜和中膜的外2/3承受的压力较低,其营养由滋养血管供应。输送低氧血液的血管,其管壁的营养血管较丰富,如肺动脉和体循环的静脉管壁。营养血管的配布与经扩散供应管壁营养的临界厚度有关,有人测量氧扩散进入主动脉壁的厚度为0.9~1.0mm。Wolinsky等测量了12种哺乳动物主动脉的临界厚度,见到弹性膜在29层以下的,中膜无滋养血管;多于29层的,则中膜富含滋养血管。
(2)淋巴管:
大血管壁内常见淋巴管,多伴随滋养血管配布。静脉内的淋巴管较动脉丰富,并分布到中膜内层。组织液可自由通过弹性膜窗孔流动。因受血压的影响,管壁中的组织液和淋巴由内向外流动。
(3)神经分布:
血管平滑肌受自主神经支配。血管的神经主要是交感(肾上腺素能)神经,能促使平滑肌细胞收缩,故常称为血管运动神经,也有神经引起血管扩张,但目前还不清楚是否另有一套血管扩张交感神经,还是由于释放不同的神经递质对平滑肌细胞起不同的效应,一般而言,去甲肾上腺素引起血管收缩,乙酰胆碱使血管扩张。心脏交感神经系统的主要神经递质是去甲肾上腺素,其与一系列突触后受体(α和β)结合,从而引起系统的兴奋和抑制。研究已经证明,冠状动脉的舒张作用不依赖于心肌代谢变化。副交感神经的舒血管作用是由NO介导,并且由颈动脉窦压力感受器和化学感受器反射性激活。
二、血管的类型
1.动脉
动脉管壁较厚,能承受较大的压力。根据管径大小,管壁厚度和主要成分,可将动脉分为大动脉(1arge artery)、中动脉(medium artery)、小动脉(small artery)和微动脉(arteriole),但它们之间没有明显分界。大动脉直径大于10mm,是邻近心脏的动脉,主要包括主动脉、肺动脉、无名动脉、颈总动脉、锁骨下动脉和髂总动脉等,它们也被称为弹性动脉(elastic artery);除大动脉外,凡在解剖学上有名字的动脉都属于中动脉,其直径在2~10mm范围,也称为肌性动脉(muscular artery);小动脉的直径为0.1~2mm,其结构与肌性动脉相似;直径10~100μm的称为微动脉。由于小动脉和微动脉口径较小,且管壁又含有丰富的平滑肌,通过平滑肌的舒缩活动很容易使血管口径发生改变,从而改变血流的阻力。血液在血管系统中流动时所受到的总的阻力,大部分发生在小动脉,特别是微动脉,因此称它们为阻力血管。
随着动脉分支由大到小,管壁结构也随之渐变,根据管径的大小将动脉分为大、中、小、微动脉4级。
(1)大动脉:
其中膜有多层弹性膜和大量弹性纤维,平滑肌较少,故又称弹性动脉(elastic artery)。大动脉管壁结构特点如下:①内膜的内皮下层较厚,内皮下层的内弹性膜与中膜的弹性膜相连续,故内膜和中膜之间无明显的分界。②中膜是三层中最厚的一层,主要由多层环形排列的弹性膜组成。各层弹性膜之间有弹性纤维相连,弹性膜间还有环形平滑肌纤维和少量胶原纤维。弹性膜层数随年龄增大而增多,出生时约40层,25岁左右分化完成,可达70层左右。③外膜由疏松结缔组织构成,内有营养血管和神经等,无明显的外弹性膜。
(2)中动脉:
中动脉管壁内的平滑肌相当丰富,故又名肌性动脉。中动脉管壁结构特点是:①内膜的内皮下层较薄,内弹性膜明显。②中膜较厚,主要由10~40层环形排列的平滑肌纤维组成,肌纤维之间有少量弹性纤维和胶原纤维。③多数中动脉的中膜和外膜交界处有明显的外弹性膜。
(3)小动脉:
其结构与中动脉相似,也属肌性动脉。内弹性膜明显,中膜的平滑肌纤维随管径变小逐渐减少。外弹性膜不明显。
(4)微动脉:
管径在0.3mm以下的动脉称微动脉。内膜无内弹性膜,中膜仅1~2层平滑肌,外膜较薄。
心脏规律地舒缩,将血液断续地射入动脉。心脏收缩时大动脉管径扩张,承受心脏泵出的血液;心脏舒张时,大动脉管径回缩,弹性回缩力使得血液进一步被推向血管远侧。借此使心脏有节律的间断性射血变为连续不断的血流。中动脉中膜平滑肌发达,平滑肌的收缩和舒张使血管管径缩小或扩大,可调节分配到身体各部和各器官的血流量。小动脉和微动脉的舒缩如闸门,能显著地调节器官和组织的血流量,其收缩程度可直接影响外周血流的阻力,而外周阻力的大小又是维持正常血压的重要因素之一。因此,小动脉和微动脉又称外周阻力血管。
一些动脉管壁内有特殊的感受器,如颈动脉体、颈动脉窦和主动脉体。颈动脉体位于颈总动脉分支处管壁的外面,是直径2~3mm的不甚明显的扁平小体,主要由排列不规则的许多上皮细胞团索组成,细胞团或索之间有丰富的血窦,许多神经纤维终止于上皮细胞的表面。颈动脉体是化学感受器,能感受动脉血O 2、CO 2含量和血液pH值变化,可将信息传入中枢,对心血管系统和呼吸系统进行调节。主动脉体在结构和功能上与颈动脉体相似。颈动脉窦是颈总动脉分支处的一个膨大部,该处中膜薄,外膜中有许多来源于舌咽神经的感觉神经末梢。颈动脉窦是压力感受器能感受因血压上升致使血管壁扩张的刺激,将冲动传入中枢,参与血压调节。
(5)特殊的动脉:
当一种类型的动脉向另一种类型移行时,其结构和组织成分并非突然改变,其间的过渡部分常具有不典型的结构。有些中动脉如腘动脉和胫动脉,其管壁具有弹性动脉的构造。而有些较大的动脉,如髂总动脉、髂外动脉、颈外动脉和腋动脉,其管壁构造又像肌性动脉,这些血管的中膜内常有较多的平滑肌,将弹性膜隔断或隔开。由腹主动脉分出的几个脏器动脉,其中膜可分明显的内外二层,内层主要为平滑肌,外层则主要为弹性组织。
下肢动脉的中膜,与上肢同管径的动脉相比,其中的平滑肌更发达。常受屈伸动作影响的动脉,如髂总动脉、腘动脉和肱动脉,中膜除环行肌外,还有斜行或纵行平滑肌。
脑和脑膜的动脉,因无外来的压力和张力,其管壁甚薄,但内弹性膜甚发达。较小的脑动脉分支,管壁中的胶原纤维比弹性纤维和平滑肌多。冠状动脉壁厚并富有弹性纤维,其内膜厚,其中有纵行平滑肌;中膜除环行肌外还有纵行肌层。肾动脉中膜的弹性成分发达。肺动脉管壁较薄,中膜的肌组织和弹性膜较少,这可能是因肺循环血压较低的缘故。阴茎动脉和阴部动脉,于青春期后内膜和中膜肥厚,但外膜仍较薄,内膜尤其厚,其中有较多的纵行平滑肌。子宫的动脉,于月经周期和妊娠时有明显的结构变化。
胎儿脐动脉的构造也不典型,内膜只有内皮而没有内弹性膜,中膜内弹性纤维少,但平滑肌发达,平滑肌分两层,内层纵行,外层环行。
(6)动脉的年龄变化
发育至成年时,动脉管壁的结构才趋完善。动脉的衰老变化以主动脉、冠状动脉和基底动脉等较明显。中年时,血管壁中结缔组织成分如胶原和蛋白多糖增多,平滑肌减少,使血管壁硬度逐渐增高。老年时,血管壁增厚,内膜出现钙化和脂类物质等的沉积,血管壁硬度增高。因此,只有在血管壁结构的变化已超越该年龄组血管的变化标准时,方可认为是病理现象。如动脉粥样硬化(arteriosclerosis,AS)是指动脉内膜内脂质、复合碳水化合物、血液成分等沉积及平滑肌细胞和胶原纤维增生,伴有坏死及钙化等不同程度的病变,其发病率随着年龄的增长而逐渐增高。
1)冠状动脉:
冠状动脉受心脏活动的影响非常明显,与其他器官相比更易受损耗和发生衰老变化。冠状动脉管壁结构的生理性衰老变化是循序渐进的,常不易与动脉的病理变化区分。所以,对于动脉壁中出现的某些变化究竟是生理性的,还是病理性的,常有意见分歧。一般认为,如果动脉壁构造变化的程度已超越年龄的变化标准时,则认为是趋于动脉硬化的病理现象。
冠状动脉于20岁以后开始出现明显的改变。冠状动脉的年龄性变化首先出现于动脉分支起始部的近端,然后延至远侧端和血管壁全层。不同年龄冠状动脉改变不同。右冠状动脉及后降支出现较晚,仅见于50岁以后。此时内弹力板分裂呈多层状或断裂。高龄者可见钙盐及少量脂质沉着于弹力板内侧。谷伯起认为不论主动脉或冠状动脉,各年龄段的内膜都不断发生弥漫性增厚。甚至百岁老人亦有较多弹力纤维的连接层。内膜平滑肌呈多潜能分化,在细胞周围形成均匀一致的基质。还可看到不同成熟阶段的弹力纤维板、胶原纤维。一些平滑肌细胞的胞质内含不等量的脂滴。即使在99岁、105岁的高龄老人,内膜平滑肌的增生和多潜能分化仍然存在。
王汉琴等对冠状动脉前室间支的研究显示,随年龄增长,冠状动脉的内膜面积和中膜面积均逐渐增大。各年龄组,心肌侧内膜厚度均大于胸壁侧。内膜平滑肌细胞核密度有增加的趋势,中膜平滑肌细胞核密度呈降低趋势。内膜面积与内弹力膜周长等价圆面积的百分比与腔面积/截面积比值之间呈线性负相关。各年龄组内膜平滑肌核均大于中膜。这表明,冠状动脉前室间支最重要的年龄变化是内膜增厚。冠状动脉内膜的增厚是一种血管增龄性变化,其中平滑肌细胞的增生起关键作用。评价冠状动脉狭窄的程度,内膜面积占内弹力膜周长等价圆面积的百分数是一个较好的指标。
2)脑动脉:
颈内动脉和椎动脉在脑底部形成脑底动脉环(Willis环),再由环发出分支入脑,脑各部分的血液供应均由外周向脑室方向分布。从组织学上说,脑动脉壁的中膜和外膜均较相同管径的颅外动脉薄,内膜较厚,内弹力板相对发达,弯曲多,无弹性搏动,易导致脂类物质沉积,不易推动和排除随血液而来的栓子,易发生脑栓塞,血压增高时易破裂出血。脑血管系统具有两个显著的特点。一是通过长期进化,脑部形成了有效的血液供应和代偿保障机制,即当一侧颈内动脉完全闭塞时可以全无症状。二是由于在脑血管的先天变异或发育不良,侧支循环开放的可能性和有效程度因人而异。在不同的患者中,同一支动脉闭塞可以引起不同的症状,因此仅凭临床表现来判定病变的血管是很困难的。
2.毛细血管
(1)概述:
毛细血管是连接于动、静脉之间的微小血管,分支吻合成网,广泛分布于组织和器官内(除上皮、软骨等外)。毛细血管的管径细(4~10μm),管壁薄,结构简单。毛细血管内血流速度慢,是主动脉流速的1%。这些特点都有利于血液与周围组织进行物质交换。在代谢旺盛的组织和器官,如骨骼肌、心肌、肝、肺、肾和腺体内,毛细血管网较密;在代谢较低的组织或器官,如平滑肌、韧带、肌腱和骨等的毛细血管网则较稀疏。毛细血管通过内皮的吞饮和出胞、入胞形式,可完成组织与血液之间的大分子物质交换。
(2)毛细血管的结构:
毛细血管的管壁主要由一层内皮细胞和基膜组成,基膜外有周细胞(pericyte)和少量结缔组织。其面积大,壁薄,结构简单并与周围的细胞相距很近,这些均有利于进行物质交换。最小的毛细血管仅由一个内皮细胞横向围成,较粗的毛细血管由2~3个内皮细胞围成,通常只能容纳1~2个红细胞通过。内皮细胞的管腔面有一层细胞衣,带有阴电荷,血细胞的表面也带有阴电荷,因同性电荷相斥,所以血细胞不易黏附在内皮上。此外,紧贴在内皮细胞外面,尚有一种扁平多突的细胞,且为基膜所包裹,称为周细胞。周细胞胞质中含有肌球蛋白、肌动蛋白及原肌球蛋白,具有收缩功能。周细胞也可能是一种具有分化潜能的细胞,在血管生长和再生时,能分化成为成纤维细胞或平滑肌细胞,参与血管生成和创伤愈合,在正常和病理情况下均发挥着重要的作用。
(3)毛细血管的分类:
在电镜下,根据内皮细胞等的结构特点,毛细血管可分为三种。①连续毛细血管(continuous capillary),特点为内皮细胞较薄,无孔,内皮细胞相互连续,细胞间有紧密连接、缝隙连接或桥粒。此类毛细血管分布在结缔组织、肌组织、外分泌腺、肺、脑和脊髓等处。②有孔毛细血管(fenestrated capillary),内皮细胞很薄,并有许多贯通细胞的小孔。多分布在肾血管球、胃肠黏膜、一些内分泌腺等处。③血窦(sinusoid),腔大,壁薄,形状不规则。血窦主要分布在肝、脾、红骨髓和一些内分泌腺中。
3.静脉
静脉(vein)是将血液输送回心脏的一系列血管,循环血流内70%以上的血液存在于静脉内。根据管径大小和结构的不同,静脉也分为微、小、中、大四级。小静脉和中静脉常与相应的动脉伴行,但其数量较动脉多,管径较粗,管壁较薄,弹性较小,在切片中常呈塌陷而不规则。
(1)微静脉(venule):
管径在200μm以下的静脉称微静脉,其管腔不规则,内皮外的平滑肌层不完整或完全缺如,外膜薄。管径在10~50μm的微静脉称为毛细血管后微静脉,它紧接毛细血管,管壁结构与毛细血管相似,但管径较粗,相邻内皮细胞间有一定间隙,故通透性较大,在物质交换中起着重要作用。淋巴组织和淋巴器官内的毛细血管后微静脉又称高内皮微静脉,具有特殊的结构和功能。
(2)小静脉(small vein):
管径一般小于1mm,由内皮、一层或几层平滑肌纤维和少量结缔组织组成。
(3)中静脉(medium vein):
除大静脉外,凡有解剖学名称的静脉均为中静脉,管径1~9mm。管壁内膜薄,内弹性膜不发达。中膜较伴行中动脉的薄,平滑肌纤维层次少,排列稀疏,夹有胶原纤维、网状纤维以及细的弹性纤维。外膜比中膜厚,由结缔组织组成,外弹性膜不明显,有的中静脉的外膜内有纵行平滑肌纤维束。
(4)大静脉(large vein):
是指直径大于10mm的静脉。主要包括颈外静脉、无名静脉、奇静脉、肺静脉、髂外静脉、颈内静脉、髂外静脉、上腔静脉和下腔静脉等都属大静脉。大静脉内膜很薄,内弹性膜不明显或无。中膜不发达,有少量环行平滑肌,有时甚至无平滑肌。外膜很厚,含有大量纵行平滑肌束,借此可加强管壁结构,防止血管膨胀。
管径在2mm以上的静脉,管壁内膜常突入管腔形成彼此相对的两个半月形瓣,称静脉瓣(valve of vein)。其表面覆以内皮,中心为含有弹性纤维的结缔组织,游离缘朝向血流方向,根部与管壁内膜相连接。静脉瓣的作用是使血液流向心脏,防止血液逆流。四肢静脉的瓣膜较多,胸腹部的静脉一般没有瓣膜。
第三节 血管的功能
心血管系统由心脏,血液和血管(动脉,静脉和毛细血管)组成。这个复杂的系统涉及多种功能,包括血液、蛋白质、营养物质、氧气的运输;参与组织再生、生长发育、体温调节、免疫调控等多种生理过程。血管网络由多种结构的血管组成,适应不同水平的血流量、压力及组织器官的功能。血管结构由多种细胞组成,包括内皮细胞,平滑肌细胞,周细胞,成纤维细胞等等。这些细胞类型与血管所在组织之间具有显著的功能相关性,它们之间可能通过关键因子、蛋白、酶等介质相互作用。因此对血管生物学的研究,需要从系统生物学层面和分子细节层面上进行,并对其形态、结构、功能分别进行研究。
当然,血管网络的功能不仅是运输营养物质、氧气及代谢产物等,其中的各类细胞均参与维持正常生长和功能至关重要的生理活动,包括:与血管其他细胞作用从而影响组织器官功能、维持特定结构从而促进物质运输、分泌生物活性分子从而影响局部环境、调节血管生成及促进组织重建等等。
泛血管生物学主要描述生命活动过程中血管结构与功能活动发生发展特征及变化规律,其功能严格地接受神经内分泌和体液的调控。血管是血液的运输管道,其基本结构包括内膜、中膜和外膜;但不同结构具有不同功能:如大血管保证运输、中血管调节脏器血流(自身及远处调节)、小微血管稳定细胞组织器官的微环境等。
因此,血管不仅是血液的输送管道,也是多功能的器官,维持机体正常生理功能的重要基础是血管内环境的相对稳定,一旦平衡失调往往累及多个器官,引起系统性的病变。只有充分了解血管的正常结构功能及其生理病理变化的机制与规律,才能更有效地预防和治疗这些疾病。
(张红旗 王克强)
推荐阅读
1.董尔丹,张幼怡.血管生物学.第2版.北京:北京大学医学出版社,2014.
2.Filippo C,Gaetano AL,Paolo GC.冠状动脉微血管功能障碍.曾定尹,孙英贤,译.上海:上海科学技术出版社,2017.
3.郭志坤.现代心脏组织学.第2版.北京:人民卫生出版社,2016.
4.Wang X,Dragos C.Telocytes-Connecting Cells Advances in Experimental Medicine and Biology.Berlin:Springer Sciences Business Media Singapore,2016.