Mikrozirkulation / Microcirculation

GOETHE bemerkt in seinen "Maximen und Reflexionen": "Zur Verewigung des Irrtums tragen die Werke besonders bei, die enzyklopädisch das Wahre und Falsche des Tages überliefern. Hier kann die Wissenschaft nicht bearbeitet werden, sondern was man weiß, glaubt, wähnt, wird aufgenommen; deswegen sehen solche Werke nach fünfzig Jahren gar wunderlich aus. " Diese kritische Einstellung zum "Handbuch" hatte ich vor Augen, als ich mit den Vorbereitun­ gen für den Band "Mikrozirkulation" begann. Den Mut, dennoch ein nicht abgeschlossenes Werk vorzulegen, begründe ich damit, daß die Sorge, zur Ver­ ewigung des Irrtums beizutragen, für das heutige Verständnis der Wissenschaft nicht mehr gilt. Zwar halten manche Forscher daran fest - und das ist auch ihr gutes Recht - zu versuchen, einmal Erarbeitetes mit neuen Methoden oder durch ergänzende Befunde zu bestätigen und zu erhärten, im Grunde geben sie aber durch ihre weiteren Arbeiten zu - und sie sind auch darauf gefaßt -, daß jeder einzelne Befund, jede Grundlage und jede entwickelte Hypothese sich als falsch erweisen kann. Diese skeptische Grundhaltung der Forscher gegen­ über den Ergebnissen der Wissenschaft rührt daher, daß sie einerseits nicht mehr glauben, sich mit Hilfe der Wissenschaft jemals der Wahrheit direkt versi­ chern zu können, andererseits können sie Glauben im Sinne des Fest-für-wahr­ Haltens in der Wissenschaft nicht gelten lassen. In dem Bestreben, die Dinge kritisch und realistisch zu sehen, bemühen sich die theoretischen, d. h.

/ Contents.- Angioarchitektonik der terminalen Strombahn.- A. Angioarchitektonik, allgemein.- I. Definition und Einleitung.- II. Kapillaren, Bau und Funktion.- III. Präteminale Strombahn, Bau.- IV. Präkapilläre Sphinkteren, Bau und Vorkommen.- V. Postterminale Strombahn, Bau.- VI. Arteriovenöse Anastomosen.- 1. Echte arteriovenöse Anastomosen.- 2. Arteriovenöse Anastomosen ohne besonderen Wandbau.- a) Leitersprossen.- b) Direkte arteriovenöse Übergänge.- c) Zentralkanäle (a.-v.-bridges, thoroughfare channels in Mesenterien).- d) Arteriovenöse Kurzschlüsse an anderen Geweben.- B. Angioarchitektonik. spezielle.- I. Definition und Einleitung.- 1. Netzkapillargebiete. zu- und ableitende Blutgefäße.- 2. Schlingenförmige und aufgeknäuelte Kapillargebiete.- II. Netzkapillarsysteme.- 1. Flächenhaft entwickelte Kapillarnetze an planen Geweben.- a) Mesothelduplikaturen, Kapillarnetze.- b) Mesothelduplikaturen, Gefäßsonderfomen.- c) Flächenhaft entwickelte Kapillarnetze, Verschiebegewebe.- d) Faszien, Organkapseln, Periostabschnitte, Perichondrium, Periorbita, Dura mater und andere Kapillargebiete.- e) Subepitheliale Kapillarnetze, die vonviegend Schleimhäute unterfüttern, Übergang zum räumlichen Kapillarnetz.- f) Subepitheliale Kapillarnetze als Übergangsstadien.- g) Blutgefäße des Ureters.- h) Regio respiratoria.- III. Netzkapillaren an kompliziert gestalteten Oberflächen.- 1. Villi intestinales, Blutgefäßsystem.- 2. Netzkapillarsystem um zapfen- und schlauchförmige, gerade und aufgeknäuelte Einstülpungen des Epithels.- a) Kapillaren des Haarbalgs.- b) Schweißdrüsen, Versorgung.- c) Glandulae sudoriferae apocrinae.- d) Glandulae sebaceae.- 3. Blutgefäße der Mamma.- 4. Blutgefäße der Speicheldrüsen.- 5. Lungenalveolen.- 6. Darmkrypten.- 7. Glandula thyreoidea.- 8. Gallenblasenschleimhaut.- IV. Räumliche Netzkapillarsysteme und Organkreisläufe.- 1. Gehirn.- a) Durchblutung und arterielle Anastomosen.- b) Hirnarterien.- c) Gehirnkapillaren.- d) Hirnvenen.- e) Cerebrum, Angioarchitektonik.- f) Angioarchitektonik des Großhirnmarks.- g) Cerebellum, Angioarchitektonik.- h) Kapillardichte, allgemeine.- i) Kapillardichte, Entwicklung.- k) Kapillarweite und -länge und Volumenanteil.- V. Rückenmark, terminale Strombahn.- 1. Zustrombahnen.- 2. Rückenmarkkapillaren, Bau.- 3. Abstrombahnen.- 4. Ein- und Austrittspforten der Rückenmarkgefäße.- VI. Spinalganglien und Kopfganglien. Vaskularisation und Angioarchitektonik.- VII. Periphere Newen. Vaskularisation und Angioarchitektonik.- VIII. Skelettmuskel — dreidimensional, „rüumliche“ Kapillarnetze.- 1. Terminale Strombahn im Skelettmuskel, allgemein.- 2. Prüterminale Anastomosen.- 3. Skelettmuskel, Kapillaren-Bau.- 4. Skelettmuskel, Kapillarabstände.- 5. Kapillaren, Angioarchitektonik.- 6. Abstrombahn im Skelettmuskel.- IX. Herzmuskulatur, Angioarchitektonik.- 1. Versorgungstypen.- 2. Kapillarbett.- 3. Kapillardichte, Veränderung.- 4. Herzkapillaren, Entwicklung.- X. Angioarchitektonik der Leber.- XI. Magen-Angioarchitektonik.- XI1. Duodenum, terminale Strombahn.- XI11. Schlingen- und knäuelförmige Kapillaren der Haut.- 1. Haut — terminale Strombahn.- 2. Kapillaraneurysmen.- 3. Nagelfalzkapillaren, Form.- 4. Hautkapillaren, regionale Unterschiede ihrer Anzahl.- 5. Schlingenkapillaren der Haut — Entwicklung und Alterung.- 6. Hautgefäße. arterielle Zustrombahnen.- 7. Arteriennetze.- 8. Schlingenkapillaren in anderen Organgebieten.- XIV. Gefäßwand — terminale Strombahn.- 1. Arterienwand, Gefäßversorgung — Vasa vasorum.- 2. Venenwand — terminale Strombahn.- Literatur.- Bau und Funktion der Blutkapillaren.- A. Allgemeine Einleitung.- I. Historischer Überblick und Lichtmikroskopie der Blutkapillaren.- 1. Das Endothel.- 2. Die Basalmembran.- 3. Die Perizyten.- B. Die Ultrastruktur der Blutkapillaren.- I. Einleitung.- II. Definition und Klassifikation der Blutkapillaren.- III. Allgemeiner Feinbau der Blutkapillaren.- 1. Vorkommen und Funktion spezieller Zellstrukturen.- a) Mikrotubuli und Filamente.- b) Weibel-Palade-Körperchen (WPK).- c) Stabile Oberflächendifferenzierung des Endothels.- ?) Tentakeln.- ß) Randwülste.- ?) Mikrovilli.- ?) Basale Endothelfüßchen.- d) Mikropinozytotische Vesikel.- ?) Struktur, Verteilung und quantitative Angaben.- ß) Funktionelle Bedeutung im Rahmen normaler und gesteigerter Per-meabilität („large pore system“).- e) Fenestrationen.- ?) Vorkommen, Verteilung. Struktur und quantitative Angaben.- ß) Funktionelle Bedeutung im Rahmen der Permeabilität („large and small (?) pore system“).- 2. Die Interzellularfugen.- a) Gestalt, interzellulärer Zement und endokapillarer Eiweißfilm.- b) Interendotheliale Kontaktstrukturen und Passagewege („small pore system“).- 3. Histochemie des Endothels.- 4. Die Basalmembran.- a) Definition und Dimension sowie chemische und strukturelle Zusammensetzung.- b) Funktionelle Bedeutungen (Barriere für den Stoffaustausch, Antigenität und mechanische Aufgaben).- 5. Die Perizyten.- a) Verteilung, Gestalt und Struktur.- b) Funktionelle Bedeutung.- Literatur.- Hernodynamics of the Microcirculation. Physical Characteristics of Blood Flow in the Microvasculature.- 1. Introduction.- 2. Methodology: New Techniques for Quantitative Measurement of Hemodynamic Parameters in the Microcirculation.- a) Intraluminal Pressure.- b) Microvascular Diameter.- c) Flow Velocity and/or Volume Flow in Microvessels.- 3. Morphometric Considerations.- 4. Distribution of Intraluminal Pressures Within the Microcirculation.- a) Structural Factors in Pressure Dissipation.- b) Effect of Changes in Systemic Pressure.- c) Capillary Pressure.- d) Pulsatile Pressures in Microvessels.- 5. Distribution of Flow Velocity and/or Volume Flow Within the Microcirculation.- a) Pulsatility of Microvascular Blood Flow.- b) Intermittency of Blood Flow in Capillaries.- c) Velocity Profiles in Microvessels.- 6. Bolus Flow in Capillaries.- 7. Transit Times of Cells and Plasma Through the Microcirculation.- 8. Distribution of Hematocrit Within the Microcirculation.- References.- Microrheology of Erythrocytes and Thrombocytes Blood Viscosity and the Distribution of Blood Flow in the Microcirculation.- The Present State of Blood Rheology.- Rheological Problems in the Microvasculature.- Description of the Flow Conditions in vivo: Hydrodynamic Analysis of the Vascular Bed.- Meaning and Measurement of the “Viscosity of Blood”.- Blood Viscosity in vitro.- Small Bore Tubes—The Fahraeus Effect.- Analysis of Blood Microrheology : Observation, Photometry and Viscometry.- Photometric Aggregometry.- Factors Operational in Red Cell Aggregation.- Shape and Deformation of Red Cells: The Concept of Conformational Instability.- Disturbed Red Cell Deformability: Conformational Stability.- “Blood Viscosity” in vivo.- Blood Viscosity and Hemodynamics.- Relative Rôle of Vasomotor and Viscosity Factors.- Rheology of Intravascular Red Cell Aggregation and Dissociated Microvascular Perfusion: Stasis and Shunting.- Rheology of Thrombocytes.- Rheological Factors in Platelet Aggregation and Fibrin Formation — Methodological Aspects.- Interaction of Flow Forces with Platelet Convection, Collision, Interaction, Disruption.- Rheological Aspects of Hemostasis and Thrombosis.- Effects of Platelets on Fibrin Polymerization.- Summary :Mixed Thrombotic Processes: Interaction of Red Cell and Platelet Aggregation with Fibrin Formation.- References.- The Interstitial Tissue Pressure and Microcirculation.- A. Introduction.- B. Structural Aspects of the Interstitial Space.- I. Biochemical Components of the Interstitial Space.- II. Physical Characteristics of the Interstitial Tissue Structures.- III. The Heterogeneous Structure of the Interstitial Space.- C. Methods of Measuring the Interstitial Tissue Pressure.- I. Needle Technique.- II. Capsule Technique.- III. Wick Technique.- IV. Balloon Technique.- V. Critique of the Methods.- D. The Physiological Significance of Measuring the Interstitial Fluid Pressure.- I. Results of Earlier and Recent Measurements.- II. The Compliance of the Interstitial Space.- III. The Interrelationship of Tissue Compliance and Body Fluid Control.- E. Summary and Conclusions.- References.- Exchange Processes in the Microcirculatory Bed.- A. Fluid Movement through Membranes by Hydrostatic Forces.- B. Movement of Substances through Membranes by Diffusion.- I. Free Diffusion.- II. The Diffusion Coefficient.- III. Restricted Diffusion through Membranes.- IV. Molecular Sieving by Restricted Diffusion and Filtration through Membranes.- C. The Movement of Fluids through Membranes by Osmotic Forces.- I. Ideal Semipermeable Membranes.- II. Nonideal Semipermeable Membranes.- D. The Movement of Fluids and Solutes through Membranes by Combined Hydrostatic and Osmotic Forces.- E. Movement of Fluid through the Capillary Wall.- I. Intraluminal Factors.- II. Extraluminal Factors.- III. Drainage by Lymphatic Vessels.- IV. Filtration Coefficient of Water.- F. The Movement of Solutes through the Capillary Wall.- I. Measurements of Permeability of the Capillary Wall from Lymph-Plasma Concentration Ratio.- II. Measurements of Permeability of the Capillary Wall by Osmotic Transients.- III. Measurements of Capillary Permeability by Indicator Dilution Methods.- IV. Measurement of Capillary Permeability by Measuring Tissue Clearance after Direct Application of Indicator to the Tissue.- V. Regulation of Permeability and Discussion of the Results.- G. Exchange of Gases.- I. Inert Gases (Arterial Administration).- II. Inert Gases (Direct Application to the Tissue).- III. Oxygen and Carbon Dioxide Exchange with the Tissue.- Summary.- References.- Morphologische Reaktionsmuster der terminalen Strombahn.- 1. Einleitung.- 2. Die gestörte Barrierewirkung der terminalen Strombahn.- 2.1. Die veränderte Gefäßwand.- 2.1.1. Lecks im Endothelverband.- 2.1.2. Transzelluläre Gefäßpermeabilität.- 2.1.3. Das subendotheliale Grundhäutchen (Basalmembran).- 2.1.4. Perivaskuläre Barrieren.- 2.1.5. Die Bilanz der gestörten Permeabilität.- 2.2. Ablagerung von Bestandteilen des Blutplasmas.- 2.2.1. Arteriolosklerose.- 2.2.2. Ablagerungen (Deposits).- 2.2.3. Ödeme.- 2.2.4. Lipide, Gallenfarbstoffe, Silber, Kalk.- 2.2.5. Amyloid.- 2.3. Passage von Blutzellen.- 2.3.1. Erythrozyten.- 2.3.2. Leukozyten, Monozyten, Lymphozyten.- 2.3.3. Thrombozyten.- 2.3.4. Bakterien, Pilze, Tumorzellen.- 3. Veränderter Stoffwechsel der Gefäßwand.- 3.1. Veränderte Zellen.- 3.1.1. Hyperplasie, Hypertrophie, Zellschwellung.- 3.1.2. „Virusartige“ Zelleinschlüsse und Kernkörper.- 3.1.3. Abgelagerte Stoffwechselprodukte.- 3.1.4. „Metaplasie“ der Zellen.- 3.1.5. Zellverlust und -schädigung.- 3.2. Entstehung, Verlängerung und Rückbildung von Kapillaren.- 3.3. Die Pathologie der Basalmembran und der Mesangiumsubstanz.- 3.3.1. Die Basalmembran.- 3.3.1.1. Verdickung der Basalmembran.- 3.3.1.2. Strukturveränderung.- 3.3.1.3. Mangelhaft ausgebildete oder defekte Basalmembran.- 3.3.2. Die Mesangiumsubstanz.- 3.3.2.1. Vermehrung der Mesangiumsubstanz.- 3.3.2.2. Strukturänderung der Matrix.- 3.3.3. Kollagen.- 4. Veränderter Gefäßinhalt.- 4.1. Fettembolie.- 4.2. Eiweißpräzipitate.- 4.3. Zellaggregate.- 4.4. Intravasale Koagulation.- 4.5. Intravasale Zelltrümmer, Lumeneinengung.- 5. Schlußbetrachtungen.- Literatur.- Die allgemeine submikroskopische Pathologie der Endothelzellen und ihre Bedeutung für die Mikrozirkulation.- A. Einleitung.- B. Bemerkungen zur Ultrastruktur der Blutkapillaren.- C. Allgemeine submikroskopische Pathologie des Kapillarendothels.- I. Vorbemerkung.- II. Der Zellkern.- III. Die Zellmembran.- IV. Das Zytoplasma.- V. Die Zellgrenzen.- VI. Die Basalmembran.- VII. Veränderungen der Endothelzellen als Ganzes.- 1. Die osmiophile Verdichtung.- 2. Die Hypertrophie.- 3. Das Zellödem und die Schwellung.- 4. Die Nekrose.- D. Die Bedeutung der submikroskopischen Pathologie der Kapillarendothelien für die Mikrozirkulation der Organe.- I. Herzmuskel.- 1. Ischämie und Herzinfarkt.- 2. Hypoxidosen.- a) Vorbemerkung.- b) Atmosphärischer Unterdruck.- c) Hypoxie.- d) Anoxie.- e) Aderlaß-Oligämie.- f) Abfall des koronaren Perfusionsdruckes.- g) Druck- und Volumenüberlastung des Herzens.- h) Emotionaler Streß.- i) Kortikosteroide.- k) Katecholamine.- 1) Medikamentöse Einflüsse.- m) Stoffwechseleinflüsse.- 3. Vergiftungen.- a) Vorbemerkung.- b) Kohlenmonoxyd.- c) Kohlendioxyd.- d) Oxydationshemmende Gifte.- e) Kontraktionshemmende Substanzen.- f) Antifibrillatorische Substanzen.- g) Sonstige Gifte.- 4. Bestrahlungsfolgen.- 5. Infektiöse Einflüsse und Entzündungen.- II. Skelettmuskel.- 1. Ischämie.- 2. Blutstauung, Stauungsödem.- 3. Toxisches Ödem.- 4. Anaphylaktoides Ödem.- 5. Bestrahlungsfolgen.- 6. Kälteeinwirkung.- III. Nervensystem.- 1. Vorbemerkung.- 2. Hirnödem.- 3. Hypoxie und Anoxie.- 4. Ischämie.- 5. Bluthochdruck.- 6. Bestrahlungsfolgen.- a) Direkte Strahlenschäden.- b) Akzessorische Schäden durch Kontrastmittel.- 7. Traumatische Veranderungen.- IV. Lungen.- 1. Vorbemerkung.- 2. Hyperventilation, Emphysem, Lungenkollaps.- 3. Hyperoxie.- a) Normobare Hyperoxie.- b) Hyperbare Hyperoxie.- c) Ozon.- 4. Atemnotsyndrom.- 5. Atmosphärischer Unterdruck.- 6. Hypoxie.- 7. Hämorrhagischer Schock, Histaminschock.- 8. Blutstauung.- 9. Ödem.- 10. Stoffwechseleinflüsse.- 11. Vergiftungen.- a) Paraquat.- b) Kohlenmonoxyd.- c) Kohlendioxyd.- d) Monocrotalin.- e) Bleomyzin.- 12. Fettembolie.- 13. Immunologische Reaktionen.- 14. Idiopathische Lungenhämosiderose.- 15. Direkte Wassereinwirkung auf die Lungen.- 16. Bestrahlungsfolgen.- 17. Infektiöse Einflüsse.- V. Nieren.- 1. Vorbemerkung.- 2. Ischämie.- 3. Venöse Blutstauung.- 4. Schock.- 5. Kortikosteroide.- 6. Vergiftungen.- a) Sublimat.- b) Schlangengift.- c) Bromäthylaminhydrobromid.- 7. Bestrahlungsfolgen.- 8. Glomeruläre Nephropathien.- E. Mikrozirkulation und Organpathologie.- F. Summary and Conclusions.- Literatur.- Capillary Platelet and Fibrin Thrombosis.- A. Introduction.- I. Pathophysiologic Responses of the Microcirculation.- 1. Response to Injury.- 2. Microcirculation versus Macrocirculation.- 3. Response and the Strength of Injurious Stimuli.- II. Response to Degenerative Diseases.- III. Species Differences in Responses.- B. Methods of Studying Thrombosis in Vivo.- I. Methods for Experimental Observation in Animals.- 1. Quartz Rod Methods.- 2. Exteriorization of Viscera.- 3. Transparent Chambers.- 4. Superficial Tissues.- II. Methods for Clinical Investigation in Humans.- C. Experimental Microcirculatory Thrombogenesis in Animals.- I. Systemic Processes.- 1. Infusion of Thrombin and Tissue Extracts.- 2. Infusion of Other Enzymes.- 3. Infusion of Adenosine Diphosphate.- 4. Infusion by Collagen.- 5. Infusion of Fatty Acids and Other Acids.- 6. Infusion of Incompatible Blood.- 7. Infusion of Antigen-Antibody Complexes.- 8. Infusion of Bacteria and Toxins.- 9. Infusion of Viruses.- 10. Infusion of Rickettsia.- 11. Anaphylaxis.- 12.Shock.- 13. Decompression Sickness and Air Infusion.- II. Local Alterations.- 1. Local Application of Injurious Agents.- a) Trauma.- b) Thrombin and Adenosine Diphosphate.- 2. Other Means of Inducing Thrombi.- 3. Arthus Reaction.- 4. Local Shwartzman Reaction.- 5. Tissue Transplant Rejection.- D. Microcirculatory Thrombosis in Human Disease.- I. Endothelial C...