Kapillaren

Die Kapillaren sind kleine Blutgefäße durch die der Gas- und Nährstoffaustausch im menschlichen Körper realisiert wird. Ihr Gefäßdurchmesser ist gerade einmal so groß, dass rote Blutkörperchen (Erythrozyten) passieren können. Das Kapillarnetz ist sehr dicht und überzieht fast alle Gewebe und Organe (außer Oberhaut, Linse und hyaliner Knorpel). Sie entstehen aus Abzweigungen und Verästelungen von Arterien bzw. Arteriolen.

Aufbau

Aufbau einer Kapillare
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Einen dreiwandigen Aufbau wie bei Venen und Arterien findet man bei Kapillaren nicht vor, sie bestehen lediglich aus einer Schicht Endothelzellen. Je nach Ort der Kapillare können kleine Poren in die Basalmembran integriert sein, durch die Proteine austreten können.
Die Kapillarwand ist semipermeabel (halbdurchlässig) und so dünn, dass Stoffe bzw. Gase die Kapillare verlassen können.

Funktion

Die Kapillaren sind der Ort des Austausches von Sauerstoffmolekülen, Kohlenstoffmolekülen und Nährstoffen in das umliegende Gewebe. Der hydrostatische Druck sorgt dafür, dass Moleküle und Flüssigkeit aus der Kapillare in das Interstitium (Zwischenzellraum) eindringen und die Gewebe versorgen können. Das Kapillarnetz ist je nach Körperregion unterschiedlich stark ausgeprägt. Gehirn, Herz und Muskulatur weisen ein dichtes Kapillarnetz auf. Bradytrophe Gewebe dagegen besitzen keine oder nur wenige.

Blutflussgeschwindigkeit- und Regulation

An der Basis der Kapillare befinden sich sogenannte präkapilläre Sphinkter. Sie bestehen aus einem glatten Muskelring, der sich je nach Blutbedarf kontrahiert oder erweitert. Somit werden der Gefäßdurchmesser und der Blutfluss gesteuert.
Auf Höhe der Kapillaren ist die Blutflussgeschwindigkeit auf Grund des geringen Gefäßdurchmessers sehr gering.

In Ruhe ist nur circa jede 30. Kapillare geöffnet, die anderen sind „stillgelegt“. Bei erhöhtem Sauerstoffbedarf in Folge körperlicher Aktivität kommt es zu einer Öffnung der „stillgelegten Kapillaren“, was den Blutfluss zum nachfolgenden Gewebe erhöht. Dies tritt besonders beim Kapillarnetzwerk der Skelettmuskeln auf, da diese bei körperlicher Aktivität einen besonders erhöhten Sauerstoffbedarf haben. Durch die Öffnung der Kapillaren vergrößert sich die Fläche für den Gas-und Nährstoffaustausch zwischen Blut und Gewebe. Faktoren die den lokalen Blutfluss und damit die Öffnung oder Schließung von Kapillaren beeinflussen sind:

• Sauerstoffbedarf
• Temperatur
• CO₂-Gehalt des Blutes
• pH-Wert des Blutes

Kapillaren und Ausdauertraining

Durch Ausdauertraining kommt es zur Neubildung und weiteren Verzweigung des Kapillarnetzwerks, zur sogenannten Kapillarisierung. Die Mikrozirkulation im Muskel verbessert sich und somit auch die Blutversorgung des Muskels. Folge: die Sauerstoffaufnahmefähigkeit und die Ausdauerleistungsfähigkeit steigen. Insgesamt lässt sich bei Ausdauertrainierten ein höheres Verhältnis von Kapillaren zu Muskelfasern nachweisen.

Quellen

McArdle, W. D., Katch, F. I., & Katch, V. L. (2010). Exercise physiology: nutrition, energy, and human performance. Lippincott Williams & Wilkins.

Silbernagl, S. (2012). Taschenatlas Physiologie. Georg Thieme Verlag.

Weineck, J. (2000). Sportbiologie. 7. überarbeitete und erweiterte Auflage. Spitta, Balingen.