Gefäßnetzwerken

Gefäßnetzwerke sind vernetzte Gefäßsysteme, die Gewebe mit Blut, Lymphe und Immunzellen versorgen beziehungsweise Abfallstoffe entfernen. Im menschlichen Körper bezieht sich der Begriff vorwiegend auf das Blutgefäßsystem, das aus Arterien, Arteriolen, Kapillaren, Venolen und Venen besteht. Ergänzend bildet das Lymphgefäßsystem ein eigenes Netzwerk, das Gewebsflüssigkeit ableitet, Fetttransport unterstützt und Immunreaktionen koordiniert.

Struktur und Eigenschaften: Gefäßnetzwerke zeigen eine baumartige, hierarchische Organisation. Kapillaren ermöglichen den Austausch von Sauerstoff, Nährstoffen und Stoffwechselprodukten. Die Gefäßdichte variiert stark zwischen Geweben; Muskeln, Leber oder Milz weisen hohe Kapillarisierungsgrade auf, Knorpel oder Sehnen geringere. Die Netzwerke sind redundante Systeme, die Flussstörungen abfedern und eine gleichmäßige Gewebeversorgung unterstützen.

Entwicklung und Regulation: Gefäße entstehen durch Vasculogenese und Angiogenese, reguliert durch Wachstumsfaktoren, Sauerstoffverfügbarkeit sowie mechanische Belastung. Lokale Regelkreise steuern Durchblutung und Verteilung des Blutes durch Vasodilatation oder Vasokonstriktion. Verzweigungsstrukturen folgen oft dem Murrayschen Gesetz, das eine energetische Optimierung der Netzwerke beschreibt.

Funktionen und Bedeutung: Die Hauptaufgabe besteht im Transport von Sauerstoff, Kohlendioxid, Nährstoffen und Hormonen sowie im Abtransport von Abbauprodukten. Thermoregulation, Immunfunktion und Gewebereparatur hängen eng mit der Funktion der Gefäßnetzwerke zusammen. In der Pathologie spielen Angiogenese und vaskuläre Dysregulation eine zentrale Rolle bei Tumorentwicklung, Ischämie und Entzündung.

Modellierung, Diagnostik und Therapie: Netzwerke lassen sich mit physikalischen Gesetzen (z. B. Hagen-Poiseuille) und Netzwerktheorien beschreiben. Bildgebende Verfahren bewerten Durchmesser, Fluss und Perfusion. Klinisch relevant sind Erkrankungen wie Arteriosklerose, Varizen, Tumorangiogenese sowie therapeutische Ansätze zur Steuerung von Gefäßneubildung.