Кислород крови

Важность гемоглобина

Кислород транспортируется в крови через два различных механизма: его растворение в плазме и его связь с гемоглобином, содержащимся в эритроцитах или эритроцитах.

Поскольку кислород мало растворим в водных растворах, выживание человеческого организма зависит от наличия достаточного количества гемоглобина. Фактически, у здорового человека более 98% кислорода, присутствующего в данном объеме крови, связано с гемоглобином и транспонируется эритроцитами.

Связь между гемоглобином и кислородом

Связывание кислорода с гемоглобином обратимо и зависит от парциального давления этого газа (PO ₂ ): в легочных капиллярах, где PO _{2 в} плазме увеличивается из-за диффузии кислорода из альвеол, гемоглобин связывается с кислородом ; в пригороде, где кислород используется для клеточного метаболизма и плазменный капель PO ₂, гемоглобин переносит кислород к тканям.

Но что такое PO ₂ ?

Парциальное давление кислорода

Парциальное давление газа, такого как кислород, в ограниченном пространстве (легких), содержащем смесь газа (атмосферного воздуха), определяется как давление, которое будет иметь этот газ, если он займет пространство, рассматриваемое отдельно.

Чтобы упростить концепцию, мы представляем парциальное давление как количество кислорода: чем выше парциальное давление кислорода, тем больше его концентрация. Это очень важный аспект, если учесть, что газ имеет тенденцию распространяться из точки с более высокой концентрацией (более высокое парциальное давление) в точку с более низкой концентрацией (более низкое парциальное давление).

Этот закон регулирует газообмен на уровне легких и тканей.

Фактически, на уровне легких, где воздух альвеол находится в тесном контакте с очень тонкими стенками кровеносных капилляров, молекулы кислорода попадают в кровь, потому что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе выше, чем PO ₂ крови.

Имеющиеся данные показывают, что PO ₂ венозной крови, которая достигает помона в состоянии покоя, приблизительно равно 40 мм рт.ст., тогда как на уровне моря альвеолярный PO ₂ равен приблизительно 100 мм рт.ст .; следовательно, кислород диффундирует в соответствии со своим градиентом концентрации (парциальное давление) от альвеол к капиллярам. Концептуально, проход прекратится, когда PO ₂ в артериальной крови, покидающей легкие, станет равным атмосферному в альвеолах (100 мм рт. Ст.).

Когда артериальная кровь достигает тканевых капилляров, градиент концентрации меняется на противоположный. Фактически, в покоящейся клетке внутриклеточный PO ₂ составляет в среднем 40 мм рт. поскольку, как мы видели, кровь на артериальном конце капилляра имеет PO ₂ 100 мм рт. ст., кислород диффундирует из плазмы в клетки. Диффузия прекращается, когда венозная капиллярная кровь достигает того же парциального давления кислорода внутриклеточная среда, т.е. 40 мм рт. ст. (в состоянии покоя). Во время физических усилий концентрация кислорода в клеточной среде уменьшается, а вместе с этим парциальное давление газа (даже до 20 мм рт. Ст.); следовательно, перенос кислорода из плазмы происходит более быстро и последовательно.

Как мы уже видели, адекватное потребление кислорода кровью, протекающей в легочных капиллярах, строго зависит от парциального давления воздуха в альвеолярных мешочках; мы также видели, как в этом месте альвеолярная кислота PO ₂ обычно (на уровне моря) равна 100 мм рт. ст .; если это значение чрезмерно уменьшается, диффузия кислорода из воздуха в кровь оказывается недостаточной и возникает опасное состояние, известное как гипоксия .

Гипоксия: низкий уровень кислорода в крови

Парциальное давление альвеолярного воздуха может снизиться на большой высоте (из-за того, что атмосферное давление снижено) или при недостаточной вентиляции легких (как это происходит при наличии легочных заболеваний, таких как хронический обструктивный бронхит, астма, фиброзные заболевания легких, отек легких и эмфизема).

Такая же ситуация возникает, когда стенки альвеол утолщаются или уменьшают площадь их поверхности. Скорость диффузии кислорода из воздуха в кровь фактически прямо пропорциональна площади доступной альвеолярной поверхности и обратно пропорциональна толщине альвеолярной мембраны.

Эмфизема, дегенеративное заболевание легких, вызванное в основном сигаретным дымом, разрушает альвеолы, уменьшая площадь поверхности, доступной для газообмена; при легочном фиброзе, с другой стороны, отложение рубцовой ткани увеличивает толщину альвеолярной мембраны. В обоих случаях диффузия кислорода через альвеолярные стенки значительно медленнее, чем обычно.

Гипоксия также может быть результатом снижения концентрации гемоглобина в артериальной крови. Заболевания, которые уменьшают количество гемоглобина в эритроцитах или их количество, негативно влияют на способность крови переносить кислород. В крайних случаях, таких как у субъектов, которые потеряли важные количества крови, концентрация гемоглобина может быть недостаточной для удовлетворения потребности клетки в кислороде; в этих случаях единственным решением для спасения жизни пациента является переливание крови.

Кривая диссоциации гемоглобина

Физическая взаимосвязь между PO _{2 в} плазме и количеством кислорода, связанного с гемоглобином, была изучена in vitro и представлена ​​характеристической кривой диссоциации гемоглобина .

Наблюдая за кривой, показанной на рисунке, можно увидеть, что при PO _2, равном 100 мм рт. Ст. (Значение, обычно регистрируемое в альвеолярной области), 98% гемоглобина связано с кислородом.

Обратите внимание, что при значениях более 100 мм рт. Ст. Процент насыщения гемоглобином не увеличивается в дальнейшем, о чем свидетельствует сплющивание кривой; по той же причине, пока альвеолярный PO ₂ остается выше 60 мм рт. ст., гемоглобин насыщается более чем на 90%, поэтому он поддерживает почти нормальную способность переносить кислород в крови. Для получения дополнительной информации см. Статью о гемоглобине и эффекте Бора.

Все факторы, перечисленные в статье, могут быть оценены с помощью простых анализов крови, таких как количество эритроцитов, дозировка гемоглобина и насыщение крови кислородом (процентное содержание гемоглобина, насыщенного кислородом, по сравнению с общим количеством гемоглобина присутствует в крови).