Кисень крові

Важливість гемоглобіну

Кисень транспортується в кров за допомогою двох різних механізмів: його розчинення в плазмі та його зв'язок з гемоглобіном, що міститься в еритроцитах або еритроцитах.

Оскільки кисень мало розчинний у водних розчинах, виживання організму людини підпорядковується наявності адекватних кількостей гемоглобіну. Насправді, у здорової людини більше 98% кисню, присутнього в даному об'ємі крові, пов'язано з гемоглобіном і транспоновано еритроцитами.

Зв'язок між гемоглобіном і киснем

Зв'язування кисню з гемоглобіном є оборотним і залежить від парціального тиску цього газу (РО ₂ ): в легеневих капілярах, де плазмовий РО ₂ зростає внаслідок дифузії кисню з альвеол, гемоглобін зв'язується з киснем ; в передмістях, де використовують кисень у клітинному метаболізмі і плазмі PO ₂ краплі, гемоглобін переносить кисень до тканин.

Але що таке PO ₂ ?

Частковий тиск кисню

Парціальний тиск газу, такого як кисень, в межах обмеженого простору (легенів), що містить суміш газу (атмосферне повітря), визначається як тиск, який цей газ мав би, якщо б він займав простір, що розглядається окремо.

Для спрощення концепції ми уявляємо парціальний тиск як кількість кисню: чим вище парціальний тиск кисню, тим більше його концентрація. Це дуже важливий аспект, якщо врахувати, що газ має тенденцію поширюватися від точки більшої концентрації (більш високий парціальний тиск) до точки з меншою концентрацією (нижній парціальний тиск).

Цей закон регулює газообмін на рівні легенів і тканин.

Насправді, на рівні легенів, де повітря альвеол знаходиться в тісному контакті з дуже тонкими стінками кровоносних капілярів, молекули кисню переходять у кров, оскільки парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі вище, ніж PO ₂ крові.

Дані в руці, PO ₂ венозної крові, яка досягає помон в умовах спокою, приблизно дорівнює 40 мм рт.ст., а на рівні моря альвеолярний РО ₂ дорівнює приблизно 100 мм рт.ст. отже, кисень дифундує за градієнтом концентрації (парціальний тиск) від альвеол до капілярів. Концептуально, проходження зупиниться, коли РО ₂ в артеріальній крові, що виходить з легенів, дорівнюватиме атмосферному в альвеолах (100 мм рт.ст.).

Коли артеріальна кров досягає тканинних капілярів, градієнт концентрації змінюється. Насправді, в клітині для відпочинку внутрішньоклітинний PO ₂ становить в середньому 40 мм рт. оскільки, як ми бачили, кров на артеріальному кінці капіляра має РО ₂ 100 мм рт.ст., кисень дифундує з плазми в клітини, дифузія припиняється, коли венозна капілярна кров досягає такого ж парціального тиску кисню внутрішньоклітинного середовища, тобто 40 мм рт.ст. (в умовах спокою). Під час фізичного зусилля концентрація кисню в клітинному середовищі зменшується, а з ним і парціальний тиск газу (навіть до 20 мм рт.ст.); отже, перенесення кисню з плазми відбувається швидше і послідовно.

Як ми бачили, адекватне споживання кисню кров'ю, що протікає в легеневих капілярах, суворо залежить від парціального тиску повітря в альвеолярних мішечках; ми також бачили, як в цьому місці альвеолярний РО ₂ зазвичай (на рівні моря) дорівнює 100 мм рт. якщо це значення надмірно зменшується, дифузія кисню з повітря в кров є недостатньою і виникає небезпечна умова, відома як гіпоксія .

Гіпоксия: низький вміст кисню в крові

Парціальний тиск альвеолярного повітря може знижуватися на великій висоті (тому що знижується атмосферний тиск) або при недостатній легеневій вентиляції (як це відбувається за наявності легеневих захворювань, таких як хронічний обструктивний бронхіт, астма, фіброзні легеневі захворювання)., набряк легенів і емфізема).

Така ж ситуація виникає, коли стінка альвеол згущується або зменшує площу їх поверхні. Швидкість дифузії кисню з повітря в кров фактично прямо пропорційна площі альвеолярної поверхні, доступної і обернено пропорційна товщині альвеолярної мембрани.

Емфізема, дегенеративна хвороба легенів, в основному викликана сигаретним димом, знищує альвеоли, зменшуючи площу поверхні, доступну для газообміну; при фіброзі легенів, з іншого боку, відкладення рубцевої тканини збільшує товщину альвеолярної мембрани. В обох випадках дифузія кисню через альвеолярні стінки набагато повільніше, ніж зазвичай.

Гіпоксия також може бути результатом зниження концентрації гемоглобіну в артеріальній крові. Захворювання, які знижують кількість гемоглобіну в еритроцитах або їх кількість негативно впливає на здатність крові переносити кисень. У крайніх випадках, наприклад, у суб'єктів, які втратили важливу кількість крові, концентрація гемоглобіну може бути недостатньою, щоб задовольнити потребу клітини в кисні; в цих випадках єдиним рішенням для збереження життя пацієнта є переливання крові.

Крива дисоціації гемоглобіну

Фізичний зв'язок між плазмою PO ₂ і кількістю кисню, пов'язаного з гемоглобіном, вивчався in vitro і представлений характерною кривою дисоціації гемоглобіну .

Спостерігаючи криву, показану на малюнку, можна бачити, що при РО _{2, що} дорівнює 100 мм рт.ст. (значення, зазвичай записане в альвеолярній області), 98% гемоглобіну зв'язується з киснем.

Відзначимо, що при значеннях понад 100 мм рт.ст. відсоток насичення гемоглобіну не збільшується далі, про що свідчить сплощення кривої; з тієї ж причини, поки альвеолярний РО ₂ залишається вище 60 мм рт.ст., гемоглобін насичується більш ніж на 90%, тому він підтримує майже нормальну здатність переносити кисень у кров. Для отримання додаткової інформації див. Статтю про гемоглобін і ефект Бора.

Всі фактори, перераховані в статті, можуть бути оцінені за допомогою простих аналізів крові, таких як кількість еритроцитів, дозування гемоглобіну та насичення киснем у крові (відсоток гемоглобіну, насиченого киснем, порівняно з загальною кількістю гемоглобіну). присутні в крові).