Kyslík krve

Význam hemoglobinu

Kyslík je transportován v krvi dvěma odlišnými mechanismy: jeho rozpuštěním v plazmě a jeho vazbou na hemoglobin obsažený v červených krvinkách nebo erytrocytech.

Protože kyslík je sotva rozpustný ve vodných roztocích, přežití lidského organismu je podřízeno přítomnosti dostatečného množství hemoglobinu. Ve skutečnosti je u zdravého jedince více než 98% kyslíku přítomného v daném objemu krve vázáno na hemoglobin a transponováno erytrocyty.

Spojení mezi hemoglobinem a kyslíkem

Vazba kyslíku na hemoglobin je reverzibilní a závisí na parciálním tlaku tohoto plynu (PO ₂ ): v plicních kapilárách, kde se zvyšuje plazmatická koncentrace PO _{2 v} důsledku difúze kyslíku z alveol, hemoglobin se váže na kyslík ; na předměstí, kde se kyslík používá v buněčném metabolismu a kapkách plazmy PO ₂, hemoglobin přenáší kyslík do tkání.

Co je to PO ₂ ?

Částečný tlak kyslíku

Parciální tlak plynu, jako je kyslík, v omezeném prostoru (plíce), který obsahuje směs plynu (atmosférický vzduch), je definován jako tlak, který by tento plyn měl, kdyby zabíral prostor uvažovaný sám.

Pro zjednodušení konceptu si představujeme parciální tlak jako množství kyslíku: čím vyšší je parciální tlak kyslíku, tím vyšší je jeho koncentrace. To je velmi důležitý aspekt, pokud se domníváme, že plyn má tendenci se šířit z bodu s vyšší koncentrací (vyšší parciální tlak) do bodu s nižší koncentrací (nižší parciální tlak).

Tento zákon upravuje výměnu plynu na úrovni plic a tkání.

Ve skutečnosti, na úrovni plic, kde vzduch alveolů je v těsném kontaktu s velmi tenkými stěnami krevních kapilár, molekuly kyslíku procházejí do krve, protože parciální tlak kyslíku v alveolárním vzduchu je vyšší než PO ₂ krve.

Data v ruce, PO ₂ žilní krve, která dosáhne pomonu v klidových podmínkách, je přibližně rovna 40 mmHg, zatímco na hladině moře je alveolární PO ₂ roven přibližně 100 mmHg; následně kyslík difunduje v závislosti na koncentračním gradientu (parciálním tlaku) z alveol směrem ke kapilárám. Koncepčně se průchod zastaví, když se PO ₂ v arteriální krvi opouštějící plíce vyrovná atmosférické atmosféře v alveolech (100 mmHg).

Když arteriální krev dosáhne kapilár tkáně, gradient koncentrace se obrátí. Ve skutečnosti je v klidové buňce intracelulární PO2 v průměru 40 mmHg; protože, jak jsme viděli, krev na arteriálním konci kapiláry má PO ₂ 100 mmHg, kyslík difunduje z plazmy do buněk, difúze se zastaví, když venózní kapilární krev dosáhne stejného parciálního tlaku kyslíku. intracelulární prostředí, tj. 40 mmHg (v klidových podmínkách). Během fyzického úsilí se snižuje koncentrace kyslíku v buněčném prostředí as ním i parciální tlak plynu (dokonce až 20 mmHg); následkem toho dochází k rychlejšímu a důslednějšímu přenosu kyslíku z plazmy.

Jak jsme viděli, adekvátní příjem kyslíku krví proudícími v plicních kapilárách závisí přísně na parciálním tlaku vzduchu v alveolárních vakech; jsme také viděli, jak v tomto místě je PO ₂ alveolar normálně (na hladině moře) roven 100 mmHg; je-li tato hodnota nadměrně snížena, difúze kyslíku ze vzduchu do krve je nedostatečná a vzniká nebezpečný stav známý jako hypoxie .

Hypoxie: nízký krevní kyslík

Parciální tlak alveolárního vzduchu může klesat ve vysoké nadmořské výšce (protože atmosférický tlak je snížen) nebo když plicní ventilace je nedostatečná (jak se děje v přítomnosti plicních nemocí, takový jako chronická obstrukční bronchitida, astma, fibrotic plicní nemoci, plicní edém a emfyzém).

Stejná situace nastává, když stěna alveolů zesiluje nebo zmenšuje plochu jejich povrchu. Rychlost difúze kyslíku ze vzduchu do krve je ve skutečnosti přímo úměrná ploše dostupného alveolárního povrchu a nepřímo úměrná tloušťce alveolární membrány.

Emfyzém, degenerativní plicní onemocnění, způsobené zejména cigaretovým kouřem, ničí alveoly snižující plochu povrchu dostupného pro výměnu plynu; u plicní fibrózy naopak ukládání jizevní tkáně zvyšuje tloušťku alveolární membrány. V obou případech je difúze kyslíku přes alveolární stěny mnohem pomalejší než obvykle.

Hypoxie může také vyplývat ze snížené koncentrace hemoglobinu v arteriální krvi. Nemoci, které snižují množství hemoglobinu v červených krvinkách nebo jejich počet negativně ovlivňují schopnost krve přenášet kyslík. V extrémních případech, jako například u subjektů, které ztratily důležitá množství krve, může být koncentrace hemoglobinu nedostatečná k uspokojení poptávky buněk po kyslíku; v těchto případech je jediným řešením pro záchranu života pacienta krevní transfúze.

Disociační křivka hemoglobinu

Fyzikální vztah mezi plazmatickým PO ₂ a množstvím kyslíku navázaného na hemoglobin byl studován in vitro a je reprezentován charakteristickou disociační křivkou hemoglobinu .

Při pozorování křivky znázorněné na obrázku je vidět, že při PO2 rovném 100 mmHg (hodnota normálně zaznamenaná v oblasti alveolarů) je 98% hemoglobinu vázáno na kyslík.

Všimněte si, že při hodnotách nad 100 mmHg se procento nasycení hemoglobinu dále nezvyšuje, což dokazuje zploštění křivky; ze stejného důvodu, dokud alveolární PO ₂ zůstává nad 60 mmHg, hemoglobin je nasycen více než 90%, a proto si udržuje téměř normální schopnost přenášet kyslík v krvi. Další informace naleznete v článku o hemoglobinu a Bohrově efektu.

Všechny faktory uvedené v článku lze vyhodnotit pomocí jednoduchých krevních testů, jako je počet červených krvinek, dávka hemoglobinu a saturace kyslíkem v krvi (procento hemoglobinu nasyceného kyslíkem ve srovnání s celkovým množstvím hemoglobinu). v krvi).