Значението на хемоглобина
Кислородът се транспортира в кръвта чрез два различни механизма: разтварянето му в плазмата и свързването му с хемоглобина, съдържащ се в червените кръвни клетки или еритроцитите.
Тъй като кислородът е слабо разтворим във водни разтвори, оцеляването на човешкия организъм зависи от наличието на адекватни количества хемоглобин. Всъщност при здрав индивид повече от 98% от кислорода, присъстващ в даден обем кръв, се свързва с хемоглобина и се транспортира от еритроцити.
Връзка между хемоглобина и кислорода
Свързването на кислорода с хемоглобина е обратимо и зависи от парциалното налягане на този газ (PO2): в белодробните капиляри, където плазменият PO2 се увеличава поради дифузията на кислород от алвеолите, хемоглобинът се свързва с кислорода; в периферията, където кислородът се използва в клетъчния метаболизъм и плазмените PO2 капки, хемоглобинът пренася кислород към тъканите.
Но какво е PO2?
Частично налягане на кислород
Парциалното налягане на газ като кислород, в ограничено пространство (бели дробове), съдържащо смес от газове (атмосферен въздух), се определя като налягането, което този газ би имал, ако заемаше само разглежданото пространство.
За да опростим концепцията, нека си представим парциалното налягане като количество кислород: колкото по -високо е парциалното налягане на кислорода, толкова по -висока е неговата концентрация. Това е много важен аспект, ако вземем предвид, че газ има тенденция да дифундира от точка с по -висока концентрация (по -високо парциално налягане) до точка с по -ниска концентрация (по -ниско парциално налягане).
Този закон регулира обмена на газове в белите дробове и тъканите.
Всъщност на белодробното ниво, където въздухът на алвеолите е в близък контакт с много тънките стени на кръвните капиляри, кислородните молекули преминават в кръвта, тъй като парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух е по -високо от PO2 на кръвта.
Данните от ръката, PO2 на венозната кръв, която достига до помона в условия на покой, е приблизително равна на 40 mmHg, докато на морското равнище алвеоларният PO2 е равен на приблизително 100 mmHg; следователно кислородът се дифундира според собствения си концентрационен градиент (парциално налягане) от алвеолите към капилярите.Концептуално преминаването ще спре, когато PO2 в артериалната кръв, напускаща белите дробове, се изравни с атмосферния в алвеолите (100 mmHg).
Когато артериалната кръв достигне тъканните капиляри, градиентът на концентрацията се обръща. В действителност, в клетка в покой вътреклетъчният PO2 е средно 40 mmHg; Тъй като, както видяхме, кръвта в артериалния край на капиляра има PO2 от 100 mmHg, кислородът се дифундира от плазмата към клетките. Дифузията спира, когато венозната капилярна кръв достигне същото парциално налягане на кислорода като кръвта. вътреклетъчна среда, т.е. 40 mmHg (в условия на покой) .При физическо натоварване концентрацията на кислород в клетъчната среда намалява и с това парциалното налягане на газа (дори до 20 mmHg); следователно освобождаването на кислород от плазмата става по -бързо и последователно.
Както видяхме, адекватният прием на кислород от кръвта, течаща в белодробните капиляри, строго зависи от парциалното налягане на въздуха, опакован в алвеоларните торбички; видяхме също как тук алвеоларният PO2 е нормално (на морското равнище) равен на 100 mmHg; ако тази стойност е прекомерно намалена, дифузията на кислород от въздуха към кръвта е недостатъчна и възниква опасно състояние, известно като хипоксия.
Хипоксия: малко кислород в кръвта
Парциалното налягане на алвеоларния въздух може да спадне на голяма надморска височина (тъй като атмосферното налягане е намалено) или когато белодробната вентилация е недостатъчна (както се случва при наличие на белодробни заболявания, като хроничен обструктивен бронхит, астма, фиброзни белодробни заболявания, белодробен оток и емфизем).
Същата ситуация възниква, когато стената на алвеолите се удебелява или площта на повърхността им се намалява.Скоростта на дифузия на кислород от въздуха към кръвта всъщност е правопропорционална на площта на наличната алвеоларна повърхност и обратно пропорционална на дебелината на алвеоларната мембрана.
Емфиземът, дегенеративно белодробно заболяване, причинено главно от цигарения дим, унищожава алвеолите, намалявайки повърхността, достъпна за обмен на газ; при белодробна фиброза, от друга страна, отлагането на белезна тъкан увеличава дебелината на алвеоларната мембрана. И в двата случая дифузията на кислород през алвеоларните стени е много по -бавна от нормалното.
Хипоксията може да се дължи и на намалена концентрация на хемоглобин в артериалната кръв.Заболявания, които намаляват количеството на хемоглобина в червените кръвни клетки или техния брой, влияят отрицателно върху способността на кръвта да пренася кислород. В крайни случаи, като например при субекти, които са загубили значителни количества кръв, концентрацията на хемоглобина може да бъде недостатъчна, за да отговори на нуждите на клетките от кислород; в тези случаи единственото решение за спасяване на живота на пациента е кръвопреливане.
Крива на дисоциация на хемоглобина
Физическата връзка между плазмения PO2 и количеството кислород, свързано с хемоглобина, е изследвана in vitro и е представена от характеристиката крива на дисоциация на хемоглобина.
Наблюдавайки кривата, показана на фигурата, може да се види, че при РО2, равен на 100 mmHg (нормално регистрирана стойност в алвеоларната област) 98% от хемоглобина е свързан с кислород.
Обърнете внимание, че при стойности, по -високи от 100 mmHg, процентът на насищане с хемоглобин не се увеличава допълнително, както се вижда от изравняването на кривата; по същата причина, докато алвеоларният PO2 остава над 60 mmHg, хемоглобинът е наситен за повече от 90%, поради което той поддържа почти нормален капацитет за транспортиране на кислород в кръвта. За допълнителна информация вижте статията, посветена на хемоглобина и ефекта на Бор.
Всички фактори, изброени в статията, могат да бъдат оценени чрез прости кръвни тестове, като например броя на червените кръвни клетки, дозата на хемоглобина и насищането на кръвта с кислород (процент на наситен с кислород хемоглобин в сравнение с общото количество хемоглобин в кръвта).
