Αίμα οξυγόνου

Σημασία της αιμοσφαιρίνης

Το οξυγόνο μεταφέρεται στο αίμα μέσω δύο διαφορετικών μηχανισμών: η διάλυση του στο πλάσμα και η σύνδεσή του με την αιμοσφαιρίνη που περιέχεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια ή τα ερυθροκύτταρα.

Δεδομένου ότι το οξυγόνο είναι ελάχιστα διαλυτό σε υδατικά διαλύματα, η επιβίωση του ανθρώπινου οργανισμού υποτάσσεται στην παρουσία επαρκών ποσοτήτων αιμοσφαιρίνης. Στην πραγματικότητα, σε ένα υγιές άτομο περισσότερο από το 98% του οξυγόνου που υπάρχει σε έναν δεδομένο όγκο αίματος δεσμεύεται στην αιμοσφαιρίνη και μεταφέρεται από τα ερυθροκύτταρα.

Σύνδεση μεταξύ αιμοσφαιρίνης και οξυγόνου

Η σύνδεση του οξυγόνου με την αιμοσφαιρίνη είναι αναστρέψιμη και εξαρτάται από τη μερική πίεση αυτού του αερίου (PO ₂ ): σε πνευμονικά τριχοειδή αγγεία, όπου το PO _{2 του} πλάσματος αυξάνεται εξαιτίας της διάχυσης οξυγόνου από τις κυψελίδες, η αιμοσφαιρίνη δεσμεύεται με οξυγόνο ? στα προάστια, όπου χρησιμοποιείται οξυγόνο στον κυτταρικό μεταβολισμό και στις σταγόνες PO ₂ πλάσματος, η αιμοσφαιρίνη μεταφέρει οξυγόνο στους ιστούς.

Αλλά τι είναι το PO ₂ ;

Μερική πίεση οξυγόνου

Η μερική πίεση ενός αερίου όπως το οξυγόνο, εντός ενός περιορισμένου χώρου (πνεύμονες) που περιέχει ένα μείγμα αερίου (ατμοσφαιρικός αέρας), ορίζεται ως η πίεση που θα είχε αυτό το αέριο εάν καταλάμβανε το χώρο που θεωρήθηκε μόνη της.

Για να απλοποιήσουμε την ιδέα, φαντάζεται η μερική πίεση ως ποσότητα οξυγόνου: όσο μεγαλύτερη είναι η μερική πίεση του οξυγόνου, τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωσή του. Αυτή είναι μια πολύ σημαντική πτυχή αν θεωρήσουμε ότι ένα αέριο τείνει να εξαπλωθεί από ένα σημείο μεγαλύτερης συγκέντρωσης (υψηλότερη μερική πίεση) σε ένα σημείο με χαμηλότερη συγκέντρωση (χαμηλότερη μερική πίεση).

Ο νόμος αυτός ρυθμίζει την ανταλλαγή αερίων στον πνεύμονα και στα επίπεδα των ιστών.

Στην πραγματικότητα, στο επίπεδο των πνευμόνων, όπου ο αέρας των κυψελίδων βρίσκεται σε στενή επαφή με τα πολύ λεπτά τοιχώματα των τριχοειδών αίματος, τα μόρια οξυγόνου περνούν στο αίμα επειδή η μερική πίεση του οξυγόνου στον κυψελιδικό αέρα είναι υψηλότερη από το PO ₂ του αίματος.

Δεδομένα στο χέρι, το PO ₂ του φλεβικού αίματος που φθάνει στο pomone σε συνθήκες ηρεμίας είναι περίπου ίσο με 40 mmHg, ενώ στη στάθμη της θάλασσας το κυψελιδικό PO ₂ είναι ίσο με περίπου 100 mmHg. κατά συνέπεια το οξυγόνο διαχέεται σύμφωνα με τη βαθμίδα συγκέντρωσης (μερική πίεση) από τις κυψελίδες προς τα τριχοειδή αγγεία. Ενδεικτικά, το πέρασμα θα σταματήσει όταν το PO ₂ στο αρτηριακό αίμα που εξέρχεται από τους πνεύμονες θα έχει ισορροπήσει την ατμοσφαιρική στην κυψελίδα (100 mmHg).

Όταν το αρτηριακό αίμα φτάσει στα τριχοειδή αγγεία, η κλίση της συγκέντρωσης αντιστρέφεται. Στην πραγματικότητα, σε ένα κύτταρο ηρεμίας το ενδοκυτταρικό PO2 είναι κατά μέσο όρο 40 mmHg. δεδομένου ότι, όπως είδαμε, το αίμα στο αρτηριακό άκρο του τριχοειδούς έχει ΡΟ2 100 χιλ. Hg, το οξυγόνο διαχέεται από το πλάσμα στα κύτταρα. Η διάχυση σταματά όταν το φλεβικό τριχοειδές αίμα φθάσει στην ίδια μερική πίεση οξυγόνου του ενδοκυτταρικό περιβάλλον, δηλαδή 40 mmHg (σε συνθήκες ηρεμίας). Κατά τη διάρκεια μιας φυσικής προσπάθειας μειώνεται η συγκέντρωση οξυγόνου στο κυτταρικό περιβάλλον και μαζί με αυτό η μερική πίεση του αερίου (ακόμη και μέχρι 20 mmHg). Συνεπώς, η μεταφορά οξυγόνου από το πλάσμα γίνεται πιο γρήγορα και σταθερά.

Όπως είδαμε, η επαρκής πρόσληψη οξυγόνου από το αίμα που ρέει στα πνευμονικά τριχοειδή εξαρτάται αυστηρά από τη μερική πίεση του αέρα στους κυψελιδικούς σάκους. είδαμε επίσης πως σε αυτό το σημείο η κυψελίδα PO ₂ είναι κανονικά (σε επίπεδο θάλασσας) ίση με 100 mmHg. εάν η τιμή αυτή είναι υπερβολικά μειωμένη, η διάχυση του οξυγόνου από τον αέρα στο αίμα είναι ανεπαρκής και δημιουργείται μια επικίνδυνη κατάσταση γνωστή ως υποξία .

Υποξία: Οξυγόνο χαμηλού αίματος

Η μερική πίεση του κυψελιδικού αέρα μπορεί να μειωθεί σε υψηλό υψόμετρο (επειδή μειώνεται η ατμοσφαιρική πίεση) ή όταν ο πνευμονικός αερισμός είναι ανεπαρκής (όπως συμβαίνει στην περίπτωση πνευμονικών παθήσεων, όπως η χρόνια αποφρακτική βρογχίτιδα, το άσθμα, οι ινωτικές πνευμονικές παθήσεις, πνευμονικό οίδημα και εμφύσημα).

Η ίδια κατάσταση συμβαίνει όταν το τοίχωμα των κυψελίδων πυκνώνει ή μειώνει την επιφάνεια της επιφάνειάς τους. Η ταχύτητα διάχυσης οξυγόνου από τον αέρα προς το αίμα είναι στην πραγματικότητα ευθέως ανάλογη προς την περιοχή της διαθέσιμης κυψελιδικής επιφάνειας και αντιστρόφως ανάλογη προς το πάχος της κυψελιδικής μεμβράνης.

Το εμφύσημα, μια εκφυλιστική πνευμονοπάθεια που προκαλείται κυρίως από τον καπνό τσιγάρων, καταστρέφει τις κυψελίδες μειώνοντας την επιφάνεια της επιφάνειας που είναι διαθέσιμη για την ανταλλαγή αερίων. στην πνευμονική ίνωση, από την άλλη πλευρά, η εναπόθεση ιστού ουλής αυξάνει το πάχος της κυψελιδικής μεμβράνης. Και στις δύο περιπτώσεις, η διάχυση του οξυγόνου μέσω των κυψελιδικών τοιχωμάτων είναι πολύ βραδύτερη από την κανονική.

Η υποξία μπορεί επίσης να προκύψει από μειωμένη συγκέντρωση αιμοσφαιρίνης στο αρτηριακό αίμα. Ασθένειες που μειώνουν την ποσότητα αιμοσφαιρίνης στα ερυθρά αιμοσφαίρια ή ο αριθμός τους επηρεάζουν αρνητικά την ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο. Σε ακραίες περιπτώσεις, όπως σε άτομα που έχουν χάσει σημαντικές ποσότητες αίματος, η συγκέντρωση αιμοσφαιρίνης μπορεί να είναι ανεπαρκής για να ικανοποιήσει τη ζήτηση κυττάρων για οξυγόνο. σε αυτές τις περιπτώσεις, η μόνη λύση για τη διάσωση της ζωής του ασθενούς είναι η μετάγγιση αίματος.

Καμπύλη διάστασης αιμοσφαιρίνης

Η φυσική σχέση μεταξύ του πλάσματος PO2 και της ποσότητας οξυγόνου που συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη έχει μελετηθεί in vitro και αντιπροσωπεύεται από τη χαρακτηριστική καμπύλη διάσπασης της αιμοσφαιρίνης .

Παρατηρώντας την καμπύλη που φαίνεται στο σχήμα φαίνεται ότι σε ένα PO ₂ ίσο με 100 mmHg (τιμή που κανονικά καταγράφεται στην κυψελιδική περιοχή) το 98% της αιμοσφαιρίνης συνδέεται με το οξυγόνο.

Σημειώστε ότι σε τιμές άνω των 100 mmHg το ποσοστό κορεσμού αιμοσφαιρίνης δεν αυξάνεται περαιτέρω, όπως αποδεικνύεται από την ισοπέδωση της καμπύλης. για τον ίδιο λόγο, όσο η κυψελιδική τιμή PO ₂ παραμένει πάνω από 60 mmHg, η αιμοσφαιρίνη είναι κορεσμένη περισσότερο από 90%, συνεπώς διατηρεί μια σχεδόν κανονική ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου στο αίμα. Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε το άρθρο σχετικά με την αιμοσφαιρίνη και το φαινόμενο Bohr.

Όλοι οι παράγοντες που αναφέρονται στο άρθρο μπορούν να αξιολογηθούν μέσω απλών εξετάσεων αίματος, όπως ο αριθμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων, η δοσολογία της αιμοσφαιρίνης και ο κορεσμός οξυγόνου στο αίμα (ποσοστό αιμοσφαιρίνης κορεσμένο με οξυγόνο σε σύγκριση με τη συνολική ποσότητα αιμοσφαιρίνης παρόν στο αίμα).