Asins skābeklis

Hemoglobīna nozīme

Skābeklis tiek transportēts asinīs, izmantojot divus atšķirīgus mehānismus: tā izšķīdināšana plazmā un tās saikne ar hemoglobīnu, kas atrodas sarkanās asins šūnās vai eritrocītos.

Tā kā skābeklis gandrīz nešķīst ūdenī, cilvēka organisma izdzīvošana ir pakļauta pietiekamam hemoglobīna daudzumam. Faktiski veselā indivīdā vairāk nekā 98% no skābekļa, kas atrodas noteiktā asins tilpumā, saistās ar hemoglobīnu un transponē eritrocīti.

Saikne starp hemoglobīnu un skābekli

Skābekļa saistīšanās ar hemoglobīnu ir atgriezeniska un atkarīga no šīs gāzes (PO ₂ ) daļējā spiediena: plaušu kapilāros, kur plazmas PO ₂ palielinās, skābekļa difūzijas dēļ no alveoliem, hemoglobīns saistās ar skābekli ; priekšpilsētās, kur skābeklis tiek izmantots šūnu metabolismā un plazmas PO ₂ pilieni, hemoglobīns pārnes skābekli audos.

Bet kas ir PO ₂ ?

Daļējs skābekļa spiediens

Gāzes, piemēram, skābekļa, daļējais spiediens ierobežotā telpā (plaušās), kas satur gāzes maisījumu (atmosfēras gaisu), tiek definēts kā spiediens, kas šai gāzei būtu, ja tas aizņemtu vienīgo telpu.

Lai vienkāršotu jēdzienu, mēs iedomājamies daļējo spiedienu kā skābekļa daudzumu: jo augstāks ir skābekļa daļējais spiediens, jo lielāka koncentrācija. Tas ir ļoti svarīgs aspekts, ja mēs uzskatām, ka gāze mēdz izplatīties no lielākas koncentrācijas punkta (augstāka daļēja spiediena) līdz punktam ar zemāku koncentrāciju (zemāks daļējais spiediens).

Šis likums regulē gāzes apmaiņu plaušu un audu līmenī.

Faktiski, plaušu līmenī, kur alveolu gaiss ir ciešā saskarē ar ļoti plānajām asins kapilāru sienām, skābekļa molekulas nonāk asinīs, jo skābekļa daļējais spiediens alveolārajā gaisā ir augstāks nekā asinīs PO ₂ .

Dati rokās, venozās asinsrites PO ₂, kas nonāk pie pona, atpūtas apstākļos ir aptuveni vienāds ar 40 mmHg, bet jūras līmenī alveolārā PO ₂ ir aptuveni 100 mmHg; līdz ar to skābeklis izkliedējas atkarībā no tā koncentrācijas gradienta (daļējais spiediens) no alveoliem uz kapilāriem. Konceptuāli pāreja apstāsies, kad arteriālā asinsspiediena PO ₂, kas atstāj plaušas, būs vienāds ar atmosfēras līmeni alveolos (100 mmHg).

Kad artēriju asinis sasniedz audu kapilārus, koncentrācijas gradients ir apgriezts. Faktiski atpūtas šūnā intracelulārais PO ₂ ir vidēji 40 mmHg; tā kā, kā mēs redzējām, asinīm kapilāra artērijas galā ir PO _{2, kas} ir 100 mmHg, skābeklis izkliedējas no plazmas uz šūnām, difūzija apstājas, kad venozā kapilārā asinis sasniedz tādu pašu daļējo skābekļa spiedienu intracelulārā vide, ti, 40 mmHg (atpūtas apstākļos). Fiziskās piepūles laikā samazinās skābekļa koncentrācija šūnu vidē un līdz ar to gāzes daļējais spiediens (pat līdz 20 mmHg); līdz ar to skābekļa pārnešana no plazmas notiek ātrāk un konsekventāk.

Kā mēs redzējām, adekvāta skābekļa uzņemšana ar asinsriti, kas plūst plaušu kapilāros, ir atkarīga no gaisa daļēja spiediena alveolārajos maisos; mēs esam arī redzējuši, kā šajā vietā PO ₂ alveolārs parasti (jūras līmenī) ir vienāds ar 100 mmHg; ja šī vērtība ir pārmērīgi samazināta, skābekļa difūzija no gaisa uz asinīm ir nepietiekama un rodas bīstams stāvoklis, ko sauc par hipoksiju .

Hipoksija: zems asins skābeklis

Alveolārā gaisa daļējais spiediens var samazināties augstā augstumā (jo samazinās atmosfēras spiediens) vai ja plaušu ventilācija ir nepietiekama (kā tas notiek plaušu slimību, piemēram, hroniska obstruktīva bronhīta, astmas, fibrotisko plaušu slimību gadījumā)., plaušu tūska un emfizēma).

Tāda pati situācija rodas, kad alveolu siena sabiezē vai samazina to virsmas laukumu. Skābekļa difūzijas ātrums no gaisa uz asinīm faktiski ir tieši proporcionāls pieejamās alveolārās virsmas laukumam un apgriezti proporcionāls alveolārās membrānas biezumam.

Emfizēma, degeneratīva plaušu slimība, ko galvenokārt izraisa cigarešu dūmi, iznīcina alveolus, samazinot gāzes apmaiņai pieejamās virsmas laukumu; plaušu fibrozē, no otras puses, rētaudu uzkrāšanās palielina alveolārās membrānas biezumu. Abos gadījumos skābekļa difūzija caur alveolārajām sienām ir daudz lēnāka nekā parasti.

Hipoksiju var izraisīt arī hemoglobīna koncentrācijas samazināšanās artēriju asinīs. Slimības, kas samazina hemoglobīna daudzumu sarkanās asins šūnās vai to skaits, negatīvi ietekmē asins spēju pārnest skābekli. Ārkārtējos gadījumos, piemēram, pacientiem, kas zaudējuši nozīmīgu asins daudzumu, hemoglobīna koncentrācija var būt nepietiekama, lai apmierinātu šūnas pieprasījumu pēc skābekļa; šajos gadījumos vienīgais risinājums pacienta dzīvības glābšanai ir asins pārliešana.

Hemoglobīna disociācijas līkne

Fiziskā saikne starp plazmas PO ₂ un ar hemoglobīnu saistītā skābekļa daudzumu ir pētīta in vitro, un to raksturo raksturīgā hemoglobīna disociācijas līkne .

Ievērojot attēlā redzamo līkni, redzams, ka PO _{2, kas} vienāds ar 100 mmHg (vērtība, kas parasti reģistrēta alveolārajā zonā), 98% hemoglobīna saistās ar skābekli.

Ņemiet vērā, ka, ja vērtības pārsniedz 100 mmHg, hemoglobīna piesātinājuma procentuālā daļa nepalielinās tālāk, kā to pierāda līknes izlīdzināšana; tā paša iemesla dēļ, kamēr alveolārā PO ₂ paliek virs 60 mmHg, hemoglobīns ir piesātināts vairāk nekā 90%, tāpēc tas uztur gandrīz normālu spēju pārvadāt skābekli asinīs. Plašāku informāciju skatiet rakstā par hemoglobīnu un Bohr efektu.

Visi šajā pantā minētie faktori var tikt novērtēti, veicot vienkāršas asins analīzes, piemēram, sarkano asins šūnu skaitu, hemoglobīna devu un skābekļa piesātinājumu asinīs (hemoglobīna daudzums, kas piesātināts ar skābekli, salīdzinot ar kopējo hemoglobīna daudzumu). asinīs).