SO2 - сатурация О2 в крови по данным газоанализатора, %
pO2 - парциальное давление кислорода, мм рт.ст.
Величина парциального давления – это процентная доля газа в общем объеме
Газообменная функция крови
- Определение:
Газообмен - это процесс, в ходе которого кислород переносится из легких к тканям организма, а углекислый газ - из тканей обратно в легкие при выдохе. - Транспорт кислорода:
Связывание с гемоглобином: Кислород связывается с молекулами гемоглобина, образуя оксигемоглобин.
Плазма: Помимо оксигемоглобина, растворяется в плазме в свободной форме. - Транспорт двуокиси углерода:
Транспортировка в крови: Углекислый газ транспортируется в крови в трех формах: растворенный в плазме, в виде бикарбонатных ионов (HCO₃-) и связанный с гемоглобином в виде карбаминогемоглобина. - Механизм обмена:
Диффузия: Кислород и углекислый газ перемещаются через клеточные мембраны путем диффузии, следуя градиенту концентрации (от высокой концентрации к низкой).
Альвеолярно-капиллярная мембрана: Газообмен в легких происходит на границе альвеолы и капилляра, где тонкие стенки альвеол и капилляров обеспечивают эффективную диффузию газов.
5. Регуляция:
Контроль со стороны дыхательных центров: Уровень кислорода и углекислого газа в крови регулируется дыхательными центрами в стволе мозга, которые регулируют частоту и глубину дыхания.
Химические сенсоры: Хеморецепторы в каротидных телах и аорте обнаруживают изменения концентрации газов в крови и посылают сигналы в дыхательные центры, которые соответствующим образом изменяют дыхание.
Кислородтранспортная функция крови
- Определение:Транспорт кислорода - это процесс доставки кислорода из легких к тканям и клеткам организма.
- Компоненты транспорта:
2.1. Гемоглобин (Hb): Основной переносчик кислорода в крови, содержится в эритроцитах. Содержание связанного с гемоглобином О2 определяется:
2.1.1. Концентрацией Hb - способность крови к переносу О2;
2.1.2. Сатурацией (насыщением) гемоглобина кислородом (SO2, не путать с SpO2): отношение фракции оксигенированного гемоглобин к тому количеству гемоглобин в крови, который способен транспортировать О2.
Заметка по пульсоксиметрии (SpO2):
1. Неточен при сатурации менее 75%, а также при нарушении периферической перфузии.
2. Не даёт информацию о PaCO2 - не заменяет анализа газов крови при нарушениях вентиляции.
2.2. Плазма: Кислород в незначительной степени растворен в
плазме.Содержание не связанного с гемоглобином О2 определяется рO2.
3. Механизм:
Связывание кислорода с гемоглобином: Каждая молекула гемоглобина может связывать до четырех молекул кислорода, образуя оксигемоглобин. Сродство гемоглобина к кислороду увеличивается по мере связывания большего количества молекул кислорода (кооперативное связывание).
Кривая диссоциации кислорода: рассмотрим отдельно.
Кривая диссоциации гемоглобина:
- Определение:
Кривая диссоциации гемоглобина - это сигмоидальный (S-образный) график, отражающий зависимость насыщения гемоглобина кислородом (SO2) от парциального давления кислорода (pO2).
- **pO2 ~100 мм рт. ст. (артериальная кровь)**: Гемоглобин насыщен кислородом примерно на 97 %.
- **pO2 ~40 мм рт. ст. (венозная кровь)**: Гемоглобин насыщен кислородом примерно на 75 %, что свидетельствует о высвобождении кислорода к тканям.
2. Что важно понимать, глядя на кривую:
Зелёная часть графика - это участок, где изменение рО2 мало отражается на величине SO2.
Красная часть графика - малейшие сдвиги pO2 приводят к резким изменениям насыщения гемоглобина.
3. Факторы регуляции:
pH (эффект Бора): Снижение pH (более кислая среда) уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, способствуя его высвобождению.
Уровень CO2: Повышенный уровень CO2 снижает pH крови, усиливая эффект Бора.
Температура: Повышенная температура также снижает сродство гемоглобина к кислороду.
2,3-Дифосфоглицерат (2,3-ДФГ): Более высокие уровни снижают сродство гемоглобина к кислороду, способствуя высвобождению кислорода. (подробнее о 2,3-ДФГ читай ниже).
4. Сдвиг кривой:
Сдвиг влево = увеличение сродства кислорода к гемоглобину (в легких). Происходит при защелачивании (= снижении СО2), снижении температуры и снижении концентрации 2,3-дифосфоглицерата.
Сдвиг вправо = снижение сродства кислорода к гемоглобину (в тканях). Обеспечивается закислением среды (= ростом СО2), повышением температуры и накоплением 2,3-дифосфоглицерата.
Предлагаю способ для лёгкого запоминания факторов, сдвигающих кривую. Посмотрите на картинку ещё раз. Обратите внимание, что кривая сдвигается вправо, когда вверх: РаСО2, температура и 2,3 ДФГ. А рН вниз (кисло), потому что СО2 много - донатор кислоты. Такие условия у нас в тканях, где требуется активно отдавать кислород! И наоборот.
Дополнительные заметки (не по теме вопроса).
2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ)
Определение
2,3-Дифосфоглицерат (2,3-ДФГ) является важным регулятором сродства гемоглобина к кислороду. Он вырабатывается в эритроцитах (красных кровяных тельцах) в процессе гликолиза.
Механизм действия
- Связывание с гемоглобином:
2,3-DPG связывается с бета-цепями дезоксигемоглобина.
Это связывание стабилизирует дезоксигенированную форму гемоглобина (Т-состояние), снижая его сродство к кислороду. - Физиологические условия:
Повышение уровня 2,3-DPG происходит в таких условиях, как хроническая гипоксия (например, на большой высоте), анемия и хронические заболевания легких.
Он помогает адаптироваться к гипоксическим условиям, способствуя высвобождению кислорода из гемоглобина.
Клиническое значение
- Кровь, хранящаяся для переливания, со временем теряет 2,3-DPG, что приводит к сдвигу кривой диссоциации влево (увеличение сродства к кислороду), что может снизить эффективность доставки кислорода к тканям после переливания.
- Введение экзогенного 2,3-DPG или стратегии восполнения запасов могут быть рассмотрены в клинических условиях для улучшения доставки кислорода после трансфузии.
Другие формы гемоглобина по типу транспортируемого вещества.
Все нижеперечисленные формы гемоглобина являются крайне устойчивыми и не могут связывать кислород.
- Карбоксигемоглобин (HbCO) - прочное соединение гемоглобина и угарного газа. Угарный газ имеет в 200-250 раз большее сродство к гемоглобину по сравнению с кислородом.
- Метгемоглобин (MetHb) - представляет собой гемоглобин в форме металлопротеина, в котором железо в группе гема находится в состоянии Fe³⁺, а не в состоянии Fe²⁺ нормального гемоглобина. Иногда его также называют ферригемоглобином. При отравлении нитритами количество metHb составляет 15%, тогда величина HbО2 никогда не сможет превысить 85% (суммарно достигается максимальное насыщение гемоглобин 100%).
- Сульфгемоглобин (SulfHb) - метгемоглобин, образующийся в результате взаимодействия гемоглобина с сульфидами или сероводородом, поступившими извне или образовавшимися в тканях и полостях (например, трупа); представляет собой зеленоватый пигмент. Сульфгемоглобинемия возникает в результате частого приема медицинских препаратов с большим содержанием сульфаниламидов (суматриптан или фуросемид), которые изменяют структуру гемоглобина. Или чрезмерного употребления в пищу азотистых овощей, таких как шпинат (обычно только у детей).
Список источников
1. Kaplan Biochemistry USMLE Step 1 Lecture Notes 2020
2. Анализ газов артериальной крови понятным языком / Айанx А.М. Хеннеси, Алан Дж. Джапп; пер. с англ. под ред. В.Л. Кассиля. - М.: Практическая медицина, 2009. - 140 с.: ил. ISBN 978-5-98811-126-9] Сокращённая версия↩︎
3. Газы крови влияют на pH ↩︎