Význam hemoglobínu
Kyslík sa transportuje v krvi dvoma odlišnými mechanizmami: jeho rozpustením v plazme a jeho spojením s hemoglobínom obsiahnutým v červených krvinkách alebo erytrocytoch.
Pretože kyslík je sotva rozpustný vo vodných roztokoch, prežitie ľudského organizmu je podriadené prítomnosti adekvátnych množstiev hemoglobínu. V skutočnosti je u zdravého jedinca viac ako 98% kyslíka prítomného v danom objeme krvi viazané na hemoglobín a transponované erytrocytmi.
Spojenie medzi hemoglobínom a kyslíkom
Väzba kyslíka na hemoglobín je reverzibilná a závisí od parciálneho tlaku tohto plynu (PO 2 ): v pľúcnych kapilárach, kde sa zvyšuje plazmatická koncentrácia PO 2 v dôsledku difúzie kyslíka z alveol, hemoglobín sa viaže na kyslík ; na predmestiach, kde sa kyslík používa v bunkovom metabolizme a kvapkách plazmy PO 2, hemoglobín prenáša kyslík do tkanív.
Čo je to PO 2 ?
Čiastočný tlak kyslíka
Parciálny tlak plynu, ako je kyslík, v obmedzenom priestore (pľúca), ktorý obsahuje zmes plynu (atmosférický vzduch), je definovaný ako tlak, ktorý by tento plyn mal, keby obsadil priestor považovaný za samostatný.
Na zjednodušenie konceptu si predstavujeme parciálny tlak ako množstvo kyslíka: čím vyšší je parciálny tlak kyslíka, tým väčšia je jeho koncentrácia. Toto je veľmi dôležitý aspekt, ak si myslíme, že plyn má tendenciu šíriť sa z bodu s vyššou koncentráciou (vyšší parciálny tlak) do bodu s nižšou koncentráciou (nižší parciálny tlak).
Tento zákon upravuje výmenu plynov na úrovni pľúc a tkanív.
V skutočnosti, na úrovni pľúc, kde vzduch alveol je v tesnom kontakte s veľmi tenkými stenami krvných kapilár, molekuly kyslíka prechádzajú do krvi, pretože parciálny tlak kyslíka v alveolárnom vzduchu je vyšší ako PO 2 krvi.
Dáta v ruke, PO 2 žilovej krvi, ktorá dosiahne pomón v podmienkach pokoja, sa približne rovná 40 mmHg, zatiaľ čo na hladine mora je alveolárny PO 2 rovný približne 100 mmHg; následne kyslík difunduje podľa svojho koncentračného gradientu (parciálny tlak) z alveol smerom ku kapiláram. Koncepčne sa pasáž zastaví, keď sa PO 2 v arteriálnej krvi, ktorá opúšťa pľúca, bude rovnať atmosférickému tlaku v alveolách (100 mmHg).
Keď arteriálna krv dosiahne kapiláry tkaniva, gradient koncentrácie sa obráti. V pokojovej bunke je intracelulárny PO2 v priemere 40 mmHg; keďže, ako sme videli, krv na arteriálnom konci kapiláry má PO 2 100 mmHg, kyslík difunduje z plazmy do buniek, difúzia sa zastaví, keď venózna kapilárna krv dosiahne rovnaký parciálny tlak kyslíka v krvi. intracelulárneho prostredia, tj 40 mmHg (v kľudových podmienkach). Počas fyzickej námahy sa znižuje koncentrácia kyslíka v bunkovom prostredí as ním aj parciálny tlak plynu (až 20 mmHg); v dôsledku toho dochádza k rýchlejšiemu a konzistentnejšiemu prenosu kyslíka z plazmy.
Ako sme videli, adekvátny príjem kyslíka krvou prúdiacou do pľúcnych kapilár závisí striktne od parciálneho tlaku vzduchu v alveolárnych vakoch; sme tiež videli, ako je na tomto mieste alveolárny PO 2 normálne (na hladine mora) 100 mmHg; ak je táto hodnota nadmerne znížená, difúzia kyslíka zo vzduchu do krvi je nedostatočná a vzniká nebezpečný stav známy ako hypoxia .
Hypoxia: nízka hladina kyslíka v krvi
| Normálne hodnoty arteriálneho PO 2 | |
| Vek (roky) | mmHg |
| 20-29 | 94 (84 - 104) |
| 30-39 | 91 (81 - 101) |
| 40-49 | 88 (78 - 98) |
| 50-59 | 84 (74 - 94) |
| 60-69 | 81 (71 - 91) |
Parciálny tlak alveolárneho vzduchu môže klesať vo vysokej nadmorskej výške (pretože sa znižuje atmosférický tlak) alebo keď je pľúcna ventilácia nedostatočná (ako je to v prípade pľúcnych ochorení, ako je chronická obštrukčná bronchitída, astma, fibrotické pľúcne ochorenia pľúcneho edému a emfyzému).
Rovnaká situácia nastáva, keď stena alveol zahusťuje alebo zmenšuje plochu ich povrchu. Rýchlosť difúzie kyslíka zo vzduchu do krvi je v skutočnosti priamo úmerná ploche dostupného alveolárneho povrchu a nepriamo úmerná hrúbke alveolárnej membrány.
Emfyzém, degeneratívne pľúcne ochorenie, ktoré je spôsobené hlavne cigaretovým dymom, ničí alveoly znižujúce plochu povrchu dostupného na výmenu plynov; u pľúcnej fibrózy naopak ukladanie jazvového tkaniva zvyšuje hrúbku alveolárnej membrány. V oboch prípadoch je difúzia kyslíka cez alveolárne steny omnoho pomalšia ako normálne.
Hypoxia môže byť tiež dôsledkom zníženej koncentrácie hemoglobínu v arteriálnej krvi. Choroby, ktoré znižujú množstvo hemoglobínu v červených krvinkách alebo ich počet negatívne ovplyvňujú schopnosť krvi prenášať kyslík. V extrémnych prípadoch, ako napríklad u pacientov, ktorí stratili dôležité množstvá krvi, môže byť koncentrácia hemoglobínu nedostatočná na uspokojenie dopytu buniek po kyslíku; v týchto prípadoch je jediným riešením na záchranu života pacienta transfúzia krvi.
Disociačná krivka hemoglobínu
Fyzikálny vzťah medzi plazmatickou PO2 a množstvom kyslíka viazaného na hemoglobín bol študovaný in vitro a je reprezentovaný charakteristickou disociačnou krivkou hemoglobínu .
Pozorovaním krivky znázornenej na obrázku je možné vidieť, že pri PO2 rovnajúcom sa 100 mmHg (hodnota normálne zaznamenaná v alveolárnej oblasti) sa 98% hemoglobínu viaže na kyslík.
Všimnite si, že pri hodnotách nad 100 mmHg sa percento nasýtenia hemoglobínom ďalej nezvyšuje, čoho dôkazom je sploštenie krivky; z toho istého dôvodu, pokiaľ alveolárny PO2 zostáva nad 60 mmHg, hemoglobín je nasýtený viac ako 90%, preto si zachováva takmer normálnu kapacitu na prenos kyslíka v krvi. Viac informácií nájdete v článku o hemoglobíne a Bohrovom účinku.
Všetky faktory uvedené v článku možno vyhodnotiť pomocou jednoduchých krvných testov, ako je počet červených krviniek, dávka hemoglobínu a saturácia kyslíkom v krvi (percento hemoglobínu nasýteného kyslíkom v porovnaní s celkovým množstvom hemoglobínu prítomný v krvi).
