Pomen hemoglobina
Kisik se v krvi prenaša z dvema različnima mehanizmoma: raztapljanjem v plazmi in povezavo s hemoglobinom v rdečih krvnih celicah ali eritrocitih.
Ker je kisik v vodnih raztopinah malo topen, je preživetje človeškega organizma podrejeno prisotnosti ustreznih količin hemoglobina. Pravzaprav je pri zdravih posameznikih več kot 98% kisika, ki je prisoten v danem volumnu krvi, vezano na hemoglobin in preneseno z eritrociti.
Povezava med hemoglobinom in kisikom
Vezava kisika na hemoglobin je reverzibilna in odvisna od parcialnega tlaka tega plina (PO 2 ): v pljučnih kapilarah, kjer se plazemski PO 2 povečuje zaradi difuzije kisika iz alveol, se hemoglobin veže na kisik. ; v predmestjih, kjer se kisik uporablja v celični presnovi in plazemskih PO 2 kapljicah, hemoglobin prenaša kisik v tkiva.
Toda kaj je PO 2 ?
Delni tlak kisika
Parcialni tlak plina, kot je kisik, v omejenem prostoru (pljuča), ki vsebuje mešanico plina (atmosferski zrak), je opredeljen kot tlak, ki bi ga imel ta plin, če bi zasedel prostor, ki je bil sam.
Za poenostavitev koncepta si delni tlak predstavljamo kot količino kisika: večji je parcialni tlak kisika, večja je njegova koncentracija. To je zelo pomemben vidik, če upoštevamo, da se plin širi od točke večje koncentracije (višji parcialni tlak) do točke z nižjo koncentracijo (nižji parcialni tlak).
Ta zakon ureja izmenjavo plinov v pljučih in tkivih.
Pravzaprav na pljučni ravni, kjer je zrak v alveolah v tesnem stiku z zelo tankimi stenami krvnih kapilarjev, molekule kisika preidejo v kri, ker je parcialni tlak kisika v alveolarnem zraku višji od PO 2 krvi.
Podatki v roki, PO 2 venske krvi, ki doseže pomone v pogojih mirovanja, je približno enako 40mmHg, medtem ko je na višini morja alveolarna PO 2 enaka približno 100 mmHg; posledično se kisik difundira glede na svoj koncentracijski gradient (parcialni tlak) od alveolov proti kapilaram. Konceptualno se bo prehod ustavil, ko bo PO 2 v arterijski krvi, ki zapušča pljuča, izenačil atmosferski v alveolah (100 mmHg).
Ko arterijska kri doseže tkivne kapilare, se koncentracijski gradient obrne. V celici za počitek je intracelularna PO 2 v povprečju 40mmHg; ker, kot smo videli, ima kri na arterijskem koncu kapilare PO 2 100 mmHg, kisik difundira iz plazme v celice, difuzija pa se ustavi, ko venska kapilarna kri doseže enak parcialni kisikov tlak. intracelularno okolje, tj. 40 mmHg (v pogojih mirovanja). Med fizičnim naporom se koncentracija kisika v celičnem okolju zmanjša in s tem tudi parcialni tlak plina (celo do 20 mmHg); posledično se prenos kisika iz plazme pojavi hitreje in dosledneje.
Kot smo videli, je ustrezen vnos kisika s krvjo, ki teče skozi pljučne kapilare, strogo odvisen od parcialnega tlaka zraka v alveolarnih vrečah; Videli smo tudi, kako je na tem mestu alveolar PO 2 običajno (na morski gladini) enak 100 mmHg; če je ta vrednost pretirano zmanjšana, je difuzija kisika iz zraka v kri nezadostna in nastane nevarno stanje, znano kot hipoksija .
Hipoksija: nizka koncentracija kisika v krvi
| Normalne vrednosti arterijske PO 2 | |
| Starost (leta) | mbar |
| 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) |
Parcialni tlak alveolarnega zraka se lahko zniža na visoki nadmorski višini (ker se zmanjša atmosferski tlak) ali ko je pljučna ventilacija nezadostna (kot se dogaja v primeru pljučnih bolezni, kot so kronični obstruktivni bronhitis, astma, fibrotične pljučne bolezni). pljučni edem in emfizem).
Enako se zgodi, ko se stena alveola zgosti ali zmanjša površina njihove površine. Hitrost difuzije kisika iz zraka v kri je pravzaprav neposredno sorazmerna s površino razpoložljive alveolarne površine in obratno sorazmerna z debelino alveolarne membrane.
Emfizem, degenerativna pljučna bolezen, ki jo v glavnem povzroča cigaretni dim, uničuje alveole, kar zmanjšuje površino, ki je na voljo za izmenjavo plina; pri pljučni fibrozi pa odlaganje brazgotine povečuje debelino alveolarne membrane. V obeh primerih je difuzija kisika skozi alveolarne stene veliko počasnejša kot običajno.
Hipoksija je lahko tudi posledica zmanjšane koncentracije hemoglobina v arterijski krvi. Bolezni, ki zmanjšujejo količino hemoglobina v rdečih krvnih celicah ali njihovo število negativno vplivajo na sposobnost prenašanja krvi s kisikom. V skrajnih primerih, na primer pri osebah, ki so izgubile pomembne količine krvi, koncentracija hemoglobina morda ne zadostuje za zadovoljevanje povpraševanja po kisiku v celici; v teh primerih je edina rešitev za reševanje bolnikovega življenja transfuzija krvi.
Krivulja disociacije hemoglobina
Fizikalni odnos med plazemskim PO 2 in količino kisika, povezanega s hemoglobinom, so preučevali in vitro in je predstavljena s karakteristično krivuljo disociacije hemoglobina .
Ob upoštevanju krivulje, prikazane na sliki, je razvidno, da je pri PO 2, ki je enak 100 mmHg (vrednost, ki je normalno zabeležena v alveolarnem območju), 98% hemoglobina vezano na kisik.
Upoštevajte, da se pri vrednostih nad 100 mmHg odstotek nasičenosti hemoglobina ne poveča več, kar dokazuje sploščenost krivulje; iz istega razloga, dokler alveolarna PO 2 ostane nad 60 mmHg, je hemoglobin nasičen za več kot 90%, zato ohranja skoraj normalno sposobnost prenašanja kisika v kri. Za več informacij si oglejte članek o hemoglobinu in Bohrovem učinku.
Vse dejavnike, navedene v članku, lahko ocenimo s preprostimi krvnimi preiskavami, kot so število rdečih krvnih celic, koncentracijo hemoglobina in saturacijo v krvi (odstotek nasičenega hemoglobina s kisikom v primerjavi s celotno količino hemoglobina). v krvi).
