Транспорт кисню кров’ю

Функціональна система транспорту кисню - сукупність структур серцево-судинного апарату, крові і їх регуляторних механізмів, що утворюють динамічну саморегулюючу організацію, діяльність всіх складових елементів якої створює дифузійні нуля і градієнти pO2 між кров'ю і клітинами тканин і забезпечує адекватне надходження кисню в організм.

Метою її функціонування є мінімізація різниці між потребою і споживанням кисню. Оксидазний шлях використання кисню. пов'язаний з окисленням і фосфорилюванням в мітохондріях ланцюга тканинного дихання, є найбільш ємним в здоровому організмі (використовується близько 96-98% споживаного кисню). Процеси транспорту кисню в організмі забезпечують також і його антиоксидантний захист.

Мал. 1. Схема процесів дихання

Споживання кисню - кількість кисню, що поглинається організмом протягом одиниці часу (в спокої 200- 400 мл / хв).

Ступінь насичення крові киснем - відношення вмісту кисню в крові до її кисневої ємності.

Обсяг газів, що знаходяться в крові, прийнято виражати в об'ємних відсотках (об%). Цей показник відображає кількість газу в мілілітрах, знаходиться в 100 мл крові.

Кисень транспортується кров'ю в двох формах:

§ фізичного розчинення (0,3 об%);

§ у зв'язку з гемоглобіном (15-21 об%).

Киснева ємність крові - це кількість кисню, пов'язаного з гемоглобіном, що знаходяться в 100 мл крові, при його повному насиченні киснем. Якщо в крові міститься 15 г% гемоглобіну, то киснева ємність крові складе 15 • 1,34 = 20,1 мл кисню.

У нормальних умовах гемоглобін зв'язує кисень в легеневих капілярах і віддає його в тканинних завдяки особливим властивостям, які залежать від ряду факторів. Основним фактором, що впливає на зв'язування і віддачу гемоглобіном кисню, є величина напруги кисню в крові, що залежить від кількості розчиненого в ній кисню. Залежність зв'язування гемоглобіном кисню від його напруги описується кривої, що отримала назву кривої дисоціації оксигемоглобіну (рис. 2.7). На графіку але вертикалі відзначено відсоток молекул гемоглобіну, пов'язаних з киснем (% НbO2), по горизонталі - напруга кисню (РO2). Крива відображає зміну% НbO2 в залежності від напруги кисню в плазмі крові. Вона має S-подібний вигляд з перегинами в області напруги 10 і 60 мм рт. ст. Якщо рО2 в плазмі стає більше, то оксигенація гемоглобіну починає наростати майже лінійно наростання напруги кисню.

Реакція зв'язування гемоглобіну з киснем є оборотною, залежить від спорідненості гемоглобіну до кисню, яке, в свою чергу, залежить від напруги кисню в крові:

При звичайному парціальному тиску кисню в альвеолярному повітрі, що становить близько 100 мм рт. ст. цей газ дифундує в кров капілярів альвеол, створюючи напругу, близьке до парціального тиску кисню в альвеолах. Спорідненість гемоглобіну до кисню в цих умовах підвищується. З наведеного рівняння видно, що реакція зсувається в бік утворення окенгемоглобіна. Оксигенація гемоглобіну в відтікає від альвеол артеріальної крові досягає 96-98%. Через шунтування крові між малим і великим колом оксигенація гемоглобіну в артеріях системного кровотоку трохи знижується, складаючи 94-98%.

З крові судин мікроциркуляторного русла кисень але його градієнту напруги постійно дифундує в тканини і його напруга в крові зменшується. У той же час напруга вуглекислого газу, кислотність, температура крові тканинних капілярів збільшуються. Це супроводжується зниженням спорідненості гемоглобіну до кисню і прискоренням дисоціації оксигемоглобіну з вивільненням вільного кисню, який розчиняється і дифундує в тканини. Швидкість вивільнення кисню з зв'язку з гемоглобіном і його дифузії задовольняє потреби тканин (в тому числі високочутливих до нестачі кисню), при утриманні НbО2 в артеріальній крові вище 94%. При зниженні вмісту НbО2 менше 94% рекомендується вживати заходів до поліпшення сатурації гемоглобіну, а при вмісті 90% тканини відчувають кисневе голодування і необхідно вживати термінових заходів, що поліпшують доставку в них кисню.

Стан, при якому оксигенація гемоглобіну знижується менше 90%, а рО2 крові стає нижче 60 мм рт. ст. називаютгіпоксеміей.

Підвищення температури тіла знижує спорідненість гемоглобіну до кисню. Якщо температура тіла знижується, то крива дисоціації НbО2. зсувається вліво. Гемоглобін активніше захоплює кисень, але в меншій мірі віддає його тканинам. Це є однією з причин, чому при попаданні в холодну (4-12 ° С) воду навіть хороші плавці швидко відчувають незрозумілу м'язову слабкість. Розвивається переохолодження і гіпоксія м'язів кінцівок через як зменшення в них кровотоку, так і зниженою дисоціації НbО2.

При дії сильних окислювачів кисень здатний утворювати міцну хімічний зв'язок з залізом гема, при якій атом заліза стає тривалентним. Таке з'єднання гемоглобіну з киснем називаютметгемоглобіном. Воно не може віддавати кисень тканинам. Метгемоглобін зрушує криву дисоціації оксигемоглобіну вліво, погіршуючи таким чином умови вивільнення кисню в тканинних капілярах. У здорових людей в звичайних умовах через постійне надходження в кров окислювачів (перекисів, нітропронзводних органічних речовин і т.д.) до 3% гемоглобіну крові може бути у вигляді метгемоглобіну.

Низький рівень вмісту цього з'єднання підтримується завдяки функціонуванню антиоксидантних ферментних систем. Утворення метгемоглобіну обмежують антиоксиданти (глутатіон і аскорбінова кислота), присутні в еритроцитах, а його відновлення в гемоглобін відбувається в процесі ферментативних реакцій за участю ерітроцітар ферментів дегідрогеназ. При недостатності цих систем або при надмірному попаданні в кровотік речовин (наприклад, фенацетину, протималярійних лікарських препаратів і т.д.), що володіють високими оксидантним властивостями, розвивається мстгсмоглобінсмія.

Гемоглобін легко взаємодіє і з багатьма іншими розчиненими в крові речовинами. Зокрема, при взаємодії з лікарськими препаратами, що містять сірку, може утворюватися сульфгемоглобін, зсувний криву дисоціації оксигемоглобіну вправо.

У крові плода переважає фетальний гемоглобін (HbF), що володіє більшою спорідненістю до кисню, ніж гемоглобін дорослого. У новонародженого в еритроцитах міститься до 70% фстального гемоглобіну. Гемоглобін F замінюється на НbА протягом першого півріччя життя.

У перші години після народження рО2 артеріальної крові становить близько 50 мм рт. ст. а НbО2 - 75-90%.

У літніх людей напруга кисню в артеріальній крові і насичення гемоглобіну киснем поступово знижується

У зв'язку з існуванням тісного зв'язку між насиченням киснем гемоглобіну крові і напругою в ній кисню був розроблений методпульсоксіметріі. отримав широке застосування в клініці. Цим методом визначають насичення гемоглобіну артеріальної крові киснем і його критичні рівні, при яких напруга кисню в крові стає недостатнім для його ефективної дифузії в тканини і вони починають відчувати кисневе голодування (рис. 3).