Oxigenul din sânge

Importanța hemoglobinei

Oxigenul este transportat în sânge prin două mecanisme distincte: dizolvarea acestuia în plasmă și legarea acestuia de hemoglobina conținută în celulele roșii sau în eritrocite.

Deoarece oxigenul este slab solubil în soluții apoase, supraviețuirea organismului uman este supusă prezenței unor cantități adecvate de hemoglobină. De fapt, la un individ sănătos, mai mult de 98% din oxigenul prezent într-un anumit volum de sânge este legat de hemoglobină și transportat de eritrocite.

Legătura dintre hemoglobină și oxigen

Legarea oxigenului la hemoglobină este reversibilă și depinde de presiunea parțială a acestui gaz (PO ₂ ): în capilarii pulmonari, în care plasma PO ₂ crește datorită difuziei oxigenului din alveole, hemoglobina se leagă de oxigen ; în periferie, unde oxigenul este utilizat în metabolismul celular și picăturile plasmatice PO ₂, hemoglobina eliberează oxigen în țesuturi.

Dar ce este PO ₂ ?

Presiunea parțială a oxigenului

Presiunea parțială a unui gaz, cum ar fi oxigenul, într-un spațiu limitat (plămânii) care conține un amestec de gaz (aerul atmosferic), este definită ca presiunea pe care ar avea-o gazul dacă ar ocupa singur spațiul în cauză.

Pentru a simplifica conceptul, ne imaginăm presiunea parțială ca cantitatea de oxigen: cu cât este mai mare presiunea parțială a oxigenului, cu atât concentrația este mai mare. Acesta este un aspect foarte important dacă considerăm că un gaz are tendința de a se răspândi dintr-un punct cu o concentrație mai mare (o presiune parțială mai mare) până la un punct cu o concentrație mai mică (presiune parțială mai mică).

Această lege reglementează schimbul de gaze la nivel pulmonar și țesut.

De fapt, la nivelul pulmonar, unde aerul din alveole este în contact strâns cu pereții subțiri ai capilarelor sanguine, moleculele de oxigen trec în sânge deoarece presiunea parțială a oxigenului din aerul alveolar este mai mare decât cea a PO ₂ a sângelui.

Datele din mâna, PO ₂ a sângelui venos care atinge butonul în condiții de repaus este de aproximativ 40 mmHg, în timp ce la nivelul mării, PO ₂ alveolar este egal cu aproximativ 100 mmHg; în consecință, oxigenul difuzează în funcție de gradientul de concentrație (presiunea parțială) de la alveole către capilare. Conceptual, pasajul se va opri când PO ₂ din sângele arterial care părăsește plămânii va fi egal cu cel din atmosferă în alveole (100 mmHg).

Când sângele arterial ajunge la capilarele tisulare, gradientul de concentrație se inversează. De fapt, într-o celulă de repaus, PO ₂ intracelulară este în medie 40 mmHg; deoarece, așa cum am văzut, sângele de la capătul arterial al capilarului are un PO ₂ de 100 mmHg, oxigenul difuzează de la plasmă la celule. Difuzia se oprește atunci când sângele capilar venoasă atinge aceeași presiune parțială a oxigenului mediul intracelular, adică 40 mmHg (în condiții de repaus). În timpul unui efort fizic, concentrația de oxigen în mediul celular scade și, împreună cu acesta, presiunea parțială a gazului (chiar până la 20 mmHg); ca o consecință transferul de oxigen din plasmă are loc mai rapid și mai consistent.

După cum am văzut, aportul adecvat de oxigen din sângele care curge în capilarii pulmonari depinde strict de presiunea parțială a aerului în sacul alveolar; am văzut de asemenea cum este în mod normal nivelul PO ₂ alveolar (la nivelul mării) egal cu 100 mmHg; dacă această valoare este redusă excesiv, difuzia oxigenului din aer în sânge este insuficientă și apare o stare periculoasă cunoscută sub numele de hipoxie .

Hipoxie: Un mic oxigen din sânge

Presiunea parțială a aerului alveolar poate coborî la altitudini mari (deoarece presiunea atmosferică este redusă) sau când ventilația pulmonară este inadecvată (cum se întâmplă în prezența bolilor pulmonare, cum ar fi bronșita obstructivă cronică, astmul, bolile pulmonare fibrotice, edem pulmonar și emfizem).

Aceeași situație apare atunci când peretele alveolelor se îngroșă sau reduce suprafața suprafeței lor. Rata de difuzie a oxigenului din aer în sânge este de fapt direct proporțională cu suprafața alveolară disponibilă și invers proporțională cu grosimea membranei alveolare.

Emfizemul, o boală degenerativă pulmonară predominant cauzată de fumul de țigară, distruge alveolele prin reducerea suprafeței disponibile pentru schimbul de gaze; în fibroza pulmonară, totuși, depunerea de țesut cicatricial mărește grosimea membranei alveolare. În ambele cazuri, difuzia de oxigen prin pereții alveolari este mult mai lentă decât în ​​mod normal.

Hipoxia poate duce, de asemenea, la o concentrație redusă de hemoglobină în sângele arterial. Boli care reduc cantitatea de hemoglobină din celulele roșii sau numărul lor afectează în mod negativ capacitatea sângelui de a transporta oxigen. În cazuri extreme, cum ar fi la subiecții care au pierdut cantități semnificative de sânge, concentrația de hemoglobină poate fi insuficientă pentru a satisface cerințele de oxigen ale celulelor; în aceste cazuri, singura soluție pentru a salva viața pacientului este transfuzia de sânge.

Hivă de disociere a hemoglobinei

Relația fizică dintre plasma PO2 și cantitatea de oxigen legată la hemoglobină a fost studiată in vitro și este reprezentată de curba caracteristică de disociere a hemoglobinei .

Observând curba prezentată în figură observăm că la un PO ₂ egal cu 100 mmHg (valoare înregistrată în mod normal în locul alveolar), 98% din hemoglobină este legată de oxigen.

Trebuie remarcat faptul că, la valori peste 100 mmHg, procentul de saturație a hemoglobinei nu crește în continuare, după cum reiese din aplatizarea curbei; din același motiv, atâta timp cât PO ₂ alveolară rămâne peste 60 mmHg, hemoglobina este saturată cu mai mult de 90%, astfel încât menține o capacitate aproape normală de a transporta oxigen în sânge. Pentru mai multe informații, consultați articolul despre hemoglobină și efectul Bohr.

Toți factorii enumerați în articol pot fi evaluați prin teste simple de sânge, cum ar fi numărul de celule roșii din sânge, dozarea hemoglobinei și saturația oxigenului în sânge (procentaj de hemoglobină saturată cu oxigen comparativ cu cantitatea totală de hemoglobină prezent în sânge).