Η σημασία της αιμοσφαιρίνης
Το οξυγόνο μεταφέρεται στο αίμα μέσω δύο διακριτών μηχανισμών: της διάλυσής του στο πλάσμα και της σύνδεσής του με την αιμοσφαιρίνη που περιέχεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια ή στα ερυθροκύτταρα.
Δεδομένου ότι το οξυγόνο είναι ελάχιστα διαλυτό σε υδατικά διαλύματα, η επιβίωση του ανθρώπινου οργανισμού εξαρτάται από την παρουσία επαρκών ποσοτήτων αιμοσφαιρίνης. Στην πραγματικότητα, σε ένα υγιές άτομο περισσότερο από το 98% του οξυγόνου που υπάρχει σε έναν δεδομένο όγκο αίματος συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη και μεταφέρεται από τα ερυθροκύτταρα.
Σύνδεση μεταξύ αιμοσφαιρίνης και οξυγόνου
Η σύνδεση του οξυγόνου με την αιμοσφαιρίνη είναι αναστρέψιμη και εξαρτάται από τη μερική πίεση αυτού του αερίου (PO2): στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία, όπου το PO2 του πλάσματος αυξάνεται λόγω της διάχυσης του οξυγόνου από τις κυψελίδες, η αιμοσφαιρίνη συνδέεται με το οξυγόνο. στην περιφέρεια, όπου το οξυγόνο χρησιμοποιείται στον κυτταρικό μεταβολισμό και η PO2 του πλάσματος πέφτει, η αιμοσφαιρίνη μεταφέρει οξυγόνο στους ιστούς.
Τι είναι όμως το PO2;
Μερική πίεση οξυγόνου
Η μερική πίεση ενός αερίου όπως το οξυγόνο, μέσα σε έναν περιορισμένο χώρο (πνεύμονες) που περιέχει ένα μείγμα αερίων (ατμοσφαιρικός αέρας), ορίζεται ως η πίεση που θα είχε αυτό το αέριο εάν καταλάμβανε μόνο τον υπό εξέταση χώρο.
Για να απλοποιήσουμε την έννοια, ας φανταστούμε τη μερική πίεση ως την ποσότητα οξυγόνου: όσο μεγαλύτερη είναι η μερική πίεση οξυγόνου, τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωσή της.Αυτή είναι μια πολύ σημαντική πτυχή αν λάβουμε υπόψη ότι ένα αέριο τείνει να διαχέεται από ένα σημείο με υψηλότερη συγκέντρωση (υψηλότερη μερική πίεση) σε ένα σημείο με χαμηλότερη συγκέντρωση (χαμηλότερη μερική πίεση).
Αυτός ο νόμος διέπει την ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες και τους ιστούς.
Στην πραγματικότητα, σε πνευμονικό επίπεδο, όπου ο αέρας των κυψελίδων βρίσκεται σε στενή επαφή με τα πολύ λεπτά τοιχώματα των τριχοειδών του αίματος, τα μόρια οξυγόνου περνούν στο αίμα επειδή η μερική πίεση οξυγόνου στον κυψελιδικό αέρα είναι υψηλότερη από το PO2 του αίματος.
Δεδομένα σχετικά με το χέρι, το PO2 του φλεβικού αίματος που φτάνει στο πομόν σε συνθήκες ηρεμίας είναι περίπου ίσο με 40mmHg, ενώ στο επίπεδο της θάλασσας το κυψελιδικό PO2 είναι περίπου 100 mmHg. Κατά συνέπεια, το οξυγόνο διαχέεται σύμφωνα με τη δική του κλίση συγκέντρωσης (μερική πίεση) από τις κυψελίδες προς τα τριχοειδή αγγεία. Εννοιολογικά, η διέλευση θα σταματήσει όταν το PO2 στο αρτηριακό αίμα που φεύγει από τους πνεύμονες ισούται με το ατμοσφαιρικό στις κυψελίδες (100 mmHg).
Καθώς το αρτηριακό αίμα φτάνει στους τριχοειδείς ιστούς, η κλίση συγκέντρωσης αντιστρέφεται. Στην πραγματικότητα, σε ένα κύτταρο σε ηρεμία το ενδοκυττάριο PO2 είναι κατά μέσο όρο 40mmHg. Δεδομένου ότι, όπως είδαμε, το αίμα στο αρτηριακό άκρο του τριχοειδούς έχει PO2 100 mmHg, το οξυγόνο διαχέεται από το πλάσμα στα κύτταρα. Η διάχυση σταματά όταν το φλεβικό τριχοειδές αίμα φτάσει στην ίδια μερική πίεση οξυγόνου με το αίμα. ενδοκυττάριο περιβάλλον, δηλαδή 40 mmHg (σε συνθήκες ηρεμίας). Κατά τη διάρκεια της σωματικής άσκησης η συγκέντρωση οξυγόνου στο κυτταρικό περιβάλλον μειώνεται και μαζί της η μερική πίεση του αερίου (ακόμη και έως 20 mmHg). Κατά συνέπεια, η απελευθέρωση οξυγόνου από το πλάσμα συμβαίνει πιο γρήγορα και με συνέπεια.
Όπως είδαμε, η επαρκής πρόσληψη οξυγόνου από το αίμα που ρέει στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία εξαρτάται αυστηρά από τη μερική πίεση του αέρα που συσκευάζεται στους φατνιακούς σάκους. είδαμε επίσης πώς εδώ το κυψελιδικό PO2 είναι κανονικά (στο επίπεδο της θάλασσας) ίσο με 100 mmHg. εάν αυτή η τιμή μειωθεί υπερβολικά, η διάχυση οξυγόνου από τον αέρα στο αίμα είναι ανεπαρκής και προκύπτει μια επικίνδυνη κατάσταση γνωστή ως υποξία.
Υποξία: Λίγο οξυγόνο στο αίμα
Η μερική πίεση του φατνιακού αέρα μπορεί να μειωθεί σε μεγάλα υψόμετρα (επειδή μειώνεται η ατμοσφαιρική πίεση) ή όταν ο πνευμονικός αερισμός είναι ανεπαρκής (όπως συμβαίνει με πνευμονικές παθήσεις, όπως χρόνια αποφρακτική βρογχίτιδα, άσθμα, ινωτικές πνευμονοπάθειες, πνευμονικό οίδημα και εμφύσημα).
Η ίδια κατάσταση προκύπτει όταν το τοίχωμα των κυψελίδων παχύνεται ή η περιοχή της επιφάνειάς τους μειώνεται. Η ταχύτητα διάχυσης οξυγόνου από τον αέρα στο αίμα είναι στην πραγματικότητα ευθέως ανάλογη με την περιοχή της κυψελιδικής επιφάνειας. αντιστρόφως ανάλογη με το πάχος της κυψελιδικής μεμβράνης.
Το εμφύσημα, μια εκφυλιστική πνευμονική νόσος που προκαλείται κυρίως από τον καπνό του τσιγάρου, καταστρέφει τις κυψελίδες μειώνοντας την επιφάνεια που είναι διαθέσιμη για ανταλλαγή αερίων. στην πνευμονική ίνωση, από την άλλη πλευρά, η εναπόθεση ουλώδους ιστού αυξάνει το πάχος της κυψελιδικής μεμβράνης. Και στις δύο περιπτώσεις, η διάχυση οξυγόνου μέσω των κυψελιδικών τοιχωμάτων είναι πολύ πιο αργή από το κανονικό.
Η υποξία μπορεί επίσης να οφείλεται σε μειωμένη συγκέντρωση αιμοσφαιρίνης στο αρτηριακό αίμα. Ασθένειες που μειώνουν την ποσότητα αιμοσφαιρίνης στα ερυθρά αιμοσφαίρια ή τον αριθμό τους επηρεάζουν αρνητικά την ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο. Σε ακραίες περιπτώσεις, όπως σε άτομα που έχουν χάσει σημαντικές ποσότητες αίματος, η συγκέντρωση αιμοσφαιρίνης μπορεί να είναι ανεπαρκής για να καλύψει τις απαιτήσεις οξυγόνου των κυττάρων. σε αυτές τις περιπτώσεις, η μόνη λύση για να σωθεί η ζωή του ασθενούς είναι η μετάγγιση αίματος.
Καμπύλη διάσπασης αιμοσφαιρίνης
Η φυσική σχέση μεταξύ του PO2 πλάσματος και της ποσότητας οξυγόνου που συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη έχει μελετηθεί in vitro και αντιπροσωπεύεται από το χαρακτηριστικό καμπύλη διάστασης αιμοσφαιρίνης.
Παρατηρώντας την καμπύλη που φαίνεται στο σχήμα, μπορεί να φανεί ότι σε PO2 ίσο με 100 mmHg (τιμή που κανονικά καταγράφεται στην κυψελιδική περιοχή) το 98% της αιμοσφαιρίνης συνδέεται με το οξυγόνο.
Σημειώστε ότι σε τιμές υψηλότερες από 100 mmHg το ποσοστό κορεσμού αιμοσφαιρίνης δεν αυξάνεται περαιτέρω, όπως αποδεικνύεται από την ισοπέδωση της καμπύλης. για τον ίδιο λόγο, όσο το κυψελιδικό PO2 παραμένει πάνω από 60 mmHg, η αιμοσφαιρίνη είναι κορεσμένη για περισσότερο από 90%, επομένως διατηρεί μια σχεδόν φυσιολογική ικανότητα να μεταφέρει οξυγόνο στο αίμα. Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε το άρθρο αφιερωμένο στην αιμοσφαιρίνη και το φαινόμενο Bohr.
Όλοι οι παράγοντες που αναφέρονται στο άρθρο μπορούν να αξιολογηθούν με απλές εξετάσεις αίματος, όπως ο αριθμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων, η δοσολογία αιμοσφαιρίνης και ο κορεσμός οξυγόνου στο αίμα (ποσοστό αιμοσφαιρίνης κορεσμένης με οξυγόνο σε σύγκριση με τη συνολική ποσότητα αιμοσφαιρίνης που υπάρχει στο αίμα).
