חמצן בדם

חשיבות המוגלובין

חמצן מועבר בדם באמצעות שני מנגנונים מובחנים: פירוקו בפלסמה והקשר שלו להמוגלובין הכלול בתאי דם אדומים או אריתרוציטים.

מכיוון שחמצן כמעט ואינו מסיס בתמיסות מימיות, הישרדותו של האורגניזם האנושי תלויה בנוכחות כמות מספקת של המוגלובין. למעשה, אצל אדם בריא יותר מ 98% מהחמצן הקיים בנפח נתון של דם קשור להמוגלובין ומועבר על ידי אריתרוציטים.

קשר בין המוגלובין לחמצן

קישור החמצן להמוגלובין הפיך ותלוי בלחץ החלקי של גז זה (PO2): בנימי הריאה, שם PO2 בפלזמה עולה עקב דיפוזיה של חמצן מהאלוואולי, ההמוגלובין נקשר לחמצן; בפריפריה, שבה נעשה שימוש בחמצן במטבוליזם התאי ובטיפות PO2 בפלזמה, המוגלובין מעביר חמצן לרקמות.

אבל מהו PO2?

לחץ חמצן חלקי

הלחץ החלקי של גז כגון חמצן, בתוך שטח מוגבל (ריאות) המכיל תערובת גזים (אוויר אטמוספרי), מוגדר כלחץ שיהיה לגז זה אם יתפוס לבד את החלל הנחשב.

כדי לפשט את הרעיון, בואו נדמיין לחץ חלקי ככמות החמצן: ככל שלחץ החמצן החלקי גבוה יותר כך ריכוזו גבוה יותר.זהו היבט חשוב מאוד אם נחשב כי גז נוטה להתפזר מנקודה עם ריכוז גבוה יותר (לחץ חלקי גבוה יותר) לנקודה עם ריכוז נמוך יותר (לחץ חלקי נמוך יותר).

חוק זה קובע את חילופי הגזים בריאות וברקמות.

למעשה, ברמה הריאתית, שבה האוויר של האלוואולי נמצא במגע הדוק עם הקירות הדקים מאוד של נימי הדם, מולקולות החמצן עוברות לדם כיוון שהלחץ החלקי של החמצן באוויר האלוולירי גבוה מה- PO2 של הדם.

נתונים על היד, PO2 של הדם הוורידי שמגיע לפומון בתנאי מנוחה שווה בערך ל- 40mmHg, בעוד שבגובה פני הים ה- PO2 alveolar שווה לכ -100 mmHg; כתוצאה מכך החמצן מתפזר בהתאם לשיפוע הריכוז שלו (לחץ חלקי) מהאלוואולי לכיוון הנימים. מבחינה רעיונית המעבר ייעצר כאשר ה- PO2 בדם העורקי שיוצא מהריאות ישווה לאטמוספירה באלווולי (100 מ"מ כספית).

כאשר הדם העורקי מגיע לנימי הרקמות, שיפוע הריכוז מתהפך. למעשה, בתא במנוחה ה- PO2 התוך -תאי הוא בממוצע 40 מ"מ כספית; מכיוון שכפי שראינו, הדם בקצה העורקי של הנימי הוא בעל PO2 של 100 מ"מ כספית, החמצן מתפזר מהפלזמה לתאים. הדיפוזיה מפסיקה כאשר הדם הנימי הוורידי מגיע לאותו לחץ חלקי של חמצן כמו הדם. סביבה תאיים, כלומר 40 מ"מ כספית (בתנאי מנוחה). במהלך מאמץ פיזי ריכוז החמצן בסביבה התאית יורד ואיתו הלחץ החלקי של הגז (אפילו עד 20 ממ"ג); כתוצאה מכך שחרור החמצן מהפלזמה מתרחש במהירות ועקביות יותר.

כפי שראינו, צריכת החמצן המתאימה על ידי הדם הזורם בנימי הריאה תלויה אך ורק בלחץ החלקי של האוויר שנארז לתוך השקיקים המכתשים; ראינו גם כיצד PO2 האלבולרית כאן בדרך כלל (בגובה פני הים) שווה ל -100 מ"מ כספית; אם ערך זה מופחת יתר על המידה, דיפוזיה של חמצן מהאוויר לדם אינה מספקת ומתעורר מצב מסוכן המכונה היפוקסיה.

היפוקסיה: מעט חמצן בדם

ערכים תקינים של PO2 עורקי גיל (שנים) מ"מ כספית 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)

הלחץ החלקי של האוויר המכתשי יכול לרדת בגובה רב (כיוון שהלחץ האטמוספרי מופחת) או כאשר אוורור ריאתי אינו מספיק (כפי שקורה בנוכחות מחלות ריאה, כגון ברונכיטיס חסימתית כרונית, אסטמה, מחלות ריאות פיברוטיות, בצקת ריאות. ואמפיזמה).

אותו מצב מתעורר כאשר דופן האלוואולי מתעבה או השטח של פני השטח שלהם מצטמצם.מהירות דיפוזיה של חמצן מהאוויר לדם היא למעשה ביחס ישיר לשטח פני השטח האלבולרי הזמין ו ביחס הפוך לעובי של הממברנה המכתשית.

אמפיזמה, מחלת ריאות ניוונית הנגרמת בעיקר מעשן סיגריות, הורסת את האלוואולי ומפחיתה את שטח הפנים הזמין להחלפת גזים; לעומת זאת, בפיברוזיס ריאתי, התצהיר של רקמת צלקת מגביר את עובי הממברנה המכתשית. בשני המקרים, דיפוזיה של חמצן דרך הקירות המכתיים היא איטית בהרבה מהרגיל.

היפוקסיה יכולה לנבוע גם מריכוז המוגלובין מופחת בדם העורקי. מחלות שמפחיתות את כמות ההמוגלובין בכדוריות הדם האדומות או מספרן משפיעות לרעה על יכולתו של הדם לשאת חמצן. במקרים קיצוניים, כמו בנבדקים שאיבדו כמויות דם משמעותיות, ריכוז ההמוגלובין עשוי להיות לא מספיק כדי לעמוד בדרישות החמצן של התאים; במקרים אלה, הפתרון היחיד להצלת חיי המטופל הוא עירוי דם.

עקומת דיסוציאציה של המוגלובין

הקשר הפיזי בין PO2 פלזמה לבין כמות החמצן המקושרת להמוגלובין נחקרה במבחנה והיא מיוצגת על ידי המאפיין עקומת דיסוציאציה של המוגלובין.

בהתבוננות בעקומה המוצגת באיור ניתן לראות כי ב- PO2 השווה ל -100 מ"מ כספית (ערך הנרשם בדרך כלל באזור האלבולה) 98% מההמוגלובין נקשר לחמצן.

שים לב כי בערכים גבוהים מ -100 מ"מ כספית אחוז הרוויה של המוגלובין אינו עולה עוד יותר, כפי שמעידים השטחת העקומה; מאותה סיבה, כל עוד ה- PO2 alveolar נשאר מעל 60 מ"מ כספית, ההמוגלובין רווי ביותר מ- 90%, ולכן הוא שומר על יכולת תקינה כמעט תקינה של הובלת חמצן בדם. למידע נוסף עיין במאמר המוקדש להמוגלובין ולאפקט הבוהר.

ניתן להעריך את כל הגורמים המפורטים במאמר באמצעות בדיקות דם פשוטות, כגון ספירת תאי דם אדומים, מינון המוגלובין ורוויה של חמצן בדם (אחוז המוגלובין רווי חמצן בהשוואה לכמות ההמוגלובין הכוללת הקיימת בדם).