Blutsauerstoff

Bedeutung von Hämoglobin

Sauerstoff wird im Blut durch zwei unterschiedliche Mechanismen transportiert: seine Auflösung im Plasma und seine Bindung an das Hämoglobin, das in roten Blutkörperchen oder Erythrozyten enthalten ist.

Da Sauerstoff in wässrigen Lösungen kaum löslich ist, ist das Überleben des menschlichen Organismus von der Anwesenheit ausreichender Mengen Hämoglobin abhängig. Tatsächlich wird bei einem gesunden Menschen mehr als 98% des in einem bestimmten Blutvolumen vorhandenen Sauerstoffs an Hämoglobin gebunden und von Erythrozyten transponiert.

Verbindung zwischen Hämoglobin und Sauerstoff

Die Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin ist reversibel und abhängig vom Partialdruck dieses Gases (PO ₂ ): In Lungenkapillaren, in denen das Plasma PO ₂ aufgrund der Diffusion von Sauerstoff aus den Alveolen zunimmt, bindet Hämoglobin an Sauerstoff ; In den Vororten, in denen Sauerstoff für den Zellstoffwechsel verwendet wird und das Plasma PO ₂ absinkt, überträgt Hämoglobin Sauerstoff an das Gewebe.

Aber was ist PO ₂ ?

Partieller Sauerstoffdruck

Der Partialdruck eines Gases wie Sauerstoff in einem begrenzten Raum (Lungen), der ein Gasgemisch (atmosphärische Luft) enthält, ist definiert als der Druck, den dieses Gas haben würde, wenn es den betrachteten Raum alleine einnehmen würde.

Um das Konzept zu vereinfachen, stellen wir uns den Partialdruck als die Sauerstoffmenge vor: Je höher der Partialdruck des Sauerstoffs ist, desto höher ist seine Konzentration. Dies ist ein sehr wichtiger Aspekt, wenn man bedenkt, dass ein Gas dazu neigt, sich von einem Punkt höherer Konzentration (höherer Partialdruck) zu einem Punkt niedrigerer Konzentration (niedrigerer Partialdruck) auszubreiten.

Dieses Gesetz regelt den Gasaustausch auf Lungen- und Gewebeebene.

Auf Lungenebene, wo die Luft der Alveolen in engem Kontakt mit den sehr dünnen Wänden der Blutkapillaren steht, gelangen die Sauerstoffmoleküle in das Blut, weil der Sauerstoffpartialdruck in der Alveolarluft höher ist als der PO ₂ des Blutes.

Die vorliegenden Daten zeigen, dass das PO ₂ des venösen Blutes, das unter Ruhebedingungen das Pomone erreicht, ungefähr 40 mmHg beträgt, während das alveoläre PO ₂ auf Meereshöhe ungefähr 100 mmHg beträgt. folglich diffundiert der Sauerstoff entsprechend seinem Konzentrationsgradienten (Partialdruck) von den Alveolen zu den Kapillaren. Konzeptionell stoppt die Passage, wenn das PO ₂ im die Lunge verlassenden arteriellen Blut dem atmosphärischen in den Alveolen (100 mmHg) entspricht.

Wenn das arterielle Blut die Gewebekapillaren erreicht, kehrt sich der Konzentrationsgradient um. Tatsächlich beträgt in einer ruhenden Zelle das intrazelluläre PO ₂ im Durchschnitt 40 mmHg; da, wie wir gesehen haben, das Blut am arteriellen Ende der Kapillare einen PO ₂ von 100 mmHg hat, diffundiert der Sauerstoff vom Plasma zu den Zellen.Die Diffusion stoppt, wenn das venöse Kapillarblut den gleichen Sauerstoffpartialdruck des Kapillars erreicht intrazelluläre Umgebung, dh 40 mmHg (unter Ruhebedingungen). Während einer körperlichen Anstrengung sinkt die Sauerstoffkonzentration in der zellulären Umgebung und damit der Partialdruck des Gases (sogar bis zu 20 mmHg); folglich erfolgt die Übertragung von Sauerstoff aus dem Plasma schneller und gleichmäßiger.

Wie wir gesehen haben, hängt die ausreichende Aufnahme von Sauerstoff durch das in den Lungenkapillaren fließende Blut streng vom Partialdruck der Luft in den Alveolarsäcken ab; wir haben auch gesehen, wie an diesem Ort der PO ₂ -Alveolar normalerweise (auf Meereshöhe) gleich 100 mmHg ist; Wenn dieser Wert übermäßig verringert wird, ist die Diffusion von Sauerstoff aus der Luft in das Blut unzureichend und es entsteht ein gefährlicher Zustand, der als Hypoxie bekannt ist .

Hypoxie: Niedriger Blutsauerstoff

Der Partialdruck der Alveolarluft kann in großer Höhe sinken (weil der Luftdruck abnimmt) oder wenn die Lungenbeatmung unzureichend ist (wie es bei Lungenerkrankungen wie chronisch obstruktiver Bronchitis, Asthma oder fibrotischen Lungenerkrankungen der Fall ist), Lungenödem und Emphysem).

Die gleiche Situation tritt auf, wenn die Wand der Alveolen die Fläche ihrer Oberfläche verdickt oder verkleinert. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Sauerstoff aus der Luft in das Blut ist in der Tat direkt proportional zur verfügbaren Fläche der Alveolarfläche und umgekehrt proportional zur Dicke der Alveolarmembran.

Das Emphysem, eine degenerative Lungenerkrankung, die hauptsächlich durch Zigarettenrauch verursacht wird, zerstört die Alveolen und verringert die Fläche der Oberfläche, die für den Gasaustausch zur Verfügung steht. Bei der Lungenfibrose hingegen erhöht die Ablagerung von Narbengewebe die Dicke der Alveolarmembran. In beiden Fällen ist die Diffusion von Sauerstoff durch die Alveolarwände viel langsamer als normal.

Hypoxie kann auch durch eine verminderte Konzentration von Hämoglobin im arteriellen Blut verursacht werden. Krankheiten, die die Hämoglobinmenge in roten Blutkörperchen oder deren Anzahl verringern, beeinträchtigen die Fähigkeit des Blutes, Sauerstoff zu transportieren. In extremen Fällen, z. B. bei Personen, die große Mengen Blut verloren haben, kann die Hämoglobinkonzentration nicht ausreichen, um den Sauerstoffbedarf der Zelle zu decken. In diesen Fällen ist die einzige Lösung, die das Leben des Patienten rettet, die Bluttransfusion.

Hämoglobin-Dissoziationskurve

Die physikalische Beziehung zwischen Plasma-PO ₂ und der an Hämoglobin gebundenen Sauerstoffmenge wurde in vitro untersucht und wird durch die charakteristische Hämoglobin-Dissoziationskurve dargestellt .

Betrachtet man die in der Abbildung gezeigte Kurve, so ist zu erkennen, dass bei einem PO ₂ von 100 mmHg (Wert, der normalerweise im Alveolarbereich aufgezeichnet wird) 98% des Hämoglobins an Sauerstoff gebunden sind.

Beachten Sie, dass bei Werten über 100 mmHg der Prozentsatz der Hämoglobinsättigung nicht weiter ansteigt, wie durch die Abflachung der Kurve belegt wird. aus dem gleichen Grund ist das Hämoglobin, solange das alveoläre PO ₂ über 60 mmHg bleibt, zu mehr als 90% gesättigt und behält daher eine fast normale Fähigkeit bei, Sauerstoff im Blut zu transportieren. Weitere Informationen finden Sie im Artikel über Hämoglobin und den Bohr-Effekt.

Alle im Artikel aufgeführten Faktoren können durch einfache Blutuntersuchungen bewertet werden, wie z. B. Anzahl der roten Blutkörperchen, Hämoglobin-Dosierung und Sauerstoffsättigung im Blut (Prozentsatz des mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins im Vergleich zur Gesamtmenge des Hämoglobins) im Blut vorhanden).