10.5. Транспорт газов кровью

Транспорт кровью кислорода.Объем газов, находящихся в крови, принято выражать в объемных процентах (об.%). Этот показатель отражает количество газа в миллилитрах, находящее­ся в 100 мл крови. Кислород транспортируется кровью в состоя­нии физического растворения (0,3 об.%, т.е. 0,3 мл кислорода в 100 мл крови) и в вцде химической связи с гемоглобином (15- 21 об.%). Молекулу гемоглобина, не связанную с кислородом, обозначают символом Нв, а присоединившую кислород — Нв0₂. Присоединение кислорода к гемоглобину называют оксигенаци- ей,а его отдачу деоксигенациейили восстановлением. Гемоглобину принадлежит основная роль в транспорте кислоро­да. Одна молекула гемоглобина связывает 4 молекулы кислоро­да. Один грамм гемоглобина связывает и транспортирует 1,34 мл кислорода. Зная содержание Нв в крови, легко рассчитать кисло­родную емкость крови. Кислородная емкость крови— это ко­личество кислорода, связанного с гемоглобином, находящимся в 100 мл крови, при полном насыщении гемоглобина кислородом. Если в крови содержится 15 г % гемоглобина, то кислородная емкость крови составит 15- 1,34 = 20,1 мл кислорода.

Для того чтобы гемоглобин мог связывать кислород в ле­гочных капиллярах и отдавать в тканевых, он должен обладать рядом свойств, которые в значительной мере отражают кри­вые диссоциации оксигемоглобина (рис. 10.5). На графике по

мм рт. ст. мм рт. ст.

а б

Рис. 10.5. Кривые диссоциации оксигемоглобина (1): а —при нормальном (2) и повышенном (3) напряжении углекислого газа в кров¹¹' б - при температуре 20 "С, 37 °С и40 °С

вертикали отмечается процент молекул гемоглобина, связан­ных с кислородом (% Нв0₂), по горизонтали — напряжение кислорода (р0₂). Кривая отражает изменение % Нв0₂по ме­ре возрастания напряжения кислорода в плазме крови. Эта кривая имеетS-образный вид с перегибами в области напря­жения 10 мм рт.ст. и 60 мм рт.ст. Если р0₂в плазме становит­ся больше 10 мм рт.ст. то сродство гемоглобина к кислороду повышается и по мере возрастания напряжения кислорода почти линейно нарастает процент оксигенированных молекул гемоглобина. При р0₂, равном 27 мм рт.ст. 50% молекул ге­моглобина оказывается оксигенированными, при 60 мм рт.ст. — 90 %. При дальнейшем нарастании_Р0₂скорость увеличения % Нв0₂замедляется так, что при обычном парциальном дав­лении кислорода в альвеолярном воздухе и плазме крови (90— 100 мм рт.ст.) оксигенация гемоглобина составляет 98%. В норме %Нв0₂артериальной крови должен составлять 95— 98%. Если р0₂в крови становится ниже 80 мм рт. ст., а окси­генация гемоглобина ниже 92%, то это состояние называютгипоксемией,недостаточным содержанием и напряжением кислорода в крови.

Приведенные показатели сродства гемоглобина к кислоро­ду имеют место при обычной, нормальной температуре и на­пряжении углекислого газа (рС0₂= 40 мм рт.ст.) в артериаль­ной крови. При повышении рС0₂в крови (подкислении кро­ви), сродство гемоглобина к кислороду снижается, кривая дис­социации Нв0₂сдвигается вправо. В организме повышение рС0₂происходит в тканевых капиллярах и это способствует увеличению деоксигенации гемоглобина и доставке кислорода в ткани. Снижение сродства гемоглобина к кислороду проис­ходит также при повышении температуры и накоплении в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата, синтезируемого в них.

С особенностями сродства гемоглобина к кислороду связа­на определенная устойчивость организма к понижению атмо­сферного давления (способность жить в горах) и снижению вентиляции легких. По кривой диссоциации Нв0₂видно (см. Рис. 10.5), что парциальное давление кислорода в альвеоляр­ном воздухе может быть снижено до 80 мм рт.ст., а оксигена­ция гемоглобина будет сохраняться на совместимом с жизне­деятельностью уровне.

Сродство гемоглобина к кислороду меняется под влиянием ^Мн°гих факторов. На практике важно учитывать то, что гемо­глобин обладает очень высоким сродством к угарному газу (СО). Соединение гемоглобина с угарным газом называют карбоксигемоглобином, оно имеет вишнево-красный цвет. Угарный газ присоединяется к атому железа в молекуле гемо­глобина и тем самым блокирует возможность связи гемогло­бина с кислородом. Кроме того, в присутствии угарного газа даже те молекулы гемоглобина, которые связаны с кислоро­дом, в меньшей степени отдают его тканям (т.е. приобретают повышенное сродство к кислороду).

При наличии в воздухе 0,1 % угарного газа более 50% мо­лекул гемоглобина превращается в карбоксигемоглобин, а уже при содержании в крови 20—25% карбоксигемоглобина человеку требуется врачебная помощь. В числе лечебных ме­роприятий при таких отравлениях угарным газом важно дать пострадавшему подышать чистым кислородом. Это увеличива­ет скорость распада карбоксигемоглобином в 20 раз. В усло­виях обыденной жизни в крови содержится 0—2 % карбоксиге­моглобина. После выкуренной сигареты он может возрасти до 5% и более.

У новорожденного в эритроцитах содержится до 70% фе- тального гемоглобина (HbF), сродство которого к кислороду выше, чем у НвА, характерного для взрослого человека. ГемоглобинF заменяется на НвА в течение первого полугодия жизни. В первые часы после рождения р0₂артериальной крови составляет около 50 мм рт.ст., а Нв0₂— 75-90%. Для новорожденных вдыхание чистого кислорода (особенно длительное) опасно. Оно грозит поражением сетчатки глаза, легочного эпителия и некоторых структур мозга.

Методами определения степени оксигенации гемоглобина являются оксигемометрия, оксигемография и пульсоксиметрия. Общим для этих методов является то, что они основаны на измерении поглощения света определенных длин волн гемоглобином крови при просвечивании тканей (уха, пальцев). Эти методы позволяют непрерывно наблюдать за измене­нием насыщения крови кислородом.

Метод пульсоксиметрии отличается тем, что позволяет выделять по­глощение света гемоглобином артериальной крови и определять абсо­лютную величину оксигенации гемоглобина артериальной крови одно­временно с непрерывным контролем частоты пульса. Этот метод да^еТ важную информацию для оценки состояния человека и принятия реше­ния о действиях медперсонала в клинической практике, при тестирова­нии резервов организма и проведении различных функциональных проб-

Однако надо иметь в виду, что пульсоксиметр не отличает оксигемо- _глобин от карбоксигемоглобина и при отравлении угарным газом показа­ния прибора не будут давать истинную картину оксигенации артериаль- _н0й крови.

До появления пульсоксиметрии главным признаком гипо- ксемии считался цианоз (синюшная окраска покровов кожи и слизистых оболочек). Выделяют две главные причины циано­за:1) артериальная гипоксемия; 2) уменьшение кровотока в поверхностных сосудах.

Наиболее надежно гипоксемия выявляется пульсоксимет- ром при сохранении достаточного кровотока в периферических тканях (в области датчика). Прибор улавливает снижение со­держания Нв0₂на 1—2%, вто время как невооруженным гла­зом даже при снижении Нв0₂на 6% цианоз выявляется лишь в половине случаев.

Транспорт кровью углекислого газа.Углекислый газ транспортируется кровью в состоянии: 1) физического раство­рения - 2,5—3 об %, 2) карбгемоглобина (НвС0₂) — 5 об.%, 3) бикарбонатов(NaHC0₃ и КНС0₃) - около 50 об.%.

В оттекающей от тканей крови содержится 56—58 об. % уг­лекислого газа, а артериальной — 50—52 об.%. При протека­нии через тканевые капилляры кровь захватывает около 6 об.% углекислого газа, а в легочных капиллярах он выходит в альвеолярный воздух. Особенно быстро идет обмен углекис­лого газа, связанного с гемоглобином. Углекислый газ присо­единяется к аминогруппам в молекуле гемоглобина. Поэтому наряду с названием "карбгемоглобин" это соединение называ­ют карбаминогемоглобином. Большая часть углекислого газа транспортируется в виде бикарбонатов натрия и калия — солей угольной кислоты (Н₂СОз). Ускоренному распаду угольной кислоты в эритроцитах при прохождении их по легочным ка­пиллярам способствует фермент карбоангидраза. При рС0₂ ниже 40 мм рт.ст. этот фермент разлагает Н₂СО_эна Н₂0 и С0₂. Углекислый газ при этом выходит из крови в альвеоляр­ный воздух.

В норме напряжение углекислого газа в артериальной кро­ви колеблется в пределах 35—45 мм рт.ст. Накопление угле­кислого газа в крови свыше нормы называют гиперкапнией,а понижение гипокапнией.Гиперкапния сопровождается изме­нением рН крови в кислую сторону. Это обусловлено тем, что Углекислый газ, соединяясь с водой, образует угольную кислоту.

Таким образом, внешнее дыхание принимает непосредственное участие в поддержании кислотно-основного равновесия в орга­низме. За сутки с выдыхаемым воздухом из организма человека удаляется около 15 ООО мМоль угольной кислоты. Другой важ­ный для поддержания показателя рН орган — почки, которые удаляют приблизительно в 100 раз меньше кислот.

При избыточной вентиляции легких (например, при гипер­вентиляции в условиях подключения аппарата искусственного дыхания) из организма удаляется много углекислого газа и развивается гипокапния с подщелачиванием крови. Такое со­стояние называют дыхательный (респираторный) алка­лоз, при котором показатель рН начинает увеличиваться. При недостаточной вентиляции легких происходит накопление уг­лекислого газа в крови и тканях и развивается респиратор­ный ацидозпоказатель рН крови может уменьшаться и снижается показатель щелочного резерва крови.

Содержание неиспользованного кислорода в организме взрослого человека составляет около 1,5 л, а запасы углекис­лого газа находятся в пределах 100—120л. Особенно много углекислого газа растворено в жировой ткани. Следовательно, имеются большие буферные запасы углекислого газа в орга­низме, между ними и кровью идет перераспределение углекис­лого газа. Поэтому при неадекватной вентиляции легких уро­вень углекислого газа в крови изменяется медленнее, чем уро­вень кислорода.