الأكسجين في الدم

أهمية الهيموغلوبين

يتم نقل الأكسجين في الدم من خلال آليتين متميزتين: إذابة في البلازما وربطها بالهيموغلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء أو كريات الدم الحمراء.

بما أن الأكسجين قليل الذوبان في المحاليل المائية ، فإن بقاء الكائن الحي البشري يخضع لوجود كميات كافية من الهيموجلوبين. في الواقع ، في الفرد السليم أكثر من 98 ٪ من الأكسجين الموجود في حجم معين من الدم يرتبط بهيموغلوبين ويتم نقله بواسطة كريات الدم الحمراء.

العلاقة بين الهيموجلوبين والأكسجين

ربط الأكسجين بالهيموجلوبين قابل للانعكاس ويعتمد على الضغط الجزئي لهذا الغاز (PO ₂ ): في الشعيرات الرئوية ، حيث يزيد البلازما PO ₂ بسبب انتشار الأكسجين من الحويصلات الهوائية ، يرتبط الهيموجلوبين بالأكسجين . في المحيط ، حيث يستخدم الأكسجين في الأيض الخلوي والبلازما PO ₂ قطرات ، والهيموغلوبين تطلق الأكسجين إلى الأنسجة.

لكن ما هو PO ₂ ؟

الضغط الجزئي للأكسجين

يتم تعريف الضغط الجزئي للغاز مثل الأكسجين ، في مساحة محدودة (رئتي) تحتوي على خليط من الغاز (الهواء الجوي) ، على أنه الضغط الذي سيحدثه هذا الغاز إذا كان قد احتل الفضاء وحده.

لتبسيط المفهوم ، نتخيل الضغط الجزئي كمقدار للأكسجين: كلما زاد الضغط الجزئي للأكسجين ، كلما زاد تركيزه. وهذا جانب مهم للغاية إذا اعتبرنا أن الغاز يميل إلى الانتشار من نقطة ذات تركيز أعلى (ضغط جزئي أعلى) إلى نقطة بتركيز أقل (ضغط جزئي أقل).

يحكم هذا القانون تبادل الغازات على مستوى الرئة والأنسجة.

في الواقع ، على المستوى الرئوي ، حيث يكون الهواء في الحويصلات الهوائية على اتصال وثيق مع جدران رقيقة من الشعيرات الدموية ، تمر جزيئات الأكسجين في الدم لأن الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء السنخي أعلى من PO ₂ من الدم.

البيانات في اليد ، PO ₂ من الدم الوريدي تصل إلى مقبض الباب في ظروف الراحة حوالي 40mmHg ، في حين أن مستوى PO2 السنخي يساوي حوالي 100 مم زئبقي. وبالتالي ينتشر الأوكسجين وفقا لتدرج تركيزه (الضغط الجزئي) من الحويصلات الهوائية نحو الشعيرات الدموية. من الناحية النظرية ، سوف يتوقف الممر عندما يكون PO ₂ في الدم الشرياني الذي يترك الرئتين مساوياً للغلاف الجوي في الحويصلات الهوائية (100 مليمتر زئبقي).

عندما يصل الدم الشرياني إلى الشعيرات الدموية النسيجية ، ينعكس تدرج التركيز. في الواقع ، في خلية الراحة يكون الصوديوم البيني داخل الخلية في المتوسط ​​40 مم زئبقي ؛ حيث أن الدم عند الطرف الشرياني من الشعيرات الدموية له ، كما رأينا ، PO ₂ من 100 مم زئبقي ، ينتقل الأكسجين من البلازما إلى الخلايا ، يتوقف الانتشار عندما يصل الدم الشعري الوريدي إلى نفس ضغط الأكسجين الجزئي البيئة داخل الخلايا ، أي 40 مم زئبق (في حالة الراحة). خلال الجهد البدني ، ينخفض ​​تركيز الأكسجين في البيئة الخلوية ومعه الضغط الجزئي للغاز (حتى 20 مم زئبقي) ؛ ونتيجة لذلك فإن نقل الأكسجين من البلازما يحدث بسرعة أكبر وبشكل مستمر.

كما رأينا ، فإن كمية كافية من الأكسجين من الدم الذي يصب في الشعيرات الدموية الرئوية تعتمد بشكل صارم على الضغط الجزئي للهواء في الحويصلات السنخية. كما رأينا كيف أن PO2 السنخية عادة (عند مستوى سطح البحر) تساوي 100 mmHg؛ إذا تم تخفيض هذه القيمة بشكل مفرط ، فإن انتشار الأكسجين من الهواء إلى الدم غير كاف ، وتنشأ حالة خطرة تعرف باسم نقص الأكسجين .

نقص الأكسجة: الأكسجين الصغير في الدم

يمكن أن ينزل الضغط الجزئي للهواء السنخي عند الارتفاعات العالية (لأن الضغط الجوي ينخفض) أو عندما تكون التهوية الرئوية غير كافية (كما يحدث في وجود أمراض رئوية ، مثل التهاب القصبات الهوائية المزمن والربو وأمراض الرئة التليفية). ، وذمة رئوية وانتفاخ الرئة).

يحدث نفس الموقف عندما يثخن جدار الحويصلات أو يقلل من مساحة سطحها. معدل انتشار الأكسجين من الهواء إلى الدم هو في الواقع يتناسب طرديا مع مساحة السطح السنخي المتوفر ويتناسب عكسيا مع سمك الغشاء السنخي.

انتفاخ الرئة ، وهو مرض رئوي تنكسي ناجم عن التدخين بسبب دخان السجائر ، يدمر الحويصلات الهوائية عن طريق تقليل المساحة السطحية المتاحة لتبادل الغازات. في التليف الرئوي ، ومع ذلك ، فإن ترسيب الأنسجة الندبة يزيد من سمك الغشاء السنخي. في كلتا الحالتين ، يكون انتشار الأكسجين عبر الجدران السنخية أبطأ بكثير من المعتاد.

قد يؤدي نقص الأكسجة أيضًا إلى انخفاض تركيز الهيموجلوبين في الدم الشرياني. الأمراض التي تقلل من كمية الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء أو عددها يؤثر سلبًا على قدرة الدم على حمل الأكسجين. في الحالات القصوى ، مثل الأشخاص الذين فقدوا كميات كبيرة من الدم ، قد يكون تركيز الهيموجلوبين غير كافٍ لتلبية متطلبات الأكسجين في الخلايا ؛ في هذه الحالات ، يكون الحل الوحيد لإنقاذ حياة المريض هو نقل الدم.

منحنى الهيموجلوبين

تمت دراسة العلاقة الفيزيائية بين البلازما PO2 وكمية الأكسجين المتوجهة إلى الهيموجلوبين في المختبر وتمثلها منحنى التفكك المميز للهيموجلوبين .

من خلال ملاحظة المنحنى الموضح في الشكل ، نلاحظ أنه عند PO ₂ يساوي 100 مم زئبقي (القيمة المسجلة عادة في الموقع السنخي) ، يرتبط 98٪ من الهيموجلوبين بالأكسجين.

وتجدر الإشارة إلى أنه عند قيم أعلى من 100 مم زئبقي لا تزيد نسبة تشبع الهيموجلوبين أكثر ، كما يتضح من تسطيح المنحنى ؛ لنفس السبب ، طالما بقي PO ₂ السنخية فوق 60 مم زئبقي ، فإن الهيموجلوبين مشبع بأكثر من 90٪ ، لذلك فإنه يحافظ على قدرة عادية تقريبا لنقل الأوكسجين إلى الدم. لمزيد من المعلومات ، راجع مقالة الهيموجلوبين وتأثير بور.

يمكن تقييم جميع العوامل المذكورة في هذه المقالة من خلال اختبارات الدم البسيطة ، مثل عدد خلايا الدم الحمراء وجرعة الهيموجلوبين وتشبع الأكسجين في الدم (نسبة الهيموجلوبين المشبعة بالأكسجين مقارنة بكمية الهيموجلوبين الكلية موجودة في الدم).