6) Транспорт газов кровью.

Механизмы связывания газов кровью:

1.Физическое растворение.

В жидкой части крови растворены газы воздуха: кислород, углекислый газ, азот. Растворенные в эндогенной воде О2 и СО2 не играют какой-либо значимой физиологической роли.

2.Химическое связывание кислорода кровью.

Насыщение крови кислородом зависит от:

1.Альвеолярной вентиляции (pO2 в альвеолах);

2.Кровотока в легких;

3.Диффузионной способности легких;

4.Содержания гемоглобина (HHb) в эритроцитах.

Подробнее:

1.Насыщение крови кислородом зависит от рО2 в альвеолах. Величина рО2 в альвеолах определяется прежде всего интенсивностью вентиляции легких (альвеолярной вентиляцией).

2.Важную роль в насыщении крови кислородом играет кровоток в легких (перфузия легких кровью).

Объем легочной перфузии – около 500 мл крови.

МОК для малого круга кровообращения равен (соответствует) таковому для большого круга кровообращения.

Давление в легочных артериях составляет 15-25 мм.рт.ст.,. В легочной артерии низкое пульсовое давление 5-6 мм.рт.ст. В малом круге кровообращения невелика разница между давлением в артериях и венах (10 мм.рт.ст.).

В связи с низким кровяным давлением легочной кровоток имеет фазный характер, т.е. зависит от вдоха и выдоха.

Существенное влияние на легочную перфузию кровью оказывает гравитационное и альвеолярное давление. В связи с этим перфузия кровью различных частей легкого не одинакова.

3 зоны легких с разной перфузией кровью:

Зона 1.Верхушка легкого. Минимальная перфузия.

Зона 2.Верхняя треть легкого. Умеренная перфузия. Часть капилляров может находиться в спавшемся состоянии.

Зона 3.Нижние две трети легкого. Наибольщая перфузия.

3.Диффузионная способность легких это количество мл газа, которое проходит за 1 минуту через легочную мембрану при разнице парциальных давлений по обе стороны мембраны 1 мм.рт.ст.

4.Содержание гемоглобина (HHb) в эритроцитах. 1 г HHb способен связать 1,35 мл О2. При содержании гемоглобина 150 г/л (норма) каждые 100 мл крови переносят 20,8 мл О2. Это кислородная емкость крови.

Другой показатель, отражающий связывание кислорода кровью – содержание кислорода в крови, взятой в различных участках сосудистого русла: в артериальной крови в норме 20 мл О2/100 мл крови и в венозной крови -14 млО2/100 мл крови.

Следующий показатель – артерио-венозная разница (норма 5-6 мл О2/100 мл крови).

Отношение кислорода, связанного с гемоглобином, к кислородной емкости крови (все выраженное на 100 мл крови) называется насыщение гемоглобина кислородом. В артериальной крови оно составляет в норме 96%.

Гемоглобин присоединяет кислород с помощью непрочной водородной связи, с образованием оксигемоглобина. Эта реакция обратима: Нв+О2=НвО2

Направленность реакции зависит от содержания кислорода: если количество кислорода в крови увеличивается, то реакция идет в сторону образования оксигемоглобина, если уменьшается - то в противоположную сторону.

кривая диссоциации оксигемоглобина.

А) сдвиг влево – понижение температуры, повышение рН, снижение концентрации СО2- алкалоз(эффект Бора)

Б) норма

В) сдвиг вправо – повышение температуры, снижение рН, повышение концентрации СО2- ацидоз(эффект Бора)

Динамика взаимодействия Нв и О2 отражается кривой диссоциации оксигемоглобина. Эта кривая количественно определяет приведенную выше реакцию связывания гемоглобином кислорода.

Кривая отражает общую закономерность: увеличение количества кислорода сопровождается усиленным образованием оксигемоглобина. Кривая диссоциации оксигемоглобина имеет S-образный вид.

Это связано с тем, что до 10 мм рт. ст. кислород связывается гемоглобином медленно, затем до 60-50 мм рт. ст. скорость реакции резко увеличивается, кривая круто поднимается вверх, при давлении 90 мм рт. ст., когда более 98% гемоглобина связано с кислородом, кривая вновь идет почти горизонтально.

В кровеносной системе легких реакция взаимодействия гемоглобина с кислородом идет в сторону образования оксигемоглобина, так как венозная кровь имеет напряжение кислорода 40 мм рт. ст., а в альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода составляет 100 мм рт. ст.

В тканях напряжение О2 равно 20-40 мм рт. ст., а в артериальной крови – 100 мм рт. ст., в связи с этим реакция идет в сторону распада оксигемоглобина. Кровь отдает в ткани часть О2.

Этот процесс оценивается коэффициентом утилизации кислорода (КУК).

КУК это отношение потребленного кислорода к кислородной емкости крови. В норме в покое 30-40%, при физ. нагрузках существенно возрастает.

Для оценки эффективности газообмена вычисляют коэффициент использования кислорода (КИК).

КИК показывает количество кислорода в мл, которое потребляется из 1 литра воздуха. В норме он составляет 40 мл.

Химическое присоединение СО2.

Напряжение СО2 в тканях составляет 60 мм.рт.ст., а в притекающей крови – 50-60 мм.рт.ст. Благодаря этому СО2 переходит из ткани в кровь (напряжение в оттекающей крови - 46 мм.рт.ст.).

Основная форма связывания СО2 кровью – это образование бикарбонатов натрия и калия: СО2 + Н2О = Н2СО3

Эта реакция обратима, ее направление зависит от количества СО2. Его увеличение сдвигает реакцию вправо, уменьшение - влево. Образующаяся угольная кислота диссоциирует:

Следовательно, в эритроците образуются катионы Н+ и анионы НСО3-. Катионы водорода вступают в реакцию восстановления гемоглобина: Н+ + Нв = ННв.

Анионы НСО3– – частично выходят из эритроцитов в плазму из-за разности концентраций.

Таким образом, в плазме и в эритроцитах появляется значительное количество анионов НСО3-, которые в плазме взаимодействуют с катионами натрия (55% связывания углекислого газа), а в эритроцитах – взаимодействуют с катионами калия (35% связывания углекислого газа), образуя соответственно гидрокарбонаты Na и К.

Ключом всех этих реакций служит фермент карбоангидраза, который содержится в мембранах эритроцитов и катализирует обратимую реакцию соединения углекислого газа с водой.

Кроме того, небольшое количество углекислого газа (10%) транспортируется в виде карбогемоглобина – соединения СО2 с гемоглобином.

ОЦЕНКА ТРАНСПОРТНОЙ ФУНКЦИИ КРОВИ.

3 этап дыхания оценивается путем определения концентрации дыхательных газов в артериальной и венозной крови.

Для этого проводят вытеснение дыхательных газов из крови физическим (изменение давления над кровью, Сеченов), химическим (вытеснение дыхательных газов из крови химическими реагентами, Баркрофт) или физико-химическим методами (Ван Слайк). Собирают вытесненные газы в сосуд и определяют их содержание с помощью газоанализатора.