2.Транспорт кислорода кровью. Гемоглобин, его физиологическое значение. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Кислородная емкость крови.

В артериальной крови содержание составляет 18—20 об.%, а в венозной — 12 об.%. Количе- ство физически растворенного в крови равно всего лишь 0,3 об.%; следовательно, практически весь 02 переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином.

Гемоглобин — красный кровяной пигмент, содержащийся в эритроцитах; состоит из 4 одинаковых групп — гемов. Тем представляет собой протопорфирин, в центре которого рас- положен ион двухвалентного железа, играющий важную роль в переносе 02 . Каждый гем присоединяет к себе по 1 молеку- ле 02 , одна молекула гемоглобина связывает 4 молекулы 02 , возникает обратимая связь, при этом валентность железа не изменяется. Это называется оксигенацией гемоглобина. Вос- становленный гемоглобин (НЬ) становится окисленным — НЬ02 (оксигемоглобин).

Максимальное количество кислорода, которое может быть связано в 100 мл крови при полном насыщении гемоглобина кислородом, называется кислородной емкостью крови. Она зависит от содержания гемоглобина в крови. 1 г гемоглобина способен присоединить 1,34 мл 02 ; следовательно, при содержании в крови в среднем 140 г/л гемоглобина (130—160 г/л у мужчин и 120—140 г/л у женщин) кислородная емкость крови будет 1,34-140=187,6 мл (или 19 об.% у мужчин и 18— 19 об.% у женщин). Гем может подвергаться не только оксигенации, но и ис- тинному окислению. При этом железо из двухвалентного пре- вращается в трехвалентное. Окисленный гем носит название гематина (метгема), а вся молекула в целом — метгемоглобина. В крови человека в норме метгемоглобин содержится в незна- чительном количестве, но при некоторых заболеваниях, отрав- лениях некоторыми ядами, при действии лекарственных ве- ществ, например кодеина и фенацетина, его содержание уве- личивается. Опасность таких состояний заключается в том, что окисленный гемоглобин очень слабо диссоциирует (не от- дает тканям 02 ) и не может присоединять другие молекулы 02 , т.е. теряет свойства переносчика 02 . Также опасно соединение гемоглобина с угарным газом (СО) с образованием карбок- сигемоглобина (НЬСО), так как сродство гемоглобина к СО в 300 раз больше, чем к 02 , и НЬСО диссоциирует в 10 000 раз медленнее, чем НЬ02. В норме на долю карбоксигемоглобина приходится лишь 1 % общего количества гемоглобина крови, а у курильщиков к в ечеру достигает 20 %. Скорость процесса связывания 02 гемоглобином в легких и отдачи его тканям иллюстрирует кривая образования и дис- социации оксигемоглобина . Степень насыщения гемоглобина кислородом, т.е. образо- вание оксигемоглобина, зависит от напряжения кислорода в крови. На кривой имеется 4 характерных отрезка, отражаю- щих эту зависимость: • 1 — при напряжении 02 в крови от 0 до 10 мм рт. ст. в крови находится восстановленный гемоглобин, оксигенация крови идет медленно; • 2 — от 10 до 40 мм рт. ст. — насыщение гемоглобина кислородом идет очень быстро и достигает 75 %; • 3 — от 40 до 60 мм рт. ст. — насыщение гемоглобина кислородом замедляется, но достигает 90 %; • 4 — при возрастании Р02 свыше 60 мм рт. ст. дальней- шее насыщение гемоглобина идет очень медленно и постепенно приближается к 96—98 %, никогда не достигая 100 %. Однако такое высокое насыщение гемоглобина кислородом наблюдается только у мо- лодых людей. У пожилых людей эти показатели ниже. Диссоциация оксигемоглобина происходит в тканевых ка- пиллярах большого круга кровообращения. Главным факто-ром, обеспечивающим диссоциацию оксигемоглобина, явля- ется большой градиент Р02 : в пришедшей артериальной кро- ви Р02 составляет около 95 мм рт. ст., в межклеточной жид- кости Р02 уменьшается примерно до 40 мм рт. ст., а в клетках тканей падает до 10—15 мм рт. ст. и меньше, в рабо- тающих мышцах приближается к 0 (когда Р02 в клетке стано- вится равным 0,1 мм рт. ст., клетка погибает). Резкое падение Р02 в тканях связано с интенсивным потреблением его клет- ками для окислительных процессов. Диссоциация оксигемо- глобина в тканях приводит к уменьшению содержания окси- гемоглобина с 96 до 75 % и снижению Р02 до 40 мм рт. ст. Каждые 100 мл артериальной крови, содержащие 18—20 мл 02 , отдают тканям в среднем около 4,5 мл 02 , т.е. 20—30 %. Эта часть 02 , поглощаемая тканями, называется коэффициен- том утилизации кислорода. В миокарде, сером веществе мозга и печени коэффициент утилизации достигает 50—60 %. Кроме главного фактора — градиента Р02 , имеется и ряд других факторов, влияющих на диссоциацию оксигемоглобина в тканях. К ним относятся РС02 в тканях, рН среды, температура. Чем активнее работает орган, тем интенсивнее в нем протекают метаболические процессы, тем быстрее потребляет- ся 02 и падает его напряжение в тканях, быстрее накапливает- ся С02 , закисляется среда и повышается температура ткани — все это ускоряет диссоциацию оксигемоглобина. Все перечис- ленные факторы ведут к конформационным изменениям бел- ковой части молекулы гемоглобина, в результате чего гемогло- бин отдает 02 . Влияние РС02 на связь гемоглобина с 02 от- крыл отечественный ученый Б.Ф. Вериго в 1898 г. (эффект Ве- риго). Влияние рН на диссоциацию оксигемоглобина открыл датский физиолог Ч. Бор в 1904 г. (эффект Бора). Диссоциации оксигемоглобина также способствует 2,3-ди- фосфоглицерат — промежуточный продукт, образующийся в эритроцитах при расщеплении глюкозы, особенно при ги- поксии. Диссоциацию оксигемоглобина ускоряет АТФ. При повышении РС02 и температуры, при снижении рН в тканях сродство гемоглобина к 02 понижается, процесс идет в сторону диссоциации оксигемоглобина, при этом график образования — диссоциации оксигемоглобина смещается вправо (см. рис. 9.4). При снижении РС02 , понижении температуры и сдвиге рН в щелочную сторону сродство гемоглобина к 02 повышается, процесс идет в сторону образования оксигемоглобина, график образования — диссоциации оксигемоглобина смещается влево.