Oxy trong máu

Tầm quan trọng của huyết sắc tố

Oxy được vận chuyển trong máu thông qua hai cơ chế riêng biệt: sự hòa tan của nó trong huyết tương và liên kết với hemoglobin có trong các tế bào hồng cầu hoặc hồng cầu.

Vì oxy hòa tan kém trong dung dịch nước, sự sống sót của cơ thể người phải chịu sự hiện diện của lượng hemoglobin đầy đủ. Trên thực tế, ở một cá thể khỏe mạnh, hơn 98% oxy có trong một thể tích máu nhất định được liên kết với huyết sắc tố và được vận chuyển bởi hồng cầu.

Liên kết giữa Hemoglobin và Oxy

Liên kết oxy với hemoglobin có thể đảo ngược và phụ thuộc vào áp suất riêng phần của khí này (PO ₂ ): trong mao mạch phổi, nơi PO ₂ huyết tương tăng lên do sự khuếch tán oxy từ phế nang, hemoglobin liên kết với oxy ; ở ngoại vi, nơi oxy được sử dụng trong chuyển hóa tế bào và giọt PO ₂ huyết tương, huyết sắc tố giải phóng oxy đến các mô.

Nhưng PO _{2 là} gì?

Áp suất riêng phần của oxy

Áp suất riêng phần của một loại khí như oxy, trong một không gian hạn chế (phổi) có chứa hỗn hợp khí (không khí trong khí quyển), được định nghĩa là áp suất mà khí này sẽ có nếu chỉ có một mình chiếm không gian.

Để đơn giản hóa khái niệm này, chúng ta tưởng tượng áp suất riêng phần là lượng oxy: áp suất riêng phần của oxy càng cao thì nồng độ của nó càng lớn. Đây là một khía cạnh rất quan trọng nếu chúng ta xem xét rằng một chất khí có xu hướng lan rộng từ một điểm có nồng độ cao hơn (áp suất riêng phần cao hơn) đến một điểm có nồng độ thấp hơn (áp suất riêng phần thấp hơn).

Luật này chi phối việc trao đổi khí ở cấp độ phổi và mô.

Trên thực tế, ở cấp độ phổi, nơi không khí trong phế nang tiếp xúc gần với thành mỏng của mao mạch máu, các phân tử oxy đi vào máu vì áp suất một phần của oxy trong không khí phế nang cao hơn PO ₂ của máu.

Dữ liệu trong tay, PO ₂ của máu tĩnh mạch chạm tới núm trong điều kiện nghỉ ngơi là khoảng 40mmHg, trong khi ở mực nước biển, PO ₂ phế nang tương đương khoảng 100 mmHg; do đó oxy khuếch tán theo gradient nồng độ của nó (áp suất riêng phần) từ phế nang về phía mao mạch. Về mặt khái niệm, lối đi sẽ dừng lại khi PO ₂ trong máu động mạch rời khỏi phổi sẽ bằng với khí quyển trong phế nang (100 mmHg).

Khi máu động mạch đến các mao mạch mô, gradient nồng độ sẽ đảo ngược. Trên thực tế, trong một tế bào nghỉ, PO ₂ nội bào trung bình 40mmHg; vì, như chúng ta đã thấy, máu ở đầu động mạch của mao mạch có PO ₂ là 100 mmHg, oxy khuếch tán từ huyết tương đến các tế bào. Sự khuếch tán dừng lại khi máu mao mạch tĩnh mạch đạt đến cùng một áp suất oxy của môi trường nội bào, tức là 40 mmHg (trong điều kiện nghỉ ngơi). Trong nỗ lực vật lý, nồng độ oxy trong môi trường tế bào giảm và cùng với đó là áp suất riêng phần của khí (thậm chí lên tới 20 mmHg); kết quả là sự chuyển oxy từ huyết tương diễn ra nhanh chóng và nhất quán hơn.

Như chúng ta đã thấy, việc hấp thụ đủ oxy từ máu chảy vào mao mạch phổi phụ thuộc hoàn toàn vào áp suất một phần của không khí trong túi phế nang; chúng ta cũng đã thấy PO ₂ phế nang bình thường (ở mực nước biển) bằng 100 mmHg; nếu giá trị này giảm quá mức, sự khuếch tán oxy từ không khí vào máu là không đủ và một tình trạng nguy hiểm được gọi là thiếu oxy phát sinh.

Hypoxia: Ít oxy trong máu

Áp suất riêng phần của không khí phế nang có thể hạ xuống ở độ cao lớn (vì áp suất khí quyển giảm) hoặc khi thông khí phổi không đủ (như xảy ra khi có bệnh phổi, như viêm phế quản tắc nghẽn mãn tính, hen suyễn, bệnh phổi phổi, phù phổi và khí phế thũng).

Tình trạng tương tự xảy ra khi thành của phế nang dày lên hoặc làm giảm diện tích bề mặt của chúng. Tốc độ khuếch tán oxy từ không khí vào máu trên thực tế tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt phế nang có sẵn và tỷ lệ nghịch với độ dày của màng phế nang.

Khí phế thũng, một bệnh thoái hóa phổi phổ biến do khói thuốc lá, phá hủy phế nang bằng cách giảm diện tích bề mặt có sẵn để trao đổi khí; trong xơ phổi, tuy nhiên, sự lắng đọng của mô sẹo làm tăng độ dày của màng phế nang. Trong cả hai trường hợp, sự khuếch tán oxy qua các thành phế nang chậm hơn nhiều so với bình thường.

Tình trạng thiếu oxy cũng có thể dẫn đến giảm nồng độ hemoglobin trong máu động mạch. Các bệnh làm giảm lượng huyết sắc tố trong hồng cầu hoặc số lượng của chúng ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng vận chuyển oxy của máu. Trong các trường hợp cực đoan, chẳng hạn như ở những đối tượng đã mất một lượng máu đáng kể, nồng độ hemoglobin có thể không đủ để đáp ứng nhu cầu oxy của các tế bào; trong những trường hợp này, giải pháp duy nhất để cứu sống bệnh nhân là truyền máu.

Đường cong phân ly huyết sắc tố

Mối quan hệ vật lý giữa PO2 huyết tương và lượng oxy liên kết với hemoglobin đã được nghiên cứu trong ống nghiệm và được thể hiện bằng đường cong phân ly đặc trưng của hemoglobin .

Quan sát đường cong thể hiện trong hình, chúng tôi lưu ý rằng tại PO ₂ bằng 100 mmHg (giá trị thường được ghi ở vị trí phế nang) 98% hemoglobin được liên kết với oxy.

Cần lưu ý rằng tại các giá trị trên 100 mmHg, tỷ lệ phần trăm bão hòa của hemoglobin không tăng thêm nữa, bằng chứng là sự làm phẳng của đường cong; vì lý do tương tự, miễn là PO ₂ phế nang duy trì trên 60 mmHg, huyết sắc tố được bão hòa hơn 90%, do đó nó duy trì khả năng vận chuyển oxy vào máu gần như bình thường. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết về huyết sắc tố và hiệu ứng Bohr.

Tất cả các yếu tố được liệt kê trong bài viết có thể được đánh giá thông qua các xét nghiệm máu đơn giản, chẳng hạn như số lượng hồng cầu, liều lượng huyết sắc tố và độ bão hòa oxy trong máu (tỷ lệ phần trăm của hemoglobin bão hòa với oxy so với tổng lượng huyết sắc tố hiện diện trong máu).