Ю. М. Шапкайца Под редакцией акад
|
|
Скачать 4.38 Mb.
|
Рис. 10-1. Структура гемоглобина. Молекула гемоглобина состоит из двух а- и двух р-цспей. Каждая цепь содержит половину тема, в которую входит двухвалентное железо, способное присоединять О2. Конформа-ционные изменения субъединиц по мере присоединения О2 облегчают дополнительную загрузку кислородом. (Из: Schrier S. L. Hematology. Scientific American Medicine 2: 7, 1988.) Глобин представляет собой тетрамер полипептидной цепи. Гемоглобин А (НЬА), основной гемоглобин взрослых, содержит две а- и две р-цепи и обозначается как а2(32. Неосновной гемоглобин взрослых, НЬА^, содержит две а- и две дельта (8)-цепи (<*252). Первичную структуру белковой молекулы определяет последовательность аминокислот глобиновых цепей, спиральное расположение цепей придает белкам вторичную структуру. Каждая а-субъединица НЬА содержит 141 аминокислоту, уложенных в 8 спиралей. Каждая р-цепь состоит из 196 аминокислот, составляющих 7 спиралей. Укладывание протеиновых спиралей в трехмерную форму придает белкам третичную структуру — состояние, которое энергетически наиболее выгодно и максимально стабильно. Третичная структура определяется гидрофобным взаимодействием между углеводородными фрагментами боковых цепей полипептидов. Четвертичная глобиновая структура- конечный уровень организации молекулы гемоглобина - очень сложна. Она определяется прежде всего нековалентными связями между полипептидными цепями. Четвертичная структура молекулы подвержена значительным конформационным сдвигам во время выполнения эритроцитом своих функций, включая связывание О2. Другой компонент гемоглобина, гем, состоит из одного иона железа (Fe2*), встроенного в порфириновое кольцо (протопорфирин IX). Кислород связывается непосредственно с половиной тема, встроенной в спиральную структуру каждой глоби-новой полипептидной цепи. Ион железа тема обратимо присоединяет одну молекулу О2. С одной молекулой гемоглобина связываются максимально четыре молекулы О2. Гемоглобин, полностью загруженный О2, называется оксигемоглобином, а гемоглобин без О;» или присоединивший менее четырех молекул О2 — деоксшенирован-ным гемоглобином. Уникальное расположение тема и молекул протеина в гемоглобине человека имеет решающее значение для обратимого связывания О2. В изолированной ионной форме железосодержащий гем связывает О2необратимо, образуя окисленный гем (Fe н), который не освобождает кислород на тканевом уровне. В интактной молекуле гемоглобина связывание О2 с Fe^-гемом вызывает значительные конформацион-ные изменения как третичной, так и четвертичной структуры глобина, предотвращающие образование Неи ионов. В результате происходит обргшшлю*? связывание О2 гемоглобином, что имеет важное значение для высвобождения кислорода, его по- ^ Связывание О2 с гемоглобином зависит от разницы Р()2 между альвеолами и эритроцитами (гл. 9). Венозная кровь с низким содержанием кислорода обеспечивает своего рода "резервуар" для его связывания, способствуя продвижению О2 в эритроцит. О2 транспортируется артериальной кровью в двух формах: связанный с гемоглобином внутри эритроцита и растворенный в плазме. Кислород, связанный с гемоглобином Основной формой транспорта О2 является оксигемоглобин. Каждый грамм гемоглобина может максимально связать 1.34 мл О2. Соответственно, кислородная емкость крови находится в прямой зависимости от содержания гемоглобина: О2-емкость крови = [НЬ]х1.34 мл О2/гНЬ/100 мл крови [10-1] У здоровых людей с содержанием гемоглобина 150 г/л кислородная емкость крови составляет 201 мл О2/л крови. Ключевым фактором, определяющим количество кислорода, связанного с гемоглобином, является насыщение артериальной крови кислородом (SaO2). Оно выражает отношение между количеством кислорода, связанного с гемоглобином, и кислородной емкостью крови: О2, связанный с НЬ ,ЛГ|П/ Sao2 = -£------------------------хЮО% [10-2] Оа - емкость крови L J В соответствии с кривой диссоциации оксшемоглобина, которая соотносит Sa()2 с Ра()2, Sa()2 равно примерно 97 %, когда Ра()2 - 100 мм рт. ст. (рис. 10-2). В смешанной венозной крови, где Р()2 = 40 мм рт. ст., Sao* достигает 75 %. Растворенный кислород Кровь содержит незначительное количество кислорода, не связанного с гемоглобином, а растворенного в плазме. Согласно закону Генри, количество растворенного О2 пропорционально парциальному давлению О2 и коэффициенту его растворимости. Растворимость О2 в крови (а) очень низка: только 0.0031 мл О2растворя-  Рис. 10 '2. Кривая диссоциации еже и гемоглобин а. .Зависимость насыщения гемоглобина от Рао,,. На оси, расположенной справа, показано содержание О2 при уроине гемоглобина 150 г/л. Рао,,, при котором гемоглобин насыщен на 50 % (Р.™), и норме равно 26.Н мм рт. ст. ется в 0.1 л крови на 1 мм рт. ст. Таким образом, при Ра()2, равном 100 мм рт. ст., в 100 мл артериальной крови содержится только 0.31 мл растворенного О2. Количество растворенного в крови О^ рассчитывается как: Растворенный О2 = Рао2 х 0.0031 мл 02/100 мл крови/мм рт. ст. [ 10-3] Содержание кислорода Содержание кислорода в крови (СаО2) -- это сумма связанного с гемоглобином и растворенного в плазме О2: Сао2 = [Hb-связанный О2] + [растворенный 02]. [10-4] Уравнение [10-4] может быть расширено: Сао2 = [(кислородная емкость крови)(8ао2)] + [(Рао2)(0.0031)] [10-5] или: Сао, = [(1.34)[Hb]( Sao2)] + [(Рао2)(0.0031)]. [10-6]^ '.( Очевидно, что СаО^ зависит, главным образом, от фракции СЬ, связанной с ге-Д моглобином. Содержание О2 в крови с изменениями Ра()2 колеблется незначительно до тех пор, пока устойчиво поддерживается Sa()2. Изменения содержания гемо*- i глобина приводят к более заметным сдвигам Са()2. Нормальное СаО2 равно,; 198 мл О-2/л крови при условии, что Ра()2 — 100 мм рт. ст., содержание Hb — 150 г/л и Sa()2 — 97 %. Умеренная анемия (например, 120 г/л гемоглобина) при поддержании нормального Ра()2 проявляется снижением Са()2 до 160 мл О^/л. Кривая диссоциации оксигемоглобина Сродство гемоглобина к кислороду возрастает по мере последовательного свя" зывания молекул О2> что придает кривой диссоциации оксигемоглобина сигмовид* ную или S-образную форму (рис. 10-2). Эта кривая, соотносящая Sa()2 с Ра()2, важна$ для анализа процесса О2-транспорта к периферическим тканям. •'** Верхняя часть кривой (Ра()2 > 60 мм рт. ст.) плоская. Это указывает на то,1 Sa()2, а следовательно и Сао2, остаются относительно постоянными, несмотря на знак! чительные колебания Ра()2. Повышение Са()2или О2-транспорта может быть достиГ|1 нуто только за счет увеличения содержания гемоглобина (например, при переливав нии крови) или растворения в крови О2 (например, при кислородной терапии). | Крутые средняя и нижняя части кривой иллюстрируют то положение, что, хот| SaO:, падает (когда PaOvоказывается ниже 60 мм рт. ст.), "насыщение" гемоглобин^ О2 продолжается, поскольку градиент Р()2 между альвеолами и капиллярами сохр1 няется. Периферические ткани в этих условиях могут продолжать извлекать дост точное количество О2, несмотря на снижение капиллярного Р()2. РаО-л при котором гемоглобин насыщен кислородом на 50% (при 37 °С и рН 7.4JJ известно как Рг)(} Это общепринятая мера сродства гемоглобина к кислороду. И крови человека в норме составляет 26.6 мм рт. ст. Однако оно может изменять при различных метаболических и физиологических условиях, воздействующих i процесс связывания кислорода гемоглобином. Когда сродство гемоглобина к кислороду падает, О> с большей легкостью пер ходит в ткани, и наоборот. Повышение Р-)() определяет сдвиг кривой диссоциа1Я оксигемоглобина в при во (рис. 10-3). Сродство гемоглобина к кислороду снижает Транспорт кислорода 155 жнем уровне. Ьолее низкое сродство гемоглобина к ()>> означает повышенное высвобождение О2 в тканях. Сдвиг кривой диссоциации влево и соответствующее снижение Р-,;) указывают на повышенное сродство гемоглобина к О2 и меньшее его высвобождение в тканях. На Р5() и положение кривой диссоциации гемоглобина влияют несколько факторов. Концентрация ионов водорода Изменение сродства гемоглобина к кислороду, обусловленное колебаниями внутриклеточной концентрации водородных ионов, называется эффектом Бора, Снижение рН сдвигает кривую вправо, повышение рН — влеьо. Изучение изменений уровней СО2 и ионов водорода в легких и периферических тканях облегчает анализ влияния рН на кривую диссоциации. Образовавшийся в ходе обмена веществ в периферических тканях ССК диффундирует в кровь на уровне капилляров. Когда тканевое РСО2 растет, концентрация ионов чодорода повышается и рН в тканях падает. Сродство гемоглобина к к и г юроду при .тгом уменьшается, что способствует его высвобождению. В легких РОО-, падает и рН увеличивается; сродство гемоглобина к кислороду повышается и связывание (Ь гемоглобином возрастает. ^ Двуокись углерода оказывает двоякое действие на крг!вуи л негоциации окси гемоглобина. С одной стороны, содержание СО2 влияет на внутриклеточный рН (;я|)фект Бора). С другой стороны, накопление ССЬ вызывает образование ^//70<�т.лш-нотяхсоединений'вследствиеее взаимодействия с аминогруппами i емоглобина. Эти кирбаминовые соединения служат в качестве аллостерических эффекторов молекулы гемоглобина и непосредствен]го влияют на связывание О?.. Низкий уровень кар-баминовых соединений вызывает сдвиг кривой вправо и снижение сродства гемоглобина к О2, что сопровождается увеличением высвобождения (>, б тканях. По мере роста РаСО2 сопутствующее ему увеличение карбаминовы х с< единений сдвигает кривую влево, повышая связывание ()2 гемоглобином. Рис. J0-,'f. Отклонения крином /; и i v.<; ц i ы 11 и и i < • \\ (; г л (>61111 а, я ы л -манные 'к'-лпк'ра гурой. копнет -рацией '-],3-ДФ1 , Расо, и рН. От-клон(пне нп})ан^ ука:шнает на у f i (' /f и ч ( 11 и е Р -,,;. * ( у м < > н i) 111 e 11 и е сродства гемоглобина к О2; ньг свобожЖ'П ие О2 у нел и ч и нается. Отклонение влгнп ука.чьп^и.'т на умс'пыиение Р 1() и унеличепиг сро/1.ства гемоглобина к О,-: m.ic-иобожлсниг О:: уме.пынаеч'ся  ^ Органические фосфаты, в частности 2,3-дифосфоглицерат (2,3-ДФГ), образуются в эритроцитах в процессе гликолиза. Концентрация органических фосфатов в эритроците в несколько раз выше, чем концентрация аденозинтрифосфата - главного источника энергии в других клетках человека. В эритроците нет митохондрий, в которых происходит окислительное фосфорилирование, поэтому в нем в качестве энергетического субстрата используется 2,3-ДФГ. Продукция 2,3-ДФГ увеличивается во время гипоксемии, что является важным механизмом адаптации. Ряд условий, вызывающих снижение О2 в периферических тканях, таких как анемия, острая кровопотеря, хроническое заболевание легких, застойная сердечная недостаточность, пребывание на больших высотах, право-левостороннее шунтирование (гл. 12 и 13), характеризуются увеличением продукции органических фосфатов в эритроцитах. При этом уменьшается сродство гемоглобина к О2 и повышается его высвобождение в тканях. И наоборот, при некоторых патологических состояниях, таких как септический шок и гипофосфатемия, наблюдается низкий уровень 2,3-ДФГ, что приводит к сдвигу кривой диссоциации оксигемоглобина влево. Температура Температура тела влияет на кривую диссоциации оксигемоглобина менее выражено и клинически значимо, чем факторы, описанные выше. Гипертермия вызывает повышение РГ)(Ь т. е. сдвиг кривой вправо, что является благоприятной приспособительной реакцией на повышенный кислородный запрос клеток при лихорадочных состояниях. Гипотермия, напротив, снижает РГ)(Ь т. е. сдвигает кривую диссоциации влево. ^ Окись углерода - газ, обычно используемый при измерении диффузионной способности легких (гл. 9). Он быстро диффундирует через альвеолярно-капилляр-ную мембрану и связывается с гемоглобином, занимая место кислорода. Сродство гемоглобина к СО в 240 раз превосходит таковое для О2. СО, связываясь с гемоглобином (образуется карбоксигемоглобин), ухудшает оксигенацию периферических тканей посредством двух механизмов: (1) СО непосредственно уменьшает кислородную емкость крови, снижая количество гемоглобина, доступного для связывания О2; (2) СО снижает РГ)0 и сдвигает кривую диссоциации оксигемоглобина влево. Важным следствием этих механизмов для клиники является то, что при высоких уровнях карбоксигемоглобина может наблюдаться тяжелая тканевая гипоксия, несмотря на нормальное Ра()2. Метгемоглобинемия Окисление части двухвалентного железа гемоглобина до трехвалентного при- J водит к образованию метгемоглобина. В норме у здоровых людей метгемоглобин У составляет менее 3 % общего гемоглобина. Низкий его уровень поддерживается внут-'./| риклеточными ферментными механизмами восстановления. Метгемоглобинемия J может наблюдаться как следствие врожденной недостаточности этих восстанови-1! тельных ферментов или образования аномальных молекул гемоглобина, резистент-| ных к ферментативному восстановлению (например, гемоглобин М). Некоторые;! лекарства, обладающие оксидантными свойствами (например, противомалярийные! средства, фенацетин, местные анестетики), также вызывают метгемоглобинемию. 1 .....—^""' ^nnura^r K-nwnvKi диссоциации оксигемоглобина влево, блоки*! л ^ Описано множество генетических вариантов молекул гемоглобина с неизмененным сродством к кислороду. Фетальиый гемоглобин (HbF), однако, является примечательным исключением. Гемоглобин F имеет две гамма (у)-цепи, а не (3-цепи, характерные для НЬА. Кривая диссоциации оксигемоглобина для HbF сдвинута влево. Возможно, это происходит из-за того, что 2,3-ДФГ не способен связаться с у-цепями, что обеспечивает высокое сродство гемоглобина к О2. Данное обстоятельство имеет существенное значение для плода, когда Рас )2 низкое и плацентарное поглощение О2 возрастает за счет высокого сродства к О2. ^ До сих пор обсуждение касалось факторов, определяющих содержание кислорода, т. е. количество О2, связанного с гемоглобином и растворенного в плазме. Для обеспечения обмена веществ в периферических тканях ключевой физиологической переменной является доставка кислорода: количество О2, транспортируемое к тканям в единицу времени. Чтобы поддержать аэробный метаболизм и предотвратить образование молочной кислоты в анаэробном цикле, периферические ткани должны постоянно снабжаться О2. Обстоятельства, которые определяют адекватность О2-снабжения, разнообразны и включают состояние покоя, физическую нагрузку, ги-перкатаболические состояния и инфекцию. Системная доставка кислорода Доставка кислорода к периферическим тканям зависит от количества О2 в определенном объеме крбви и уровня кровотока. Хотя объем кровотока к отдельным органам различен, в периферических тканях он в целом равен минутному сердечному выбросу (МСВ). Системная доставка кислорода (D()2) рассчитывается как: Do2 = МСВ (л/мин) х О2 содержание (мл/л). [ 10-7] Общее содержание О2 равняется сумме О2, связанного с гемоглобином, и О2? растворенного в плазме. Следовательно, уравнение [10-7] может быть представлено как: Do? = МСВ х ([(НЬ) х 1.34 х % насыщения] + [0.0031 х Рао2]). [ 10-8] Утилизация кислорода тканями и его артерио-венозмая разница В условиях основного обмена взрослый человек потребляет около 250 мл О2 в 1 мин. Однако скорости утилизации О2 различными тканями значительно отличаются. В зависимости от состояния организма (покой, нагрузка или заболевание) меняется фракционное рапределение сердечного выброса к органам. Более того, и эк-(гпракция кцслорода тканями различных органов неодинакова. Например, миокард получает лишь малую фракцию сердечного выброса, но извлекает почти весь доставляемый О2. Измерение содержания О, в венозной крови, покидающей миокард (н коронарном синусе), выявило большую артерио- венозную разницу кислорода. Без помещения катетера непосредственно в вену, отходящую от того или иного < 'ргана, нельзя рассчитать органную артерио-венозную разницу О> и, следовательно, катетера правых отделов сердца позволяет получать пробу крови из правого желудочка или легочной артерии и измерять содержание кислорода или насыщение смешанной венозной крови (гл. 12). Содержание кислорода в смешанной венозной крови представляет собой усредненную величину для венозной крови от всех органов — и с низким, и с высоким уровнями экстракции О2. Правило Фика Существует тонкое сопряжение между артериальным содержанием О2, сердечным выбросом, тканевой утилизацией О2 и содержанием О2 в смешанной венозной крови. Некоторые заболевания, такие как респираторный дистресс-синдром взрослых (гл. 14) и сепсис, сопровождаются нарушением сопряжения между утилизацией О2 периферическими тканями и доставкой кислорода. Утилизация снижается, когда доставка падает ниже некоторого порога. Отношение между этими переменными выражается правилом Фика, которое устанавливает, что потребление О2 (объем в 1 мин) является произведением минутного сердечного выброса и артерио-венозной разницы О2: Vo. =Qx(Cao2 -Cvo2), [10-9] где: СаО2 — содержание О2 в артериальной крови (мл О2/л), Cvo2 — содержание О2 в смешанной венозной крови (мл О2/л), Q ~ минутный сердечный выброс (МСВ). Анализ уравнения Фика показывает, что возросшая кислородная потребность при фиксированном минутном сердечном выбросе вызывает увеличение артерио-венозной разницы О2. Напротив, снижение метаболических требований при фиксированном минутном сердечном выбросе влечет за собой уменьшение этой разницы. Отсюда содержание О2 в смешанной венозной крови и, следовательно, ее насыщение кислородом и РО2 зависят от экстракции кислорода тканями и доставки к ним О2. Используя уравнение [10-9], рассчитаем артерио-венозную разницу кислорода для здорового человека с минутным сердечным выбросом 5 л и потреблением О2 250 мл/мин: 250 мл/мин = 5 л/минх (Сао2- Cvo2), [10-10] (Сао2 - Cvo2) = 50 мл О2/л = 5 мл/дл. [10-11] Если содержание гемоглобина 150 г/л и насыщение артериальной крови кислородом нормально, то СаО2 составит 200 мл/л. Решая уравнение [10-11] относитель-но CvO.,, получаем величину 150 мл/л. С помощью кривой диссоциации оксиге моглобина (для венозной крови) определяем соответствующее РО2 смешанной ве нозной крови (PvO2) — 40 мм рт. ст. В клинической практике содержание О2 в смешанной венозной крови измеря ют, катетеризируя правые отделы сердца. Содержание О2 в артериальной крови он ределяют на основании анализа газов артериальной крови. Используя уравнена Фика, рассчитывают МСВ. Скорость потребления О2 принимается равно) 250 мл/мин. Потребление О2 может быть рассчитано по результатам анализа кон центрации О2 в выдыхаемом воздухе. Катетеризация легочной артерии также ис пользуется в клинике для расчета МСВ методом термодилтоции (гл. 12). ^ [рчнячительное количество СО2. Следовательно, разделе рассматриваются транспорт СО2, включая многочисленные формы СО2 в крови, и кривая диссоциации СО2. Транспортные формы СО2 крови Двуокись углерода легко диффундирует. Ее способность к диффузии в 20 раз превышает таковую у кислорода. По мере образования в процессе клеточного метаболизма СО2 диффундирует в капилляры и транспортируется к легким в трех основных формах: (1) в виде растворенной СО2, (2) в виде аниона бикарбоната и (3) в виде карбаминовых соединений (рис. 10-4). ^ СО2 очень хорошо растворяется в плазме. Количество растворенной в плазме СО2 определяется произведением ее парциального давления и коэффициента растворимости (а = 0.3 мл/л крови/мм рт. ст.). Около 5 % общей двуокиси углерода в артериальной крови находится в форме растворенного газа. ^ Эта форма СО2 является преобладающей (90 %) в артериальной крови. Бикар-бонатный анион является продуктом реакции СО2 с водой с образованием Н2С(>{ и ее диссоциации на водород и ион бикарбоната: СО2 + Н2О «~> Н2СО3о Н+ + НСО3". [10-12] Реакция между СО2и Н2О протекает медленно в плазме и очень быстро в эритроцитах, где присутствует внутриклеточный фермент карбоашидраза. Она облегчает реакцию между СО2 и Н2О с образованием Н2СОЛ; вторая фаза уравнения [ 10 -121 протекает быстро без катализатора. По мере накопления HCO:i внутри эритроцита анион диффундирует через клеточную мембрану в плазму. Мембрана эритроцита относительно непроницаема для ЬГ, как и вообще для катионов, поэтому ионы водорода остаются внутри клетки. Электрическая нейтральность клетки в процессе диффузии НСО3 в плазму обеспечивается притоком ионов хлора из плазмы в эритроцит, что формирует так называемый хлорид ный сдвиг (рис. 10-4). Часть FT, остающихся в эритроцитах, забуферивается, соединяясь с гемоглобином. В периферических тканях, где концентрация СО2 высока и значительные количества Нг накапливаются эритроцитами, связывание Н1 облегчается деоксигенаци-ей гемоглобина. Восстановленный гемоглобин лучше связывается с протонами, чем оксигенированный. Таким образом, деоксигенация артериальной крови в периферических тканях способствует связыванию Hf посредством образования восстановленного гемоглобина. Это увеличение связывания СО2 с гемоглобином известно как эффект Холдейна (рис. 10-5). ^ Третьей формой транспорта СО2являются карбаминовые соединения, образованные в реакции СО2 с концевыми аминогруппами белков крови. Основным белком крови, связывающим СО2> является гемоглобин (особенно глобимовая часть молекулы). Этот процесс описывается следующей реакцией: Hb-NH2 + СО2<-> ^ <-> Hb-NHCOO + Н4 [10-13] Реакция СО;,с аминогруппами иротекаетбысфо. Как и вслучае бо.чге лп кого 160 _____ Рис. 10-4. С02- транспорт в крови, иллюстрирующий образование НСО~ и кар-баминовых соединений, хло-ридиый сдвиг и святил ванне Н + . При hoi-лощении О2 и высвобождении СО2 и легочных капиллярах реакции, представленные па схеме, протекают в обратном па-правлении  единений легче протекает с деоксигенированными формами гемоглобина. Карбами-новые соединения составляют около 5 % общего количества СО2, транспортируемого артериальной кровью. С точки зрения сравнительного вклада каждой из этих форм в артерио-венозную разницу по концентрации СО2, около 60 % принадлежит HCCV, карбаминовым соединениям - около 30 % и растворенной СО2 - около 10 %. Кривая диссоциации СО2-гемоглобин Присутствие в крови всех трех форм СО2 создает равновесие между растворенной СО2 (РСО2) и СО2, химически связанной с другими веществами (рис. 10-5). В отличие от S-образной кривой диссоциации оксигемоглобина, кривая диссоциации СО2-гемоглобина более линейна. Особое физиологическое значение имеет то, что общее содержание СО2 при любом уровне РСО2 зависит от степени оксигена-ции гемоглобина (эффект Холдейна). По мере того, как в периферических тканях происходит отщепление О2 от гемоглобина, он присоединяет СО2все более активно. Отсюда, общее содержание СО2в крови больше при любом уровне тканевого РСО2. В этом можно убедиться, сравнивая кривые диссоциации СО? для полностью деоксигенированной, полностью окси-генироианной и частично оксигенированной крови с РО2, эквивалентным смешанной венозной крови (рис. 10-6). о ~.,,..„„ч,т,1,^пг»1;и.1гп.т аптрпмя лмтй кпови с РаСО?40 мм рт. ст. содержание СО^ Рис. 10-5. Эффект Холдейна. Связывание СО2 с гемоглобином увеличивается при деоксигепации артериальной крови. Содержание СО2 выше при данном Рассь в деоксигенированной крови  ферических тканях, кровь, прошедшая капилляры, насыщена кислородом на 75 %. При РСО2 около 46 мм рт. ст. содержание СО2 в смешанной венозной крови (т. е. крови, входящей в правый желудочек и представляющей смесь венозной крови от всех тканей тела) составляет приблизительно 530 мл/л (рис. 10-6, точка Б). Повышенное сродство деоксигенированной крови к СО2 объясняет добавочные 20-30 мл СО2/л сверх того, что могло бы быть поглощено без изменения насыщения оксигемоглобина. ^ Соотношения между связыванием и транспортом О2 и СО2 обобщает О2-СО2 диаграмма, представляющая собой график содержания О2 и СО2 в крови в зависимости от их парциальных давлений (рис. 10-7). В качестве примера рассмотрим воздействие изменений в уровне РаСО2 па содержание О2 при РаО2 40 мм рт. ст. При выраженной гипокапнии (РаСО210 мм рт. ст.) и при РаО2в 40 мм рт. ст. содержание О2 в крови составляет около 180 мл/л. При РаСО2 40 мм рт. ст. та же самая величина Ро2 обеспечивает содержание О2 только 150 мл/л (эффект Бора). Теперь рассмотрим воздействие изменений в уровне РаО2 на содержание в крови СО2 при различных уровнях РаСО2. При РаСО2 40 мм рт. ст. и РаО, 80 мм рт. ст. (как в артериальной крови) содержание СО2 составит 500 мл/л. Когда же РаО2 равно 40 мм рт. ст., а РаСО2 — 46 мм рт. ст. (как в смешанной венозной крови), то содержание СО2 приблизится к 540 мл/л (эффект Холдейна). ^ Кроме оксигенации и выделения СО2, легкие выполняют важную функцию поддержания кислотно-основного гомеостаза. Так называемые ''связанные кислоты" образуются в процессе метаболизма в тканях и непрерывно выводятся почками. ГЗ норме от 40 до 80 ммоль связанных кислот ежедневно выводятся из организма. При метаболических расстройствах различного генеза, таких как повышенное образова- Рис. 10-6. Кривые диссоциации С()2 для оксигенированной и де-оксикопированной крови. По мере того, как артериальная кровь с Рсоа в 40 мм рт. ст. (точка Л) деоксигенируется, ее связывание с С()2 увеличивается. Смешанная венозная кровь с PcOj, в 47 мм рт. ст. (точка В) песет примерно на 60 мл/л СО2 больше, чем артериальная кровь  гликолем), а также при болезнях почек их способность выводить связанные кислоты может не соответствовать скорости их образования. В этих условиях легкие либо на короткое время, либо длительно компенсируют почечную недостаточность относительно выделения связанных кислот. Такая компенсация сохраняет рН в физиологически приемлемом диапазоне. Через легкие выводится ежедневно приблизительно 13 000 ммоль угольной кислоты, которая могла бы стать значительной кислотной нагрузкой. Поэтому изменения минутной вентиляции и, особенно, альвеолярной вентиляции (гл. 3) оказывают глубокое воздействие на кислотно-основное равновесие у здоровых и больных людей. Рис. 10-7. Диаграмма кислород-двуокись углерода. Содержание ()2 и СО2 не зависит прямо пропорционально от их парциального давления в крови  Физиологические буферные системы-система СО2—бикарбонат Буферные системы организма играют первостепенную роль в поддержании от носительно узкого диапазона рН, в котором протекают ф™ОЛогн™сш?™™ные 1Го"аетТ°кГе ПРОЦ-еССЫ' ГЛаВН°^ ^^^^^:МТСО^-карбонат, которая действует во внеклеточной и внутриклеточной жидкостях оога низма. Кроме того, внутриклеточные белки, гемоглобин, белки Га™и составные Си^^ Система С02-бикарбонат заслуживает особого внимания сга^^^Т1ПРИС^СПуеТ В большинс™ жидкостей организма и со-ниГя КИ ТР бУФеРныи Резервуар, называемый щелочным резервом орга- 5££S?SKK%^ Н4нсо3-^нгс0з«+сог + н2о. [10.14] Как отмечалось, превращение Н2СО:, в Н2О и СО2 катализируется сЬеоментпм карбоангидразой. По мере того, как водородные ионы ыраб™^™^™™ болизма, бикарбонатный буфер превращает их в Н.ш'и, наконец в СО*воду HZCO:, является «летучей кислотой", поскольку она образует СО, - газ вьшолимый через легкие. И, наоборот, когда СО2 образуется в пропсе ^очноГмГболи ма, угольная кислота диссоциирует на Н+ и НСО, рН системы, в которой протекают эти реакции! рассчитывается на основе woe- =„^-±т^^ Кд=ЩнсОз] [Н2С03] ' [Ю-15] Логарифмическая форма уравнения [10-15] может быть записана как: г , [НС051 logKA=logH+ UlogJ.------Ц 1 J [H2C03] [Ю-16] Поскольку рН определяется как отрицательный логарифм концентрации иона водорода [Н ], уравнение[10-16] может быть записано как: центРаЧии ™на [нСОз! pH = pKA+log7i-------1 Н2С03 [10-17] Известно, что равновесие между СО2 и Н2СО:) в плазме сдвинуто в сторону СО, на величину фактора, равного 1000 к 1, а количество СО2 пропорционально ГДфи >«7и"г1ВоТ71ОСТИ (Г °'3 MVVMM рт- СТ' = °-°3 M^M ^ стО «у > равнение [10-17] может быть представлено в виде: pH = PKA+log 1НС°^1 УО.ОЗхРсо2' [Ю-18] Величина рКА для буферной системы СО?-бикарбонат равна 6 1 Ноомачыпя концентрация бикарбоната в плазме артериальной крот, 24 ,nEq" (или 24 ммоль/л), а нормальное РаСО2 — 40 мм рт. ст. Следовательно, нормальное артериальное рН = 6.1 + log[24]: 0.03 х40 или 7.4. Если концентрация бикарбоната снижается, а РаСО2 остается постоянным, то снижается и рН. Напротив, если концентрация бикарбоната растет, а РаСО2 остается без изменения, то рН повышается. Если же РаСО2 изменяется так, что отношение бикарбоната к (а х РаСО2) остается на уровне 20, то рН сохранит значение 7.4. Подобный анализ уместен при первичных изменениях РаСО2, когда его рост или падение (без сопутствующих изменений концентрации бикарбоната) вызывает соответствующее снижение или повышение рН. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям