Значение кислородная ёмкость крови в большой советской энциклопедии, бсэ. Кислородная емкость крови

14.08.2023

Функциональная система транспорта кислорода - совокупность структур сердечно-сосудистого аппарата, крови и их регуляторных механизмов, образующих динамическую саморегулирующуюся организацию, деятельность всех составных элементов которой создает диффузионные ноля и градиенты pO2 между кровью и клетками тканей и обеспечивает адекватное поступление кислорода в организм.

Целью ее функционирования является минимизация разности между потребностью и потреблением кислорода. Оксидазный путь использования кислорода , сопряженный с окислением и фосфорилированием в митохондриях цепи тканевого дыхания, является наиболее емким в здоровом организме (используется около 96-98 % потребляемого кислорода). Процессы транспорта кислорода в организме обеспечивают также и его антиоксидантную защиту .

§ Гипероксия - повышенное содержание кислорода в организме.

§ Гипоксия - пониженное содержание кислорода в организме.

§ Гиперкапния - повышенное содержание углекислого газа в организме.

§ Гиперкапнемия - повышенное содержание углекислого газа в крови.

§ Гипокапния - пониженное содержание углекислого газа в организме.

§ Гипокаппемия - пониженное содержание углекислого газа в крови.

Рис. 1. Схема процессов дыхания

Потребление кислорода - количество кислорода, поглощаемое организмом в течение единицы времени (в покое 200- 400 мл/мин).

Степень насыщения крови кислородом - отношение содержания кислорода в крови к ее кислородной емкости.

Объем газов, находящихся в крови, принято выражать в объемных процентах (об%). Этот показатель отражает количество газа в миллилитрах, находящееся в 100 мл крови.

Кислород транспортируется кровью в двух формах:

§ физического растворения (0,3 об%);

§ в связи с гемоглобином (15-21 об%).

Молекулу гемоглобина, не связанную с кислородом, обозначают символом Нb, а присоединившую кислород (оксигемоглобин) - НbO 2 . Присоединение кислорода к гемоглобину называют оксигенацией (сатурацией), а отдачу кислорода - де- оксигенацией или восстановлением (десатурацией). Гемоглобину принадлежит основная роль в связывании и транспорте кислорода. Одна молекула гемоглобина при полной оксигена- ции связывает четыре молекулы кислорода. Один грамм гемоглобина связывает и транспортирует 1,34 мл кислорода. Зная содержание гемоглобина в крови, легко рассчитать кислородную емкость крови.

Кислородная емкость крови - это количество кислорода, связанного с гемоглобином, находящимся в 100 мл крови, при его полном насыщении кислородом. Если в крови содержится 15 г% гемоглобина, то кислородная емкость крови составит 15 1,34 = 20,1 мл кислорода.

В нормальных условиях гемоглобин связывает кислород в легочных капиллярах и отдает его в тканевых благодаря особым свойствам, которые зависят от ряда факторов. Основным фактором, влияющим на связывание и отдачу гемоглобином кислорода, является величина напряжения кислорода в крови, зависящая от количества растворенного в ней кислорода. Зависимость связывания гемоглобином кислорода от его напряжения описывается кривой, получившей название кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 2.7). На графике но вертикали отмечен процент молекул гемоглобина, связанных с кислородом (%НbO 2), по горизонтали - напряжение кислорода (рO 2). Кривая отражает изменение %НbO 2 в зависимости от напряжения кислорода в плазме крови. Она имеет S-образный вид с перегибами в области напряжения 10 и 60 мм рт. ст. Если рО 2 в плазме становится больше, то оксигенация гемоглобина начинает нарастать почти линейно нарастанию напряжения кислорода.

Реакция связывания гемоглобина с кислородом является обратимой, зависит от сродства гемоглобина к кислороду, которое, в свою очередь, зависит от напряжения кислорода в крови:

При обычном парциальном давлении кислорода в альвеолярном воздухе, составляющем около 100 мм рт. ст., этот газ диффундирует в кровь капилляров альвеол, создавая напряжение, близкое к парциальному давлению кислорода в альвеолах. Сродство гемоглобина к кислороду в этих условиях повышается. Из приведенного уравнения видно, что реакция сдвигается в сторону образования окенгемоглобина. Оксигенация гемоглобина в оттекающей от альвеол артериальной крови достигает 96-98%. Из-за шунтирования крови между малым и большим кругом оксигенация гемоглобина в артериях системного кровотока немного снижается, составляя 94-98%.

Сродство гемоглобина к кислороду характеризуется величиной напряжения кислорода, при котором 50% молекул гемоглобина оказываются оксигенированными. Его называютнапряжением полунасыщения и обозначают символом Р 50 . Увеличение Р 50 свидетельствует о снижении сродства гемоглобина к кислороду, а его снижение - о возрастании. На уровень Р 50 влияют многие факторы: температура, кислотность среды, напряжение СО 2 , содержание в эритроците 2,3-дифосфоглицерата. Для венозной крови Р 50 близко к 27 мм рт. ст., а для артериальной - к 26 мм рт. ст.

Из крови сосудов микроциркуляторного русла кислород но его градиенту напряжения постоянно диффундирует в ткани и его напряжение в крови уменьшается. В то же время напряжение углекислого газа, кислотность, температура крови тканевых капилляров увеличиваются. Это сопровождается снижением сродства гемоглобина к кислороду и ускорением диссоциации оксигемоглобина с высвобождением свободного кислорода, который растворяется и диффундирует в ткани. Скорость высвобождения кислорода из связи с гемоглобином и его диффузии удовлетворяет потребности тканей (в том числе высокочувствительных к недостатку кислорода), при содержании НbО 2 в артериальной крови выше 94%. При снижении содержания НbО 2 менее 94% рекомендуется принимать меры к улучшению сатурации гемоглобина, а при содержании 90% ткани испытывают кислородное голодание и необходимо принимать срочные меры, улучшающие доставку в них кислорода.

Состояние, при котором оксигенация гемоглобина снижается менее 90%, а рО 2 крови становится ниже 60 мм рт. ст., называютгипоксемией.

Повышение температуры тела снижает сродство гемоглобина к кислороду. Если температура тела снижается, то кривая диссоциации НbО 2 , сдвигается влево. Гемоглобин активнее захватывает кислород, но в меньшей мере отдает его тканям. Это является одной из причин, почему при попадании в холодную (4-12 °С) воду даже хорошие пловцы быстро испытывают непонятную мышечную слабость. Развивается переохлаждение и гипоксия мышц конечностей по причине как уменьшения в них кровотока, так и сниженной диссоциации НbО 2 .

На связь гемоглобина с килородом влияют и другие факторы. На практике важно учитывать то, что гемоглобин обладает очень высоким (в 240-300 раз большим, чем к кислороду) сродством к угарному газу (СО). Соединение гемоглобина с СО называюткарбоксигелюглобином. При отравлении СО кожа пострадавшего в местах гиперемии может приобретать вишнево-красный цвет. Молекула СО присоединяется к атому железа гема и тем самым блокирует возможность связи гемоглобина с кислородом. Кроме того, в присутствии СО даже те молекулы гемоглобина, которые связаны с кислородом, в меньшей степени отдают его тканям. Кривая диссоциации НbО 2 сдвигается влево. При наличии в воздухе 0,1% СО более 50% молекул гемоглобина превращается в карбоксигемогло- бин, а уже при содержании в крови 20-25% НbСO человеку требуется врачебная помощь. При отравлении угарным газом важно обеспечить пострадавшему вдыхание чистого кислорода. Это увеличивает скорость диссоциации НbСO в 20 раз. В условиях обычной жизни содержание НbСOв крови составляет 0-2%, после выкуренной сигареты оно может возрасти до 5% и более.

При действии сильных окислителей кислород способен образовывать прочную химическую связь с железом гема, при которой атом железа становится трехвалентным. Такое соединение гемоглобина с кислородом называютметгемоглобином. Оно не может отдавать кислород тканям. Метгемоглобин сдвигает кривую диссоциации оксигемоглобина влево, ухудшая таким образом условия высвобождения кислорода в тканевых капиллярах. У здоровых людей в обычных условиях из-за постоянного поступления в кровь окислителей (перекисей, нитропронзводных органических веществ и т.д.) до 3% гемоглобина крови может быть в виде метгемоглобина.

Низкий уровень содержания этого соединения поддерживается благодаря функционированию антиоксидантных ферментных систем. Образование метгемоглобина ограничивают антиоксиданты (глутатион и аскорбиновая кислота), присутствующие в эритроцитах, а его восстановление в гемоглобин происходит в процессе ферментативных реакций с участием эритроцитариых ферментов дегидрогеназ. При недостаточности этих систем или при избыточном попадании в кровоток веществ (например, фенацетина, противомалярийных лекарственных препаратов и т.д.), обладающих высокими оксидантными свойствами, развивается мстгсмоглобинсмия.

Гемоглобин легко взаимодействует и со многими другими растворенными в крови веществами. В частности, при взаимодействии с лекарственными препаратами, содержащими серу, может образовываться сульфгемоглобин, сдвигающий кривую диссоциации оксигемоглобина вправо.

В крови плода преобладает фетальный гемоглобин (HbF), обладающий большим сродством к кислороду, чем гемоглобин взрослого. У новорожденного в эритроцитах содержится до 70% фстального гемоглобина. Гемоглобин F заменяется на НbА в течение первого полугодия жизни.

В первые часы после рождения рО 2 артериальной крови составляет около 50 мм рт. ст., а НbО 2 - 75-90%.

У пожилых людей напряжение кислорода в артериальной крови и насыщение гемоглобина кислородом постепенно снижается

В связи с существованием тесной связи между насыщением кислородом гемоглобина крови и напряжением в ней кислорода был разработан методпульсоксиметрии , получивший широкое применение в клинике. Этим методом определяют насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом и его критические уровни, при которых напряжение кислорода в крови становится недостаточным для его эффективной диффузии в ткани и они начинают испытывать кислородное голодание (рис. 3).

При взаимодействии с кислородом гемоглобин не окисляется, а оксигенируется - присоединяет 02 без изменения валентности железа (Fe2+). Это возможно благодаря существованию в геме вблизи Fe2+ электростатического поля, которое не позволяет железу простетической группы отдавать электрон и превращаться в Fe3+, т.е. окисляться.

У новорожденных первых дней жизни концентрация гемоглобина максимально высокая, в среднем она составляет 185 г/л. К 3-6-му месяцу количество гемоглобина в крови ребенка снижается (до 115 г/л). В последующие периоды (до 18 лет) содержание гемоглобина в крови растет, достигая у девушек 135 г/л, а у юношей 145 г/л.

В 1 л крови взрослого человека содержится 140-160 г гемоглобина. Один грамм гемоглобина связывает 1,34 мл 0 2 (коэффициент Гюфнера). Следовательно, в 5 л цельной крови здорового человека содержится около 1000 мл 0 2 (у мужчин больше, чем у женщин). При такой кислородной емкости крови человек способен на несколько минут приостановить внешнее дыхание без каких-либо отрицательных последствий для жизнедеятельности организма.

Насыщение гемоглобина кислородом происходит в микрососудах легких, а его деоксигенация - в тканях. На рис. 4.1.11 представлен график зависимости насыщения гемоглобина кислородом (НЬ0 2) от изменения напряжения газа (Р 02) в крови.

Рис. 4.1.11 . Зависимость насыщения гемоглобина от парциального давления кислорода (мм рт. ст.) в среде (о). Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина в зависимости от напряжения С0 2 в крови (б)

При превышении напряжения газа 25 мм рт. ст. кровь насыщается кислородом на 50% (Р5о0 2). Если напряжение кислорода в среде увеличивается до 60 мм рт. ст., гемоглобин оксигенируется практически полностью (более чем на 90%). Однако даже при вдыхании чистого кислорода никогда не может быть достигнуто 100%-ного насыщения крови в артериях. Это связано с тем, что в левое предсердие впадает кровь, оттекающая по бронхиальным венам, кроме того, некоторое количество альвеол в легких постоянно (перманентно) находятся в нефункционирующем состоянии (физиологический шунт).

Диффузия 0 2 из крови, как и в легких, в капиллярах периферических тканей происходит в радиальном направлении и по градиенту концентрации (рис. 4.1.12). При прохождении крови через капилляры тканей напряжение кислорода (Р 02) снижается до 40 мм рт. ст., а насыщение гемоглобина кислородом (НЬ0 2) - до 75%.

Рис. 4.1.12.

Потребление кислорода клетками тканей отражает разница между поступившим количеством 0 2 в виде НЬ0 2 и оставшимся НЬ0 2 в венозной крови. В покое каждые 1000 мл крови доставляют от легких к тканям около 50 мл 0 2 . Однако в тканевых капиллярах диссоциирует не весь НЬ0 2 , поскольку напряжение кислорода в функционирующих клетках никогда не снижается до нулевых значений. Интенсивность экстракции газа из артериальной крови в капиллярах характеризует коэффициент использования (утилизации) кислорода. Этот показатель отражает долю объема кислорода, которую отдает артериальная кровь при прохождении через капилляры тканей. В состоянии покоя коэффициент утилизации кислорода составляет около 25%. Во время тяжелой работы интенсивность извлечения кислорода из артериальной крови в работающие мышцы резко возрастает, отражением чего является увеличение коэффициента утилизации кислорода до 75-85%.

Общее потребление кислорода в пересчете на единицу массы тела (1 кг) у детей больше, чем у взрослых. Это связано с более высокой интенсивностью обмена веществ в детском организме, особенно в период максимальной двигательной активности. Так, у детей 1 года потребление кислорода составляет около 7,5-8 мл/мин/кг, а к 6 годам оно достигает максимальной величины - 9,2 мл/мин/кг. В школьном и подростковом возрасте интенсивность обменных процессов снижается, а величина потребления кислорода к 18 годам достигает значений, характерных для взрослых, - 4,5 мл/мин/кг.

Кровь - густая жидкость красного цвета, состоящая из плазмы и форменных элементов .

Основные форменные элементы:

эритроциты - осуществляют транспортировку кислорода к органам и тканям;
лейкоциты - ответственны за фагоцитоз, иммунные процессы, пирогенные реакции;
тромбоциты - участвуют в процессах свертывания крови.

Плазма составляет бОльшую часть объема циркулирующей крови, и представляет собой коллоидно-электролитно-белковый раствор, в котором взвешены форменные элементы. Белок плазмы обеспечивает значительную часть коллоидно-осмотического давления крови, а такие белки, как альбумины, связывают лекарственные вещества, токсины и транспортируют их к местам разрушения.

В зависимости от градиента скорости кровотока изменяется вязкость крови (или текучесть - величина, обратная вязкости). Например, при сахарном диабете вязкость крови возрастает на 20% (соответственно, на 20% уменьшается текучесть). Основной причиной снижения текучести крови является увеличение гематокрита и возрастание концентрации глобулинов и фибриногена. Текучесть крови зависит от физико-химических свойств форменных элементов.

Основные показатели крови:

плотность: 1,055..1,065;
объем крови составляет около 8% от массы тела;
гематокрит (соотношение объемов эритроцитов и плазмы): мужчины - 0,40..0,48; женщины - 0,36..0,42.

Кислородно-транспортная функция крови

Кислородно-транспортная функция крови возможна благодаря наличию гемоглобина , а также разности парциального давления газов на этапе их транспортировки. В условиях покоя организм человека потребляет в течение 1 минуты порядка 250 мл кислорода (при высоких физических нагрузках этот показатель увеличивается на порядок). Рассмотрим механизм доставки кислорода к тканям.

Кислород в крови находится в двух видах: химически связанный с гемоглобином, и физически растворенный в плазме. Опуская несложные расчеты, можно сказать, что кислород, растворенный в плазме крови, составляет порядка 3% от минимальной потребности организма (250 мл/мин). Эта величина настолько мала, что ею в дальнейшем можно пренебречь, и не принимать во внимание значение растворенного кислорода для жизнедеятельности организма.

Поскольку гемоглобин является единственным реальным переносчиком кислорода, то дальнейшие расчеты будут связаны с молекулой гемоглобина, которая состоит из 4 полипептидных цепей, каждая из которых в свою очередь связана с гемом - сложным небелковым соединением, содержащим железо. Когда кислород присоединяется к гемоглобину, последний превращается в оксигемоглобин. Несложно догадаться, что объем переносимого кислорода зависит от кислородной емкости гемоглобина и общего количества гемоглобина, содержащегося в циркулирующей крови.

Кислородная емкость крови - количество кислорода, одномоментно находящегося в связанном виде с гемоглобином в артериальной крови.

Максимальная кислородоемкость 1 г гемоглобина составляет 1,34 мл. Например, при концентрации гемоглобина 150 г/л получается 201 мл связанного кислорода на один литр крови (20,1% по объему) - это и есть величина кислородной емкости крови. В реальных условиях артериальная емкость в крови в норме составляет 18..19%, венозной - 12..14%. Артериовенозная разница по кислороду в норме равна 5..6% по объему. Это значит, что в нормальных условиях наш организм утилизирует порядка 1/4 кислорода, имеющегося в артериальной крови. Остальные 3/4 составляют запас прочности организма по кислороду.

Уровень насыщения гемоглобина кислородом зависит не только от суммарного количества гемоглобина, но и от:

парциального давления кислорода в крови;
pH внутренней среды;
температуры тела.

Графическая зависимость между уровнем насыщения гемоглобина кислородом и парциальным давлением кислорода в крови называется кривой диссоциации оксигемоглобина (КДО). КДО отражает степень насыщения гемоглобина кислородом и носит характер S-образной кривой. Такой характер кривой обеспечивает возможность адекватного насыщения крови при изменениях парциального давления кислорода в крови в широких пределах.

КДО также зависит от pH - чем дальше от легких, тем pH тканей становится меньше (накопление избытка углекислого газа, отсюда - закисление), что уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, поэтому артериальная кровь легко отдает кислород тканям на уровне системы микроциркуляции. Обратным током венозная кровь попадает в сеть легочных капилляров, в которых pH значительно выше, чем в венозной сети, вследствие чего сродство гемоглобина к кислороду восстанавливается, и процесс переноса кислорода возобновляется.

КДО также зависит от температуры тела - чем выше температура, тем меньше сродство гемоглобина к кислороду. Этот факт объясняет причину возникновения признаков острой дыхательной недостаточности у больных с высокой температурой тела.

Кроме вышеуказанных факторов на транспортную функцию кислорода существенно влияет внутриклеточный органический фосфат (2,3-дифосфоглицерат - 2,3-ДФГ), который непосредственно образуется в эритроцитах, находится в гемоглобине и влияет на его сродство к кислороду: повышение уровня 2,3-ДФГ в эритроцитах уменьшает сродство, и наоборот.

Недостаток кислорода в крови в состоянии компенсировать увеличение минутного объема кровообращения.

Транспорт углекислого газа

В состоянии покоя в течение 1 минуты в тканях образуется и выделяется легкими порядка 180 мл углекислого газа, который является конечным продуктом аэробного гликолиза. Углекислый газ образуется в клетках, реагирует с водой, образуя угольную кислоту, которая диссоциирует на ионы водорода и HCO 3- , после чего углекислота диффундирует через клеточные мембраны и попадает в венозную кровь.

Каким образом углекислый газ выводится из организма?

Основное количество углекислого газа (более 80%) транспортируется из тканей к легким в форме бикарбоната - оксигенированный гемоглобин является более сильной кислотой, чем деоксигенированный, благодаря чему обеспечивается связывание углекислого газа в тканевых капиллярах и его освобождение в легочных. Остальной углекислый газ переносится плазмой крови (6..7%), и в виде карбаминовой формы (3..10%).

Показатели газов крови

Для того, чтобы максимально точно определить содержание газов в крови необходимо одновременное исследование артериальной, венозной и капиллярной крови. Однако, при отсутствии существенных нарушений газообмена, о состоянии газов можно судить по артериализированной капиллярной крови, которая берется после 5-ти минутного разогрева (растирания) мочки уха или пальца кисти. Исследование содержания газов в крови проводят при помощи специализированных анализаторов микрометодом Аструппа.

Нормальные показатели газов крови у лиц молодого и среднего возраста (у лиц старшего возраста происходит снижение последних двух показателей):

Сердце

Основная функция сердечной мышцы - осуществление постоянного кровотока. Зависит от состояния эндокарда, миокарда, перикарда, клапанного механизма, частоты сердечных сокращений и ритма.

На уровне капилляров движущей силой обмена веществ является гидродинамическое и коллоидно-осмотическое давление.

Постоянство плазмы крови и межклеточной жидкости обеспечивает лимфатическая система. Ее объем около 2 л, а скорость лимфотока - 0,5..1 мл/сек.

ВНИМАНИЕ! Информация, представленная сайте сайт носит справочный характер. Администрация сайта не несет ответственности за возможные негативные последствия в случае приема каких-либо лекарств или процедур без назначения врача!

Максимальное количество кислорода, обратимо связанное кровью; выражается в объемных процентах; зависит от концентрации в крови гемоглобина. Кислородная емкость крови человека ок. 18 20% … Большой Энциклопедический словарь

кислородная емкость крови - максимальное количество кислорода, которое может быть связано в 100 мл крови … Большой медицинский словарь

кислородная ёмкость крови - максимальное количество кислорода, обратимо связанное кровью; выражается в объёмных процентах; зависит от концентрации в крови гемоглобина. Кислородная ёмкость человека около 18 20%. * * * КИСЛОРОДНАЯ ЕМКОСТЬ КРОВИ КИСЛОРОДНАЯ ЕМКОСТЬ КРОВИ,… … Энциклопедический словарь

Кислородная терапия - I Кислородная терапия (греч. therapeia лечение; синоним оксигенотерапия) применение кислорода с лечебной целью. Используется главным образом для лечения гипоксии при различных формах острой и хронической дыхательной недостаточности, реже для… … Медицинская энциклопедия

Гипоксия - I Гипоксия (hypoxia; греч. hypo + лат. oxy кислород; синоним: кислородное голодание, кислородная недостаточность) патологический процесс, возникающий при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации в… … Медицинская энциклопедия

Газообмен - I Газообмен совокупность процессов обмена газов между организмом и окружающей средой; состоит в потреблении кислорода и выделении углекислого газа с незначительными количествами газообразных продуктов и паров воды. Интенсивность Г.… … Медицинская энциклопедия

Семейство Скумбриевые (Scombridae) - Скумбриевидные хорошо обособленный подотряд, все представители которого обитают в море и ведут пелагический образ жизни, не будучи связанными с дном ни в каком периоде жизненного цикла. Они характеризуются удлиненным веретеновидным телом … Биологическая энциклопедия

Обыкновенный тунец - (Thunnus thynnus) см. также СЕМЕЙСТВО СКУМБРИЕВЫЕ (SCOMBRIDAE) Обыкновенный тунец очень крупная рыба, достигающая в длину 3 м и массы около 560 кг. У этого великана толстое, почти круглое в поперечном сечении, веретеновидное тело, резко… … Рыбы России. Справочник

Дыхательная недостаточность - I Дыхательная недостаточность патологическое состояние, при котором система внешнего дыхания не обеспечивает нормального газового состава крови, либо он обеспечивается только повышенной работой дыхания, проявляющейся одышкой. Это определение,… … Медицинская энциклопедия