ความสำคัญของฮีโมโกลบิน
ออกซิเจนถูกลำเลียงเข้าสู่กระแสเลือดผ่านกลไกสองแบบที่แตกต่างกัน: การละลายในพลาสมาและการจับกับฮีโมโกลบินที่มีอยู่ในเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือเม็ดเลือดแดง
เนื่องจากออกซิเจนละลายได้ยากในสารละลายในน้ำ การอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตมนุษย์จึงขึ้นอยู่กับการมีเฮโมโกลบินในปริมาณที่เพียงพอ ในความเป็นจริง ในบุคคลที่มีสุขภาพดีมากกว่า 98% ของออกซิเจนที่มีอยู่ในปริมาตรของเลือดที่กำหนดจะจับกับฮีโมโกลบินและขนส่งโดยเม็ดเลือดแดง
ความเชื่อมโยงระหว่างเฮโมโกลบินกับออกซิเจน
การจับของออกซิเจนกับเฮโมโกลบินสามารถย้อนกลับได้และขึ้นอยู่กับความดันบางส่วนของก๊าซนี้ (PO2): ในเส้นเลือดฝอยในปอดซึ่ง PO2 ในพลาสมาเพิ่มขึ้นเนื่องจากการแพร่กระจายของออกซิเจนจากถุงลม เฮโมโกลบินจับกับออกซิเจน ในบริเวณรอบนอกซึ่งออกซิเจนถูกใช้ในการเผาผลาญของเซลล์และหยด PO2 ในพลาสมา ฮีโมโกลบินจะถ่ายเทออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อ
แต่ PO2 คืออะไร?
แรงดันออกซิเจนบางส่วน
ความดันบางส่วนของก๊าซ เช่น ออกซิเจน ภายในพื้นที่จำกัด (ปอด) ที่มีส่วนผสมของก๊าซ (อากาศในบรรยากาศ) ถูกกำหนดให้เป็นความดันที่ก๊าซนี้จะมีหากอยู่ในพื้นที่ที่พิจารณาเพียงลำพัง
เพื่อลดความซับซ้อนของแนวคิด ลองนึกภาพความดันบางส่วนเป็นปริมาณออกซิเจน: ยิ่งความดันบางส่วนของออกซิเจนสูงเท่าใด ความเข้มข้นของออกซิเจนก็จะสูงขึ้นเท่านั้น นี่เป็นแง่มุมที่สำคัญมากหากเราพิจารณาว่าก๊าซมีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายจากจุดที่มีความเข้มข้นสูงกว่า (ความดันบางส่วนสูงกว่า) ไปยังจุดที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า (ความดันบางส่วนต่ำกว่า)
กฎหมายนี้ควบคุมการแลกเปลี่ยนก๊าซในปอดและเนื้อเยื่อ
ในความเป็นจริง ที่ระดับปอด ซึ่งอากาศของถุงลมสัมผัสกับผนังบางมากของเส้นเลือดฝอย โมเลกุลของออกซิเจนจะผ่านเข้าสู่กระแสเลือดเนื่องจากความดันบางส่วนของออกซิเจนในถุงลมจะสูงกว่า PO2 ของเลือด
ข้อมูลในมือ PO2 ของเลือดดำที่ไปถึงโพโมนในสภาวะพักจะอยู่ที่ประมาณ 40 มม.ปรอท ในขณะที่ระดับน้ำทะเล PO2 ถุงจะเท่ากับประมาณ 100 mmHg; ดังนั้นออกซิเจนจึงกระจายไปตามความเข้มข้นของมันเอง (ความดันบางส่วน) จากถุงลมไปยังเส้นเลือดฝอย ตามแนวคิด ทางเดินจะหยุดเมื่อ PO2 ในเลือดแดงที่ออกจากปอดมีค่าเท่ากับบรรยากาศในถุงลม (100 mmHg )
เมื่อเลือดแดงไปถึงเส้นเลือดฝอยของเนื้อเยื่อ การไล่ระดับความเข้มข้นจะกลับกัน ในความเป็นจริง ในเซลล์ที่เหลือ PO2 ภายในเซลล์อยู่ที่ 40mmHg โดยเฉลี่ย; ดังที่เราได้เห็นแล้ว เลือดที่ปลายหลอดเลือดแดงของเส้นเลือดฝอยมี PO2 ที่ 100 mmHg ออกซิเจนจะกระจายจากพลาสมาไปยังเซลล์ การแพร่กระจายจะหยุดเมื่อเลือดของเส้นเลือดฝอยไปถึงความดันบางส่วนของออกซิเจนเท่ากับเลือด สภาพแวดล้อมภายในเซลล์ เช่น 40 mmHg (ในสภาวะพักผ่อน) ในระหว่างการออกแรงทางกายภาพความเข้มข้นของออกซิเจนในสภาพแวดล้อมของเซลล์จะลดลงและความดันบางส่วนของก๊าซ (ถึง 20 mmHg) ดังนั้นการปล่อยออกซิเจนจากพลาสมาจึงเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอมากขึ้น
ดังที่เราได้เห็นแล้ว ปริมาณออกซิเจนที่เพียงพอโดยเลือดที่ไหลเวียนในเส้นเลือดฝอยในปอดนั้นขึ้นอยู่กับความดันบางส่วนของอากาศที่บรรจุอยู่ในถุงถุงลมโดยเฉพาะ เรายังได้เห็นว่าที่นี่ถุง PO2 เป็นปกติ (ที่ระดับน้ำทะเล) เท่ากับ 100 mmHg; ถ้าค่านี้ลดลงมากเกินไป การแพร่กระจายของออกซิเจนจากอากาศไปยังเลือดจะไม่เพียงพอและเกิดภาวะอันตรายที่เรียกว่าภาวะขาดออกซิเจน
ภาวะขาดออกซิเจน: ออกซิเจนในเลือดน้อย
ความดันบางส่วนของถุงลมในถุงลมอาจลดลงที่ระดับความสูงได้ (เนื่องจากความดันบรรยากาศลดลง) หรือเมื่อการระบายอากาศในปอดไม่เพียงพอ (เช่น เกิดขึ้นในที่ที่มีโรคปอด เช่น โรคหลอดลมอุดกั้นเรื้อรัง โรคหอบหืด โรคปอดเรื้อรัง อาการบวมน้ำที่ปอด และถุงลมโป่งพอง)
สถานการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อผนังของ alveoli หนาขึ้นหรือพื้นที่ผิวลดลงความเร็วของการแพร่กระจายของออกซิเจนจากอากาศไปยังเลือดนั้นตามจริงแล้วเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ผิวของถุงที่มีอยู่และ แปรผกผันกับความหนา ของเยื่อหุ้มถุงลม
ภาวะอวัยวะซึ่งเป็นโรคปอดเสื่อมที่เกิดจากควันบุหรี่เป็นหลัก ทำลายถุงลมโดยลดพื้นที่ผิวสำหรับการแลกเปลี่ยนก๊าซ ในการเกิดพังผืดในปอด การสะสมของเนื้อเยื่อแผลเป็นจะเพิ่มความหนาของเยื่อหุ้มถุงลม ในทั้งสองกรณี การแพร่กระจายของออกซิเจนผ่านผนังถุงลมจะช้ากว่าปกติมาก
ภาวะขาดออกซิเจนอาจเป็นผลมาจากความเข้มข้นของฮีโมโกลบินในเลือดที่ลดลง โรคที่ลดปริมาณฮีโมโกลบินในเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือจำนวนของพวกเขาส่งผลเสียต่อความสามารถในการนำออกซิเจนของเลือด ในกรณีร้ายแรง เช่น ในผู้เข้ารับการทดลองที่สูญเสียเลือดจำนวนมากอย่างมีนัยสำคัญ ความเข้มข้นของเฮโมโกลบินอาจไม่เพียงพอต่อความต้องการออกซิเจนของเซลล์ ในกรณีเหล่านี้ วิธีเดียวที่จะช่วยชีวิตผู้ป่วยได้คือการถ่ายเลือด
เส้นโค้งการแยกตัวของฮีโมโกลบิน
ความสัมพันธ์ทางกายภาพระหว่าง PO2 ในพลาสมากับปริมาณออกซิเจนที่เชื่อมโยงกับฮีโมโกลบินได้รับการศึกษาในหลอดทดลองและแสดงโดยคุณลักษณะ เส้นโค้งการแยกตัวของฮีโมโกลบิน.
เมื่อสังเกตเส้นโค้งที่แสดงในรูป จะเห็นว่าที่ PO2 เท่ากับ 100 mmHg (ค่าปกติบันทึกอยู่ในบริเวณถุงลม) 98% ของเฮโมโกลบินจะถูกจับกับออกซิเจน
โปรดทราบว่าที่ค่าที่สูงกว่า 100 mmHg เปอร์เซ็นต์ของความอิ่มตัวของฮีโมโกลบินจะไม่เพิ่มขึ้นอีก ดังที่เห็นได้จากความแบนของเส้นโค้ง ด้วยเหตุผลเดียวกัน ตราบใดที่ถุง PO2 ยังคงสูงกว่า 60 mmHg เฮโมโกลบินจะอิ่มตัวมากกว่า 90% ดังนั้นจึงรักษาความสามารถในการขนส่งออกซิเจนในเลือดได้เกือบปกติ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูบทความเกี่ยวกับฮีโมโกลบินและผลกระทบของบอร์
ปัจจัยทั้งหมดที่ระบุไว้ในบทความสามารถประเมินได้โดยการตรวจเลือดอย่างง่าย เช่น จำนวนเม็ดเลือดแดง ปริมาณเฮโมโกลบิน และความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือด (เปอร์เซ็นต์ของฮีโมโกลบินอิ่มตัวของออกซิเจนเมื่อเทียบกับปริมาณฮีโมโกลบินทั้งหมดที่มีอยู่ในเลือด)
