ينقل الدم الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الرئتين وأنسجة الجسم الأخرى. يتم نقل الغازات إلى أشكال مختلفة: يذوب في البلازما ويرتبط كيميائيا بالهيموجلوبين ويتحول إلى جزيئات أخرى.

لدراسة كيفية نقل الأكسجين عن طريق الدم، لدراسة كيفية نقل ثاني أكسيد الكربون عن طريق الدم، لفهم تأثير العوامل المختلفة على نقل الغازات. ما تحتاج إلى معرفته: تحديد الضغط الجزئي، عمليات التنفس الخارجي والداخلي، تحديد المخزن المؤقت.

كيف ينتشر الأكسجين من الحويصلات الهوائية: يرتبط 98.5% من الأكسجين بالهيموجلوبين، ويذوب 1.5% من الأكسجين في البلازما.

يستطيع جزيء الهيموجلوبين نقل 4 جزيئات أكسجين. عندما ترتبط 4 جزيئات أكسجين بالهيموجلوبين، يكون التشبع 100%. عندما يرتبط كمية أقل من الأكسجين بالهيموجلوبين، يكون هذا تشبعًا جزئيًا. يرتبط الأكسجين بالهيموجلوبين بسبب ارتفاع ضغطه الجزئي في الرئتين. الارتباط التعاوني: تزداد ألفة الهيموجلوبين للأكسجين عندما يصبح مشبعًا.

يتم تحديد تشبع الهيموجلوبين عن طريق الضغط الجزئي للأكسجين. منحنى تفكك الأوكسي هيموجلوبين على شكل حرف S. الهضبة عند ارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين. هبوط حاد مع انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين.

الإنسان عند مستوى سطح البحر: ص. O2 = 100 ملم زئبق - غنموجلوبين مشبع بنسبة 98% الشخص في المرتفعات: ص. O2 = 80 ملم زئبق – يكون الهيموجلوبين مشبع بنسبة 95% حتى عند مستوى p. يتناقص O 2 بمقدار 20 ملم زئبق ، ولا يوجد فرق تقريبًا في تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين. مع انخفاض في ص. O2، الهيموجلوبين مشبع بما فيه الكفاية بالأكسجين بسبب الألفة العالية (قدرة الارتباط) للهيموجلوبين والأكسجين.

في ص. O 2 = 40 مم زئبقي، الهيموجلوبين لديه ألفة منخفضة للأكسجين وهو مشبع بنسبة 75٪ فقط. مع تقلصات العضلات القوية، مستوى p. O2 في العضلات العاملة أقل منه في الراحة. العضلات المنقبضة بشكل نشط: تستهلك المزيد من الأكسجين، وتقلل من معدل ضربات القلب. يا 2 = 20 ملم زئبق. الهيموجلوبين مشبع بالأكسجين بنسبة 35٪ فقط. منذ ر. O 2 أقل، الهيموجلوبين يعطي المزيد من الأوكسجين للأنسجة.

بجانب النهر O2، يعتمد تشبع الهيموجلوبين على عوامل أخرى: ص. ن، درجة الحرارة، ص. ثاني أكسيد الكربون، ثنائي فسفوغليسيرات. في تمرين جسدي: R آخذ في التناقص. N ترتفع درجة الحرارة ويرتفع النهر. يزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون ثنائي فسفوغليسيرات، وأثناء ممارسة الرياضة البدنية، تنخفض ألفة الهيموجلوبين للأكسجين، ويتم إطلاق المزيد من الأكسجين في العضلات العاملة. عندما ص. تنخفض H، وينتقل المنحنى إلى اليمين (يزداد توصيل الأكسجين). يتم ملاحظة تغيرات مماثلة في منحنى تفكك الأوكسيهيموجلوبين عندما: ترتفع درجة الحرارة. يزداد تركيز ثنائي فسفوغليسيرات ثاني أكسيد الكربون

مع انخفاض درجة الحرارة، تزداد ألفة الهيموجلوبين للأكسجين. وقد لوحظت تغيرات مماثلة في منحنى تفكك الأوكسي هيموجلوبين مع: زيادة في p. ن، خفض النهر. ثاني أكسيد الكربون، تقليل تركيز ثنائي فسفوغليسيرات.

ينتشر ثاني أكسيد الكربون من خلايا الأنسجة. 7% يذوب في البلازما. 93% ينتشر إلى خلايا الدم الحمراء. منها: 23% يرتبط بالهيموجلوبين، و70% يتحول إلى بيكربونات.

من إجمالي ثاني أكسيد الكربون، يرتبط 23% بجلوبين جزيء الهيموجلوبين ويتكون الكاربامينوهيموجلوبين. يتكون الكاربامينوهيموجلوبين في الأماكن التي بها تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون.

تفاعل تكوين الكاربامينوهيموجلوبين قابل للعكس. في الرئتين، حيث يكون عدد الـ r منخفضًا. ينفصل ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون عن الكاربامينوهيموجلوبين.

ومن إجمالي ثاني أكسيد الكربون الموجود في الدم، يتحول 70% منه إلى بيكربونات في خلايا الدم الحمراء. في الأماكن ذات الأنهار العالية CO 2، CO 2 يرتبط بـ H 2 O لتكوين حمض الكربونيك. يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة كاربنهيدراس. يتفكك حمض الكربونيك إلى أيونات H وأيون البيكربونات. يرتبط أيون H+ بالهيموجلوبين. في مقابل خروج أيون البيكربونات من كريات الدم الحمراء، يدخل أيون CL إلى كريات الدم الحمراء للحفاظ على التوازن الكهربائي. في البلازما، يعمل أيون البيكربونات كمخزن مؤقت، ويتحكم في p. ح البلازما

وفي الرئتين، ينتشر ثاني أكسيد الكربون من البلازما إلى الحويصلات الهوائية. وهذا انخفاض في ص. يتسبب ثاني أكسيد الكربون في البلازما في حدوث انقلاب في التفاعل الكيميائي. ينتشر أيون البيكربونات مرة أخرى إلى خلايا الدم الحمراء في مقابل أيون CL. يتحد أيون H+ مع أيون البيكربونات لتكوين حمض الكربونيك. يتحلل حمض الكربونيك إلى CO 2 وH 2 O. هذا رد فعل عنيفيتم تحفيزه أيضًا بواسطة كاربنهيدراس.

عندما يتشبع الهيموجلوبين بالأكسجين، تقل قابليته لثاني أكسيد الكربون. يؤدي تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين إلى زيادة إطلاق ثاني أكسيد الكربون. وهذا ما يسمى بتأثير هالدين.

التفاعل بين ارتباط أيون الهيدروجين وتقارب الهيموجلوبين للأكسجين يسمى تأثير بور. عندما تتشكل أيونات الهيدروجين، فإن التشبع بثاني أكسيد الكربون يسهل إطلاق الأكسجين.

يتم نقل الأكسجين بطريقتين: يذوب في البلازما ويرتبط بالهيموجلوبين على شكل أوكسي هيموجلوبين. يعتمد تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين على: ص. حوالي 2 ص. درجات حرارة النهر N مستويات ثنائي فسفوغليسيرات ثاني أكسيد الكربون يتم نقل ثاني أكسيد الكربون بثلاث طرق: يذوب في البلازما بالارتباط مع الهيموجلوبين على شكل كاربامينوهيموجلوبين المتحول إلى بيكربونات.

إن إضافة الأكسجين يسهل إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الكاربامينوهيموجلوبين. وهذا ما يسمى تأثير هالدين. تشبع الدم بثاني أكسيد الكربون وزيادة مستوى أيونات الهيدروجين يسهل إطلاق الأكسجين من الهيموجلوبين. تأثير انخفاض منسوب النهر يُعرف تأثير H على إطلاق الأكسجين من الهيموجلوبين بتأثير بور.

يتم نقل كل O2 تقريبًا (حوالي 20٪ - 20 مل من O2 لكل 100 مل من الدم) عن طريق الدم على شكل مركب كيميائي مع الهيموجلوبين. يتم نقل 0.3٪ فقط من الحجم في شكل انحلال مادي. ومع ذلك، فإن هذه المرحلة مهمة جدًا، حيث يمر O 2 من الشعيرات الدموية إلى الأنسجة وO 2 من الحويصلات الهوائية إلى الدم وكريات الدم الحمراء عبر بلازما الدم على شكل غاز مذاب فيزيائيًا.

خصائص الهيموجلوبين ومركباته

صبغة الدم الحمراء هذه، الموجودة في خلايا الدم الحمراء كحامل O 2، لها خاصية رائعة تتمثل في ربط O 2 عندما يكون الدم في الرئة، وإطلاق O 2 عندما يمر الدم عبر الشعيرات الدموية لجميع أعضاء وأنسجة الرئة. جسم. الهيموغلوبين هو بروتين كروموبروتين، وزنه الجزيئي هو 64500، ويتكون من أربع مجموعات متطابقة - الهيمات. الهيم هو بروتوبرفيرين، يوجد في وسطه أيون حديد ثنائي التكافؤ، والذي يلعب دورًا رئيسيًا في نقل O 2. يشكل الأكسجين رابطة عكسية مع الهيم، ولا يتغير تكافؤ الحديد. في هذه الحالة، يصبح الهيموجلوبين المنخفض (Hb) مؤكسدًا HbO 2، وبشكل أكثر دقة، Hb(O 2) 4. يرتبط كل هيم بجزيء أكسجين واحد، لذا فإن جزيء هيموجلوبين واحد يربط أربعة جزيئات O 2. محتوى الهيموجلوبين في الدم لدى الرجال هو 130-160 جم ​​/ لتر، لدى النساء 120-140 جم / لتر. تبلغ كمية O 2 التي يمكن ربطها في 100 مل من الدم حوالي 20 مل (20 حجمًا٪) عند الرجال - سعة الأكسجين في الدم؛ أما عند النساء فهي أقل بنسبة 1-2 حجم٪، نظرًا لأن لديهم نسبة أقل من خضاب الدم. بعد تدمير خلايا الدم الحمراء القديمة تكون طبيعية ونتيجة لذلك العمليات المرضيةتتوقف وظيفة الجهاز التنفسي للهيموجلوبين أيضًا، حيث يتم "فقده" جزئيًا من خلال الكلى ويتم بلعته جزئيًا بواسطة خلايا نظام البلعمة وحيدات النواة.

يمكن أن يخضع الهيم ليس فقط للأكسجين، ولكن أيضًا للأكسدة الحقيقية. وفي هذه الحالة يتحول الحديد من ثنائي التكافؤ إلى ثلاثي التكافؤ. يسمى الهيم المؤكسد الهيماتين (ميثيم)، ويسمى جزيء البولي ببتيد بأكمله ككل الميثيموغلوبين. في دم الإنسان، عادة ما يتم احتواء الميثيموغلوبين بكميات صغيرة، ولكن في حالة التسمم ببعض السموم أو تحت تأثير بعض الأدوية، على سبيل المثال، الكودايين، الفيناسيتين، يزداد محتواه. يكمن خطر مثل هذه الحالات في حقيقة أن الهيموجلوبين المؤكسد ينفصل بشكل ضعيف جدًا (لا يطلق O 2 إلى الأنسجة) وبطبيعة الحال، لا يمكنه ربط جزيئات O 2 إضافية، أي أنه يفقد خصائصه كحامل للأكسجين. يعد مزيج الهيموجلوبين مع أول أكسيد الكربون (CO) - كربوكسي هيموجلوبين - أمرًا خطيرًا أيضًا، نظرًا لأن ألفة الهيموجلوبين لثاني أكسيد الكربون أكبر بمقدار 300 مرة من الأكسجين، كما أن HbCO ينفصل أبطأ بـ 10000 مرة من HbO 2. حتى عند الضغوط الجزئية المنخفضة للغاية لأول أكسيد الكربون، يتحول الهيموجلوبين إلى كربوكسي هيموجلوبين: Hb + CO = HbCO. عادة، يمثل HbCO 1% فقط. الرقم الإجماليالهيموجلوبين في الدم أعلى بكثير لدى المدخنين: في المساء يصل إلى 20٪. إذا كان الهواء يحتوي على 0.1% من ثاني أكسيد الكربون، فإن حوالي 80% من الهيموجلوبين يتحول إلى كربوكسي هيموجلوبين ويتم إيقافه عن نقل الأكسجين. خطورة التعليم كمية كبيرةيكمن HbCO في انتظار الركاب على الطرق السريعة.

تكوين الأوكسي هيموجلوبينيحدث في الشعيرات الدموية في الرئتين بسرعة كبيرة. يبلغ وقت نصف تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين 0.01 ثانية فقط (مدة بقاء الدم في الشعيرات الدموية بالرئتين في المتوسط ​​0.5 ثانية). العامل الرئيسي الذي يضمن تكوين الأوكسي هيموجلوبين هو الضغط الجزئي المرتفع لـ O 2 في الحويصلات الهوائية (100 ملم زئبق).

تشير الطبيعة المسطحة لمنحنى تكوين وتفكك أوكسي هيموجلوبين في الجزء العلوي إلى أنه في حالة حدوث انخفاض كبير في Po 2 في الهواء، فإن محتوى O 2 في الدم سيظل مرتفعًا جدًا (الشكل 3.1).

أرز. 3.1. منحنيات التكوين والتفكك للأوكسي هيموجلوبين (Hb) والأوكسي ميوجلوبين (Mb) عند درجة الحموضة 7.4 و t 37 درجة مئوية

لذلك، حتى مع انخفاض PO، في الدم الشرياني يصل إلى 60 ملم زئبق. (8.0 كيلو باسكال) يبلغ تشبع الأكسجين في الهيموجلوبين 90٪ - وهذه حقيقة بيولوجية مهمة جدًا: سيظل الجسم مزودًا بـ O 2 (على سبيل المثال، عند تسلق الجبال، والطيران على ارتفاعات منخفضة - حتى 3 كم)، أي هناك موثوقية عالية لآليات تزويد الجسم بالأكسجين.

تعكس عملية تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين في الرئتين الجزء العلويمنحنى من 75% إلى 96-98%. في الدم الوريدي الذي يدخل الشعيرات الدموية في الرئتين، يساوي PO 40 مم زئبق. ويصل إلى 100 ملم زئبق في الدم الشرياني، مثل Po 2 في الحويصلات الهوائية. هناك عدد من العوامل المساعدة التي تعزز أكسجة الدم:

1) انقسام ثاني أكسيد الكربون من الكارهيموجلوبين وإزالته (تأثير Verigo)؛

2) انخفاض درجة الحرارة في الرئتين.

3) زيادة في درجة حموضة الدم (تأثير بور).

تفكك أوكسي هيموجلوبينيحدث في الشعيرات الدموية عندما يصل الدم من الرئتين إلى أنسجة الجسم. في هذه الحالة، لا يقوم الهيموجلوبين بإعطاء الأكسجين للأنسجة فحسب، بل يقوم أيضًا بربط ثاني أكسيد الكربون المتكون في الأنسجة. العامل الرئيسي الذي يضمن تفكك الأوكسي هيموجلوبين هو انخفاض في Po 2، والذي تستهلكه الأنسجة بسرعة. يحدث تكوين الهيموجلوبين الأوكسي في الرئتين وتفككه في الأنسجة داخل نفس القسم العلوي من المنحنى (تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين بنسبة 75-96%). في السائل بين الخلايا، ينخفض ​​مستوى Po 2 إلى 5-20 ملم زئبق، وفي الخلايا إلى 1 ملم زئبق. وأقل (عندما يصبح Po 2 في الخلية يساوي 0.1 ملم زئبق، تموت الخلية). نظرًا لحدوث تدرج كبير لـ Po 2 (يبلغ حوالي 95 ملم زئبق في الدم الشرياني الوارد)، يحدث تفكك أوكسي هيموجلوبين بسرعة، ويمر O 2 من الشعيرات الدموية إلى الأنسجة. مدة نصف التفكك هي 0.02 ثانية (الوقت الذي تستغرقه كل خلية دم حمراء للمرور عبر الشعيرات الدموية) دائرة كبيرةحوالي 2.5 ثانية)، وهو ما يكفي للقضاء على O 2 (كمية كبيرة من الوقت).

بالإضافة إلى العامل الرئيسي (تدرج Po 2)، هناك عدد من العوامل المساعدة التي تساهم في تفكك الأوكسي هيموجلوبين في الأنسجة. وتشمل هذه:

1) تراكم ثاني أكسيد الكربون في الأنسجة.

2) تحمض البيئة.

3) ارتفاع في درجة الحرارة.

وبالتالي، فإن زيادة التمثيل الغذائي لأي نسيج يؤدي إلى تحسين تفكك الأوكسي هيموجلوبين. بالإضافة إلى ذلك، يتم تسهيل تفكك أوكسي هيموجلوبين بواسطة 2،3-ثنائي فسفوغليسيرات، وهو منتج وسيط يتكون في كريات الدم الحمراء أثناء تحلل الجلوكوز. أثناء نقص الأكسجة، يتم تشكيل المزيد منه، مما يحسن تفكك أوكسي هيموجلوبين وتوفير الأكسجين لأنسجة الجسم. يعمل ATP أيضًا على تسريع تفكك أوكسي هيموجلوبين، ولكن بدرجة أقل بكثير، نظرًا لأن كريات الدم الحمراء تحتوي على 4-5 مرات أكثر من 2،3-ثنائي فسفوغليسيرات من ATP.

الميوجلوبينويضيف أيضًا O2. في تسلسل الأحماض الأمينية والبنية الثلاثية، يكون جزيء الميوجلوبين مشابهًا جدًا للوحدة الفرعية الفردية لجزيء الهيموجلوبين. ومع ذلك، فإن جزيئات الميوجلوبين لا تتحد معًا لتشكل رباعيًا، وهو ما يفسر ذلك على ما يبدو الميزات الوظيفيةيا 2 ملزمة. إن تقارب الميوجلوبين لـ O 2 أكبر من تقارب الهيموجلوبين: بالفعل عند جهد Po 2 3-4 مم زئبق. 50٪ من الميوجلوبين مشبع بالأكسجين، وعند 40 ملم زئبق. التشبع يصل إلى 95٪. ومع ذلك، الميوجلوبين أكثر صعوبة في إطلاق الأكسجين. هذا نوع من احتياطي O 2، والذي يشكل 14٪ من إجمالي كمية O 2 الموجودة في الجسم. يبدأ الأوكسيموجلوبين في إطلاق الأكسجين فقط بعد انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين إلى أقل من 15 ملم زئبقي. ونتيجة لهذا، فإنه يلعب دور مستودع الأكسجين في العضلات المريحة ويطلق O 2 فقط عند استنفاد احتياطيات أوكسي هيموغلوبين، على وجه الخصوص، أثناء تقلص العضلات، قد يتوقف تدفق الدم في الشعيرات الدموية نتيجة لضغطها؛ خلال هذه الفترة، تستخدم العضلات الأكسجين المخزن أثناء الاسترخاء. وهذا مهم بشكل خاص لعضلة القلب، التي يعتمد مصدر طاقتها بشكل أساسي على الأكسدة الهوائية. في ظل ظروف نقص الأكسجة، يزيد محتوى الميوجلوبين. إن ألفة الميوجلوبين لثاني أكسيد الكربون أقل من ألفة الهيموجلوبين.

الأكسجين. يتم نقل الأكسجين في شكل مذاب أو بالاشتراك مع الهيموجلوبين في كريات الدم الحمراء. بما أن 1 جرام من الهيموجلوبين قادر على ربط 1.39 مل من الأكسجين، فإن سعة الأكسجين في الدم مع محتوى الهيموجلوبين الطبيعي (15 جم٪) تبلغ حوالي 200 مل من الأكسجين لكل لتر من الدم (انظر الملحق 1). تعتمد القدرة على حمل الأكسجين على شدته في الدم (الشكل 11). عند ص 2 حوالي 700 مل زئبق. فن. الهيموجلوبين مشبع بالكامل بالأكسجين. عند المستوى المعتاد للسنخية أو الشريانية pO 2 (ضمن نطاق التقلبات من 90 إلى 100 ملم زئبق) يكون مشبعًا بنسبة 95-98٪.

أرز. 11. منحنى تفكك O2 وإمدادات الأكسجين.

يعتمد مقياس "التشبع" على نسبة المحتوى/السعة X100. يمثل مقياس "المحتوى" محتوى الأكسجين (بالمليلتر لكل لتر من الدم) بافتراض أن تركيز الهيموجلوبين طبيعي (15 جم٪). ويشير مقياس "العرض" إلى كمية الأكسجين الموجودة في الدم. النظام الشريانييتم توصيله في الدقيقة، بافتراض أن النتاج القلبي يبلغ 5 لتر/دقيقة. عند تجميع المقياس "المتاح للاستهلاك"، انطلقنا من حقيقة أن العديد من الأنسجة والأعضاء الحيوية غير قادرة على استخراج آخر 20٪ من الأكسجين من الهيموجلوبين، حيث يتوقف نشاطها الحيوي عندما يكون مستوى pO 2 الشعري أقل من 15-20 ملم زئبق. فن.

تجدر الإشارة إلى أنه عند انخفاض قيم pO2 في الدم الشرياني، المقابلة للجزء الحاد من المنحنى، تؤدي الزيادة الطفيفة في الجهد (على سبيل المثال، من 25 إلى 40 ملم زئبق) إلى زيادة كبيرة في التشبع (40-70٪) و زيادة حادةمتاح لاستهلاك الأوكسجين (200-500 مل / دقيقة):
1 - متاح للاستهلاك (مل/دقيقة)؛ 2 - العرض (مل/دقيقة)؛ 3 - المحتوى (مل/لتر)؛ 4- التشبع (%).

ومع ذلك، إذا انخفض pO 2 إلى أقل من 60 ملم زئبق. فن. (تشبع 90%)، ينخفض ​​تشبع الهيموجلوبين بشكل حاد. في هذه الحالة، فإن التغيرات في كمية محتوى الأكسجين المقابلة لتحولات معينة في ص 2 تزيد بشكل حاد.

في الشخص السليم، يكون الدم مشبعًا بالكامل تقريبًا بالأكسجين في الرئتين، وينخفض ​​مستوى أكسجة الدم الشرياني عند هضبة منحنى التفكك. يبلغ pO 2 من الدم الوريدي وسائل الأنسجة خارج الخلية حوالي 40 ملم زئبق. الفن، والدم يتخلى بسرعة عن كمية كبيرة من الأكسجين، حيث يقع توتره الآن على الجزء المتناقص بشكل حاد من منحنى التفكك.

بعض الأنسجة، مثل العضلات، لديها القدرة على استخراج كل الأكسجين من الدم. والبعض الآخر، وخاصة الدماغ، لا يستطيع امتصاص الأكسجين من الدم إذا كان pO 2 أقل من 15-20 ملم زئبقي. فن.

الأكسجين المتاح للاستهلاك (انظر الشكل 11). في حالة الراحة، مع النتاج القلبي الطبيعي الذي يبلغ 5 لتر/دقيقة وتشبع الأكسجين بنسبة 100% تقريبًا، يصل الأكسجين إلى الأنسجة عبر الشريان الأبهر بحجم 1000 مل/دقيقة. لكن يتم منع استهلاك 200 مل منها من خلال حقيقة أنه في هذه الحالة سينخفض ​​pO 2 إلى ما دون المستوى الذي لا تزال فيه الأعضاء، مثل الدماغ، قادرة على الحفاظ على وظائفها الحيوية. لذلك، فقط 1000-200 = 800 مل/دقيقة متاحة لاستهلاك الأكسجين بواسطة الأنسجة. هذه الكمية أعلى بحوالي 4 مرات من استخدام الأكسجين أثناء الراحة. إذا انخفض تشبع الشرايين إلى 40%، فإن كمية الأكسجين المنقولة عبر الشريان الأبهر عند النتاج القلبي 5 لتر/دقيقة تنخفض إلى 460 مل. الآن الأكسجين المتاح للاستهلاك سيكون 400-200 = 200 مل/دقيقة. في هذه الحالة، العرض يطابق تماما الحاجة. عندما يكون تشبع الدم الشرياني أقل من 40%، لا يمكن تلبية احتياجات الأنسجة من الأكسجين إلا عن طريق زيادة النتاج القلبي، وبعد المزيد منذ وقت طويل- عن طريق زيادة تركيز الهيموجلوبين.

تتناقص أيضًا كمية الأكسجين المتاحة للاستهلاك مع انخفاض النتاج القلبي أو فقر الدم أو التحولات في منحنى تفكك الأكسجين بسبب التغيرات في درجة الحرارة أو الرقم الهيدروجيني أو pCO 2 (انظر الشكل 20). نظرًا لأن الانخفاض في محتوى الأكسجين يتم تعويضه في كثير من الحالات عن طريق زيادة في النتاج القلبي، فإن الجمع بين الانخفاض في كلتا القيمتين أمر خطير بشكل خاص. لذلك، من المهم للغاية أخذ كل هذه الأمور في الاعتبار عند تحليل حالة المرضى الذين يعانون من فشل الجهاز التنفسي.

ثاني أكسيد الكربون. يتم نقل ثاني أكسيد الكربون في الدم في ثلاثة أشكال رئيسية: مذابًا على شكل بيكربونات ومتحدًا مع البروتينات (الهيموجلوبين بشكل أساسي) على شكل مركبات كربامية (الجدول 1).

ينتشر ثاني أكسيد الكربون من خلايا الأنسجة إلى البلازما، ومن ثم إلى كريات الدم الحمراء، حيث يتكون حمض الكربونيك تحت تأثير الأنهيدراز الكربونيك:
CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 .

يتفكك حمض الكربونيك إلى أيون H+ و أيون HCO3. نظرًا لخصائص الهيموجلوبين المنظمة، فهو يربط معظم أيونات H+، وتنتشر الكمية المقابلة من أيونات HCO3 في البلازما. ومن أجل استعادة التوازن الأيوني، تنتقل أيونات الكلوريد من البلازما إلى خلايا الدم الحمراء. نظرًا لأن الهيموجلوبين المنخفض هو قاعدة أقوى (وبالتالي يرتبط بسهولة أكبر بأيونات H+) من الأوكسيهيموجلوبين، فإن تقليل الهيموجلوبين الذي يحدث في الأنسجة يزيد من كمية H 2 CO 3 التي يمكن نقلها بنفس قيمة pCO 2. يتمتع الهيموجلوبين المنخفض أيضًا بقدرة أكبر على تكوين مركبات الكارامين مقارنة بالأوكسيهيموجلوبين. لذلك، من خلال التخلي عن الأكسجين، ينقل الهيموجلوبين المزيد من ثاني أكسيد الكربون بهذا الشكل.

تحدث كل هذه العمليات في الشعيرات الدموية الرئوية بترتيب عكسي.

يتم تفسير الدور المهم الذي تلعبه خلايا الدم الحمراء في نقل ثاني أكسيد الكربون من خلال الاختلاف في ميل الخط العازل سجل pCO 2 إلى الرقم الهيدروجيني للبلازما والدم (انظر الفصل 19).

دعونا نتناول سمتين أخريين لنقل ثاني أكسيد الكربون، والتي تنعكس في منحنى تفكك ثاني أكسيد الكربون الموضح في الشكل. 9. أولاً، منحنى تفكك ثاني أكسيد الكربون أكثر انحدارًا من منحنى الأكسجين. بمعنى آخر، هذا يعني أنه بالنسبة لتغير معين في الضغط الجزئي، تكون التحولات الكمية في ثاني أكسيد الكربون أكثر وضوحًا.

ويرجع ذلك جزئيًا إلى القدرة المتزايدة التي تمت مناقشتها بالفعل للهيموجلوبين المنخفض على ربط ثاني أكسيد الكربون. ثانيًا، منحنى تفكك ثاني أكسيد الكربون في المنطقة المقابلة للتركيب الطبيعي للدم الشرياني له ميل موحد، والذي يحدد القدرة على التعويض عن نقص التهوية في بعض أجزاء الرئتين عن طريق فرط تهوية أجزاء أخرى (انظر الصفحة 41).

على العكس من ذلك، فإن منحنى تفكك الأكسجين عند هذه النقطة له شكل الهضبة. ولذلك، تعويض مماثل للأكسجين أمر مستحيل عمليا.

تم العثور على علاقة بين مستوى البيكربونات وpCO 2 في الدم الشرياني. ومع ذلك، فإن التغيرات في تركيز البيكربونات التي تحدث أثناء الحماض التنفسيأو القلاء، تكون صغيرة نسبياً مقارنة بالتغيرات التي تحدث مع الاضطرابات الأيضية التوازن الحمضي القاعدي. عادة، هناك زيادة في امتصاص أو إنتاج أيونات H+، تصل إلى حوالي 50 ميلي مكافئ في اليوم. تأتي معظم هذه الأيونات من أحماض الكبريتيك والفوسفوريك، والتي تتشكل أثناء تحلل البروتينات والمركبات المعقدة الأخرى.

عادةً ما يتم طرح أيونات H+ الزائدة في البول. على الرغم من أن هذه الكمية من الحمض صغيرة جدًا مقارنة بـ 15000 ميلي مكافئ من ثاني أكسيد الكربون التي تتخلص منها الرئتان يوميًا، إلا أن دور هذا الحمض مهم للغاية، حيث أن حدوثه يرتبط باحتباس أو إفراز البيكربونات عن طريق الكلى، وهو ما يحدد المكون الأيضي للتوازن الحمضي القاعدي.

لتلخيص ذلك، تجدر الإشارة إلى أن تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الأنسجة يتم تنظيمه بنسبة ثاني أكسيد الكربون المتكون نتيجة لعمليات التمثيل الغذائي وكمية تدفق الدم الذي يغسله. في الكائن الحي بأكمله، يتم تحديده من خلال إجمالي إنتاج ثاني أكسيد الكربون والتخلص منه عن طريق الرئتين. من ناحية أخرى، يتم تنظيم تركيز البيكربونات في المقام الأول عن طريق الكلى.

لقد نظرنا بالتفصيل في كيفية دخول الهواء إلى الرئتين. الآن دعونا نرى ما سيحدث له بعد ذلك.

نظام الدورة الدموية

استقرنا على حقيقة أن الأكسجين الموجود في الهواء الجوي يدخل الحويصلات الهوائية، حيث يمر عبر جدارها الرقيق من خلال الانتشار إلى الشعيرات الدموية، مما يؤدي إلى تشابك الحويصلات الهوائية في شبكة كثيفة. تتصل الشعيرات الدموية أوردة رئويةوالتي تحمل الدم المؤكسج إلى القلب، أو بالأحرى إلى الأذين الأيسر. يعمل القلب مثل المضخة، حيث يضخ الدم في جميع أنحاء الجسم. من الأذين الأيسر، سوف يذهب الدم المؤكسج إلى البطين الأيسر، ومن هناك سوف ينتقل عبر الدورة الدموية الجهازية، إلى الأعضاء والأنسجة. تتبادل في شعيرات الجسم مع الأنسجة العناصر الغذائيةبعد أن يتخلى عن الأكسجين ويزيل ثاني أكسيد الكربون، يتجمع الدم في الأوردة ويدخل إلى الأوعية الدموية الأذين الأيمنالقلب، والدورة الدموية الجهازية مغلقة. دائرة صغيرة تبدأ من هناك.

تبدأ الدائرة الصغيرة في البطين الأيمن، ومن أين الشريان الرئوييحمل الدم ليتم "شحنه" بالأكسجين إلى الرئتين، مما يؤدي إلى تفرع وتشابك الحويصلات الهوائية شبكة الشعرية. من هنا مرة أخرى - على طول الأوردة الرئوية الأذين الأيسروهكذا إلى ما لا نهاية. ولتخيل مدى فعالية هذه العملية، تخيل أن الوقت اللازم لاكتمال الدورة الدموية هو 20-23 ثانية فقط. خلال هذا الوقت، يكون حجم الدم قادرًا على "تدوير" الدورة الدموية الجهازية والرئوية بشكل كامل.

لتشبع بيئة متغيرة بنشاط مثل الدم بالأكسجين، يجب أن تؤخذ العوامل التالية بعين الاعتبار:

كمية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون الموجودة في الهواء المستنشق (تركيبة الهواء)

فعالية التهوية السنخية (منطقة التماس التي يتم فيها تبادل الغازات بين الدم والهواء)

كفاءة تبادل الغازات السنخية (كفاءة المواد والهياكل التي تضمن اتصال الدم وتبادل الغازات)

تكوين الهواء المستنشق والزفير والسنخية

في الظروف العادية، يتنفس الإنسان الهواء الجوي الذي يكون تركيبه ثابتًا نسبيًا. يوجد دائمًا كمية أقل من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في هواء الزفير. يحتوي الهواء السنخي على أقل كمية من الأكسجين وأكثر من ثاني أكسيد الكربون. يتم تفسير الاختلاف في تكوين الهواء السنخي وهواء الزفير من خلال حقيقة أن الأخير عبارة عن خليط من هواء الفضاء الميت والهواء السنخي.

الهواء السنخي هو البيئة الغازية الداخلية للجسم. ذلك يعتمد على تكوينه تكوين الغازالدم الشرياني. تحافظ الآليات التنظيمية على ثبات تكوين الهواء السنخي، والذي أثناء التنفس الهادئ يعتمد قليلاً على مراحل الاستنشاق والزفير. على سبيل المثال، يكون محتوى ثاني أكسيد الكربون في نهاية الشهيق أقل بنسبة 0.2-0.3٪ فقط منه في نهاية الزفير، حيث أنه مع كل شهيق يتم تجديد 1/7 فقط من الهواء السنخي.

بالإضافة إلى ذلك، فإن تبادل الغازات في الرئتين يحدث بشكل مستمر، بغض النظر عن مراحل الشهيق أو الزفير، مما يساعد على معادلة تكوين الهواء السنخي. مع التنفس العميق، بسبب زيادة معدل تهوية الرئتين، يزداد اعتماد تركيبة الهواء السنخي على الشهيق والزفير. يجب أن نتذكر أن تركيز الغازات "على محور" تدفق الهواء وعلى "جانبه" سيختلف أيضًا: ستكون حركة الهواء "على طول المحور" أسرع وسيكون التكوين أقرب إلى تكوين الهواء الجوي. في منطقة قمة الرئتين، يتم تهوية الحويصلات الهوائية بشكل أقل كفاءة مما هي عليه في الأجزاء السفلية من الرئتين المجاورة للحجاب الحاجز.

التهوية السنخية

يحدث تبادل الغازات بين الهواء والدم في الحويصلات الهوائية. جميع المكونات الأخرى للرئتين تعمل فقط على توصيل الهواء إلى هذا المكان. لذلك، ليس مقدار تهوية الرئتين هو المهم، بل مقدار تهوية الحويصلات الهوائية. وهي أقل من تهوية الرئة بمقدار تهوية الحيز الميت. لذلك، مع حجم تنفس دقيق يساوي 8000 مل ومعدل تنفس 16 في الدقيقة، ستكون تهوية الفضاء الميت 150 مل × 16 = 2400 مل. تهوية الحويصلات الهوائية ستكون 8000 مل - 2400 مل = 5600 مل. مع نفس حجم التنفس الدقيق البالغ 8000 مل ومعدل التنفس 32 في الدقيقة، ستكون تهوية الفضاء الميت 150 مل × 32 = 4800 مل، والتهوية السنخية 8000 مل - 4800 مل = 3200 مل، أي. سيكون نصف ما في الحالة الأولى. هذا يعني الاستنتاج العملي الأولتعتمد فعالية التهوية السنخية على عمق التنفس وتكراره.

يتم تنظيم كمية تهوية الرئتين من قبل الجسم بطريقة تضمن تكوين غاز ثابت للهواء السنخي. وهكذا، مع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء السنخي، يزداد حجم التنفس الدقيق، ومع انخفاضه يتناقص. ومع ذلك، فإن الآليات التنظيمية لهذه العملية لا توجد في الحويصلات الهوائية. عمق التنفس والتردد قابلان للتعديل مركز الجهاز التنفسيبناءً على معلومات حول كمية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الدم.

تبادل الغازات في الحويصلات الهوائية

يحدث تبادل الغازات في الرئتين نتيجة انتشار الأكسجين من الهواء السنخي إلى الدم (حوالي 500 لتر يوميًا) وثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الهواء السنخي (حوالي 430 لترًا يوميًا). يحدث الانتشار بسبب اختلاف ضغط هذه الغازات في الهواء السنخي وفي الدم.

الانتشار هو الاختراق المتبادل للمواد الملامسة لبعضها البعض بسبب الحركة الحرارية لجزيئات المادة. يحدث الانتشار في اتجاه تقليل تركيز المادة ويؤدي إلى توزيع موحد للمادة في كامل الحجم الذي تشغله. وبالتالي، فإن انخفاض تركيز الأكسجين في الدم يؤدي إلى اختراقه من خلال غشاء حاجز الدم الهوائي (الهوائي)، والتركيز المفرط لثاني أكسيد الكربون في الدم يؤدي إلى إطلاقه في الهواء السنخي. من الناحية التشريحية، يتم تمثيل حاجز الدم والهواء بواسطة الغشاء الرئوي، والذي يتكون بدوره من الخلايا البطانية الشعرية، وغشاءين رئيسيين، وطبقة مسطحة ظهارة السنخية، طبقة الفاعل بالسطح. سمك الغشاء الرئوي هو 0.4-1.5 ميكرون فقط.

الفاعل بالسطح هو الفاعل بالسطح الذي يسهل انتشار الغازات. انتهاك تخليق الفاعل بالسطح من قبل الخلايا الظهارية الرئوية يجعل عملية التنفس شبه مستحيلة بسبب التباطؤ الحاد في مستوى انتشار الغاز.

يمكن أن يذوب الأكسجين الذي يدخل الدم وثاني أكسيد الكربون الذي يجلبه الدم أو يرتبطان كيميائيًا. في الظروف العادية، يتم نقل كمية صغيرة من هذه الغازات في حالة حرة (مذابة) بحيث يمكن إهمالها بأمان عند تقييم احتياجات الجسم. من أجل التبسيط، سنفترض أن الكمية الرئيسية من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون يتم نقلها في حالة مرتبطة.

نقل الأكسجين

يتم نقل الأكسجين على شكل أوكسي هيموجلوبين. الأوكسيهيموجلوبين هو مركب من الهيموجلوبين والأكسجين الجزيئي.

الهيموجلوبين موجود في خلايا الدم الحمراء - خلايا الدم الحمراء. تبدو خلايا الدم الحمراء تحت المجهر وكأنها قطعة دونات مسطحة قليلاً. يسمح هذا الشكل غير المعتاد لخلايا الدم الحمراء بالتفاعل مع الدم المحيط بها على مساحة أكبر من الخلايا الكروية (في الأجسام ذات الحجم المتساوي، يكون للكرة أقل مساحة). بالإضافة إلى ذلك، فإن خلايا الدم الحمراء قادرة على الشباك في الأنبوب، والضغط في الشعيرات الدموية الضيقة والوصول إلى الزوايا البعيدة من الجسم.

فقط 0.3 مل من الأكسجين يذوب في 100 مل من الدم عند درجة حرارة الجسم. ينتشر الأكسجين، الذي يذوب في بلازما الدم في الشعيرات الدموية في الدورة الدموية الرئوية، إلى خلايا الدم الحمراء ويرتبط مباشرة بالهيموجلوبين، مكونًا أوكسي هيموجلوبين، حيث يبلغ الأكسجين 190 مل / لتر. معدل ربط الأكسجين مرتفع - يتم قياس وقت امتصاص الأكسجين المنتشر بأجزاء من الألف من الثانية. في الشعيرات الدموية للحويصلات الهوائية مع التهوية وإمدادات الدم المناسبة، يتم تحويل كل هيموجلوبين الدم الوارد تقريبًا إلى أوكسي هيموجلوبين. لكن معدل انتشار الغازات "ذهابًا وإيابًا" أبطأ بكثير من معدل ارتباط الغازات.

هذا يعني الاستنتاج العملي الثاني: لكي يستمر تبادل الغازات بنجاح، يجب أن "يتلقى" الهواء فترات توقف، حيث يتمكن تركيز الغازات في الهواء السنخي والدم المتدفق من التعادل، أي أنه يجب أن يكون هناك توقف مؤقت بين الشهيق والزفير.

يعتمد تحويل الهيموغلوبين المخفض (الخالي من الأكسجين) (ديوكسي هيموغلوبين) إلى هيموغلوبين مؤكسد (يحتوي على الأكسجين) (أوكسي هيموغلوبين) على محتوى الأكسجين المذاب في الجزء السائل من بلازما الدم. علاوة على ذلك، فإن آليات استيعاب الأكسجين المذاب فعالة للغاية.

على سبيل المثال، الزيادة إلى ارتفاع 2 كم فوق مستوى سطح البحر يصاحبها انخفاض الضغط الجويمن 760 إلى 600 ملم زئبق. الفن، الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء السنخي من 105 إلى 70 ملم زئبق. الفن، وينخفض ​​محتوى أوكسي هيموجلوبين بنسبة 3٪ فقط. وعلى الرغم من انخفاض الضغط الجوي، يستمر تزويد الأنسجة بالأكسجين بنجاح.

في الأنسجة التي تتطلب الكثير من الأكسجين لتعمل بشكل طبيعي (العضلات العاملة والكبد والكلى، الأنسجة الغدية)، أوكسي هيموغلوبين "يتخلى" عن الأكسجين بشكل نشط للغاية، وأحيانًا بشكل كامل تقريبًا. في الأنسجة التي تكون فيها شدة العمليات المؤكسدة منخفضة (على سبيل المثال، في الأنسجة الدهنية)، معظمالأوكسي هيموغلوبين لا "يتخلى" عن مستوى الأكسجين الجزيئي تفكك أوكسي هيموجلوبين منخفض. إن انتقال الأنسجة من حالة الراحة إلى الحالة النشطة (تقلص العضلات وإفراز الغدة) يخلق تلقائيًا الظروف اللازمة لزيادة تفكك الأوكسيهيموجلوبين وزيادة إمداد الأكسجين بالأنسجة.

تتناقص قدرة الهيموجلوبين على "الاحتفاظ" بالأكسجين (تقارب الهيموجلوبين للأكسجين) مع زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون (تأثير بور) وأيونات الهيدروجين. الزيادة في درجة الحرارة لها تأثير مماثل على تفكك الأوكسيهيموجلوبين.

من هنا يصبح من السهل فهم كيفية ترابط العمليات الطبيعية وتوازنها بالنسبة لبعضها البعض. تعتبر التغييرات في قدرة الأوكسي هيموغلوبين على الاحتفاظ بالأكسجين ذات أهمية كبيرة لضمان إمداد الأنسجة بالأكسجين. في الأنسجة التي تحدث فيها عمليات التمثيل الغذائي بشكل مكثف، يزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون وأيونات الهيدروجين، وترتفع درجة الحرارة. يؤدي ذلك إلى تسريع وتسهيل إطلاق الأكسجين عن طريق الهيموجلوبين وتسهيل مسار عمليات التمثيل الغذائي.

في الألياف العضلات الهيكليةيحتوي على الميوجلوبين الذي يشبه الهيموجلوبين. لديها تقارب عالية جدا للأكسجين. بعد "الاستيلاء" على جزيء الأكسجين، لن يطلقه بعد الآن في الدم.

كمية الأكسجين في الدم

يُطلق على الحد الأقصى لكمية الأكسجين التي يمكن للدم ربطها عندما يكون الهيموجلوبين مشبعًا بالكامل بالأكسجين اسم سعة الأكسجين في الدم. تعتمد سعة الأكسجين في الدم على محتوى الهيموجلوبين فيه.

في الدم الشرياني، يكون محتوى الأكسجين أقل قليلاً (3-4٪) من سعة الأكسجين في الدم. في الظروف العادية، يحتوي 1 لتر من الدم الشرياني على 180-200 مل من الأكسجين. حتى في الحالات التي يتنفس فيها الشخص الأكسجين النقي في ظل الظروف التجريبية، فإن كميته في الدم الشرياني تتوافق عمليا مع سعة الأكسجين. بالمقارنة مع التنفس مع الهواء الجوي، فإن كمية الأكسجين المنقولة تزيد قليلا (بنسبة 3-4٪).

يحتوي الدم الوريدي في حالة الراحة على حوالي 120 مل/لتر من الأكسجين. وبالتالي، عندما يتدفق الدم عبر الشعيرات الدموية في الأنسجة، فإنه لا يطلق كل ما يحتاجه من الأكسجين.

يُطلق على جزء الأكسجين الذي تمتصه الأنسجة من الدم الشرياني معدل استخدام الأكسجين. ولحسابه، اقسم الفرق في محتوى الأكسجين في الدم الشرياني والوريدي على محتوى الأكسجين في الدم الشرياني واضربه في 100.

على سبيل المثال:
(200-120): 200 × 100 = 40%.

أثناء الراحة، يتراوح معدل استخدام الأكسجين في الجسم من 30 إلى 40%. مع العمل العضلي المكثف ترتفع إلى 50-60٪.

نقل ثاني أكسيد الكربون

يتم نقل ثاني أكسيد الكربون في الدم في ثلاثة أشكال. في الدم الوريدي يمكن اكتشاف حوالي 58 مجلد. % (580 مل/لتر) من ثاني أكسيد الكربون، منها حوالي 2.5% فقط من حيث الحجم تكون في حالة مذابة. تتحد بعض جزيئات ثاني أكسيد الكربون مع الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء لتكوين كاربوهيموجلوبين (حوالي 4.5 حجم). الكمية المتبقية من ثاني أكسيد الكربون مرتبطة كيميائيًا وموجودة في شكل أملاح حمض الكربونيك (حوالي 51 مجلدًا).

يعد ثاني أكسيد الكربون أحد أكثر المنتجات شيوعًا التفاعلات الكيميائيةالاسْتِقْلاب. يتشكل بشكل مستمر في الخلايا الحية ومن هناك ينتشر إلى دم الشعيرات الدموية في الأنسجة. في خلايا الدم الحمراء يتحد مع الماء ويشكل حمض الكربونيك (C02 + H20 = H2C03).

يتم تحفيز هذه العملية (تسريعها عشرين ألف مرة) بواسطة إنزيم الأنهيدراز الكربونيك. يوجد الأنهيدراز الكربونيك في كريات الدم الحمراء ولا يوجد في بلازما الدم. وهكذا، فإن عملية اتحاد ثاني أكسيد الكربون مع الماء تحدث بشكل حصري تقريبًا في خلايا الدم الحمراء. لكن هذه عملية قابلة للعكس ويمكن أن تغير اتجاهها. اعتمادا على تركيز ثاني أكسيد الكربون، يحفز الأنهيدراز الكربونيك تكوين حمض الكربونيك وتحلله إلى ثاني أكسيد الكربون والماء (في الشعيرات الدموية في الرئتين).

بفضل عمليات الارتباط هذه، يكون تركيز ثاني أكسيد الكربون في كريات الدم الحمراء منخفضًا. ولذلك، تستمر كميات جديدة ومتزايدة من ثاني أكسيد الكربون في الانتشار داخل خلايا الدم الحمراء. ويصاحب تراكم الأيونات داخل كريات الدم الحمراء زيادة في عددها الضغط الاسموزيونتيجة لذلك، تزداد كمية الماء الموجودة في البيئة الداخلية لخلايا الدم الحمراء. ولذلك، فإن حجم خلايا الدم الحمراء في الشعيرات الدموية في الدورة الدموية الجهازية يزيد قليلا.

الهيموغلوبين لديه تقارب أكبر للأكسجين من ثاني أكسيد الكربون، لذلك، في ظل ظروف زيادة الضغط الجزئي للأكسجين، يتم تحويل الكاربوهيموغلوبين أولا إلى ديوكسي هيموغلوبين ثم إلى أوكسي هيموغلوبين.

بالإضافة إلى ذلك، عندما يتم تحويل أوكسي هيموجلوبين إلى هيموجلوبين، تزداد قدرة الدم على ربط ثاني أكسيد الكربون. وتسمى هذه الظاهرة تأثير هالدين. يعمل الهيموجلوبين كمصدر لكاتيونات البوتاسيوم (K+)، اللازمة لربط حمض الكربونيك في شكل أملاح ثاني أكسيد الكربون - بيكربونات.

لذلك، في خلايا الدم الحمراء في الشعيرات الدموية الأنسجة، يتم تشكيل كمية إضافية من بيكربونات البوتاسيوم، وكذلك الكاربوهيموغلوبين. في هذا الشكل، يتم نقل ثاني أكسيد الكربون إلى الرئتين.

في الشعيرات الدموية للدورة الرئوية، يتم تقليل تركيز ثاني أكسيد الكربون. يتم فصل ثاني أكسيد الكربون عن الكاربوهيموجلوبين. وفي الوقت نفسه، يتكون الأوكسي هيموغلوبين ويزداد تفككه. يحل أوكسي هيموجلوبين محل البوتاسيوم من البيكربونات. يتحلل حمض الكربونيك الموجود في كريات الدم الحمراء (في وجود الأنهيدراز الكربوني) بسرعة إلى H20 وCO2. الدائرة كاملة.

هناك ملاحظة أخرى متبقية. يمتلك أول أكسيد الكربون (CO) ألفة أكبر للهيموجلوبين من ثاني أكسيد الكربون (CO2) ومن الأكسجين. وهذا هو السبب في أن التسمم بأول أكسيد الكربون خطير للغاية: من خلال تكوين رابطة مستقرة مع الهيموجلوبين، يمنع أول أكسيد الكربون إمكانية النقل الطبيعي للغاز و"يخنق" الجسم بالفعل. سكان المدن الكبرى يستنشقون باستمرار زيادة التركيزاتأول أكسيد الكربون. وهذا يؤدي إلى حقيقة أنه حتى العدد الكافي من خلايا الدم الحمراء الكاملة في ظل ظروف الدورة الدموية الطبيعية غير قادر على أداء وظائف النقل. وبالتالي فإن الإغماء والنوبات القلبية تكون نسبيا الأشخاص الأصحاءفي الاختناقات المرورية.

• < عودة

اعتمادًا على المواد المنقولة، يتم تمييز العديد من الوظائف الرئيسية للدم: الجهاز التنفسي، والتغذية، والإخراج، والتنظيم، والتوازن، والحماية، والتنظيم الحراري. تتمثل وظيفة الدم التنفسية في توصيل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة وثاني أكسيد الكربون الوارد منها إلى الرئتين. يتم نقل الأكسجين بسبب وجود الهيموجلوبين (Hb) في الدم واختلاف الضغط الجزئي للغازات في مرحلة نقلها وبعض العوامل الأخرى. يوجد أدناه تكوين الهواء المستنشق والسنخي والزفير (الجدول 1)، بالإضافة إلى الضغط الجزئي للغازات في مراحل النقل المختلفة (الجدول 2).

الجدول 1.تكوين الهواء المستنشق والسنخي والزفير (بعد وايت وآخرون، 1981)

الجدول 2.ضغط جزئي غازات الجهاز التنفسيفي مواقع مختلفة من نقلهم لدى الأشخاص الأصحاء أثناء الراحة (Siggaard-Andersen، I960)

عادة، يكون استهلاك الأكسجين وحاجة الأنسجة له ​​متساويين. في الحالات الحرجة، قد تتجاوز الحاجة إلى الأكسجين (الطلب الأيضي) استهلاكه، وهو ما يصاحبه تطور نقص الأكسجة في الأنسجة. في حالة الراحة، يستهلك الجسم حوالي 250 مل من الأكسجين في الدقيقة الواحدة. مع كبير النشاط البدنييمكن أن تزيد هذه القيمة إلى 2500 مل/دقيقة.

الوظيفة التنفسية للدم: نقل الأكسجين

الأوكسجين في الدم هو في شكلين: يذوب فيزيائيا في البلازما ويرتبط كيميائيا بالهيموجلوبين (Hb). لتحديد الأهمية السريرية لكل من هذين النوعين من وجود الأكسجين، من الضروري إجراء حسابات بسيطة.

النتاج القلبي الطبيعي (كمية الدم التي يخرجها القلب في دقيقة واحدة) هو 5 لتر / دقيقة؛ من هذه الكمية، حوالي 60٪ (3 لتر) عبارة عن بلازما. معامل ذوبان الأكسجين في بلازما الدم عند t = 38 درجة مئوية وعند ضغط 760 ملم زئبق. هو 0.O2 · 4 مل/مل. في ظل هذه الظروف، يمكن إذابة (3000 x 0.O 2 4) 72 مل من الأكسجين في 3 لترات من البلازما. ومع ذلك، في الدورة الدموية يكون الضغط الجزئي للأكسجين أقل بكثير ويبلغ حوالي 80-90 ملم زئبق، وبما أن أي غاز يذوب في السوائل بما يتناسب مع ضغطه الجزئي، فيمكن حساب أن 3 لترات من بلازما الدم تدور في الجسم. يحتوي على حوالي 8 مل من الأكسجين المذاب. وهذا ما يقرب من 3% من الحد الأدنى لمتطلبات الجسم وهو 250 مل/دقيقة. تتزامن القيمة التي تم الحصول عليها مع البيانات التي حددتها Cuenter S.A. (1977). وهذه القيمة (3%) صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمالها في المستقبل.

بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، تتأثر وظيفة الجهاز التنفسي للدم أيضًا بشكل كبير بالفوسفات العضوي داخل الخلايا - 2،3-ثنائي فسفوغليسيرات (2،3-DPG). تتشكل هذه المادة مباشرة في خلايا الدم الحمراء وتؤثر على ألفة الهيموجلوبين للأكسجين. يتناقص هذا المؤشر مع زيادة تركيز 2,3-DPG في كريات الدم الحمراء ويزيد مع انخفاضه.

تحدث زيادة في ألفة Hb للأكسجين وانتقال BDV إلى اليسار عند سقوط P 50 بسبب:

• انخفاض في ضغط ثاني أكسيد الكربون (PCO 2)؛
• انخفاض في تركيز 2,3-DPG والفوسفات غير العضوي.
• انخفاض في درجة حرارة الجسم.
• زيادة الرقم الهيدروجيني.

في الوقت نفسه، يؤدي انخفاض درجة الحموضة، وزيادة PCO 2، وتركيز 2,3-DPG والفوسفات غير العضوي، وكذلك زيادة في درجة الحرارة والحماض إلى انخفاض في تقارب الهيموجلوبين للأكسجين و تحول ADV إلى اليمين مع زيادة P50.

استهلاك الأوكسجين، بالإضافة إلى الحالة الوظيفيةيعكس Hb، إلى حد ما، الدور التعويضي للديناميكا الدموية. يزيد حجم الدقيقةيمكن للدورة الدموية (IOC) تعويض نقص الأكسجين في الدم.

الوظيفة التنفسية للدم: نقل ثاني أكسيد الكربون

إن النسبة الساحقة من ثاني أكسيد الكربون (CO 2) في الجسم هي نتاج لعملية التمثيل الغذائي الخلوي. يتمتع ثاني أكسيد الكربون بقدرة انتشار عالية (أعلى بـ 20 مرة من قدرة الأكسجين)، وينتشر بسهولة في الشعيرات الدموية ويتم نقله إلى الرئتين على شكل شكل مذاب وأنيون بيكربونات ومركبات كاربامين. حوالي 5% من إجمالي كمية ثاني أكسيد الكربون تكون في صورة مذابة.

في الشعيرات الدموية للدورة الدموية الجهازية، يطلق الأوكسي هيموغلوبين الأكسجين إلى الأنسجة ويتحول إلى هيموغلوبين منخفض. في الوقت نفسه، يدخل ثاني أكسيد الكربون إلى خلايا الدم الحمراء، ويتفاعل بسرعة كبيرة مع الماء في وجود إنزيم الأنهيدراز الكربونيك داخل الخلايا، مكونًا حمض الكربونيك (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3). في البلازما بدون هذا الإنزيم، يحدث هذا التفاعل ببطء شديد. يتفكك حمض الكربونيك المتكون داخل الخلية إلى HCO3 وH+. يتحد أيون الهيدروجين الناتج مع الهيموجلوبين المخفض، ليشكل HHb، ويتم تخزينه مؤقتًا ويبقى داخل الخلية. وبالتالي، فإن إزالة الأكسجين من الدم الشرياني في الأنسجة المحيطية يعزز ربط البروتون. تنتقل أنيونات HCO 3، أثناء تراكمها، من كريات الدم الحمراء إلى البلازما، ومن البلازما إلى كريات الدم الحمراء هناك تدفق أيونات الكلور (تحول الكلوريد)، مما يضمن الحياد الكهربائي للخلية.

يحتوي هذا النموذج على الجزء الأكبر من ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني (حوالي 90%). يتم نقل ثاني أكسيد الكربون على شكل مركبات الكاربامين بسبب تفاعله مع المجموعات الأمينية الطرفية لبروتينات الدم (الهيموجلوبين بشكل أساسي). تنقل مركبات الكاربامين حوالي 5% من إجمالي كمية ثاني أكسيد الكربون الموجودة في الدم الشرياني. في الوقت نفسه، في الفرق الشرياني الوريدي في تركيزات ثاني أكسيد الكربون، 60٪ يرجع إلى HCO 3، 30٪ إلى مركبات الكاربامين، 10٪ إلى الشكل المذاب لثاني أكسيد الكربون. مثل هذا الوجود لأشكال الوجود الثلاثة في الدم يخلق توازنًا بين الأشكال المذابة والمقيدة لثاني أكسيد الكربون.

مصادر:
1. فيديوكوفيتش ن. / علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء // فينيكس، 2003.
2. سومين س.أ. / ظروف طارئة// عالم الصيدلة، 2000.