5. Газы крови
5.1. Кислород
Важнейшая функция крови – дыхательная. Поглощенный в легких кислород переносится кровью к органам и тканям, а углекислый газ транспортируется в обратном направлении. Основная роль в переносе дыхательных газов принадлежит гемоглобину, содержащемуся в эритроцитах крови.
Гемоглобин относится к классу сложных белков – хромопротеинов. Он состоит из небелковой части, относящейся к железопорфиринам, – гема и белковой части – глобина. Гемоглобин выполняет функцию переносчика кислорода благодаря наличию в молекуле гема двухвалентного железа. Железо гемоглобина, присоединяя молекулу кислорода, не окисляется, то есть не переходит из двух– в трехвалентное состояние, а образует обратимую связь, которая сравнительно легко разрушается при соответствующих изменениях концентрации кислорода в среде.
Гемоглобин (НЬ), присоединивший кислород, становится оксигемоглобином (НЬO2). Реакцию связывания кислорода гемоглобином называют оксигенацией, обратный процесс – дезоксигенацией. Не связанный с кислородом гемоглобин называется дезоксигемоглобином.
В условиях организма 1 г гемоглобина способен связать 1,34 мл кислорода. Если известно содержание гемоглобина крови, можно рассчитать кислородную емкость крови – максимальное количество кислорода, которое может связать гемоглобин при его полном насыщении О2.
При содержании 150 г/л количество кислорода в 1 л крови составит 1,34 х 150 = 201 мл; в 100 мл крови – 20,1 мл или 20,1 об.% (объемных %).
Процентное отношение количества О2, реально связанного с гемоглобином, к кислородной емкости крови называется насыщением (saturation – сатурация) гемоглобина кислородом (SO2 или HBO2).
Другими словами, SO2 – это отношение оксигемоглобина к общему количеству гемоглобина крови.
В норме насыщение артериальной крови кислородом (SO2 или HBO2) – 96–98 %.
Небольшое «недонасыщение» (2–4 %) объясняется некоторой неравномерностью легочной вентиляции, незначительной примесью венозной крови, которые есть и у здоровых людей.
Насыщение гемоглобина кислородом зависит от напряжения О2 в крови (в соответствии с физическим законом действующих масс). Графически эту зависимость отражает кривая диссоциации оксигемоглобина, имеющая S-образную форму.
Нормальное напряжение кислорода в крови артерий (РаO2) колеблется в пределах 95-100 мм рт. ст. С возрастом газовый состав крови претерпевает некоторые изменения. Напряжение О2 в артериальной крови здоровых молодых людей в среднем составляет 95-100 мм рт. ст.; к 40 годам оно снижается примерно до 80 мм рт. ст., а к 70 годам – до 70 мм рт. ст. Эти изменения связаны с тем, что с возрастом увеличивается неравномерность функционирования различных участков легких.
Таким образом, степень оксигенации крови может быть охарактеризована двумя показателями: напряжением кислорода (РаO2) и насыщением крови кислородом (SO2 или НВО2).
Снижение этих показателей в артериальной крови (венозная кровь для исследования газового состава непригодна) называется артериальной гипоксемией. Умеренная гипоксемия характеризуется прежде всего снижением РаO2, величина SO2 (НВO2) более устойчива.
5.2. Двуокись углерода (углекислый газ)
Двуокись углерода – это конечный продукт обменно-окислительных процессов в клетках и тканях организма – переносится кровью к легким и удаляется через них во внешнюю среду (99,5 % СО2 покидает организм через легкие и только незначительная часть выделяется почками).
Двуокись углерода может переноситься как в физически растворенном виде, так и в составе обратимых химических соединений. Химические реакции связывания СО2 сложнее и многообразнее, чем реакции присоединения кислорода. Это обусловлено тем, что механизмы, отвечающие за перенос углекислого газа, должны обеспечивать и постоянство кислотноосновного состояния крови.
Двуокись углерода находится в крови в следующих формах:
• в связи с аминогруппами гемоглобина – 15 %;
• в виде угольной кислоты (Н2СО3) – незначительное количество;
• в растворенном виде в плазме – 5 %;
• в растворенном виде в плазме – 5 %;
• в виде бикарбонат-ионов (НСО3), обеспечивающих постоянство активной реакции крови (рН), – более 80 %.
В нормальных условиях в артериальной крови напряжение СО2 (РаСО2) – 40 мм рт. ст. (с колебаниями от 35 до 45 мм рт. ст.). Повышение РаСО2 называется артериальной гиперкапнией, а снижение – артериальной гипокапнией.
Нарушения газового состава крови выявляются при большинстве заболеваний легких. По показателям газового состава артериальной крови можно судить о функции легких в целом.
Идеальным объектом изучения газового состава крови является артериальная кровь, которая получена пункцией локтевой или бедренной артерии. Газовый состав венозной крови не может быть использован как показатель функции аппарата внешнего дыхания, так как содержание в ней О2 и СО2 зависит еще и от уровня обмена веществ и скорости кровотока в тканях.
Забор крови и ее доставка к аппарату должны осуществляться без доступа воздуха (в шприце, закрытом капилляре, сосуде под вазелиновым маслом). Шприц и иглу для пункции необходимо промыть гепарином.
Необходимость получения крови из артерии исключает возможность повторных исследований на протяжении короткого периода времени, поэтому широкое распространение получило исследование малых порций капиллярной крови, полученных из кончика пальца или мочки уха.
Еще Холденом было показано, что если держать руку человека в течение 20 мин в водяной бане с температурой воды 38 °C, то в этих условиях газовый состав крови из подкожной вены руки станет идентичным газовому составу артериальной крови. Еще более близок к артериальной газовый состав капиллярной крови.
