氧的运输
出处:按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《临床人体解剖生理学》第318页(2902字)
(一)氧的运输形式
1.物理溶解O2直接溶解在血浆中被运送。运送量决定于氧分压的高低,分压高,溶解多;分压低,溶解少。动脉血氧分压为13.3kPa(100mmHg),100ml血液中仅溶解0.3ml O2。物理溶解的运氧量很少,仅占总运氧量的1.5%。但是只有通过物理溶解的形式才能成为化学结合的形式,所以物理溶解是化学结合的前提,虽然它的运O2量很少,仍是O2运输的重要形式。
2.化学结合 在肺部PO2高,O2与血红蛋白(hemoglobin,Hb)的Fe2+结合成氧合血红蛋白(oxyhemoglobin,HbO2)。Fe2+与O2结合后仍然是二价铁,所以此反应是氧合(oxygenation),而不是氧化(oxidation)。HbO2呈鲜红色,所以动脉血也呈鲜红色。在组织部位,PO2低,HbO2又解离为去氧血红蛋白(deoxyhemoglobin,Hb)和O2。去氧血红蛋白呈紫蓝色,所以静脉血呈暗红色。O2与Hb结合的特点是快速、可逆,无需酶的催化。
这种运输形式的运O2量很大,1gHb可以结合1.34~1.39ml氧,100ml血液中的Hb能结合20ml的O2,占运氧量的98.5%,因此化学结合是O2运输的主要形式。
100ml血中去氧血红蛋白超过5g时,皮肤黏膜呈紫蓝色称为紫绀(cyanosis)。出现紫绀常表示人体缺氧。但也有例外,如高原性红细胞增多症,去氧血红蛋白超过5g/100ml而出现紫绀,但人体并不出现缺氧。相反,严重贫血时,由于血红蛋白减少,去氧血红蛋白难以达到5g/100ml,人体虽然缺氧,但并不出现紫绀。
IIb还可以和CO结合,生成一氧化碳血红蛋白(carboxyhemoglobin,HbCO),CO和Hb的亲合力是O2的250倍。CO和Hb结合,占据了O2的结合位点,使HbO2减少,人体出现缺氧,称为CO中毒。HbCO呈樱桃红色,患者的皮肤黏膜也呈樱桃红色。CO中毒的患者虽然缺氧,但并不出现紫绀。
O2是结合在Hb的Fe2+上,如果Fe2+被氧化成Fe3+,Hb将失去带O2的能力,亚硝酸盐中毒即属于这种情况。
(二)血氧容量、血氧含量和血氧饱和度
1.血红蛋白氧容量 是指100ml血中,Hb能结合的最大O2量。一般情况下,血中溶解的O2很少,可忽略不计,因此也可把血红蛋白氧容量称为血氧容量(oxygen capacity)。
2.血红蛋白氧含量 是指100ml血中,Hb实际结合的O2量,血中溶解的少量02忽略不计。血红蛋白氧含量也称为血氧含量(oxygen content)。
3.血红蛋白氧饱和度 是指血红蛋白氧含量占血红蛋白氧容量的百分比,即:
血红蛋白氧饱和度=血红蛋白氧含量/血红蛋白氧容量×100%
血红蛋白氧饱和度也可称为血氧饱和度(oxygen saturation)。
(三)氧离曲线
1.氧离曲线的概念和特点 反映血红蛋白氧饱和度与血液PO2关系的曲线称为氧离曲线(oxygen dissociation curve)或称氧合血红蛋白解离曲线,它呈S型(图7-34)。氧离曲线呈S型的原因与血红蛋白的变构效应有关。
图7-34 氧离曲线及其影响因素
(1)氧离曲线的上段:相当于PO28~13.3kPa(60~100mmHg),PO2较高的水平,这段曲线较平坦,说明PO2的变化对血红蛋白氧饱和度影响不大。这一特点有利于肺部氧的摄取,只要吸入气或肺泡气PO2不低于8kPa(60mmHg),血红蛋白氧饱和度仍可维持在90%以上,不会发生明显的低氧血症。
(2)氧离曲线的中段:相当于PO25.3~8kPa(40~60mmHg),这段曲线的坡度较陡,说明PO2下降时,血红蛋白氧饱和度有较明显的下降,HbO2放出较多的O2。组织部位的PO2在此范围中,这样有利于氧合血红蛋白解离,100ml血液流经组织时可释放出5mlO2,供给组织利用。
(3)氧离曲线下段:相当于PO22~5.3kPa(15~4OmmHg),这段曲线的坡度更陡,说明PO2稍有下降,即血红蛋白氧饱和度显着下降。组织活动加强时氧分压可降至2kPa(15mmHg),HbO2可释放出更多的O2,供组织细胞利用。
2.影响氧离曲线的因素影响氧离曲线的因素主要包括以下方面(图7-34):
(1)PCO2和pH:PCO2升高或pH降低时Hb对O2的亲合力降低,氧离曲线右移。当血液流经组织时CO2从组织扩散入血液,血液PCO2和H+浓度升高,此时Hb对O2的亲合力降低,促使HbO2解离,向组织释放更多的O2,有利于组织部位O2的供应。PCO2降低或pH升高时Hb对O2的亲合力增强,氧离曲线左移。血液流经肺部时,CO2从血液向肺泡扩散,血液的PCO2降低,H+浓度也降低,均使Hb对O2的亲合力增加,促进肺部血液的氧合,血液运O2量增加,也有利于人体的供氧。pH对Hb氧亲和力的影响称为波尔效应(Bohr effect)。波尔效应的发生机制主要与pH改变时Hb的构型变化有关。
(2)温度:温度升高时氧离曲线右移,O2的释放增多。组织代谢增高时,温度升高,同时CO2和酸性产物增加,都利于HbO2解离,使活动的组织获得更多的O2,适应代谢的需要。温度降低时,曲线左移,不利于O2的释放。
(3)2,3-二磷酸甘油酸(2,3-diphosphoglyceric acid,2,3-DPG):2,3-DPG是红细胞无氧糖酵解的产物。红细胞中的2,3-DPG影响Hb和O2的亲合力,红细胞中的2,3-DPG升高,Hb和O2的亲合力降低,氧离曲线右移;2,3-DPG降低,Hb对O2的亲合力增强,氧离曲线左移。