Transport kyslíku krví

Kyslík, jako životně důležitá molekula je transportována krví a to díky krevnímu barvivu – hemoglobinu. Vazba kyslíku na hemoglobin má své zákonitosti.

Vazba kyslíku

Normálně je 97 % kyslíku v krvi proudící z plic do periferních tkání vázáno na hemoglobin (Hb). Zbývající 3 % jsou fyzikálně rozpuštěné v plazmě. Vazba kyslíku na hemoglobin je samozřejmě reverzibilní. Pokud je pO₂ vysoký, kyslík se váže na hemoglobin (př. plicní kapiláry), pokud je pO₂ nízký, kyslík vystupuje z vazby s hemoglobinem (př. tkáňové kapiláry).

Fyzikálně rozpuštěný kyslík zaujímá objem 3 ml v 1 litru krve, vázaný na hemoglobin pak okolo 197 ml. To proto, že 1 g hemoglobinu váže až 1,34 ml kyslíku a průměrná koncentrace hemoglobinu v krvi je 150 g/l. V 5 l krve je tedy přibližně 1 l kyslíku.

Asi 98 % krve, které se dostane do levé síně, prochází přes plicní kapiláry a je nasyceno kyslíkem na 104 mmHg (v naší literatuře se často setkáváme s hodnotou 100 mmHg). Zbývající 2 % prochází přes bronchiální cirkulaci (krev se sem dostává z aorty) a není ve styku s plicními kapilárami (tzv. shunt flow). Tato krev má hodnotu pO₂ 40 mmHg – jako normální systémová venózní krev. Tyto dvě složky se v levé síni smíchají a tak výsledný pO₂ v levé síni je 95 mmHg.

Krev odtékající z plic má tedy pO₂ 95 mmHg, což znamená, že saturace kyslíkem je průměrně 97 % (viz vazebná/disociační křivka kyslíku). Krev odtékající z periferních tkání má průměrně pO₂ 40 mmHg, takže její saturace je 75 %.

Hemoglobin se sytí kyslíkem podle parciálního tlaku kyslíku. To znázorňuje saturační křivka. Ta má jednoznačně esovitý tvar, což dokazuje, že deoxyhemoglobin má nižší afinitu ke kyslíku než oxyhemoglobin. S každou navázanou molekulou kyslíku se afinita hemoglobinu ke kyslíku zvyšuje. Zároveň to ukazuje na fakt, že i při poměrně vysokém snížení parciálního tlaku kyslíku v krvi se saturace hemoglobinu výrazně nezmenší.

V krvi, která je z 97 % saturována, je na 100 ml krve 19,4 ml kyslíku vázaného na hemoglobin. Po průchodu tkáněmi se tato hodnota sníží na 14,4 ml O₂ (pO₂ 40 mmHg, saturace 75 %). Z toho vyplývá, že normálně se z krve do tkání uvolňuje 5 ml O₂ z každých 100 ml krve (z 5 l krve je to 250 ml O₂).

Za normálních okolností má intersticiální tekutina pO₂ také 40 mmHg (při této hodnotě přestupuje do intersticiální tekutiny právě oněch 5 ml O₂ z každých 100 ml krve). Při usilovném cvičení tato hodnota klesá až na 15 mmHg. To znamená, že se z hemoglobinu uvolňuje více kyslíku, až ho nakonec navázaného na Hb zůstane jen 4,4 ml ve 100 ml krve. Do tkáně se tedy dostává 15 ml O₂ z každých 100 ml krve (= 19,4 – 4,4). Uvolňování kyslíku se tak zvýší trojnásobně (což se zvýšením srdeční akce – šestkrát až sedmkrát – dává až dvacetinásobné zvýšení transportu kyslíku do tkání).

Rozpuštěného kyslíku v krvi s hodnotou pO₂ 95 mmHg je asi 0,29 ml na 100 ml krve. Po průchodu tkáněmi (40 mmHg) je rozpuštěného kyslíku 0,12 ml na 100 ml krve. To znamená, že pouze 0,17 ml rozpuštěného O₂ z každých 100 ml krve se uvolní do tkání (3 % O₂ transportovaného krve do tkáně – viz výše). Během cvičení může podíl toho transportu klesnout na 1,5 %. Naopak při inhalaci kyslíku s vysokým pO₂ se tento podíl může zvýšit a může hrozit až otrava kyslíkem.

Faktory ovlivňující saturaci hemoglobinu

pH

• Čím nižší pH, tím nižší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doprava. (Tzv. Bohrův efekt)

• Čím vyšší pH, tím vyšší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doleva.

pCO₂

• Zvýšení pCO₂ vede ke snížení pH. To vede ke snížení afinity hemoglobinu ke kyslíku. Posun doprava.
• Snížení pCO₂ vede ke zvýšení pH. To vede ke zvýšení afinity hemoglobinu ke kyslíku. Posun doleva.

Teplota

• Čím vyšší teplota, tím nižší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doprava.
• Čím nižší teplota, tím vyšší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun doleva.

2,3-bisfosfoglycerát

• Čím vyšší koncentrace 2,3–bisfosfoglycerátu (BPG), tím nižší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun saturační křivky doprava.
• Čím nižší koncentrace 2,3–BPG, tím vyšší afinita hemoglobinu ke kyslíku. Posun saturační křivky doleva.

2,3–BPG je důležitý při adaptaci na hypoxii – jeho koncentrace se zvýší.

Jak je to v těle

• Plíce = snížení pCO₂ → vyšší pH → posun saturační křivky doleva → kyslík se váže na Hb
• Tkáně = zvýšení pCO₂ → nižší pH → posun saturační křivky doprava → kyslík se uvolní z Hb

Měření

Saturace hemoglobinu kyslíkem se měří metodou pulsní oxymetrie. Měření saturace je také součástí vyšetření prstovým pletysmografem.

Odkazy

Hemoglobin fyziologie - YouTube video

Související články

• Transport CO2 krví
• Vazba O2 na Hb

Použitá literatura

• TROJAN, Stanislav, et al. Lékařská fyziologie. 4., přeprac. a uprav vydání. Praha : Grada Publishing, a.s, 2003. 772 s. ISBN 80-247-0512-5.

• GUYTON, Arthur C a John E HALL. Textbook of Medical Physiology. 11. vydání. Elsevier, 2006. 11; ISBN 978-0-7216-0240-0.