Dyfuzja

Dyfuzja

Dyfuzja jest procesem polegającym na

Dyfuzja jest procesem polegającym na

przemieszczaniu się cząsteczek zgodnym z różnicą

przemieszczaniu się cząsteczek zgodnym z różnicą

ich stężeń (tzn. z przestrzeni o wyższym do

ich stężeń (tzn. z przestrzeni o wyższym do

przestrzeni o niższym stężeniu). Aby doszło do

przestrzeni o niższym stężeniu). Aby doszło do

ustalenia się stanu równowagi pomiędzy gazem a

ustalenia się stanu równowagi pomiędzy gazem a

jego frakcją rozpuszczoną w cieczy, krew (lub inna

jego frakcją rozpuszczoną w cieczy, krew (lub inna

ciecz) musi być wystawiona na działanie ciśnienia

ciecz) musi być wystawiona na działanie ciśnienia

wywieranego przez cząsteczki tego gazu przez

wywieranego przez cząsteczki tego gazu przez

określony czas. Czas, który potrzebny jest do

określony czas. Czas, który potrzebny jest do

ustalenia się stanu równowagi, jest funkcją pola

ustalenia się stanu równowagi, jest funkcją pola

powierzchni kontaktu gazu z cieczą, zdolności

powierzchni kontaktu gazu z cieczą, zdolności

rozpuszczania się i dyfuzji gazu w cieczy oraz

rozpuszczania się i dyfuzji gazu w cieczy oraz

gradientu dyfuzyjnego [gradientu stężeń gazu na

gradientu dyfuzyjnego [gradientu stężeń gazu na

granicy dwóch faz: gazowej i ciekłej]. W warunkach

granicy dwóch faz: gazowej i ciekłej]. W warunkach

fizjologicznych określona porcja krwi przebywa w

fizjologicznych określona porcja krwi przebywa w

kapilarach płucnych przez 0,75 sekundy.

kapilarach płucnych przez 0,75 sekundy.

Gazy dyfundują w płucach przez :

Gazy dyfundują w płucach przez :

pęcherzykowo-włośniczkową

pęcherzykowo-włośniczkową

, o grubości

, o grubości

0,5 mikrometra, składającą się z ośmiu

0,5 mikrometra, składającą się z ośmiu

przestrzeni dyfuzyjnych (warstw) :

przestrzeni dyfuzyjnych (warstw) :

1.

1.

płynu wyściełającego wnętrze pęcherzyków

płynu wyściełającego wnętrze pęcherzyków

płucnych,

płucnych,

2.

2.

nabłonka płucnego,

nabłonka płucnego,

3.

3.

błony podstawnej pęcherzyków płucnych,

błony podstawnej pęcherzyków płucnych,

4.

4.

tkanki łącznej,

tkanki łącznej,

5.

5.

błony podstawnej naczynia włosowatego,

błony podstawnej naczynia włosowatego,

6.

6.

komórek śródbłonka naczyń włosowatych,

komórek śródbłonka naczyń włosowatych,

7.

7.

osocza,

osocza,

8.

8.

błony erytrocytów

błony erytrocytów

Pierwsza sześć przestrzeni tworzy

Pierwsza sześć przestrzeni tworzy

barierę

barierę

dyfuzyjną (błonę pęcherzykowo-

dyfuzyjną (błonę pęcherzykowo-

włośniczkową)

włośniczkową)

.

.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WIELKOŚĆ

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WIELKOŚĆ

DYFUZJI GAZÓW W PŁUCACH

DYFUZJI GAZÓW W PŁUCACH

Wielkość dyfuzji gazów w płucach (tj.

Wielkość dyfuzji gazów w płucach (tj.

objętość gazu przenikającego przez barierę

objętość gazu przenikającego przez barierę

pęcherzykowo- włośniczkową w jednostce

pęcherzykowo- włośniczkową w jednostce

czasu) zależy od różnych czynników.

czasu) zależy od różnych czynników.

Do tych czynników możemy zaliczyć:

Do tych czynników możemy zaliczyć:

- ciśnienie cząstkowe gazu w powietrzu

- ciśnienie cząstkowe gazu w powietrzu

pęcherzykowym (PA)

pęcherzykowym (PA)

- prężność gazu w naczyniach włosowatych

- prężność gazu w naczyniach włosowatych

pęcherzyka (PC)

pęcherzyka (PC)

- współczynnik dyfuzji gazów- różny dla

- współczynnik dyfuzji gazów- różny dla

różnych gazów

różnych gazów

Wartość współczynnika dyfuzji danego gazu

Wartość współczynnika dyfuzji danego gazu

zależy od:

zależy od:

Jego masy cząsteczkowej (wielkość dyfuzji

Jego masy cząsteczkowej (wielkość dyfuzji

jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka

jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka

kwadratowego z masy cząsteczkowej)

kwadratowego z masy cząsteczkowej)

Rozpuszczalności w określonej cieczy

Rozpuszczalności w określonej cieczy

Od bezwzględnej temperatury (w wypadku

Od bezwzględnej temperatury (w wypadku

płuc temperatura jest równa ciepłocie ciała)

płuc temperatura jest równa ciepłocie ciała)

- rozmiary błony pęcherzykowo- włośnikowej

- rozmiary błony pęcherzykowo- włośnikowej

[tj. odległość dyfuzyjna (d) i całkowita

[tj. odległość dyfuzyjna (d) i całkowita

powierzchnia wymiany gazowej (A)]

powierzchnia wymiany gazowej (A)]

Odległość dyfuzyjna- jest średnią grubością

Odległość dyfuzyjna- jest średnią grubością

błony pęcherzykowo- włośniczej. Błona

błony pęcherzykowo- włośniczej. Błona

pęcherzykowo- włośniczą składa się z

pęcherzykowo- włośniczą składa się z

warstwy surfaktantu, nabłonka (komórki typu

warstwy surfaktantu, nabłonka (komórki typu

I) pęcherzyków płucnych, tkanki łącznej oraz

I) pęcherzyków płucnych, tkanki łącznej oraz

śródbłonka naczyń włosowatych.

śródbłonka naczyń włosowatych.

Obrzęk płuc

Obrzęk płuc

zwiększa odległość dyfuzyjną.

zwiększa odległość dyfuzyjną.

Całkowita powierzchnia wymiany

Całkowita powierzchnia wymiany

gazowej w płucach jest bardzo duża u

gazowej w płucach jest bardzo duża u

zdrowej dorosłej osoby wynosi około

zdrowej dorosłej osoby wynosi około

80- 100 m2. Z jednej strony duża

80- 100 m2. Z jednej strony duża

powierzchnia wymiany gazowej, z

powierzchnia wymiany gazowej, z

drugiej zaś mała odległość między

drugiej zaś mała odległość między

powietrzem pęcherzykowym a krwią

powietrzem pęcherzykowym a krwią

naczyń włosowatych powodują, że

naczyń włosowatych powodują, że

procesy dyfuzji zachodzą tu bardzo

procesy dyfuzji zachodzą tu bardzo

szybko.

szybko.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA

POJEMNOŚĆ DYFUZYJNĄ

POJEMNOŚĆ DYFUZYJNĄ

pozycja ciała – leżąc

pozycja ciała – leżąc





wyższa,

wyższa,

grubość błony pęcherzykowo-

grubość błony pęcherzykowo-

włośniczkowej,

włośniczkowej,

czas wiązania się Hb z tlenem bądź

czas wiązania się Hb z tlenem bądź

oddysocjowywania CO

oddysocjowywania CO

2

2

,

,

ilość Hb,

ilość Hb,

powierzchnia wymiany gazowej,

powierzchnia wymiany gazowej,

gradient ciśnień gazów w krwi i

gradient ciśnień gazów w krwi i

pęcherzykach.

pęcherzykach.

Pojemność

Pojemność

dyfuzyjna

dyfuzyjna

D = K * A / L

D = K * A / L

Gdzie:

Gdzie:

K - stała dyfuzyjna Krogha.

K - stała dyfuzyjna Krogha.

A - powierzchnia dyfuzji.

A - powierzchnia dyfuzji.

L - długość drogi dyfuzji na którą składa się grubość

L - długość drogi dyfuzji na którą składa się grubość

błony pęcherzykowo-włośniczkowej i tzw. odległość

błony pęcherzykowo-włośniczkowej i tzw. odległość

wewnątrzkapilarna.

wewnątrzkapilarna.

U człowieka znajduje się ok. 300 mln pęcherzyków

U człowieka znajduje się ok. 300 mln pęcherzyków

płucnych których łączna powierzchnia to 70-100m

płucnych których łączna powierzchnia to 70-100m

2

2

.

.

Całkowita pojemność dyfuzyjna dla tlenu to

Całkowita pojemność dyfuzyjna dla tlenu to

20-38 mL/min/mm.

20-38 mL/min/mm.

D = V O

D = V O

2

2

/ PA O

/ PA O

2

2

– Pa O

– Pa O

2

2

PA O

PA O

2

2

– ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu

– ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu

pęcherzykowym

pęcherzykowym

Pa O

Pa O

2

2

– średnia prężność tlenu we krwi naczyń włosowatych

– średnia prężność tlenu we krwi naczyń włosowatych

oplatających pęcherzyk płucny

oplatających pęcherzyk płucny

V O

V O

2

2

– objętość tlenu dyfundująca przez błonę

– objętość tlenu dyfundująca przez błonę

pęcherzykowo-włośniczkową w ciągu minuty

pęcherzykowo-włośniczkową w ciągu minuty

Proces dyfuzji tlenu przez błonę

Proces dyfuzji tlenu przez błonę

pęcherzykowo-włośniczkową przyspiesza

pęcherzykowo-włośniczkową przyspiesza

cytochrom c-450 który znajduje się w siateczce

cytochrom c-450 który znajduje się w siateczce

cytoplazmatycznej pneumocytów.

cytoplazmatycznej pneumocytów.

Stany równowagi

Stany równowagi

TLEN

TLEN

dyfunduje z powietrza

dyfunduje z powietrza

pęcherzykowego do krwi

pęcherzykowego do krwi

naczyń włosowatych płuc.

naczyń włosowatych płuc.

Wzrost prężności tlenu w

Wzrost prężności tlenu w

osoczu powoduje dyfuzje gazu

osoczu powoduje dyfuzje gazu

do wnętrza krwinek

do wnętrza krwinek

czerwonych, gdzie wiąże się z

czerwonych, gdzie wiąże się z

hemoglobiną.

hemoglobiną.

0,25 s trwa wyrównanie

0,25 s trwa wyrównanie

prężności i ciśnień

prężności i ciśnień

cząsteczkowych tlenu między

cząsteczkowych tlenu między

osoczem a powietrzem

osoczem a powietrzem

pęcherzykowym.

pęcherzykowym.

DWUTLENEK WĘGLA

DWUTLENEK WĘGLA

dyfunduje z osocza naczyń

dyfunduje z osocza naczyń

włosowatych do światła

włosowatych do światła

pęcherzyków płucnych.

pęcherzyków płucnych.

0,25 s trwa wyrównanie

0,25 s trwa wyrównanie

prężności i ciśnień

prężności i ciśnień

cząsteczkowych dwutlenku

cząsteczkowych dwutlenku

węgla między osoczem a

węgla między osoczem a

powietrzem pęcherzykowym.

powietrzem pęcherzykowym.

Czynniki wpływające na

Czynniki wpływające na

wielkość wymiany gazowej

wielkość wymiany gazowej

Na wielkość wymiany gazowej, (gazu

Na wielkość wymiany gazowej, (gazu

przechodzącego z powietrza

przechodzącego z powietrza

pęcherzykowego lub do tego powietrza w

pęcherzykowego lub do tego powietrza w

jednostce czasu), zasadniczo wpływają

jednostce czasu), zasadniczo wpływają

dwa główne czynniki. Są to właściwości

dwa główne czynniki. Są to właściwości

dyfuzyjne przegrody pęcherzykowo –

dyfuzyjne przegrody pęcherzykowo –

włośniczkowej oraz wielkość przepływu

włośniczkowej oraz wielkość przepływu

krwi w naczyniach włosowatych.

krwi w naczyniach włosowatych.

1. Właściwości dyfuzyjne:

1. Właściwości dyfuzyjne:

- Ograniczenie wymiany gazowej zależne od wielkości

- Ograniczenie wymiany gazowej zależne od wielkości

dyfuzji zachodzi, gdy nie dochodzi do ustalenia się stanu

dyfuzji zachodzi, gdy nie dochodzi do ustalenia się stanu

równowagi między ciśnieniem cząstkowym O2 w powietrzu

równowagi między ciśnieniem cząstkowym O2 w powietrzu

pęcherzykowym oraz prężnością O2 we krwi naczynia

pęcherzykowym oraz prężnością O2 we krwi naczynia

włosowatego.

włosowatego.

- Jedynym czynnikiem, który w tym wypadku zwiększa

- Jedynym czynnikiem, który w tym wypadku zwiększa

utlenowanie krwi jest wzrost gradientu ciśnień dyfuzyjnych

utlenowanie krwi jest wzrost gradientu ciśnień dyfuzyjnych

dla O2.

dla O2.

- Miarą właściwości dyfuzyjnych układu oddechowego jest

- Miarą właściwości dyfuzyjnych układu oddechowego jest

DLCO. Jest tak, ponieważ CO posiada bardzo duże

DLCO. Jest tak, ponieważ CO posiada bardzo duże

powinowactwo do hemoglobiny, dlatego jego obecność we

powinowactwo do hemoglobiny, dlatego jego obecność we

krwi zależy wyłącznie od właściwości dyfuzyjnych bariery

krwi zależy wyłącznie od właściwości dyfuzyjnych bariery

pęcherzykowo-włośniczkowej.

pęcherzykowo-włośniczkowej.

Znaczenie kliniczne:

Znaczenie kliniczne:

Różne choroby płuc powodują zmniejszenie wymiany O2. Jej

Różne choroby płuc powodują zmniejszenie wymiany O2. Jej

zmniejszenie jest na przykład przyczyną hipoksemii, czyli

zmniejszenie jest na przykład przyczyną hipoksemii, czyli

obniżenia prężności O2 we krwi tętniczej.

obniżenia prężności O2 we krwi tętniczej.

Choroby płuc oraz przebywanie na dużych wysokościach

Choroby płuc oraz przebywanie na dużych wysokościach

mogą powodować obniżenie ciśnienia cząstkowego O2 w

mogą powodować obniżenie ciśnienia cząstkowego O2 w

powietrzu pęcherzykowym, zmniejszając w ten sposób

powietrzu pęcherzykowym, zmniejszając w ten sposób

szybkość dyfuzji.

szybkość dyfuzji.

2. Przepływ krwi:

2. Przepływ krwi:

- Ograniczenie wymiany gazowej zależne od wielkości

- Ograniczenie wymiany gazowej zależne od wielkości

przepływu krwi następuje gdy ustali się stan równowagi

przepływu krwi następuje gdy ustali się stan równowagi

pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią w

pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią w

naczyniach włosowatych. W tym stanie wzrost wymiany

naczyniach włosowatych. W tym stanie wzrost wymiany

gazowej może nastąpić tylko przy wzroście przepływu

gazowej może nastąpić tylko przy wzroście przepływu

krwi przez naczynia włosowate.

krwi przez naczynia włosowate.

- Głównym czynnikiem decydującym o wielkości

- Głównym czynnikiem decydującym o wielkości

wymiany gazowej jest wielkość przepływu. Po osiągnięciu

wymiany gazowej jest wielkość przepływu. Po osiągnięciu

stanu równowagi wymiana O2 aż do momentu

stanu równowagi wymiana O2 aż do momentu

zastąpienia krwi utlenowanej przez krew żylną.

zastąpienia krwi utlenowanej przez krew żylną.

- Czas przepływu krwinki przez naczynie włosowate

- Czas przepływu krwinki przez naczynie włosowate

wynosi 0,75 sekundy, natomiast osiągany jest już po

wynosi 0,75 sekundy, natomiast osiągany jest już po

0,25 sekundy. Pozostałe 0,5 sekundy to tzw.margines

0,25 sekundy. Pozostałe 0,5 sekundy to tzw.margines

bezpieczeństwa. Przez ten czas ilość tlenu

bezpieczeństwa. Przez ten czas ilość tlenu

transportowanego przez krwinkę nie zwiększa się.

transportowanego przez krwinkę nie zwiększa się.

Rezerwa ta zapewnia prawidłowe utlenowanie krwinek w

Rezerwa ta zapewnia prawidłowe utlenowanie krwinek w

stanie gdy dochodzi do skrócenia czasu kontaktu krwinek

stanie gdy dochodzi do skrócenia czasu kontaktu krwinek

czerwonych z powietrzem pęcherzykowym lub do

czerwonych z powietrzem pęcherzykowym lub do

zaburzeń dyfuzji.

zaburzeń dyfuzji.

Transport tlenu

Transport tlenu

HEMOGLOBINA

HEMOGLOBINA

O2 łączy się odwracalnie z czterema

O2 łączy się odwracalnie z czterema

atomami żelaza zawartymi w cząsteczce

atomami żelaza zawartymi w cząsteczce

hemoglobiny. Powoduje to przekształcenie

hemoglobiny. Powoduje to przekształcenie

deoksyhemoglobiny w oksyhemoglobinę.

deoksyhemoglobiny w oksyhemoglobinę.

Siłą napędową reakcji chemicznej

Siłą napędową reakcji chemicznej

zachodzącej pomiędzy hemoglobiną a O2

zachodzącej pomiędzy hemoglobiną a O2

jest prężność O2 w kapilarach płucnych. W

jest prężność O2 w kapilarach płucnych. W

warunkach fizjologicznych ciśnienie

warunkach fizjologicznych ciśnienie

cząsteczkowe tlenu w pęcherzykach

cząsteczkowe tlenu w pęcherzykach

płucnych wynosi 100 mm Hg; jest to

płucnych wynosi 100 mm Hg; jest to

maksymalna, możliwa do osiągnięcia w

maksymalna, możliwa do osiągnięcia w

organiźmie watrość.

organiźmie watrość.

1.

1.

Wysycanie hemoglobiny- parametr ten

Wysycanie hemoglobiny- parametr ten

określa, w jakim procesie hemoglobina

określa, w jakim procesie hemoglobina

jest wysycona tlenem. Procentowa

jest wysycona tlenem. Procentowa

saturacja jest wartością średnią

saturacja jest wartością średnią

wysycenia całej „populacji” cząstek

wysycenia całej „populacji” cząstek

hemoglobiny we krwi.

hemoglobiny we krwi.

Cząsteczka hemoglobiny może się

Cząsteczka hemoglobiny może się

połączyć z czterema cząstkami O2. Gdy

połączyć z czterema cząstkami O2. Gdy

do wszystkich grup hemowych

do wszystkich grup hemowych

(atomów żelaza) przyłączony jest O2,

(atomów żelaza) przyłączony jest O2,

hemoglobina jest wysycona w 100%.

hemoglobina jest wysycona w 100%.

Saturacja hemoglobiny zależy od

Saturacja hemoglobiny zależy od

prężności O2

prężności O2

W strefie wiązania

W strefie wiązania

(naczynia włosowate

(naczynia włosowate

pęcherzyków

pęcherzyków

płucnych)

płucnych)

hemoglobina w

hemoglobina w

sposób odwracalny

sposób odwracalny

łączy się z tlenem

łączy się z tlenem

(jego prężność we

(jego prężność we

krwi naczyń

krwi naczyń

włosowatych wynosi

włosowatych wynosi

100 mm Hg). W fazie

100 mm Hg). W fazie

tej nawet znaczne

tej nawet znaczne

obniżenie prężności

obniżenie prężności

tlenu nie spowoduje

tlenu nie spowoduje

istotnego

istotnego

zmniejszenia ilości

zmniejszenia ilości

tlenu przenoszonego

tlenu przenoszonego

przez hemoglobinę.

przez hemoglobinę.

Dlatego też faza ta

Dlatego też faza ta

odgrywa rolę

odgrywa rolę

marginesu

marginesu

bezpieczeństwa.

bezpieczeństwa.

•Strefa oddawania jest fazą
łatwej dysocjacji tlenu z
hemoglobiny, która rozpoczyna
się gdy prężność O2 jest niższa
od 60 mm Hg. Tlen uwolniony
z hemoglobiny dyfunduje do
tkanek.

Na poziomie morza

Na poziomie morza

prężność O2 we krwi

prężność O2 we krwi

tętniczej wynosi ok.

tętniczej wynosi ok.

95 mm Hg, co

95 mm Hg, co

odpowiada ok 98%

odpowiada ok 98%

wysycenia

wysycenia

hemoglobiny. We

hemoglobiny. We

krwi żylnej mieszanej

krwi żylnej mieszanej

prężność tlenu

prężność tlenu

obniża się w wyniku

obniża się w wyniku

O2 do tkanek do

O2 do tkanek do

wartości rzedu 40

wartości rzedu 40

mm Hg, co

mm Hg, co

odpowiada ok. 75%

odpowiada ok. 75%

wysycenia

wysycenia

hemoglobiny.

hemoglobiny.

Powinowactwo hemoglobiny do O2 jest

Powinowactwo hemoglobiny do O2 jest

odwrotnie proporcjonalne do wartości

odwrotnie proporcjonalne do wartości

P50. Parametr ten określa prężność

P50. Parametr ten określa prężność

O2, przy której hemoglobina jest

O2, przy której hemoglobina jest

wysycona tlenem w 50%.

wysycona tlenem w 50%.

Hemoglobina oprócz tlenu łączy się

Hemoglobina oprócz tlenu łączy się

również z innymi substancjami

również z innymi substancjami

chemicznymi, powodując jej zmiany

chemicznymi, powodując jej zmiany

konformacyjne. Wynikiem tego jest

konformacyjne. Wynikiem tego jest

zmiana powinowactwa hemoglobiny

zmiana powinowactwa hemoglobiny

do O2.

do O2.

Powinowactwo hemoglobiny do tlenu zależy od:

Powinowactwo hemoglobiny do tlenu zależy od:

temperatury, prężności CO2, stężenia jonów H+ i

temperatury, prężności CO2, stężenia jonów H+ i

innych ligandów. Obniżenie P50 (wzrost

innych ligandów. Obniżenie P50 (wzrost

powinowactwa hemoglobiny) oznacza że

powinowactwa hemoglobiny) oznacza że

hemoglobina łatwiej wiąże się z O2. Wzrost

hemoglobina łatwiej wiąże się z O2. Wzrost

powinowactwa hemoglobiny do tlenu na

powinowactwa hemoglobiny do tlenu na

poziomie pęcherzyków płucnych ma duże

poziomie pęcherzyków płucnych ma duże

znaczenie czynnościowe. Polega ona na

znaczenie czynnościowe. Polega ona na

ułatwieniu (skróceniu czasu) saturacji

ułatwieniu (skróceniu czasu) saturacji

hemoglobiny tlenem dyfundującym z

hemoglobiny tlenem dyfundującym z

pęcherzyków płucnych.

pęcherzyków płucnych.

Wzrost P50 (obniżenie powinowactwa hemoglobiny

Wzrost P50 (obniżenie powinowactwa hemoglobiny

do tlenu) powoduje przy danej prężności tlenu

do tlenu) powoduje przy danej prężności tlenu

odłączenie się od hemoglobiny więcej tlenu.

odłączenie się od hemoglobiny więcej tlenu.

Przyczynia się to do utrzymania wysokich

Przyczynia się to do utrzymania wysokich

gradientów prężności O2, co ułatwia dyfuzję

gradientów prężności O2, co ułatwia dyfuzję

tlenu z krwi naczyń włosowatych do komórek.

tlenu z krwi naczyń włosowatych do komórek.

POJEMNOŚĆ TLENOWA

POJEMNOŚĆ TLENOWA

- max objętość tlenu, która może być

- max objętość tlenu, która może być

związana przez hemoglobine

związana przez hemoglobine

*

*

o wielkości

o wielkości

pojemności tlenowej

pojemności tlenowej

krwi

krwi

decyduje stężenie hemoglobiny zdolnej

decyduje stężenie hemoglobiny zdolnej

do wiązania tlenu

do wiązania tlenu

*

*

pojemność tlenowa krwi = [Hb]*1,34

pojemność tlenowa krwi = [Hb]*1,34

[ml/dl]

[ml/dl]

* fizjologiczna pojemność tlenowa

* fizjologiczna pojemność tlenowa

krwi

krwi

wynosi 20,1 [ml/dl] , ponieważ

wynosi 20,1 [ml/dl] , ponieważ

norma stężenia hemoglobiny to 12-15

norma stężenia hemoglobiny to 12-15

[g/dl]

[g/dl]

ZAWARTOŚĆ TLENOWA

ZAWARTOŚĆ TLENOWA

- całkowita objętość tlenu, która jest w

- całkowita objętość tlenu, która jest w

danej chwilii transportowana w jednostce

danej chwilii transportowana w jednostce

objętości pełnej krwi

objętości pełnej krwi

zawartość tlenowa [ml/dl] = HbO2 +

zawartość tlenowa [ml/dl] = HbO2 +

O2 rozpuszczona osoczu

O2 rozpuszczona osoczu

*

*

ilość

ilość

rozpuszczonego tlenu

rozpuszczonego tlenu

zależy od

zależy od

jego prężności we krwi

jego prężności we krwi

*

*

ilość

ilość

hemoglobiny utlenowanej

hemoglobiny utlenowanej

zależy od stężenia hemoglobiny,

zależy od stężenia hemoglobiny,

prężności tlenu oraz od parametru P50

prężności tlenu oraz od parametru P50

dla hemoglobiny

dla hemoglobiny

Zawartość tlenu w mieszanej krwi

Zawartość tlenu w mieszanej krwi

żylnej jest średnią ważoną zawartości

żylnej jest średnią ważoną zawartości

tlenu we krwi żylnej wypływającej w

tlenu we krwi żylnej wypływającej w

ciągu jednostki czasu ze wszystkich

ciągu jednostki czasu ze wszystkich

łożysk naczyniowych organizmu.

łożysk naczyniowych organizmu.

Zawartość tlenu we krwi żylnej jest

Zawartość tlenu we krwi żylnej jest

różna w różnych narządach. Wynika to

różna w różnych narządach. Wynika to

z różnic w przepływie i wielkości

z różnic w przepływie i wielkości

metabolizmu tlenowego w

metabolizmu tlenowego w

poszczególnych narządach.

poszczególnych narządach.

CZYNNIKI

CZYNNIKI

WPŁYWAJĄCE

WPŁYWAJĄCE

NA ZAWARTOŚĆ

NA ZAWARTOŚĆ

TLENU:

TLENU:

1)

1)

KARBOKSYHEMOGLOBINA

KARBOKSYHEMOGLOBINA

Powstaje w wyniku przyłączenia do

Powstaje w wyniku przyłączenia do

hemoglobiny tlenku węgla,

hemoglobiny tlenku węgla,

powodując charakterystyczne

powodując charakterystyczne

czerwone zabarwienie skóry i błon

czerwone zabarwienie skóry i błon

śluzowych. Tlenek węgla wiąże się z

śluzowych. Tlenek węgla wiąże się z

tymi samymi miejscami hemoglobiny,

tymi samymi miejscami hemoglobiny,

do której przyłącza się tlen, jednak

do której przyłącza się tlen, jednak

powinowactwo CO do hemoglobiny

powinowactwo CO do hemoglobiny

jest 200 razy większe niż do tlenu.

jest 200 razy większe niż do tlenu.

SKUTKI

SKUTKI

ZATRUCIA

ZATRUCIA

TLENKIEM

TLENKIEM

WĘGLA:

WĘGLA:

CO blokując miejsca wiązania tlenu,

CO blokując miejsca wiązania tlenu,

obniża stężenie biologicznie czynnej

obniża stężenie biologicznie czynnej

hemoglobiny, co może być

hemoglobiny, co może być

bezpośrednim zagrożeniem życia.

bezpośrednim zagrożeniem życia.

CO obniża tkankową prężność tlenu w

CO obniża tkankową prężność tlenu w

wyniku zmniejszenia zarówno

wyniku zmniejszenia zarówno

zawartość tlenu, jak i P50,co powoduje

zawartość tlenu, jak i P50,co powoduje

większe obniżenie prężności tkankowej.

większe obniżenie prężności tkankowej.

LECZENIE ZATRUCIA

LECZENIE ZATRUCIA

TLENKIEM WĘGLA:

TLENKIEM WĘGLA:

Całkowite odłączenie CO od

Całkowite odłączenie CO od

hemoglobiny zachodzi w ciągu 8-

hemoglobiny zachodzi w ciągu 8-

12 godzin. Podanie do

12 godzin. Podanie do

oddychania czystego tlenu

oddychania czystego tlenu

przyśpiesza ten proces.

przyśpiesza ten proces.

2) METHEMOGLOBINA

2) METHEMOGLOBINA

Powstaje w wyniku przejścia jonu

Powstaje w wyniku przejścia jonu

żelaza grupy hemowej z postaci

żelaza grupy hemowej z postaci

zredukowanej (Fe 2+) do postaci

zredukowanej (Fe 2+) do postaci

utlenionej (Fe 3+). Methemoglobina

utlenionej (Fe 3+). Methemoglobina

nie ma zdolności wiązania tlenu. Ma

nie ma zdolności wiązania tlenu. Ma

barwę niebieska i powoduje

barwę niebieska i powoduje

szaroniebieskie zabarwienie powłok

szaroniebieskie zabarwienie powłok

ciała.

ciała.

Reakcja utleniania hemoglobiny do

Reakcja utleniania hemoglobiny do

methemoglobiny w warunkach fizjologii zachodzi

methemoglobiny w warunkach fizjologii zachodzi

bardzo wolno. Wiele leków i substancji zawartych

bardzo wolno. Wiele leków i substancji zawartych

w pożywienie, np. nitraty, czy niektóre gatunki

w pożywienie, np. nitraty, czy niektóre gatunki

fasoli, powodują powstanie methemoglobiny, na

fasoli, powodują powstanie methemoglobiny, na

jej wystąpienie narażone są szczególnie osoby z

jej wystąpienie narażone są szczególnie osoby z

genetycznym uwarunkowaniem (brak

genetycznym uwarunkowaniem (brak

dehydrogenazy glukozo-6-fosforanu)

dehydrogenazy glukozo-6-fosforanu)

Swoiste układy enzymatyczne krwinki czerwonej

Swoiste układy enzymatyczne krwinki czerwonej

zapobiegają powstaniu methemoglobiny poprzez

zapobiegają powstaniu methemoglobiny poprzez

ciągłą redukcję żelaza hemoglobiny.

ciągłą redukcję żelaza hemoglobiny.

3)

3)

Patologiczne postacie

Patologiczne postacie

hemoglobiny uwarunkowane

hemoglobiny uwarunkowane

genetycznie

genetycznie

Hemoglobina S w niedokrwistości

Hemoglobina S w niedokrwistości

sierpowatej charakteryzuje się małą

sierpowatej charakteryzuje się małą

rozpuszczalnością przy niskim wysyceniu

rozpuszczalnością przy niskim wysyceniu

tlenem, przez co ulega wytracaniu

tlenem, przez co ulega wytracaniu

przyjmując sierpowaty kształt.

przyjmując sierpowaty kształt.

Sierpowate krwinki mają małą

Sierpowate krwinki mają małą

odkształcalność, powodując wzrost

odkształcalność, powodując wzrost

lepkości krwi, a tym samym wzrost oporu

lepkości krwi, a tym samym wzrost oporu

naczyniowego.

naczyniowego.

TRANSPORT CO2

TRANSPORT CO2

CO2 powstaje w komórkach jako końcowy produkt metabolizmu

CO2 powstaje w komórkach jako końcowy produkt metabolizmu

komórkowego. Z wnętrza komórek CO2 dyfunduje do krwi

komórkowego. Z wnętrza komórek CO2 dyfunduje do krwi

naczyń włosowatych. W wyniku tego procesu prężność CO2 w

naczyń włosowatych. W wyniku tego procesu prężność CO2 w

dystalnym odcinku naczyń włosowatych i we krwi żylnej jest

dystalnym odcinku naczyń włosowatych i we krwi żylnej jest

wyższa mniej więcej o 5-6 mm Hg w porównaniu z krwią tętniczą.

wyższa mniej więcej o 5-6 mm Hg w porównaniu z krwią tętniczą.

We krwi CO2 jest transportowany w kilku różnych postaciach:

We krwi CO2 jest transportowany w kilku różnych postaciach:

CO2 fizycznie rozpuszczony w osoczu.

CO2 fizycznie rozpuszczony w osoczu.

W tej postaci transportowane jest około 5% całkowitej zawartości

W tej postaci transportowane jest około 5% całkowitej zawartości

CO2 we krwi.

CO2 we krwi.

Karbaminohemoglobina

Karbaminohemoglobina

CO2 reaguje z końcowymi grupami aminowymi (NH3)

CO2 reaguje z końcowymi grupami aminowymi (NH3)

hemoglobiny, tworząc połączenia karbaminowe: NH2-COO- +

hemoglobiny, tworząc połączenia karbaminowe: NH2-COO- +

H+. W tej formie transportowane jest około 5 % całkowitej

H+. W tej formie transportowane jest około 5 % całkowitej

zawartości CO2 we krwi.

zawartości CO2 we krwi.

Wodorowęglany (HCO3-).

Wodorowęglany (HCO3-).

Około 90% całkowitej ilości CO2 jest przenoszone w formie jonów

Około 90% całkowitej ilości CO2 jest przenoszone w formie jonów

wodorowęglanowych. CO2 wnika do wnętrza krwinki czerwonej,

wodorowęglanowych. CO2 wnika do wnętrza krwinki czerwonej,

gdzie pod wpływem anhydrazy węglanowej reaguje z wodą, tworząc

gdzie pod wpływem anhydrazy węglanowej reaguje z wodą, tworząc

nietrwały kwas węglowy.

nietrwały kwas węglowy.

1.

1.

Osoczowy HCO3-.

Osoczowy HCO3-.

W wyniku dysocjacji cząsteczki kwasu węglowego powstaje anion

W wyniku dysocjacji cząsteczki kwasu węglowego powstaje anion

wodorowęglanowy (HCO3-) oraz kation wodorowy. HCO3- przechodzi

wodorowęglanowy (HCO3-) oraz kation wodorowy. HCO3- przechodzi

do osocza, natomiast H+ jest buforowany przez odtlenowaną

do osocza, natomiast H+ jest buforowany przez odtlenowaną

hemoglobinę, która jest słabszym kwasem niż oksyhemoglobina.

hemoglobinę, która jest słabszym kwasem niż oksyhemoglobina.

Pomimo, że anion wodorowęglanowy powstaje w obrębie erytrocytu,

Pomimo, że anion wodorowęglanowy powstaje w obrębie erytrocytu,

większość CO2 jest przenoszona przez osocze jako HCO3-.

większość CO2 jest przenoszona przez osocze jako HCO3-.

2.

2.

Wymiana na anion chlorkowy

Wymiana na anion chlorkowy

. HCO3-, który powstaje w

. HCO3-, który powstaje w

obrębie erytrocytu, przechodzi na zewnątrz komórki do osocza.

obrębie erytrocytu, przechodzi na zewnątrz komórki do osocza.

Ponieważ błona komórkowa erytrocytu w zasadzie nie przepuszcza

Ponieważ błona komórkowa erytrocytu w zasadzie nie przepuszcza

kationów, podczas, gdy anion wodorowęglanowy opuszcza komórkę,

kationów, podczas, gdy anion wodorowęglanowy opuszcza komórkę,

na jego miejsce z osocza do komórki wchodzi anion chlorkowy Cl-.

na jego miejsce z osocza do komórki wchodzi anion chlorkowy Cl-.

Efekt Haldane’a polega na tym, że przy danej prężności CO2 ilość

Efekt Haldane’a polega na tym, że przy danej prężności CO2 ilość

dwutlenku węgla przenoszonego przez krew jest tym większa, im

dwutlenku węgla przenoszonego przez krew jest tym większa, im

mniejsze jest wysycenie hemoglobiny tlenem . Efekt ten, ułatwiając

mniejsze jest wysycenie hemoglobiny tlenem . Efekt ten, ułatwiając

powstawanie jonów wodorowęglanowych, zapobiega nadmiernemu

powstawanie jonów wodorowęglanowych, zapobiega nadmiernemu

zakwaszeniu krwi żylnej.

zakwaszeniu krwi żylnej.