أهمية الهيموجلوبين
يتم نقل الأكسجين في الدم من خلال آليتين متميزتين: انحلاله في البلازما وربطه بالهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء أو كريات الدم الحمراء.
نظرًا لأن الأكسجين نادر الذوبان في المحاليل المائية ، فإن بقاء الكائن البشري يعتمد على وجود كميات كافية من الهيموجلوبين. في الواقع ، في الفرد السليم ، يرتبط أكثر من 98٪ من الأكسجين الموجود في حجم معين من الدم بالهيموغلوبين وينتقل بواسطة كريات الدم الحمراء.
الارتباط بين الهيموجلوبين والأكسجين
إن ارتباط الأكسجين بالهيموجلوبين قابل للعكس ويعتمد على الضغط الجزئي لهذا الغاز (PO2): في الشعيرات الدموية الرئوية ، حيث تزداد البلازما PO2 بسبب انتشار الأكسجين من الحويصلات الهوائية ، يرتبط الهيموجلوبين بالأكسجين ؛ في المحيط ، حيث يستخدم الأكسجين في التمثيل الغذائي الخلوي وقطرات PO2 في البلازما ، ينقل الهيموغلوبين الأكسجين إلى الأنسجة.
ولكن ما هو PO2؟
ضغط الأكسجين الجزئي
يُعرَّف الضغط الجزئي لغاز مثل الأكسجين ، داخل مساحة محدودة (الرئتين) تحتوي على خليط من الغازات (الهواء الجوي) ، على أنه الضغط الذي كان سيحدثه هذا الغاز إذا احتل وحده المساحة قيد النظر.
لتبسيط المفهوم ، دعنا نتخيل الضغط الجزئي على أنه كمية الأكسجين: كلما زاد الضغط الجزئي للأكسجين ، زاد تركيزه. هذا جانب مهم للغاية إذا اعتبرنا أن الغاز يميل إلى الانتشار من نقطة ذات تركيز أعلى (ضغط جزئي أعلى) إلى نقطة ذات تركيز أقل (ضغط جزئي أقل).
ينظم هذا القانون تبادل الغازات في الرئتين والأنسجة.
في الواقع ، على المستوى الرئوي ، حيث يكون هواء الحويصلات الهوائية على اتصال وثيق مع الجدران الرقيقة جدًا للشعيرات الدموية ، تمر جزيئات الأكسجين إلى الدم لأن الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء السنخي أعلى من ضغط الأكسجين في الهواء السنخي. من الدم.
البيانات الموجودة على اليد ، فإن PO2 للدم الوريدي الذي يصل إلى بومون في ظروف الراحة تساوي تقريبًا 40 مم زئبق ، بينما في مستوى سطح البحر فإن PO2 السنخية تساوي حوالي 100 مم زئبق ؛ وبالتالي ينتشر الأكسجين وفقًا لتدرج التركيز الخاص به (الضغط الجزئي) من الحويصلات الهوائية نحو الشعيرات الدموية. ومن الناحية النظرية ، سيتوقف الممر عندما يكون PO2 في الدم الشرياني الذي يخرج من الرئتين مساويًا لتلك الموجودة في الغلاف الجوي في الحويصلات الهوائية (100 مم زئبق).
عندما يصل الدم الشرياني إلى الشعيرات الدموية للأنسجة ، ينعكس تدرج التركيز.في الواقع ، في خلية في حالة سكون يكون PO2 داخل الخلايا في المتوسط 40 مم زئبق ؛ بما أن الدم في الطرف الشرياني للشعيرات الدموية يحتوي على PO2 بمقدار 100 مم زئبقي ، كما رأينا ، ينتشر الأكسجين من البلازما إلى الخلايا ، ويتوقف الانتشار عندما يصل الدم الشعري الوريدي إلى نفس الضغط الجزئي للأكسجين مثل الدم. البيئة داخل الخلايا ، أي 40 مم زئبق (في ظروف الراحة) أثناء المجهود البدني ينخفض تركيز الأكسجين في البيئة الخلوية ومعه الضغط الجزئي للغاز (حتى 20 مم زئبق) ؛ وبالتالي فإن إطلاق الأكسجين من البلازما يحدث بشكل أسرع وثابت.
كما رأينا ، فإن المدخول الكافي من الأكسجين عن طريق الدم المتدفق في الشعيرات الدموية الرئوية يعتمد بشكل صارم على الضغط الجزئي للهواء المعبأ في الأكياس السنخية ؛ لقد رأينا أيضًا كيف أن PO2 السنخية هنا عادة (عند مستوى سطح البحر) تساوي 100 مم زئبق ؛ إذا تم تقليل هذه القيمة بشكل مفرط ، فإن انتشار الأكسجين من الهواء إلى الدم غير كافٍ وتنشأ حالة خطيرة تُعرف باسم نقص الأكسجة.
نقص الأكسجين: القليل من الأكسجين في الدم
يمكن أن ينخفض الضغط الجزئي للهواء السنخي على ارتفاعات عالية (بسبب انخفاض الضغط الجوي) أو عندما تكون التهوية الرئوية غير كافية (كما يحدث في وجود أمراض الرئة ، مثل التهاب الشعب الهوائية الانسدادي المزمن والربو وأمراض الرئة الليفية والوذمة الرئوية وانتفاخ الرئة).
ينشأ نفس الموقف عندما يثخن جدار الحويصلات الهوائية أو تقل مساحة سطحها. وتتناسب سرعة انتشار الأكسجين من الهواء إلى الدم بشكل مباشر مع مساحة السطح السنخي المتاحة و يتناسب عكسيا مع سمك الغشاء السنخي.
انتفاخ الرئة ، وهو مرض رئوي تنكسي ينتج بشكل رئيسي عن دخان السجائر ، ويدمر الحويصلات الهوائية ويقلل من المساحة السطحية المتاحة لتبادل الغازات ؛ في حالة التليف الرئوي ، من ناحية أخرى ، يؤدي ترسب النسيج الندبي إلى زيادة سماكة الغشاء السنخي. في كلتا الحالتين ، يكون انتشار الأكسجين عبر الجدران السنخية أبطأ بكثير من المعتاد.
يمكن أن ينتج نقص الأكسجة أيضًا عن انخفاض تركيز الهيموجلوبين في الدم الشرياني. تؤثر الأمراض التي تقلل كمية الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء أو عددها يؤثر سلبًا على قدرة الدم على حمل الأكسجين. في الحالات القصوى ، كما هو الحال في الأشخاص الذين فقدوا كميات كبيرة من الدم ، قد يكون تركيز الهيموجلوبين غير كافٍ لتلبية متطلبات الأكسجين للخلايا ؛ في هذه الحالات يكون الحل الوحيد لإنقاذ حياة المريض هو نقل الدم.
منحنى تفكك الهيموجلوبين
تمت دراسة العلاقة الفيزيائية بين البلازما PO2 وكمية الأكسجين المرتبطة بالهيموجلوبين في المختبر وتمثلها الخاصية منحنى تفكك الهيموغلوبين.
من خلال مراقبة المنحنى الموضح في الشكل ، يمكن ملاحظة أنه عند PO2 يساوي 100 مم زئبق (القيمة المسجلة عادة في المنطقة السنخية) يرتبط 98٪ من الهيموجلوبين بالأكسجين.
لاحظ أنه عند القيم التي تزيد عن 100 مم زئبق ، فإن النسبة المئوية لتشبع الهيموغلوبين لا تزداد أكثر ، كما يتضح من تسطيح المنحنى ؛ لنفس السبب ، طالما أن PO2 السنخي لا يزال أعلى من 60 مم زئبق ، فإن الهيموجلوبين مشبع لأكثر من 90٪ ، وبالتالي فإنه يحافظ على قدرة طبيعية تقريبًا لنقل الأكسجين في الدم. لمزيد من المعلومات ، راجع المقالة المخصصة للهيموجلوبين وتأثير بوهر.
يمكن تقييم جميع العوامل المذكورة في المقالة من خلال اختبارات الدم البسيطة ، مثل عدد خلايا الدم الحمراء ، وجرعة الهيموجلوبين وتشبع الدم بالأكسجين (النسبة المئوية للهيموجلوبين المشبع بالأكسجين مقارنة بالكمية الإجمالية للهيموجلوبين الموجود في الدم).
