Коэффициент использования кислорода. Сохранение постоянства кислорода в тканях

Обновлено: 03.06.2024

Нормальный метаболизм и выработка энергии в организме возможны при наличии:

достаточного транспорта кислорода
адекватного обмена метаболитов
целостности ферментных систем.

Работа перечисленных механизмов определяется сохранностью систем:

кислородного гомеостаза
кислотно-основного баланса
водно-электролитного баланса [1].

Измеряемые параметры этих трех систем гомеостаза, соответственно, являются параметрами так называемого STAT (Short-Turn-Around-Time)-анализа, то есть параметрами, определяемыми в течение 5-10 минут от момента принятия решения об их измерении.

Все три системы и их показатели тесно связаны между собой посредством законов:

сохранения постоянства рН
сохранения электронейтральности
сохранения изоосмолярности.

Следовательно, для адекватной оценки критического состояния необходимы показатели всех систем.

В данной статье остановимся на важнейших параметрах кислородного статуса. Традиционным измеряемым параметром является напряжение кислорода в артериальной крови рО2 ( референтный уровень для взрослых 83-108 ммНg). Показатель уровня поглощения кислорода в легких - рО2, к сожалению, не ориентирует врача в состоянии следующих этапов транспорта кислорода: способности крови переносить кислород к тканям, а также доступности кислорода для тканей и способности тканей утилизировать кислород [4].

Показателями, оценивающими транспорт кислорода кровью, являются:

общая концентрация гемоглобина в крови - ctHb ( референтный уровень для взрослых мужчин 8,4-10,9 mmol/l, то есть 13,5-17,5 g/dl; для женщин 7,4-9,9 mmol/l, то есть 12,0-16,0 g/dl)
измеренная сатурация или насыщение гемоглобина кислородом -нормальный уровень SO2% составляет 95-99%.

Относительно последнего параметра необходимо помнить о пределах его достоверности. Показатель SO2% адекватен при отсутствии в крови дисгемоглобинов (карбоксигемоглобина, метгемоглобина, сульфгемоглобина, фетального гемоглобина). При наличии в крови дисгемоглобинов, не способных переносить кислород и резко сдвигающих кривую диссоциации оксигемоглобина влево, заключение врача о риске развития гипоксии на основании уровня SO2%, может оказаться дезориентирующим. Обычно измеряемый с помощью одноволновой пульсоксиметрии, SO2% определяется соотношением оксигемоглобина и суммы окси- и деоксигемоглобина. При наличии дисгемоглобинов адекватным для оценки риска развития гипоксии будет такой показатель, как фракция оксигемоглобина (FO2Hb), измеряемый с помощью многоволнового ко-оксиметра.

cO2Hb + cHHb + cCOHb + cMetHb + cXHb

Расчетным показателем транспорта кислорода кровью является содержание или концентрация кислорода в артериальной крови - сtO2.
ctO2 = ctHbx FO2Hbx H1 + &xpO2, где Н1 - константа Hueffner, равная 1,39 mlO2/gHb

Для суждения о последнем звене транспорта кислорода - доступности кислорода для тканей выведен расчетный показатель р50 - напряжение полунасыщения или напряжение О2 при 50% десатурации крови. Референтный уровень р50для врослых 24-28 ммHg. Аффинитет гемоглобин-кислород выражает кривая диссоциации оксигемоглобина (КДО), положение которой определяется значением р50 [1,5]. Параметры, сдвигающие КДО влево с соответствующим снижением значения р50 (метаболический алкалоз, гипокапния, гипотермия, гипофосфатемия, наличие дисгемоглобинов) увеличивают аффинитет гемоглобин-кислород и, следовательно, затрудняют освобождение кислорода в тканях. Параметры, сдвигающие КДО вправо с соответствующим повышением значения р50 (метаболический ацидоз, гиперкапния, гипертермия, увеличение концентрации 2,3- ДФГ), облегчают освобождение кислорода в тканях. Роль дисгемоглобинов в положении КДО и, соответственно, в процессе отдачи кислорода тканям и развитии гипоксии, требует определения их фракций в целом ряде клинических дисциплин. Например, трудно себе представить адекватную работу ожогового центра без FCOHb, центра токсикологии без FMetHb, современной реанимации новорожденных без FCOHb, FMetHb, FHbF. Определение всех перечисленых фракций дисгемоглобинов в практике реанимации новорожденных крайне важно в силу незрелости ферментных систем (в том числе карбо- и метгемоглобинредуктазы). Даже при отсутствии контакта с угарным газом или нитросодержащими токсическими веществами у недоношенных новорожденных могут быть значительно повышены фракции FCOHb, FmetHb [3]. И, наконец, рассмотрим такой интегративный расчетный показатель, как напряжение экстракции артериального кислорода - рх. Референтный уровень для взрослых мужчин 35-41 ммНg, для женщин 32-39 ммНg. Рх - это обозначение парциального давления кислорода после экстракции 2,3 mmol кислорода из 1 литра артериальной крови при постоянном рН и рСО2. Рх отражает адекватность доставки кислорода к тканям, являясь интегративным по отношению к рО2, ctO2 и p50 [1].

Дополнительным звеном в оценке адекватности снабжения тканей кислородом может быть показатель, не имеющий прямого отношения к кислородному статусу, но с очевидностью демонстрирующий наличие “кислородной задолженности” тканей - уровень лактата в артериальной крови [2]. Референтный уровень для взрослых 0,5-1,5 mmol/l, для новорожденных до 2,9 mmol/l. Значение лактата в анаэробном метаболизме, его короткий период полураспада делают его незаменимым показателем в мониторинге гипоксии, сопровождающей различные критические состояния [2].

В заключение хотелось бы отметить, что объем данной публикации не позволяет осветить все детали затронутой проблемы. Цель публикации автор будет считать достигнутой при пробуждении интереса к перечисленным параметрам со стороны клиницистов и врачей-лаборантов.

Коэффициент использования кислорода. Сохранение постоянства кислорода в тканях

а) Коэффициент использования. Процентный объем крови, отдающей содержащийся в ней кислород при прохождении капилляров ткани, называют коэффициентом использования. Из предыдущего обсуждения следует, что в норме он равняется примерно 25%, т.е. 25% оксигемоглобина отдает свой кислород тканям. Во время тяжелой физической нагрузки коэффициент использования может вырасти на 75-85% во всем организме.

Влияние P_O₂ крови на количество связанного гемоглобина на 100 мл крови

б) Способность гемоглобина служить буфером для P_O₂ ткани. Гемоглобин необходим для транспорта кислорода в ткани, но кроме этого он выполняет еще одну жизненно важную функцию: работает как кислородный буфер ткани.

1. Роль гемоглобина в сохранении практически постоянного уровня P_O₂ в тканях. В обычных условиях ткани получают около 5 мл кислорода из каждых 100 мл протекающей по тканевым капиллярам крови. Возвращаясь к кривой диссоциации оксигемоглобина на рисунке, можно видеть, что для высвобождения из каждых 100 мл протекающей крови 5 мл кислорода P_O₂ должно снижаться примерно до 40 мм рт. ст.

В то же время P_O₂ в тканях обычно не может подниматься выше 40 мм рт. ст., поскольку тогда гемоглобин не отдает кислород в количестве, необходимом тканям. Таким образом, в нормальных условиях гемоглобин устанавливает верхнюю границу давления кислорода в тканях — около 40 мм рт. ст.

Во время тяжелой физической работы гемоглобин должен доставлять к тканям намного больше кислорода (в 20 раз), но в таких условиях потребуется только небольшое снижение P_O₂ в тканях по причинам: (1) крутого наклона кривой диссоциации; (2) увеличения тканевого кровотока из-за снижения P_O₂ в них. В этих условиях уже очень небольшое снижение P_O₂ вызывает высвобождение большого дополнительного количества кислорода из оксигемоглобина.

Отсюда следует, что высвобождение кислорода из оксигемоглобина протекающей крови в диапазоне величин P_O₂ в тканях между 15 и 40 мм рт. ст. регулируется автоматически.

Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо в результате повышения концентрации ионов водорода (снижения pH). ДФГ — 2,3-дифосфоглицерат

2. При значительном изменении концентрации кислорода в атмосферном воздухе буферное действие гемоглобина стабилизирует P_O₂ в тканях практически на постоянном уровне. В норме P_O₂ в альвеолах составляет около 104 мм рт. ст., но при подъеме в горы или при полете в самолете оно может легко снижаться более чем на половину. А при вхождении в пространство с повышенным давлением воздуха, например в глубине моря или компрессионной камере, P_O₂ в альвеолярном воздухе может повыситься в 10 раз. Но даже при этом P_O₂ в тканях меняется ненамного.

На кривой диссоциации оксигемоглобина, видно, что даже при понижении P_O₂ в альвеолах до 60 мм рт. ст. артериальная кровь все еще насыщена кислородом на 89% — т.е. только на 8% ниже нормального насыщения (97%). Далее, ткани все еще получают из 100 мл протекающей крови около 5 мл кислорода; венозное P_O₂ при этом снижается до 35 мм рт. ст. (на 5 мм рт. ст. ниже нормы в 40 мм рт. ст.). Таким образом, P_O₂ в тканях изменится незначительно, несмотря на значительное снижение P_O₂ в альвеолах (от 104 до 60 мм рт. ст.).

При повышении уровня P_O₂ в альвеолах до 500 мм рт. ст. максимальное насыщение гемоглобина кислородом не может быть более 100%, т.е. может подниматься только на 3% выше нормального уровня в 97%. В жидкой части крови растворяется только очень малое количество кислорода (см. далее). После прохождения крови через капилляры, где она отдает несколько миллилитров кислорода, P_O₂ в капиллярной крови имеет величину только на несколько миллиметров ртутного столба больше, чем в норме (40 мм рт. ст.).

Следовательно, P_O₂ в альвеолярной крови может колебаться в очень больших пределах — от 60 до 500 мм рт. ст. и более, но при этом P_O₂ в периферических тканях будет отличаться от нормы менее чем на несколько миллиметров ртутного столба, что демонстрирует функцию гемоглобина крови как кислородного буфера тканей.

Видео физиология газообмена в легких и транспорта газов кровью - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Коэффициент использования кислорода (син. коэффициент утилизации кислорода) - процентное отношение доли кислорода, используемой тканями (разности концентраций кислорода в артериальной и венозной крови), к общему содержанию его в артериальной крови.

Википедия

Статьи для врачей

12.02.2105 Восприятие марки настроено позитивно. Диктат потребителя
12.02.2105 Восприятие марки настроено позитивно. Диктат потребителя
12.02.2105 Восприятие марки настроено позитивно. Диктат потребителя

Статьи для пациентов

SPRINT: О целевом уровне артериального давления у пожилых

Антидепрессанты. Влияние на сон и когнитивные функции у пожилых

IDSA/ ATS. Рекомендации по лечению внутрибольничных пневмоний

Головная боль у взрослых. Виды головных болей.

Головная боль. Вопросы и ответы

Мигрень

Болезнь Альцгеймера и антидепрессанты

Артериальная гипертензия. Какое из имеющихся руководств лучше

Насыщенные жиры и риск сердечно-сосудистых заболеваний. Первые шаги революции?

Cиндром флоккулонодулярный

Синдром флоккулонодулярный (syndromum flocculonodulare; анат. flocculus cerebelli клочок мозжечка + nodulus cerebelli узелок мозжечка) - статическая атаксия с нарушением походки при отсутствии гипотон.

Санитарно-противоэпидемический отряд армейский, фронтовой

Санитарно-противоэпидемический отряд армейский, фронтовой (истор.) - санитарно-эпидемиологическое учреждение армии (фронта), предназначавшееся для организации и проведения мероприятий по санитарно-гиг.

Популяция изогенная

Популяция изогенная (греч. isos одинаковый + -genes порождаемый, возникающий) - популяция, все особи которой генетически идентичны, т. е. гомозиготны по большинству локусов; может возникнуть при длите.

Читайте также: