Кислород в организме человека. Откуда берётся насморк. Правильный распорядок дня

Кислород является жизненно важным газом для организма человека. При его нехватке возникает голодание, и клетки теряют возможность нормального восстановления. В результате в органах начинаются необратимые изменения, из-за которых возникают болезни. Жизнь человека без кислорода может длиться около 7 минут. Притом, клиническая смерть наступает всего через несколько минут после того, как он перестает поступать в организм.

Транспорт газа из атмосферы к клеткам тела осуществляется из-за разницы в давлении – из зоны высокой концентрации он перемещается в зону низкой концентрации.

Отвечает за поступление кислорода из воздуха в кровь дыхательная система. Она состоит из верхних и нижних путей. Первые включают в свой состав носо- и ротоглотку, полость носа. Нижние дыхательные пути – это гортань, трахея, бронхи. Главным органом системы являются легкие. Именно в них осуществляется газообмен.

Кислород передается в кровь через альвеолы. Каждая из них находится в окружении множества капилляров. Когда кислород достигает альвеол, из-за разницы в давлении он переходит из них в кровь, движущуюся по малому кругу кровообращения.

Попав в капилляры, молекулы О2 связываются с гемоглобином (большая часть) и плазмой крови. Так он доставляется в правое предсердие, после чего распространяется к органам по большому кругу кровообращения. В ткани и клетки кислород попадает благодаря процессу диффузии.

Органы дыхательной системы передают организму достаточно большое количество жизненно необходимого газа. 1 гр. гемоглобина способен связываться с 1,31 мл кислорода. За один цикл вдох-выдох в кровь с белком поступает около 200 мл О2, с плазмой – 3 мл О2. Для выполнения своих функций телу требуется всего 250 мл газа. Однако, в последнее время ученые склоняются к тому, что на самом деле потребности организма несколько больше.

Несмотря на то, что к тканям доставляется много кислорода, в органах не возникает его запасов. Резервным для человека является лишь анаэробное (клеточное) дыхание. При недостаточном поступлении О2 в организм некоторые органы начинают вырабатывать его самостоятельно, обеспечивая тем самым, свою жизнедеятельность.

Однако, у людей, страдающих от тех или иных заболеваний, газообмен может быть нарушен. Низкий уровень гемоглобина, уменьшение способности белка присоединять молекулы О2, нарушение кровоснабжения, закупорка вен и нехватка нужного газа в загрязненной атмосфере – все это приводит к тому, что содержание кислорода в крови становится недостаточным. Клетки теряют возможность нормального восстановления. Из-за нарушения работы органов, они перестают вырабатывать кислород самостоятельно. В результате такого голодания, проблемы со здоровьем становятся регулярными, а их последствия – необратимыми.

В настоящее время считается единственным средством, при помощи которого можно не только улучшить транспорт кислорода. Благодаря тренажеру удается добиться одновременно множества эффектов, таких как:

• очищение и оздоровление организма, в том числе органов дыхательной системы;
• нормализация гемоглобина;
• подключение внутренних резервов организма (клеточное дыхание).

В результате занятий на ТДИ-01, ткани и клетки получают достаточное количество газа для собственного восстановления, сохранения здоровья органов и поддержания молодости.

Подскажите, пожалуйста, сколько раз в день вдыхать порошок микрогидрина?

О том, что кислород может всасываться в кровь человека не только через легкие, медицина знала еще в 1940 годах. Как любой газ, кислород легко проходит через любые ткани организма.

Движение газа происходит в сторону меньшего давления. Скорость движения газа зависит от разности давлений, концентрации газа и степени сопротивления тканей организма движению газа. Доля кислорода в атмосфере составляет 20,94%, в венозных сосудах легких - 16-18%. Этой разницы достаточно для дыхания, насыщения кислородом крови.

Кислород проходит и через кожу! Считается, что 2% объема кислорода поступают в кровь через кожу (при тяжелой физической нагрузке больше). На способности кожи пропускать кислород основаны разработки кислородной косметики. Но при использовании кислорода высокой (выше, чем в воздухе) концентрации скорость поступления этого газа в организм резко увеличивается, так как существенно возрастает разность концен-траций и давлений. Ведь медицинский кислород содержит 99,5 - 99,9% кислорода, а доля кислорода в венозной крови остается той же - 16-18%.

Молекулы газа при движении увлекают за собой и лекарственные вещества, ком-поненты пищи и т.п., и поэтому, действие любых лекарств и усвояемость пищи при одновременном приеме кислородного коктейля заметно увеличивается.

В 1940-50-х годах проводились исследования с введением кислорода в желудок с помощью зонда. Конечно, это было возможно только в условиях клиники, но даже введение 50-100 мл кислорода оказывало лечебное действие (в 250 мл пены 200-350 мл кислорода). Одновременно проводились исследования с введением кислорода в организм всевозможными другими путями: через легкие, подкожно, внутрь сустава, в виде кислородных ванн.

Кислородный коктейль - это так называемый энтеральный путь введения кислорода в организм при нормальном атмосферном давлении.

По мере усовершенствования технических средств были разработаны способы введения кислорода под повышенным давлением (в барокамерах), а также очень эффективные методики с использованием пониженных концентраций кислорода и пониженного атмосферного давления (также в барокамерах) - для тренировки.

Кислород вводится в кислородный коктейль и в организм также под давлением, но по сравнению с барокамерой повышение этого давления относительно атмосферного незначительно. В высокой концентрации кислород легко всасывается в кровь и лимфу, попадая в венозные сосуды желудка и кишечника.

При всех видах кислородной терапии, независимо от способов введения газа, основное повышение его концентрации и, в первую очередь, давления происходит в тканях организма, а не в крови, что и дает лечебно-профилактический эффект, поэтому в артериальной крови повышение объемной доли может быть всего на 1-2%, давление растет на 4-15%, а в тканях гораздо выше (НЦЗД РАМН 2008-2009 гг.).

Особенность кислородного коктейля состоит в том, что в результате его применения повышается содержание кислорода в крови не только в связанном с гемоглобином виде, но и виде раствора в плазме.

Автор методики кислородного коктейля академик АМН СССР (1957 г.) Н.Н. Сиротинин (Киев) совершил открытие, доказав, что с помощью кислородной пены, насыщенной медицинским кислородом, можно ввести количество газа, достаточное для лечебно-профилактического эффекта. В 1963 году об этой методике впервые был сделан доклад на заседании кислородного комитета Минздрава Украины, в 1968 году появились публикации, а в 1970 году Минздравом СССР зарегистрирована медицинская методика (комиссию Минздрава возглавлял известный ученый профессор Б.Е Вотчал).

Исследование действия кислородной пены на организм проводили его ученики - профессора Н.С. Заноздра и В.П. Нужный в Киевском НИИ клинической медицины. Эти исследования были продолжены и в постсоветское время.

Кислородный коктейль содержит 0,7 - 1,3 мл кислорода на 1 мл пены. Свойство насыщаемости пены кислородом зависит от качества пенообразователя - вещества, создающего пену в контакте с кислородом, и от скорости подачи кислорода (в т.ч. от качест-ва распылителя кислорода). Таким образом, 200 мл пены содержат от 150 до 260 мл кислорода. При этом известно, что минимальная терапевтическая доза лекарства «Кислород» составляет 50 - 100 мл, т.е. одна порция пены содержит от 1 до 5 терапевтических доз.

Правда, если готовить пену не в закрытой емкости, а в открытой, да еще при этом использовать миксер, то большая часть кислорода уйдет в воздух. То же самое произойдет, если принимать пену не сразу после ее выработки, а спустя некоторое время (подобно тому, как остывает налитый в чашку чай).

Медицинский кислород является лекарственным средством и любой кислород при введении внутрь - лекарство. Свидетельством тому является тот факт, что кислород, как лекарство, входит в Государственную Фармакопею Украины, РФ и всего мира. Свойства кислорода, как лекарства, в том числе и в кислородном коктейле, описаны во всех выпусках знаменитого справочника профессора М.Д. Машковского «Лекарственные средства».

Цели применения лекарства «Кислород» в составе коктейля следующие:

1) устранения кислородного голодания (гипоксии);

2) стимуляция собственных антиоксидантных систем;

3) уничтожение гельминтов (глистов);

4) использование для лечения хронических гастритов, язвенной болезни (прямое зажив-ляющее действие на слизистую желудка);

5) общее улучшение самочувствия и увеличение работоспособности (кстати, это явление наблюдают родители детей, регулярно принимающих кислородные коктейли);

6) снижение заболеваемости простудными болезнями;

7) включение в комплексную терапию ожирения (большие порции пены растягивают желудок и рефлекторно снижают аппетит). То есть, лечебное действие зависит не только от насыщения крови кислородом, но и от прямого, рефлекторного действия, и в первую очередь на ЖКТ, где наиболее сказывается повышенное содержание кислорода.

По снижению заболеваемости ОРВИ и другими «простудными» инфекциями имеются методические рекомендации Минздрава России (1985-1988 гг.), а также исследования доктора С.Ф. Черячукина (2009 г.), в которых показано, что вероятность пропуска ребенком занятий в детском саду снижается примерно в 3 раза, по сравнению с детьми, не принимающими кислородный коктейль.

Детям нравиться вкус кислородного коктейля. Для ребенка это игра! Имеется уже более чем 40-летний опыт организации оздоровления детей в детских садах. Выражаясь простым бытовым языком, уважающий себя детский сад, школа, а тем более детский санаторий обязательно имеют у себя налаженное производство кислородного коктейля, так как дети меньше устают и за счет этого лучше учатся.

Замены кислородному коктейлю нет! Его действие нельзя компенсировать прогулками, витаминами и проч. Есть еще один немаловажный факт: положительные эффекты кислородного коктейля усиливаются, если после его приема проводятся занятия физкультурой. О том, что кислород в кислородном коктейле оказывает лечебно-профилактический эффект, считают АМН РФ, МОЗ Украины и других стран (НИИ питания РАМН, НЦЗД РАМН, НИИ гигиены детей и подростков РАМН, НИИ АМН Украины, Минздрав Белоруссии), о чем хорошо знают и санитарные врачи, так как лечебно-профилактическое действие отражено в санитарных законах (Санпинах).

Хорошо сочетаются с кислородным коктейлем различные витаминно-минеральные комплексы, препараты так называемых биогенных стимуляторов (женьшень, элеутерококк).

В производстве кислородных коктейлей во все времена использовался медицинский кислород, гарантировано очищенный от более, чем 1000 известных науке вредных примесей воздуха, а также от микроорганизмов, грибков, радиоактивных веществ.

Но… внимание! С 2005 г. все чаще встречаются факты использования для производства коктейля кислорода непосредственно из воздуха (школы, ДОУ). При этом достигается концентрация кислорода до 55 - 95% (а в рекламе производителей стоят цифры 95%); одновременно концентрируются и некоторые вредные примеси из воздуха.

Одной из таких вредных примесей является инертный газ аргон, третий по содержанию после азота и кислорода компонент воздуха: его концентрация, равная в обычном воздухе 0,93% об., при получении смеси непосредственно из воздуха возрастает до 4-5%. Это вещество вызывает эффекты, обратные тем целям, которые мы ставим, применяя медицинский кислород по правильной методике. Аргон вызывает кислородное голодание! В экспериментах на животных показано токсическое действие аргона, в том числе на зародыши животных, на эту тему даже защищена кандидатская диссертация. Получается некая смесь, похожая на газ для кислородно-аргоновой сварки. Такая смесь не дотягивает не только до технического кислорода 1 сорта (с содержанием кислорода 99,7%), но даже до 2 сорта (с содержанием кислорода 99,5%).

Такую кислородную смесь (как мы видим, с достаточно высоким содержанием кислорода) часто используют для лечения хронических легочных больных, так как обеспечить снабжение большим количеством медицинского кислорода трудно и дорого. Это продляет им жизнь и даже сохраняет им трудоспособность. Еще одна область применения медицинского кислорода - реаниматология, где кислород входит в состав газовой смеси для наркоза. В указанных случаях речь идет о применении кислорода по медицинским показаниям! И если нет медицинского кислорода, то для спасения жизни больного оправдано все, но не всегда: при гипоксии больного не спасает применение такого кислорода. Такая деятельность может осуществляться только врачами, и не имеет никакого отношения к пищевому использованию кислорода.

Об отрицательном действии каждого из компонентов смеси, которая получается на выходе из кислородного концентратора при непосредственной выработке из воздуха, можно писать отдельные монографии. В этой смеси содержаться неон, водород и гелий, совместное действие которых в повышенных концентрациях на организм прогнозировать трудно, а при использовании аппаратов с УФО - вообще не изучено, но побочные действия есть.

В воздухе любого помещения всегда содержится углекислый газ СО2, и в очень небольших концентрациях токсичный угарный газ СО. Причем концентрация угарного газа в помещении напрямую зависит от расположения этого помещения: вблизи автострад и крупных промышленных объектов концентрации угарного газа, конечно, будут выше. Но на выходе из кислородного концентратора, возможно, возрастает и концентрация угарного газа.

Абсолютно такая же ситуация имеет место с концентрацией озона - токсичного газа, который обязательно имеется в воздухе вблизи автострад: превышение его предельно допустимой концентрации свыше 0,1 мг/м3 вызывает хроническое отравление (концентрация 0,1% смертельна).

На сегодняшний день нет достаточно убедительных научных данных о количестве микробов и вирусов в концентрированной смеси из воздуха, однако, с высокой долей вероятности, можно прогнозировать и их присутствие.

Ни в одной цивилизованной стране мира, где налажен выпуск кислородных концентраторов, эти аппараты не используют для производства кислородного коктейля детям детского сада. Согласно требованиям Росздравнадзора РФ, кислородные концентраторы предназначены только для введения кислорода через легкие и только врачами больным, а иначе теряется действие регистрационного удостоверения (оно обязательно!) и их применение незаконно.

Рядом с работающим концентратором содержание кислорода в атмосферном воздухе падает ниже санитарной нормы 19,5% до 17 - 18%, что опасно даже для обслуживающего аппарат персонала. Считается даже противоправным применение кислородного концентратора для лечения одного больного, когда рядом с ним в одной палате находится другой пациент: пока один больной дышит кислородом из концентратора, другой может испытывать неконтролируемое кислородное голодание (о чем скрывают!).

Другие производители используют в своих аппаратах жесткое ультрафиолетовое излучение, что вообще не является кислородным коктейлем, и так как нет кислорода высокой концентрации - нет кислородного коктейля. Такое излучение используется, например, в аппаратах МИТ-С. Они производят озон из воздуха детского сада. Этот газ должен вводиться в строго контролируемых концентрациях. Само введение атмосферного воздуха в желудок противоречит Законодательству, а главное, организм ребенка не предназначен для введения больших количеств воздуха в желудок - непроизвольное заглатывание воздуха у детей называется аэрофагией и лечится педиатрами, так как замедляет развитие ребенка, в воздухе есть химические канцерогены (вызывающие рак) и микробные (бактерия пили, размножаясь в желудке многократно увеличивает риск рака), токсические вещества и газы, аллергены, грибки, вирусы и бактерии, вызывающие инфекционные заболевания.

К примеру, РФ запретила ввоз конфет (в которых содержится бензпирен), а в воздухе всегда есть бензпирен - сильнейший канцероген.

Но использование жесткого УФ-излучения нисколько не устраняет все недостатки смеси, получаемой из атмосферного воздуха. Эта смесь по качеству все равно остается хуже даже технического кислорода. Одним из условий применения озона с лечебными целями - озонотерапией - является строгий контроль концентрации этого токсичного газа. Такой контроль может осуществляться только врачами во взаимодействии со специально обученным техническим персоналом.

При облучении воздушной смеси жестким УФ-излучением образуются окислы азота. Особо токсичный из них - диоксид азота NO2. Он образуется от взаимодействия кислорода и азота воздушной смеси. Это коварное вещество! Проникая в желудок и легкие, диоксид азота образует азотную и азотистую кислоты, которые разрушают ткани. При этом, в чисто количественном аспекте, поскольку на образование диоксида азота и других его окислов расходуется кислород, то содержание в воздухе последнего опять-таки падает, доходя до 20,5-20,6%, что нехорошо.

Таким образом, ясно, что в аппаратах МИТ-С ни в коем случае нельзя использовать для лечебных целей воздушную смесь, а также технический или даже «пищевой» кислород, где может быть азот. Требования еще более жесткие, чем к кислороду в кислородном коктейле. Медицинские цели для озонотерапии диктуют применение только медицинского препарата! Для этого нужно подключить источник медицинского кислорода и не будет производиться никаких вредных окислов азота, и не будет всех вредных примесей и микроорганизмов воздуха, а будет производиться медицинский озон и его применение более эффективно, чем обычный кислородный коктейль, но при назначении врача. Эти положения содержатся в Методических рекомендациях по применению озонотерапии Минздрава РФ (2004-2007 гг.) И так считают все озонотерапевты и физиотерапевты мира!. (в т.ч. в НИИ озонотерапии г.Харьков).

Существует и другой токсичный окисел азота - N2O, «веселящий газ», оказываю-щий на организм наркотическое действие. Он тоже крайне вреден для здоровья! Его также уже выражают желание использовать некоторые предприниматели.

Причина того, что для производства кислородного коктейля (и не только) используется воздух жилого помещения, проста. Она, прежде всего, экономическая: необработанный атмосферный воздух ничего не стоит. Предприниматель не вкладывает в его «добычу» никаких средств. И это в условиях, когда законодательством разрешено применять кислородные коктейли и озонотерапию только медицинским учреждениям, используя для процедур и производства коктейля только медицинский кислород! Отличить медицинский и пищевой кислород легко - его применение не требует электропитания и он может храниться только в маленьких малолитражных баллончиках (транспортные кислородные баллоны не используются!) и никак иначе.

И на атмосферный воздух не составляют никаких юридических документов и сертификатов (а это коррупция), так как это противоречит Закону об обращении лекарственных средств, в то время как медицинский кислород должен иметь регистрационное свидетельство на лекарство, пищевой кислород - свидетельство на пищевую добавку. Возни с ними! Но законно ввести в организм можно только лекарство, или пищевую добавку, или продукт питания и все они должны иметь документы, подтверждающие качество и безопасность, а газы - на основании протокола анализа в аккредитованной лаборатории (не просто документ!).

Есть и еще одна проблема с применением кислородной пены: дозу препарата устанавливает всякий раз не врач, а предприниматель, регулирующий цену за одну порцию напитка по своему усмотрению.

И вот такой недобросовестный предприниматель будет поставлять заведомо недоброкачественный продукт, чтобы его вводить в желудок ребенка!

Теперь мы обращаемся к родителям! Надо быть просто сумасшедшим, чтобы по-зволить вводить в желудок своему ребенку такой продукт, содержащий вредные примеси, действие которых даже трудно поддается описанию! Речь идет не о том, какой кислород хуже или лучше, а о нарушении Законодательства.

Доктор Черячукин С.Ф., Киев, врач к.м.н. Яковлев А.Б., Москва.

Гипоксия или говоря простым языком - кислородное голодание, является , которое требует диагностики и лечения. При гипоксии блокируется поступление кислорода к нервным соединениям. В случае, когда отсутствуют симптомы нарушения функционирования, мозг может выдержать 4 сек. острой гипоксии, уже спустя несколько секунд после прекращения кровообеспечения, человек теряет сознание, спустя 30 сек., человек впадает в кому.

Наиболее серьезным исходом при данном нарушении является смерть человека. Поэтому важно знать, основные причины кислородного голодания мозга и проявления, которые помогут определить первые признаки нарушения и избежать тяжелых последствий и длительного лечения.

Можно выделить 3 вида гипоксии:

• Молниеносная гипоксия – развитие происходит быстро, в течение нескольких секунд и минут;

• Острая гипоксия – продолжается в течение нескольких часов, причиной может быть – инфаркт, отравление;

• Хроническая недостаточность – развивается длительное время, причинами являются, сердечная недостаточность, порок сердца.

Кислородная недостаточность головного мозга может быть вызвана несколькими причинами:

1. Респираторная – мозг не способен получить должное количество кислорода, вследствие нарушения дыхательных процессов. В пример можно привести, такие : пневмония, бронхиальная астма, травма груди.

1. Сердечно-сосудистая – нарушение кровообращения . Причинами могут выступать: шоковое состояние, тромбоз. Нормализация работы сердца и сосудов, позволяет предотвратить развитие инсульта.

1. Гипоксическая – возникает при снижении кислорода в воздухе. Наиболее яркий пример – альпинисты, которые при подъеме в гору, наиболее отчетливо ощущают недостаток кислорода.

1. Кровяная – при данном факторе, нарушается транспорт кислорода. Основная причина – анемия.

1. Тканевая – развитие происходит вследствие нарушения транспортировки кислорода. Причиной могут быть яды , которые могли разрушить или блокировать ферментные системы.

Основные проявления

Симптомы нехватки кислорода у каждого человека могут проявляться по-разному. У одного больного может снизиться чувствительность, появиться заторможенность, у другого могут начаться головные боли.

Проявления патологии:

• Головокружения, вероятность потери сознания вследствие торможения активности нервной системы. У пациента появляется сильные приступы тошноты и рвоты;
• Нарушение зрения, темнота в глазах.
• Изменение цвета кожи. Кожа бледнеет либо становиться красной. Мозг реагирует и пытается , вследствие чего появляется холодный пот.
• Повышается адреналин, после которого наступает мышечная слабость и вялость у пациента. Человек перестает контролировать свои движения и поступки.
• Появляется раздражительность, обидчивость, развивается депрессия и другие психические нарушения.
• Невнимательность, пациент тяжело усваивает информацию, снижается умственная работоспособность.

Конечной стадией болезни при кислородном голодании, является развитие комы, а потом вскоре и сердца.

Если пациенту будет оказана своевременная медицинская помощь, все функции организма можно будет вернуть.

Диагностика и лечение

Чтобы определить, текущее состояние пациента и действительно ли он болен, требуется пройти ряд медицинских исследований.

В них входят:

• Магнитно-резонансная . Данный метод показывает последствия кислородной недостаточности. При данном методе можно увидеть участки, где поступает достаточно насыщенный кислород.

• УЗИ – метод позволяет определить отклонение от нормы при развитии ребенка, находящимся в утробе матери. Позволяет определить кислородное голодание на .

• Общий анализ крови и клинические анализы на кислотно-щелочное равновесие.

• Общая и селективная ангиография.

Лечение кислородной недостаточности, в первую очередь заключается в восстановлении требуемого поступления кислорода в мозг.

При нехватке кислорода назначаются следующие мероприятия:

• Поддержание нормальной работы сердечно-сосудистой и дыхательной системы;
• Препараты для улучшения кровообращения в мозге;
• Антигипоксаны;
• Бронхорасширяющие препараты.

Будет ли прогноз благоприятным, зависит от степени повреждения мозга, и на каком этапе болезнь была обнаружена.

Шансы на выздоровление человека также зависят, в каком состоянии он находится на текущий момент. При длительной коме, основные функции организма нарушены и шанс на выздоровление, становится очень низким.

При кратковременной коме, шансы реабилитироваться очень высоки. При этом лечение может занять достаточное время.

Видео

— это физиологический процесс, обеспечивающий поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа. Дыхание протекает в несколько стадий:

• внешнее дыхание (вентиляция легких);
• (между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения);
• транспорт газов кровью;
• обмен газов в тканях (между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей);
• внутреннее дыхание (биологическое окисление в митохондриях клеток).

Изучает первые четыре процесса. Внутреннее дыхание рассматривается в курсе биохимии.

2.4.1. Транспорт кровью кислорода

Функциональная система транспорта кислорода — совокупность структур сердечно-сосудистого аппарата, крови и их регуляторных механизмов, образующих динамическую саморегулирующуюся организацию, деятельность всех составных элементов которой создает диффузионные ноля и градиенты pO2 между кровью и клетками тканей и обеспечивает адекватное поступление кислорода в организм.

Целью ее функционирования является минимизация разности между потребностью и потреблением кислорода. Оксидазный путь использования кислорода , сопряженный с окислением и фосфорилированием в митохондриях цепи тканевого дыхания, является наиболее емким в здоровом организме (используется около 96-98 % потребляемого кислорода). Процессы транспорта кислорода в организме обеспечивают также и его антиоксидантную защиту .

• Гипероксия — повышенное содержание кислорода в организме.
• Гипоксия - пониженное содержание кислорода в организме.
• Гиперкапния — повышенное содержание углекислого газа в организме.
• Гиперкапнемия — повышенное содержание углекислого газа в крови.
• Гипокапния — пониженное содержание углекислого газа в организме.
• Гипокаппемия - пониженное содержание углекислого газа в крови.

Рис. 1. Схема процессов дыхания

Потребление кислорода — количество кислорода, поглощаемое организмом в течение единицы времени (в покое 200- 400 мл/мин).

Степень насыщения крови кислородом — отношение содержания кислорода в крови к ее кислородной емкости.

Объем газов, находящихся в крови, принято выражать в объемных процентах (об%). Этот показатель отражает количество газа в миллилитрах, находящееся в 100 мл крови.

Кислород транспортируется кровью в двух формах:

• физического растворения (0,3 об%);
• в связи с гемоглобином (15-21 об%).

Молекулу гемоглобина, не связанную с кислородом, обозначают символом Нb, а присоединившую кислород (оксигемоглобин) — НbO 2 . Присоединение кислорода к гемоглобину называют оксигенацией (сатурацией), а отдачу кислорода — де- оксигенацией или восстановлением (десатурацией). Гемоглобину принадлежит основная роль в связывании и транспорте кислорода. Одна молекула гемоглобина при полной оксигена- ции связывает четыре молекулы кислорода. Один грамм гемоглобина связывает и транспортирует 1,34 мл кислорода. Зная содержание гемоглобина в крови, легко рассчитать кислородную емкость крови.

Кислородная емкость крови — это количество кислорода, связанного с гемоглобином, находящимся в 100 мл крови, при его полном насыщении кислородом. Если в крови содержится 15 г% гемоглобина, то кислородная емкость крови составит 15 . 1,34 = 20,1 мл кислорода.

В нормальных условиях гемоглобин связывает кислород в легочных капиллярах и отдает его в тканевых благодаря особым свойствам, которые зависят от ряда факторов. Основным фактором, влияющим на связывание и отдачу гемоглобином кислорода, является величина напряжения кислорода в крови, зависящая от количества растворенного в ней кислорода. Зависимость связывания гемоглобином кислорода от его напряжения описывается кривой, получившей название кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 2.7). На графике но вертикали отмечен процент молекул гемоглобина, связанных с кислородом (%НbO 2), по горизонтали — напряжение кислорода (рO 2). Кривая отражает изменение %НbO 2 в зависимости от напряжения кислорода в плазме крови. Она имеет S-образный вид с перегибами в области напряжения 10 и 60 мм рт. ст. Если рО 2 в плазме становится больше, то оксигенация гемоглобина начинает нарастать почти линейно нарастанию напряжения кислорода.

Рис. 2. Кривые диссоциации: а — при одинаковой температуре (Т = 37 °С) и различном рСО 2 ,: I- оксимиоглобина нрн нормальных условиях (рСО 2 = 40 мм рт. ст.); 2 — окенгемоглобина при нормальных условиях (рСО 2 , = 40 мм рт. ст.); 3 — окенгемоглобина (рСО 2 , = 60 мм рт. ст.); б — при одинаковом рС0 2 (40 мм рт. ст.) и различной температуре

Реакция связывания гемоглобина с кислородом является обратимой, зависит от сродства гемоглобина к кислороду, которое, в свою очередь, зависит от напряжения кислорода в крови:

При обычном парциальном давлении кислорода в альвеолярном воздухе, составляющем около 100 мм рт. ст., этот газ диффундирует в кровь капилляров альвеол, создавая напряжение, близкое к парциальному давлению кислорода в альвеолах. Сродство гемоглобина к кислороду в этих условиях повышается. Из приведенного уравнения видно, что реакция сдвигается в сторону образования окенгемоглобина. Оксигенация гемоглобина в оттекающей от альвеол артериальной крови достигает 96-98%. Из-за шунтирования крови между малым и большим кругом оксигенация гемоглобина в артериях системного кровотока немного снижается, составляя 94-98%.

Сродство гемоглобина к кислороду характеризуется величиной напряжения кислорода, при котором 50% молекул гемоглобина оказываются оксигенированными. Его называют напряжением полунасыщения и обозначают символом Р 50 . Увеличение Р 50 свидетельствует о снижении сродства гемоглобина к кислороду, а его снижение — о возрастании. На уровень Р 50 влияют многие факторы: температура, кислотность среды, напряжение СО 2 , содержание в эритроците 2,3-дифосфоглицерата. Для венозной крови Р 50 близко к 27 мм рт. ст., а для артериальной — к 26 мм рт. ст.

Из крови сосудов микроциркуляторного русла кислород но его градиенту напряжения постоянно диффундирует в ткани и его напряжение в крови уменьшается. В то же время напряжение углекислого газа, кислотность, температура крови тканевых капилляров увеличиваются. Это сопровождается снижением сродства гемоглобина к кислороду и ускорением диссоциации оксигемоглобина с высвобождением свободного кислорода, который растворяется и диффундирует в ткани. Скорость высвобождения кислорода из связи с гемоглобином и его диффузии удовлетворяет потребности тканей (в том числе высокочувствительных к недостатку кислорода), при содержании НbО 2 в артериальной крови выше 94%. При снижении содержания НbО 2 менее 94% рекомендуется принимать меры к улучшению сатурации гемоглобина, а при содержании 90% ткани испытывают кислородное голодание и необходимо принимать срочные меры, улучшающие доставку в них кислорода.

Состояние, при котором оксигенация гемоглобина снижается менее 90%, а рО 2 крови становится ниже 60 мм рт. ст., называют гипоксемией.

Приведенные на рис. 2.7 показатели сродства Нb к О 2 , имеют место при обычной, нормальной температуре тела и напряжении углекислого газа в артериальной крови 40 мм рт. ст. При возрастании в крови напряжения углекислого газа или концентрации протонов Н+ сродство гемоглобина к кислороду снижается, кривая диссоциации НbО 2 , сдвигается вправо. Такое явление называют эффектом Бора. В организме повышение рСО 2 , происходит в тканевых капиллярах, что способствует увеличению деоксигснации гемоглобина и доставке кислорода в ткани. Снижение сродства гемоглобина к кислороду происходит также при накоплении в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата. Через синтез 2,3-дифосфоглицерата организм может влиять на скорость диссоциации НbO 2 . У пожилых людей содержание этого вещества в эритроцитах повышено, что препятствует развитию гипоксии тканей.

Повышение температуры тела снижает сродство гемоглобина к кислороду. Если температура тела снижается, то кривая диссоциации НbО 2 , сдвигается влево. Гемоглобин активнее захватывает кислород, но в меньшей мере отдает его тканям. Это является одной из причин, почему при попадании в холодную (4-12 °С) воду даже хорошие пловцы быстро испытывают непонятную мышечную слабость. Развивается переохлаждение и гипоксия мышц конечностей по причине как уменьшения в них кровотока, так и сниженной диссоциации НbО 2 .

Из анализа хода кривой диссоциации НbО 2 видно, что рО 2 в альвеолярном воздухе может быть снижено с обычного 100 мм рт. ст. до 90 мм рт. ст., а оксигенация гемоглобина будет сохраняться на совместимом с жизнедеятельностью уровне (уменьшится лишь на 1-2%). Такая особенность сродства гемоглобина к кислороду дает возможность организму приспосабливаться к снижению вентиляции легких и понижению атмосферного давления (например, жить в горах). Но в области низкого напряжения кислорода крови тканевых капилляров (10-50 мм рт. ст.) ход кривой резко меняется. На каждую единицу снижения напряжения кислорода деоксигенируется большое число молекул оксигемоглобина, увеличивается диффузия кислорода из эритроцитов в плазму крови и за счет повышения его напряжения в крови создаются условия для надежного обеспечения тканей кислородом.

На связь гемоглобина с килородом влияют и другие факторы. На практике важно учитывать то, что гемоглобин обладает очень высоким (в 240-300 раз большим, чем к кислороду) сродством к угарному газу (СО). Соединение гемоглобина с СО называют карбоксигелюглобином. При отравлении СО кожа пострадавшего в местах гиперемии может приобретать вишнево-красный цвет. Молекула СО присоединяется к атому железа гема и тем самым блокирует возможность связи гемоглобина с кислородом. Кроме того, в присутствии СО даже те молекулы гемоглобина, которые связаны с кислородом, в меньшей степени отдают его тканям. Кривая диссоциации НbО 2 сдвигается влево. При наличии в воздухе 0,1% СО более 50% молекул гемоглобина превращается в карбоксигемогло- бин, а уже при содержании в крови 20-25% НbСO человеку требуется врачебная помощь. При отравлении угарным газом важно обеспечить пострадавшему вдыхание чистого кислорода. Это увеличивает скорость диссоциации НbСO в 20 раз. В условиях обычной жизни содержание НbСOв крови составляет 0-2%, после выкуренной сигареты оно может возрасти до 5% и более.

При действии сильных окислителей кислород способен образовывать прочную химическую связь с железом гема, при которой атом железа становится трехвалентным. Такое соединение гемоглобина с кислородом называют метгемоглобином. Оно не может отдавать кислород тканям. Метгемоглобин сдвигает кривую диссоциации оксигемоглобина влево, ухудшая таким образом условия высвобождения кислорода в тканевых капиллярах. У здоровых людей в обычных условиях из-за постоянного поступления в кровь окислителей (перекисей, нитропронзводных органических веществ и т.д.) до 3% гемоглобина крови может быть в виде метгемоглобина.

Низкий уровень содержания этого соединения поддерживается благодаря функционированию антиоксидантных ферментных систем. Образование метгемоглобина ограничивают антиоксиданты (глутатион и аскорбиновая кислота), присутствующие в эритроцитах, а его восстановление в гемоглобин происходит в процессе ферментативных реакций с участием эритроцитариых ферментов дегидрогеназ. При недостаточности этих систем или при избыточном попадании в кровоток веществ (например, фенацетина, противомалярийных лекарственных препаратов и т.д.), обладающих высокими оксидантными свойствами, развивается мстгсмоглобинсмия.

Гемоглобин легко взаимодействует и со многими другими растворенными в крови веществами. В частности, при взаимодействии с лекарственными препаратами, содержащими серу, может образовываться сульфгемоглобин, сдвигающий кривую диссоциации оксигемоглобина вправо.

В крови плода преобладает фетальный гемоглобин (HbF), обладающий большим сродством к кислороду, чем гемоглобин взрослого. У новорожденного в эритроцитах содержится до 70% фстального гемоглобина. Гемоглобин F заменяется на НbА в течение первого полугодия жизни.

В первые часы после рождения рО 2 артериальной крови составляет около 50 мм рт. ст., а НbО 2 - 75-90%.

У пожилых людей напряжение кислорода в артериальной крови и насыщение гемоглобина кислородом постепенно снижается. Величину этого показателя рассчитывают по формуле

рO 2 = 103,5-0,42 . возраст в годах.

В связи с существованием тесной связи между насыщением кислородом гемоглобина крови и напряжением в ней кислорода был разработан метод пульсоксиметрии , получивший широкое применение в клинике. Этим методом определяют насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом и его критические уровни, при которых напряжение кислорода в крови становится недостаточным для его эффективной диффузии в ткани и они начинают испытывать кислородное голодание (рис. 3).

Современный пульсоксиметр состоит из датчика, включающего светодиодный источник света, фотоприемника, микропроцессора и дисплея. Свет от светодиода направляется через ткань пальца кисти (стопы), мочки уха, поглощается оксигемоглобином. Непоглощенная часть светового потока оценивается фотоприемником. Сигнал фотоприемника обрабатывается микропроцессором и подается на экран дисплея. На экране отображается процентное насыщение гемоглобина кислородом, частота пульса и пульсовая кривая.

На кривой зависимости насыщения гемоглобина кислородом видно, что гемоглобин артериальной крови, опекающей из альвеолярных капилляров (рис. 3), полностью насыщенкислородом (SaO2 = 100%), напряжение кислорода в ней составляет 100 мм рт. ст. (рО2, = 100 мм рт. ст.). После диссоциации оксигсмоглобина в тканях кровь становится деоксигенированной и в смешанной венозной крови, возвращающейся в правое предсердие, в условиях покоя гемоглобин остается насыщенным кислородом на 75% (Sv0 2 = 75%), а напряжение кислорода составляет 40 мм рт. ст. (pvO2 = 40 мм рт. ст.). Таким образом, в условиях покоя ткани поглотили около 25% (≈250 мл) кислорода, высвободившегося из оксигсмоглобина после его диссоциации.

Рис. 3. Зависимость насыщения кислородом гемоглобина артериальной крови от напряжения в ней кислорода

При уменьшении всего лишь на 10% насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом (SaO 2 , <90%), диссоциирующий в тканях оксигемоглобин не обеспечивает достаточного напряжения кислорода в артериальной крови для его эффективной диффузии в ткани и они начинают испытывать кислородное голодание.

Одной из важных задач, которая решается при постоянном измерении пульсоксиметром насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом, является обнаружение момента, когда насыщение снижается до критического уровня (90%) и пациенту необходимо оказание неотложной помощи, направленной на улучшение доставки кислорода в ткани.

Транспорт кровью углекислого газа и его связь с кислотно-щелочным состоянием крови

Углекислый газ транспортируется кровью в формах:

• физического растворения — 2,5-3 об%;
• карбоксигемоглобина (НbСО 2) — 5 об%;
• бикарбонатов (NaHCO 3 и КНСO 3) — около 50 об%.

В оттекающей от тканей крови содержится 56-58 об% СО 2 , а в артериальной — 50-52 об%. При протекании через тканевые капилляры кровь захватывает около 6 об% СО 2 , а в легочных капиллярах этот газ диффундирует в альвеолярный воздух и удаляется из организма. Особенно быстро идет обмен СО 2 , связанного с гемоглобином. Углекислый газ присоединяется к аминогруппам в молекуле гемоглобина, поэтому карбоксигемоглобин называют еще карбаминогемоглобином. Большая часть углекислого газа транспортируется в виде натриевых и калиевых солей угольной кислоты. Ускоренному распаду угольной кислоты в эритроцитах при прохождении их по легочным капиллярам способствует фермент карбоангидра- за. При рСО2 ниже 40 мм рт. ст. этот фермент катализирует распад Н 2 СO 3 на Н 2 0 и С0 2 , способствуя удалению углекислого газа из крови в альвеолярный воздух.

Накопление углекислого газа в крови свыше нормы называют гиперкапнией , а понижение гипокапнией. Гиперкаппия сопровождается сдвигом рН крови в кислую сторону. Это обусловлено тем, что углекислый газ, соединяясь с водой, образует угольную кислоту:

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

Угольная кислота диссоциирует согласно закону действующих масс:

Н 2 СО 3 <-> Н + + HCO 3 - .

Таким образом, внешнее дыхание через влияние на содержание углекислого газа в крови принимает непосредственное участие в поддержании кислотно-щелочного состояния в организме. За сутки с выдыхаемым воздухом из организма человека удаляется около 15 ООО ммоль угольной кислоты. Почки удаляют приблизительно в 100 раз меньше кислот.

где рН — отрицательный логарифм концентрации протонов; рК 1 — отрицательный логарифм константы диссоциации (К 1) угольной кислоты. Для ионной среды, имеющейся в плазме, рК 1 =6,1.

Концентрацию [СО2] можно заменить напряжением [рС0 2 ]:

[С0 2 ] = 0,03 рС0 2 .

Тогда рН = 6,1 + lg / 0,03 рСО 2 .

Подставив эти значения, получим:

рН = 6,1 + lg24 / (0,03 . 40) = 6,1 + lg20 = 6,1 + 1,3 = 7,4.

Таким образом, пока соотношение / 0,03 рС0 2 равно 20, рН крови будет 7,4. Изменение этого соотношения происходит при ацидозе или алкалозе, причинами которых могут быть нарушения в системе дыхания.

Различают изменения кислотно-щелочного состояния, вызванные нарушениями дыхания и метаболизма.

Дыхательный алкалоз развивается при гипервентиляции легких, например при пребывании на высоте в горах. Недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе приводит к возрастанию вентиляции легких, а гипервентиляция — к избыточному вымыванию из крови углекислого газа. Соотношение / рС0 2 сдвигается в сторону преобладания анионов и рН крови увеличивается. Увеличение рН сопровождается усилением выведения почками бикарбонатов с мочой. При этом в крови будет обнаруживаться меньшее, чем в норме, содержание анионов HCO 3 - или так называемый «дефицит оснований».

Дыхательный ацидоз развивается из-за накопления в крови и тканях углекислого газа, обусловленного недостаточностью внешнего дыхания или кровообращения. При гиперкапнии показатель соотношения / рСО 2 , снижается. Следовательно, снижается и рН (см. выше приведенные уравнения). Это подкисление может быть быстро устранено усилением вентиляции.

При дыхательном ацидозе почки увеличивают выведение с мочой протонов водорода в составе кислых солей фосфорной кислоты и аммония (Н 2 РО 4 - и NH 4 +). Наряду с усилением секреции протонов водорода в мочу увеличивается образование анионов угольной кислоты и усиление их реабсорбции в кровь. Содержание HCO 3 - в крови возрастает и рН возвращается к норме. Это состояние называют компенсированным дыхательным ацидозом. О его наличии можно судить по величине рН и нарастанию избытка оснований (разности между содержанием в исследуемой крови и в крови с нормальным кислотно-щелочным состоянием.

Метаболический ацидоз обусловлен поступлением в организм избытка кислот с пищей, нарушениями метаболизма или введением лекарственных препаратов. Увеличение концентрации водородных ионов в крови приводит к возрастанию активности центральных и периферических рецепторов, контролирующих рН крови и ликвора. Учащенная импульсация от них поступает к дыхательному центру и стимулирует вентиляцию легких. Развивается гипокапиия. которая несколько компенсирует метаболический ацидоз. Уровень в крови снижается и это называют дефицитом оснований.

Метаболический алкалоз развивается при избыточном приеме внутрь щелочных продуктов, растворов, лекарственных веществ, при потере организмом кислых продуктов обмена или избыточной задержке почками анионов . Дыхательная система реагирует на повышение соотношения /рС0 2 гиповентиляцией легких и повышением напряжения углекислого газа в крови. Развивающаяся гиперкапния может в определенной мере компенсировать алкалоз. Однако объем такой компенсации ограничен тем, что накопление углекислого газа в крови идет не более, чем до напряжения 55 мм рт. ст. Признаком компенсированного метаболического алкалоза является наличие избытка оснований.

Взаимосвязь между транспортом кислорода и углекислого газа кровью

Имеется три важнейших пути взаимосвязи транспорта кислорода и углекислого газа кровью.

Взаимосвязь по типу эффекта Бора (увеличение рСО-, снижает сродство гемоглобина к кислороду).

Взаимосвязь по типу эффекта Холдэна . Она проявляется в том, что при деоксигенации гемоглобина увеличивается его сродство к углекислому газу. Высвобождается дополнительное число аминогрупп гемоглобина, способных связывать углекислый газ. Это происходит в тканевых капиллярах и восстановленный гемоглобин может в больших количествах захватывать углекислый газ, выходящий в кровь из тканей. В соединении с гемоглобином транспортируется до 10% от всего переносимого кровью углекислого газа. В крови легочных капилляров гемоглобин оксигенируется, его сродство к углекислому газу снижается и около половины этой легко обмениваемой фракции углекислого газа отдастся в альвеолярный воздух.

Еще один путь взаимосвязи обусловлен изменением кислотных свойств гемоглобина в зависимости от его соединения с кислородом. Величины констант диссоциации этих соединений в сопоставлении с угольной кислотой имеют такое соотношение: Hb0 2 > Н 2 С0 3 > Нb. Следовательно, НbО2 обладает более сильными кислотными свойствами. Поэтому после образования в легочных капиллярах он забирает катионы (К+) от бикарбонатов (КНСО3) в обмен на ионы Н + . В результате этого образуется H 2 CO 3 При повышении концентрации угольной кислоты в эритроците фермент карбоангидраза начинает разрушать ее с образованием СО 2 и Н 2 0. Углекислый газ диффундирует в альвеолярный воздух. Таким образом, оксигенация гемоглобина в легких способствует разрушению бикарбонатов и удалению аккумулированного в них углекислого газа из крови.

Превращения, описанные выше и происходящие в крови легочных капилляров, можно записать в виде последовательных символических реакций:

Деоксигенация Нb0 2 в тканевых капиллярах превращает его в соединение с меньшими, чем у Н 2 С0 3 , кислотными свойствами. Тогда вышеприведенные реакции в эритроците текут в обратном направлении. Гемоглобин выступает поставщиком ионов К" для образования бикарбонатов и связывания углекислого газа.

Транспорт газов кровью

Переносчиком кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким является кровь. В свободном (растворенном) состоянии переносится лишь небольшое количество этих газов. Основное количество кислорода и углекислого газа переносится в связанном состоянии.

Транспорт кислорода

Кислород, растворяющийся в плазме крови капилляров малого круга кровообращения, диффундирует в эритроциты, сразу связывается с гемоглобином, образуя оксигемоглобин. Скорость связывания кислорода велика: время полунасыщения гемоглобина кислородом около 3 мс. Один грамм гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода, в 100 мл крови 16 г гемоглобина и, следовательно, 19,0 мл кислорода. Эта величина называется кислородной емкостью крови (КЕК).

Превращение гемоглобина в оксигемоглобин определяется напряжением растворенного кислорода. Графически эта зависимость выражается кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 6.3).

На рисунке видно, что даже при небольшом парциальном давлении кислорода (40 мм рт. ст.) с ним связывается 75-80% гемоглобина.

При давлении 80-90 мм рт. ст. гемоглобин почти полностью насыщается кислородом.

Рис. 4. Кривая диссоциации оксигемоглобина

Кривая диссоциации имеет S-образную форму и состоит из двух частей — крутой и отлогой. Отлогая часть кривой, соответствующая высоким (более 60 мм рт. ст.) напряжениям кислорода, свидетельствует о том, что в этих условиях содержание оксигемоглобина лишь слабо зависит от напряжения кислорода и его парциального давления во вдыхаемом и альвеолярном воздухе. Верхняя отлогая часть кривой диссоциации отражает способность гемоглобина связывать большие количества кислорода, несмотря на умеренное снижение его парциального давления во вдыхаемом воздухе. В этих условиях ткани достаточно снабжаются кислородом (точка насыщения).

Крутая часть кривой диссоциации соответствует напряжению кислорода, обычному для тканей организма (35 мм рт. ст. и ниже). В тканях, поглощающих много кислорода (работающие мышцы, печень, почки), оке и гемоглобин диссоциирует в большей степени, иногда почти полностью. В тканях, в которых интенсивность окислительных процессов мала, большая часть оксигемоглобина не диссоциирует.

Свойство гемоглобина — легко насыщаться кислородом даже при небольших давлениях и легко его отдавать — очень важно. Благодаря легкой отдаче гемоглобином кислорода при снижении его парциального давления обеспечивается бесперебойное снабжение тканей кислородом, в которых вследствие постоянного потребления кислорода его парциальное давление равно нулю.

Распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород увеличивается с повышением температуры тела (рис. 5).

Рис. 5. Кривые насыщения гемоглобина кислородом при разных условиях:

А — в зависимости от реакции среды (рН); Б — от температуры; В — от содержания солей; Г — от содержания углекислого газа. По оси абцисс — парциальное давление кислорода (в мм рт. ст.). по оси ординат — степень насыщения (в %)

Диссоциация оксигемоглобина зависит от реакции среды плазмы крови. С увеличением кислотности крови возрастает диссоциация оксигемоглобина (рис. 5, А).

Связывание гемоглобина с кислородом в воде осуществляется быстро, но полного его насыщения не достигается, как и не происходит полной отдачи кислорода при снижении его парциального
давления. Более полное насыщение гемоглобина кислородом и полная его отдача при понижении напряжения кислорода происходят в растворах солей и в плазме крови (см. рис. 5, В).

Особое значение в связывании гемоглобина с кислородом имеет содержание углекислого газа в крови: чем больше его содержание в крови, тем меньше связывается гемоглобина с кислородом и тем быстрее происходит диссоциация оксигемоглобина. На рис. 5, Г показаны кривые диссоциации оксигемоглобина при разном содержании углекислого газа в крови. Особенно резко понижается способность гемоглобина соединяться с кислородом при давлении углекислого газа, равном 46 мм рт. ст., т.е. при величине, соответствующей напряжению углекислого газа в венозной крови. Влияние углекислого газа на диссоциацию оксигемоглобина очень важно для переноса газов в легких и тканях.

В тканях содержится большое количество углекислого газа и других кислых продуктов распада, образующихся в результате обмена веществ. Переходя в артериальную кровь тканевых капилляров, они способствуют более быстрому распаду оксигемоглобина и отдаче кислорода тканям.

В легких же по мере выделения углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух с уменьшением содержания углекислого газа в крови увеличивается способность гемоглобина соединяться с кислородом. Тем самым обеспечивается превращение венозной крови в артериальную.

Транспорт углекислого газа

Известны три формы транспорта двуокиси углерода:

• физически растворенный газ — 5-10%, или 2,5 мл/100 мл крови;
• химически связанный в бикарбонатах: в плазме NaHC0 3 , в эритроцитах КНСО, — 80-90%, т.е. 51 мл/100 мл крови;
• химически связанный в карбаминовых соединениях гемоглобина — 5-15%, или 4,5 мл/100 мл крови.

Углекислый газ непрерывно образуется в клетках и диффундирует в кровь тканевых капилляров. В эритроцитах он соединяется с водой и образует угольную кислоту. Этот процесс катализируется (ускоряется в 20 000 раз) ферментом карбоангидразой. Карбоангидраза содержится в эритроцитах, в плазме крови ее нет. Поэтому гидратация углекислого газа происходит практически только в эритроцитах. В зависимости от напряжения углекислого газа карбоангидраза катализируется с образованием угольной кислоты, так и расщеплением ее на углекислый газ и воду (в капиллярах легких).

Часть молекул углекислого газа соединяется в эритроцитах с гемоглобином, образуя карбогемоглобин.

Благодаря указанным процессам связывания напряжение углекислого газа в эритроцитах оказывается невысоким. Поэтому все новые количества углекислого газа диффундируют внутрь эритроцитов. Концентрация ионов НС0 3 - , образующихся при диссоциации солей угольной кислоты, в эритроцитах возрастает. Мембрана эритроцитов обладает высокой проницаемостью для анионов. Поэтому часть ионов НСО 3 - переходит в плазму крови. Взамен ионов НСО 3 - в эритроциты из плазмы входят ионы СI - , отрицательные заряды которых уравновешиваются ионами K+. В плазме крови увеличивается количество бикарбоната натрия (NaНСО 3 -).

Накопление ионов внутри эритроцитов сопровождается повышением в них осмотического давления. Поэтому объем эритроцитов в капиллярах большого круга кровообращения несколько увеличивается.

Для связывания большей части углекислого газа исключительно большое значение имеют свойства гемоглобина как кислоты. Оксигемоглобин имеет константу диссоциации в 70 раз большую, чем дезоксигемоглобин. Оксигемоглобин — более сильная кислота, чем угольная, а дезоксигемоглобин — более слабая. Поэтому в артериальной крови оксигемоглобин, вытеснивший ионы К + из бикарбонатов, переносится в виде соли КНbO 2 . В тканевых капиллярах КНbО 2 , отдает кислород и превращается в КНb. Из него угольная кислота как более сильная вытесняет ионы К + :

КНb0 2 + H 2 CO 3 = КНb + 0 2 + КНСО 3

Таким образом, превращение оксигемоглобина в гемоглобин сопровождается увеличением способности крови связывать углекислый газ. Это явление носит название эффекта Холдейна. Гемоглобин служит источником катионов (К+), необходимых для связывания угольной кислоты в форме бикарбонатов.

Итак, в эритроцитах тканевых капилляров образуется дополнительное количество бикарбоната калия, а также карбогемоглобин, а в плазме крови увеличивается количество бикарбоната натрия. В таком виде углекислый газ переносится к легким.

В капиллярах малого круга кровообращения напряжение углекислого газа снижается. От карбогемоглобина отщепляется СО2,. Одновременно происходит образование оксигемоглобина, увеличивается его диссоциация. Оксигемоглобин вытесняет калий из бикарбонатов. Угольная кислота в эритроцитах (в присутствии карбоангидразы) быстро разлагается на воду и углекислый газ. Ионы НСОГ входят в эритроциты, а ионы СI - входят в плазму крови, где уменьшается количество бикарбоната натрия. Углекислый газ диффундирует в альвеолярный воздух. Схематически все эти процессы представлены на рис. 6.

Рис. 6. Процессы, происходящие в эритроците при поглощении или отдаче кровью кислорода и углекислого газа