Кривая диссоциации оксигемоглобина

Нормальная кривая диссоциации оксигемоглобина представлена на рис. 1.7. В исходной ее точке, когда Р_аО₂ = 0, гемоглобин не содержит кислорода и SаO₂ также равняется нулю. По мере повышения Р_аО₂ гемоглобин начинает быстро насыщаться кислородом, превращаясь в оксигемоглобин: небольшого увеличения напряжения кислорода оказывается достаточно для существенного прироста содержания НbО₂. При 40 мм рт. ст. содержание НbО₂ достигает уже 75 %. Затем наклон кривой становится все более и более пологим. На этом участке кривой гемоглобин уже менее охотно присоединяет к себе кислород, и для насыщения оставшихся 25 % Hb требуется поднять РaО₂ с 40 до 150 мм рт ст. Впрочем, в естественных условиях гемоглобин артериальной крови никогда не насыщается кислородом полностью, потому что при дыхании атмосферным воздухом Р_аО₂ не превышает 100 мм рт ст (см. ранее).

Рис. 1.7. Кривая диссоциации оксигемоглобина

Зависимость S_аO₂ от Р_аО₂ для каждого больного можно описать эмпирическими формулами (уравнение Хилла, алгоритмы Келмана, Северингхауза и др.), в которых учитываются температура, рН и прочие факторы. Данные формулы в разных модификациях обычно вводят в современные автоматические приборы контроля КЩС и газового состава крови (Radiometer, AVL, Instrumentation Laboratories и пр.), которые вычисляют сатурацию гемоглобина по напряжению кислорода в крови. Собственно, сама кривая диссоциации оксигемоглобина и является графическим выражением этих уравнений. Более простой показатель положения кривой диссоциации — индекс Р₅₀; он равен напряжению кислорода в крови, при котором сатурация гемоглобина составляет 50 % (рис. 1.7).

После полного насыщения гемоглобина кислородом дальнейшее повышение РаО₂ сопровождается лишь незначительным приростом С_аО₂ за счет физически растворенного кислорода. Поэтому увеличение концентрации кислорода во вдыхаемом или вдуваемом газе (FiО₂) сверх уровня, достаточного для полного насыщения гемоглобиновой емкости (S_аO₂= 99-100 %), редко бывает оправданным.

Проходя через капилляры, артериальная кровь отдает тканям часть содержащегося в ней кислорода и превращается в венозную (P_VO₂ = 40 мм рт. ст., S_VО₂ = 75 %). Таким образом, в газообмене участвует лишь около 25 % запаса кислорода артериальной крови, а сатурация и десатурация гемоглобина происходят на пологом участке кривой диссоциации.

Патология дыхательной системы приводит к нарушению оксигенации крови в легких с развитием артериальной гипоксемии, степень которой количественно оценивается пульсоксиметром. В этих условиях снабжение тканей кислородом осуществляется в "аварийном" режиме, на крутом участке кривой, где незначительного падения Р_аО₂ оказывается достаточно для отделения от оксигемоглобина требуемого количества кислорода. Аварийность режима заключается в уменьшении напряжения и, следовательно, содержания кислорода в тканях, о чем свидетельствует низкое напряжение кислорода в венозной крови.

Гемоглобин как транспортный белок призван решать две задачи: присоединять кислород в легких и отдавать его тканям. Эти задачи противоположны по своей сути, но выполняются одним и тем же веществом, поэтому стремление гемоглобина связываться с кислородом (сродство гемоглобина к кислороду) должно быть достаточным — чтобы обеспечить оксигенацию крови в легких, но не избыточным — чтобы не нарушить процесс отдачи кислорода на периферии. Нормальное положение кривой диссоциации оксигемоглобина как раз и соответствует оптимальной готовности гемоглобина к реализации обеих задач. Но при определенных условиях баланс между стремлением гемоглобина присоединить кислород и готовностью его отдать нарушается. Графически это выражается сдвигом кривой диссоциации вправо или влево (рис. 1.8).

При ацидозе (респираторном или метаболическом), гипертермии и увеличении концентрации 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) в эритроцитах сродство гемоглобина к кислороду снижается и кривая диссоциации HbО₂ сдвигается вправо. При этом насыщение гемоглобина кислородом в легких ухудшается (уменьшение SрО₂ при прежнем РаO₂), но отделение кислорода от оксигемоглобина в капиллярах облегчается.

Если газообмен в легких не нарушен, то даже существенный сдвиг кривой диссоциации вправо сопровождается весьма незначительным снижением S_PO₂, поскольку события в легких происходят на пологом участке кривой. В тканях же напряжение кислорода повышается. В отношении кислородного гомеостаза это в целом безопасная ситуация. Некоторые специалисты даже считают, что при нормальной работе легких ацидоз способствует снабжению тканей кислородом.

Рис. 1.8. Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина

Иная картина наблюдается при грубой патологии дыхания, когда от легких оттекает кровь с низким напряжением кислорода, соответствующим крутому участку кривой диссоциации HbO₂. Если при этом кривая сдвинута вправо, SpO₂ может оказаться намного ниже, чем при нормальном положении кривой. Данное обстоятельство — дополнительный удар по снабжению тканей кислородом и важный вклад в дело развития гипоксии. Таким образом, при исходной артериальной гипоксемии (низком уровне Р_аО₂) метаболический ацидоз, гиперкапния и гипертермия способны заметно снизить сатурацию гемоглобина (SpO₂) и, следовательно, содержание кислорода в артериальной крови.

Алкалоз (респираторный или метаболический), гипотермия и уменьшение концентрации 2,3-ДФГ повышают сродство гемоглобина к кислороду, и кривая диссоциации HbО₂ сдвигается влево. В этих условиях гемоглобин жадно присоединяет к себе кислород в легких (S_PO₂ возрастает при прежнем Р_аО₂) и неохотно отдает его тканям. Считается, что сдвиг кривой диссоциации влево всегда неблагоприятно сказывается на оксигенации тканей, ибо небольшой прирост содержания (но не напряжения) кислорода в артериальной крови не окупает последующего нежелания оксигемоглобина делиться кислородом с тканями на периферии. Пожалуй, от левого положения кривой диссоциации HbО₂ не страдают только новорожденные. Но это отдельная тема.

Непостоянство отношений между Р_аО₂ и S_PO₂ может затруднить осмысление данных пульсоксиметрии: далеко не всегда известно, по какой кривой диссоциации работает гемоглобин в данный момент.