УРАВНЕНИЕ АЛЬВЕОЛЯРНОГО ГАЗА

31) На чем основано определение альвеолярного РО2 и РСО2 при помощи уравнения альвеолярного газа?

? Количественное определение альвеолярных РО2 и РСО2 по единственной пробе выдыхаемого альвеолярного газа может дать совершенно ошибочные результаты, но среднее альвеолярное РО2 удается подсчитать точно, используя уравнение альвеолярного газа.

Соответственно

и

РО2 = 760 мм рт.ст. - 47 мм рт.ст. - 563 мм рт.ст. - 40 мм рт.ст. = 110 мм рт.ст.

Здесь принято, что при 37°С РН2О равно приблизительно 47 мм рт.ст.; в качестве среднего альвеолярного значения РСО2 используется величина артериального РСО2, a PN2 равно 563 мм рт.ст. Это рассуждение будет справедливым, если дыхательный коэффициент газообмена (R) равен 1 (т.е. величина СО2, добавленная в альвеолы, равна количеству кислорода, выведенного из альвеол за 1 мин). В действительности за 1 мин из альвеол в кровь поступает больше кислорода, чем добавляется двуокиси углерода (т.е. R = 0,8). Значение R должно быть учтено в уравнении альвеолярного газа (см. подробнее в ответе на соответствующий вопрос).

32) Как точно выглядит уравнение альвеолярного газа? Как оно используется для клинических целей?

? Уравнение альвеолярного газа (считая, что вдыхаемое РСОг = 0) выглядит следующим образом:

где РЮ2 - давление кислорода во влажном вдыхаемом газе на уровне моря, равное 20,93 % от (760 -47), что составляет 149 мм рт.ст.; Р_АСС>2 - альвеолярное давление двуокиси кислорода, которое принимается равным артериальному РСО2; FiCb - фракция (доля) кислорода во вдыхаемом газе.

альвеолярного газа, принимая во внимание, что большинство больных с легочными заболеваниями получают повышенную концентрацию кислорода:

34) Сравните величины РО2 в альвеолах легких, легочных капиллярах и в артериальной крови

? РО2 в альвеолах легких, подсчитанное с помощью уравнения альвеолярного газа, составляет приблизительно 100 мм рт.ст. РОг смешанной венозной крови, достигающей альвеол, равно примерно 40 мм рт.ст. и возрастает до величины, почти идентичной РОг в альвеолярном газе (т.е. РО2 в легочных капиллярах также составляет приблизительно 100 мм рт.ст.). Однако РО2 артериальной крови равно примерно 90 мм рт.ст., что на 10 мм рт.ст. ниже РОг в крови легочных капилляров. Это снижение РО2 вызвано теми 2 % крови, которые не контактируют с альвеолярным газом, потому что они образуют бронхиальное кровоснабжение и имеют концентрацию венозного РО2 около 40 мм рт.ст. (величина, близкая к показанию для системной венозной крови). Таким образом, бронхиальная венозная кровь представляет собой "шунт" плохо оксигенированной крови, которая добавляется к хорошо оксигенированной крови, прошедшей через альвеолярные капилляры.

35) Сравните РО2 и РСО2, а также соответствующие градиенты давления (движущую силу диффузии) между кровью и периферическими тканями.

? РО2 артериальной крови идентично его величине в артериальном конце капилляров (т.е. 95 мм рт.ст.) и примерно в четыре раза превышает среднее РО2 в тканях (т.е. 23 мм рт.ст ). Следовательно, существует большой градиент давления, который обеспечивает быструю диффузию кислорода из крови в ткани. За исключением артериального конца капилляров, в которых имеется высокий уровень РОг, этот уровень в крови капилляров равен приблизительно 40 мм рт.ст., и эта величина соответствует существующей в венозном конце капилляров и в венозной крови.

36) Сравните величину кислорода и двуокиси углерода, переносимых кровью, и соответствующие значения этих газов, потребляемых и производимых тканями в нормал ън ых условиях.

? Каждый децилитр артериальной крови переносит в периферические ткани 20 мл кислорода и 48 мл двуокиси углерода. Однако каждый децилитр смешанной венозной крови переносит 15 мл кислорода и 52 мл двуокиси углерода в легкие, где капиллярная кровь обогащается кислородом и теряет двуокись углерода, становясь снова артериальной кровью. Соответственно 5 мл кислорода и 4 мл двуокиси углерода на 1 дл крови (мл/дл, также называется объемным процентом) представляют артериовенозную разницу, которая

в свою очередь объясняется метаболизмом в тканях (на одной стороне) и функцией легких (на другой стороне). Отношение 4 мл двуокиси углерода к 5 мл кислорода на 1 дл крови (артериовенозная разница) равно 0,8, и эта величина идентична дыхательному коэффициенту VCO2/VO2

37) Какое количество кислорода может транспортироваться гемоглобином в нормальных условиях?

? Приблизительно 20 мл кислорода может транспортироваться гемоглобином (Hb), содержащимся в 100 мл крови, когда молекула этого вещества насыщена кислородом на 100 % (т.е. 15 г Hb х 1,34 мл кислорода = 20 мл). Все же в нормальных условиях только 5 мл кислорода (25 % от полной величины, также называемой коэффициентом утилизации) высвобождается в периферических тканях. Иначе говоря, в ткани доставляется только 5 объемных процентов из 20, и это выражение - объемный процент - целесообразно использовать вместо процента насыщения на кривой диссоциации оксигемоглобина.

38) Сравните величину кислорода, переносимого в растворенном состоянии, с величиной, переносимой Hb крови в нормальном состоянии.

? Содержание кислорода в крови представляет собой сумму кислорода, связанного с Hb. Первое слагаемое подсчитывается умножением артериального РОг на 0,003 (постоянный фактор). Соответственно при нормальном артериальном РОг, равном 95 мм рт.ст., величина растворенного кислорода равна приблизительно 0,3 мл/дл, в то время как при нормальном венозном РО2, равном 40 мм рт.ст., уровень растворенного кислорода составляет около 0,1 мл/дл крови. Таким образом, только 0,2 мл растворенного кислорода на 1 дл крови высвобождается в ткани, в то время как гемоглобин транспортирует 5 мл кислорода в идентичном объеме крови, который поступает в ткани (растворенный кислород составляет только 3 % от общего количества, передаваемого в ткани).

39) Сколько кислорода на 1дл крови в нормальных условиях доставляется с гемоглобином в периферические ткани? Сравните эту величину с потреблением кислорода за 1 мин.

? В нормальных условиях в ткани доставляется приблизительно 5 мл кислорода на 1 дл крови (такая же величина берется из альвеол легких, пополняя содержание кислорода в крови). Потребление кислорода тканями можно определить вычитанием содержания кислорода в смешанной венозной крови (т е. 14,4 мл/дл) из содержания кислорода в артериальной крови (т.е. 19,4 мл/дл). Следовательно, доставка 250 мл кислорода в минуту для поглощения тканями в покое требует сердечного выброса примерно 5 л/мин, так как:

(5млО₂)/(0,1л крови) *(5л/мин) = 250мл/мин

40) Охарактеризуйте клиническую значимость уровня Hb для кислородной емкости крови.

? Содержание кислорода в крови представляет собой сумму кислорода, связанного с Hb, и кислорода, растворенного в жидкой фазе крови, а именно:

Содержание О2 в крови = О2 связанному с Hb, + Ог в растворе

= (1,34 • Hb* SO₂) + (Р0₂*0,003) =

= (1,34 *15*0,97) + (95*0,003) =

=19,5 + 0,3,

где SO2 - процент насыщения Hb.

41) Является ли артериальное PO2 надежным показателем содержания кислорода в крови? Объясните, как влияет отравление окисью углерода на транспорт кислорода.

? Нет. Артериальное РО2 не является надежным индикатором содержания кислорода в крови, потому что в отсутствие Hb или при его функциональной недостаточности содержание кислорода в крови крайне мало и несовместимо с жизнью. Тяжелая интоксикация окисью углерода представляет собой типичный пример этого дефекта, так как у больного и в подобных условиях часто сохраняется нормальное артериальное РО2 и вместе с тем возникает угрожающая жизни тканевая гипоксия под влиянием резкого падения содержания кислорода в артериальной крови вследствие образования карбоксигемоглобина. Связанный с окисью углерода Hb не способен транспортировать кислород. Кроме того, окись углерода нарушает способность Hb, который может еще связывать кислород.

42) Опишите условия, в которых фракция кислорода, транспортируемого в растворенном состоянии, будет или значительно меньше, или больше, чем в нормальном состоянии покоя.

? Фракция кислорода, транспортируемого в растворенном состоянии, снижается (хотя его абсолютное количество увеличивается) во время интенсивной нагрузки, потому что величина кислорода, высвобождаемая из гемоглобина в ткани, может возрасти втрое, и соответственно всего лишь 1,5 % общего количества доставляемого в ткани кислорода во время нагрузки транспортируется в растворенной форме. Напротив, существенно большая доля кислорода, доставляемого в растворенном состоянии, наблюдается у больных, которые дышат обогащенной кислородом смесью. В последнем случае высокое РО2 может привести к развитию синдрома токсичности кислорода.

43) Участвует ли гемоглобин в транспорте других газов, кроме кислорода и двуокиси углерода?

? Кроме транспорта кислорода из легких в ткани и доставки двуокиси углерода в обратном направлении, Hb переносит и третий газ - окись азота. Повидимому, Hb мо-жет заставлять кровеносные сосуды расширяться или сжиматься, регулируя количество воздействующей на них окиси азота. Известно, что железо в составе Hb имеет выраженное сродство к окиси азота после того, как Hb высвобождает кислород в тканях, где приобретает двуокись углерода и окись азота. Другая часть Hb, сегмент его протеиновой цепочки, известный как cysteine residue, может связывать и высвобождать суперокись азота (один электрон добавляется к окиси азота), химическую форму, которая не поглощается атомами железа в Hb. Когда эритроциты поступают в легкие, их молекулы гемоглобина высвобождают двуокись углерода и связывают кислород и суперокись азота, производимую в легких и присоединяемую к cysteine residue гемоглобина. Эритроциты

движутся через артерии и проходят в капилляры периферических тканей, где высвобождается кислород. Освободив кислород, атомы железа Hb могут затем присоединить любой местный избыток обычной окиси азота, что вызывает сужение сосудов. Но гемоглобин после высвобождения кислорода меняется и может также высвободить суперокись азота, заставляя сосуды расширяться. Когда эритроциты возвращаются в легкие, они освобождают двуокись углерода и обычную окись азота, связанную с атомами железа. Затем Hb связывает еще кислород и суперокись азота, и цикл продолжается.