Сатурационная кривая, характеризующая насыщение крови кислородом учебник

Соединяясь с гемоглобином (Нb), O₂ образует легко диссоциирующее соединение — оксигемоглобин: O₂+Hb↔HbO₂

Чтобы лучше представить свойства реакции связывания О₂ гемоглобином,принимают во внимание только концентрацию О₂, связанного с гемоглобином, это значит, концентрацию оксигенированного гема в гемоглобине (HbO₂). Ее можно соотнести к кислородной емкости крови, что значит к общей, способной к связыванию, концентрации гемоглобина, и таким образом, получить насыщение О₂:

Рис.1 демонстрирует кривую связывания гемоглобина, как зависимость насыщения гемоглобина кислородом от Р_О2 (сатурационная кривая О₂). Важным параметром для описания этой кривой является Р_0.5, что соответствует Р_O2 при

половинном насыщении гемоглобина(S_O2 = 0,5). В человеческой крови Р_0,5 = 3,6 кПа = 27 мм рт.ст.

S-образная форма кривой связывания О₂основана на взаимодействии четырех субъединиц, составляющих тетрамер гемоглобина. Присоединение О₂ к гему одной субъединицы повышает аффинность (сродство) для соединения О₂ с остальными субъединицами. Кривая связывания О₂ мономерным миоглобином- протеином, связывающим О₂ в мышечных клетках, является, напротив, гиперболической, что можно вывести из одноступенчатой реакции Mb + O₂ = MbO₂.

S-образная форма кривой связывания гемоглобином О₂ имеет большое значение для транспортной функции крови. В области значений Р_О2, выше, чем 8 кПа, кривая плоская и изменение Р_О2 только немного меняют насыщение кислородом. Это область нормальных значений альвеолярного Р_О2, которое может немного снижаться без заметного уменьшения насыщения гемоглобина кислородом в крови капилляров легких. При увеличении альвеолярного Р_О2 (например, при дыхании воздухом, обогащенным О₂) кровь принимает небольшое количество кислорода, так как уже при дыхании атмосферным воздухом гемоглобин почти полностью насыщен кислородом. Отвесный спад в нижней области кривой связывания гарантирует, с другой стороны, что Р_О2 в капиллярной крови периферических тканей, несмотря на отдачу О₂, остается достаточно высоким, чтобы обеспечить ткани О₂ путем диффузии.

Рис. 1. Сатурационная кривая О2.

Кривая связывания О₂ крови (оранжевая кривая). Показана зависимость между насыщением гемоглобина О₂ (S_O2 ) от Р_О2 , так что кривая отражает кислородную емкость крови при разных значениях Р_О2 . Кривая имеет S-образную форму и парциальное давление полунасыщения (Р_0,5) в 3,6 кПа. Далее при увеличении значения Р_О2 насыщение гемоглобина кислородом увеличивается от 75 до 98%. Кривая действительна для приведенных значений, характерных для нормальной артериальной крови. Для сравнения приведена кривая связывания кислорода миоглобином, имеющая форму гиперболы (зеленая кривая). Как видно из нижнего участка зеленой кривой, одинаковой с артериальной кровью (оранжевая кривая), S_O2 достигается при меньших значениях Р_О2 . Как видно из верхнего участка зеленой кривой, насыщение S_O2 мало зависит от Р_О2

Изменение сродства гемоглобина к кислороду

Ряд факторов влияет на аффинность гемоглобина к О₂,т.е. на насыщение гемоглобина кислородом при данном Р_О2. При этом, в первую очередь, изменяется положение кривой и гораздо меньше форма кривой - сдвиг вправо (повышенный Р_0.5), сдвиг влево (пониженный Р_0,5).

Повышение температурыприводит к понижению аффинности, т.е. приводит к сдвигу кривой связывания вправо (рис. 2). Наоборот, охлаждение вызывает сдвиг кривой влево

Более важным является влияние концентрации ионов Н⁺ и Р_СО2. Повышение концентрации ионов Н⁺ (понижение рН) вызывает снижение аффинности гемоглобина к кислороду (сдвиг кривой вправо), понижение концентрации ионов Н+ вызывает повышение аффинности гемоглобина к кислороду.

Рис. 2. Факторы влияющие на аффинность гемоглобина к О2.

Уменьшение аффинности означает, что при одинаковом РО2 Hb способен связывать О2 в меньшей степени; кривая при этом сдвигается вправо. Причиной этого является повышение ряда факторов в эритроците (t°, рН, CO2 и т.п.). Уменьшение этих факторов влияет, наоборот, на повышение аффинности, т.е. сдвиг кривой влево

Рис. 3. Сдвиги сатурационной кривой О2 при ряде воздействий.

А - эффекты респираторных нарушений, связанные с изменением рСО2 и рН. Б - сдвиги сатурационной кривой при изменения рН, но при неизменном рСО2. В - сдвиги сатурационной кривой при изменения рCO2, но при неизменном рН