Факторы, влияющие на кривую диссоциации оксигемоглобина

Форма кривой диссоциации НbО₂ обусловлена главным образом реакционноспособностью гемоглобина, однако сродство крови к кислороду может измениться под действием других факторов [2, 12, 14], как правило, приводящим к увеличению или уменьшению наклона кривой диссоциации без изменения ее S-образной формы. Такое влияние оказывают температура, pH, напряжение СО₂ и некоторые другие факторы, роль которых возрастает при патологических состояниях.

Влияние температуры. Равновесие реакции оксигенации гемоглобина (как и большинства химических реакций вообще) зависит от температуры. При понижении температуры наклон кривой диссоциации оксигемоглобина увеличивается, а при ее повышении-снижается (рис. 22.7, А). У теплокровных

 

 

 

 

Таблица 22.2.Параметры дыхательных газов и pH для артериальной и венозной крови у здоровых молодых людей в покое
	PO2	So2 %	[О2], л О2/л крови	Рсо2	[СО2], ■ л СО2/л кров»	pH
	мм рт.ст.	кПа	мм рт. ст.	кПа
Артериальная кровь		12,6		0,20		5,3	0,48	7,40
Венозная кровь		5,3		0,15		6,1	0,52	7,37
Артериовенозная разница				0.05			0.04

612 ЧАСТЬ VI. ДЫХАНИЕ

 

Рис. 22.7. Влияние различных параметров крови на кривую диссоциации оксигемоглобина [9, 29]. А. Влияние температуры. Б. Влияние pH (эффект Бора). В. Влияние напряжения С02. Г. Влияние содержания 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) в эритроците. Красная кривая, соединяющая точки а (артериальная кровь) и β (венозная кровь), или так называемая эффективная кривая диссоциации оксигемоглобина, отражает фактический газообмен в состоянии покоя

животных этот эффект проявляется только при гипотермии или лихорадочном состоянии (с. 683, 684).

Влияние pH и Р_O2. Форма кривой диссоциации оксигемоглобина в значительной степени зависит от содержания в крови ионов Н⁺ (эта зависимость приведена на рис. 22.7, Б, где в качестве показателя концентрации ионов Н⁺ указаны значения pH). При снижении pH, т. е. подкислении крови, сродство гемоглобина к кислороду уменьшается и угол наклона кривой диссоциации оксигемоглобина уменьшается. На рис. 22.7, Б приведены значения pH плазмы, хотя для понимания механизмов влияния Н⁺ на

диссоциацию оксигемоглобина важнее знать влияние на кривую диссоциации pH внутри эритроцитов. Однако этот параметр измерить трудно, поэтому обычно ограничиваются определением pH плазмы. Влияние pH на характер кривой диссоциации оксигемоглобина (см. рис. 22.7, Б) называют эффектом Бора.

pH крови тесно связан с напряжением в ней СО₂ (Р_O2): чем выше Р_O2, тем ниже pH. На рис. 22.7, В приведено семейство кривых диссоциации оксигемоглобина при различных значениях Р_СO2. Видно, что увеличение напряжения СО₂ в крови сопровождается снижением сродства гемоглобина к кислороду и

ГЛАВА 22. ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВИ 613

уменьшением угла наклона кривой диссоциации НbО₂. Эту зависимость называют также эффектом Бора, хотя при детальном количественном анализе было показано, что влияние СО₂ на форму кривой диссоциации оксигемоглобина нельзя объяснить только изменением pH. Очевидно, сам диоксид углерода оказывает на диссоциацию оксигемоглобина специфическое действие [14].

Биологический смысл эффекта Бора. Эффект Бора имеет определенное значение как для поглощения кислорода в легких, так и для его высвобождения в тканях (хотя значение этого эффекта не следует преувеличивать). Рассмотрим сначала процессы, происходящие в легких. Поглощение О₂ идет одновременно с выделением СО₂, поэтому по мере насыщения гемоглобина кислородом кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается влево. На рис. 22.7, В этим изменениям соответствует красная кривая, которую иногда называют эффективной кривой диссоциации НЬО₂. По мере того как венозная кровь (точка в; Р_O2 = 40 мм рт. ст., Р_CO2 = 46 мм рт. ст.), насыщаясь кислородом, превращается в артериальную (точка а; Р_O2 = 95 мм рт. ст., Р_CO2 = 40 мм рт. ст.), сродство гемоглобина к кислороду постоянно увеличивается. В результате, хотя перенос кислорода осуществляется путем диффузии, скорость этой диффузии несколько возрастает. Таким образом, эффект Бора способствует связыванию кислорода в легких.

Несколько большее значение эффект Бора имеет для переноса О₂ из капилляров в ткани. Поскольку одновременно с выходом кислорода из крови в нее поступает СО₂, кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо. Все эти процессы соответствуют сдвигу на эффективной кривой диссоциации от точки а до точки в (красная кривая на рис. 22.7, В). Снижение сродства гемоглобина к кислороду приводит к еще большему падению содержания оксигемоглобина, и в результате кислород поступает в ткани при относительно высоком Р_о в капилляре. Таким образом, и в данном случае эффект Бора способствует обмену кислорода.

Влияние патологических факторов. При ряде патологических состояний наблюдаются изменения в процессах переноса кислорода кровью. Так, сушествуют заболевания (например, некоторые виды анемий), которые сопровождаются сдвигами кривой диссоциации оксигемоглобина вправо (реже влево). Причины таких сдвигов окончательно не ясны. Известно, что на форму и угол наклона кривой диссоциации оксигемоглобина оказывают выраженное влияние некоторые фосфорсодержащие органические соединения, концентрация которых в эритроцитах при патологии может изменяться. Наибольший эффект среди таких соединений оказывает 2,3-Дифосфоглицерат-2,3-ДФГ (рис. 22.7, Г) [16, 22]. Сродство гемоглобина к кислороду зависит также от содержания в эритроцитах катионов. Необходимо отметить и влияние патологических сдвигов pH: при повышении pH {алкалозе) захват кислорода в легких благодаря эффекту Бора облегчается, но

его отдача в тканях затрудняется, а при снижении pH (ацидозе) наблюдается обратная картина. Наконец, значительный сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево имеет место при отравлении СО.

Особенности кривой диссоциации оксигемоглобина у плода. В плаценте, как и в любом другом органе, газообмен осуществляется путем диффузии. В то же время особое внимание следует обратить на различие в сродстве крови матери и плода к кислороду. При анализе в одинаковых условиях наклон кривой диссоциации оксигемоглобина в крови плода несколько брльше, чем в крови матери, однако in vivo эта разница почти целиком сводится на нет благодаря эффекту Бора (pH крови плода несколько ниже, чем pH материнской крови). В связи с этим разница в сродстве крови матери и плода к кислороду практически не отражается на газообмене в плаценте. Такая ситуация наиболее благоприятна для обмена газов, что становится очевидным, если учесть различия в концентрации гемоглобина в крови матери и плода [7, 21].

На рис. 22.8 приведены кривые диссоциации оксигемоглобина для крови матери и плода к мо-

 

Рис. 22.8. Зависимость концентрации кислорода [02] в крови от его напряжения (РО2) у матери и у плода к моменту рождения. В ходе плацентарного газообмена содержание 02 в крови матери падает от а (в артериальной крови) до β (в венозной крови), а в крови плода возрастает от в' (в пупочной артерии), до а' (в пупочной вене)

614 ЧАСТЬ VI. ДЫХАНИЕ

менту рождения. При их построении использованы средние значения pH в области плаценты. Поскольку содержание гемоглобина в крови матери и плода различно (120 и 180 г/л соответственно), по оси ординат отложено не насыщение гемоглобина кислородом, а объемное содержание О₂ в крови. Процессам дезоксигенации крови матери и оксигенации крови плода соответствует ход кривых в направлении стрелок между точками а и в (мать) и в' и а' (плод). Видно, что при одном и том же напряжении О₂ кровь плода связывает значительно больше кислорода, чем кровь матери. Так, при Р_O2 = 25 мм рт. ст. (3,3 кПа) содержание О₂ в крови матери составляет 0,08, а в крови плода-0,11.

Особую роль в плацентарном газообмене играет эффект Бора. В процессе диффузии газов сродство крови матери к кислороду в результате поступления СО₂ снижается, а сродство крови плода повышается (на рис. 22.8 это не показано). Благодаря такому двойственному влиянию эффекта Бора скорость обмена кислорода увеличивается.