Η ύπαρξη του οξυγόνου επισημάνθηκε από τους αρχαίους Έλληνες και Κινέζους οι οποίοι πίστευαν ότι η ατμόσφαιρα περιέχει κάποια ουσία απαραίτητη για την ζωή.
Κυψελιδική μερική πίεση Ο2 (PAO2): Είναι η μερική πίεση του οξυγόνου στις κυψελίδες υπό φυσιολογικές συνθήκες. H PAO2 υπολογίζεται με βάση την εξίσωση του κυψελιδικού αέρα:
PAO2 = (Pβ – PH2O) FiO2 – PaCO2 [FiO2 + (1-FiO2)/R]
– όπου Pβ = βαρομετρική πίεση,
– PH2O = πίεση υδρατμών,
– FiO2 = μίγμα εισπνεόμενου οξυγόνου,
– PaCO2 = μερική πίεση διοξειδίου του άνθρακα στο αρτηριακό αίμα,
– R = αναπνευστικό πηλίκο, το οποίο σε συνθήκες σταθερού μεταβολισμού ισούται με 0,8.
– Το περιεχόμενο της παρένθεσης αποτελεί έναν συντελεστή που εξαρτάται από την FiO2 και το R
Η μέτρηση του οξυγόνου, προκύπτει απο την εξής εξίσωση: Μερική πίεση Ο2 στο αρτηριακό αίμα (PaO2): Η φυσιολογική τιμή της PaO2 ελαττώνεται με την πάροδο της ηλικίας και εκφράζεται από τον τύπο:
PaO2 = 103,5 x (0,42- ηλικία) ± 4mmHg (στην ύπτια θέση).
Κορεσμός αιμοσφαιρίνης (SaO2): Ο κορεσμός της αιμοσφαιρίνης, εκφράζει τη σχέση μεταξύ της συνδεδεμένης με την αιμοσφαιρίνη (Hb) ποσότητας οξυγόνου και της δεσμευτικής ικανότητας της Hb για το αέριο αυτό. Ο SaO2 εκφράζεται % αναλογία και η φυσιολογική τιμή του είναι >95%. Η σχέση μεταξύ PaO2 και SaO2 εκφράζεται από την σιγμοειδούς σχήματος καμπύλη αποδέσμευσης της οξυαιμοσφαιρίνης. Η πρόσληψη και η απόδοση Ο2, διευκολύνεται από το σχήμα της καμπύλης και επηρεάζεται από τις μεταβολές του pH, την θερμοκρασία, την PaCO2, και την συγκέντρωση του 2,3-DPG των ερυθρών αιμοσφαιρίων.
Ο ρόλος, η σημασία και οι λειτουργίες του οξυγόνου.
Η παρουσία του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα έχει καθοριστικό ρόλο για την ανάπτυξη της ζωής.
Όλοι οι οργανισμοί του ζωικού βασιλείου εξαρτώνται από το οξυγόνο όχι μόνο για την λειτουργία τους αλλά και για την επιβίωση τους.
Ο ρόλος του οξυγόνου σε κυτταρικό επίπεδο.
Το διαλυμένο μοριακό οξυγόνο του αίματος υπεισέρχεται σε πολλούς μεταβολικούς δρόμους στους οργανισμούς των θηλαστικών.
Ποσοτικά το πιο σημαντικό σύστημα ενζύμων είναι αυτό της οξειδάσης του c κυτοχρώματος που καταναλώνει το 90% του ολικού οξυγόνου του σώματος.
Το σύστημα αυτό είναι όμως ένα από τα 200 οξειδωτικά συστήματα του οργανισμού που ταξινομούνται ως εξής:
α. οξειδάσες μεταφοράς ηλεκτρονίου: π.χ οξειδάση c κυτοχρώματος μιτοχονδρίων (οξειδωτική φωσφορυλίωση: παραγωγή υψηλής ενέργειας φωσφορικού δεσμού, ΑΤΡ), οξειδάση NADPH.
β. τρανσφεράσες οξυγόνου (di oxygenases): π.χ κυκλο-οξυγενάση, λιποξυγενάση.
γ. οξειδάσες μικτής λειτουργίας: π.χ υδροξυλάσες κυτοχρώματος Ρ-450.
Λειτουργίες των πνευμόνων.
Πρόσληψη O2
Αποβολή
– CO2
– H2O
Οξειδωτική φωσφορυλίωση.
Η ενέργεια που παράγεται στα θηλαστικά υπό την έννοια της μετατροπής του ADP σε ΑΤΡ είναι αποτέλεσμα της καύσης της γλυκόζης της τροφής παρουσία οξυγόνου.
Ο αερόβιος αυτός τρόπος παράγει 38 moles ΑΤΡ και 1270 Kj σε σχέση με 2 moles ATP και 76 Kj κατά τον αναερόβιο μεταβολισμό.
Η χρήση αυτή του οξυγόνου γίνεται στα μιτοχόνδρια όπου σχηματίζει μαζί με το υδρογόνο, νερό.
Με την χρησιμοποίηση οξυγόνου κατά τον αερόβιο μεταβολισμό παράγονται έτσι μεγάλες ποσότητες ΑΤΡ και αποφεύγεται η παραγωγή γαλακτικού οξέως και η οξέωση.
Σε μιτοχόνδρια δοκιμαστικού σωλήνα το κυτόχρωμα c μπορεί να κορεστεί με οξυγόνο κατά 50% με 0.7 μΜ με την Ρ50 να είναι 66 Pa.
Μέσα στα ηπατοκύτταρα με ανέπαφα μιτοχόνδρια η Ρ50 του κυτοχρώματος c είναι 6μΜ ή πάνω από 530 Pa.
Η κριτική μερική πίεση του οξυγόνου (σημείο Pasteur) στα μιτοχόνδρια για τον αερόβιο μεταβολισμό (οξειδωτική φωσφορυλίωση) ποικίλει ανάλογα με το όργανο και είναι περίπου 1-2 mm Hg.
Υποξία.
Βασική ένδειξη για χορήγηση Ο2 είναι η υποξία των ιστών
– Ιστική PO2 ƒ PvO2 ƒ CvO2 ƒ CaO2= VO2/Q
Ιστική οξυγόνωση
– DO2 = CaO2 x Q
Περιεκτικότητα αίματος σε οξυγόνο
– CaO2 = 1.39 x Hb x SaO2 + (0.3 x PaO2)
Καρδιακή παροχή Q = SV x HR
Η φυσιολογική μερική πίεση του οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα.
Επηρεάζεται από την ηλικία και υπολογίζεται από τον τύπο:
PO2 = 102 – 0.33 x (ηλικία σε έτη)
Έτσι σε ηλικία 20-29 ετών είναι περίπου 94 mmHg και σε ηλικία 60-69 ετών 81 mmHg.
Μεταφορά του οξυγόνου από το αίμα στους ιστούς
Καθοριστικής σημασίας για την παροχή οξυγόνου τους ιστούς είναι ο τρόπος μεταφοράς του η οποία γίνεται με δύο τρόπους. Η μεγαλύτερη ποσότητα μεταφέρεται με χημική σύνδεση με την αιμοσφαιρίνη και μια μικρότερη ποσότητα σαν φυσικά διαλυμένο στο πλάσμα και το μεσοκυττάριο υγρό.
Υποξυγοναιμία.
Η πιο εύκολη προσέγγιση της υποξίας είναι η μέτρηση του αρτηριακού οξυγόνου (αέρια αρτηριακού αίματος)
Κατηγορίες υποξυγοναιμίας
– Ήπια: PaO2 > 80 mmHg
– Μέτρια: PaO2 <> 60 mmHg
– Σοβαρή: PaO2 < 60 mmHg
Η αρτηριακή υποξαιμία ορίζεται ως η πτώση της μερικής πίεσης του οξυγόνου στο αίμα (PaO2) κάτω από τα αποδεκτά όρια των 60 mmHg (ή κορεσμός αιμοσφαιρίνης SaO2 κάτω από 90%). Η μέτρηση της γίνεται εύκολα με την ανάλυση των αερίων αρτηριακού αίματος.
Τα αίτια της υποξαιμίας μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:
– Mεγάλο υψόμετρο, ασφυξία, έλλειψη οξυγόνου σε κλειστό κύκλωμα οξυγόνωσης.
– Yποαερισμός που οδηγεί σε παρεκτόπιση του οξυγόνου των κυψελίδων από το διοξείδιο του άνθρακα.
– Διαταραχές αερισμού - αιμάτωσης των πνευμόνων που οδηγεί σε ανεπαρκή ανταλλαγή αερίων.
– Παράκαμψη φυσιολογικά αεριζόμενων περιοχών από αγγειακά ή καρδιακά αίτια (shunt).
– Διαταραχές διάχυσης του οξυγόνου στην κυψελιδοτριχοειδική μεμβράνη.
Οι βιοχημικές αλλαγές σε κυτταρικό επίπεδο που παρατηρούνται στην υποξία.
Αναερόβιος μεταβολισμός
Παραγωγή γαλακτικού οξέως και γαλακτική οξέωση
Μείωση παραγωγής ΑΤΡ κατά 1/19 σε σχέση με το αερόβιο μεταβολισμό
Μείωση του λόγου ΑΤΡ/ADP
Αναστολή διαύλων ασβεστίου και αύξηση του ενδοκυττάριου ασβεστίου το οποίο οδηγεί σε ενεργοποίηση των ΑΤΡασών όταν το ΑΤΡ είναι πολύ λίγο,
ενεργοποίηση των πρωτεασών που καταστρέφουν το σαρκόλειμμα και τον κυτταροσκελετό και ενεργοποίηση των φωσφολιπασών που βλάπτουν τα φωσφολιπίδια
Υπεργλυκαιμία
Με τιμή.
Κριαράς Νικόλαος.
Διαιτολόγος - Διατροφολόγος.
Κριαράς Νικόλαος.
Διαιτολόγος - Διατροφολόγος.
