Vận chuyển và cung cấp oxy

Vận chuyển và cung cấp oxy mô tả cách oxy, sau khi được nạp vào phổi, được vận chuyển trong máu và đưa đến các mô. Vì oxy hòa tan kém trong huyết tương, hầu hết oxy được vận chuyển gắn với hemoglobin, và lượng oxy được cung cấp phụ thuộc vào tích số của hàm lượng oxy trong máu và lưu lượng máu.

Definition

Vận chuyển oxy là quá trình vận chuyển oxy trong máu, chủ yếu gắn với hemoglobin với một phần nhỏ hòa tan; cung cấp oxy là tốc độ oxy đến các mô, bằng hàm lượng oxy động mạch nhân với lưu lượng máu.

Scope

Chủ đề này bao gồm các phần oxy hòa tan và gắn với hemoglobin trong máu, đường cong phân ly oxyhemoglobin hình chữ S và các yếu tố làm dịch chuyển đường cong này, cách tính hàm lượng oxy và cung cấp oxy, cùng với logic cơ bản của quá trình cảm nhận oxy. Đây là sinh lý học tham chiếu và không cung cấp hướng dẫn về liều lượng hoặc điều trị.

Core questions

• Oxy được vận chuyển trong máu dưới những dạng nào và với tỷ lệ bao nhiêu?
• Tại sao đường cong phân ly oxyhemoglobin có hình chữ S, và điều gì làm nó dịch chuyển?
• Sự cung cấp oxy liên quan đến hàm lượng oxy và cung lượng tim như thế nào?
• Các tế bào và cơ thể cảm nhận và phản ứng với tình trạng thiếu oxy như thế nào?

Key concepts

• Oxy hòa tan so với oxy gắn hemoglobin
• Đường cong phân ly oxyhemoglobin
• P50 và sự dịch chuyển đường cong (pH, CO2, nhiệt độ, 2,3-BPG)
• Hiệu ứng Bohr
• Hàm lượng oxy động mạch (CaO2)
• Cung cấp oxy (DO2 = CaO2 x cung lượng tim)

Key theories

Liên kết oxy hợp tác

Hemoglobin liên kết oxy một cách hợp tác, tạo cho đường cong phân ly hình dạng chữ S để oxy được nạp hiệu quả ở áp suất cao trong phổi và dễ dàng giải phóng ở áp suất thấp hơn trong mô; hành vi này là cơ sở định lượng của các phép tính hàm lượng oxy.

Cảm nhận oxy và tín hiệu HIF

Các tế bào cảm nhận oxy thông qua các yếu tố cảm ứng thiếu oxy (hypoxia-inducible factors) mà sự ổn định của chúng phụ thuộc vào quá trình hydroxyl hóa phụ thuộc oxy, liên kết sự sẵn có của oxy với các phản ứng thích nghi như tạo hồng cầu và tạo mạch máu.

Mechanisms

Chỉ một lượng nhỏ oxy hòa tan trong huyết tương; phần lớn oxy liên kết thuận nghịch với hemoglobin, bốn tiểu đơn vị của hemoglobin liên kết oxy một cách hợp tác để tạo ra đường cong phân ly hình chữ S. Vị trí của đường cong, được tóm tắt bằng P50, dịch chuyển sang phải (ưu tiên giải phóng) khi nồng độ carbon dioxide cao hơn, pH thấp hơn, nhiệt độ cao hơn và 2,3-bisphosphoglycerate cao hơn, và dịch chuyển sang trái trong các điều kiện ngược lại; hiệu ứng carbon dioxide và pH là hiệu ứng Bohr. Hàm lượng oxy động mạch chủ yếu được xác định bởi nồng độ hemoglobin và độ bão hòa của nó cộng với lượng hòa tan nhỏ, và việc cung cấp oxy đến các mô là hàm lượng đó nhân với lưu lượng máu. Ở cấp độ tế bào, quá trình hydroxyl hóa phụ thuộc oxy điều hòa các yếu tố cảm ứng thiếu oxy (hypoxia-inducible factors) điều chỉnh các phản ứng dài hạn đối với sự sẵn có của oxy.

Clinical relevance

Việc hiểu rằng sự cung cấp oxy phụ thuộc vào hemoglobin, độ bão hòa và lưu lượng — chứ không chỉ riêng áp suất riêng phần — là nền tảng cho việc giải thích tình trạng oxy hóa và thiếu máu, cũng như lý do để đo hàm lượng oxy. Mục này là sinh lý học tham chiếu và không phải là cơ sở cho các quyết định điều trị cá nhân hoặc kê đơn oxy.

Evidence & guidelines

Sinh lý học vận chuyển là tài liệu sách giáo khoa đã được thiết lập với các mô tả định lượng lâu đời về đường cong phân ly; thành phần cảm nhận oxy phản ánh đánh giá được bình duyệt về tín hiệu thiếu oxy. Chủ đề này là sinh lý học mô tả hơn là thực hành theo hướng dẫn.

History

Sự liên kết hợp tác, hình chữ S của oxy với hemoglobin và ảnh hưởng của carbon dioxide và độ axit (hiệu ứng Bohr) đã được mô tả vào đầu thế kỷ XX, và các mô tả định lượng tiện lợi về đường cong đã ra đời sau đó. Cơ sở phân tử của quá trình cảm nhận oxy thông qua các yếu tố cảm ứng thiếu oxy đã được làm sáng tỏ vào khoảng đầu thế kỷ XXI.

Key figures

• Christian Bohr
• John B. West
• John Severinghaus
• Gregg Semenza

Seminal works

• semenza-2011
• severinghaus-1979

Frequently asked questions

Tại sao hầu hết oxy được vận chuyển gắn với hemoglobin thay vì hòa tan trong huyết tương?

Oxy chỉ hòa tan một chút trong huyết tương, vì vậy lượng hòa tan quá nhỏ để đáp ứng nhu cầu của mô; việc gắn với hemoglobin làm tăng khả năng vận chuyển oxy của máu lên nhiều lần.

Hiệu ứng Bohr là gì?

Đó là sự dịch chuyển sang phải của đường cong phân ly oxyhemoglobin do nồng độ carbon dioxide cao hơn và pH thấp hơn, điều này thúc đẩy giải phóng oxy trong các mô hoạt động trao đổi chất nơi các điều kiện đó chiếm ưu thế.