氧气运输与输送

氧气运输与输送描述了氧气在肺部装载后，如何在血液中被携带并输送到组织。由于氧气在血浆中的溶解度很低，几乎所有的氧气都与血红蛋白结合运输，输送量取决于血液氧含量和血流量的乘积。

Definition

氧气运输是指氧气在血液中的携带，主要与血红蛋白结合，少量溶解；氧气输送是指氧气到达组织的速度，等于动脉氧含量乘以血流量。

Scope

本主题涵盖了血液中溶解氧和与血红蛋白结合的氧气部分、S形氧合血红蛋白解离曲线及其影响因素、氧含量和氧输送的计算，以及氧气感应的基本原理。本内容属于参考生理学，不提供剂量或治疗指导。

Core questions

• 氧气在血液中以何种形式携带，比例如何？
• 为什么氧合血红蛋白解离曲线呈S形，是什么使其移动？
• 氧气输送与氧含量和心输出量有何关系？
• 细胞和身体如何感知并响应低氧？

Key concepts

• 溶解氧与血红蛋白结合氧
• 氧合血红蛋白解离曲线
• P50和曲线移动（pH、CO2、温度、2,3-BPG）
• 玻尔效应
• 动脉氧含量（CaO2）
• 氧气输送（DO2 = CaO2 x 心输出量）

Key theories

氧气协同结合

血红蛋白协同结合氧气，使解离曲线呈S形，从而使氧气在肺部高张力下高效装载，在较低组织张力下易于释放；这种行为是氧含量计算的定量基础。

氧气感应与HIF信号传导

细胞通过缺氧诱导因子感知氧气，这些因子的稳定性取决于氧依赖性羟基化，从而将氧气可利用性与红细胞生成和血管生成等适应性反应联系起来。

Mechanisms

只有少量氧气溶解在血浆中；绝大部分氧气可逆地与血红蛋白结合，血红蛋白的四个亚基协同结合氧气，产生S形解离曲线。该曲线的位置（由P50概括）在二氧化碳升高、pH降低、温度升高和2,3-二磷酸甘油酸升高时向右移动（有利于释放），在相反条件下向左移动；二氧化碳和pH的影响是玻尔效应。动脉氧含量主要由血红蛋白浓度及其饱和度以及少量溶解氧决定，输送到组织的氧气是该含量乘以血流量。在细胞水平，氧依赖性羟基化调节缺氧诱导因子，从而调整对氧气可利用性的长期反应。

Clinical relevance

理解氧气输送取决于血红蛋白、饱和度和血流量——而不仅仅是分压——是解释氧合作用和贫血以及测量氧含量基本原理的基础。本条目是参考生理学，不能作为个体治疗决策或氧气处方的依据。

Evidence & guidelines

氧气运输生理学是成熟的教科书材料，对解离曲线有长期的定量描述；氧气感应部分反映了对缺氧信号传导的同行评审。本主题是描述性生理学，而非指南指导的实践。

History

氧气与血红蛋白的协同S形结合以及二氧化碳和酸度（玻尔效应）的影响在20世纪早期得到了阐明，随后出现了对曲线的便捷定量描述。通过缺氧诱导因子进行氧气感应的分子基础在21世纪之交被阐明。

Key figures

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

Seminal works

• semenza-2011
• severinghaus-1979

Frequently asked questions

为什么大多数氧气是与血红蛋白结合而不是溶解在血浆中运输？

氧气在血浆中的溶解度很低，因此溶解量远不足以满足组织需求；与血红蛋白结合使血液的携氧能力增加了许多倍。

什么是玻尔效应？

它是指由较高二氧化碳和较低pH引起的氧合血红蛋白解离曲线向右移动，这促进了在代谢活跃组织中氧气的释放，因为这些组织存在这些条件。