[Sinh lý thú vị 23] Đi lên vùng cao

Anh Hùng ăn mừng tốt nghiệp đại học bằng việc tham gia theo núi thám hiểm ở French Alps. Hùng có thể lực xuất sắc: anh chạy 3-5 miles hằng ngày và anh là cầu thủ trong một đội bóng đá, bóng chuyển và bóng bầu dục. Với sự khăng khăng của bố mẹ, Hùng đã trải qua một cuộc kiểm tra y tế hoàn chỉnh trước khi leo núi. Anh ta đã đi đến vùng Alps.

1, Mont Blanc, vị trí được đánh giá cao nhất ở French Alps là 15,771 feed trên mực nước biển. Barometric pressure ở Mont Blanc khoảng 420 mmHg. (Barometric pressure tại mực nước biển khoảng 760 mmHg). Phân suất nồng độ O2 (FIO2) trong khí quyển ở Mont Blanc là? Áp suất riêng phần của oxy trong không khí ẩm ở Mont Blanc (PO2) là? Giá trị PO2 so với PO2 của không khí ẩm tại mực nước biển ?

Mặc dù barometric pressure ở Mont Blance phải thấp hơn tại mực nước biển, FIO2 thì vẫn giống (21%). Chúng ta tính PO2 bão hòa bởi chỉnh cái barometric pressure (PB) cho áp suất hơi nước (PH2O) và sau đó nhân với FIO2:

Thật vậy, PO2 của không khí bão hòa ở Mont Blanc phải thấp hơn PO2 của không khí bão hòa tại mực nước biển bởi vì nó thấp barometric pressure (ở vùng cao).

2, Tại thời điểm khám sức khỏe (được thực hiện tại mực nước biển, PO2 động mạch của Hùng (PaO2) là 100 mmHg. Nếu PaO2 của Hùng được đo khi anh ta lên Mont Blanc, nó sẽ khoảng 50 mmHg. Tại sao PaO2 của anh ta giảm tại vị trí cao như vậy? PO2 phế nang (PAO2) của Hùng khi ở Mont Blanc?

PaO2 của Hùng sẽ giảm đáng kể (hypoxemia) ở Mont Blanc bởi vì nó được minh hoạt trong câu hỏi trước đó, không khí mà anh ta hít vào ở Mont Blanc rất thấp PO2 (78.3 mmHg) hơn không khí mà anh ta hít vào tại mực nước biển (149.7 mmHg).

Giảm đáng kể PO2 hít vào sẽ tác động làm giảm PO2 phế nang (PAO2). Chúng ta có thể ước tính PAO2 như thế nào? Một cách tiếp cận để nhận định O2 cân bằng giữa khí phế nang và máu mao mạch (máu động mạch chủ). Nếu PaO2 của Hùng đo được là 50 mmHg, sau đó PAO2 được nhận định là 50 mmHg.

3, Dự đoán liệu mỗi thông số sau sẽ tăng, giảm hay không đổi ở Mont Blanc. Giải thích cho dự đoán:

• Nhịp thở
• Phần trăm bão hòa của Hb
• PO2 tại thời điểm Hb bão hào 50% (P50)
• Áp lực động mạch phổi

Ở Mont Blanc, sự thay đổi được dự đoán như sau:

• Nhịp thở sẽ tăng (hyperventilation) bởi vì giảm PaO2, kích thích thụ thể hóa học ngoại vi ở thân động mạch cảnh gần với chỗ phân chia động mạch cảnh chung. Khi PaO2 thấp hơn 60 mmHg, thụ thể hóa học bị kích thích mạnh mẽ. Thông tin đó được chuyển tiếp đến trung tâm hô hấp ở hành não (nhóm hô hấp lưng), nó trực tiếp làm tăng nhịp thở. Hay nói cách khác, cơ thể kêu gọi nhiều O2.
• Phần trăm bão hòa của Hb sẽ giảm bởi vì PaO2 giảm. Hình dưới minh hoạt tác động của PO2 vào phần trăm bão hòa của Hb

Trong hình 3-5, đường cong cho thấy mối liên hệ O2-Hb bình thường được bàn luận ở case 21.

Tại PaO2 của 50 mmHg, Hb khoảng 85% được bão hòa, giảm đáng kể so với tổng O2 chứa trong máu của Hùng và thỏa thuận với O2 phân phối đến mô của anh ta.

• P50 sẽ tăng bởi vì đường cong phân li O2-Hb di chuyển sang phải ở độ cao. Di chuyển sang phải xuất hiện bởi vì kích thích thiếu oxy tổng hợp 2,3-DPG. 2,3-DPG liên kết với Hb và làm giảm ái lực của nó với O2. Sự giảm ái lực đó thích nghi hữu ích tại độ cao và hỗ trợ unloading O2 ở mô. Chú ý còn những tác động di chuyển sang trái của phần trăm bão hòa; tại PO2 của 50 mmHg, Hb khoảng 75% được bão hòa ở đường cong di chuyển sang trái, nó ít hơn 85% bão hòa chúng ta đánh giá ở đường cong bình thường.
• Áp lực động mạch phổi sẽ tăng bởi vì thiếu O2 phế nang gây co mạch của tiểu động mạch phổi (co mạch do thiếu Oxy). Co mạch dẫn đến tăng sự cản mạch máu động mạch phổi, làm tăng áp lực động mạch phổi. (Nhớ lại từ sinh lý tim mạch rằng áp lực động mạch = dòng máu x sức cản). Co mạch thiếu oxy là đặc tính duy nhất ở phổi làm dòng máu ra xa phổi, trái ngược so với các mô khác – khi thiếu oxy gây giãn mạch.

4, Nếu PCO2 động mạch (PaO2) đo được ở Mont Blanc, nó sẽ tăng, giảm hay không đổi so với bình thường? Tại sao? Nếu bạn dự đoán một sự thay đổi PaCO2, cái gì tác động lên sự thay đổi ở pH động mạch? Rối loạn acid-base nó gây ra là gì?

PaCO2 sẽ giảm thứ phát làm tăng thông khí. Như bàn luận trước đó, giảm Oxy máu (PaO2, 50 mmHg), kích thích thụ thể hóa học ngoại vi của Hùng và tăng nhịp thở (tăng thông khí). Tăng thông khí thức đẩy bù trừ CO2 từ phổi và làm giảm PCO2 máu động mạch. (nhớ lại case 21 nếu sự tạo ra CO2 là hằng định, PCO2 động mạch được xác định bởi thông khí phế nang).

Giảm PaCO2, gây tăng pH của động mạch, theo phương trình Henderson-Hasselbalch:

Rối loạn acid-base gây ra bởi tăng thông khí là kiềm hô hấp.

5, Người leo núi được khuyến khích thở 100% O2. PO2 của 100% O2 được làm ẩm ở Mont Blanc là? Cái gì tác động vào việc thở 100% O2 ở PaO2 của Hùng? Cái gì tác động vào nhịp thở?

Để tính toán PO2 của 100% O2 bão hòa hơi nước, chúng ta sử dụng cách tiếp cận giống với mô tả trong câu 1. Chú ý FIO2 bây giờ là 1 (100%):

Thật vậy, thở 100% O2 sẽ được kỳ vọng làm tăng PO2 của không khí được Hùng hít vào lên 373 mmHg, nó sẽ được kỳ vọng làm tăng PO2 phế nang và động mạch. Theo đó đường cong O2-Hb sẽ tăng PO2 động mạch, sẽ tăng phần trăm bão hòa của Hb và do đó làm tăng phân phối O2 đến mô của Hùng. Hùng sẽ không bị kéo dài tình trạng thiếu Oxy máu hay kích thích các thụ thể hóa học và nhịp thở sẽ trở về bình thường.

6, Bác sĩ yêu cầu Hùng uống acetazolamide – một carbonic anhydrase inhibitor. Đáp ứng và thay đổi gì mà bạn dự đoán ở câu 3,4 sẽ được đánh giá hoặc bù trừ nếu Hùng uống acetazolamide?

Acetazolamide, một carbonic anhydrase inhibitor, ức chế thận tái hấp thu HCO3- và tăng bài tiết HCO3- ở thận. Tăng bài tiết HCO3- dẫn đến làm giảm HCO3- trong máu (toan chuyển hóa).

Bác sĩ của Dan yêu cầu anh ta uống acetazolamide để làm hơi toan chuyển hóa bù trừ với kiềm hô hấp gây tăng thông khí.

Giảm Oxy gây tăng thông khí do kích thích thụ thể hóa học ngoại vi. Tăng thông khí làm giảm PCO2, gây giảm pH máu. Acetazolamide gây giảm nồng độ HCO3- trong máu. Nếu Hco3- và PCO2 giảm như nhau thì pH bình thường.

Tất cả các đáp ứng dự đoán xuất hiện, chỉ có thể bù trừ bởi acetazolamide là pH của máu. Hùng vẫn sẽ thở không khí thấp PO2, thấp phần trăm bão hòa và tăng thông khí thứ phát do giảm O2 máu.

Case được dịch từ sách: Physiology cases and problems
Tham khảo bản dịch của: NGUYỄN THỊ HUỲNH NHƯ – Khoa Y ĐHQG TP.HCM.