[Sinh lý thú vị số 22] Khí và trao đổi khí

1, Áp suất riêng phần của O2 (PO2) không khí khô ở mực nước biển là gì?

Định luật Dalton về áp suất riêng phần nói rằng áp suất riêng phần của khí trong hỗn hợp khí (khí trong khí quyển) là áp suất mà khí đó sẽ tác động nếu nó chiếm toàn bộ tổng thể tích của hỗn hợp.

2, Khi không khí được hít vào khí quản, nó được bão hòa với nước làm ẩm. PO2 của không khí được làm ẩm trong khí quản tại mực nước biển là gì?

Khi không khí được hít vào làm ẩm trong khí quản, hơi nước trở thành một thành phần bắt buộc của hỗn hợp khí.

3, Giá trị cho PO2 của phế nang được cho là 100 mmHg. Nhận định cân bằng hoàn toàn của O2 xuyên qua hàng rào mao mạch phế nang – phổi, giá trị cho PO2 trong mao mạch phổi là? Cân bằng xuất hiện như thế nào? Nồng độ phân ly O2 trong máu là?

Bình thường, máo mao mạch cân bằng hầu như hoàn toàn với khí phế nang. Do đó, nếu khí phế nang có PO2 là 100 mmHg, máo mao mạch cũng sẽ có PO2 là 100 mmHg. O2 được vận chuyển từ khí phế nang vào trong máu mao mạch bởi khuếch tán đơn giản. Động lực thúc đẩy khuếch tán là sự chênh lệch áp suất riêng phần cho O2 giữa khí phế nang và máu mao mạch.

Hỗn hợp máu tĩnh mạch từ tim phải vào mao mạch phổi với một lượng tương đối ít O2 (khoảng 40mmHg). Khí phế nang cao PO2 hơn nhiều (khoảng 100 mmHg). Thật vậy, ban đầu, một sự chênh lệch rất lớn áp suất riêng phần cho khuếch tán O2 từ khí phế nang vào mao mạch phổi. O2 khuếch tán trong máu cho đến khi PO2 của máu mao mạch phổi cân bằng với PO2 của khí phế nang (100 mmHg). Một cân bằng xuất hiện

Theo định luật Henry, nồng độ hòa tan của O2 phụ thuộc vào áp suất riêng phần của O2 trong phase dịch và khả năng tan của O2 trong dịch:

4, Tổng lượng O2 chứa trong máu bao gồm O2 hòa tan và O2 liên kết với Hb. Tổng O2 chứa trong máu trong trường hợp này là? Phân suất của O2 liên kết Hb trên tổng O2 được chứa là?

O2 chứa trong máu bao gồm O2 hòa tan và O2 liên kết với Hb. Trong câu hỏi trước đó, chúng ta bàn luận về dạng O2 hòa tan (phụ thuộc vào PO2 và độ hòa tan của O2 trong máu) và tính được giá trị của nó.

Bây giờ, để xác định lượng O2 hiện diện dạng O2-Hb (dạng liên kết) như thế nào? Lượng O2-Hb phụ thuộc vào nồng độ Hb trong máu, O2-liên kết sức chứa của Hb (lượng tối đa O2 có thể liên kết) và phần trăm bão hòa Hb của O2. Điểm cuối cùng rất quan trọng. Phân tử Hb có 4 tiểu đơn vị, mỗi tiểu đơn vị có thể liên kết với một O2, 4 O2 cho một Hb. Thật vậy, 100% bão hòa nghĩa là 4 phân tử O2 cho một Hb, 75% bão hòa nghĩa là 3 phân tử O2 cho một Hb… Phần trăm bão hòa của Hb phụ thuộc vào PO2 của máu, như mô tả bởi đường cong phân ly O2-Hb. Khi PO2 là 100 mmHg, Hb bão hòa 100%; Khi PO2 là 50 mmHg thì Hb khoảng 85% được bão hòa và khi PO2 là 25 mmHg, Hb được bão hòa 50% hay P50.

Thật vậy, lượng O2 liên kết Hb được tính bởi tích O2-liên kết sức chứa của Hb nhân với phần trăm bão hòa:

5, Nếu nồng độ Hb giảm từ 15 xuống 9g/dL, sự giảm đó thay đổi lượng O2-Hb như thế nào? Lượng O2 hòa tan thay đổi như thế nào? Tổng O2 chứa trong máu thay đổi như thế nào?

Nếu nồng độ Hb là 9g/dL thay vì 15g/dL, O2 chứa trong máu giảm bởi vì O2-Hb giảm. Giá trị mới cho tổng O2 chứa trong đó là bao nhiêu? Trong tính toán trước đó về thành phần O2-Hb, chúng ta không thể sử dụng nồng độ Hb bão hòa bởi vì O2-liên kết sức chứa của máu được cho là 20.1 mLO2/100mL. Để xác định sự ảnh hưởng của giảm nồng độ Hb, chúng ta đơn giản cần thiết tính toán một sự thay đổi O2-liên kết sức chứa của máu (trong trường hợp này, nó sẽ giảm 9/15 giá trị O2 – liên kết sức chứa ban đầu).

Bây giờ chúng ta tính lượng O2 liên kết với Hb, nhận định rằng phần trăm bão hòa nó không ảnh hưởng bởi sự giảm nồng độ Hb:

Chúng ta biết rằng tổng lượng O2 chứa trong tổng O2-Hb và O2 hòa tan. Chúng ta còn biết rằng O2-Hb được định lượng nhiều quan trọng hơn O2 hòa tan và O2-Hb giảm bởi sự giảm nồng độ Hb (bàn luận trước đó). O2 hòa tan có thể còn thay đổi bởi thay đổi nồng độ Hb như thế nào?

Nếu ít O2 được liên kết Hb bởi vì ít Hb sẵn có, nhiều O2 tự do trong dung dịch. Tuy nhiên, bình thường, sự phân phối O2 hòa tan trong tổng O2 chứa là rất nhỏ và nó không đáng kể. Vì lý do đó chúng ta có thể cẩn thận sử dụng giá trị ban đầu cho O2 hòa tan (0.3mL O2/100 mL máu).

Sự giảm nồng độ Hb (anemia) có ảnh hưởng sâu sắc lên O2 chứa trong máu; Tổng O2 chứa trong máu giảm xuống 60% mức bình thường (12.2/20)

6, Nếu PO2 phế nang bị giảm từ 100 xuống 50 mmHg, sự giảm đó thay đổi PO2 mao mạch phổi như thế nào? Nồng độ O2 hòa tan trong máu mao mạch phổi thay đổi như thế nào? Tổng O2 được chứa sẽ thay đổi như thế nào?

Nếu PO2 phế nang là 50 mmHg và sự cân bằng O2 được nhận định là bình thường, sau đó PO2 mao mạch phổi còn 50 mmHg. Nồng độ O2 hòa tan là PO2 nhân bởi khả năng tan của O2 trong máu hay:

Lượng O2 liên kết Hb là gì? Nó sẽ bị thay đổi nếu PO2 giảm xuống 50mmHg không? Nhớ lại lượng O2 liên kết Hb phụ thuộc vào O2-liên kết sức chứa, nồng độ Hb, số vị trí liên kết sẵn có và phần trăm bão hòa của Hb bởi O2. Khi PO2 là 50 mmHg, phần trăm bão hòa giảm, nó giảm lượng O2 liên kết Hb. Sử dụng đường cong phân tán O2-Hb, phần trăm bão hòa O2 của 50mmHg có thể được đánh giá khoảng 85%:

Sử dụng giá trị vừa được tính toán về O2 hòa tan và O2-Hb, tổng lượng O2 chứa tại PO2 là 50mmHg là:

Thật vậy, tại PO2 là 50 mmHg (nhận định nồng độ Hb bình thường và O2-liên kết sức chứa bình thường), tổng lượng O2 trong máu giảm nghiêm trngj so với giá trị bình thường, chủ yếu bởi vì lượng O2 liên kết Hb giảm.

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