La maggior parte dell’ossigeno trasportato dal sangue è legato all’emoglobina presente nei globuli rossi (eritrociti). Il legame dell’ossigeno all’emoglobina (HbO2) è determinato dalla pressione parziale dell’ossigeno (PO2) e dall’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno come mostrato nella figura a destra (curva di dissociazione emoglobina-ossigeno). A normali valori arteriosi PO2 (~100 mmHg), l’emoglobina è satura di circa il 97%., La quantità di ossigeno che è legata all’emoglobina ai normali valori arteriosi di PO2 è determinata dalla quantità totale di emoglobina. A un normale ematocrito dei globuli rossi del 45%, ci sono circa 15 g di emoglobina per 100 ml di sangue. Ogni grammo di emoglobina può legare 1,34 ml di ossigeno; pertanto, vi è normalmente circa 19,5 ml O2/100 ml di sangue legato all’emoglobina nel sangue arterioso normale (1,34 ml O2/g x 15 g x 0,97). C’è anche una quantità molto piccola di ossigeno che viene disciolta nell’acqua libera del plasma e delle cellule (~0,3 ml O2/100 ml di sangue)., Quando l’ossigeno legato e disciolto vengono aggiunti insieme, il sangue arterioso contiene normalmente circa 20 ml O2/100 ml di sangue (20 vol %).
Poiché la curva di dissociazione emoglobina-ossigeno è di forma sigmoidale, una riduzione della PO2 arteriosa a 75 mmHg causa meno di una diminuzione del 10% della saturazione di ossigeno e del contenuto nel sangue. Tuttavia, quando il sangue è esposto ai livelli normali del tessuto PO2 di 20-40 mmHg, l’emoglobina non può legare l’ossigeno pure in modo dalla saturazione dell’ossigeno cade considerevolmente. L’emoglobina è solo circa il 50% satura di ossigeno quando il PO2 è 25 mmHg., Il PO2 a cui l’emoglobina è satura del 50% è il valore P50. Questo valore può aumentare o diminuire a seconda di una serie di fattori. Ad esempio, l’aumento di PCO2, la diminuzione del pH e l’aumento della temperatura aumentano il P50 spostando la curva di dissociazione emoglobina-ossigeno a destra. Ciò significa che in un dato PO2 la quantità di ossigeno legata all’emoglobina è ridotta. Questo spostamento della curva contribuisce allo scarico dell’ossigeno dall’emoglobina in condizioni di aumento della domanda di ossigeno da parte del tessuto., L’aumento del consumo di ossigeno tissutale è accompagnato da un aumento di PCO2, diminuzione del pH e aumento della temperatura nel tessuto che circonda i vasi sanguigni.
L’ossigeno si diffonde rapidamente dal sangue nei tessuti a livello del microcircolo, in particolare nei capillari (vedi figura a destra). Poiché l’ossigeno è altamente solubile in lipidi, passa facilmente attraverso le membrane cellulari. Il tasso di diffusione dell’ossigeno è determinato principalmente dalla differenza PO2 tra il plasma e le cellule che circondano i capillari come descritto dalla prima legge di diffusione di Fick., Sebbene vi sia una notevole eterogeneità nei valori di PO2 tra i diversi capillari, un valore tipico varia da 30 a 40 mmHg. La PO2 all’interno delle cellule è molto bassa perché l’ossigeno viene consumato dai mitocondri situati all’interno delle cellule. Il PO2 all’interno dei mitocondri è inferiore a 1 mmHg perché questi sono gli organelli che consumano l’ossigeno per generare ATP. Con l’aumento del metabolismo ossidativo di un tessuto, i mitocondri devono produrre più ATP e quindi consumare più ossigeno., Questo ossigeno si diffonde dal plasma, attraverso l’endotelio capillare e lo spazio interstiziale, quindi nella cellula e nei suoi mitocondri.
Sebbene sia la differenza PO2 che guida la diffusione e non il contenuto di ossigeno nel sangue, l’ossigeno legato all’emoglobina funge da serbatoio per l’ossigeno. Quando l’ossigeno si diffonde dal plasma, il plasma e la PO2 citoplasmatica dei globuli rossi cadono, il che porta all’ossigeno che si dissocia dall’emoglobina e entra nel pool disciolto di ossigeno nel plasma da dove si diffonde nel tessuto circostante., Più ossigeno legato all’emoglobina significa che più ossigeno è disponibile per la diffusione nelle cellule. Pertanto, la quantità di ossigeno legata all’emoglobina è un fattore importante nel determinare la consegna di ossigeno a un tessuto.
Rivisto 4/29/2014
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