Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,252

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОДСТВА ГЕМОГЛОБИНА К КИСЛОРОДУ ПРИ ОСТРОМ ПОВРЕЖДЕНИИ ЛЕГКИХ

Сурин М.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Сыктывкарский государственный университет»
В настоящее время в литературе недостаточно данных об изменении сродства гемоглобина к О2 в результате острой дыхательной недостаточности (ОДН). Куда больше знаний получено из опытов, в которых изменение формы кривой диссоциации окисгемоглобина (КДО) исследовано в условиях гипоксической гипоксии вследствие низких значений О2 во вдыхаемом воздухе [8]. С помощью датчиков газоанализатора RADIOMETER определено значение парциального напряжения углекислоты и рН крови пациентов с острым повреждением легких (ОПЛ). Определено РСО2 артериальной крови – 37,2 ± 18,0 мм рт. ст., венозной – 47,7 ± 24,1 мм рт. ст. Содержание [Н+]·10–8 в артериальной крови 3,75 ± 0,73, в венозной 4,21 ± 0,87. Рассчитано значение Р50 артериальной и венозной крови у пациентов при ОПЛ – 27,0 ± 4,84 мм рт. ст. и 29,4 ± 4,72 соответственно. Определена зависимость сродства гемоглобина к О2 от содержания протона (r = 0,58) и РСО2 (r = 0,13). Определено, что значение Р50 у пациентов с ОПЛ не отличается от нормальных значений, а положение КДО практически соответствует физиологической норме.
Р50
ОПЛ
артериальная и венозная кровь
протон
1. Бреслав И.С., Глебовский В.Д. Регуляция дыхания. – Л.: Наука, 1981. – 280 с
2. Морфологические изменения дыхательной системы при механической травме на фоне различных легочных заболеваний / А.М. Голубев, В.И. Алисиевич, Ю.В. Павлов, Ю.М. Жук, Г.В. Дорохина // Перспективы развития и совершенствования судебно-медицинской науки и практики: материалы VI Всероссийского съезда судебных медиков. – 2005. – С. 274–275.
3. Зинчук В.В. NO-зависимые механизмы транспорта кислорода кровью // Вопросы экспериментальной и клинической физиологии дыхания: Сб. науч. тр. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2007. – С. 99–105.
4. Иржак Л.И. Гемоглобины и их свойства. – М., 1975. – С. 240.
5. Кассиль В.Л., Золотокрылина Е.С. Острый респираторный дистресс-синдром. – М., Медицина, 2003. – 224 с.
6. Начала физиологии: учебник для вузов / под ред. А.Д. Наздрачева. – 3-е изд., стер. – СПб.: Лань, 2004 – 1088 с.
7. Острый респираторный дистресс-синдром: практическое руководство / под ред. Б.Р. Гельфанда, В.Л. Кассиля. – М.: Литера, 2007. – 232 с.
8. Рябов Г.А. Гипоксия критических состояний. – М.: Медицина, 1988. – 288 с.
9. Severinghaus J.W. Oxygen dissociation curve slide rule, with the new pH, base excess, and temperature correction. Circ. Res. – 1966. – Vol. 19. – P. 274–282.

Внешней средой, с которой контактирует кровь человека, служит воздух легочных альвеол. «Альвеолярный газ служит для организма своеобразной «внутренней атмосферой» – подобно тому, как кровь служит его внутренней жидкой средой» [1]. Обмен кислородом и углекислотой между альвеолами и кровью зависит от диффузии газов на уровне аэрогематического барьера (АГБ) [6]. Структурно-функциональная основа АГБ нарушается при остром повреждении легких (ОПЛ) [2]. Это осложняет газообмен и способствует развитию в организме кислородного дефицита – гипоксии.

ОПЛ является одним из признаков развития системной воспалительной реакции. Повреждение АГБ связано с действием медиаторов воспаления, образованием тромбов в легочных капиллярах и, как следствие, нарушением микроциркуляции [7].

При ОПЛ наблюдаются клинические и лабораторно-инструментальные признаки повреждения АГБ. Развитие ОПЛ требует использования респираторной поддержки (РП) в виде увлажненного кислорода или искусственной вентиляции легких (ИВЛ) [5, 7]. Применение различных алгоритмов ИВЛ может привести к изменениям РСО2, что изменяет рН крови в сторону ацидоза или алкалоза.

В условиях затрудненной диффузии О2 через АГБ особо важную роль приобретают функциональные свойства гемоглобина – сродство к О2.

На физиологическое значение сдвига КДО в ту или иную сторону указывали многие авторы. По их данным, различия в степени оксигенации гемоглобина, являющиеся в конечном счете функцией различного РО2 плазмы, сопряжены с улучшением или ухудшением снабжения тканей кислородом.

Значение Р50 определенно можно рассматривать как одну из важнейших физиологических констант внутренней среды организма, изменение которой может вызвать только значительный дисбаланс систем гомеостазиса [8].

Между тем различные факторы среды (рН, рСО2, температура и ДФГ) оказывают на молекулу гемоглобина определенное воздействие [4], что может определять изменение сродства гемоглобина к О2. В последние годы к числу важнейших лигандов, способных определять функциональные свойства гемоглобина, относят такие сигнальные молекулы, как оксид азота – NO [3].

Известно, что активность Н+ наиболее существенно изменяет свойства гемоглобина – связи между субъединицами становятся слабее по мере подкисления среды. При этом КДО смещается вправо, сродство к гемоглобину уменьшается, Р50 растет [4, 6]. Исследователями убедительно доказана связь между содержанием протона и положением КДО. РСО2 также изменяет степень сродства гемоглобина к О2 в основном за счет изменения рН.

Интересно, что в литературе приводятся различные, но очень близкие значения показателя Р50 в норме – от 25 до 27,5 мм рт. ст. [8]. Очевидно, что единого значения нормы Р50 нет из-за применения различных методик определения (газовая тонометрия по Austrup, 1965 г.; газовый анализатор Duvelleroy, 1970 г.; метод смешения равных объемов полностью оксигенированной и дезоксигенированной крови по Edwards и Martin, 1966 г) [8]. В настоящее время, как и в нашей работе, при определении Р50 используют формулу [9]:

Eqn12.wmf

Eqn13.wmf

Цель работы: определить у пациентов с ОПЛ Р50, сравнить с нормальными значениями. Определить зависимость Р50 от содержания протона и от парциального напряжения углекислоты в крови при ОПЛ.

Материалы и методы исследования

В соответствии с целью работы материалом служили пробы крови пациентов, находившихся на лечении в отделении реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) Коми республиканской больницы, у которых на основании диагностических признаков определено развитие ОПЛ. Работу выполняли в течение 2010–2012 гг. Исследована кровь 33 пациентов (26 мужчин, 7 женщин) в возрасте от 18 лет до 71 года.

Кровь получали из бедренных сосудов a et v femoralis, как это рекомендуется при ведении пациентов с ОПЛ [7]. Всем исследуемым производилась РП вида увлажненного О2 или ИВЛ с различными FiO2.

РО2, рН артериальной и венозной крови определяли датчиком аппарата RADIOMETER (t = 37,0 °C).

Расчет Р50 производили по формуле [9].

[Н+] определяли по формуле 10–рн.

Результаты исследования и их обсуждение

Полученные результаты внесены в таблицу.

Значения СО2, Н+ и Р50 крови

Номер исследования

Артериальная кровь

Венозная кровь

РСО2, мм рт. ст.

[Н+]·10-8

Р50, мм рт. ст.

РСО2, мм рт. ст.

[Н+]·10-8

Р50, мм рт. ст.

1

2

3

4

5

6

7

1

53,5

3,31

24

69,5

3,8

25,9

2

38,7

4,72

28,2

51,9

5,43

32,4

3

19,9

5,2

28,2

111

5,94

32,4

4

119

5,62

30,9

137

5,89

33,1

5

72,2

3,98

26,3

92,8

4,52

29,5

6

21,2

4,14

26,9

24,4

4,59

30,9

7

32,7

3,9

27,5

34,5

4,12

30,9

8

29,1

2,51

21,1

33,6

2,81

27,5

9

23,9

3,84

32,4

36,7

4,61

37,2

10

35,4

3,31

24,9

45

3,7

28,2

11

33,4

3,3

25,2

41

3,8

30,1

12

25,6

3,26

26,3

28,7

3,47

28,8

13

33,5

3,6

22,8

50,7

4,64

29,5

14

24

2,3

22,9

31,5

2,61

29,9

15

44,6

3,8

28,8

65,3

5,28

39,8

16

35,6

4,13

43,6

38,1

4,25

38,6

17

38,1

4,9

34,6

40,3

5,6

33

18

35,5

2,7

22,9

43,9

3

13,2

19

36,3

2,8

25,7

44,6

3,1

26,3

20

42,2

3,2

28,4

48,4

3,2

26,1

21

32,4

3,98

22,1

41,1

4,36

23,4

22

27

3,04

23,3

31,4

3,55

27,9

23

22,5

3,84

25,7

32,7

4,07

26,9

24

24,4

3,6

31,3

31,2

5,1

33,9

25

33,9

3,47

25,2

35,3

3,59

26,3

26

39,4

4,74

38,9

46,9

5,27

32,4

27

36

3,74

26,9

39

4,05

28,8

28

34,1

3,87

26,3

40,5

4,39

28,8

29

31

3,7

24,1

37,7

4

30,2

30

31,1

3,3

24,4

28

3,6

26,9

31

26,4

3,98

22,5

33,6

4,26

28,2

32

49,1

3,6

22,4

55,3

3,6

25,7

33

45,5

4,4

26,1

54,5

4,9

28,2

М ± SD

37,2 ± 18,0

3,75 ± 0,73

27,0 ± 4,84

47,7 ± 24,1

4,21 ± 0,87

29,4 ± 4,72

m

3,13

0,13

0,84

4,2

0,15

0,82

Lim

Max

119,0

5,62

43,6

137

5,94

39,8

Min

21,2

2,3

21,1

24,4

2,61

13,2

Как видно из таблицы, РСО2 в артериальной и венозной крови находится в пределах нормы. РСО2 крови увеличено только в некоторых исследованиях (№ 1, 3, 4, 5), что обусловлено наличием сопутствующей хронической патологии респираторного аппарата. РСО2 венозной крови достоверно выше артериальной крови. Нормальные значения РСО2 свидетельствуют о нормальной диффузии углекислоты через АГБ при ОПЛ.

Известна зависимость между РСО2 крови и Р50 (рис. 1).

pic_56.wmf

Рис. 1. Зависимость Р50 от РСО2. По горизонтали – РСО2, мм рт.ст., по вертикали – Р50, мм рт.ст.♦ значения артериальной крови, ■ – венозной

Однако, как видно из рис. 1, у пациентов при ОПЛ практически нет достоверной зависимости между РСО2 и Р50 крови (r = 0,13).

Концентрация протона в артериальной крови – 3,75·10–8 – ниже, чем в венозной – 4,21·10-8 при p < 0,001. Среднее содержания протона в крови – в норме. В некоторых исследованиях (таблица) отмечаются как случаи увеличения количества протона (№ 3 и 4), так и снижения (№ 8, 14). Таким образом, при ОПЛ содержание протона в основном находится в пределах нормы.

Значение Р50 артериальной крови в среднем 27,0 ± 4,84 мм рт. ст., что является нормой. Р50 венозной крови при ОПЛ выше физиологической нормы – 29,4 ± 4,72 мм рт. ст. В целом Р50 венозной крови достоверно выше, чем Р50 артериальной крови при р < 0,05. В ряде исследований отмечены значительные отклонения Р50 от нормы, что, вероятно, связано с длительным применением РП.

На рис. 2 отмечена зависимость SO2 от РO2 при ОПЛ (r = 0,79) и в норме.

pic_57.wmf

Рис. 2. Зависимость между SO2 и РО2. По горизонтали – РО2, мм рт. ст., по вертикали – SO2, %. ♦ значения исследуемой крови, ■ – норма. Сплошной тонкой линией отмечена КДО исследуемой крови, пунктирной – норма. Сплошной толстой линией обозначено расчетное значение Р50, пунктирной – норма

Видно, что положение и форма КДО у пациентов с ОПЛ не отличается от КДО в норме. Значение Р50 незначительно выше нормы, т.е. смещен «вправо». Таким образом, у пациентов с ОПЛ, несмотря на затрудненную диффузию О2, нарушения КОС и применение РП отмечается нормальное значение Р50.

У пациентов с ОПЛ, как и в норме, определяется достоверная зависимость между содержанием протона и Р50 (рис. 3).

pic_58.wmf

Рис. 3. Зависимость Р50 от содержания в крови H+. По горизонтали – содержание [Н+]·10–8 в крови, по вертикали – Р50, мм рт.ст. ♦ значения артериальной крови, ■ – венозной

Как и предполагалось, активность протона приводит к увеличению значения Р50 и смещению КДО «вправо».

Из данных рис. 1 и 3 очевидно, что содержание протона оказывает большее влияние на сродство гемоглобина к О2, чем РСО2.

Заключение

Полученные в результате исследовательской работы данные свидетельствуют о том, что, несмотря на повреждение АГБ и развитие гипоксии, изменения содержания протона и применение РП, у пациентов с ОПЛ сохраняются нормальные значения Р50, которые в большей степени зависят от содержания Н+, нежели от РСО2.

Рецензенты:

Азаров Я.Э., д.б.н., доцент, зав. лабораторией физиологии сердца, ФГБУН «Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук», г. Сыктывкар;

Иржак Л.И., д.б.н., профессор, руководитель Научно-образовательного центра «Проблем гипоксии»; г. Сыктывкар.

Работа поступила в редакцию 19.02.2013.

Библиографическая ссылка

Сурин М.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОДСТВА ГЕМОГЛОБИНА К КИСЛОРОДУ ПРИ ОСТРОМ ПОВРЕЖДЕНИИ ЛЕГКИХ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 3-2. – С. 377-381;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31347 (дата обращения: 21.11.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252