Газы крови. Двуокись углерода (углекислый газ)

Двуокись углерода – это конечный продукт обменно-окислительных процессов в клетках и тканях организма – переносится кровью к легким и удаляется через них во внешнюю среду (99,5 % СО2 покидает организм через легкие и только незначительная часть выделяется почками).

 

Двуокись углерода может переноситься как в физически растворенном виде, так и в составе обратимых химических соединений. Химические реакции связывания СО2 сложнее и многообразнее, чем реакции присоединения кислорода. Это обусловлено тем, что механизмы, отвечающие за перенос углекислого газа, должны обеспечивать и постоянство кислотноосновного состояния крови.

 

Двуокись углерода находится в крови в следующих формах:

 

• в связи с аминогруппами гемоглобина – 15 %;

• в виде угольной кислоты (Н2СО3) – незначительное количество;

• в растворенном виде в плазме – 5 %;

• в растворенном виде в плазме – 5 %;

• в виде бикарбонат-ионов (НСО3), обеспечивающих постоянство активной реакции крови (рН), – более 80 %.

 

В нормальных условиях в артериальной крови напряжение СО2 (РаСО2) – 40 мм рт. ст. (с колебаниями от 35 до 45 мм рт.ст.). Повышение РаСО2 называется артериальной гиперкапнией, а снижение – артериальной гипокапнией.

 

Нарушения газового состава крови выявляются при большинстве заболеваний легких. По показателям газового состава артериальной крови можно судить о функции легких в целом.

 

Идеальным объектом изучения газового состава крови является артериальная кровь, которая получена пункцией локтевой или бедренной артерии. Газовый состав венозной крови не может быть использован как показатель функции аппарата внешнего дыхания, так как содержание в ней О2 и СО2 зависит еще и от уровня обмена веществ и скорости кровотока в тканях.

 

Забор крови и ее доставка к аппарату должны осуществляться без доступа воздуха (в шприце, закрытом капилляре, сосуде под вазелиновым маслом). Шприц и иглу для пункции необходимо промыть гепарином.

 

Необходимость получения крови из артерии исключает возможность повторных исследований на протяжении короткого периода времени, поэтому широкое распространение получило исследование малых порций капиллярной крови, полученных из кончика пальца или мочки уха.

 

Еще Холденом было показано, что если держать руку человека в течение 20 мин в водяной бане с температурой воды 38 °C, то в этих условиях газовый состав крови из подкожной вены руки станет идентичным газовому составу артериальной крови. Еще более близок к артериальной газовый состав капиллярной крови.

 

Используемая в настоящее время измерительная аппаратура предусматривает исследование минимальных порций крови (0,1 мл), которые можно получить из кончика разогретого пальца или мочки уха, предварительно добившись того, чтобы кровоток в ней был максимален (растирание).

 

Для определения газового состава крови могут быть использованы различные методы.

 

В настоящее время наиболее широко распространенным и доступным способом изучения оксигенации крови являются оксиметрические методы. Они основаны на различии оптических свойств (спектров поглощения) гемоглобина и оксигемоглобина.

 

Алый цвет артериальной крови обусловлен тем, что оксигемоглобин достаточно интенсивно поглощает коротковолновые лучи, соответствующие синей части спектра, но пропускает большую часть длинноволновых («красных») лучей. Дезоксигемоглобин более интенсивно поглощает длинноволновые лучи и менее интенсивно – коротковолновые. В связи с этим венозная кровь выглядит темнее и имеет красный цвет с синеватым оттенком.

 

Чтобы определить насыщение крови кислородом (SO2 или НЬO2), используют спектрофотометры – приборы, в которых свет при помощи призмы или дифракционной решетки разлагается в спектр. Затем из спектра выделяется узкая полоса лучей с определенной длиной волны (монохроматический свет) и пропускается через исследуемый раствор (порцию крови).

 

Поглощение света зависит от оптических свойств крови. Для определения соотношения между интенсивностью падающего и прошедшего через раствор света используется фотоэлемент.

 

Напряжение кислорода и углекислого газа крови можно измерить с помощью специальных электродов.

 

Для определения напряжения кислорода применяется полярографический метод. Он предусматривает использование двухэлектродов: измеряющего, изготовленного из благородных (не окисляющихся) металлов (платины или золота), и референтного. Электроды отделены от крови мембраной, проницаемой для газов, и включены в замкнутую цепь, где создается небольшое напряжение. Молекулы кислорода, диффундирующие через мембрану, восстанавливаются на поверхности измеряющего электрода.

 

В результате возникает электрический ток, величина которого пропорциональна напряжению О2 в крови.

 

Электрод для определения напряжения углекислого газа представляет собой рН-метр, в котором измеряющий и референтный электроды окружены раствором бикарбонатного буфера и отделены от крови тонкой мембраной, проницаемой для газов и непроницаемой для ионов НСО3-.

 

Углекислый газ диффундирует из крови через мембрану, вследствие чего меняется рН бикарбонатного буфера. Чем выше напряжение углекислого газа крови, тем большее количество молекул СО2 проникает через мембрану. Изменения рН электролитного раствора регистрируются амперметром.