Hệ thống đệm hemoglobin cho PO2 ở mô

Mặc dù hemoglobin cần thiết cho việc vận chuyển O2 đến các mô, nhưng nó còn thực hiện một chức năng thiết yếu cho sự sống- chức năng như một hệ thống "mô đệm oxy". Đó là: các hemoglobin trong máu chịu trách nhiệm chủ yếu cho việc ổn định PO2 trong các mô. Điều này có thể được giải thích như sau.

Hemoglobin giúp duy trì PO2 gần như ổn định trong các mô

Dưới chuyển hóa cơ bản, các mô cần khoảng 5 ml O2 từ mỗi 100 mililít máu đi qua các mao mạch ở mô. Đề cập đến đồ thị phân ly O2-hemoglobin trong hình, có thể thấy rằng bình thường để có 5 ml O2 sẽ được giải phóng cho mỗi 100 ml máu chảy qua mô, PO2 phải giảm xuống tới khoảng 40 mm Hg. Vì vậy, PO2 ở mô bình thường không thể vượt lên trên mức 40 mm Hg này. Vì nếu như vậy, lượng O2 cần thiết bởi các mô sẽ không được giải phóng từ hemoglobin. Bằng cách này, các hemoglobin thường tạo ra một giới hạn trên cho PO2 trong các mô ở khoảng 40 mmHg.

Hình. Tác động của PO2 trong máu tới số lượng Ô xy gắn với Hemoglobin

Ngược lại, khi gắng sức, lượng O2 cần thêm nhiều hơn 20 lần bình thường phải được cung cấp từ hemoglobin cho các mô. Tuy nhiên, điều này vẫn có thể đạt được mà PO2 gần như không giảm nhiều trong mô vì: (1) sườn dốc của đồ thị phân ly và (2) sự gia tăng lưu lượng máu qua mô do PO2 giảm dẫn đến một sự giảm sút rất nhỏ PO2, tạo ra một lượng lớn O2 được giải phóng thêm từ hemoglobin vào máu. Như vậy, các hemoglobin trong máu sẽ tự động cung cấp O2 cho các mô ở phân áp O2 trong một khoảng khá hẹp từ 15-40 mm Hg.

Khi nồng độ oxy khí quyển thay đổi một cách rõ rệt, hệ đệm Hb vẫn duy trì PO2 gần như ổn định trong máu

Bình thường, PO2 trong các phế nang khoảng 104 mm Hg, nhưng khi leo lên một ngọn núi hoặc lên một chiếc máy bay, PO2 có thể dễ dàng giảm xuống còn dưới một nửa. Ngoài ra, khi một người đi vào khu vực khí nén, chẳng hạn như lặn sâu dưới biển hoặc ở trong phòng áp lực, PO2 có thể tăng lên đến 10 lần mức này. Mặc dù vậy, ở các mô, PO2 hầu như không thay đổi.

Hình. Đồ thị phân ly Oxy- Hemoglobin.

Có thể nhìn thấy từ đồ thị phân ly oxy- hemoglobin trong hình: khi PO2 trong phế nang bị giảm xuống mức thấp là 60 mm Hg, độ bão hòa hemoglobin động mạch vẫn là 89%-chỉ giảm 8% dưới mức bão hòa bình thường là 97%. Hơn nữa, các mô còn phải không dùng đến khoảng 5 ml O2 từ mỗi 100 mililít máu đi qua các mô; để loại bỏ O2 này, PO2 của máu tĩnh mạch giảm xuống 35 mm Hg - thấp hơn 5 mm Hg so với giá trị bình thường là 40 mm Hg. Như vậy, PO2 ở mô hầu như không thay đổi, bất chấp sự sụt giảm đáng kể PO2 trong phế nang từ 104 xuống còn 60 mm Hg.

Ngược lại, khi PO2 phế nang tăng cao tới 500 mm Hg, độ bão hòa oxy tối đa của hemoglobin không bao giờ có thể vượt lên trên 100 %- chỉ 3% trên mức bình thường của 97 %. Chỉ một lượng nhỏ O2 hòa tan thêm vào trong máu, điều này sẽ được thảo luận sau. Sau đó, khi máu đi qua các mao mạch ở mô và mất một lượng lớn O2 cho các mô, sẽ làm giảm PO2 của máu mao mạch xuống một giá trị chỉ lớn hơn vài ml so với bình thường là 40 mm Hg. Do đó tại phế nang, dù O2 có thể thay đổi đáng kể, từ 60 đến hơn 500 mm Hg, nhưng PO2 trong các mô ngoại vi không thay đổi nhiều hơn vài mmHg so với bình thường, điều này đã chứng minh rõ vai trò "đệm oxy" ở mô của hệ thống hemoglobin trong máu.