Metabolismus kyslíku v organismu



sejmout0010



Účinná respirace/oxygenace tkání záleží na
Ø      dostatečném pO2 ve vdechovaném vzduchu
Ø      ventilaci / perfuzi
Ø
Ø      výměně plynů v plicích
Ø
Ø      vazbě kyslíku na hemoglobin
Ø
Ø      srdečním výdeji

                                                     hypoxická hypoxie
Ø  dostatečné množství a parciální tlak kyslíku ve vdechovaném vzduchu
Ø  adekvátní ventilace-výměna alveolárního vzduchu
Ø  optimální poměr ventilace / perfuze na úrovni plicního parechnymu
Ø  efektivní difuze kyslíku z alveolárního vzduchu přes alveolo-kapilární membránu do
     krve
                                           anemická/transportní hypoxie

Ø   dostatečné množství funkčního (efektivního) hemoglobinu v krvi
Ø   optimální afinita a vazba kyslíku na hemoglobin

                                         cirkulační/ischemická hypoxie

Ø   adekvátní minutový srdeční výdej

                                              histotoxická  hypoxie

Ø   účinné uvolnění kyslíku do tkání a buněk
Ø   aerobní metabolismus buňky

Složení suchého atmosferického vzduchu
78%       dusík
20.9%       kyslík
         0,03%    oxid uhličitý
cca   1,0%      inertní plyny

pO2  [kPa]
atmosferický vzduch
19,9
alveolární vzduch
14,6
arteriální krev
13,3
venózní krev
5,3
mitochondrie
2,7
Kyslíkový gradient

               FiO2
      Frakční inspirační kyslík
atmosferický vzduch………………. 0,21
arteficiální ventilace obvykle……….0,4
čistý kyslík …………………………..1,0

                       Mrtvý prostor
Ø       anatomický mrtvý prostor (dýchací cesty)

Ø      alveolární mrtvý prostor (neperfundované alveoly)

Možné příčiny hypoxie
Atmosferický vzduch
Nízký parciální tlak kyslíku
          vysoká nadmořská výška – vysoké hory, výškové lety
          spotřebovaný kyslík – hoření v uzavřeném prostoru
hypoventilace
           útlum dechového centra (Morfin)
            slabost dýchacích svalů (vyčerpané osoby)
            bolest při dýchání  (poranění hrudníku, pleuritida)

Možné příčiny hypoxie
Difuze kyslíku přes alveolokapilární membránu

                    plicní edém
                    fibrotický proces
             Poměr ventilace / perfuze
       alveolární ventilace je přibližně     4 l/min.
       srdeční výdej průměrně                5 l/min
       V/P poměr =  0,8

Možné příčiny hypoxie
Koncentrace celkového hemoglobinu
                     anémie
Efektivní koncentrace hemoglobinu

                    oxyhemoglobin
                    karbonylhemoglobin
                    methemoglobin
hemoglobin

Disociační křivka kyslíku
Saturační křivka hemoglobinu
Vztah mezi pO2  a saturací hemoglobinu kyslíkem
Poloha disociační křivky kyslíku
odráží afinitu kyslíku k hemoglobinu.

sejmout0006



                     afinitu kyslíku k hemoglobinu snižuje:
                          (posun křivky doprava)
Ø     zvýšená teplota
Ø     snížené pH
Ø     zvýšený  pCO2
Ø     zvýšení koncntrace 2,3-difosphoglycerátu v erytrocytech

sejmout0005



Možné příčiny hypoxie
Srdeční výdej
             srdeční selhání
                infarkt myokardu
Prokrvení tkání
                hypovolemie
                   šok
                   centralizace krevního oběhu

                    Respirační insuficience
     Chronická respirační insuficience
Ø   parciální, postihující dodávku kyslíku (hypoxie)
Ø   globální spojená i s retenci oxidu uhličitého (hyperkapnie a respirační acidóza)
     Akutní respirační insuficience
syndrom akutní dechové tísně-ARDS (adult respiratory distress syndrom) je závažný stav spojený
s vysokou úmrtností. Často bývá spojen s šokovým stavem (šoková plíce) i jako součást
multiorgánového selhání různé etiologie.

Hypoxie
Nedostatek kyslíku ve tkáních
Kys. mléčná - produkt  anaerobního metabolismu

Vliv vysoké nadmořské výšky
Složení atmosferického vzduchu je stejné u hladiny moře i na Mount Everestu, liší se pouze
barometrický tlak a tím i parciální tlak kyslíku. Snížený pO2 působí hypoxii, která vyvolává řadu
adaptačních reakcí.  Při dlouhodobějším pobytu ve vyšší nadmořské výšce se jedná především o
zvýšenou tvorbu erytropoetinu (EPO) v ledvinách s následnou stimulací tvorby hemoglobinu a
erytrocytů s výsledným zvýšením kyslíkové kapacity krve.Zvyšuje se i  2,3-bisfosfoglycerát, který
usnadňuje uvolňování kyslíku do tkání. Těchto adaptačních mechanismů se využívá při přípravě
vysokohorských horolezců ale často i pro zvýšení kyslíkové výkonnosti u různých vrcholových
sportovních disciplín.

Potápění
S opačnou problematikou se potýkají potápěči. S hloubkou ponoru pod hladinu se dramaticky zvyšuje
tlak a tím i pO2 vdechovaného vzduchu až do toxických hodnot. Při dýchání vzduchu o stejném složení
jako je atmosferický vzduch tak hrozí hyperoxie. Pro potápění do větších hloubek se proto používá
směs plynů, která obsahuje menší podíl kyslíku (tzv.Trimix). Nadbytečný dusík a kyslík je v této
směsi nahrazen netečným plynem (heliem).

Biologický materiál pro měření kyslíku
Nejvhodnější materiál pro měření kyslíku je arteriální krev
(arteriální punkce je ralativně invazivní výkon)
Arterializovaná kapilární krev z ušního lalůčku.
Odběr krve musí být proveden anaerobně

Instr_tech_ABR_Osm 038



Instr_tech_ABR_Osm 041



Instr_tech_lab



Energetický výdej a krytí energetické potřeby
Potřeba energie se liší   -   od pacienta k pacientovi
                                           od choroby k chorobě
                                           z hodiny na hodinu

Výpočet základního energetického výdeje
Harris-Benedict (rovnice)
výška (cm) …. váha(kg)….  věk(roky)….  pohlaví (M/F)
1°C nad 37°C…………….  + 10 %
střední stres   …………….  + 30 %
závažný  stres……………. + 100 %

Nepřímá kalorimetrie
Těsný vztah mezi energetickým výdejem a
spotřebou kyslíku
Měření spotřeby kyslíku
rozdíl mezi obsahem kyslíku
ve vdechovaném a vydechovaném vzduchu

Nepřímá kalorimetrie
O2 [l/min]  x  1440  x  4,83  x  4,18  =  kJ
Energetický ekvivalent
[kcal/l spotřebovaného kyslíku]
glukóza……..5,05 kcal
tuk…………..4,69 kcal
bílkovina……4,49 kcal