Home

Καμπύλη κορεσμού αιμοσφαιρίνης, ΚΔΑ

Η καμπύλη κορεσμού αιμοσφαιρίνης. Στη συντεταγμένη μπορεί να προβληθεί είτε η περιεκτικότητα Ο2, ή % οξυαιμοσφαιρίνη. Σημειώνεται η κατά προσέγγιση τιμή του μικτού φλεβικού αίματος, v̄,  του αρτηριακού αίμαοτος, α, και των πνευμονικών τριχοειδών, c'. Η τιμή P50, παριστά την paO2, όταν η Hb είναι κατά50% κορεσμένη Η καμπύλη αποκλίνει δεξιά με αυξήσεις της θερμοκρασίας, της οξύτητας, της PaCO2 (φαινόμενο Bohr) ή συγκεντρώσεως του 2,3 φωσφογλυκουρινικοιύ οξέος στα ερυθρά αιμοσφαίρια. 
  Kατά τη σύνδεση της με O2, η αιμοσφαιρίνη δρα ως ομοτροπικό ένζυμο, που ενεργεί με διπλή ιδιότητα, δηλαδή ως υπόστρωμα και ρυθμιστικός καταλύτης. Αυτός είναι ο λόγος της διαμορφώσεως της σιγμοειδούς καμπύλης κορεσμού της αιμοσφαιρίνης. Η ΚΔΑ σχηματίζεται πειραματικά, με ανθρώπειο αίμα και διάφορες συγκεντρώσεις O2 σε θερμοκρασία 37°C και pH = 7.40∙ και προσομοιώνεται μαθηματικά με την εξίσωση:
SΟ2% =23400 / {[(PO2)3 + 150 x PO2]+1}-1    {1}
Για τις προηγούμενες συνθήκες, το σφάλμα της εξισώσεως είναι 0.55% στο επίπεδο κορεσμού 98.77%. Παρατηρώντας την ΚΔΑ διαπιστώνουμε ότι με PaO2 = 100 και 60 mmHg, η αιμοσφαιρίνη ευρίσκεται κορεσμένη σε ποσοστό 97.5% και 90.9%, αντίστοιχα. Τιμές PaO2 κάτω από το επίπεδο των 60 mmHg, που εμπίπτουν στο επικλινές τμήμα της καμπύλης, συνεπάγονται δραστική ελάττωση του ποσοστού κορεσμού. Έτσι, η ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να μεταβάλλει τη χημική της συγγένεια με το Ο2 κατά τρόπο, ώστε να δεσμεύει O2 σε περιβάλλον πλούσιο σε O2, όπως τα πνευμονικά τριχοειδή και να το αποδεσμεύει, σε περιβάλλον με χαμηλή PO2, όπως τα ιστικά τριχοειδή, την αναδεικνύει ως ιδανικό μεταφορέα O2 (à985).
Στο βασικό σχήμα της, η καμπύλη κορεσμού της αιμοσφαιρίνης περιγράφει τη σχέση μεταξύ της μερικής πιέσεως του Ο2 (τετμημένη) και του κορεσμού της Hb (τεταγμένη). Η συγγένεια της Ηb αυξάνεται καθώς συνδέονται διαδοχικά μόρια Ο2. Όσο η PO2 αυξάνεται, τόσα περισσότερα μόρια Ο2 συνδέονται, μέχρις προσεγγίσεως της δεσμευτικής ικανότητας, οπότε η καμπύλη κορεσμού επιπεδώνεται. Καθώς η αιμοσφαιρίνη κορέννυται με Ο2, πολύ λιγότερα μόρια Ο2 δεσμεύονται, πλέον.  Επομένως, η καμπύλη έχει ένα σιγμοειδές σχήμα, που αναπαριστά τη μεταβαλλόμενη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης με το Ο2. Η μεταβλητότητα εξαρτάται από τα μόρια Ο2 που έχουν ήδη δεσμευθεί. Με πιέσεις μεγαλύτερες των 62 mmHg, η καμπύλη κορεσμού γίνεται περίπου επίπεδη, που σημαίνει ότι η περιεκτικότητα του αίματος σε Ο2 δεν μεταβάλλεται περαιτέρω, ακόμη και με μεγάλη αύξηση της PO2. Για να αυξηθεί, περαιτέρω, η απόδοση Ο2 στους ιστούς πρέπει να αυξηθεί η ποσότητα του κυκλοφορούντος αίματος, με μεγάγγιση, προκειμένου να αυξηθεί η συγκεντρωση Ηb στο αίμα και, έτσι, η ικανότητα μεταφοράς Ο2 ή να χορηγηθεί εμπλουτισμένο μίγμα Ο2, που θα αυξήσει το ποσόν του φυσικώς διαλυμένου Ο2 στο αίμα.
Οι διαταραχές της οξεοβασικής ισορροπίας, γενικά, επηρεάζουν και τη μεταφορά Ο2 στους ιστούς. Οι οξείες μεταβολές της [Η+] επηρεάζουν τάχιστα την καμπύλη αποδέσμευσης του Ο2 από την Hb (επίδραση Bohr). Έτσι η οξυαιμία μετακινεί την καμπύλη προς τα δεξιά (ευκολότερη αποδέσμευση Ο2 από την  Hb), ενώ η αλκάλωση προς τ’ αριστερά (δυσκολότερη αποδέσμευση Ο2 από την Hb). Ωστόσο όταν η οξέωση και η αλκάλωση είναι χρόνιες οι επιδράσεις αυτές στην καμπύλη αποδέσμευσης του Ο2 από την Hb τροποποιούνται, διότι μεταβάλλεται η δημιουργία (παραγωγή) του 2,3 DPG οξέος των ερυθρών. Ειδικότερα σε χρόνια αύξηση της [Η+] δηλαδή σε χρόνια οξέωση αναστέλλεται η παραγωγή του 2,3, DPG οξέος, ενώ σε χρόνια αλκάλωση αυτή αυξάνει. Όμως, όσο αυξάνει το 2,3 DPG οξύ μειώνεται η συγγένεια του Ο2 με την Hb και άρα απελευθερώνεται ευκολότερα το Ο2. Αυτό σημαίνει ότι σε χρόνιες μεταβολές της οξεοβασικής ισορροπίας, οι επιδράσεις στην καμπύλη αποδέσμευσης του Ο2 από την Hb είναι ανεπαίσθητες (αφού η μία δράση είναι αντίθετη της άλλης). Αυτές οι οξείες μεταβολές στη μεταφορά του Ο2 στους ιστούς μπορεί να παίξουν κάποιο ρόλο στις εκδηλώσεις από το ΚΝΣ όπως λ.χ. η οξεία αλκαλαιμία, όμως η κλινική τους σημασία στην οξέωση είναι αμφίβολη.
Γενικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο επόμενος μνημοτεχνικός κανόνας, για τη διευκόλυνση, της ανακλήσεως των παραγόντων που στρέφουν την καμπύλη δεξιά (R) ή αριστερά (L).

στρέφουν την καμπύλη αριστερά, Left--- Lower oxygen delivery στρέφουν την καμπύλη δεξιά, Right---Raise oxygen delivery
HbF, μεθαιμοσφαιρίνη, HbCO2  
Low [H+] χαμηλή συγκέντρωση [Η+] Raised [H+]
Low pCO2 Raised pCO2
Low 2,3-DPG Raised 2,3-DPG (2,3-diphosphoglycerate)
Low temperature Raised temperature
Ένας, ακόμη μνημονικός κανόνας είναι ο κανόνας CADET:
δεξιά απόκλιση: Right for CO2, Acid, 2,3-DPG, Exercise Temperature

δεξιά απόκλιση
Η δεξια απόκλιση της ΚΚΑ διεκολύνει την εκφόρτωση O2 στους ιστούς και συνεπάγεται βελτίωση της ιστικής οξυγονώσεως, σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις με κυψελιδική υποξία, εκτός της υποξαιμίας, λόγω παραμονής σε μεγάλο υψόμετρο. Μείωση της συγγένειας της Hb με το O2 και μεγαλύτερη P50 παρατηρείται στις επόμενες καταστάσεις:
Α. υπερθερμία
Η κατανάλωση O2 αυξάνεται περίπου κατά 10% ανά °C, στον ενήλικα. Φυσιολογικά, η αυξημένη κατανάλωση O2 που συντρέχει με την υπερθερμία συνοδεύεται, επίσης, με αναλογική αύξηση της PaO2, της καρδιακής εξωθήσεως, του κατάλεπτό αερισμού και μείωση της χημικής συγγένειας της Hb με το O2. Όλες οι μεταβολές αποβλέπου στην αντιμετώπιση των αυξημένων μεταβολικών απαιτήσεων. Ενόσω η αρχική PaO2 και ο κορεσμός ευρίσκονται σε νορμοξικό διάστημα, η αύξηση της θερμοκρασίας θα επιφέρει αύξηση της PaO2, ασήμαντη αύξηση του κορεσμού και σημαντική διευκόλυνση της εκφορτώσεως O2 στους ιστούς, λόγω της μειούμενης χημικής συγγένειας της Hb με το O2. Εάν, αντίθετα η PaO2 και ο κορεσμός μεταπέσουν σε υποξικό επίπεδο, η δεξιά απόκλιση θα επιφέρει μείωση της περιεκτικότητας του O2 στο αρτηριακό αίμα, για κάθε τιμή PaO2, και –τουλάχιστον θεωρητικά- θα απειληθεί η επάρκεια της ιστικής οξυγονώσεως.
Β. αύξηση του 2-3 DPG 
Το 2-3 DPG αποτελεί παραπροϊόν της αναερόβιας γλυκολυτικής διαδικασίας στα ερυθροκύτταρα, στα οποία ευρίσκεται σε υψηλές συγκεντρώσεις(περίπου 15 mmol/g Hb). Ενισχύει την αποδέσμευση του O2 από την Hb, ανταγωνιζόμενο το O2 στις θέσεις δεσμεύσεώς του3. Η φυσιολογική του τιμή κυμαίνεται για μεν τους άνδρες μεταξύ 9.2-17.4 μmol/ml Hb, για δε τις γυναίκες μεταξύ 8.4-18.8 μmol/ml Hb. Αυξάνεται επί υποξίας, αναιμίας, θυροτοξικώσεως, ουραιμίας, ανεπάρκειας πυρουβικής κινάσης και καρδιοπαθειών και μειώνεται επί οξεώσεως και στο συντηρημένο αίμα. Η χορήγηση συντηρημένου αίματος μπορεί να συνεπάγεται μείωση της εκφορτίσεως της Hb στους ιστούς, εκτός και εάν ληφθεί μέριμνα αποκαταστάσεως φυσιολογικών επιπέδων 2-3 DPG4.
C. αύξηση της συγκεντρώσεως [Η+], της PaCO2 και μείωση του pH.
Η δεξιά απόκλιση της ΚΚΑ, σε περιβάλλον με χαμηλό pH, υψηλή συγκέντρωση H+ ή υψηλή PaCO2, διευκολύνει την απόδοση O2 στους ιστούς.
D. αναιμία
Η αναιμία προκαλεί δεξιά απόκλιση της ΚΚΑ, διευκολύνοντας, έτσι, την απελευθέρωση O2 στους ιστούς, χωρίς να επηρεάζει σημαντικά τη δέσμευση O2 στους πνεύμονες5. Βέβαια, η αναιμία συνεπάγεται μείωση της ικανότητας μεταφοράς και της περιεκτικότητας Ο2 του αίματος [8.9]
αριστερή απόκλιση
Η αριστερή απόκλιση της ΚΚΑ διευκολύνει τη φόρτιση της Hb με O2,σε περιβάλλον με χαμηλό PaO2. Με την αριστερή απόκλιση, διευκολύνεται μεν η φόρτιση της Hb με O2 στους πνεύμονες, αλλά μπορεί να επιβραδύνει την αποφόρτιση της στους ιστούς. Όπως είναι ευδιάκριτο, η αριστερή απόκλιση συνεπάγεται μείωση της PvO2 . Αύξηση της συγγένειας της Hb με το O2, δηλαδή μικρότερη P50, παρατηρείται στις εξής καταστάσεις:
Α. υποθερμία
Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, η συγγένεια της Hb με το O2 αυξάνεται τόσο πολύ, ώστε O2 δεν απελευθερώνεται, ακόμη και σε περιβάλλον με πολύ χαμηλό PO2. Πρέπει ακόμη να σημειωθεί, ότι το O2 είναι περισσότερο διαλυτό στο νερό ή το πλάσμα σε χαμηλές θερμοκρασίες, παρ’ ότι σε υψηλές. Σε θερμοκρασία 20°C, θα διαλυθεί στο πλάσμα 50% περίπου, περισσότερο O2.
Β. εμβρυϊκή αιμοσφαιρίνη
Ποσοστό περίπου 85% της συνολικής αιμοσφαιρίνης στα νεογνά (μέχρις ηλικίας περίπου 1 έτους) είναι εμβρυϊκή αιμοσφαιρίνη (HbF), η οποία αποτελείται από δύο α- και δύο γ- πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Η αυξημένη συγγένεια της HbF προς το O2 οφείλεται στις γ- πολυπεπτιδικές αλυσίδες και αποσκοπεί στη δέσμευση O2, από το υπό χαμηλή PaO2 περιφερικό αίμα της μητέρας, κατά την ενδομήτρια ζωή.
C. ανθρακυλαιμοσφαιριναιμία
Το CO, εκτός του ότι απωθεί το O2 από την Hb (φυσιολογική αναιμία), εφ’ όσον εμφανίζει 200 φορές μεγαλύτερη συγγένεια με την Hb, εκτρέπει, επίσης, την ΚΚΑ προς τα αριστερά [9.3.1.Α].
D. άλλα αίτια
Άλλες παθολογικές καταστάσεις, όπως η μείωση του 2-3 DPG, η αλκάλωση, η μείωση της συγκεντρώσεως Η+ και της PaCO2, καθώς επίσης η αύξηση της πυρουβικής κινάσης των ερυθροκυττάρων και η ανεπάρκεια της εξοκινάσης των ερυθροκυττάρων απολήγουν σε αύξηση της χημικής συγγένειας της Hb με το O2, δυσχεραίνουν την αποφόρτιση της και επιδεινώνουν την ιστική οξυγόνωση, ενώ διευκολύνουν την φόρτιση της με O2 στους πνεύμονες. Παρόμοια δράση ασκούν μερικές από τις συνήθεις σύμφυτες και επίκτητες αιμοσφαιρινοπάθειες.
αναιμία
Οι περισσότερες μορφές αναιμίας προκαλούν δραστική μείωση της ικανότητας μεταφοράς O2 του αίματος, αλλά δεν επηρεάζουν τη ΚΚΑ, εάν η σχέση Hb και O2 εκφράζεται ως ποσοστό κορεσμένης Hb. Η οφειλόμενη σε απώλεια αίματος αναιμία, πχ., δε δυσχεραίνει τη σύνδεση O2 και Hb στα εναπομείνατα στο δίκτυο ερυθροκύτταρα, ούτε βέβαια το ποσοστό κορεσμού της Hb∙ η μείωση, όμως, του ποσού της Hb απολήγει σε ελάττωση της περιεκτικότητας O2 στο περιφερικό αίμα.| καμπύλη κορεσμού |σιγμοειδής καμπύλη |καμπύλη κορεσμού αιμοσφαιρίνης |καμπύλη κορεσμού αιμοσφαιρίνης |αφύπνιση ως αίτιο ήσυνέπεια διαταραχών αναπνοής |