يتكون الدم من مرحلتين: البلازما وخلايا الدم الحمراء (كرات الدم الحمراء)، ويُطلق على الحجم الجزئي للدم الذي تشغله كرات الدم الحمراء اسم الهيماتوكريت، وقيمته أقل بقليل من 50٪ في البشر البالغين (40٪ للإناث و∼45٪ للذكور)، ويُحمل الأكسجين في الدم في شكلين: (1) مذاب في البلازما ومياه كرات الدم الحمراء (حوالي 2٪ من الإجمالي)، (2) مرتبط بشكل عكسي بالهيموغلوبين (حوالي 98٪ من الإجمالي).
عملية نقل الأكسجين
على الرغم من أن الأكسجين يذوب في الدم، إلا أنه يتم نقل كمية صغيرة من الأكسجين بهذه الطريقة، وفقط 1.5 في المائة من الأكسجين في الدم يذوب مباشرة في الدم نفسه، ويرتبط معظم الأكسجين ما نسبته 98.5 في المائة، ببروتين يسمى الهيموجلوبين وينقل إلى الأنسجة.
العوامل المؤثرة في نقل الأكسجين
تعديل الغشاء لنقل الأكسجين
يتطلب نقل الأكسجين عبر أغشية الأكسجين (MIEC) الكثيفة خطوات متعددة، وبالنسبة لغشاء معين، إذا تم تحديد خطوة تحديد معدل نفاذ الأكسجين، فيمكن استخدام تقنيات التعديل المناسبة لتحسين أداء الغشاء.
وعلى سبيل المثال إذا كان نقل الأكسجين محدودًا بسبب تفاعلات التبادل السطحي، فإن تعديل السطح مثل طلاء المحفز أو زيادة مساحة السطح يمكن أن يزيد التبادل السطحي للأكسجين، وبالتالي يزيد من تدفق الأكسجين الغشائي.
نقل الأكسجين عبر حركة خلايا الدم الحمراء
يتم تحديد نقل الأكسجين من الشعيرات الدموية إلى الميتوكوندريا في الخلايا عن طريق حركة كرات الدم الحمراء عبر الشعيرات الدموية وانتشار الأكسجين من كرات الدم الحمراء إلى الخلايا، وتكون حركة كرات الدم الحمراء معقدة لأن إمداد كرات الدم الحمراء للشعيرات الدموية غير متجانسة، وتعتمد على معدل تدفق الدورة الدموية الدقيقة والمحلية، وتعتبر الاختلافات في استهلاك الأكسجين الإقليمي.
تشمل المتغيرات التي تؤثر على هذه العملية معدل إمداد كرات الدم الحمراء (SRi) وتشبع الأكسجين في الشعيرات الدموية الفردية (SiO2)، كما أن انتشار الأكسجين بدوره، يمكن تقديره من خلال قوانين فيك، ويرتبط نسبيًا بالمتغيرات التي تشمل مساحة سطح الشعيرات الدموية، والاختلاف في الضغط الجزئي للأكسجين (pO2) بين الشعيرات الدموية والميتوكوندريا.
كما يرتبط الانتشار عكسيا بالمسافة من الشعيرات الدموية إلى الميتوكوندريا، وتقدم حركة وانتشار كرات الدم الحمراء مساهمات مماثلة في نقلO2، ويمكن تصحيح التدهور في أي من هذه المعايير عن طريق تغيير في ديناميكا الدم في الأوعية الدموية الدقيقة، ولذلك، يمكن استخدام مراقبة هذه المعلمات الوظيفية في دوران الأوعية الدقيقة لقياس المحددات الرئيسية لوظيفة دوران الأوعية الدقيقة.
تقارب الأكسجين والهيموجلوبين
يتأثر نقل الأكسجين عن طريق الدم أيضًا بتقارب الهيموجلوبين بالأكسجين، كما هو محدد في شكل وموضع منحنى تفكك الأكسجين والهيموجلوبين، ومن السمات المهمة لعلاقة الأكسجين بالهيموجلوبين هي الطريقة التي ينحدر بها منحنى التفكك عندما ينخفض الشريان Po2 إلى أقل من 60 ملم زئبق، ونتيجة لذلك مع الصعود إلى ارتفاعات عالية، يقع الشرايين Po2 في نطاق ينخفض فيه محتوى الأكسجين في الهيموغلوبين بشكل حاد مع انخفاض طفيف فقط في Po2.
