حمل اکسیژن به بافتها

حمل اکسیژن به بافتها                                                                           Delivery of Oxygen to the Tissue

– در زمان حمل اکسیژن از محیط اطراف که فشاری معادل ۱۶۰ mmHg=Po2 میلی لیتر جیوه دارد ,زمانی که اکسیژن به میتوکندری می رسد فشار ناچیزی از آن باقی می ماند. این کاهش بنام کسکید- اکسیژن ” Oxygen Cascade” نامیده می شود که در شکل ۲٫۴ دیده می شود.

فشار جزئی اکسیژن در هوای خشک محیطی در یک اتمسفر در حدود ۱۶۰ mmHg است. با تنفس و مرطوب شدن هوا در بدن در دمای ۳۷oc میزان Po2 به حدود ۱۴۰mmHg میرسد پس از برداشت اکسیژن توسط ریه ها فشار جزئی اکسیژن در هوای بازدمی  به ۱۱۰ mmHg است و در سطح آلوئولی این فشار ۹۰mmHg است در خون شریانی این فشار به ۸۰mmHg میرسد و پس از پخش شدن در بدن در سطح مویرگی بطور متوسط فشاری معادل ۵۰mmHg می دهد

 

 

1

 

 

انتقال اکسیژن در سطح مویرگی                                                             Oxygen Treansfer at the Capillary Level

  • مقاومت قابل ملاحظه ای در حمل اکسیژن در مویرگها وجود دارد به گونه ای که این مقاومت به اندازه بافتهای محیطی مهم و قابل ملاحظه است.
  • شکل هندسی و فضایی مویرگهای خونی مهمترین فاکتوری است که باعث تنظیم میزان حمل اکسیژن به ارگانهای حیاتی مثل قلب و مغز میشود.
  • البته بافتهای مختلف در ارگانهای بدن نقطه انتهایی و پایان راه حمل اکسیژن هستند زیرا در آنجا اکسیژن با وارد شدن به سلول مصرف شده و انرژی بدن را تامین می کند.
  • سیستم حمل و نقل اکسیزن یک وظیفه اصلی دارد و آن ایجاد یک فشار جزئی اکسیژن مناسب و مداوم در انتهای مویرگهاست به گونه ای که این فشار جزئی مویرگی End-Capillany Po2 عامل انتشار اکسیژن به سلولها و میتوکندریها است.
  • رابطه بین حمل اکسیژن و مصرف اکسیژن                 :Relationship Between the Oxygene Transport and Utilization

این رابطه سالها قبل توسط دانشمندی بنام فیلک Fick در سال ۱۸۷۰ میلاد بررسی و تفسیر شد. براساس اصول فیزیک میزان مصرف اکسیژن در بافتها Vo2 برابر است با حاصل ضرب جریان خون بافتی Q در میزان برداشت اکسیژن از طرف بافت ها.

این میزان برداشت بستگی دارد به اختلاف فشار جزئی اکسیژن شریانی و فشار جزئی اکسیژن سیاهرگی.

Vo2= ( Q) x ( c( a-v)o2) میزان مصرف اکسیژن

Oxygen Consumption=Q x (c (a-v)o2)

  • در صورت افزایش نیاز یک بافت به اکسیژن واکنش طبیعی بدن به این تغییر افزایش میزان جریان خون Q در آن بافت است.
  • اگر مصرف اکسیژن Vo2 در یک بافت افزایش یابد برای اینکه میزان فشار نسبی اکسیژن را در حد طبیعی نگه دارد با افزایش جریان خون میزان اکسیژن موجود در بافت p(a-v)o2 ثابت میماند  تا انتشار اکسیژن به راحتی انجام شود.
  • افزایش قابل ملاحظه گرادیان (a-v)o2 به اندازه ۴-۵vol%  درصد حجم رادر ورزش می بینیم که در بخش ۵ توضیح داده شده است.
  • افزایش گرادیان P(a-v)o2 در شرایط غیر از تمرینات ورزشی که باعث افزایش برداشت محتوای اکسیژن سرخرگی می گردد می تواند نشانه ای از اختلال در گردش خون آن بافت باشد.
  • البته بیماریهایی که نیاز بافتها به اکسیژن را افزایش می دهند و متابولیسم سلولی را افزایش داده اند گرادیان P(a-v)o2 را افزایش می دهند و این نشانه مقدار بسیار کم اکسیژن سیاهرگی . مویرگهاست.
  • افزایش برداشت اکسیژن از خون باعث کاهش Po2 در مقایسه با مقادیر طبیعی آن که بین ۳۵-۴۰mmHg با اشباع اکسیژن حدود ۷۵% است خواهد شد.بافتهای بدن متفاوت هستند  مثلا قلب یا مغز که انرژی بیشتری مصرف می کنند میزان برداشت Extraction اکسیژن شریانی بسیار بالاتری نسبت به بیماری از ارگانهای دیگر بدن دارند.
  • بطور طبیعی گردش خون در بدن در بین ارگانهای مختلف متفاوت است ولی مغز عضوی است که فقط ۲-۳% وزن بدن را تشکیل می دهد ولی ۱۵% برون قلبی را به خود اختصاص داده و ۲۰% مصرف اکسیژن تمام بدن را دارد.
  • جالب اینکه براساس میزان فعالیت مغزی فرد میزان جریان خون مغزی                 CBF( Cerebral blood flow) در بین افراد مختلف و در شرایط ذهنی کاملا متفاوت است.

 

مصرف اکسژن در سطح سلولی :                    Oxygen Utillization in the Cell

  • محل اصلی مصرف اکسیژن O2 در سلول به میزان ۸۰% از کل اکسیژن سلولی در میتوکندری است ولی ۲۰% از اکسیژن سلولی در دیگر قسمتهای سلول مانند میکروزوم Microsome، هسته Nucleus ودیواره سلولی Plasma Membrane مصرف و متابولیزه می گردد.
  • اکسیژن ضمن واکنش با ترکیبات درون سلول  تولید انرژی می کند –
  • این انرژی صرف هیدروژنی در میتوکندری می شود که یون H+ هیدروژن را از درون میتوکندری به بیرون آن انتقال می دهد و یک اختلاف گرادیان الکترونیک ایجاد می گردد (Gradient Electrochemical) ولی هیدروژن براساس انتشار به داخل میتوکندری برمی گردد و انرژی شیمیایی به انرژی بیوشیمیایی بصورت ADP (Adenosine Diphosphate)  وATP (Adenosine Triphosphate )در چرخه ای پیچیده تبدیل خواهد شد.
  • این ترکیبات انرژی حیاتی مورد نیاز سلول را تامین می کنند –
  • مقدار بسیار کم اکسیژن برای واکنش های درون سلولی کافی است – سیستم آنزیمی تنفس Respiratory Enzyme System بقدری کاراست که با فشار جزئی اکسیژن Po2 در حدود ۱-۳ mmHg هیچ اختلالی در واکنشهای شیمیایی سلولی به وجود نمی آید.
  • در شرایط عادی میزان مصرف اکسیژن سلولی تناسب مستقیم با میزان مصرف انرژی Energy Expenditure سلولی دارد. این سرعت با میزان تبدیل ATP به ADP نیز می تواند سنجیده شود.
  • میزان انتشار اکسیژن از مویرگها در حالت عادی تا فاصله ۵۰ میکرومتری می رسد و لذا اکثر سلولها توانایی دریافت اکسیژن محلول در مایع بافتی را دارند –
  • اما اگر Po2 به ۱-۳ mmHg میلی متر جیوه کاهش یابد و سلول در فاصله زیادی از مویرگ قرار گرفته باشد مصرف اکسیژن به دلیل محدودیتهای انتشار Diffusion Limitation کاهش می یابد و لذا از طریق اندازه گیری ADP قابل تعیین Determine نیستند –
  • این مسئله بخصوص در مورد بافت سفید مغزی Cerebral white matter که حساسیت زیادی به کمبود اکسیژن Hypoxia و یا افزایش غلظت اکسیژن Hyperoxia دارد صادق است .

 

  • تاثیر جریان خون                                                                             Effect of blood flow
  • از آنجایی که حمل اکسیژن توسط خون انجام می گیرد هرگونه اختلال و انقطاع در جریان خون به معنی این است که بعد از مدتی میزان اکسیژن به اطراف سلول مغز نمی رسد. در این شرایط عامل محدود کننده در راندن اکسیژن جریان خون دچار نقص یا قطع کامل   شده است –

 

  • تاثیر اکسی هموگلوبین روی حمل و نقل دی اکسید کربن Co2
  • Effect of Oxgene-Hemoghobin Reaction on Transport of Co2
  • ترکیب اکسیژن و هموگلوبین آن را به یک اسید قوی تبدیل می کند و این واکنش بنام اثر هالدان Haldane Effect شناخته می شود. براساس این نظریه Co2 از دو طریق از خون خارج می شود –
  • ۱- در شرایط اسیدی، هموگلوبین حداقل تمایل Tendency به ترکیب با Co2 را دارد و این باعث رها سازی Co2 می شود –
  • ۲- در شرایط افزایش یون H+ که در اثر اسیدی شدن هموگلوبین پیش می آید ترکیب اسید کربنیک H2Co3 تولید می شود که با حمل از طریق خون در ریه ها تبدیل به اب و Co2 در فاز گازی می گردد و امکان تبادل و خروج گاز Co2 از آلوئولهای ریوی براساس گرادیان انتشار بوجود آمده, مهیا می گردد. بنابراین در حضور اکسیژن مقدار بسیار کمی از Co2 توانایی اتصال Bind با Hb را دارد –
  • در انتقال اکسیژن اثر هالدان تاثیر بسیار بیشتری بر حمل Co2 دارد تا اثر بور Bohr.
  • همزمانی و ترکیب اثرات بور – هالدان تاثیر بسیار زیادی بر انتقال اکسیژن دارد تا در انتقال Co2 با PH خون اسیدی.
  • محاسبات نشان می دهند که پیش بینی محدودیت اکسیژن رسانی به سلولها و بافتها باید دستخوش عوامل دیگری نیز باشند احتمالا در زمان حمل اکسیژن توسط Hb مقداری از آن در فاز مایع پلاسما حل می شود و گرادیان فشار اکسیژن در سطح مویرگی را کاهش می دهد ولی اکسیژن رسانی پلاسمایی در تمام بدن بطور مداوم ادامه دارد و این امر باعث تنفس سلولی مناسب در بافتهای محیطی و اطراف مویرگی می شود.
  • خود تنظیمی فشار جزئی اکسیژن در سلول :                                                    Autorgulation of the Intracellolar  Po2
  • فشار جزئی اکسیژن Po2 در درون سلول هنوز هم به دلیل عدم وجود دستگاه های لازم اندازه گیری نشده است.
  • مطالعات براساس کارگذاری میکروالکترودهایی در سلول های غول اسای عصبی آپلیژیا Aplysia انجام گرفته است که بین ۱ mm تا ۵mm .0 میکرومتر قطر دارند و آن را با اکسیژن خارج سلولی Epo2 ( Extracellular Oxygene pressure) مقایسه کرده اند.
  • در شرایطی که فشار اکسیژن خارج سلولی Epo2 در حدود +۲۰mmHg میلی لیتر جیوه باشد فشار اکسیژن درون سلولی Ipo2  Intracellular Oxygen Pressure)  ) حدود ۴mmHg میلی لیتر جیوه است –
  • در صورتی که فشار جزئی خارج سلولی Epo2 در حدود ۱۰-۵۰ mmHg باشد با مکانیزم خود تنظیمی Auto regulation فشار اکسیژن درون سلولی  Ipo2  بصورت شکننده ای ثابت باقی می ماند –
  • یک روش ساده با حداقل تهاجم Minimal Invasive Method برای آنالیز میزان اکسیژن درون سلولی Ipo2 پستانداران وجود دارد به این روش میتوx- پرس  Mito- X press گفته می شود در این روش با بارگذاری سلول با یک پروب حساس به اکسیژن و فسفر  لوسنت که بنام  پروب حساس به اکسیژن  Phospholoescent Oxygen-Sensitive Probe معروف است  انجام می شود– در این روش حمل اکسیژن  لیپوزوم را بصورت غیر فعال یا با ایجاد اندوسیتوز تسهیل شده Facilitated Endocytosis اندازه گیری میکنند  و با پیگیری آن از طریق دستگاه های تشخیص فلور سنتی در زمانهای متفاوت از طریق یک صفحه میکروول Micro well plate میزان اکسیژن درون سلولی Ipo2 قابل محاسبه می گردد این روش توسط دکتر کروک Crok در ایرلند ابداع شد –
  • در سلولهای در حال استراحت یا تحریک شده اندازه گیری عمر فسفوریلاز Phosphorelase امکان اندازه گیری دقیق و کمی از متوسط اکسیژن درون سلولی را ایجاد میکند . این تکنولوژی در اختیار چند کشور محدود بیشتر نیست.

 

0 پاسخ ها

دیدگاه خود را ثبت کنید

آیا می خواهید به بحث بپیوندید؟
در صورت تمایل از راهنمایی رایگان ما استفاده کنید!!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *