Sau khi đã trao đổi khí ở phế nang, máu đỏ sẽ được chuyên chở đến các mô. Tại mô, máu đỏ giao oxy cho các mô, lấy khí cacbonic về lại phế nang, tiếp tục quá trình trao đổi khí .

Hemoglobin (Hb) trong máu làm tăng khả năng chuyên chở oxy lên đến 70 lần và khí cacbonic lên 17 lần so với  khi chỉ chở ở dạng hòa tan trong huyết tương. Do đó, khi thiếu Hb, sự chuyên chở oxy và khí cacbonic sẽ không đáp ứng được nhu cầu của các cơ quan .

Như thế, hệ hô hấp phải nhờ hệ tuần hoàn để thỏa mãn nhu cầu nhận oxy, thải khí cacbonic cho từng tế bào, và hệ tuần hoàn phải nhờ đến những chất đặc biệt trong máu để chuyên chở đủ lượng oxy và khí cacbonic cần thiết .

1.Sự chuyên chở và giao oxy trong mô

1.1.Các dạng chuyên chở

Với  phân áp oxy trong máu động mạch là 95mmHg, thể tích oxy trong 1 dL máu là
20,3mL. Oxy trong máu có hai dạng: hòa tan và kết hợp với  Hb .

1.1.1.Dạng Oxy hòa tan

Lượng oxy hòa tan trong máu (V0₂ hòa tan) là một hàm số thẳng của áp suất oxy trong máu (P0₂) (H, 18.1).ở 37°C:

V0₂ hòa tan = P0₂ (mmHg) x 0,00314

Trị số 0,00314 là chỉ số hòa tan của oxy trong máu ở 37°c. Do đó, ở một người trẻ với PaO₂ là 95 mmHg, lượng oxy được chuyên chở ở dạng hòa tan trong máu động mạch là: VO₂ hòa tan (mL) = 95 X 0,00314 = 0,30mL O_2:/dL máu .

Lượng oxy hòa tan chỉ chiếm 2-3% tổng số oxy chuyên chở nên không quan trọng lúc bình thường, nhưng: Do lượng oxy hòa tan tỉ lệ trực tiếp với  phân áp oxy, ta có thể dùng oxy nguyên chít; đẳng áp hoặc cao áp, để tăng lượng oxy chuyên chở đến mô. Tuy nhiên, oxy nguyên chất gây nhiều tác hại cho bệnh nhân .

Oxy hòa tan là dạng sử dụng của ty thể, oxy gắn hemoglobin phải trở về dạng hòa tan trước khi được sử dụng .

1.1.2.Dạng kết hợp với hemoglobin

Đồng thời với  việc hòa tan trong huyết tương, phần lớn oxy từ phế nang vào mao mạch phổi gắn với  Hb để tạo nên oxyhemo- globin 97% oxy trong máu được chuyên chở ở dạng kết hợp với  hemoglobin .

Đây là một phản ứng thuận nghịch, khi giao oxy cho mô, oxyhemoglobin trở thành he- moglobin không gắn oxy (RHb) .

Chúng ta sẽ xét các vấn đề có liên quan đến dạng chuyên chở oxy này .

Cấu trúc hóa học của hemoglo- bin Hemoglobin là một protein, gắn globin quy định loại Hb (A, F, R) và một nhóm 4 heme kết hợp yới globin  để tạo thành hemoglobin. .

Nhóm heme là một phức hợp gồm một nhân porphyrin có nguyên tử sắt nhị ở giữa (Fe⁺⁺). Mỗi heme gán với  một phân tử 0₂ .

Chỉ ở dạng Fe⁺ nguyên tử sắt mới gắn được với  oxy. Khi bị oxýt hóa, biến thành Fe⁺⁺⁺, nguyên tử sắt sẽ mất khả năng này .

1.1.2.1.Cấu trúc hóa học của hemoglobin

Hemoglobin trong dạng này được gọi là met-hemoglobin .

Phân tử oxy gắn một cách lỏng lẻo lên nguyên tử sắt (oxygenation), chứ không bị oxýt hóa (oxidation). Nhờ vậy mà Hb gắn và nhả oxy rất dễ dàng .

Như vậy, Hb gắn được bốn phân tử O₂ , nên nêu ta viết Hb (OJ, thì đúng hơn là Hb O₂

1.1.2.2. Khả năng gắn oxy của hemoglo- bin

Sau một thời gian dài nghiên cứu, nay người ta xác định rằng, trọng lượng phân tử của Hb là 64.458g. Như vậy, 64.458 g Hb có thể gắn và chuyên chở 4 X 22.414 mL O₂

Vậy 1 gram Hb có thể gắn: (4 X 22.414) / 64.458 = 1,39 mL 0₂ .

1,39 mL oxy là khả năng gắn oxy của Hb (oxygen binding capacity) .

Trị số này trước đây được xem là 1,34mL vì lúc đó trọng lượng phân tử của Hb chỉ mới được phỏng đoán .

Bình thường, 100 mL máu có 15,5 ± lg Hb (nam) và 14,5 ± lg (nữ). Nếu lấy trung bình là 15g Hb thì 1 dL máu có khả năng chở:   

 15 X 1,39 = 20,8mL oxy ở dạng kết hợp với  hemoglobin .

Tuy nhiên thường chỉ CÓ từ 96 – 97% Hb được bão hòa với  oxy, nên lượng oxy thực sự được chở trong 1 dL máu dưới dạng kết hỢp với  Hb chỉ bằng: 20,8 X 96% = 19,96 hay 20mL 0₂/dL máu .

1.1.2.3.Đường cong phân lyoxy- hemo- globin.

Đường cong BAR- CROFT Giữa phân áp P0₂ và độ bão hòa của Hb với  oxy có mối tương quan được biểu diễn bằng đường cong phân ly oxyhemoglobin .

Tuy nhiên khác với  oxy hòa tan, đường biểu diễn mối tương quan này có dạng sigmoid (H. 18.3) Việc gắn oxy lên Hb thứ nhất làm tăng ái lực của Hb thứ nhì đối với  oxy, và cứ kế tiếp như thế đã làm nên dạng,sigmoid của đường biểu diễn .

• Với  P0₂ động mạch bằng 95mmHg, có 97% Hb được bão hòa .
• Với  P0₂ tĩnh mạch bằng 40mmHg, có 75% Hb được bão hòa .
  

Ta nhận thấy ở phân đoạn P0₂ thấp – nơi Hb phải nhả oxy cho mô, đường cong Barcoft rất dốc. Điều đó có nghĩa là một sự thay đổi dù rất nhỏ của phân áp oxy trong mô cũng sẽ làm thay đổi sự giao oxy cho mô từ Hb0₂ một cách đáng kể, giúp cho sự hằng định P0₂ của mô .

Nhưng ở phân đoạn P0₂ cao – nơi Hb lấy oxy từ phổi thì đường cong Barcroft rất tà. Ta thấy, khi P0₂ = 60mmHg, độ bão hòa của Hb với  oxy là 89%, nhưng nếu P0₂ lên đến 600mmHg độ bão hòa của Hb đối với  oxy cũng chỉ lên đến 100%. Điều này có nghĩa là P0₂ của môi trường, của phế nang có thể dao động nhiều nhưng độ bão hòa Hb đối với  oxy, và cả lượng oxy giao cho mô cũng không dao động lắm, để tránh sự ngộ độc oxy cho mô khi oxy trong khí hít vào cao, và cũng chứng tỏ rằng phân áp 0₂ở phổi khoảng trên 100 mm Hg là đủ cho Hb bão hòa oxy 100%  .

Hai điểm vừa nêu biểu diễn tính đệm của  Hb đối với  oxy trong cơ thể: giúp cho P0₂ trong mô luôn được duy trì ở mức ổn định tối ưu, dù nguồn cung cấp oxy hay nhu cầu oxy của mô dao động .

1.1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng lên ái lực của Hb đối với oxy

Để biểu thị ái lực của hemoglobin một loại máu đối với  oxy, người ta dùng trị số P_so, P₅₀ là phân áp oxy cdn thiết để 50% Hb của loại máu muốn khảo sát được bão hòa với  oxy. Trị số bình thường của P₅₀ là 26,8 mmHg. P₅₀ giâm chứng tỏ Hb của loại máu đó tăng ái lực đối với  oxy và ngược lại .

Các yếu tố ảnh hưởng lên ái iực của Hb đôi với  oxy là .

• Nhiệt độ: nhiệt độ tăng làm Hb giảm áp lực đối với  oxy. Hb nhả oxy cho mô dễ dàng hơn, đường cong Barcoft lệch phải, P₅₀ tăng .
• pH: pH giảm làm đường cong Barcroft lệch phải, P₅₀ tăng .
• CO2: carbonic tăng làm đường cong Barcroft lệch phải, P₅₀ tăng .
• Chất 2,3-DPG: 2,3-diphosphogly cérate có nhiều trong hồng cầu làm tăng lượng oxy nhả từ Hb vì nó cũng gắn vào Hb tại điểm gắn của oxy .
  • 2,3-DPG hồng cầu tăng khi lên vùng cao, khi thiếu oxy, khi hoạt động .
  • 2,3-DPG giảm khi máu bị trữ ở ngân hàng .
• Hợp chất phosphat thái ra trong mô lúc vận động cũng làm đường cong Barcoft lệch phải, P₅₀tăng .
  • Do vậy trong vận động, các yếu tố kể trên làm đường cong phân ly oxy-hemoglo- bin lệch phải, P₅₀ tăng, giúp Hb giao oxy cho mô dễ dàng hơn .
  • Ngược lạỉ nhiệt độ giảm, pH tăng, co, giảm, 2,3 – ĐPG giảm, hợp chất phosphat giảm, sự hiện diện củ ạ Hb F (fetal hemoglo- bin); carboxyhemoglobin (GOHb), methemo- globin (metHb) sẽ làm đường cong lệch trái – tức là tăng ái lực của Hb đối với  oxy.
    
    

1.1.2.5. Dung tích hồng cầu và sự giao oxy cho mô

Dung tích hồng cầu càng lớn thì lượng oxy được máu chuyên chở càng nhiều theo tỉ lệ 1,39 mL O₂/gHb .

Tuy nhiên, nếu lượng hồng cầu quá nhiều, thì độ quánh của máu sẽ tăng, làm giảm lưu lượng máu đến mô theo định luật Poiseuille:

• F : lưu lượng máu đến mô
• delta P: khuynh áp giữa hai đầu mạch máu
• r: bán kính mạch máu
• n: độ quánh của máu
• l: chiều dài đoạn mạch máu .

Do đó, cần có một dung tích hồng cầu tối ưu; trị số đó là 40% – chính là trị số sinh lý bình thường .

1.1.2.6. Các phức hợp hemoglobin bết thường (dyshemogỉobin)

Khi Hb gắn với  co, các chất oxidant mạnh, các chất có sulfur, Hb sẽ mất khả năng gắn nhả oxy và được gọi là dyshemogỉobin, Dyshemoglobin gồm các loại sau:

• Carboxyhemoglobỉn (COHb) Tạo ra khi Hb gắn với  khí cacbon monoxit (carbon monoxide: CO), co là một chất khí thải từ các động cơ nổ, đám cháy và khói thuốc lá. CO là một khí không màu, không mùi nên không kích thích được phản xạ bảo vệ đường hô hấp. co gắn với  Hb ở những điểm gắn của oxy, nhưng ái lực của Hb đối với  co mạnh hơn oxy đến 210 lần. Do vậy chỉ cần p CO = 0,5mmHg là đã bằng với  P0₂ trong khí quyển. Khi P co – 0,7mmHg sẽ gây chết, vì carboxyhemoglobin không những làm Hb không gắn với  oxy, mà còn làm Hb khó nhả oxy hơn (do đường cong Barcroft lệch trái). Ngộ độc co làm máu có màu đỏ như trái anh đào trong một số trường hợp .Ngày nay co là loại khí gây tử vong nhiều nhất, vì các động cơ tạo nhiều co. Tiếp xúc với  CO lâu dài sẽ gây tổn hại cho não, gây bệnh Parkinson và tâm thần. Trị liệu bằng cách giữ thông khí đầy đủ, cho ngửi oxy nồng độ cao, hay điều trị bằng oxy cao áp .
• Methemoglobin (MetHb): Methemoglobin là loại hemoglobin mà trong đó nguyên tử sắt (Fe⁺⁺) của các heme trong phân tử hemoglobin bị oxýt hóa thành ion Fe³⁺. ở dạng này, heme mất khả năng gắn với  oxy, chỉ gắn được với  nước. Đường cong phân ly oxyhemoglobin bị lệch trái .
• Máu có màu nâu. Nguyên do là vì tiếp xúc với  các loại thuốc hay chất  hóa học có khả năng oxýt hóa, ví dụ như nitrit, benzocain, nitrobenzen, naphthalen… Điều trị bằng me- thylene bleu, axít ascorbic,
• Sulfhemoglobin (SulfHb) Trong SulfHb, một hoặc hai heme trong số bôn heme của Hb bị sulfat hóa. Hợp chất này rất bền và gây giảm ái lực của Hb đối với oxy. Máu biến thành máu hơi xanh .Nguyên nhân là do dùng thuốc có sulfur .Không có cách điều trị, gây tím tái nhiều tháng sau khi ngộ độc .

1.1.3.Đánh giá khả năng chuyên chở oxy cửa máu

Người ta dùng các chỉ số sau đây để đánh giá khả năng chuyên chở oxy của máu:

1.1.4.1.Phân áp oxy trong máu động mạch (Pa0₂)

Pa0₂ phản ánh chung khả năng oxy hóa máu của phổi. Tuy nhiên, Pa0₂ chỉ tương ứng với  một lượng oxy rất nhỏ trong máu, lượng oxy hòa tan. Các công trình nghiên cứu mới
đây (1990) đã cho thây độ bão hòa oxy của Hb và lượng oxy chứa trong máu (ctơ₂) khó ước lượng từ trị số Pa0₂, mà phải được đo trực tiếp, cho nên cần xét thêm các trị số sau .

1.1.4.2.Độ bão hòa của hemoglobin đối với oxy

Bình thường trong máu động mạch cổ 97% Hb được bão hòa với  oxy. Có 3% không được bão hòa, ìà do các nôi tắt cơ thể (ana- tomic shunt). Có hai cách diễn tả:

1.1.4.3. Độ bão hòa oxy chức năng (SOJ)

Dụng cụ đo là một thiết bị gắn vào đầu ngón tay hoặc bị tai. Thường được sử dụng vì đây là một phương pháp không xâm nhấp (non – invasive) và đơn giản. Tuy nhiên, độ bão hòa oxy (S0₂) vốn được tính theo công thức:

tức là tỉ lệ giữa nồng độ Hb gắn oxy và Hb có khả năng gắn oxy (Hb0₂ và RHb) mà không tính đến các loại dyshemoglobin. Trị số bình thường của S0₂ là 95 – 99%. S0₂ còn được gọi là độ bão hòa chức năng (functional saturation)

Cho nên phương pháp đo độ bão hòa oxy theo tĩ lệ sau đây cho hình ảnh chính xác hơn về khả năng chuyên chở oxy của hemoglo- bin trong máu .

Độ bão hòa oxy theo tỷ lệ (F0₂Hb) được tính theo công thức:

FO₂Hb đo tỉ lệ giữa nồng độ gắn oxy và tất cả các loại Hb trong máu. Trị số bình thường của F0₂Hb là 0.94 – 0.98. F0₂Hb còn được gọi là độ bão hòa oxy theo tỉ lệ (frac- tional saturation). Như vậy mối liên hệ giữa S0₂ và Hb là: F0₂Hb = S0₂ (1-COHb – MetHb – SulíHb) Do đó nếu có nhiều dyshemoglobin (ví dụ ngộ độc CO, thuốc gây oxýt hoá, thuốc có sulfur) sự đánh giá độ bão hoà oxy của máu bằng chỉ số S0₂ có thể cho những thông tin không chính xác .

1.1.4.5.Lượng oxy trong máu (oxygen content: ct O₂)

Các đặc tính chuyên chở oxy của máu như tổng lượng Hb (tHb), F0₂Hb, pO₂… sẽ quyết định lượng oxy chứa trong máu. Lượng oxy trong máu được tính bằng công thức sau: Ct0₂= (tHb X F0₂Hb X 1,39) + (p0₂ X 0,003) Như vậy, lượng oxy trong máu có thể tăng bằng cách tăng nồng độ oxy trong khí hít vào để tăng pO₂ tăng O₂Hb, truyền máu để tăng Hb hay giảm lượng dyshemoglobin .

• ct 0₂(nữ) = 15,8 -19,9 mL/dL
• ct 0₂(nam) = 18,8 – 23,3 mL/dL

1.2.Sự giao oxy cho mô

Bình thường: P0₂ mô = 40 mmHg P0₂ máu động mạch = 95 mmHg

Sau khi đi ngang qua mô P0₂ tĩnh mạch = 40mmHg. Lượng oxy giao cho mô được tính trong, Như vậy Hb0₂ chỉ mới giao cho mô 1/4 lượng oxy mà nó chở. Bình thường, máu giao cho mô 250 mL 0₂/phút .

Hb giao cho mô 0₂ trở thành RHb. Nếu nồng độ RHb trên 5 g/dL máu sẽ bị tím tái .

Vận động Lượng oxy giao cho mô từ Hb0₂ tăng từ 1/4 đến 3/4 nhờ các yếu tố tăng nhiệt độ, giảm .pH ở mô vận động và 2,3 – DPG tăng .

Cung lượng tim tăng gấp 5 lần .

Do đó lượng oxy giao cho mô tăng lên 15 lần: 3,75 mL 0₂ /phut

1.3.sự dùng oxy của mô

Oxy theo khuynh áp đi từ mấu vào dịch kẽ có P0₂ – 40 thmHg. Oxy sẽ từ dịch kẽ vào tế bào; tùy vào khoảng cách từ tế bào đến mạch máu. P0₂ tế bào thay đổi, trung bình là 23 mmHg.

Nhưng phân áp 0₂ cần cho chuyển hóa tế bào là từ 1- 5 mmHg, nên với  P0₂ tế bào bằng 6 mmHg cũng đủ .

2.Lấy O2 từ mô và sự chuyên chở CO2

2.1.Sự khuếch tán CO2 từ tế bào vào máu mao mạch mô

Trong quá trình chuyển hóa, CO2 sinh ra trong tế bào, do tính khuếch tán cao, nên nếu PCO2 trong tế bào là 46mmHg thì ở dịch kẽ là 45mmHg (H. 18.6) PCO2 trong máu động mạch là 40mmHg, đi qua mao mạch mô chỉ trong giây lát là cân bằng với  dịch kẽ, trở về tĩnh mạch với  PCO, = 45mmHg .

2.2.Sự chuyên chở CO2

Sự chuyên chở CO2 đặt ra hai vấn đề: “ Sự tạo lập các hợp chất hóa học với  các phản ứng thuận nghịch, để làm tăng khả năng chuyên chở CO2 của máu .

CO2 kết hợp với  nước tạ ổ H₂C0₃ và mỗi ngày máu phải chở một lượng CO2 tương đương với  12.500 mEq H⁺ tức la từ 20 – 40 L H₂C0₃ in. Do đó, vấn đề thứ hai là máu phải chở CO2 ở dạng nào để pH trong máu không giảm quá nhiều .

2.3.Chuyên chở CO2

• Trong huyết tương, CO2 được chở dưới ba dạng:
  • CO2 hòa tan .
  • CO2 tạo các hợp chất cacbamin với  protein huyết tương .
  • Thủy hóa thành H₂COj khi phân ly. H⁺ được đệm bởi các hệ thống đệm trong huyết tương, HCO₍ ở trong huyết tương. Phản ứng thủy hóa chậm, vì không có men cacbonic anhydraz (carbonic anhydrase) xúc tác .
• Trong hồng cầu, CO2 cũng ở ba dạng trên:
  • Hòa tan .
  • Tạo cacbaminohemoglobin (CO2 + Hb)
  • Thủy hóạ Hp + CP₂-> H₂C0₃

Phản ứng này xảy ra nhanh, mạnh hơn nhờ có men cácbonic anhydraz xúc tác. Khi men này bị ức chế, PCO2 mô sẽ fên đến 80 mmHg. Sau đó H₂C0₃ phân ly thành H⁺ và HCo7 :

• H⁺phần lớn được Hb đệm .
• HC0₃ khuyếch tán ra ngoài huyết tương do bậc thang nồng độ. Vì Na⁺ và K⁺ không qua lại màng hồng cầu dễ dàng, nên để duy trì trung hòa điện tích, Cksẽ từ huyết tương đi vào (chloride shift). Do Cl mà áp suất thẩm thấu trong lòng hồng cầu tĩnh mạch tăng, hồng cầu hút nước nên thể tích hồng cầu tĩnh mạch lớn hơn máu động mạch độ 3% .

So sánh hiệu lực của ba cách chở CO2 ta thấy: CỌ₂ được chở ở dạng hòa tan: chiếm 7% .

Hb CO2 – Pr CO2: 23% HCOj: ion bicacbonat, lượng chất này trong huyết tương không đáng kể, trong hồng cầu chiếm đến 70% nhờ men cacbonic anhydraz.        
Kết quả là phần lớn CO2 đã được chở từ mô về phổi ở dạng HC0₃ trung tính trong máu .

Sự thành lập H₂C0₃ chỉ chiếm một dạng nhỏ không phân ly, nên pH chỉ giảm từ 7,4 xuống 7,36 mà thôi .

Tổng kết có 200mL CO2 mỗi phút được thải ra lúc nghỉ, và lên đến 8000mL lúc vận động mạnh .

3.Sự tương tác giữa 0₂ và CO2 trong việc chuyên chở và trao đổi khí,

3.1.Ảnh hưởng của PO2 trên lựỢng CO2 trong máu. Hiệu quả Haldane

P0₂ cao sẽ đẩy CO2 ra khỏi máu, do hai nguyên nhân: ~ HbO₂ làm giảm ái lực của Hb với CO2(Hb CO2) nên CO2 bị tách ra khỏi Hb .

– Hb làm tăng tính axít của huyết tương lẫn hồng cầu, nên biến HC0₃ thành

H₂C0₃ –> H_zO + CO2, CO2 bị thải ra từ dạng HC0₃ trong huyết tương.

nếu P0₂ không đổi = 40mmHg, khi PCO2 giảm từ 45 xuống 40mmHg, thể tích CO2 máu chỉ giảm từ 52 (điểm A)xuống 50mL (điểm B) .

– Nhưng nhờ tại phổi P0₂ lên đến 100mmHg nên với  PCO2 = 40mmHg thể tích CO2 máu chỉ còn 48mL (điểm C) .

Như vậy hiệu quả Haldane đã làm sự thải CO2 tại phổi cũng như lấy CO2tại mô tăng gấp đôi .

3.2.Ảnh hưởng của PCO2 trên sự chuyên chở oxy

Máu qua phổi nhâ nhiều CO2 tức là nhiều H₂ C0₃, làm pH tăng, độ bão hòa của Hb dối với  0₂ tăng, lượng 0₂ lấy ở phổi để chở đến mô tăng (đường cong Barcroft lệch trái) .

Máu qua mô lấy nhiều CO2 làm H,C0₃ tăng, pH giảm, độ bão hòa của Hb đôi với  0₂ giảm, 0₂ nhả cho mô tăng (đường cong Barcroft lệch phải). Nghĩa là ở mô, do nồng độ CO2 cao có tác dụng tăng phân lỵ Hb0₂, O₂ tách khỏi Hb và giao cho mô. Đó là hiệu quả Bohr.