1              Dizolvarea lichidelor în sânge

   Presiunea parţială şi difuzia gazelor în lichide


Schimbul principalelor gaze respiratorii la nivel pulmonar şi tisular se face pe baza unor legi fizice, a unor mecanisme fiziologice şi a unor proprietăţi ale membranelor alveolo-capilare şi celulare. O2 şi CO2 trec prin membrana alveolo-capilară prin difuzie simplă de la o concentraţie mare la o concentraţie mică.
Componentele majore ale aerului uscat sunt azotul (≈ 79%) şi oxigenul (≈21%). Ţinând seama de teoria lui Dalton într-o combinaţie de gaze presiunea fiecărui gaz în parte este determinată de procentajul volumului total pentru fiecare gaz în parte.
Când aerul intră în contact cu apa, o parte din apă se transformă în gaz care se evaporă. Compoziţia aerului alveolar şi a aerului expirat nu este identică cu cea a aerului atmosferic din mai multe motive. În primul rând aerul care intră în sistemul respirator în timpul inspiraţiei este umed; în al doilea rând, oxigenul difuzează de la alveole în sânge, iar CO2 difuzează de la capilarele alveolare în alveole; iar în al treilea rând aerul cu excepţia celui alveolar este numai în parte înlocuit cu aer atmosferic în timpul fiecărei inspiraţii.
Când gazele intră în contact cu un lichid, există tendinţa fiecărui gaz de a se dizolva în lichid. Echilibrul concentraţiei gazului în lichide este determinat de presiunea parţială a gazului şi de solubilitatea lichidului. Această relaţie este descrisă de legea lui Henry. Când un gaz este în contact cu un lichid, volumul de gaze care va intra în soluţie este proporţional cu presiunea parţială a gazului. Numai o mică cantitate din gaze este alveolară.




Gaze    Aer uscat    Aer umed    Aer alveolar
    mmHg    %    mmHg    %    mmHg    %
Azot    600,2    78,98    563,4    74,09    569    74,9
Oxigen    159,5    0,04    0,3    0,04    40    5,3
CO2    0,3    0    47    6,20    47    6,2

Schimburile gazoase respiratorii

La nivel pulmonar schimburile gazelor se realizează datorită difuziunii presiunilor parţiale ale O2 şi ale CO2 în cele două medii separate de membrana alveolo-capilară: aerul alveolar şi sângele din capilarele pulmonare.
În aerul alveolar presiunea O2 este mult mai mare (100 mmHg) decât în sângele venos capilar (40 mmHg), deci O2 va trece din aerul alveolar în sânge până se echilibrează cu O2 din aerul alveolar. Sângele arterial care părăseşte teritoriul pulmonar are o saturaţie în O2 de numai 97,5% din cauza amestecării cu mici cantităţi de sânge venos în capilarele alveolare. CO2 va urma un drum invers, trecând din sângele venos, unde se găseşte la o presiune de 47 mmHg, în aerul alveolar, unde presiunea sa parţială este de 40 mmHg.

1 Oxigenarea sângelui din capilarele pulmonare poartă numele de hematoză pulmonară. Deşi sângele străbate foarte repede capilarele pulmonare schiburile gazoase sunt posibile deoarece suprafaţa de contact este extrem de mare, stratul de sânge este foarte subţire şi grosimea mebranei alveolo-capilare minimă.
Transportul sangvin al oxigenului se face în proporţie de 1% sub formă dizolvată în plasmă şi restul sub forma unei combinaţii labile cu hemoglobina (Hb) denumită oxihemoglobină (HbO2).
Datorită fierului bivalent pe care îl conţine, hemoglobina se combină foarte rapid cu O2, fiecare din cei 4 atomi de fier ai gripărilor hem putând fixa o moleculă de oxigen. În repaus sângele arterial transportă sub formă de HbO2 97,5% din cantitatea totală de O2. Forma dizolvată, deşi minimă comparativ cu cea combinată cu Hb, din punct de vedere funcţional este cea mai importantă deoarece se află în schimburi directe cu lichidele interstiţiale şi, prin acestea, cu celulele.
Transpostul sangvin al CO2 se face în mică măsură (aproximativ 8%) sub formă dizolvată în plasmă  şi în cea mai mare parte sub forma unor combinaţii chimice labile (bicarbonaţi, carbohemoglobină). CO2 rezultat din oxidările celulare ajunge prin difuziune în lichidul interstiţial. În sânge se dizolvă în lichidele plasmatice şi pătrunde cu uşurinţă în eritrocite datorită difuzibilităţii sale ridicate.
Atât în plasmă cât şi în eritrocite, sub influenţa anhidrazei carbonice, CO2 se hidratează, rezultând H2CO3 care se disociază rapid eliberând HCO3    (anionul bicarbonic), care se combină cu K   în eritrocite şi cu Na în plasmă. Sub formă de bicarbonaţi se transportă în sânge aproxiomativ 80% din CO2, din care 10% în eritrocite şi 70% în plasmă.
La nivelul capilarelor tisulare, sângele arterial cedează O2 necesar activităţii celulare şi se încarcă cu CO2 rezultat din metabolismul celular, care difuzează din lichidul interstiţial (60mmHg) în sângele capilar                 (40 mmHg).
Disocierea HbO2 depinde de mai mulţi factori dintre care cei mai importanţi sunt: presiunea parţială a O2 şi a CO2, temperatura şi pH-ul. În lichidul interstiţial presiunea O2 este de aproximativ 40 mmHg, iar în sângele capilar de 97 mmHg, acest gradient presional favorizând disocierea HbO2.
Capacitatea CO2 de a intensifica disocierea oxihemoglobinei în ţesuturile cu activitate intensă se datorează generării şi acumulării locale de acid carbonic, care scade pH-ul tisular, şi, consecutiv, afinitatea hemoglobinei pentru O2.
Creşterea temperaturii scade capacitatea Hb de a fixa O2, favorizând deci disocierea HbO2.
În condiţii de activitate tisulară crescută, ca urmare a acţiunii convergente a acestor facotri, oxihemoglobina se disociază mai intens, eliberând ţesuturilor cantităţile de O2 necesar activităţii lor.
Schimbul de gaze la nivel tisular are loc prin difuziune, ele trecând din ţesuturi în sânge (şi invers) prin intermediul lichidului interstiţial de la o presiune mai mare la una mai mică.
Utilizarea O2 de către celule are loc în mitocondriile acestora, în care se desfăşoară procese de oxidoreducere complexe, sub aţiunea enzimelor specifice, substanţele organice fiind oxidate până la CO2 şi H2O, eliberând energia chimică.


BIBLIOGRAFIE

1.    BARAN TRAIAN – „Biofizică medicală”;
2.    CIUHAT ILEANA – „Antaomia şi Fiziologia omului”;
3.    DIMOFTACHE CONSTANTIN – „Biofizică medicală”.