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Sauerstofftransport

Sauerstoff wird im Blut überwiegend an Hämoglobin gebunden transportiert, in geringerem Maß auch physikalisch gelöst.

Sauerstoffpartialdruck

Die treibende Kraft für den Sauerstofftransport ist ein Partialdruckgefälle vom eingeatmeten Gas bis zum Ort des Verbrauchs, den Mitochondrien der Zellen.

 

Sauerstoffpartialdruck
Raumluft 160 mmHg
alveolär (pAO2) ~ arteriell (paO2) 100 mmHg
zentralvenös 45 mmHg
gemischtvenös 40 mmHg

 

Der arterielle Sauerstoffpartialdruck nimmt mit dem Lebensalter ab. Eine Annährung ist (vereinfacht) nach Murray möglich mit

 

Zusammensetzung des Alveolargases

Während Kohlendioxid und Wasserdampf in Raumluft nur einen vernachlässigbaren Anteil ausmachen, stellen sie im Alveolargas relevante Anteile dar. Das Atemgas wird bereits in den oberen Luftwegen mit Wasserdampf gesättigt. Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt somit 100 % (bei 37 °C). Als Partialdruck angegeben bedeutet dies 47 mmHg. Das Kohlendioxid des Alveolargases dagegen entstammt dem Metabolismus und steht im Gleichgewicht mit dem arteriellen Kohlendioxid.

 

Zusammensetzung des Alveolargases
Stickstoff N2 570 mmHg
Sauerstoff O2 100 mmHg
Wasserdampf H2O 47 mmHg
Kohlendioxid CO2 40 mmHg

Die angegebenen Werte gelten für einen 'normalen' Luftdruck von rund 1000 hPa = 760 mmHg.

Sauerstoffbindungskapazität

Ein Molekül Hämoglobin (in der überwiegend vorkommenden Form bestehend aus 2 Alpha- und 2 Beta-Untereinheiten) bindet an die vier Eisenatome (Fe(II)) reversibel jeweils 1 Sauerstoffmolekül O2 (Oxigenation). Bei voller Beladung des Hämoglobins mit Sauerstoff resultiert dabei eine Bindungskapazität von 1,39 ml Sauerstoff pro Gramm Hämoglobin (Hüfner-Zahl; vielfach auch mit 1,35 ml/g angegeben).

Sauerstoffsättigung

Sauerstoffbindungskurve (Sauerstoffdissoziationskurve)

Sauerstoffbindungskurve

Die Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin ist dabei nicht linear, sondern folgt einer sigmoiden (s-förmigen) Beziehung. In dieser Sauerstoffbindungskurve (Sauerstoffdissoziationskurve) ist jedem Sauerstoffpartialdruck pO2 (auf der x-Achse) die entsprechende Sauerstoffsättigung SO2 (y-Achse) zugeordnet. Charakteristisch ist der initial steile Anstieg der Sauerstoffsättigung bei niedrigen Sauerstoffpartialdrücken, während sich bei höheren Partialdrücken die Sättigung dem Maximum von 100 % annähert.

Die Halbsättigung (entsprechend einer Sauerstoffsättigung von 50 %; auch bezeichnet als p50-Wert) liegt unter Standardbedingungen (pH 7,4; pCO2 40 mmHg, 37 °C) bei einem pO2 von 27 mmHg. Dieser Wert ist veränderlich und kann somit als Maß für die Sauerstoffaffinität des Hämoglobins dienen.

Physiologische Einflüsse verändern dabei die Lage der Sauerstoffbindungskurve:

Rechtsverschiebung: Bei gleichen Partialdrücken liegt im Fall der Rechtsverschiebung eine niedrigere Sättigung vor, was zur erleichterten Abgabe von Sauerstoff an das Gewebe beitragen soll. Auslösende Faktoren (die beispielsweise in beanspruchter Muskulatur vorliegen): erniedrigter pH-Wert und pCO2-Anstieg (Bohr-Effekt), erhöhte Temperatur, erhöhtes 2,3-Diphosphoglycerat 2,3-DPG).

Linksverschiebung: Umgekehrter Effekt mit erleichterter Sauerstoffanlagerung bei erhöhtem pH-Wert und pCO2-Verminderung (Bohr-Effekt), niedrigerer Temperatur, vermindertem 2,3-DPG (beispielsweise in der Lunge).

 

Siehe auch: Klinische Beispiele: Sauerstoffbindungskurve

 

Fraktionelle Sättigung

Werden alle relevanten Hämoglobinfraktionen berücksichtigt, wie dies in Blutgasanalysegeräten der Fall ist, kann die tatsächliche (fraktionelle) Sauerstoffsättigung SO2 bestimmt werden.

 

   
oxiHb oxigeniertes Hämoglobin
desoxiHb desoxigeniertes Hämoglobin
COHb Kohlenmonoxid-Hämoglobin
MetHb Methämoglobin

 

Partielle Sättigung

Insbesondere Pulsoxymeter können nur zwischen oxigeniertem und desoxigeniertem Hämoglobin unterscheiden. Dies ergibt die partielle Sättigung pSO2, die beim vorliegen von pathologischen Zuständen (wie bei einer Kohlenmonoxid-Intoxikation) von der tatsächlichen Sättigung beträchtlich abweichen kann.

 

 

Sauerstoffgehalt

Unter Berücksichtigung des Hämoglobinbestandes (Hb), der Hüfner-Zahl (1,39 ml/g) und dem Ausmaß der Beladung mit Sauerstoff (fraktionelle Sauerstoffsättigung SO2) kann der Sauerstoffgehalt (cO2) im Blut berechnet werden, wobei der physikalisch gelöste Sauerstoff aufgrund des niedrigen Löslichkeitskoeffizienten von 0,003 ml/(dl x mmHg) (Henry-Gesetz) unter physiologischen Bedingungen nur vernachlässigbar wenig zum Sauerstofftransport beiträgt.

 

  

 

Die zugehörigen Einheiten:

 

 

 

Beispiel: Hb 15 g/dl, SO2 0,98 (entsprechend 98 %), pO2 100 mmHg

 

 

Sauerstoffangebot DO2

Wird überdies das Herzzeitvolumen (HZV)  miteinbezogen, kann das Sauerstoffangebot (DO2) an den Organismus berechnet werden.

 

 

Zu beachten ist, dass übereinstimmende Volumseinheiten verwendet werden:

 

 

Normalwert: 800-1000 ml/min

Sauerstoffverbrauch VO2

Der Verbrauch an Sauerstoff im Organismus kann aus der Differenz zwischen arteriellem Sauerstoffgehalt (caO2) und venösem Sauerstoffgehalt (cvO2) multipliziert mit dem Herzzeitvolumen (HZV) ermittelt werden.

 

 

Normalwert: ~ 250 ml/min

Beschreibung pathologischer Zustände

Verminderter O2-Partialdruck ... Hypoxie

Verminderte O2-Sättigung ... Hypoxygenation

Verminderter O2-Gehalt ... Hypoxämie

 

 

 


Kategorie: Physiologie

 

Letzte Änderung: 01.05.2008