Норма выделения углекислого газа кровью
Вступление
Из курса биологии (анатомии) школьной программы известно, что наш организм дышит кислородом (O2). Однако на уроках не рассматривается вопрос о том, какое значение имеет углекислый газ в крови для нашего здоровья? Многие не знают, что CO2 влияет на здоровье всех органов человека и регулирует биохимические процессы, протекающие в организме.
Дыхание
При изучении дыхания и образования диоксида углерода в теле человека иногда путают углекислый и угарный газы между собой. Угарный газ имеет химическую формулу CO и совершенно другие свойства.
Оксид углерода (CO), это ядовитое вещество, которое при попадании через легкие в кровь даже в минимальном количестве опасно для жизни и здоровья.
Дыхание происходит следующим образом — человек сначала выдыхает углекислоту, а потом вдыхает кислород:
- В результате биохимических процессов при расщеплении жиров и белков в клетках происходит процесс образования углекислого газа в организме человека. Этот газ выделяется из клеток в капилляры, а затем поступает в кровь. При накоплении крови газом нервная система подает сигнал в мозг о выделении излишков двуокиси углерода за пределы нашего тела. Красные кровяные тельца (эритроциты) транспортируют молекулы углекислоты в виде химических соединений бикарбонатов и связанных с гемоглобином к альвеолам легких.
- В альвеолах происходит обмен молекул углекислого газа на молекулы O2, которые распространяются по всему организму. Эритроциты переносят молекулы кислорода к органам и тканям, связывая его с гемоглобином, а взамен опять забирают продукт жизнедеятельности этих клеток – CO2.
Процесс газообмена.
Доказанным фактом считается то, что углекислота, это основатель дыхательных процессов, а не кислород, как считалось ранее. Двуокись углерода является необходимым газом для дыхания человека наравне с O2.
Газообмен в альвеолах
При выдохе человек выдыхает не только CO2, из легких уходит также избыточный O2. Рефлекс дыхания разделяется в 2 этапа:
- При выдыхании происходит снижение давления в легких, купол диафрагмы поднимается, легкие сжимаются, концентрация CO2 в крови повышается. Кровь движется по венам и окрашивается темный, почти черный цвет.
- За выдохом идет вдох. При вдохе грудная клетка расширяется, диафрагма опускается. Осуществляется отдача от гемоглобина через альвеолы в легкие и выброс в атмосферу диоксида углерода. Там же в альвеолах происходит прием гемоглобином молекулы O2. Кровь переходит на следующий круг и движется по артериям. Она окрашивается в ярко-розовый цвет.
Нормальный здоровый человек дышит ровно и регулярно. Учащенное дыхание или с задержкой, если это не вызвано большими физическими или психологическими нагрузками, считается сигналом о серьезных заболеваниях организма.
Транспорт кровью и связь с кислородом.
Существует два круга кровообращения в организме: большой артериальный и малый венозный. По большому кругу транспортируется артериальная кровь, насыщенная кислородом. По малому кругу движется венозная кровь, насыщенная CO2.
Транспорт газов кровью
Раньше существовало мнение, что с выдохом углекислый газ в организме человека не остается. Однако как показывают исследования, в артериальной крови всегда присутствует определенное количество углекислоты. Концентрация ее небольшая, в пределах 6,0-7,0%, но если она превышает или наоборот, меньше этого количества, то для организма это плохо. Появляется либо переизбыток O2 в крови (Гипероксия), либо его недостаток (Гипоксемия). Это происходит потому, что обмен этими газами взаимосвязан. Чтобы эритроцит мог поглотить молекулу кислорода и связать ее с гемоглобином, он должен удалить в атмосферу молекулу диоксида углерода.
Зависимость здоровья от содержания углекислоты
При физических нагрузках обменные процессы в клетках ускоряются, чтобы вывести большее количество углекислоты, человеку необходимо чаще и глубже дышать. Процесс происходит рефлекторно. В таких случаях опасно находится в помещении с высокой концентрацией CO2, так как вместе с O2 человек вдыхает двуокись углерода. Это приводит к повышению ее концентрации в крови, а дальше к приступам удушья. Появляются головокружение, тошнота, вялость, учащается сердцебиение и дыхание (Гиперкапния).
Изучая процессы дыхания и газообмена в организме человека, ученые пришли к выводу, что опасен для здоровья не столько недостаток кислорода, сколько избыток диоксида углерода в воздухе.
Газ CO2 не является сильнодействующим отравляющим веществом, но так как гемоглобин занятый углекислым газом не принимает кислород, то происходит эффект удушения, вплоть до летального исхода.
Высокая концентрация этого вещества в крови приводит к гибели эритроцитов и воспалению стенок кровеносных сосудов. Так происходит если наличие углекислого газа в воздухе более 3 %. При таком уровне человек чувствует себя слабым, его тянет на сон. При концентрации 5% проявляется удушающий эффект, головные боли, головокружение.
Желудочно-кишечный тракт
Углекислый газ в организм попадает не только при дыхании, но и вместе с пищей. Углерод содержится практически во всех органических веществах, наибольшая концентрация содержится в продуктах растительного происхождения. Больше всего его образуется при расщеплении легкоусвояемых углеводов.
Углекислота влияет на химический состав жидкости в теле человека, хотя и не так значительно, но при сильном понижении или превышении может оказывать губительное воздействие. В организме почти все процессы жизнедеятельности клеток происходят при определенном уровне кислотно-щелочного баланса, который скорее близок к нейтральной воде, чем к кислоте. Наличие повышенной концентрации CO2 в употребляемых продуктах сильно меняет состав жидкости в теле человека. Это также влияет на протекание биохимических процессов. Происходит нарушение обмена веществ, гибель клеток или неправильный процесс их деления, что очень опасно.
Продукты и их кислотно-щелочной баланс
Поэтому продукты, содержащие CO2 в свободном состоянии (газировка) во многих странах запрещены к продаже.
Наибольший вред они наносят организму:
- При любых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, в том числе хронических. Так как при приеме в пищу таких продуктов, происходит раздражение слизистой желудка. Они стимулируют выработку ферментов и повышают кислотность желудочного сока, что приводит к обострению имеющихся воспалительных процессов, образованию или углублению язвочек.
- Детям, до трех лет не стоит давать такие продукты, потому что их организм еще не совсем сформировался. Поэтому углекислота может привести к нарушению обмена веществ в организме и в будущем стать причиной высокой хрупкости костей.
- Диоксид углерода может вызвать аллергическую реакцию у человека.
- При наличии лишнего веса нельзя употреблять такие продукты, так как полнота, это следствие нарушения обмена веществ. А употребление продуктов с высоким содержанием CO2 приведет только к усугублению ситуации.
Во многих западных странах принят закон, в соответствии с которым наличие углекислого газа в продуктах не должно превышать 0,4%. Исключение дается только простой минеральной воде с газом, но только в том случае, если она содержит незначительное количество диоксида углерода. Но и это допустимо только по разрешению или рекомендации врача, особенно при болезнях желудка.
Красота и здоровье
Однако CO2 имеет и положительно действие на организм человека. Так диоксид углерода является очень мощным обеззараживающим средством. Его используют в медицине и косметологии. Применяют углекислый газ совместно с другими компонентами, наружно, а также производят инъекции (Карбокси-терапия). Крем или гель, содержащий углекислоту, хорошо обеззараживает и очищает кожу, а непосредственное введение его во внутренние ткани тела помогает бороться с целлюлитом.
Читайте также: Применение углекислого газа.
Вдыхание воздуха с высоким содержанием углекислоты в определенных пределах или задержка дыхания также приводят к омоложению и задержке процесса старения на клеточном уровне. Увеличенное содержание CO2 в артериальной крови способствует расширению сосудов и как следствие наилучшему и полному снабжению клеток организма кислородом.
Заключение
Очень жаль, что система образования в наших странах не уделяет столь важного внимания для пересмотра учебников в школах и институтах. Полученные знания об углекислоте необходимо доводить со школьной скамьи до учащихся образовательных учреждений. Знания многих процессов, протекающих в организме с участием диоксида углерода, могли бы научить нас правильному питанию и ведению здорового образа жизни. Продление жизни нашего организма тесно связано с наличием углекислого газа в нем, поэтому применяя на практике полученные знания, мы бы могли обеспечить себе здоровую и долгую жизнь.
Анализ крови на газовый состав занимает довольно важное место в медицине, поскольку с его помощью можно выявить, насколько организм насыщен воздухом. А это в свою очередь дает возможность определить эффективность терапии, а также диагностировать у человека первичную форму гипервентиляции и дыхательную недостаточность.
Что собой представляет из себя данный анализ?
Если объяснять особенности анализа газов артериальной крови понятным языком, то можно отметить, что это исследование показывает, насколько хорошо легкие транспортируют кислород в кровь.
Во время прохождения крови по легким происходит ее насыщение кислородом. После этого кровь транспортирует кислород по всему организму. Параллельно с этим, с помощью легких из крови происходит удаление углекислого газа. Забор крови выполняется именно из артерии по той причине, что артериальная кровь еще не успевает передать кислород другим тканям, в результате появляется возможность реально оценить соотношение этих газов в организме.
Таким образом, благодаря анализу крови на газы можно узнать о ее кислотности, о степени содержания кислорода и углекислого газа. Исходя из полученных данных можно сделать вывод о работе легких, а именно, о том, как они доставляют кислород в организм.
Кровь, проходя через легкие, насыщается кислородом. Затем она разносится по всему телу ко всем органам. При этом кровь очищается от углекислого газа легкими. Важно брать анализ до того, как кровь очистится, поэтому ее берут из артерии. Это позволяет измерить реальную концентрацию примесей газов в крови.
Измеряемые показатели
Сдача анализа газов крови позволяет изучить такие показатели:
- Парциальное давление кислорода. Это значение отвечает за то, насколько легко происходит транспортировка кислорода из легочных тканей в кровь.
- Парциальное давление углекислого газа. Позволяет изучить то, насколько легко углекислый газ выводится из крови.
- Кислотность. Уровень кислотности показывает количество ионов водорода в крови.
- Бикарбонат. Это вещество, которое способствует поддержанию необходимого уровня кислотности в крови.
Показания
Сдать анализ газов крови требуется в следующих случаях:
- присутствует необходимость выявить патологии дыхания и болезни легких;
- для контроля над протеканием терапии легочных заболеваний;
- чтобы выявить необходимость в дополнительном кислороде (механический способ вентиляции легких);
- для измерения кислотно-щелочного баланса у людей, страдающих сердечной или почечной недостаточностью, сахарным диабетом, бессонницей, тяжелыми инфекциями.
Особенности проведения анализа
Анализ газов артериальной крови не требует специальной подготовки, единственное, что необходимо сделать, это сообщить доктору об употребляемых лекарственных препаратах и наличии различного рода аллергических реакциях.
Перед взятием крови из артерии изначально проводится оценка состояния кровотока. Для этого прижимают артерию и анализируют степень побледнения дистальной области тела. Если кровоток слабый, то для забора крови используются другие кровеносные сосуды. Чаще всего забор крови осуществляется из руки.
После того как будет взят образец крови объемом в 2 мл, на 5-10 минут выполняется прижимание места прокола. В обязательном порядке требуется учитывать присутствующее в артериальном русле высокое давление.
Осложнения
Поскольку забор биоматериала на анализ газов крови выполняется из артерии, то может развиваться ряд осложнений:
- гематома на месте укола;
- головокружение и чувство тошноты непосредственно во время забора биоматериала;
- кровотечение;
- изредка иголкой можно повредить нервное окончание.
Факторы, искажающие результаты
При сдаче анализа газов крови существует ряд факторов, которые могут вызвать искажение итоговых результатов:
- повышенные или пониженные температурные показатели тела;
- малокровие или эритроцитоз – эти патологии ухудшают качество кислорода, который переносится совместно с кровью;
- непосредственно перед сдачей биоматериала присутствовал контакт с табаком.
Показатели кислотно-щелочного баланса
Анализ состава газов в крови включает в себя изучение кислотно-щелочного баланса, норма которого варьируется в зависимости от возраста:
- взрослые – 7,35-7,45;
- дети – 7,31-7,47.
В результате делается вывод, что если значение кислотно-щелочного баланса менее 7,35, то в организме содержится чрезмерное количество углекислого газа. Показатель, составляющий более 7,45, свидетельствует о превышенном содержании щелочи.
Исследование состояния кислородного давления
Норма кислородного давления также отличается в зависимости от возраста:
- взрослые – 4,7-6;
- дети – 4,3-8,1.
При сдаче анализа газов крови этот показатель может находиться в пределах нормы либо быть сниженным. В последнем случае диагностируется формирование гипоксии, что сопровождается повышением или снижением количества углекислоты.
Показатель давления углекислоты
Норма такого показателя, как давление углекислоты тоже полностью зависит от возраста. В обоих случаях давление находится в диапазоне от 35 до 45 мм.
Если исследованный показатель составляет менее 35 мм, то это указывает на нарушение гипервентиляции. В организме присутствует дефицит углекислого газа. При показателе более 45 мм диагностируют избыточное количество углекислоты, что влечет за собой снижение частоты сердечных сокращений и развитие у пациента чувства тревоги.
Показатель бикарбоната
В зависимости от возраста пациента выделяют следующие нормальные показатели содержания бикарбоната:
- взрослые – 22-28;
- дети – 15-25.
Если значение ниже нормы, то это может быть признаком развития почечных патологий, обезвоживания или метаболической формы ацидоза. Превышение нормы часто развивается при чрезмерном употреблении стероидов, гипервентиляции и метаболической форме алкалоза.
Ацидоз и алкалоз
Если говорить понятным языком, анализ газов крови определяет, в достаточном ли количестве организм получает кислород. Также следует разобраться и с тем, что собой являют ацидоз и алкалоз. Эти патологии входят в число состояний, которые сигнализируют организму о полном истощении его защитных функций, как правило, это связано со сбоями в кислотно-щелочном балансе.
При этом ацидоз бывает нескольких видов:
- Дыхательный ацидоз – это патология, которая характеризуется снижением кислотно-щелочного баланса и повышением давления углекислоты. Развитие патологического состояния происходит из-за уменьшения объема дыхания. Подобное состояние может развиваться на фоне пневмонии, обострения бронхиальной астмы или болезней бронхов обструктивного типа. С помощью анализа газов крови ставиться диагноз о наличии или отсутствии дыхательной недостаточности.
- Метаболический ацидоз – развивается из-за снижения количества бикарбонатов и увеличения количества выделяемой кислоты. Такое состояние может развиваться на фоне почечной недостаточности или сахарного диабета.
Алкалоз – это состояние, которое характеризуется увеличением кислотности крови в результате накопления щелочных элементов.
Выделяют несколько видов такого состояния:
- Компенсированный тип. Наблюдается нарушение кислотно-щелочного баланса, при котором кислотность находится в норме, и присутствуют только незначительные сдвиги в буферных системах.
- Некомпенсированный тип. Показатели кислотности выходят за пределы нормы, это чаще всего вызвано чрезмерным содержанием оснований и малым количеством физиологических и физико-химических механизмов регуляции кислотно-щелочного баланса.
При сдаче анализа крови на газы требуется соблюдать такие же правила подготовки, как и при сдаче общего анализа крови. За несколько дней до обследования из рациона следует исключить жирную, жареную, соленую и острую пищу.
Как правило, расшифровку результатов исследования пациент получает по прошествии нескольких дней, максимум недели. С результатами больной отправляется к доктору и уже под его руководством приступает к лечению.
Материалы публикуются для ознакомления, и не являются предписанием к лечению! Рекомендуем обратиться к врачу-гематологу в вашем лечебном учреждении!
Соавторы: Марковец Наталья Викторовна, врач-гематолог
Из показателей крови анализируются не только форменные (клеточные) элементы и высокомолекулярные соединения (белки, билирубин, мочевина, креатинин и т.д.), но и газы. Прежде всего, интересуют кислород и углекислый газ. Ведь именно от них зависит возможность и полноценность дыхания.
>
Газовый состав крови — один из показателей гомеостаза (постоянства) организма. Конечно, всем подряд проверять содержание в крови газов не стоит. Для этого существуют особые показания. Почти всегда газы крови определяют в стационарных условиях.
Обычно при ургентных (экстренных или запущенных) состояниях становится нужен такой анализ. Газовый состав крови помогает врачу понять прогноз пациента и дать правильную оценку эффективности проводимой терапии.
Показатели газового гомеостаза крови и их трактовка
Показательным является не только и даже не столько объемный процент содержания углекислоты или кислорода, а парциальное давление и, в конечном итоге, по формуле высчитываемый процент насыщения крови кислородом.
Врачей интересуют 6 показателей:
- процентное содержание кислорода (норма — 10,5-14,5 объемных %);
- процентное содержание углекислого газа (нормальный показатель — 44,5 — 52,5 объемных %);
- парциальное давление кислорода — рО2 (составляет 35-46 мм рт. ст.);
- парциальное давление углекислого газа — рСО2 (границы нормы — 81-99 мм рт. ст.);
- кислородная емкость гемоглобина (около 20 объемных %);
- % насыщения кислородом (обычно составляет 61-70%).
Транспорт газов крови по организму
Парциальное давление газов — это такое давление, при котором начинается физическое растворение газа в крови. Значит, кислород при таком давлении работает эффективно в организме. Если же рО2 отклоняется в большую или меньшую сторону, это говорит о наличии факторов или заболеваний, мешающих использовать кислород тканям по назначению.
Важно. Поскольку нынешние диагностические возможности позволяют определить только газовый состав венозной крови, стандарты реаниматологии и хирургии сориентированы на нее.
Анализ газов крови производится на специальном аппарате — van Slyke. Кровь собирают в особую пробирку или шприц, внутренняя поверхность которого обработана гепарином или оксалатом калия для предотвращения свертывания.
Картриджный анализатор газов крови
100%-ая сатурация кислородом при реанимационных мероприятиях — это не всегда хорошо. Ведь содержащийся в крови углекислый газ активирует дыхательный центр, а значит, регулирует частоту и глубину дыхания.
Важно. Углекислый газ стимулирует хеморецепторы в каротидном синусе сонной артерии. Это позволяет поддерживать артериальное давление на должном уровне и работу дыхательного центра.
Каротидный синус в месте бифуркации (раздвоения) сонной артерии
Взаимосвязь содержания газов крови с патологическими заболеваниями (состояниями) организма
Существует прямая корреляция между газовым составом крови и нарушениями в сердечно-легочной системе, к которым приводят разные болезни.
Определение газового состава крови необходимо для диагностики:
- гипервентиляции (первичной и искусственной — от аппарата ИВЛ);
- дыхательной недостаточности.
Первичная гипервентиляция чаще всего связана с особенностями психики и возбудимости вегетативной нервной системы. Панические атаки, немотивированный страх могут начаться ощущением затрудненности дыхания и нехватки воздуха, как следствие — судорожные вдохи, кашель и сопение. Также гипервентиляцию сопровождают боли в сердце и мышечная скованность.
Важно. Однако гипервентиляция может быть следствием заболеваний щитовидной железы, врожденных дисплазий соединительной ткани и даже проблем с сердцем. В любом случае нужна четкая дифференциальная диагностика.
Взаимосвязь стресса и гипервентиляционного синдрома
Заболевания, при которых показатели газового состава крови являются диагностически решающими:
- обструктивные болезни легких (хронический бронхит, астма, профессиональные заболевания легких — асбестоз, силикоз, силикатоз и др.);
- длительное вынужденное нахождение на искусственной вентиляции легких;
- септические состояния (инфекционные осложнения);
- артерио-венозные аневризмы и мальформации (врожденные и травматические), в которых идет перемешивание венозной и артериальной крови.
Важно. Изменение газового состава крови в местах травматических аневризм очень помогает сосудистым хирургам определить степень открытости артериовенозного соустья и, соответственно, степень смешения артериальной крови с венозной. Например, количество О2 в вене вблизи патологического соустья может достигать 18 и даже 20 об.%, процент насыщения доходить до 80-ти, а то и до 93.
Для оценки травматического повреждения и эффективности проведенного оперативного вмешательства берут кровь из здорового (контрольного) участка вены и из отрезка вены, близкого к патологическому артериовенозному шунту.
Артериовенозное патологическое соустье со смешением крови
Обычно при ургентных (экстренных или запущенных) состояниях становится нужен такой анализ. Газовый состав крови помогает врачу понять прогноз пациента и дать правильную оценку эффективности проводимой терапии.
Рекомендуем изучить похожие материалы:
- 1. Система гемостаза: зачем сдавать анализ на свёртываемость крови
- 2. Как подобрать диету по группе крови: худеем вместе
- 3. Причины повышения или понижения нейтрофилов в анализе крови у детей?
- 4. Нормы содержания нейтрофилов в крови и какие функции они выполняют
- 5. Что значат повышенные эозинофилы в анализе крови у взрослых?
- 6. Правильное питание при повышенном уровне билирубина в крови
- 7. Низкий уровень общего билирубина в крови: причины понижения показателя