Cât de importantă este oxigenarea sângelui? Mai importantă decât crezi

Redactor specializat
Studii: Facultatea de Biologie și Masterul în Biochimie.
Alte formări: cursuri acreditate de Lucrător Social, Manager proiect și Antreprenoriat, Hipnoză Clinică, Relaxare și Terapie Ericksoniană.

Revizuit de Prof. Dr. Florin Dumitru Mihaltan

Face parte din Comisia pentru managementul clinic şi epidemiologic al COVID-19 din cadrul Ministerului Sănătății. Este șeful Clinicii Pneumologie III, de la Institutul de Pneumoftiziologie „Marius Nasta“ din București și fost Președinte al Societății Române de Pneumologie.

Oxigenarea sângelui este un factor esențial pentru supraviețuire și o etapă importantă din procesul respirator. Cu toții știm că nu putem trăi fără oxigen, dar este necesar să înțelegem mai profund maniera în care oxigenarea sângelui influențează fiecare aspect al funcționării organismului. În condiții extreme, supraviețuim până la trei zile fără apă și câteva săptămâni fără hrană. Dar nu putem rezista mai mult de trei minute fără oxigen. În rândurile următoare vom vorbi despre cât de importantă este oxigenarea sângelui și de ce depindem atât de mult de nivelul de oxigen din sânge.

Ce înseamnă oxigenarea sângelui și de ce este importantă

Pe parcursul respirației există o etapă în care oxigenul de la plămâni este preluat de sânge și transportat la celule, care îl utilizează pentru producerea de energie. Această energie este cea care fundamentează viața, de la mișcare până la funcționarea creierului. Iată de ce oxigenarea sângelui este atât de importantă pentru toate procesele vitale. Scăderea cantității de oxigen din sânge produce efecte grave, care pot merge până la pierderea conștienței și chiar deces. Sănătatea noastră fizică și psihică este, deci, asociată cu gradul de oxigenare a sângelui.

Nivelul de oxigen din sânge este o măsură a cantității din acest gaz pe care o transportă hematiile sau globulele roșii. Organismul reglează permanent nivelul oxigenului sanguin, prin procese complexe care asigură o balanță precisă a saturației de oxigen, vitală pentru sănătate.

Globulele roșii preiau oxigenul din plămâni, distribuindu-l către țesuturi și organe, în funcție de necesități. Ele transportă oxigenul legat de hemoglobină. Fiecare dintre globulele roșii conține aproximativ 270 de milioane de molecule de hemoglobină.  Aceasta este o proteină globulară mare formată din patru lanțuri polipeptidice (două hemoglobine alfa și două beta, la adulți) care conțin fiecare un complex hem. Complexele hem sunt structuri inelare sofisticate, care conțin un atom central de fier. Atomii de fier pot lega fiecare câte o moleculă de O2. Prin urmare, o moleculă de hemoglobină poate lega patru molecule de O2. Aceasta este reprezentată în mod convențional ca Hb4O8.

Cele patru lanțuri ale hemoglobinei își pot modifica orientarea, pentru a favoriza absorbția sau eliberarea oxigenului. Când legăturile Hb sunt relaxate, acestea favorizează absorbția, iar când sunt tensionate favorizează eliberarea.  

Afinitatea este termenul chimic folosit pentru a indica atracția dintre unitățile multiple ale Hb și oxigen. Afinitatea chimică pentru prima moleculă de oxigen care se leagă este mai mică decât afinitatea pentru legarea următoarelor molecule de oxigen. Cu alte cuvinte, odată ce o moleculă de oxigen s-a legat de hemoglobină, legarea celorlalte trei molecule de oxigen este favorizată. În plus, cantitatea de oxigen legată sau eliberată depinde de concentrația de oxigen din cele două locații, de unde provine și de unde este absorbit.

Deoarece oxigenul reprezintă aproximativ 21% din aerul atmosferic, presiunea parțială a oxigenului este de 0,21 atm sau 3,09 psi. Presiunea parțială a oxigenului venos este mai mică de 3,09 psi, astfel că oxigenul trece din plămâni în sânge. Deși o cantitate mică de O2 se dizolvă în plasmă, cea mai mare parte este legată de hemoglobină. Procesul invers are loc pe măsură ce capilarele alimentează țesuturile cu oxigen. Presiunea parțială a oxigenului în țesut este mai mică decât în ​​sânge, astfel încât oxigenul din sânge trece în țesuturi.

Oxigenarea sângelui precede, deci, etapa de oxigenare tisulară, în care oxigenul trece din sânge în celule. La nivelul celulelor, oxigenul ajută la eliberarea energiei biochimice din nutrienții alimentari, în cadrul unor reacții ce implică Adenozin Trifosfatul (ATP), una dintre sursele energetice majore ale organismului.  Pentru fiecare gram de alimente, este necesar aproximativ 1 l de oxigen, pentru a elibera energia chimică stocată. Nevoia de oxigen crește în funcție de intensitatea activității fiecărui organ în parte.

Un corp uman de masă medie (63 kg) consumă 250 ml de O2 în fiecare minut. Consumatorii principali de oxigen sunt ficatul, creierul și inima (consumă 20,4%, 18,4% și respectiv 11,6% din oxigenul din sânge), în timp ce suma totală a mușchilor scheletici ai corpului consumă aproximativ 20%. În plus, rinichii consumă aproximativ 7,2%, iar pielea consumă 4,8%. Restul corpului consumă în jur de 17,6% oxigen. Utilizarea oxigenului poate fi, de asemenea, măsurată la 100g de organ pentru a indica concentrațiile de utilizare; ca atare, inima utilizează cel mai mult oxigen, urmată de rinichi, apoi de creier și, în sfârșit, de ficat. În timpul exercițiilor fizice, cererea biochimică de oxigen crește pentru țesuturile active, inclusiv inima și mușchii scheletici.

În timpul exercițiilor fizice riguroase, cererea de oxigen poate crește până la de 15 ori cererea normală. Pe măsură ce mușchii își epuizează rezervele de oxigen, presiunea parțială redusă a oxigenului muscular face ca  oxigenul să treacă din sânge în mușchi. Dacă metabolismul aerob nu este în măsură să furnizeze suficient ATP celulelor musculare, atunci metabolismul anaerob poate furniza o cantitate de ATP. Cu toate acestea, metabolismul anaerob adaugă temporar acid lactic mușchilor, creând o datorie de oxigen, manifestată prin oboseală musculară și necesitatea unei perioade de recuperare pentru eliminarea acidului lactic. O datorie inițială de oxigen este întotdeauna prezentă în primele 30 de secunde de exercițiu, până când circulația se accelerează, pentru a furniza oxigen suplimentar.

Cum se măsoară gradul de oxigenare a sângelui

Oxigenarea sângelui echivalează, de fapt, cu saturația de oxigen din sânge, care măsoară procentul de legare a oxigenului din fluxul sanguin de hemoglobina transportoare din globulele roșii.  La presiuni parțiale mici ale oxigenului, cea mai mare parte a hemoglobinei este dezoxigenată.  Pe măsură ce presiunea oxigenului crește, gradul de ocupare a hemoglobinei crește corespunzător, apropiindu-se de 100% la presiuni parțiale ale oxigenului mai mari de 11 kPa.

Nivelul de oxigen din sânge depinde de mai mulți factori cheie:

  • Profunzimea respirației (cât de mult oxigen preiei prin inspirație)
  • Eficiența schimbului pulmonar de gaze (cât de bine schimbă alveolele oxigenul din aer cu bioxidul de carbon din sânge)
  • Câtă hemoglobină este concentrată în celulele roșii din sânge
  • Câtă afinitate are hemoglobina pentru oxigen

De cele mai multe ori, hemoglobina conține suficient oxigen pentru a satisface nevoile organismului. Dar este posibil să existe boli care să limiteze capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul sau concentrația oxigenului să fie prea mică, pentru a asigura saturarea Hb.

Oxigenarea sângelui poate fi măsurată prin două metode:

Determinarea gazelor sanguine

Analiza gazelor sanguine este un test cu ajutorul căruia se poate determina nivelul de oxigen din sânge. Acest test poate măsura și nivelul altor gaze sanguine (de exemplu, bioxidul de carbon), precum și pH-ul sau balanța acido-bazică.

Acest test are un grad mare de acuratețe, dar este invaziv. Determinarea gazelor sanguine se face, de obicei, la nivelul unei artere, de cele mai multe ori artera radială. Se recoltează circa 3-5 ml de sânge, care este analizat pentru determinarea procentului de oxigen, dioxid de carbon și al altor gaze arteriale.

Folosirea unui pulsoximetru

Un pulsoximetru este un dispozitiv non-invaziv cu ajutorul căruia se poate măsura nivelul de oxigen din sânge.

Pulsoximetria permite măsurarea continuă a fracției saturației în oxigen a hemoglobinei. Pulsoximetrul măsoară absorbția de către hemoglobină a anumitor lungimi de undă a luminii transmise la nivelul unui deget de la mână, de la picior sau al urechii printr-o sondă neinvazivă. Lumina este emisă de o diodă (LED) poziționată pe un clește la nivelul degetului sau pe o bandă adezivă. Pulsoximetria cutanată estimează saturația oxigenului în sângele capilar.

Există avantajul că nu mai sunt necesare puncții arteriale repetate sau cateter arterial implantat pentru monitorizarea continuă a gazelor din sângele arterial. De asemenea, valorile estimate sunt foarte corecte, existând o abatere de doar 5% față de saturația oxigenului măsurată în sângele arterial”, arată dr. Bogdan-Iliuță Ciubotariu pe romedic.ro

Chiar dacă acest test are un grad de acuratețe mai mic decât dozarea gazelor arteriale, este preferat de medici, pentru că este ușor de realizat și permite estimarea rapidă a gradului de oxigenare a sângelui. Pigmentarea pielii, extremitățile foarte reci, lacul de unghii pot interfera cu citirea nivelului de oxigen, ducând la înregistrarea unor valori mai scăzute decât sunt în realitate.

Cât trebuie să fie saturația de oxigen în sânge

Saturația de oxigen din sânge (PaO2 atunci când se măsoară prin determinarea gazelor arteriale, respectiv SpO2 când se utilizează un pulsoximetru) trebuie să fie cuprinsă între anumite valori:  între 80-100 mm Hg dacă sunt dozate gazele arteriale, respectiv între 95- 100% dacă se măsoară cu ajutorul pulsoximetrului.

Aceste valori sunt modificate în anumite boli, cum este Boala Pulmonară Obstructivă Cronică, când se aplică o altă scală. Astfel, nu este un lucru ieșit din comun ca persoanele cu BPOC severă să aibă SpO2 între 88-92%.

”Pentru o persoană fără probleme de sănătate, saturaţia de oxigen măsurată cu pulsoximetrul ar trebui să se situeze între 95% şi 100%. Sunt considerate alarmante valorile mai mici de 90-92%. Acestea nu sunt, însă, valori absolute, ci orientative. Ele sunt utile mai degrabă pentru monitorizarea funcţiei pulmonare, făcând o comparaţie cu valorile anterioare ale aceluiaşi pacient. În practică, saturaţia de oxigen variază în funcţie de vârstă. Oamenii cu vârsta peste 75 de ani au o saturaţie normală de 95%. Oamenii tineri au, de obicei, între 97% şi 99%”… Orice saturaţie mai mare de 92% este considerată acceptabilă. O valoare mai mică de atât necesită investigaţii. Pe de altă parte, în cazul unui tânăr, o saturaţie de oxigen de 92%-93% este un semnal de alarmă.”, arată medicul pneumolog Irina Strâmbu, în cadrul unui articol de pe adevărul.ro

Valorile mai scăzute decât normalul ale nivelului de oxigen din sânge caracterizează condiția denumită hipoxemie, care poate duce la probleme grave de funcționare la nivelul țesuturilor și organelor. Scăderea cantității de oxigen din sânge este asociată cu o diminuare corespunzătoare a oxigenării tisulare, denumită hipoxie.

Hipoxia este adesea cauzată de hipoxemie, dar poate apărea și atunci când:

  • Nu există suficiente globule roșii în sânge pentru a transporta oxigenul în țesuturi. Cauzele posibile includ sângerări severe cauzate de traume sau anemie cu celule falciforme
  • Există un flux sanguin inadecvat. De exemplu, un accident vascular cerebral apare atunci când există un flux scăzut de sânge într-o regiune a creierului și un atac de cord apare atunci când există un flux scăzut de sânge către mușchii inimii. Ambele duc la moartea celulelor și a țesuturilor
  • Țesuturile necesită mai mult sânge oxigenat decât poate fi livrat. Infecțiile severe care duc la sepsis pot fi asociate cu hipoxemie și, în cele din urmă, cu insuficiența organelor și moarte

Fumătorii pot prezenta erori în citirea nivelului de oxigen sanguine cu ajutorul pulsoximetrului, pentru că acest dispozitiv nu distinge între oxigen și monoxidul de carbon care se poate acumula în sânge, legându-se de hemoglobină. În cazul persoanelor care fumează, o citire acurată a nivelului de oxigen sanguin se poate face doar prin dozarea gazelor arteriale.

O observație interesantă a fost făcută în timpul pandemiei COVID-19, în 2020, atestând caracterul atipic al acestei afecțiuni.

Am văzut pacienţi cu saturaţie de oxigen şi de 50% care nu ar fi trebuit să mai fie conştienţi. Radiografiile lor arătau groaznic, nivelul de oxigen era foarte mic şi, totuşi, erau complet conştienţi, alerţi şi îşi butonau telefoanele (…) Asta este fascinant la această boală, dar şi îngrozitor”, a declarat  Dr. Richard Levitan, medic american cu 30 de ani de experienţă în medicina de urgenţă în cadrul unui interviu pentru CNN, citat de adevarul.ro, adăugând că o astfel de hipoxie, când bolnavii respiră normal şi se simt foarte bine, dar nivelul oxigenului din sângele lor este foarte scăzut se numește hipoxie tăcută sau „fericită”.

Același lucru l-au observat și alți medici:

În mod normal, o saturaţie care scade sub 96% începe să dea dificultăţi în respiraţie, dar am avut pacienţi, mai ales pacienţi COVID-19, cu saturaţii mici şi fără dispnee. Acuzau altceva, precum oboseală. Spuneau că sunt obosiţi sau că obosesc mai uşor, dar nu percepeau şi dispneea”, a arătat  dr. Bogdan Opriţa, medic-şef la UPU-SMURD la Spitalul Clinic de Urgenţă Floreasca din Bucureşti, în cadrul aceluiași articol.

Ce efecte are oxigenarea scăzută a sângelui

Majoritatea persoanelor nu au nevoie de o monitorizare constantă a nivelui de oxigen din sânge. Chiar și medicii măsoară acest parametru doar atunci când avem simptome ale unor dificultăți respiratorii, precum scurtarea respirației sau dureri în piept. Un nivel scăzut al oxigenului sanguin poate fi asociat cu probleme grave de sănătate, precum bolile pulmonare, astmul sau bolile de inimă.

Atunci când nivelul de oxigen din sânge scade, putem experimenta o serie de simptome:

  • Scurtarea respirației, senzația de lipsă de aer
  • Dureri în piept, tuse, wheezing (respirație șuierătoare)
  • Confuzie
  • Dureri de cap
  • Modificări ale ritmului cardiac
  • Transpirație

Dacă se menține un nivel scăzut de oxigen în sânge, poate apărea cianozarea pielii, mucoaselor și unghiilor, care reprezintă o urgență medicală, întrucât este semn de insuficiență respiratorie majoră.

Nivelurile de oxigen din sângele arterial sub 80% pot compromite funcția organelor, cum ar fi creierul și inima, și trebuie abordate cu promptitudine.

Țesuturile corpului variază în funcție de dependența lor de oxigen. Creierul și inima sunt cele două organe cele mai sensibile la hipoxie. O scădere severă a oxigenului disponibil poate provoca moartea creierului în cinci minute. Hipoxia mai puțin severă poate duce la alte probleme mentale, cum ar fi amețeli, cefalee, dezorientare, somnolență sau tulburări de judecată. Deși funcțiile de bază ale creierului se pot recupera complet după o perioadă hipoxică scurtă, funcțiile neuronale superioare pot fi grav afectate.

Continuarea menținerii unui nivel scăzut de oxigen poate duce la stop respirator sau cardiac. Adesea, terapia cu oxigen este indicată pentru a ajuta la echilibrarea nivelului de oxigen din sânge.

Care sunt bolile care pot afecta oxigenarea sângelui

Afecțiunile ce pot determina scăderea nivelului de oxigen în sânge sunt:

  • Boala Pulmonară Obstructivă și alte boli obstructive, precum bronșitele cronice sau emfizemul pulmonar
  • Pneumonia sau edemul pulmonar
  • Sindromul de detresă respiratorie acută
  • Astmul
  • Colapsul pulmonar
  • Defectele cardiace congenitale și alte boli de inimă
  • Anemia
  • Embolismul pulmonar
  • Intoxicarea cu substanțe precum monoxidul de carbon sau cianura (cianidul) pentru care hemoglobina are o afinitate mai mare decât pentru oxigen

Aceste afecțiuni pot împiedica plămânii să absoarbă în mod adecvat oxigenul din aer și să elimine dioxidul de carbon. Bolile de sânge și problemele de circulație pot afecta, de asemenea, preluarea și transportul oxigenului de la plămâni la țesuturi. Astfel, orice afecțiune care limitează capacitatea corpului de a produce globule roșii poate duce la un nivel scăzut de hemoglobină, afectând capacitatea de preluare și transport al oxigenului.

Toate aceste probleme conduc la scăderea nivelului de oxigen din sânge, determinând simptome de hipoxemie.

Cum putem îmbunătăți oxigenarea sângelui

În general, o saturație a oxigenului sub 95% este considerat anormală, iar dacă scade  sub 90%, devine o urgență. Când se întâmplă acest lucru, este necesară terapie cu oxigen, uneori foarte rapid, dată fiind susceptibilitatea creierului la hipoxie și faptul că celulele sale pot începe să moară în decurs de cinci minute de la lipsa de oxigen. Dacă hipoxia durează mai mult, pot apărea comă, convulsii și moarte cerebrală

Este foarte important să se determine cauza saturației scăzute a oxigenului pentru a corecta problema. În cazul afecțiunilor cronice, cum ar fi BPOC și astm, cauza principală este reprezentată de afectarea schimburilor gazoase la nivelul alveolelor pulmonare. În astfel de cazuri, pe lângă terapia cu oxigen, pot fi necesari steroizi sau bronhodilatatoare, pentru a deschide căile respiratorii.

În afecțiuni circulatorii, cum ar fi bolile de inimă, fluxul sanguin inadecvat poate reduce aportul de oxigen. Medicamentele care îmbunătățesc funcția cardiacă, cum ar fi beta-blocantele sau cele prescrise pentru tratarea aritmiilor, pot ajuta la îmbunătățirea oxigenării.

În cazul anemiei, aportul de sânge la nivelul țesuturilor este redus, deoarece nu există suficiente globule roșii sănătoase cu hemoglobină pentru a transporta oxigenul. Uneori este necesară o transfuzie de globule roșii din sânge, pentru a crește nivelul globulelor roșii sănătoase.

Educarea respirației, prin tehnici respiratorii conștiente, cum este respirația abdominală, poate contribui, de asemenea, la îmbunătățirea capacității pulmonare și creșterea aportului de oxigen la nivelul plămânilor și în sânge.

Surse: