Ossigeno nel Sangue

Importanza dell'emoglobina

L'ossigeno viene trasportato nel sangue attraverso due meccanismi distinti: la sua dissoluzione nel plasma ed il suo legame all'emoglobina contenuta nei globuli rossi od eritrociti.

Dal momento che l'ossigeno è scarsamente solubile in soluzioni acquose, la sopravvivenza dell'organismo umano è subordinata alla presenza di quantitativi adeguati di emoglobina. Infatti, in un individuo sano più del 98% dell'ossigeno presente in un dato volume di sangue è legato all'emoglobina e trasporato dagli eritrociti.

Legame tra Emoglobina e Ossigeno

Il legame dell'ossigeno all'emoglobina è reversibile e dipendendente dalla pressione parziale di questo gas (PO2): nei capillari polmonari, dove la PO2 plasmatica aumenta per via della diffusione di ossigeno dagli alveoli, l'emoglobina si lega all'ossigeno; in periferia, dove l'ossigeno è impiegato nel metabolismo cellulare e la PO2 plasmatica scende, l'emoglobina cede l'ossigeno ai tessuti.

Ma che cos'è la PO2?

Pressione Parziale di Ossigeno

La pressione parziale di un gas come l'ossigeno, all'interno di uno spazio limitato (polmoni) contenente una miscela di gas (aria atmosferica), è definita come la pressione che questo gas avrebbe se occupasse da solo lo spazio considerato.

Per semplificare il concetto immaginiamo la pressione parziale come la quantità di ossigeno: più alta è la pressione parziale di ossigeno, maggiore è la sua concentrazione. Si tratta di un'aspetto assai importante se consideriamo che un gas tende a diffondere da un punto a maggior concentrazione (pressione parziale più alta) ad un punto a minor concentrazione (pressione parziale più bassa).

Questa legge governa lo scambio dei gas a livello polmonare e tissutale.

Infatti, a livello polmonare, dove l'aria degli alveoli è a stretto contatto con le pareti sottilissime dei capillari sanguigni, le molecole di ossigeno passano nel sangue poiché la pressione parziale di ossigeno nell'aria alveolare è superiore alla PO2 del sangue.

Dati alla mano, la PO2 del sangue venoso che raggiunge il pomone in condizioni di riposo è circa pari a 40mmHg, mentre a livello del mare la PO2 alveolare è pari a circa 100 mmHg; di conseguenza l'ossigeno diffonde secondo il proprio gradiente di concentrazione (pressione parziale) dagli alveoli verso i capillari. Concettualmente, il passaggio si arresterà nel momento in cui la PO2 nel sangue arterioso che lascia i polmoni avrà eguagliato quella atmosferica negli alveoli (100 mmHg).

Quando il sangue arterioso raggiunge i capillari dei tessuti, il gradiente di concentrazione si inverte. Infatti, in una cellula a riposo la PO2 intracellulare è in media di 40mmHg; dal momento che, come abbiamo visto, il sangue all'estremità arteriosa del capillare ha una PO2 di 100 mmHg, l'ossigeno diffonde dal plasma alle cellule.La diffusione si arresta quando il sangue capillare venoso raggiunge la stessa pressione parziale di ossigeno dell'ambiente intracellulare, vale a dire 40 mmHg (in condizioni di riposo). Durante uno sforzo fisico la concentrazione di ossigeno nell'ambiente cellulare diminuisce e con essa la pressione parziale del gas (anche fino a 20 mmHg); di conseguenza la cessione di ossigeno dal plasma avviene in maniera più rapida e consistente.

Come abbiamo visto, l'adeguata assunzione di ossigeno da parte del sangue che scorre nei capillari polmonari dipende strettamente dalla pressione parziale dell'aria racchusa nelle sacche alveolari; abbiamo altresì visto come in questa sede la PO2 alveolare sia normalmente (al livello del mare) pari a 100 mmHg; se tale valore si riduce eccessivamente la diffusione dell'ossigeno dall'aria al sangue risulta insufficiente ed insorge una pericolosa condizione nota come ipossia.

Ipossia: Poco Ossigeno nel Sangue

Valori normali della PO2 arteriosa
Età (anni) mmHg
20-29 94 (84-104)
30-39 91 (81-101)
40-49 88 (78-98)
50-59 84 (74-94)
60-69 81 (71-91)

La pressione parziale dell'aria alveolare può scendere in alta quota (perché si riduce la pressione atmosferica) o quando la ventilazione polmonare risulta inadeguata (come succede in presenza di malattie polmonari, come la bronchite cronica ostruttiva, l'asma, le patologie polmonari fibrotiche, l'edema polmonare e l'enfisema).

La stessa situazione si instaura quando la parete degli alveoli si ispessisce o si riduce l'area della loro superficie. La velocità di diffusione dell'ossigeno dall'aria al sangue è infatti direttamente proporzionale all'area della superficie alveolare disponibile ed inversamente proporzionale allo spessore della membrana alveolare.

L'enfisema, una patologia polmonare degenerativa prevalentemente causata dal fumo di sigaretta, distrugge gli alveoli riducendo l'area della superficie disponibile per lo scambio di gas; nella fibrosi polmonare, invece, la deposizione di tessuto cicatriziale aumenta lo spessore della membrana alveolare. In entrambi i casi, la diffusione dell'ossigeno attraverso le pareti alveolari è molto più lenta del normale.

L'ipossia può essere conseguente anche ad una ridotta concentrazione di emoglobina nel sangue arterioso. Le patologie che diminuiscono le quantità di emoglobina nei globuli rossi o il loro numero influenzano negativamente la capacità del sangue di trasportare l'ossigeno. In casi estremi, come nei soggetti che hanno perso importanti quantità di sangue, la concentrazione di emoglobina può risultare insufficiente per soddisfare le richieste di ossigeno da parte delle cellule; in questi casi, l'unica soluzione per salvare la vita al paziente è la trasfusione di sangue.

Curva di Dissociazione dell'emoglobina

La relazione fisica tra la PO2 plasmatica e la quantità di ossigeno legata all'emoglobina è stata studiata in vitro e viene rappresentata dalla caratteristica curva di dissociazione dell'emoglobina.

Osservando la curva riportata in figura si nota che ad una PO2 pari a 100 mmHg (valore normalmente registrato in sede alveolare) il 98% dell'emoglobina è legato all'ossigeno.

Si noti come a valori superiori a 100 mmHg la percentuale di saturazione dell'emoglobina non aumenti ulteriormente, come testimoniato dall'appiattimento della curva; per lo stesso motivo, finché la PO2 alveolare rimane superiore a 60 mmHg, l'emoglobina è satura per più del 90%, quindi mantiene una capacità pressoché normale di trasportare l'ossigeno nel sangue. Per approfondire si veda l'articolo dedicato all'emoglobina e all'effetto Bohr.

Curva di dissociazione dell'emoglobia


Tutti i fattori elencati nel corso dell'articolo possono essere valutati attraverso semplici esami del sangue, come la conta dei globuli rossi, il dosaggio dell'emoglobina e la saturazione di ossigeno nel sangue (percentuale di emoglobina satura di ossigeno rispetto alla quantità totale di emoglobina presente nel sangue).



Ultima modifica dell'articolo: 11/01/2016