Tlen i patologie jego
wykorzystania
© Jacek M. Witkowski
2011
© Jacek M. Witkowski
3
Nomenklatura
•
‘- oksja’ – stężenie tlenu O
2
w komórkach
– Tlen zużywany; w równowadze z O2 zawartym we
krwi i płynach pozakomórkowych;
•
‘- oksemia’ – stężenie tlenu we krwi
•
Ciśnienie parcjalne (udział ciśnienia gazu w
całkowitym ciśnieniu mieszaniny (np. powietrza)
© Jacek M. Witkowski
4
Zużycie tlenu w tkankach
zależy od:
• DOSTĘPNOŚCI warunkowanej
przez
– skład atmosfery,
– stan dróg oddechowych
• EKSTRAKCJI
• RETENCJI
• ZUŻYCIA NETTO
© Jacek M. Witkowski
5
ZABURZENIA
• Anoksja, anoksemia
• Hipoksja, hipoksemia
• Normoksja, normoksemia,
dyzoksja
• Hiperoksja, hiperoksemia
+
_
© Jacek M. Witkowski
6
VO
2
= Q * Hb * 13.4 * (SaO
2
- SvO
2
)
Napływ
tętniczy
(Q)
włośniczka
O
2
O
2
O
2
O
2
O
2
O
2
O
2
Odpływ
żylny
(Q)
KOMÓRK
A
O
2
(Adapted from the ICU Book by P. Marino)
Poziom
ekstrakcji
O
2
zależy od różnicy
poziomów saturacji i ciśnień
parcjalnych
...oraz
dystansu
© Jacek M. Witkowski
7
Dzienne
zużycie tlenu
przez
główne narządy (metabolizm
podstawowy)
Nerki 10%
Inne
38%
Serce 7%
Wątroba 20%
Mózg 25%
139 L
90
L
72
L
36
L
25
L
W sumie:
16 moli
około 360
litrów
(w
normalnyc
h
warunkac
h)
© Jacek M. Witkowski
8
O
2
, Na
+
i ATP w nerkach
-
-
-
-
-
-
-
l
l
l
l
l
l
l
7
6
5
4
3
2
1
20 40 60 80
100 120 140
Reabsorpcja
Na
+
Z
u
ż
y
c
ie
t
le
n
u
Dzienna reabsorpcja
Na
+
= 25 moli
T
Na
+
/ O
2
= 18
T
Na
+
/ ATP
= 3
Na
+
- zależne zużycie O
2
= 32 litry
Metabolizm = 4 litry
Całkowite zużycie O
2
=
36 litrów
Transport jonów przez Na, K – ATPazę
w cewkach nefronu i innych tkankach
jest jednym z najbardziej energochłonnych
procesów biochemicznych.
© Jacek M. Witkowski
9
Fibroblasty wokół
cewki proksymalnej
Zależność między reabsorpcją Na
+
a
tworzeniem EPO w nerce
Zużycie ATP i O
2
Reabsorpcja Na
pojemność
transportowa O
2
erytrocyty
EPO
pO
2
© Jacek M. Witkowski
10
Oksygenaza proliny – czujnik
tlenowy
HIF
Pro
2-
szczawioglutara
n
Bursztynian +
CO
2
Pro
HIF
I
OH
Askorbinia
n
Fe
2+
O
2
© Jacek M. Witkowski
11
Schemat III
J Marx (2004): Science 303,
1454
© Jacek M. Witkowski
12
Dyzoksja
• Niewłaściwe (zwykle obniżone)
zużycie tlenu POMIMO odpowiedniej
dostępności i ciśnienia parcjalnego
pO
2
+
_
© Jacek M. Witkowski
13
Dyzoksja w posocznicy (rola
NO)
• Nadprodukcja NO (indukcja iNOS,
aktywacja śródbłonków - eNOS)
• NO rozprzęga fosforylację oksydatywną w
mitochondriach
© Jacek M. Witkowski
14
Boekstegers et al, Shock 1994;1:246-53
Kontrola
Kontrola
Wstrząs kardiogenny
Wstrząs kardiogenny
Ograniczona infekcja
Ograniczona infekcja
posocznica
posocznica
0
0
20
20
40
40
60
60
pO
2
w tkance
(mmHg)
pO
2
w tkance
(mmHg)
Ciśnienie parcjalne pO
2
w tkance
mięśniowej u chorych na posocznicę -
hiperoksja
© Jacek M. Witkowski
15
Zaburzenia związane z
hiperoksją
• Zużycie O
2
przez oksydazy, nie do produkcji
ATP wolne rodniki:
– ARDS
– Retinopatia noworodków przedwcześnie
urodzonych (ROP)
– Uszkodzenie narządów związane z reperfuzją
Za dużo dobrego…
© Jacek M. Witkowski
16
ROP - Retinopatia noworodków
przedwcześnie urodzonych
© Jacek M. Witkowski
17
ROP i utrata wzroku
© Jacek M. Witkowski
18
Patogeneza ROP
© Jacek M. Witkowski
19
© Jacek M. Witkowski
20
© Jacek M. Witkowski
21
Uszkodzenie narządów
związane z reperfuzją
• Co to jest ‘stres oksydacyjny’
• Narządy, które mogą ulegać SO:
– Serce (w trakcie zawału)
– Niedokrwione jelito
– Inne narządy ulegające reperfuzji po
epizodzie niedokrwiennym , w
szczególności obszary w pobliżu
martwicy (uszkodzone, zmienione
przez proces zapalny)
• Efekt: poszerzenie obszaru
uszkodzenia w stosunku do
wywołanego samym niedokrwieniem
© Jacek M. Witkowski
22
KONIEC