Kaskada tlenowa
W fizjologii oddychania kaskada tlenowa opisuje przepływ tlenu z powietrza do mitochondriów. Tlen przepływa z obszarów o wysokim ciśnieniu parcjalnym tlenu (PO 2 , znanym również jako prężność tlenu) do obszarów o niższym ciśnieniu PO 2 .
Powietrze zawiera zwykle około 21% tlenu, a na poziomie morza PO 2 powietrza wynosi zwykle około 159 mmHg. Wilgotność osłabia stężenie tlenu w powietrzu. Gdy powietrze jest wdychane do płuc, miesza się z wodą i gazami spalinowymi, w tym z CO 2 , dodatkowo rozcieńczając stężenie tlenu i obniżając PO 2 . Ponieważ tlen nadal przepływa z obszarów o wyższym stężeniu do niższych, przechodzi przez wiele barier, takich jak pęcherzyki płucne, ściany naczyń włosowatych, osocze kapilarne, ściany krwinek czerwonych, przestrzeń śródmiąższowa, inne ściany komórkowe i cytoplazma komórkowa. Ciśnienie cząstkowe tlenu spada przez każdą barierę.
Tabela 1 podaje przykład typowej kaskady tlenowej dla mięśnia szkieletowego zdrowego dorosłego mężczyzny w stanie spoczynku, oddychającego powietrzem o ciśnieniu atmosferycznym. Rzeczywiste wartości u danej osoby mogą się znacznie różnić w zależności od warunków otoczenia, stanu zdrowia, typu tkanki i wymagań metabolicznych.
| Lokalizacja | Ciśnienie parcjalne tlenu (mmHg) | Notatki |
|---|---|---|
| Suche powietrze | 159 | Powietrze zawiera ~21% tlenu |
| Wilgotne powietrze | 150 | Powietrze jest nawilżane w drogach oddechowych |
| Powietrze pęcherzykowe | 110-100 | Powietrze pęcherzykowe zawiera gazy wylotowe, takie jak CO 2 |
| Krew tętnicza (PaO 2 ) | 98-95 | Tlen musi przejść przez pęcherzyki płucne, co prowadzi do spadku PO 2 zwanego gradientem pęcherzykowo-tętniczym (zwykle spadek o 1-5 mmHg, ale czasami większy). |
| Krew żylna (PvO 2 ) | 40-35 | Krew tętnicza usuwa tlen z naczyń włosowatych przed wpłynięciem do układu żylnego. Ciśnienie cząstkowe tlenu we krwi żylnej (PvO 2 ) może wahać się w szerokim zakresie w różnych żyłach drenujących różne tkanki z powodu różnic w zapotrzebowaniu tkanek na tlen. |
| Przestrzeń śródmiąższowa w spoczynkowym mięśniu szkieletowym | 18-13 | Ściany naczyń włosowatych zapewniają fizyczne bariery, które częściowo utrudniają przenikanie tlenu z krwi do przestrzeni śródmiąższowej. |
| Przestrzeń wewnątrzkomórkowa w komórkach mięśni szkieletowych (PO 2is ) | 14-10 | Ściany komórkowe zapewniają fizyczne bariery, które częściowo opierają się przenikaniu tlenu z przestrzeni śródmiąższowej do przestrzeni wewnątrzkomórkowej . |
| mitochondria | 10-0 | Ogólnie przyjmuje się, że ciśnienie cząstkowe tlenu w mitochondriach jest niższe niż w otoczeniu, ponieważ mitochondria zużywają tlen. Jeśli poziom tlenu jest zbyt niski, mitochondria nie mogą wytwarzać ATP na energię poprzez metabolizm tlenowy . Przejście między metabolizmem tlenowym i beztlenowym ma głębokie konsekwencje fizjologiczne. |