Sauerstoff wird im Blut überwiegend an Hämoglobin gebunden transportiert, in geringerem Maß auch physikalisch gelöst.
Die treibende Kraft für den Sauerstofftransport ist ein Partialdruckgefälle vom eingeatmeten Gas bis zum Ort des Verbrauchs, den Mitochondrien der Zellen.
| Sauerstoffpartialdruck | |
| Raumluft | 160 mmHg |
| alveolär (pAO2) ~ arteriell (paO2) | 100 mmHg |
| zentralvenös | 45 mmHg |
| gemischtvenös | 40 mmHg |
Der arterielle Sauerstoffpartialdruck nimmt mit dem Lebensalter ab. Eine Annährung ist (vereinfacht) nach Murray möglich mit
Während Kohlendioxid und Wasserdampf in Raumluft nur einen vernachlässigbaren Anteil ausmachen, stellen sie im Alveolargas relevante Anteile dar. Das Atemgas wird bereits in den oberen Luftwegen mit Wasserdampf gesättigt. Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt somit 100 % (bei 37 °C). Als Partialdruck angegeben bedeutet dies 47 mmHg. Das Kohlendioxid des Alveolargases dagegen entstammt dem Metabolismus und steht im Gleichgewicht mit dem arteriellen Kohlendioxid.
| Zusammensetzung des Alveolargases | |
| Stickstoff N2 | 570 mmHg |
| Sauerstoff O2 | 100 mmHg |
| Wasserdampf H2O | 47 mmHg |
| Kohlendioxid CO2 | 40 mmHg |
Die angegebenen Werte gelten für einen 'normalen' Luftdruck von rund 1000 hPa = 760 mmHg.
Ein Molekül Hämoglobin (in der überwiegend vorkommenden Form bestehend aus 2 Alpha- und 2 Beta-Untereinheiten) bindet an die vier Eisenatome (Fe(II)) reversibel jeweils 1 Sauerstoffmolekül O2 (Oxigenation). Bei voller Beladung des Hämoglobins mit Sauerstoff resultiert dabei eine Bindungskapazität von 1,39 ml Sauerstoff pro Gramm Hämoglobin (Hüfner-Zahl; vielfach auch mit 1,35 ml/g angegeben).
 Sauerstoffbindungskurve |
Die Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin ist dabei nicht linear, sondern folgt einer sigmoiden (s-förmigen) Beziehung. In dieser Sauerstoffbindungskurve (Sauerstoffdissoziationskurve) ist jedem Sauerstoffpartialdruck pO2 (auf der x-Achse) die entsprechende Sauerstoffsättigung SO2 (y-Achse) zugeordnet. Charakteristisch ist der initial steile Anstieg der Sauerstoffsättigung bei niedrigen Sauerstoffpartialdrücken, während sich bei höheren Partialdrücken die Sättigung dem Maximum von 100 % annähert.
Die Halbsättigung (entsprechend einer Sauerstoffsättigung von 50 %; auch bezeichnet als p50-Wert) liegt unter Standardbedingungen (pH 7,4; pCO2 40 mmHg, 37 °C) bei einem pO2 von 27 mmHg. Dieser Wert ist veränderlich und kann somit als Maß für die Sauerstoffaffinität des Hämoglobins dienen.
Rechtsverschiebung: Bei gleichen Partialdrücken liegt im Fall der Rechtsverschiebung eine niedrigere Sättigung vor, was zur erleichterten Abgabe von Sauerstoff an das Gewebe beitragen soll. Auslösende Faktoren (die beispielsweise in beanspruchter Muskulatur vorliegen): erniedrigter pH-Wert und pCO2-Anstieg (Bohr-Effekt), erhöhte Temperatur, erhöhtes 2,3-Diphosphoglycerat 2,3-DPG).
Linksverschiebung: Umgekehrter Effekt mit erleichterter Sauerstoffanlagerung bei erhöhtem pH-Wert und pCO2-Verminderung (Bohr-Effekt), niedrigerer Temperatur, vermindertem 2,3-DPG (beispielsweise in der Lunge).
Siehe auch: Klinische Beispiele: Sauerstoffbindungskurve
Werden alle relevanten Hämoglobinfraktionen berücksichtigt, wie dies in Blutgasanalysegeräten der Fall ist, kann die tatsächliche (fraktionelle) Sauerstoffsättigung SO2 bestimmt werden.
| oxiHb | oxigeniertes Hämoglobin |
| desoxiHb | desoxigeniertes Hämoglobin |
| COHb | Kohlenmonoxid-Hämoglobin |
| MetHb | Methämoglobin |
Insbesondere Pulsoxymeter können nur zwischen oxigeniertem und desoxigeniertem Hämoglobin unterscheiden. Dies ergibt die partielle Sättigung pSO2, die beim vorliegen von pathologischen Zuständen (wie bei einer Kohlenmonoxid-Intoxikation) von der tatsächlichen Sättigung beträchtlich abweichen kann.
Unter Berücksichtigung des Hämoglobinbestandes (Hb), der Hüfner-Zahl (1,39 ml/g) und dem Ausmaß der Beladung mit Sauerstoff (fraktionelle Sauerstoffsättigung SO2) kann der Sauerstoffgehalt (cO2) im Blut berechnet werden, wobei der physikalisch gelöste Sauerstoff aufgrund des niedrigen Löslichkeitskoeffizienten von 0,003 ml/(dl x mmHg) (Henry-Gesetz) unter physiologischen Bedingungen nur vernachlässigbar wenig zum Sauerstofftransport beiträgt.
Die zugehörigen Einheiten:
Beispiel: Hb 15 g/dl, SO2 0,98 (entsprechend 98 %), pO2 100 mmHg
Wird überdies das Herzzeitvolumen (HZV) miteinbezogen, kann das Sauerstoffangebot (DO2) an den Organismus berechnet werden.
Zu beachten ist, dass übereinstimmende Volumseinheiten verwendet werden:
Normalwert: 800-1000 ml/min
Der Verbrauch an Sauerstoff im Organismus kann aus der Differenz zwischen arteriellem Sauerstoffgehalt (caO2) und venösem Sauerstoffgehalt (cvO2) multipliziert mit dem Herzzeitvolumen (HZV) ermittelt werden.
Normalwert: ~ 250 ml/min
Verminderter O2-Partialdruck ... Hypoxie
Verminderte O2-Sättigung ... Hypoxygenation
Verminderter O2-Gehalt ... Hypoxämie
Kategorie: Physiologie
Letzte Änderung: 01.05.2008