Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Edition

1. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.

2. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
41章 血液,組織液内の
酸素,二酸化炭素の輸送
UNIT VII
呼吸

3. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
肺から組織への酸素の輸送

4. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
肺胞から毛細血管への酸素の拡散
静脈端
静脈端
動脈端
動脈端
肺胞
肺胞
肺毛細血管
肺毛細血管
静脈端
動脈端
肺胞
肺毛細血管
♣ 肺胞気内のO2ガスの分圧PO2は104mmHg
♣ 毛細血管に流入する肺動脈端の静脈血のPO2は,平均で
わずか40mmHg
♣ 当初の分圧較差は,104ｰ40=64mmHg

5. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
肺胞から毛細血管への酸素の拡散
静脈端
静脈端
動脈端
動脈端
肺胞気酸素分圧
肺胞気酸素分圧
肺胞
肺胞
血中
血中
肺毛細血管
肺毛細血管
静脈端
動脈端
肺胞気酸素分圧
肺胞
血中
肺毛細血管
♣ 毛細血管内のPO2は,急速に上昇
♣ 毛細血管の1/3の⾧さで,肺胞気のPO2と同値
(ほぼ104mmHg)に達する.

6. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
激しい労作時,人の体は,通常の20倍にも及ぶ
酸素を必要とする.
労作時は,心拍出量が増加するため,血液が毛
細血管内に滞在する時間は,半分以下に短縮
する.
O2の拡散に関する安全係数が高いため,労作
時でも血液は殆どが酸素化される.
労作時の肺血流による酸素摂取

7. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
労作時の酸素拡散能力は,ほぼ3倍に増加
拡散にあずかる毛細血管の表面積が増加
肺上部の換気血流比がほぼ理想的な値に改善.
安静時は,毛細血管の1/3の⾧さ部分で,血液
の酸素化が完了し，のこり2/3の部分では,それ
以上酸素が血液内に移動することがない.
労作時,毛細血管内の血液が肺胞を通過する
時間が短縮しても,血液はほぼ完全に酸素化さ
れる.
労作時の肺血流による酸素摂取

8. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
左房に流入する血液の約98%は,肺胞毛細血
管を通過して,PO2約104mmHgに酸素化され
ている.
残りの2%は,大動脈から気管支循環を介して
肺の深部組織を潅流し,酸素に暴露されていな
い血液で,ガス交換を受けていないシャント血流.
シャント血流のPO2は,約40mmHg.
シャント血流と肺静脈血が混合venous
admixture of bloodのため,PO2は約
95mmHgに低下.
動脈血内での酸素輸送

9. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
循環各部分におけるPO2の変化
体
静脈
血
肺毛細
血管
体
動脈
血
肺シャント血
の混合
体毛細血管
体
静脈
血

10. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
末梢毛細血管から組織液への酸素の拡散
毛細血管の
動脈端
毛細血管の
静脈端
♣ 毛細血管動脈端のPO2は,95mmHg
♣ 周囲の組織液のPO2は,わずか約40mmHg
♣ 当初の分圧較差が大きく,直に間質のPO2と等しくなる.
♣ 体静脈血のPO2は,約40mmHgとなる.

11. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血流量の増加が間質液のPO2を上昇
血流量(正常に対する%)
血流の上限
間質液PO
2
(mmHg)
♣ ある組織の血流量が増加すると,より多くの酸素が組織に移送されるため,組
織のPO2が相応に上昇する.

12. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血流量の増加が間質液のPO2を上昇
血流量(正常に対する%)
血流の上限
間質液PO
2
(mmHg)
♣ 血流が4倍に上
昇するとPO2は
40mmHg(A点)か
ら66mmHg(B点)
に上昇する.
♣ 血流が,最大限ま
で上昇してもPO2
の上限は,動脈血
のPO295mmHgを
超えることは無い.
♣ 血流が減少すると,
組織PO2も減少す
る(C点).

13. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
組織の代謝が亢進すると間質液のPO2が低下
血流量(正常に対する%)
血流の上限
間質液PO
2
(mmHg)
♣ 酸素消費量が
減少すると,間質
液PO2が増加
♣ 酸素消費量が
増加すると,間質
液PO2が低下.

14. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞は,常に酸素を消費しているため,細胞内
PO2は,常に毛細血管PO2より低値
毛細血管と末梢組織細胞との間は,かなりの距
離がある.
細胞内PO2
範囲:5~40mmHg,
平均23mmHg(実験動物の直接測定による)
通常,細胞内の化学的反応に必要な酸素分
圧は,1-3mmHgで,平均値23mmHgは,十分
必要分圧を超えていて,安全係数が高い.
毛細血管から組織細胞への酸素拡散

15. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
CO2の拡散は,酸素の拡散より約20倍迅速に
行われる.
拡散に必要な分圧較差は,酸素と比較するとか
なり小さい.
細胞から毛細血管,肺毛細血管から肺胞へのCO2の拡散

16. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
組織細胞から毛細血管へのCO2の拡散
毛細血管の
動脈端
毛細血管の
動脈端
毛細血管の
静脈端
毛細血管の
静脈端
毛細血管の
動脈端
毛細血管の
静脈端
♣ 細胞内PCO2は,46mmHg,間質液のPCO2は45mmHgで,圧較
差はわずか1mmHg
♣ 動脈端のPCO2は40mmHgで,静脈端は45mmHgなので,間質液
のPCO2と正確に平衡している.

17. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
肺毛細血管から肺胞へのCO2の拡散
肺胞気二酸化炭素分圧
肺毛細血管血
動脈端 静脈端
肺胞気
肺毛細血管
血中PCO
2
(mmHg)
♣ 肺毛細血管の動脈端のPCO2が45mmHgで肺
胞気のPCO2が40mmHgと,わずか5mmHgの圧
較差で,必要なCO2拡散を達成している.
♣ 毛細血管⾧の1/3の部分までに,PCO2は,肺胞気
のPCO2と平衡に達する.

18. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
組織の代謝,血流量と間質のPCO2
血流量(正常値に対する%)
10×正常代謝
正常代謝
血流量の下限
1/4 正常代謝
間質液のPCO
2
(mmHg)
♣ 正常血流(A点)から1/4の血流(B点)まで低
下すると,間質PCO2は45mmHgから
60mmHgまで上昇する.

19. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
組織の代謝,血流量と間質のPCO2
血流量(正常値に対する%)
10×正常代謝
正常代謝
血流量の下限
1/4 正常代謝
間質液のPCO
2
(mmHg)
♣ 血流量が,正常の6倍(C点)にまで増加する
と,間質のPCO2は,45mmHgから41mmHg
へ減少する.

20. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
組織の代謝,血流量と間質のPCO2
血流量(正常値に対する%)
10×正常代謝
正常代謝
血流量の下限
1/4 正常代謝
間質液のPCO
2
(mmHg)
♣ 組織の代謝が,正常の10倍にま
で更新すると,いずれの血流量で
も間質のPCO2は大きく上昇する.
♣ 代謝が,1/4に低下
すると,間質のPCO2
は約41mmHgにま
で低下し,動脈血の
値40mmHgに接近
する.

21. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
肺から組織に運搬される酸素の約97%
は,RBCs中のHbと化学的に結合して運ばれる.
残り3%は，血漿水,血液細胞内の水に溶けた
状態で運ばれる.
正常状態では,殆どの酸素は,Hbによって運ば
れていることになる.
酸素運搬におけるHbの役割

22. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
O2分子は,Hbのheme部分と緩く可逆的に結
合している
肺毛細血管のようにPO2が高い場所では,O2
はHbと結合
組織毛細血管のようにPO2が低い場所で
は,O2はHbから放れる.
これが,肺から組織への酸素運搬の殆ど全ての
基本
O2とHbとの可逆的結合

23. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
酸素ｰhemoglobin解離曲線
血中の酸素分圧(PO2)(mmHg)
ヘモグロビン酸素飽和度
(%)
組織から還流した
還元血液
肺を離れる
酸素化された血液
訳注;Oxygen-hemoglobin Dissociation Curve,ODC

24. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
健康成人のHb濃度は15g/dL
Hb.1gは,最大1.34mLの酸素を結合
Hb.が化学的に純粋であれば1.39mL結合できる
が,methemoglobinなどの不純物が数字を下げ
る.
15×1.34=20.1mL
血液100mL中の15gのHbは,完全に酸素と飽
和すると,合計約20mLの酸素と結合できる.
20 volume percent
血中Hbと結合可能な酸素の最大量

25. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
組織を通過する際にHbから放れるO2の量
血液中の酸素分圧(PO2)(mmHg)
血液中の酸素(volumes
%)
正常動脈血
正常静脈血
運動中の静脈血
SaO297%,19.4mL/dL
PvO240mmHg,SvO275%,14.4mL/dL
血液100mLあたりO2
約5mL(19.4-14.4)が
組織に移送されている.

26. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
激しい運動時には,酸素の利用率が増し,間質の
PO2は,正常値40mmHgから15mmHgまで降下
する可能性がある.
この低いPO2では,血液100mLあたりわずか
4.4mLの酸素がHbと結合.
残り19.4-4.4=15mLが,100mLの血液から組織
に引き渡される.
この量は,通常量の3倍に相当する.
訓練されたマラソン選手では,心拍出量は6-7倍に
まで増量可能.
∴組織への酸素の移送量は,6~7×3=20倍
激しい運動時には,酸素運搬量が著増

27. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血液が,組織に与える酸素の率
正常値:約25%
激しい運動時:75-85%
局所組織:
血流速度は,極度に低下
代謝率は,非常に高値
利用係数は,100%に達する
“すべての酸素が,組織に付与される”
利用係数 utilization coefficient

28. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
激しい運動時には,酸素運搬量が著増
血液中の酸素分圧(PO2)(mmHg)
血液中の酸素(volumes
%)
正常動脈血
正常静脈血
運動中の静脈血
SaO297%,19.4mL/dL
血液100mLあたりO2
約15mL(19.4-4.4)が
組織に移送されている.
PvO215mmHg,4.4mL/dL

29. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
安静時,組織は血液100mLあたり酸素約5mL
を必要とする.
結果として,血液PO2は,40mmHgまで低下
組織のPO2は,この40mmHg以上には,上昇し
得ない.(Hbが,組織PO2の上限を約40mmHg
となるように規定している)
Hbが,組織のPO2を緩衝

30. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
激しい運動時,通常の20倍にも及ぶ余分な酸
素をHbから組織に付与する必要がある.
組織PO2が低下することにより達成可能
1. 酸素解離曲線が急峻
2. PO2低下により,組織血流量が増加
Hbから余分な酸素が大量に移送されるため,組織の
PO2低下は,非常に少なく抑えられる.
 血中Hbは,組織PO2が厳密に約15~40
mmHgの範囲に収まるように,自動調節してい
る.
Hbが,組織のPO2を緩衝

31. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
正常肺胞気酸素分圧PAO2は,約104mmHg
 登山,飛行機などでは,この値が容易に半減
 深海,高圧酸素室などでは,この値が10倍にまで上昇
それでも,組織PO2の変化はわずか.
PAO2が60mmHgにまで低下した場合,SaO2は89%で,
正常値SaO297からわずか8%低下したのみ.
組織は,100mLの血液あたり5mLの酸素を摂取
この酸素摂取のため,静脈血PO2は35mmHgまで低下
するが,この値は正常値40mmHgより5mmHg低いのみ.
よって,PAO2が104mmHgから60mmHgにまで低下し
ても,組織のPO2変化は,限定的.
酸素濃度が変動しても,組織PO2は維持される.

32. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
PAO2が500mmHgにまで低下した場合,SaO2は
決して100%を超えないため,正常値97%を3%上
回るのみで,血液に溶け込む酸素の増加も僅か.
組織毛細血管を,血液が流れる際に血中から失わ
れる酸素は,数mLで,PO2を正常値40mmHgより
僅か数mL多い値にまで減少するのみ.
結果として,PAO2が60mmHgから500mmHg以
上にまで大きく変化しても,末梢組織のPO2は,正
常値から数mLを超えて変化することは無く,血液
Hbシステムが,beautifully見事に組織の酸素緩
衝機能を果たしていることを示すものである.
酸素濃度が変動しても,組織PO2は維持される.

33. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
酸素-hemoglobin解離曲線の偏移
血液中の酸素分圧(PO2)(mmHg)
ヘモグロビン酸素飽和度
(%)
右への偏位:
(1)H+の増加
(2)CO2の増加
(3)体温上昇
(4)2,3-Biphosphoglycerateの
上昇
♣ pHが,7.4から7.2に
acidicになると右に
15%偏移する
♣ 7.4から7.6に増加す
ると左に同量程度偏移

34. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. 血液が組織を通過する際,CO2が組織細胞か
ら血液内に拡散する.
2. この拡散により,PaCO2が上昇
3. 血中のH2CO3(炭酸)とH+を増加
4. ODCを,右に偏移
5. Hbが酸素を解離しやすくし,組織に至る酸素
の量を増加
肺では,この逆の現象がおこり,Hbと結合する酸
素が増加する.
CO2,H+がODCを右に偏移Bohr効果

35. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
2,3-biphosphoglycerate(BPG)
BPGは,常に曲線を若干右に偏移
数時間以上持続する低酸素状態では,血中の
BPGが相当量増加し,ODCをさらに右に偏移
これにより, 組織へのO2解離を増し,10mmHg
までも組織PO2を増加.
組織血流量が乏しい低酸素の順応反応として
重要
BPGが,ODCを右方偏移

36. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
労作時は,ODCが右方に偏移して,筋繊維に余分
に酸素を送り込む.
筋の収縮による大量のCO2放出
その他の酸の放出
筋毛細血管内のH+濃度上昇
筋の温度が2~3゜C上昇し,筋への酸素供給を増加
 いずれも,ODCを右に偏移し,O2の70%がすでに
Hbから除去されている場合でも,40mmHgの
PO2レベルでO2がHbから筋に放出される.
 肺では,ODCの偏移が逆に働き,肺胞から酸素を
余分に血中内に取り込む
労作時のODCの右方偏移

37. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞内で正常な化学反応が行われるために必
要なPO2は,ほんの僅か
細胞内の呼吸酵素系では,細胞内PO2が
1mmHg以上ある場合には,利用可能酸素の
量は化学反応の速度を制限する因子となり得
ない.
かわりに,主な制限因子として細胞内の
adenosine diphosphate(ADP)の濃度が上
げられる.
細胞内PO2と酸素利用量

38. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞内ADP量と酸素利用量
酸素の利用量
(×正常安静時レベル)
細胞内PO2 (mmHg)
♣ 細胞内PO2が
1mmHg以上ある場
合,細胞内のADP濃
度に応じて酸素利用
量は一定になる.
♣ ADP濃度が変わると,
その濃度に比例して酸
素利用量が変化する.
1

39. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞内ADP量と酸素利用量
酸素の利用量
(×正常安静時レベル)
細胞内PO2 (mmHg)
♣ 細胞内で,ATPを使用し
てエネルギーを供給する
と,ADPに変換される.
♣ ADP濃度が高まると,O2
が様々な栄養素と結合し
て,ADPをATPに再変換
するエネルギーを放出
し,O2の代謝利用量が増
加.
♣ 細胞のO2使用量
は,ATPからADPが形成さ
れる量によって制御される.
1

40. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
組織細胞と毛細血管との距離は,まず50μmを
超えることはない.
細胞は,ときに毛細血管からより距離のある所
に存在し,酸素の拡散量が低下して細胞内の
PO2が低値となる.
拡散制限により,低いPO2が細胞内の酸素利
用を抑制する事態が起こりうる.
病的状態でのみ,発生
毛細血管から細胞までの拡散距離と酸素利用

41. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
ある組織の分時酸素利用量の決定因子
1. 血液100mLが,その組織に運搬する酸素の量
2. 血流量.
 組織を流れる血流速度が非常に遅くなり,細胞
内の代謝に必要な臨界値1mmHgを維持で
きない場合がある.この場合は,組織の酸素使
用率は,血流により制限される(血流制限).
 拡散制限,血流制限いずれの場合も,細胞の
生存に必要なPO2が得られず,これらの状態が
⾧く持続することはあり得ない.
血流量と酸素利用

42. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
正常PaO2 95mmHg時,
溶存酸素0.29mL/dL
毛細血管内PO2 40mmHg時,
溶存酸素0.12mL/dL
溶存状態で移送される酸素は,
0.17mL/dL(=0.29-0.12)
Hbが移送する酸素 5mL/dL(全体の97%)
溶存状態で移送される酸素 0.17mL(同3%)
溶存状態での酸素移送

43. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
激しい運動時
Hbにより組織に移送される酸素は3倍にまで増加
溶存状態で移相される酸素量は全体の1.5%にま
で低下.
PAO2が非常に高い場合,溶存酸素で移相され
る酸素が遥かに多くなる.
組織の酸素が過剰になり,“酸素中毒”状態になり,
痙攣,死に至ることも.
溶存状態での酸素移送

44. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
COは,Hb分子上で酸素と同一部位に結合し,
酸素を排除するため,血液の酸素運搬能を減じ
る.
COとHbとの結合は,酸素との結合より250倍
強固.
一酸化炭素とHbとの結合ｰ酸素の排除

45. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
一酸化炭素-Hb 解離曲線
一酸化炭素ガス分圧(mmHg)
ヘモグロビン飽和度(%)
♣ 形は,ODCとほぼ同一
♣ 横軸,COの分圧はODCの酸素分
圧の1/250
♣ PACO 0.4mmHg(正常PAO2
100mmHgの1/250)が,酸素とHbとの
結合に匹敵し,Hbの50%はCOと結合.
♣ CO 0.6mmHg(空気の1/1000未
満のvolume%)で致死的.

46. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
酸素含量は,非常に低下するが,PO2は正常
血液は鮮紅で,cyanosisのような低酸素血症
の兆候を呈さない.
PO2が低下していないため,低PO2に反応して
呼吸中枢を刺激するfeedback反射が誘発さ
れない.
低酸素で,真っ先に影響を受けるのが脳で,危
険に気づく前に,患者は失見当識,意識障害に
陥る可能性.
一酸化炭素中毒

47. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
純酸素で治療
PAO2を高めることにより,COとHbとの結合の解除を
早める.
同時に5%のCO2を投与することにより,呼吸中
枢を強く刺激し,肺胞換気量を増加し肺胞気の
COを減じる.
O2,CO2の集中的治療で,COの除去を10倍早
められる.
一酸化炭素中毒

48. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血液による二酸化炭素の輸送

49. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
CO2輸送の化学的形態
毛細血管
細胞
血漿
赤血球
移送されるCO2の形態:
1,CO2 =7%
2,Hgb-CO2 =23%
3,HCO3
- =70%

50. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
少量のCO2は,溶存状態で肺に輸送
静脈血PCO2 45mmHg,溶存CO2 約2.7mL/dL
動脈血PCO2 40mmHg,溶存CO2 約2.4mL/dL
溶存CO2の形態で肺に輸送されるCO2は,わずか
約0.3mL/dL(全体の約7%)
溶存状態で輸送されるCO2

51. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
溶存状態で輸送されるCO2は,全体の7%
毛細血管
細胞
血漿
赤血球
移送されるCO2の形態:
1,CO2 =7%
2,Hgb-CO2 =23%
3,HCO3
- =70%

52. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
溶存CO2と水が反応して炭酸を形成
RBC内の炭酸脱水酵素carbonic
anhydraseが,反応を触媒し,速度を5000倍
速めている.
反応は,ほんの一瞬で平衡に達する.
血液が,毛細血管を放れる以前に,大量のCO2
とRBC内の水とが反応可能
重炭酸イオンの形態で輸送されるCO2

53. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
炭酸は,一瞬でH+とHCO3
-に解離
殆どのH+は,強力な酸塩基緩衝力を有するHb
と結合
多くのHCO3
-は,RBCs内から血漿に拡散し,か
わりにCl-がRBCs内に拡散する.
この反応を可能にしているのが,bicarbonate-
chloride carrier protein 重炭酸イオン-Cl移送
蛋白で,2つのイオンを反対方向に,速い速度で移送.
∴静脈血RBCs内のCl含量は,動脈血RBCs内の
Cl含量より多いｰChloride shift
炭酸が,重炭酸イオンとH+に解離

54. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
重炭酸イオンの形態で輸送されるCO2
組織から肺へ移送されるCO2の,約70%を占め
る.
炭酸ガス移送上,もっとも重要
carbonic anhydrase inhibitor
(例;acetazolamide)が実験動物に投与され
ると,RBCs内のcarbonic anhydraseの作用
が阻害され,組織からのCO2移送が減少し,組
織PCO2が正常の45mmHgから80mmHgに
まで上昇.

55. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
重炭酸イオンの形態で輸送されるCO2
毛細血管
細胞
血漿
赤血球
移送されるCO2の形態:
1,CO2 =7%
2,Hgb-CO2 =23%
3,HCO3
- =70%

56. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
CO2は,水と反応するほか,Hb分子のamine基
と反応して
carbaminohemoglobin(CO2Hgb)を形成
このCO2とHbとの結合は,緩く,PCO2が毛細血
管内より肺胞内の方が低い肺では,容易に肺
胞へ放出される.
CO2とHbとの結合による輸送

57. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
少量のCO2は,Hbと同様,組織毛細血管内の血漿
蛋白質と結合
この蛋白質量は,Hbの1/4しか無いため,CO2輸送
上の意義は少ない.
Hb,および他の血漿蛋白質とcarbamino結合し
て輸送されるCO2は,全体の約30%で,通常
1.5mL/dL
RBCs内でのCO2と水との反応に比べると非常に
ゆっくりで,正常状態では,全体のCO2輸送の20%
以上をcarbamino機構で賄っているかは疑わしい.
CO2と血漿蛋白との結合による輸送

58. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
蛋白とcarbamino結合で輸送されるCO2
毛細血管
細胞
血漿
赤血球
移送されるCO2の形態:
1,CO2 =7%
2,Hgb-CO2 =23%
3,HCO3
- =70%

59. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
二酸化炭素解離曲線
二酸化炭素ガス分圧(mmHg)
血中のCO
2
(volume%)
正常作動範囲
♣ 正常PCO2は,動脈40mmHg,静
脈45mmHgと,非常に狭い範囲に
ある.

60. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
二酸化炭素解離曲線
二酸化炭素ガス分圧(mmHg)
血中のCO
2
(volume%)
正常作動範囲
♣ 血中の全ての形態のCO2の
濃度は,約50mL/dLで,そのう
ちわずか4mL/dLが組織から
肺に運ばれているのみ.
♣ 組織を通過することにより約
52mL/dLまで上昇し,肺で約
48mL/dLに低下する.

61. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血液内のCO2が増加すると,HbからO2が放れ易く
なるｰBohr 効果
HbとO2とが結合すると,血中からCO2が放れ易く
なるｰHaldane効果
Bohr効果の酸素運搬促進効果より, Haldane効果
のCO2運搬促進効果の方が量的にはるかに重要
Hbは,O2と結合すると強酸となり,CO2を血中から肺胞
へ放出する.
強酸となったHbは,CO2と結合してcarbamino-Hbを
形成する力が弱まる.
強酸となったHbは,H+を過剰に放出し,このH+が
HCO3
-と結合して炭酸を形成し, さらに水とCO2に解
離し,そのCO2が血中から肺胞に放出される
O2を結合し,CO2を放出-Haldane効果

62. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
CO2解離曲線の一部分
♣ A点;組織の正常
PCO245mmHg,C
O2含量52mL/dL
♣ 肺に至りPCO2が
40mmHg,PO2が
100mmHgに上昇し
た際にHaldane効
果による曲線の偏移
が無い場合に
は,CO2含量の低下
は50mL/dLまでに留
まる(-2mL/dL)

63. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
CO2解離曲線の一部分
♣ 肺でPO2が上昇す
ると,解離曲線が下
方に偏移(Haldane
効果)しCO2含量は
48mL/dL(B点)に減
少.
♣ Haldane効果によ
り,放出されるCO2が
倍増し,組織からの
CO2汲み取りも倍増
する.

64. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
末梢組織で,CO2が血中に入る際に形成される炭
酸のために,pHが低下
この酸が,緩衝剤と反応するため,pHが著明に下
がることは防がれる.
動脈血pH7.41
毛細血管pH7.37(-0.04unit)
肺毛細血管pH7.41
重労働時ないし代謝亢進時,あるいは組織間血
流が淀んでいる場合,組織血液(と組織そのも
の)pHの低下はｰ0.50と正常の約12倍に及び,組
織の著明なacidosisを来す.
CO2輸送中の血液酸度の変化

65. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
肺からの組織への酸素輸送量 約5mL/dL
組織から肺へのCO2輸送量 約4mL/dL
正常安静時 摂取された酸素量の約82%が炭酸
ガスとして呼出される.
R=
炭酸ガス排出量
酸素摂取量
炭水化物以外を摂取しなければR=1.00
脂質以外を摂取しなければR=0.7
O2が脂質と反応すると,O2のかなりの割合が脂質のH+と
結合しCO2のかわりに水を形成.
平均的な炭水化物,脂質,蛋白質量を摂取している正
常食の人では,R=0.825
呼吸商 respiratory exchange ratio

66. 41 Transport of Oxygen and Carbon dioxide in Blood and Tissue Fluids
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
41章 血液,組織液内の
酸素,二酸化炭素の輸送
UNIT VII
呼吸