働く筋肉は酸素を奪い取る―酸素解離曲線が右へずれる理由

ヘモグロビン（Hb）酸素解離曲線は、横軸に酸素分圧（PO2）、縦軸にHbの酸素飽和度（SO2）をとったグラフで、S字状（シグモイド）の形を示す。S字状になるのは、Hbの4つのサブユニットのうち1つに酸素が結合すると、残りのサブユニットの酸素親和性が高まる「協同性（アロステリック効果）」があるためである。 曲線の「右方シフト」とは、同じ酸素分圧で比べたときに飽和度が低くなる、すなわちHbの酸素親和性が低下して酸素を手放しやすくなる状態を指す。指標としては、飽和度50%となる酸素分圧（P50、正常は約27mmHg）が上昇する。逆に「左方シフト」は親和性が上昇し、酸素を離しにくくなる状態で、P50は低下する。 右方シフトを起こす因子は、代謝が盛んで酸素を必要としている組織の環境と一致する。すなわち、①H+濃度の上昇（pH低下）、②PCO2の上昇、③体温上昇、④赤血球内2,3-DPG（2,3-ジホスホグリセリン酸、2,3-BPGともいう）の増加である。これらを覚えておけば、選択肢はそれぞれ「右方シフト因子の逆（左方シフト）」か「曲線に直接関与しない因子」かに分けられ、CO2濃度の上昇だけが右方シフトを起こすと判断できる。

右方シフトと左方シフトの原因の整理

右方シフト（酸素親和性低下、P50上昇、組織へ酸素を放しやすい） ・H+上昇（pH低下、アシドーシス） ・PCO2上昇 ・体温上昇（発熱、運動中の筋肉） ・2,3-DPG上昇（高地順応、慢性貧血、慢性低酸素血症、甲状腺機能亢進症など） 左方シフト（酸素親和性上昇、P50低下、酸素を放しにくい） ・H+低下（pH上昇、アルカローシス） ・PCO2低下（過換気） ・体温低下 ・2,3-DPG低下（保存血の大量輸血、低リン血症など） ・胎児ヘモグロビン（HbF）：2,3-DPGとの結合が弱いため親和性が高く、胎盤で母体血から酸素を受け取りやすい ・一酸化炭素（CO）中毒：COHbが生じると残りのヘム部位の酸素親和性が上がり、曲線は左方にシフトして組織低酸素を悪化させる ・メトヘモグロビン血症

覚え方

運動中の筋肉を思い浮かべるとよい。筋肉は熱を産生し（体温上昇）、CO2と乳酸を産生して（PCO2上昇、pH低下）、酸素を多く必要とする。このような環境で曲線が右にずれ、Hbが酸素を多く手放すのは合目的的である。

ボーア効果とホールデン効果

・ボーア効果：H+やCO2の増加によりHbの酸素親和性が低下する現象（酸素の放出を促す）。 ・ホールデン効果：Hbが酸素を放すと、CO2（カルバミノHb）やH+を結合しやすくなる現象（CO2の運搬を促す）。 両者は表裏の関係にあり、組織では酸素放出とCO2取り込みが、肺では酸素取り込みとCO2放出が互いに促進し合う。

臨床的意義

右方シフトでは組織への酸素供給が有利になる一方、同じPaO2でも飽和度（SpO2）が低めに出る。還元Hbが増えるため、チアノーゼは出現しやすくなる。