Кратко: наиболее вероятный механизм — изменённые свойства гемоглобина, приводящие к нормальной артериальной насыщаемости в покое, но к нарушенному высвобождению O2 в тканях при нагрузке. Ниже — молекулярные и тканевые объяснения.
Молекулярные механизмы
- Повышенная аффинность гемоглобина к O2 (сдвиг кривой диссоциации влево). Это уменьшает $P_{50}$ (парциальное давление O2 при $50\%$ насыщения) — при нормальном $Pa{O}_2$ SaO2 остаётся высокой, но тканевое высвобождение O2 затруднено.
- Снижение кооперативности (уменьшение коэффициента Хилла $n$) — кривая становится менее крутой, меньше изменения насыщения при падении $p{O}_2$, ухудшая отдачу O2 при нагрузке. Простейшая модель: $$Y=\frac{p{O}_2^n}{p{O}_2^n+P_{50}^n}$$ - Нарушение всехостерической регуляции (ослаблённый эффект Боара, снижение чувствительности к 2,3‑BPG, температуры, $pC{O}_2$) — при физической нагрузке нормальный смещающийся вправо ответ отсутствует, поэтому O2 не высвобождается эффективно.
- Окислительные модификации (метгемоглобин) или связывание CO — уменьшают функционально доступный Hb и/или изменяют кривую диссоциации; при частичной компенсации артериальная SaO2 может выглядеть близкой к норме в покое, но доставка O2 падает при нагрузке.
- Изменения структуры (например, мутантные субюниты, полимеризация) — могут также снижать растворимость/деформируемость эритроцитов и/или скорость диффузии O2.
Тканевые и системные последствия
- Содержание кислорода в артерии: $$Ca{O}_2=1.34\cdot [Hb]\cdot Sa{O}_2+0.0031\cdot Pa{O}_2$$
При увеличенной аффинности $Sa{O}_2$ в покое остаётся нормальной, но из‑за ограниченного высвобождения падает венозное насыщение $Sv{O}_2$ менее ожидаемо? фактически при невозможности отдачи O2 тканям $Sv{O}_2$ может быть выше (организм не может извлечь O2), а тканевое $p{O}_2$ снижается.
- Доставка O2 (supply): $$D{O}_2=CO\cdot Ca{O}_2$$
Даже при нормальном $Ca{O}_2$ в покое, при увеличении потребления при нагрузке доставка/реальное извлечение становятся недостаточными.
- Фактическое потребление (Фикова формула): $$V{O}_2=CO\cdot (Ca{O}_2-Cv{O}_2)$$
Если $Ca{O}_2-Cv{O}_2$ ограничено из‑за плохой отдачи O2, то при возрастании потребления $V{O}_2$ не компенсируется — развивается быстрая утомляемость, ранний анаэробный метаболизм и накопление лактата.
- Микрососудистые эффекты: у некоторых мутантных Hb изменённая форма/жёсткость эритроцитов (например, серповидная), что ухудшает перфузию при нагрузке, вызывает ишемию мышц и утомление, при этом насыщение в покое может быть относительно нормальным.
Итого: нормальная SaO2 в покое + быстрая утомляемость при нагрузке типично объясняются повышенной аффинностью гемоглобина (сдвиг кривой влево) и/или нарушением кооперативности и всехостерической реакции, что приводит к ограниченному доставлению и извлечению O2 из тканей при увеличении потребности.