แก๊สออกซิเจนมีความสำคัญต่อร่างกายมนุษย์อย่างไร

ระบบไหลเวียนเลือดเป็นระบบที่มีความสำคัญต่อระบบทางเดินหายใจเพราะ เลือดเป็นตัวนำออกซิเจนไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย เช่นเดียวกับนำคาร์บอนไดออกไซด์มายังปอดเพื่อส่งกลับไปยังโลกภายนอกผ่านอวัยวะตามที่ได้กล่าวมา เพราะส่วนประกอบหนึ่งของเลือดเป็นตัวการสำคัญในการทำให้การแลกเปลี่ยนแก๊สระดับเซลล์เป็นไปด้วยดีซึ่งนั้นก็คือ ฮีโมโกลบิน (Hemoglobin) บนเซลล์เม็ดเลือดแดง

ฮิโมโกลบินเกิดจากโพลีเป็ปไทด์ 4 สาย รวมเข้าด้วยกัน ในแต่ละสายมีหน่วยย่อยฮีม (Heme Group) อยู่ ซึ่งมีธาตุเหล็ก (Fe) ที่มีความสามารถในการจับตัวกับแก๊สได้ดีเป็นส่วนประกอบ แก๊สในที่นี้คือ ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อเกิดการแพร่จากถุงลมมายังหลอดเลือดฝอย ออกซิเจน (O2) จะจับตัวกับฮีม (Hb) กลายเป็น oxyhemoglibin (HbO2) ตามสมการด้านล่าง

แต่ฮีโมโกลบินสามารถลำเลียงออกซิเจนได้เพียง 98.5% ที่เหลือจะละลายอยู่ในน้ำเลือด 1.5% และเมื่อลำเลียงไปตามส่วนต่างๆ ของร่างกายที่มีออกซิเจนต่ำกว่า แก๊สออกซิเจนจึงผละออกจากฮีโมโกลบินและแพร่เข้าสู่ของเหลวภายนอกเซลล์ เข้าสู่เซลล์ร่างกาย

หลังจากสร้างพลังงานเสร็จ เซลล์ก็จะขับของเสียออกมาในรูป คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 )สะสมอยู่ในของเหลวภายนอกเซลล์ในปริมาณมาก แล้วแพร่เข้าสู่เลือดเพื่อกำจัดออกสู่ร่างกายผ่านระบบหายใจ โดยจะละลายอยู่ในน้ำเลือด 7% จับตัวกับ Hb 23% (ดังที่แสดงในสมการที่ (2)) และรวมตัวกับน้ำในเม็ดเลือดแดง 70% ตามสมการด้านล่างนี้

ในสมการที่ (1) แสดงให้เห็นว่าเมื่อน้ำจับตัวกับคาร์บอนไดออกไซด์กลายเป็นกรดคาร์บอนิก (H2CO3) ต่อด้วยแตกตัวเป็นไฮโดรเจนไอออน (H+) และไบคาร์บอเนตไอออน (HCO3–) แม้ไฮโดรเจนไอออนจะมีผลต่อค่า pH ในเลือด แต่เพราะจับตัวกับฮีโมโกลบินจึงลดปัญหาที่จะเกิดกับค่า pH หลังจากนั้นเมื่อเดินทางไปถึงปอด ไฮโดรเจนไอออนจะจับตัวกับไบคาร์บอเนตไปเป็นกรดคาร์บอนิกอีกครั้งก่อนจะแยกเป็นคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำและแพร่ไปยังปอดเพื่อนำออกจากระบบร่างกายทางจมูกและปาก

หากมีคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไปในเลือด ไฮโดรเจนไอออนจะทำให้ค่า pH ลดต่ำลงจนค่าความเป็นกรดสูงกว่าปกติ ดังนั้นสมองส่วนพอนส์และเมดัลลาซึ่งควบคุมการหายใจแบบอัตโนวัติ (ควมคุมไม่ได้) จะสั่งให้ร่างกายหายใจถี่ขึ้นเพื่อนำคาร์บอนไดออกไซด์ออกให้ได้มากที่สุด นอกจากนี้ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดยังบ่งบอกถึงความสามารถในการเผาผลาญ (metabolism) ได้อีกด้วย เพราะยิ่งเผาผลาญได้มากก็จะขับของเสียออกมามากตามกัน

ออกซิเจนเมื่อเข้าสู่ร่างกายโดยการหายใจเข้าไปสู่ปอด เมื่อออกซิเจนเข้าสู่ปอดจะเกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซเพื่อให้ก๊าซออกซิเจนเข้าไปจับฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดงและเดินทางเข้าหัวใจ หัวใจจะส่งเลือดแดงที่เต็มไปด้วยออกซิเจนนี้ไปยังอวัยวะต่างๆ เพื่อที่ออกซิเจนจะเข้าไปช่วยในกระบวนการเมตาบอลิซึมของงเซลล์ตามอวัยวะเพื่อรักษาให้เซลล์มีชีวิตอยู่ต่อไป เช่น เซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์ตับ เซลล์ไต เซลล์สมอง เป็นต้น ถ้าร่างกายเกิดภาวะขาดออกซิเจนหรือได้รับออกซิเจนไม่เพียงพอต่อความต้องการของร่างกายจะทำให้เซลล์ตายส่งผลให้อวัยวะตายตามไปด้วย 

ระดับออกซิเจนในอากาศ O2 โดยปกติอยู่ที่ 20.9%  O2 ระดับออกซิเจนจะเปลี่ยนแปลงไปตามระดับความสูง-ต่ำจากพื้นดิน หากขึ้นไปบนยอดเขาปริมาณออกซิเจนจะลดต่ำลง หรือหากลงในอุโมงค์ เหมืองแร่หรือใต้ดิน ระดับออกซินเจนก็จะน้อยลง ร่างกายคนเราสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในระดับออกซิเจน 20.9% O2 แต่หากมีการเปลี่ยนแปลงระดับออกซิเจนในอากาศ ร่างกายคนเราจะมีปฏิกริยาดังนี้

- 18% O2 Limit of Saftey ปริมาณออกซิเจนต่ำสุดที่ร่างกายอยู่ได้ หากเกินขีดจำกัดจะส่งผลต่อร่างกายได้
- 16% O2 หัวใจเต้นเร็ว/ หัวใจเต้นผิดจังหวะ ปวดศรีษะ อยากอาเจียน
- 12% O2 หน้ามืด ไม่มีเรียวแรง
- 10% O2 หน้าซีด อาเจียน
- 8%  O2  หมดสติ ทนอยู่ได้อีก 8 นาที
- 6%  O2  หัวใจหยุดเต้นเสียชีวิต

หากเข้าไปอยู่ในสถานที่อับอากาศเราก็จะเกิดสภาวะออกซิเจนต่ำได้ ซึ่งเราสามารถแก้ไข้ได้ดังนี้

1. การสูดหายใจเข้าลึกๆ การสูดหายใจเข้าลึกๆ ยาวๆ จะทำให้ร่างกายได้รับออกซิเจนจากอากาศเข้าสู่ร่างกายเพิ่มมากขึ้น ลดอาการออกซิเจนต่ำได้ เช่น อาการขาดออกซิเจนเนื่องจากความเครียดเพราะว่าเวลาที่เราเครียด กล้ามเนื้อของเราจะเกร็ง หายใจสั้นๆ ดังนั้นเมื่อเราหายใจยาวๆ จะช่วยลดอาการเกร็งของกล้ามเนื้อและยังช่วยเพิ่มปริมาณออกซิเจนในร่างกาย เป็นต้น

2. ออกกำลังกาย เวลาออกกำลังกายร่างกายจะหายใจเร็วและแรงขึ้น ทำให้ร่างกายได้รับออกซิเจนเพิ่มมากขึ้นและการออกกำลังกายยังช่วยให้เซลล์ในร่างกายแข็งแรงจึงสามารถแรงเปลี่ยนออกซิเจนเพื่อนำไปใช้งานได้มากขึ้นด้วย

3. นวด การที่กล้ามเนื้อปวดเมื่อยเกิดจากกล้ามเนื้อมีการหดตัวและเกร็งตัว ทำให้เลือดในบริเวณนั้นหมุนเวียนไม่ดี กล้ามเนื้อขาดออกซิเจนจึงเกิดการปวดเมื่อยนั่นเอง การนวดจะเข้าไปกระตุ้นการหมุนเวียนของเลือดให้ดีขึ้น ทำให้กล้ามเนื้อได้รับออกซิเจนและสารอาหารที่มากับกระแสเลือด

4. การอาบแช่น้ำอุ่นหรืออบซาวน่า วิธีการนี้จะช่วยให้หลอดเลือดและเส้นเลือดฝอยมีการขยายตัวมีขนาดใหญ่ขึ้น ทำให้เลือดหมุนเวียนมากขึ้นร่างกายจึงมีการแลกเปลี่ยนเอาออกซิเจนเข้าสู่ร่างกายและเอาคาร์บอนไดออกไซต์ออกมาจากร่างกาย ส่งผลให้ผิวพรรณเปล่งปลั่งหน้าตาสดชื่น

5. ดื่มน้ำ น้ำประกอบด้วยโมเลกุลของออกซิเจนกับไฮโดรเจน การดื่มน้ำมากๆ ก็เป็นการนำออกซิเจนเข้าสู่ร่างกายอีกวิธีหนึ่ง ดังนั้นเมื่อรู้สึกว่าร่างกายขาดออกซิเจนเราควรดื่มน้ำเพื่อช่วยในการนำออกซิเจนเข้าสู่กระแสเลือดและควรดื่มน้ำเป็นประจำอย่างน้อยวันละ 8 แก้วต่อวัน