Sauerstoffsättigung

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 7. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Der Sauerstoffgehalt im Blut oder auch die Sauerstoffsättigung ist die Summe aus gelöstem und gebundenem Sauerstoff, wie sie im arteriellen und venösen Blut vorliegt. Über das Blut werden alle Zellen und Gewebe des Körpers mit Sauerstoff versorgt. Bei Erscheinungen wie der Kohlenmonoxidvergiftung ist diese Versorgung nicht mehr gewährleistet.

Was ist die Sauerstoffsättigung?

Der Sauerstoffgehalt im Blut oder auch die Sauerstoffsättigung ist die Summe aus gelöstem und gebundenem Sauerstoff, wie sie im arteriellen und venösen Blut vorliegt.

In der Lungenatmung übernimmt das Blut die Rolle eines Transportmediums. Die Erythrozyten sind die häufigsten Blutzellen im menschlichen Blut und werden auch als rote Blutkörperchen bezeichnet. Sie können Sauerstoff aufnehmen und passen durch ihre bikonkave Form durch die dünnsten Kapillaren. Aus den Lungenkapillaren transportieren sie den Sauerstoff durch das Blutsystem zu den Organen des gesamten Körpers.

Es gibt 24 bis 30 Billionen Erythrozyten im Blut. Sie bestimmten den Sauerstoffgehalt, der im Blut vorhanden ist. Dieser Sauerstoffgehalt hat vor allem als Sauerstoffsättigung medizinische Relevanz. Bei der Sauerstoffsättigung handelt es sich um den Quotienten aus dem tatsächlichen Blutsauerstoff und der maximalen Blutsauerstoffkapazität. Normalerweise wird der Sauerstoffgehalt im Blut in der Einheit ml/dl angegeben. Das Gasvolumen Sauerstoff wird dabei in Millilitern pro 100 Milliliter Blut berechnet.

Der Sauerstoffgehalt kann sich entweder auf den arteriellen oder den venösen Sauerstoffgehalt im Blut beziehen. Für Arterien wird der Wert CaO2 genannt. Bei Venen heißt er dagegen CvO2. Vor allem der arterielle Sauerstoff hat medizinisch eine hohe Aussagekraft.

Funktion & Aufgabe

Sauerstoff wird auf zwei verschiedene Arten im Blut transportiert. Zum einen liegt er in einer physikalisch gelösten Form vor und zum anderen ist er an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen gebunden. Die gelöste Form des Sauerstoffs im Blut dient dem Sauerstoffaustausch zwischen dem Blutplasma und den Alveolen der Lunge. Außerdem spielt die gelöste Form für den diffusionsbasierten Austausch zwischen dem Blutplasma und den Organen, Geweben sowie Zellen eine Rolle.

Die Sauerstoffkonzentration an gelöstem Sauerstoff beträgt bei einem konventionellen Sauerstoffpartialdruck in den Alveolen rund drei Milliliter im Plasma von einem Liter Blut. Sauerstoff ist aber nur begrenzt löslich. Aus diesem Grund wird er an das zweiwertige Eisen des Hämoglobins gebunden.

Dieser Prozess wird auch als Oxygenierung bezeichnet und stellt die Sauerstoffversorgung aller Zellen des Körpers sicher. Bei der Oxygenierung ordnen sich die Moleküle des Hämoglobins neu an. Das zentrale Eisenatom der Verbindung ändert seine Lage. Mit der Bindung liegt das Hämoglobin in einer entspannten R-Form vor, die auch als Oxyhämoglobin bezeichnet wird.

Wie affin das Hämoglobin gegenüber Sauerstoff ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Der ph-Wert und die Temperatur spielen dabei eine zentrale Rolle. Bei niedrigem Kohlendioxidgehalt im Blut und bei relativ hohem pH-Wert ist Hämoglobin sauerstoffaffin. In den alveolaren Kapillaren der Lunge liegt ein hoher pH-Wert vor, während der Kohlendioxidgehalt vergleichsweise niedrig ist. Daher bindet sich das Hämoglobin in den Kapillaren der Lunge an Sauerstoff.

Im restlichen Körper liegen relativ hohe CO2-Konzentrationen bei einem relativ niedrigen pH-Wert vor. Aus diesem Grund kommt es zu einer Desoxygenierung. Das Hämoglobin gibt den Sauerstoff also langsam wieder ab, weil sich seine Bindungsaffinität reduziert. Auf diese Weise kann der gesamte Körper mit Sauerstoff versorgt werden.

Für die Stoffwechselvorgänge aller Zellen wird Sauerstoff benötigt. Diese Stoffwechselvorgänge werden daher auch als innere Atmung bezeichnet und stellen dem Organismus Energie zur Verfügung. Ohne den Blutsauerstoff in seiner gelösten und gebundenen Form wären die Stoffwechselvorgänge der Zellen bedroht und in Folge dessen wäre die Energieversorgung des Körpers nicht mehr gewährleistet.

Krankheiten & Beschwerden

Wenn der arterielle Sauerstoffgehalt unter die Normwerte von 20,4 ml/dl bei Männern und 18,6 ml/dl bei Frauen fällt, so liegt eine Hypoxämie vor. Ein solches Phänomen kann sich zum Beispiel im Rahmen einer Kohlenmonoxidvergiftung einstellen. Es handelt sich dabei um die Hauptursache tödlicher Vergiftungen. Die Sauerstoffversorgung des Gewebes ist bei einer Kohlenmonoxidvergiftung nicht mehr gesichert. CO2 verdrängt den Sauerstoff im Blut vom Hämoglobin und der Sauerstoff kann so nicht mehr durch den Körper transportiert werden. Die Folgen können unter Umständen tödlich sein.

Auch bei einer respiratorischen Insuffizienz kann sich eine Hypoxämie einstellen. Die Lungenbläschen sind im Rahmen dieser Erscheinung unterbelüftet. Erstickungsgefühle treten auf. Oft ist eine akute Lungenentzündung die Ursache einer respiratorischen Insuffizienz.

Ein dritter Grund für eine Hypoxämie kann die Anämie (Blutarmut) sein. Im Rahmen dieser Erscheinung fällt die Hämoglobin-Konzentration im Blut ab. Die Fähigkeit zur Sauerstoffbindung vermindert sich. In der Regel versucht der Körper den Mangel an Erythrozyten, und damit an Hämoglobin, durch einen Anstieg der Herzfrequenz zu kompensieren. Auf diese Weise möchte der Organismus die Sauerstoffversorgung der inneren Organe trotz der Blutarmut sicherstellen. Anämien stellen sich in der Regel als Folge eines größeren Blutverlusts ein. Auch Blutbildungsstörungen, Nierenerkrankungen oder Tumorerkrankungen und chronisch entzündliche Erkrankungen sind als Ursachen denkbar. Eine schnellere Ermüdbarkeit und Luftknappheit sind die häufigsten Begleitsymptome von Anämien.

Von der Hypoxämie zu unterscheiden ist die Hypoxie. Dabei werden Teile des Körpers nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt. Ohnmacht und eine blau gräuliche Hautfarbe stellen sich ein. Eine Hypoxie kann beispielsweise ischämische, anämische oder histotoxische Ursachen haben.

Quellen

Arasteh, K., et. al.: Innere Medizin. Thieme, Stuttgart 2013
Bungeroth, U.: BASICS Pneumologie. Urban & Fischer, München 2010
Schaberg, T. et al.: Pneumonien. Thieme, Stuttgart 2001

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