Vet. Res. 33 (2002) 283-290
DOI: 10.1051/vetres:2002016

Blood oxygen binding in hypoxaemic calves

Carole Cambier^a, Thierry Clerbaux^b, Bruno Detry^b, Vincent Marville^a, Albert Frans^b and Pascal Gustin<sup>a

a</sup>  Department of Pharmacology and Toxicology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Liège, Bd de Colonster, B41, Sart-Tilman, 4000 Liège, Belgium
^b  Department of Internal Medicine, Division of Pneumology, Cliniques Universitaires Saint-Luc, UCL, 1200 Brussels, Belgium

(Received 18 June 2001; accepted 21 January 2002)

Abstract
Blood oxygen transport and tissue oxygenation were studied in 28 calves from the Belgian White and Blue breed (20 healthy and 8 hypoxaemic ones). Hypoxaemic calves were selected according to their high respiratory frequency and to their low partial oxygen pressure (PaO ₂) in the arterial blood. Venous and arterial blood samples were collected, and 2,3-diphosphoglycerate, adenosine triphosphate, chloride, inorganic phosphate and hemoglobin concentrations, and pH, PCO ₂ and PO ₂ were determined. An oxygen equilibrium curve (OEC) was measured in standard conditions, for each animal. The arterial and venous OEC were calculated, taking body temperature, pH and PCO ₂ values in arterial and venous blood into account. The oxygen exchange fraction (OEF%), corresponding to the degree of blood desaturation between the arterial and the venous compartments, and the amount of oxygen released at the tissue level by 100 mL of blood (OEF Vol%) were calculated from the arterial and venous OEC combined with the PO ₂ and hemoglobin concentration. In hypoxaemic calves investigated in this study, the hemoglobin oxygen affinity, measured under standard conditions, was not modified. On the contrary, in vivo acidosis and hypercapnia induced a decrease in the hemoglobin oxygen affinity in arterial blood, which combined to the decrease in PaO ₂ led to a reduced hemoglobin saturation degree in the arterial compartment. However, this did not impair the oxygen exchange fraction (OEF%), since the hemoglobin saturation degree in venous blood was also diminished.

Résumé
Transport de l'oxygène chez les veaux hypoxémiques. Le transport de l'oxygène par le sang et l'oxygénation tissulaire ont été étudiés chez 28 veaux de race Blanc Bleu Belge (20 veaux sains et 8 veaux hypoxémiques). Les veaux hypoxémiques ont été sélectionnés selon les critères suivants : une fréquence respiratoire élevée et une faible pression partielle en oxygène (PaO ₂) dans le sang artériel. Des échantillons sanguins ont été prélevés au niveau artériel et veineux, les concentrations en 2,3-diphosphoglycErate, adénosine triphosphate, chlore, phosphate inorganiques et hémoglobine ont été déterminées, ainsi que les valeurs de pH, PCO ₂ et PO ₂. La courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine (OEC) a été tracée en conditions standards chez chaque animal. Les courbes de dissociation de l'oxyhémoglobine correspondant aux compartiments artériel et veineux ont ensuite été calculées, en tenant compte de la température corporelle ainsi que des valeurs de pH et de PCO ₂ dans le sang artériel et veineux. Le degré de désaturation du sang entre le compartiment artériel et le compartiment veineux (OEF %) a été calculé, ainsi que la quantité d'oxygène libérée au niveau tissulaire, par 100 mL de sang (OEF Vol %), considérant l'OEC artérielle et l'OEC veineuse ainsi que les valeurs de PO ₂ et de la concentration en hémoglobine. Chez les veaux hypoxémiques étudiés au cours de cette étude, l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, mesurée en conditions standards, n'était pas modifiée. En revanche, in vivo, l'acidose et l'hypercapnie ont induit une diminution de l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène au niveau artériel qui, combinée à la diminution de la PaO ₂, s'accompagnait d'une baisse du degré de saturation de l'hémoglobine au niveau artériel. Cependant, ceci ne perturbait pas l'extraction de l'oxygène au niveau tissulaire, le degré de saturation de l'hémoglobine étant également diminué dans le compartiment veineux.

Key words: blood oxygen binding / oxygen equilibrium curve / tissue oxygenation / hypoxaemia / calf

Mots clés : transport de l'oxygène / courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine / oxygénation tissulaire / hypoxémie / veau

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