Modelling the relationships between haemoglobin oxygen affinity and the oxygen cascade in humans
Notice bibliographique
Résumé
Key points Haemoglobin affinity is an integral concept in exercise physiology that impacts oxygen uptake, delivery and consumption. How chronic alterations in haemoglobin affinity impact physiology is unknown. Using human haemoglobin variants, we demonstrate that the affinity of haemoglobin for oxygen is highly correlated with haemoglobin concentration. Using the Fick equation, we model how altered haemoglobin affinity and the associated haemoglobin concentration influences oxygen consumption at rest and during exercise via alterations in cardiac output and mixed‐venous . The combination of low oxygen affinity haemoglobin and reduced haemoglobin concentration seen in vivo may be unable to support oxygen uptake during moderate or heavy exercise. Abstract The physiological implications, with regard to exercise, of altered haemoglobin affinity for oxygen are not fully understood. Data from the Mayo Clinic Laboratories database of rare human haemoglobin variants reveal a strong inverse correlation (r = −0.82) between blood haemoglobin concentration and P50, an index of oxygen affinity [Hb = −0.3135(P50) + 23.636]. In the present study, observed P50 values for high, normal and low oxygen‐affinity haemoglobin variants (13, 26 and 39 mmHg) and corresponding haemoglobin concentrations (19.5, 15.5 and 11.4 g dL−1 respectively) are used to model oxygen consumption as a fraction of delivery at rest ( = 0.25 L min−1, cardiac output = 5.70 L min−1) and during exercise ( = 2.75 L min−1, cardiac output = 18.9 l min−1). With high‐affinity haemoglobin, the model shows that normal levels of oxygen consumption can be achieved at rest and during exercise at the assumed cardiac output levels, with reduced oxygen extraction both at rest (16.8% high affinity vs. 21.7% normal) and during exercise (55.8% high affinity vs. 72.2% normal). With low‐affinity haemoglobin, which predicts low haemoglobin concentration, oxygen consumption at rest can be sustained with the assumed cardiac output, with increased oxygen extraction (31.1% low affinity vs. 21.7% normal). However, exercise at 2.75 l min−1 cannot be achieved with the assumed cardiac output, even with 100% oxygen extraction. In conclusion, the model indicates chronic alterations in P50 associate directly with Hb concentration, highlighting that human Hb variants can serve as ‘experiments of nature’ to address fundamental hypotheses on oxygen transport and exercise.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».