Basic Science
Blauwe kleur kan in een aantal situaties worden waargenomen: (1) wanneer de lichtbron die rechtstreeks op het netvlies schijnt een overheersende frequentie heeft in het bovenste (kortere) eind van het visuele spectrum; (2) wanneer een lichtbron met meerdere frequenties (waaronder hoge) op een voorwerp wordt geschenen, waardoor alle andere frequenties worden geabsorbeerd, behalve die aan het blauwe eind van het visuele spectrum, die naar het netvlies worden weerkaatst; en (3) wanneer een wit licht door deeltjes wordt verstrooid, liggen de weerkaatste frequenties in het hoge eind van het visuele spectrum (Tyndall-effect)-de blauwe lucht is hier een voorbeeld van.
De normale kleur van vlees wordt verondersteld het resultaat te zijn van de combinatie van de pigmenten oxyhemoglobine, deoxyhemoglobine, melanine, en caroteen, en van het optische effect van verstrooiing. Het belang van dit laatste effect is betwist door ten minste één onderzoeker, die aan collageen een belangrijke rol toeschrijft bij het weerkaatsen van blauwe golflengten. Blauwe huidskleuring zou het gevolg zijn indien de hoeveelheid weerkaatste blauwe golflengten onevenredig zou toenemen of indien de hoeveelheid weerkaatste andere golflengten onevenredig zou afnemen.
Iedereen die een monster van veneus bloed in een buisje heeft geobserveerd, kan bevestigen dat het niet blauw is. De blauwe huidskleur die wordt waargenomen bij personen met een verhoogde hoeveelheid desoxyhemoglobine kan dus niet worden verklaard op basis van de weerkaatsing van verhoogde hoeveelheden hoogfrequente golflengten door een “blauw” pigment. Een plausibele theorie om de waarneming van cyanose onder deze omstandigheden te verklaren is dat deoxyhemoglobine minder rood is dan oxyhemoglobine en daarom meer rood spectrum absorbeert. Door aftrek van de rode golflengten kan het blauwe spectrum in het weerkaatste licht overheersen (d.w.z. iets dat minder rood is, is meer blauw). De blauwachtige huidskleur die met de andere pigmenten in Tabel 45.1 wordt waargenomen, wordt op soortgelijke wijze verklaard.
Tabel 45.1
Geselecteerde oorzaken van blauwe huidverkleuring.
Volgens Lundsgaard en Van Slyke (1923), alsmede latere onderzoekers, wordt cyanose in het algemeen zichtbaar wanneer de subpapillaire capillairen 4 tot 6 gm/dl desoxyhemoglobine bevatten. Aangezien deze meting moeilijk rechtstreeks te verkrijgen was, stelden zij voor deze te schatten door het gemiddelde te nemen van de hoeveelheid desoxyhemoglobine in arterieel bloed en die in veneus bloed. Als men uitgaat van een normale cardiale output, hemoglobine, en weefselextractie van O2, zou een arteriële O2-verzadiging van ongeveer 80% nodig zijn om cyanose te veroorzaken. Er zij op gewezen dat de conclusie van Lundsgaard en Van Slyke gebaseerd was op metingen van deoxyhemoglobine in perifeer veneus bloed en niet op de bemonstering van arterieel bloed. Hun voorstel van 5 gm/dl deoxyhemoglobine in gemiddeld capillair bloed als drempel voor het detecteren van cyanose is niet bevestigd of weerlegd door meer geavanceerde technieken.
Verlaagde arteriële oxygenatie kan het gevolg zijn als de hoeveelheid zuurstof in de alveoli verlaagd is of als de gradiënt tussen de alveolaire zuurstof en de arteriële zuurstof verhoogd is. Men kan bepalen welke van deze de verklaring is door de arteriële partiële druk van zuurstof (Pao2) te meten en de alveolaire partiële druk van zuurstof (PAo2) en de a-a O2 gradiënt te berekenen met de volgende formules:
waar
PB = barometrische druk
Ph2o37° = partiële druk waterdamp bij 37°C (47 mm Hg)
F1o2 = fractie geïnspireerde lucht die zuurstof is
PAco2 = partiële druk van koolstofdioxide in arterieel bloed
R = ademhalingsquotiënt (Vco2/Vo2, in het algemeen ongeveer 0.8)
Zelfs bij normale arteriële oxygenatie kan cyanose optreden wanneer er een verhoogde onttrekking van zuurstof op capillair niveau is omdat het gemiddelde van de arteriële en veneuze zuurstofsaturatie lager zal zijn. Een verminderde doorstroming door de capillairen leidt tot een verhoogde weefselextractie van zuurstof (en dus tot een verhoogde hoeveelheid desoxyhemoglobine), wat het ontstaan van cyanose in de hand werkt.
Bij patiënten met bloedarmoede is een veel sterkere daling van het weefselzuurstofgehalte vereist om 5 gm/dl desoxyhemoglobine in het capillaire bloed te produceren. Bijvoorbeeld, met een hemoglobine van 7,5 gm/dl, zou capillair bloed een Po2 van ongeveer 19 mm Hg (33% verzadigd) moeten hebben, in tegenstelling tot een Po2 van ongeveer 35 mm Hg (66% verzadigd) voor een hemoglobine van 15 gm/dl.
Hemoglobines die een abnormaal lage affiniteit voor zuurstof hebben (hoge P50) hebben verminderde hoeveelheden hemoglobine gebonden met zuurstof bij gebruikelijke niveaus van Pao2. Cyanose kan soms het gevolg zijn.
Een buisje bloed met een teveel aan methemoglobine is roodbruin tot bruin van kleur en blijft dat ook na schudden in lucht of 100% O2. Methemoglobine is een geoxideerd hemoglobine waarin ijzer in de ferrische vorm voorkomt. Het bindt geen zuurstof. Normaal wordt in het lichaam wat methemoglobine gevormd, maar dit wordt gewoonlijk gereduceerd tot deoxyhemoglobine door het NADH-methemoglobinereductasesysteem. Als dit enzymsysteem een tekort heeft of overbelast raakt door een teveel aan methemoglobine, leidt dit tot verhoogde bloedspiegels van methemoglobine. Bij sommige patiënten met congenitaal abnormale hemoglobines (Hgb Ms) maakt de structuur van het hemoglobine de heemeenheid vatbaar voor snelle oxidatie. Het niveau van methemoglobine dat cyanose kan veroorzaken zou ongeveer 1,5 gm/dl bedragen, hoewel deze waarde minder zorgvuldig schijnt te zijn onderzocht dan die voor deoxyhemoglobine.
Zoals bij methemoglobine heeft een buisje bloed dat voldoende sulfhemoglobine bevat een roodbruine kleur die niet verandert bij schudden in 100% O2. Sulfhemoglobine is een pigment dat normaal niet in het lichaam wordt gevormd. De chemische samenstelling ervan is niet goed bepaald, hoewel het de spectrofotometrische eigenschap heeft licht sterk te absorberen bij 620 nm in aanwezigheid van cyanide. Het mechanisme van de vorming is niet bekend, hoewel veel van dezelfde toxinen die resulteren in de oxidatie van deoxyhemoglobine tot methemoglobine ook sulfhemoglobine kunnen produceren. De verklaring voor de vorming van sulfhemoglobine bij de ene persoon en van methemoglobine bij een andere die aan hetzelfde toxine is blootgesteld, is niet bekend. Eenmaal gevormd is de sulfhemoglobine molecule stabiel en wordt niet terug omgezet in deoxyhemoglobine. Cyanose is aantoonbaar bij sulfhemoglobinegehalten van slechts 0,5 gm/dl.
Methemalbumin, dat een bruin plasma produceert, is een pigment dat wordt gevormd door de binding van albumine in het plasma met hemine. Het pigment kan in het bloed aanwezig zijn wanneer overmatige afbraak van rode cellen leidt tot verzadiging van haptoglobine met hemoglobine. Het resterende vrije hemoglobine kan dan oplossen in globine en heem. Hemen wordt onmiddellijk geoxideerd tot hematine en vormt in aanwezigheid van chloride hemine, dat een complex vormt met albumine. De minimale hoeveelheid resulterend methemalbumine die nodig is om cyanose te veroorzaken wordt in de literatuur niet vermeld.