เลือดดำกลับเป็นสีแดงสดได้อย่างไรเมื่อไหลผ่านปอด

คำว่า “เลือดดำ” เป็นคำเรียกเลือดที่มีออกซิเจนน้อยและกำลังไหลกลับสู่หัวใจ แต่เลือดชนิดนี้ไม่ได้มีสีดำจริง ๆ หากเห็นโดยตรงจะเป็นสีแดงเข้มคล้ายสีแดงเลือดหมู ส่วนเลือดที่เพิ่งรับออกซิเจนจากปอดจะมีสีแดงสดกว่า ความแตกต่างของสีเกิดจากฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดงจับออกซิเจนในปริมาณต่างกัน ไม่ใช่เพราะปอดสร้างเลือดชุดใหม่ขึ้นมาแทน

เลือดในร่างกายเดินทางเป็นวงจรอยู่ตลอดเวลา หัวใจด้านซ้ายส่งเลือดที่มีออกซิเจนสูงออกทางหลอดเลือดแดงใหญ่ไปเลี้ยงสมอง กล้ามเนื้อ ผิวหนัง และอวัยวะต่าง ๆ เมื่อไปถึงหลอดเลือดฝอย ออกซิเจนจะแพร่ออกจากเลือดเข้าสู่เซลล์ เซลล์นำออกซิเจนไปใช้ในกระบวนการสร้างพลังงาน พร้อมปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์และของเสียบางส่วนกลับเข้าสู่เลือด

เมื่อเสียออกซิเจนไปบางส่วน เลือดจึงมีสีเข้มขึ้นและไหลกลับผ่านหลอดเลือดดำเข้าสู่หัวใจห้องบนขวา จากนั้นผ่านลิ้นหัวใจลงสู่ห้องล่างขวา หัวใจห้องนี้บีบเลือดส่งออกทางหลอดเลือดแดงปอดไปยังปอดทั้งสองข้าง ตรงนี้มีข้อยกเว้นที่ควรจำ เพราะหลอดเลือดแดงปอดเป็นหลอดเลือดแดงที่บรรทุกเลือดออกซิเจนต่ำ ต่างจากหลอดเลือดแดงส่วนใหญ่ของร่างกาย

จุดเปลี่ยนเกิดขึ้นที่ถุงลมปอด

ภายในปอดมีถุงลมขนาดเล็กจำนวนมาก ผนังถุงลมบางและมีหลอดเลือดฝอยห่อหุ้มอยู่ เมื่อหายใจเข้า อากาศที่มีออกซิเจนจะเดินทางผ่านจมูกหรือปาก หลอดลม และลงไปถึงถุงลม ออกซิเจนจะแพร่ผ่านผนังถุงลมเข้าสู่เลือด เนื่องจากด้านถุงลมมีความดันย่อยของออกซิเจนสูงกว่าด้านเลือดที่เพิ่งกลับมาจากร่างกาย

ในเวลาใกล้กัน คาร์บอนไดออกไซด์จะแพร่จากเลือดไปยังถุงลมแล้วถูกขับออกตอนหายใจออก ปอดจึงไม่ได้กรอง “เลือดเสีย” เหมือนเครื่องกรองสิ่งสกปรก แต่ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซ เลือดยังคงเป็นของเหลวชุดเดิม เพียงปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์บางส่วนและรับออกซิเจนกลับเข้ามา

ฮีโมโกลบินทำให้สีเลือดเปลี่ยน

เม็ดเลือดแดงมีโปรตีนชื่อฮีโมโกลบิน ภายในมีหมู่ฮีมซึ่งประกอบด้วยธาตุเหล็กและสามารถจับออกซิเจนแบบย้อนกลับได้ เมื่อออกซิเจนจับกับฮีโมโกลบิน โครงสร้างและรูปแบบการดูดกลืนแสงของโมเลกุลจะเปลี่ยน เลือดจึงมองเห็นเป็นสีแดงสดขึ้น เมื่อฮีโมโกลบินปล่อยออกซิเจนให้เนื้อเยื่อ สีจะกลับเป็นแดงเข้ม

ธาตุเหล็กในฮีโมโกลบินไม่ได้เปลี่ยนเป็นสนิมแบบเหล็กเปียกน้ำ และออกซิเจนไม่ได้ย้อมเลือดให้แดงจากภายนอก สีเกิดจากคุณสมบัติของฮีโมโกลบินที่อยู่ภายในเม็ดเลือดแดง เลือดทุกส่วนยังคงเป็นสีแดง เพียงมีเฉดต่างกันตามปริมาณออกซิเจน รูปแบบของฮีโมโกลบิน ความหนาของชั้นเลือด และสภาพแสงที่ใช้มอง

เลือดกลับจากปอดไปที่ไหนต่อ

หลังรับออกซิเจนแล้ว เลือดจะไหลจากปอดกลับเข้าสู่หัวใจห้องบนซ้ายทางหลอดเลือดดำปอด นี่เป็นข้อยกเว้นอีกด้าน เพราะหลอดเลือดดำปอดบรรทุกเลือดที่มีออกซิเจนสูง จากห้องบนซ้ายเลือดไหลลงห้องล่างซ้าย ซึ่งมีกล้ามเนื้อหนาและทำหน้าที่บีบเลือดออกไปทั่วร่างกายผ่านหลอดเลือดแดงใหญ่อีกครั้ง

หัวใจจึงทำงานเหมือนปั๊มสองชุดที่ต่อกัน ด้านขวารับเลือดจากร่างกายแล้วส่งไปปอด ด้านซ้ายรับเลือดจากปอดแล้วส่งไปเลี้ยงร่างกาย วงจรนี้เกิดซ้ำทุกครั้งที่หัวใจเต้น ทำให้เลือดชุดเดียวสามารถรับออกซิเจน ปล่อยออกซิเจน และกลับมารับใหม่ได้อย่างต่อเนื่อง

เลือดดำไม่ได้หมดออกซิเจนทั้งหมด

แม้เรียกว่าเลือดที่ไม่มีออกซิเจนหรือ deoxygenated blood แต่ในสภาพปกติยังมีออกซิเจนเหลืออยู่ เพียงน้อยกว่าเลือดแดง เซลล์ไม่ได้ดึงออกซิเจนออกจากเลือดจนหมดทุกครั้งที่ไหลผ่าน เนื้อเยื่อแต่ละส่วนใช้ไม่เท่ากัน และการออกกำลังกายทำให้กล้ามเนื้อดึงออกซิเจนไปใช้มากขึ้น เลือดดำจากกล้ามเนื้อที่กำลังทำงานหนักจึงอาจมีออกซิเจนน้อยกว่าตอนพัก

ร่างกายชดเชยโดยเพิ่มอัตราการเต้นหัวใจและการหายใจ เพื่อส่งเลือดผ่านปอดและไปยังกล้ามเนื้อให้เร็วขึ้น คนที่ออกกำลังกายจึงหายใจถี่และหัวใจเต้นแรง ไม่ใช่เพราะเลือดเปลี่ยนสีช้าจนต้องเร่ง แต่เพราะเซลล์ต้องการออกซิเจนและต้องขับคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้นในแต่ละนาที

ทำไมเส้นเลือดที่แขนจึงดูเป็นสีน้ำเงิน

เส้นเลือดใต้ผิวหนังดูเขียวหรือน้ำเงินไม่ได้แปลว่าเลือดข้างในเป็นสีน้ำเงิน แสงที่ตกกระทบผิวถูกดูดกลืนและกระเจิงต่างกันตามความยาวคลื่น ผิวหนัง ไขมัน ความลึกของหลอดเลือด และการรับรู้ของดวงตาทำให้หลอดเลือดดำดูเป็นสีเย็น เมื่อเจาะเลือดจากหลอดเลือดดำ เลือดที่ออกมายังคงเป็นสีแดงเข้ม

ภาพในหนังสือมักใช้สีแดงแทนเลือดที่มีออกซิเจนสูงและใช้สีน้ำเงินแทนเลือดที่มีออกซิเจนต่ำ เพื่อให้ติดตามเส้นทางได้ง่าย สีเหล่านั้นเป็นรหัสในแผนภาพ ไม่ใช่สีจริงภายในร่างกาย หากเลือดมนุษย์เป็นสีน้ำเงินจริง เมื่อเจาะเส้นเลือดก็ควรเห็นสีน้ำเงินก่อนสัมผัสอากาศ แต่ในความเป็นจริงยังเป็นสีแดงอยู่เสมอ

ถ้าปอดแลกเปลี่ยนก๊าซได้ไม่ดีจะเกิดอะไรขึ้น

โรคปอด การอุดกั้นทางเดินหายใจ น้ำท่วมปอด การติดเชื้อรุนแรง หรือการอยู่ในบริเวณที่มีออกซิเจนต่ำ อาจทำให้เลือดรับออกซิเจนได้ไม่พอ ค่าออกซิเจนในเลือดจึงลดลง ผู้ป่วยอาจหอบ เหนื่อย สับสน เจ็บหน้าอก หรือมีริมฝีปากและปลายมือออกสีคล้ำ ภาวะเขียวคล้ำไม่ได้หมายความว่าเลือดกลายเป็นสีน้ำเงิน แต่เป็นผลจากฮีโมโกลบินที่ไม่มีออกซิเจนเพิ่มขึ้นและการมองสีผ่านเนื้อเยื่อ

เครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้วใช้แสงหลายความยาวคลื่นประเมินสัดส่วนฮีโมโกลบินที่จับออกซิเจน ไม่ได้ดูสีเลือดด้วยกล้อง ค่าอาจคลาดเคลื่อนได้จากนิ้วเย็น การไหลเวียนเลือดไม่ดี การขยับมือ สีทาเล็บ หรือการวางเครื่องไม่ถูกต้อง หากมีอาการหายใจลำบาก หน้าอกเจ็บ สับสน หรือริมฝีปากคล้ำ ไม่ควรรอให้ตัวเลขต่ำมากจึงไปโรงพยาบาล

คำตอบของคำถามนี้จึงอยู่ที่ปอดและฮีโมโกลบิน เลือดแดงเข้มจากหลอดเลือดดำเดินทางเข้าหัวใจด้านขวา ถูกส่งไปยังหลอดเลือดฝอยรอบถุงลม ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์และรับออกซิเจน ฮีโมโกลบินที่จับออกซิเจนทำให้เลือดดูแดงสดขึ้น แล้วเลือดไหลกลับหัวใจด้านซ้ายเพื่อเริ่มรอบใหม่ ไม่มีช่วงใดที่เลือดปกติของมนุษย์กลายเป็นสีดำหรือสีน้ำเงินจริง ๆ

อ้างอิงข้อมูล
https://www.nhlbi.nih.gov/health/lungs
https://www.nhlbi.nih.gov/health/heart/blood-flow
https://medlineplus.gov/ency/anatomyvideos/000059.htm
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK538336/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482456/