Křivka disociace kyslík – hemoglobin

Síla, s jakou se kyslík váže na hemoglobin, je ovlivněna několika faktory. Tyto faktory posouvají nebo přetvářejí disociační křivku oxyhemoglobinu. Posun doprava naznačuje, že studovaný hemoglobin má sníženou afinitu ke kyslíku. To ztěžuje navázání hemoglobinu na kyslík (vyžadující vyšší parciální tlak kyslíku k dosažení stejné saturace kyslíkem), ale usnadňuje hemoglobinu uvolňovat vázaný kyslík. Účinek tohoto posunu křivky doprava zvyšuje parciální tlak kyslíku v tkáních, když je to nejvíce potřeba, například během cvičení nebo hemoragického šoku. Naproti tomu je křivka posunuta doleva opakem těchto podmínek. Tento posun doleva naznačuje, že zkoumaný hemoglobin má zvýšenou afinitu ke kyslíku, takže hemoglobin váže kyslík snadněji, ale uvolňuje jej neochotně. Levý posun křivky je známkou zvýšené afinity hemoglobinu ke kyslíku (například v plicích Podobně posun doprava ukazuje sníženou afinitu, jak by se objevila při zvýšení tělesné teploty, vodíkových iontů, koncentrace 2,3-bisfosfoglycerátu (2,3-BPG) nebo oxidu uhličitého.

Poznámka:

• Posun doleva: vyšší afinita k O2
• Posun doprava: nižší afinita k O2
• fetální hemoglobin má vyšší afinitu k O2 než hemoglobin dospělých; primárně kvůli mnohem snížené afinitě k 2,3-bisfosfoglycerátu.

Příčiny posunu doprava si lze zapamatovat pomocí mnemotechniky „CADET, face Right!“ pro CO2, kyseliny, 2,3-DPG, cvičení a teplotu. Faktory, které posouvají křivku disociace kyslíku doprava, jsou fyziologické stavy, kdy tkáně potřebují více kyslíku. Například během cvičení mají svaly vyšší rychlost metabolismu, a proto potřebují více kyslíku, produkují více oxidu uhličitého a kyseliny mléčné a jejich teplota stoupá.

pHEdit

Snížení pH (zvýšení koncentrace iontů H +) posune standardní křivku doprava, zatímco zvýšení ji posune doleva. K tomu dochází, protože při vyšší koncentraci iontů H + existují různé aminokyselinové zbytky, jako je histidin 146, převážně ve své protonované formě, což jim umožňuje vytvářet iontové páry, které stabilizují deoxyhemoglobin ve stavu T. Stav T má nižší afinitu ke kyslíku než stav R, takže se zvýšenou kyselostí hemoglobin váže méně O2 pro danou PO2 (a více H +). Toto se nazývá Bohrův efekt. Snížení celkové vazebné kapacity hemoglobinu na kyslík (tj. Posun křivky dolů, nejen doprava) v důsledku sníženého pH se nazývá kořenový efekt. To je vidět na kostnatých rybách. Vazebná afinita hemoglobinu k O2 je největší při relativně vysokém pH.

Oxid uhličitýEdit

Oxid uhličitý ovlivňuje křivku dvěma způsoby. Nejprve akumulace CO2 způsobí, že karbamino sloučeniny jsou generovány chemickými interakcemi, které se vážou na hemoglobin a tvoří karbaminohemoglobin. CO2 je považován za alosterickou regulaci, protože k inhibici nedochází ve vazebném místě hemoglobinu. Zadruhé, ovlivňuje intracelulární pH v důsledku tvorby bikarbonátového iontu. Tvorba karbaminohemoglobinu stabilizuje hemoglobin ve stavu T tvorbou iontových párů. Pouze asi 5–10% celkového obsahu CO2 v krvi je transportováno jako karbamino sloučeniny, zatímco (80–90%) je transportováno jako hydrogenuhličitanové ionty a malé množství je rozpuštěno v plazmě. Tvorba hydrogenuhličitanového iontu uvolní proton do plazmy a sníží pH (zvýšená kyselost), což také posune křivku doprava, jak je uvedeno výše; nízké hladiny CO2 v krevním řečišti mají za následek vysoké pH, a tím poskytují optimálnější podmínky pro vazbu hemoglobinu a O2. Jedná se o fyziologicky příznivý mechanismus, protože hemoglobin vypustí více kyslíku, protože se dramaticky zvyšuje koncentrace oxidu uhličitého tam, kde dochází k rychlému dýchání tkání a kde je potřeba kyslík.

2,3-BPGEdit

2,3-bisfosfoglycerát nebo 2,3-BPG (dříve 2,3-difosfoglycerát nebo 2,3-DPG – reference?) je organofosfát, který se tvoří v červených krvinkách během glykolýzy a je konjugovanou bází kyseliny 2,3-bisfosfoglycerové.Produkce 2,3-BPG je pravděpodobně důležitým adaptačním mechanismem, protože produkce se zvyšuje za několika podmínek v přítomnosti snížené dostupnosti O2 v periferní tkáni, jako je například hypoxémie, chronické onemocnění plic, anémie a městnavé srdeční selhání. Vysoké hladiny 2,3-BPG posouvají křivku doprava (jako v dětství), zatímco nízké hladiny 2,3-BPG způsobují posun doleva, což lze pozorovat ve stavech, jako je septický šok a hypofosfatemie. Při absenci 2,3-BPG se zvyšuje afinita hemoglobinu ke kyslíku. 2,3-BPG působí jako heteroallosterický efektor hemoglobinu, čímž snižuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku přednostně vazbou na deoxyhemoglobin. Zvýšená koncentrace BPG v červených krvinkách upřednostňuje tvorbu T (napjatého nebo napjatého), nízkoafinitního stavu hemoglobinu, a tak se křivka vazby kyslíku posune doprava.

TemperatureEdit

Oxid uhelnatýUpravit

Hemoglobin se váže na oxid uhelnatý 210krát snadněji než na kyslík. Kvůli této vyšší afinitě hemoglobinu k oxidu uhelnatému než ke kyslíku je oxid uhelnatý velmi úspěšným konkurentem, který vytlačí kyslík i při nepatrných parciálních tlacích. Reakce HbO2 + CO → HbCO + 02 téměř nevratně vytěsňuje molekuly kyslíku tvořící karboxyhemoglobin; vazba oxidu uhelnatého na železné centrum hemoglobinu je mnohem silnější než vazba na kyslík a vazebné místo zůstává blokováno po zbytek životního cyklu postižené červené krvinky. Se zvýšenou hladinou oxidu uhelnatého může člověk trpět těžkou tkáňovou hypoxií při zachování normálního pO2, protože karboxyhemoglobin nepřenáší kyslík do tkání.

Účinky methemoglobinemie Upravit

Methemoglobinemie je forma abnormálního hemoglobinu, kde bylo centrum železa oxidováno ze železnatého +2 oxidačního stavu (normální forma) do železitého +3 stavu. To způsobí posun doleva v disociační křivce kyslíkového hemoglobinu, protože jakýkoli zbytkový hem s okysličeným železným železem (stav +2) není schopen uvolnit svůj vázaný kyslík do tkání (protože 3+ železo narušuje kooperativitu hemoglobinu), čímž se zvyšuje jeho afinita s kyslíkem. Methemoglobin má však zvýšenou afinitu ke kyanidu, a je proto užitečný při léčbě otravy kyanidem. V případě náhodného požití lze k záměrné oxidaci hemoglobinu a zvýšení hladiny methemoglobinu použít nitrit (jako je amylnitrit). , obnovuje fungování cytochromoxidázy. Dusitan také působí jako vazodilatátor, podporuje buněčný přísun kyslíku a přidání soli železa zajišťuje kompetitivní vazbu volného kyanidu jako biochemicky inertního hexakyanoferátu (III), 3− Alternativní přístup zahrnuje podávání thiosíranu, a tím přeměnu kyanidu na thiokyanát, SCN−, který se vylučuje ledvinami. n se také tvoří v malém množství, když disociace oxyhemoglobinu vede k tvorbě methemoglobinu a superoxidu O2- místo obvyklých produktů. Superoxid je volný radikál a způsobuje biochemické poškození, ale je neutralizován působením enzymu superoxid dismutázy.

Účinky ITPPEdit

Myo-inositol trispyrofosfát (ITPP), také známý jako OXY111A je inositolfosfát, který způsobuje posun doprava v křivce disociace kyslíkového hemoglobinu prostřednictvím alosterické modulace hemoglobinu v červených krvinkách. Jedná se o experimentální léčivo určené ke snížení hypoxie tkání. Zdá se, že účinky trvají zhruba tak dlouho, dokud postižené červené krvinky zůstanou v oběhu.