Oksygen – hemoglobin dissosiasjonskurve

Styrken som oksygen binder seg til hemoglobin påvirkes av flere faktorer. Disse faktorene forskyver eller omformer oxyhemoglobin dissosiasjonskurven. Et skifte mot høyre indikerer at hemoglobinet som studeres har redusert affinitet for oksygen. Dette gjør det vanskeligere for hemoglobin å binde seg til oksygen (krever et høyere partialtrykk av oksygen for å oppnå samme oksygenmetning), men det gjør det lettere for hemoglobinet å frigjøre oksygen bundet til det. Effekten av dette kurveskiftet mot høyre øker oksygenets delvise trykk i vevet når det er mest nødvendig, for eksempel under trening, eller hemorragisk sjokk. I motsetning til dette blir kurven forskjøvet mot venstre av det motsatte av disse forholdene. Dette skiftet mot venstre indikerer at hemoglobinet som studeres har økt affinitet for oksygen slik at hemoglobin binder oksygen lettere, men tømmer det mer motvillig. Venstre forskyvning av kurven er et tegn på hemoglobins økte affinitet for oksygen (f.eks. Tilsvarende viser høyre forskyvning redusert affinitet, slik det vil se ut med en økning i enten kroppstemperatur, hydrogenioner, 2,3-bisfosfoglyserat (2,3-BPG) konsentrasjon eller karbondioksidkonsentrasjon.

Merk:

• Venstre skift: høyere O2-affinitet
• Høyre skift: lavere O2-affinitet
• fosterhemoglobin har høyere O2-affinitet enn voksen hemoglobin; primært på grunn av mye redusert affinitet til 2,3-bisfosfoglyserat.

Årsakene til skift til høyre kan huskes ved hjelp av mnemonic, «CADET, face Right!» for CO2, syre, 2,3-DPG, trening og temperatur. Faktorer som beveger oksygen dissosiasjonskurven til høyre er de fysiologiske tilstandene der vev trenger mer oksygen. For eksempel, under trening, har muskler høyere metabolsk hastighet, og trenger derfor mer oksygen, produserer mer karbondioksid og melkesyre, og temperaturen stiger.

pHEdit

En reduksjon i pH (økning i H + ionkonsentrasjon) forskyver standardkurven til høyre, mens en økning forskyver den til venstre. Dette skjer fordi ved større H + -ionkonsentrasjon eksisterer forskjellige aminosyrerester, slik som Histidin 146, hovedsakelig i sin protonerte form, slik at de kan danne ionepar som stabiliserer deoksyhemoglobin i T-tilstanden. T-tilstanden har lavere affinitet for oksygen enn R-tilstanden, så med økt surhet binder hemoglobinet mindre O2 for en gitt PO2 (og mer H +). Dette er kjent som Bohr-effekten. En reduksjon i den totale bindingskapasiteten til hemoglobin til oksygen (dvs. å skifte kurven ned, ikke bare til høyre) på grunn av redusert pH kalles roteffekten. Dette sees i benfisk. Bindingsaffiniteten til hemoglobin til O2 er størst under en relativt høy pH.

KarbondioksidRediger

Karbondioksid påvirker kurven på to måter. For det første fører CO2-akkumulering til at karbaminoforbindelser genereres gjennom kjemiske interaksjoner, som binder til hemoglobin som danner karbaminohemoglobin. CO2 betraktes som en allosterisk regulering, da hemningen ikke skjer på bindingsstedet for hemoglobin. For det andre påvirker den intracellulær pH på grunn av dannelse av bikarbonation. Dannelse av karbaminohemoglobin stabiliserer T-tilstand hemoglobin ved dannelse av ionepar. Bare ca 5-10% av det totale CO2-innholdet i blod transporteres som karbaminoforbindelser, mens (80–90%) transporteres som bikarbonationer og en liten mengde oppløses i plasmaet. Dannelsen av et bikarbonation vil frigjøre en proton i plasmaet, synkende pH (økt surhet), som også forskyver kurven til høyre som diskutert ovenfor; lave CO2-nivåer i blodstrømmen resulterer i høy pH, og gir dermed mer optimale bindingsbetingelser for hemoglobin og O2. Dette er en fysiologisk favorisert mekanisme, siden hemoglobin vil slippe av mer oksygen ettersom konsentrasjonen av karbondioksid øker dramatisk der vevs respirasjon skjer raskt og oksygen er i nød.

2,3-BPGEdit

2,3-bisfosfoglyserat eller 2,3-BPG (tidligere kalt 2,3-difosfoglyserat eller 2,3-DPG – referanse?) er en organofosfat dannet i røde blodlegemer under glykolyse og er den konjugerte basen av 2,3-bisfosfoglyserinsyre.Produksjonen av 2,3-BPG er sannsynligvis en viktig adaptiv mekanisme, fordi produksjonen øker under flere forhold i nærvær av redusert perifert vev O2-tilgjengelighet, som hypoksemi, kronisk lungesykdom, anemi og kongestiv hjertesvikt, blant andre. Høye nivåer av 2,3-BPG forskyver kurven mot høyre (som i barndommen), mens lave nivåer av 2,3-BPG forårsaker et skifte mot venstre, sett i tilstander som septisk sjokk og hypofosfatemi. I fravær av 2,3-BPG øker hemoglobins affinitet for oksygen. 2,3-BPG fungerer som en heteroallosterisk effektor av hemoglobin, og senker hemoglobins affinitet for oksygen ved fortrinnsvis å binde til deoksyhemoglobin. En økt konsentrasjon av BPG i røde blodlegemer favoriserer dannelse av T (stram eller anspent), lav affinitetstilstand for hemoglobin, og så oksygenbindende kurve vil skifte til høyre.

Temperaturredigering

KarbonmonoksidRediger

Hemoglobin binder seg med karbonmonoksid 210 ganger lettere enn med oksygen. På grunn av denne høyere affiniteten til hemoglobin for karbonmonoksid enn for oksygen, er karbonmonoksid en svært vellykket konkurrent som vil fortrenge oksygen selv ved lite partielle trykk. Reaksjonen HbO2 + CO → HbCO + O2 fortrenger nesten irreversibelt oksygenmolekylene som danner karboksyhemoglobin; bindingen av karbonmonoksid til jernsenteret til hemoglobin er mye sterkere enn oksygen, og bindingsstedet forblir blokkert resten av livssyklusen til de berørte røde blodcellene. Med et økt nivå av karbonmonoksid kan en person lide av alvorlig vevshypoksi mens den opprettholder en normal pO2 fordi karboksyhemoglobin ikke fører oksygen til vevet.

Effekter av metemoglobinemi Rediger

Metemoglobinemi er en form for unormalt hemoglobin der jernsenteret har blitt oksidert fra jernholdig +2 oksidasjonstilstand (normal form) til jern +3 tilstand. Dette forårsaker en forskyvning mot venstre i oksygenhemoglobin-dissosiasjonskurven, da et hvilket som helst gjenværende hem med oksygenert jernholdig jern (+2-tilstand) ikke klarer å tømme det bundne oksygenet i vevet (fordi 3+ jern svekker hemoglobins kooperativitet), og øker dets affinitet Metemoglobin har imidlertid økt affinitet for cyanid, og er derfor nyttig i behandlingen av cyanidforgiftning. I tilfeller av utilsiktet inntak kan administrering av et nitrit (som amylnitritt) brukes til å bevisst oksidere hemoglobin og øke metemoglobinnivået , som gjenoppretter funksjonen til cytokromoksidase. Nitritten fungerer også som en vasodilator, som fremmer den cellulære tilførselen av oksygen, og tilsetningen av et jernsalt sørger for konkurransedyktig binding av det frie cyanidet som det biokjemisk inerte heksacyanoferrat (III) ion, 3− En alternativ tilnærming involverer administrering av tiosulfat og omdanner derved cyanid til tiocyanat, SCN−, som skilles ut via nyrene. n dannes også i små mengder når dissosiasjonen av oxyhemoglobin resulterer i dannelse av methemoglobin og superoksid, O2−, i stedet for de vanlige produktene. Superoksid er en fri radikal og forårsaker biokjemisk skade, men nøytraliseres av virkningen av enzymet superoksyd-dismutase.

Effekter av ITPPEdit

Myo-inositol trispyrophosphate (ITPP), også kjent som OXY111A, er et inositolfosfat som forårsaker en skifte mot høyre i oksygenhemoglobin-dissosiasjonskurven gjennom allosterisk modulering av hemoglobin i røde blodlegemer. Det er et eksperimentelt medikament ment å redusere vevshypoksi. Effektene ser ut til å vare omtrent så lenge de berørte røde blodcellene forblir i sirkulasjon.