Syre – hemoglobindissociationskurva

Styrkan som syre binder till hemoglobin påverkas av flera faktorer. Dessa faktorer förskjuter eller omformar oxyhemoglobin-dissociationskurvan. En förskjutning åt höger indikerar att hemoglobinet som studeras har en minskad affinitet för syre. Detta gör det svårare för hemoglobin att binda till syre (kräver ett högre partiellt syretryck för att uppnå samma syremättnad), men det gör det lättare för hemoglobinet att frigöra syre bundet till det. Effekten av denna kurva förskjuts åt höger ökar det partiella trycket av syre i vävnaderna när det behövs mest, till exempel under träning eller hemorragisk chock. Däremot flyttas kurvan åt vänster av motsatsen till dessa förhållanden. Denna förskjutning åt vänster indikerar att hemoglobinet som studeras har en ökad affinitet för syre så att hemoglobin binder syre lättare, men lossar det mer motvilligt. På samma sätt visar högerförskjutning minskad affinitet, vilket skulle visas med en ökning av antingen kroppstemperatur, vätejoner, 2,3-bisfosfoglycerat (2,3-BPG) -koncentration eller koldioxidkoncentration.

Obs:

• Vänster skift: högre O2-affinitet
• Högerförskjutning: lägre O2-affinitet
• fetalt hemoglobin har högre O2-affinitet än vuxen hemoglobin; främst på grund av mycket reducerad affinitet till 2,3-bisfosfoglycerat.

Orsakerna till förskjutning till höger kan komma ihåg med mnemonic, ”CADET, face Right!” för CO2, syra, 2,3-DPG, träning och temperatur. Faktorer som flyttar syre-dissociationskurvan till höger är de fysiologiska tillstånden där vävnader behöver mer syre. Till exempel, under träning har muskler en högre ämnesomsättning och behöver därför mer syre, producerar mer koldioxid och mjölksyra och deras temperatur stiger.

pHEdit

En minskning av pH (ökning av H + -jonkoncentrationen) förskjuter standardkurvan till höger, medan en ökning förskjuter den åt vänster. Detta inträffar på grund av att vid högre H + -jonkoncentration existerar olika aminosyrarester, såsom Histidin 146, huvudsakligen i sin protonerade form, vilket gör att de kan bilda jonpar som stabiliserar deoxihemoglobin i T-tillståndet. T-tillståndet har en lägre affinitet för syre än R-tillståndet, så med ökad surhet binder hemoglobinet mindre O2 för en given PO2 (och mer H +). Detta kallas Bohr-effekten. En minskning av den totala bindningskapaciteten för hemoglobin till syre (dvs. att flytta kurvan nedåt, inte bara till höger) på grund av minskat pH kallas roteffekten. Detta ses i benfisk. Hemoglobins bindningsaffinitet till O2 är störst vid ett relativt högt pH.

Koldioxidredigering

Koldioxid påverkar kurvan på två sätt. För det första orsakar CO2-ackumulering karbaminoföreningar genom kemiska interaktioner, som binder till hemoglobin som bildar karbaminohemoglobin. CO2 betraktas som en allosterisk reglering eftersom hämningen inte sker vid bindningsstället för hemoglobin. För det andra påverkar det intracellulärt pH på grund av bildning av bikarbonatjon. Bildning av karbaminohemoglobin stabiliserar T-tillståndshemoglobin genom bildning av jonpar. Endast cirka 5–10% av den totala koldioxidhalten i blod transporteras som karbaminoföreningar, medan (80–90%) transporteras som bikarbonatjoner och en liten mängd upplöses i plasma. Bildandet av en bikarbonatjon frigör en proton i plasma, vilket minskar pH (ökad surhet), vilket också förskjuter kurvan åt höger som diskuterats ovan; låga CO2-nivåer i blodströmmen resulterar i ett högt pH och ger därmed mer optimala bindningsförhållanden för hemoglobin och O2. Detta är en fysiologiskt gynnad mekanism, eftersom hemoglobin släpper ut mer syre då koncentrationen av koldioxid ökar dramatiskt där vävnadsandningen sker snabbt och syre är i behov.

2,3-BPGEdit

2,3-bisfosfoglycerat eller 2,3-BPG (tidigare benämnt 2,3-difosfoglycerat eller 2,3-DPG – referens?) är en organofosfat bildas i röda blodkroppar under glykolys och är konjugatbasen av 2,3-bisfosfoglycerinsyra.Produktionen av 2,3-BPG är sannolikt en viktig adaptiv mekanism, eftersom produktionen ökar under flera förhållanden i närvaro av minskad perifer vävnad O2 tillgänglighet, såsom hypoxemi, kronisk lungsjukdom, anemi och hjärtsvikt, bland andra. Höga nivåer av 2,3-BPG förskjuter kurvan åt höger (som i barndomen), medan låga nivåer av 2,3-BPG orsakar en vänsterförskjutning, sett i tillstånd som septisk chock och hypofosfatemi. I frånvaro av 2,3-BPG ökar hemoglobins affinitet för syre. 2,3-BPG verkar som en heteroallosterisk effekt av hemoglobin, vilket sänker hemoglobins affinitet för syre genom att företrädesvis bindas till deoxihemoglobin. En ökad koncentration av BPG i röda blodkroppar gynnar bildandet av T (stram eller spänd), lågaffinitetstillstånd för hemoglobin och så syrebindande kurvan kommer att förskjutas åt höger.

Temperaturredigera

KolmonoxidRedigera

Hemoglobin binder med kolmonoxid 210 gånger lättare än med syre. På grund av denna högre affinitet av hemoglobin för kolmonoxid än för syre är kolmonoxid en mycket framgångsrik konkurrent som kommer att förskjuta syre även vid små partiella tryck. Reaktionen HbO2 + CO → HbCO + O2 förskjuter nästan oåterkalleligt syremolekylerna som bildar karboxihemoglobin; bindningen av kolmonoxid till hemoglobins järncentrum är mycket starkare än för syre, och bindningsstället förblir blockerat under resten av livscykeln för de drabbade röda blodkropparna. Med en ökad nivå av kolmonoxid kan en person drabbas av svår vävnadshypoxi samtidigt som den upprätthåller en normal pO2 eftersom karboxyhemoglobin inte transporterar syre till vävnaderna.

Effekter av metemoglobinemi Redigera

Metemoglobinemi är en form av onormalt hemoglobin där järncentret har oxiderats från ferro +2 oxidationstillstånd (den normala formen) till ferri +3-tillståndet. Detta orsakar en förskjutning åt vänster i syrehemoglobin-dissociationskurvan, eftersom varje kvarvarande heme med syresatt järn (+2-tillstånd) inte kan lossa sitt bundna syre i vävnader (eftersom 3+ järn försämrar hemoglobins samverkan), vilket ökar dess affinitet Metemoglobin har emellertid ökat affinitet för cyanid och är därför användbart vid behandling av cyanidförgiftning. I fall av oavsiktligt intag kan administrering av en nitrit (såsom amylnitrit) användas för att avsiktligt oxidera hemoglobin och höja metemoglobinnivåerna , som återställer funktionen av cytokromoxidas. Nitrit fungerar också som en vasodilator, främjar den cellulära tillförseln av syre, och tillsatsen av ett järnsalt möjliggör konkurrerande bindning av den fria cyaniden som den biokemiskt inerta hexacyanoferrat (III) jonen, 3− Ett alternativt tillvägagångssätt innefattar administrering av tiosulfat och därigenom omvandlar cyanid till tiocyanat, SCN−, som utsöndras via njurarna. n bildas också i små mängder när dissociationen av oxihemoglobin resulterar i bildandet av metemoglobin och superoxid, O2−, istället för de vanliga produkterna. Superoxid är en fri radikal och orsakar biokemisk skada, men neutraliseras av enzymets superoxiddismutas.

Effekter av ITPPEdit

Myo-inositol trispyrophosphate (ITPP), även känd som OXY111A, är ett inositolfosfat som orsakar en förskjutning åt höger i syrehemoglobindissociationskurvan genom allosterisk modulering av hemoglobin i röda blodkroppar. Det är ett experimentellt läkemedel som är avsett att minska vävnadshypoxi. Effekterna verkar vara ungefär så länge som de drabbade röda blodkropparna förblir i cirkulation.