Jana Fauknerová Matějčková
pO2
◦ arteriální krev 13,33 kPa (100 mm Hg) ◦ venózní krev 5,33 kPa (40 mm Hg)
pCO2
◦ arteriální krev 5,33 kPa (40 mm Hg) ◦ venózní krev 6,13 kPa (46 mm Hg)
Hb váže 4 molekuly kyslíku na tetramer (každá podjednotka 1) kooperativní vazebná kinetika – když už je jedna molekula O2 navázána, další navázání O2 jde snáze naváže se max. množství O2 v plicích a uvolní se max. množství v periferních tkáních př. HbF a HbA
http://www.wikiskripta.eu/images/0/02/Saturace_hemoglobinu_kysl%C3%ADkem.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:HbA_vs_HbF_saturation_curve.png
http://www.labcorp.com/datasets/labcorp/html/img/fethgb.jpg
navázání O2 → přerušení iontových vazeb mezi karboxylovými řetězci otočí se páry ab-podjednotek – pevnější spojení celého tetrameru a afinita hemů k O2 kvartérní struktura částečně oxygenovaného Hb = T (taut – napjatý stav) plně oxygenovaný Hb (HbO2) = R (relax. stav) http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Hemoglobin_t-r_state_ani.gif
nedostatek O2 v periferních tkáních → akumulace 2,3-bisfosfoglycerátu 2,3-BPG se naváže na 1 tetramer Hb (musí být v Tformě) 2,3-BPG stabilizuje deoxygenovanou formu (T) Hb → vytvoří se příčné vazby mezi b řetězci
Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition © 2005 Th
snazší uvolňování kyslíku při intensivnější glykolýze allosterický efektor
Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition © 2005 Thieme
alkalické pH a ↑ pO2 stabilizují R konformaci (v plicích) = ↑ afinitu Hb ke kyslíku kyselé pH ↑ pCO2 ↑teplota 2,3-BPG ◦ stabilizují T konformaci (v periferii) = ↓ afinitu Hb ke kyslíku
transport vydechovaného CO2 z tkání do plic bezprostředně po uvolnění O2 se naváže CO2 na Hb
CO2 reaguje s N-terminální amk → karbamát, uvolňovány protony → Bohrův efekt
vliv CO2 na HbO2 v plicích je CO2 vydechován při absorpci CO2 krví vzniká H2CO3 (E: karbonát dehydratáza) v erytrocytech H2CO3 rychle disociuje na HCO3- a 2H+ nadbytek protonů odstraněn – Hb váže 2H+ za každé 4 uvolněné molekuly O2 v plicích – s vazbou O2 na deoxygenovaný Hb nastává uvolnění protonů reagují s HCO3- za vzniku H2CO3 → z ní pak E: karbonát dehydrogenázou * CO2 navázání O2 na Hb podporuje vylučování CO2
R. Murray, Harper´s Biochemistry, 26th edition
Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition © 2005 Thieme
1. 2. 3.
ve formě HCO3 – asi 70% vázaný na Hb – 23% volně rozpuštěný – 7%
mutace Hb – změna funkce → hemoglobinopathie methemoglobinemie ◦ stav Fe3+ (oxidace Fe2+), např. účinkem sulfonamidů → neváže se O2, nepodílí se na transportu ◦ nenastává Bohrův efekt, afinita vůči kyslíku, nedoručuje se správné množství do periferních tkání ◦ tkáňová hypoxie – polycytemie ( konc. erytrocytů)
sprkovitá anemie (HbS) ◦ zbytek Glu v b řetězci je nahrazen Val → „lepkavý úsek“ , má komplement na deoxyHb (ale ne na oxyHb) ◦ při konc. O2 deoxyHb polymeruje a vytváří vlákna → erytrocyty do srpkovitého tvaru thalasemie ◦ anemie, vznikají následkem snížení produkce a nebo b podjednotky HbA
při otravách CO karbonylHb
◦ velice silná vazba, znemožnění vázat O2 ◦ vytěsnění CO v hyperbarické komoře
vazby atomu síry sulfHb ◦ neschopnost vázat O2 ◦ vazba navždy, transfúze
HbCO2 – karbaminoHb
◦ CO2 nekovalentně vázán na globinový řetězec Hb, transport CO2 krví
HbA1c – glykovaný Hb
◦ tvořen spontánně neenzymatickou reakcí s Glc
CO má 200x vyšší afinitu k Hb než O2 vzniká COHb = karbonylhemoglobin (starší název: karboxyhemoglobin), CO místo O2 maximální povolená koncentrace ve vzduchu: 0,003%
míra intoxikace CO závisí na pCO ve vzduchu a na délce expozice (0,04% silná bolest hlavy, po 2-3 hodinách: bezvědomí; 1% smrt během několika minut)
http://www.orthosmoke.org/index.php/pt/Carbon%20Monoxide
příčiny: vdechování výfukových plynů z automobilů inhalace kouře nedostatečně ventilované plynové topení OBECNĚ: spalování organických paliv bez dostatečného přívodu kyslíku (tj. nedostatečná oxidace)
první pomoc: čerstvý vzduch vdechování vysokých koncentrací kyslíku (pod tlakem)
následky:
snížení kapacity Hb pro přenos kyslíku
snížené zásobování buněk kyslíkem ◦ CO zabraňuje reverzibilní vazbě O2 na Hb ◦ CO inhibuje intracelulární respiraci (dýchací řetězec) ◦ CO se může vázat přímo v srdeční a kosterní svalovině (přímá toxicita) a na složky nervového systému a způsobit tak demyelinizaci a neurologické symptomy
COHb / celkový Hb (poměr v %)
Slabý puls, selhání dýchání, smrt Bezvědomí, křeče, nebezpečí smrti
fyziologicky:
Intenzivnější symptomy, zrychlené dýchání a puls, bezvědomí
2% Těžká bolest hlavy, slabost, závratě, poruchy vidění, zvracení Bolest hlavy, bušení krve ve spáncích Bez příznaků
http://www.uhseast.com/134221.cfm
posuzování složení extracelulární tekutiny z hlediska izohydrie (= optimální koncentrace pH) izoionie (= optimální koncentrace iontů) izoosmolarity (= optimální koncentrace nízkomolekulárních látek)
pH = -log [H+]
Normální hodnoty ◦ pH = 7,36 – 7,44 ◦ [H+] = 40 nmol/L
srovnání s ostatními ionty ◦ [Na+] 140 mmol/L
◦ [HCO3-]
25 mmol/L
pH
pH je nepřímým ukazatelem [H+]
pH = -log [H+]
hydrogenové ionty (tj. protony) neexistují v roztoku volně ale jsou vázány s okolními molekulami vody vodíkovými vazbami (H3O+) [H+] o faktor 2 způsobuje pH o 0,3 pH 7.40 40 nM pH 7.00 100 nM pH 7.36 44 nM pH 7.44 36 nM
neutrální vs. normální pH plazmy
pH 7,4 (7,36 – 7,44) normální pH 7,0 neutrální ale fatální!!!
pH má efekt na funkci proteinů všechny známé nízkomolekulární a ve vodě rozpustné sloučeniny jsou téměř kompletně ionizovány při neutrálním pH
mechanismus intracelulárního zadržení ionizovaných látek v cytoplazmě a organelách
výjimky makromolekuly (proteiny)
lipidy
většinou nesou náboj, zadrženy díky velikosti nebo hydrofobicitě ty které zůstávají intarcelulárně jsou vázány na proteiny
odpadní produkty
CO2 → H2CO3 („těkavá“ kyselina), denní produkce až 24 mol.
Netěkavé kyseliny:
◦ organické kyseliny kontinuálně produkovány jako vedlejší produkty metabolismu:
anaerobní glykolýza ve svalech a v ery → kys. mléčná → laktát + H+ ketogeneze → kys. acetoctová → acetacetát + H+ → kys.βhydroxybutyrová→ β-hydroxybutyrát + H+ lipolýza → TAG → 3 FA + glycerol + 3 H+ syntéza urey v játrech: CO2 + 2 NH4 → urea + H2O + 2 H+
◦ Anorganické kyseliny: vylučovány ledvinami
H2SO4 → HSO4- + H+ H3PO4 → HPO42- + 2 H+
Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition © 2005 Thieme
glukoneogeneze: 2 laktát + 2 H+ → Glc
oxidace neutrálních AA, Glu a Asp
za 24 hod cca 20 000 mmol CO2 (v těle vytváří s vodou kys. uhličitou) s cca 60-70 mmol silných („neprchavých“) kyselin tvorba musí být v rovnováze s jejich eliminací z organizmu ◦ o odvod CO2 se stará respirační systém ◦ vylučování silných kyselin zajišťují ledviny ◦ za každý vyloučený H+, který je v moči navázán na fostáty jako titrovatelná acidita (TA) nebo jako součást ammonného iontu se do vnitřního prostředí dostává 1 iont bikarbonátů
nárazníky roztoky schopné uvolňovat či pohlcovat H+ změny pH jsou minimální fyziologické pufry ◦ bikarbonátový nejvýkonnější extracelulární pufr nejdůležitější pro regulaci acidobazické rovnováhy – tělo umí aktivně měnit koncentraci HCO3 i pCO2 pomocí stavu bikarbonátového pufru klinicky posuzujeme stav acidobáze u pacienta
◦ hemoglobin Hb-/Hb-H+ ◦ fosfáty (HPO42-/H2PO4-), sulfáty ◦ proteiny (protein/protein-H+)
Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition © 2005 Thieme
pufrační systémy v moči jsou NH3 / NH4+ a fosfáty okolo 30 mmol NH4+ je denně vylučováno močí ◦ ale exkrece amoniaku je regulována během poruch ABR
pH pufru závisí na logaritmu poměru zásady ke kyselině za daného pH je pro každý pufr charakteristický daný poměr těchto složek -
pH = pKa + log [A ]
[HA]
HCO3- a CO2 se vyskytují v poměru 20 : 1 rozpuštěný CO2 v plazmě je konstantně vyměňován s CO2 v plynné fázi v plicních alveolách
Henderson-Hasselbachova rovnice pro HCO3/CO2 systém:
◦ pH = pK + log [HCO3-] / [H2CO3] ↓ ◦ pH = pK + log [HCO3-] / pCO2 x α ◦ pH = 6,1 + log 24 / 40 x 0,03 ◦ pH = 6,1 + log 20 ◦ pH = 6,1 + 1,3 = 7,4
v pracující tkáni pohlcuje protony a pomáhá zvládat kyselou nálož i produkcí HCO3v plících naopak protony uvolňuje a ty spolu s HCO3- přispívají k produkci CO2 výměna HCO3- za Cl- v membráně erytrocytu se nazývá Hamburgerův efekt
HCO3- vzniká zejména v erytrocytech H+ reaguje s redukovaným Hb HCO3- přesouvány z červené krvinky do plazmy výměnou za Cl- =chloridový posun vstup Cl- do erytrocytů je doprovázen přesunem vody → mírné zvětšení objemu erytrocytů ve venózní krvi hematokrit venózní krve mírně vyšší než hematokrit krve arteriální
BB (buffer base) = sumární koncentrace bikarbonátů a nebikarbonátových nárazníkových bazí
BE (base excess) = „nadbytek bazí“ (norm. hodnota=0)
BE = BB – NBB
NBB (normal buffer base)
NBB (mmol/l) = 41.7 + 0.042 x (koncentrace Hb v g/l)
AG představuje sumu koncentrací plazmatických aniontů, které nejsou měřeny rutinně (albumin, fosfáty, sulfáty, organické anionty) AG = (Na+ + K+) – (HCO3- + Cl-) normální hodnoty: 16 – 20 mmol/l AG je vypočítávána hlavně při metabolické acidóze kvůli posouzení příčiny této poruchy ABR
porucha bilance mezi příjmem a výdejem CO2 respirační porucha ABR respirační acidóza
porucha bilance mezi tvorbou a vylučováním silných kyselin metabolická porucha ABR metabolická acidóza
respirační alkalóza
metabolická alkalóza
acidóza / alkalóza – patofyziologický proces
acidémie / alkalémie – momentální hodnota pH v plazmě
