Den oxyhaemoglobin dissociation kurve

en kort historie om dissociationskurven for ilt-hæmoglobin

den originale artikel fra 1904, der beskriver kurven, oversat til din læseglæde, er tilgængelig gratis med tilladelse fra University of dela .are., Det blev skrevet af Christian Bohr selv (af Bohr effekt berømmelse), med medforfattere Karl Albert Hasselbalch (ja, at Hasselbalch) og August Krogh der er bedst kendt for Krogh”s princip for den sammenlignende metode til biologi. Det er måske under hans indflydelse, at efterforskerne valgte at bruge hunde-og hesteblod. Eller i de civiliserede hat-og-frakke dage i 1904 var ideen om at høste store mængder menneskeligt blod til forskning på en eller anden måde usmagelig for disse herrer af videnskaben., Blodet skulle bestemt have været frisk, da jeg på dette tidspunkt ikke kender nogen teknik, der er tilgængelig for efterforskerne, som ville have holdt det flydende i meget lang tid.

men lad os sidespring længere. Efterforskerne, bevæbnet med et apparat af deres design, producerede en graf over iltindhold i blod ved forskellige partialtryk af ilt og kuldio .id. Denne graf er gengivet nedenfor helt uændret, ud af ærbødighed til disse grundlæggere, og uden tilladelse fra nogen som helst.,

man kan forstå fra det korteste glimt, at disse kurver meget ligner den moderne repræsentation af disse forhold. Troede begrebet ” iltmætning “var på dette stadium uudviklet, forfatterne producerede en tabel over deres observationer, som viser” iltoptagelse i procent ” ved forskellige partielle tryk på O2 og CO2.

forholdet mellem hæmoglobin mætning og partialtrykket af ilt blev udtrykt som en ligning af J. W. Severinghaus i 1979 (Ja, det Severinghaus)., I dette papir, Severinghaus brugt sin ligning til at beregne en tabel over værdier for en standard humant blod O2 dissociation kurve ved 37.C og pH 7.40.

man ville blive overrasket over, hvor svært denne tabel er at opspore online! Alt, hvad man får fra Google-søgeresultater, er et bastardiseret dissociationskurvebillede med et par” værdier af interesse ” kastet over det, eller noget beregnet ved 38.C eller værre. For at bevare J. Sever. Severinghaus ‘ intellektuelle arv og for at gøre den tilgængelig for fysiologientusiasten gengiver jeg hans data i nedenstående tabel.,bevæbnet med E .cel kan man sætte disse værdier i en grafgenerator og nå frem til den velkendte o .ygen-hæmoglobin dissociationskurve.

Den fordel, at den Severinghaus model er, at det er blevet bekræftet eksperimentelt: det passer humant blod data inden for 0.55% af en mætning procentpoint. Det er endvidere analytisk kommandolinjeredskab: man kan bruge ligningen til at beregne en pO2 fra en sO2, og vice versa.,

Derudover, Bindestreg og Bassingthwaite har udgivet en glimrende artikel i 2010, vil præsentere en række af ilt-hæmoglobin dissociation kurver plottet ved hjælp af en matematisk model, som de har udviklet. Deres originale diagrammer kan findes her. De har oprettet en Java-applet, der kører denne model, tilgængelig fra www.physiome.org. på denne måde kan enhver overalt generere enhver form for dissociationskurve under enhver form for forhold., For eksempel, efter femten minutter på at vandre rundt, jeg var i stand til at producere en serie af kurver for at afspejle fire af de store indflydelse på formen af dissociation kurven:

På trods af den bekvemmelighed for at være i stand til at generere en kurve for ethvert sæt af parametre, diagrammer andetsteds på dette site er baseret på Severinghaus data, og på den Siggaard-Andersen metode til beregning af den form for dissociation kurve. Hovedårsagen til at fortsætte med Siggaard-Andersen-metoden er, at Radiometer bruger den i deres ABG-maskiner., Den anden grund er stort set Historisk, forankret i forfatterne” første indtryk af, at Dash-Bassingth .aite-modellen producerede unøjagtige kurver. Tidligere revisioner af dette kapitel fastholdt fejlagtigt, at P50 Ved 0.0 mmol/l 2,3-DPG antages at være omkring 10 mmHg i modsætning til den værdi, der genereres af modellen. Men som følge af en heldig korrespondance med en af medforfatterne blev dette problem rettet., Derudover er en revideret version af modellen (Dash Et al, 2016) nu tilgængelig og giver gyldige resultater selv under virkelig forvirrede omstændigheder (for eksempel hvor pH er over 8.5).

alligevel, nu hvor vi har en ID?om, hvordan sigmoid-grafen ser ud, spørger vi: hvorfor kurver den så?

begrebet positiv kooperativitet

hæmoglobin er et heterotetramerprotein. Den består af to haemoglobin-hæmoglobin og to β-hæmoglobin underenheder. Hver underenhed binder ilt uafhængigt., Derefter, når et iltmolekyle er bundet til det, øger den iltede underenhed iltaffiniteten af de tre resterende underenheder. Dette er positiv kooperativitet: underenhederne “samarbejder” for at forbedre hinandens binding af ilt.

klassisk er det blevet sagt, at hæmoglobin findes i to forskellige tilstande: R-tilstand og T-tilstand. R-tilstanden (“Afslappet”) er den iltede form; T-tilstanden (“spændt”) er den deo .ygenerede form., Sondringen mellem de to stater er en ændring i struktur: et par αβ-underenheder i den o .ygenerede R-tilstand ser ud til at roteres med 15.i forhold til det andet par underenheder.

Jeg vil bruge et offentligt domæne diagram af tpirojsi til at illustrere dette koncept. Det diskuteres meget mere detaljeret og med fremragende visuelle effekter af David Auble på dette University of Virginia biochem forelæsnings siteebsted (han bruger igen denne fremragende artikel som reference).,

diagram illustrerer “sekventiel” model af kooperativitet, der tyder på, at en enhed af hæmoglobin starter en sekvens af konformationelle ændringer i andre underenheder hæmoglobin, der øger deres affinitet for ilt, og at dette sker i en sekvens. Den” samordnede ” model antyder derimod, at hæmoglobin ikke kan eksistere i en “halv-afslappet” tilstand, og at den vipper hurtigt fra en tilstand til en anden, så snart mindst et af haemmene i hver dimerisk underenhed er iltet.,

tilsyneladende er den faktiske opførsel af hæmoglobinmolekyler en kombination af de to. Både hurtig omskiftning og gradvis allosterisk modulation forekommer samtidigt. Faktisk, jo dybere vi graver, den mere hidtil usete kompleksitet vi afdække, med nogle forslag, der udover r og T stater, mange flere strukturelle varianter kan eksistere, og i øjeblikket er det nogen”s gæt på, hvordan de spiller en rolle i funktionen af hæmoglobin.

alligevel., Selvom det i en fuldstændig deo .ygeneret tilstand udviser en vis afsides uinteresse i ilt, bliver hæmoglobin mere og mere interesseret, jo mere ilt det binder. Den heterotetrameric form af hæmoglobin er derfor en ideel molekyle til ilt-transport, der udviser en lav oxygen-affinitet i hypoxisk miljø kapillærer, og en høj oxygen-affinitet i vel-iltet lungekredsløbet.

påvirkning af biokemiske og fysiologiske faktorer på samarbejdsaktiviteten

masser af ting kan påvirke den normale kooperativitet af hæmoglobinunderenheder., For eksempel kan tilstedeværelsen af en unormal hæm-underenhed i tetramer forårsage ødelæggelse. Tilstedeværelsen af en jernholdig (Fe3+) underenhed eller en Carbo .yhaem-underenhed kan unormalt øge affiniteten af hele molekylet. Den unormale hæm er låst i sin R-tilstand og kan ikke vende tilbage til en T-tilstand i nærvær af hypo .i, hvilket forringer den normale losning af ilt og får kurven til at skifte til venstre. I modsætning hertil vil en sulfhaemoglobin-underenhed forårsage den modsatte tilstandseffekt og flytte kurven til højre.,

meget af positiv kooperativitet og den resulterende sigmoidform af dissociationskurven skyldes påvirkning af allosteriske effektorer såsom pH, pCO2, 2,3-DPG og så videre. Formen af kurven i fravær af alle allosteriske effektorer er faktisk en temmelig kedelig hyperbolsk.

Vigtige funktioner på ilt-hæmoglobin dissociation kurve

• p50 punkt, som er drøftet i detaljer andetsteds, er PaO2, hvor hæmoglobin er 50% sturated, og svarer til 24-28 mmHg under normale omstændigheder., Når de fleste folk til at diskutere en ændring i p50 værdi, er de som regel henvise til en “højre skift” eller “venstre-skift”
• “arteriel punkt” siges at svare til en PaO2 af 100 mmHg af nogle forfattere (Taneja & Vaughan 2001), som ville give det en saturaton på 98%. Dette synes konsistent på tværs af de fleste lærebøger (f.eks. Brandis, Nunn”s) men dens oprindelse og betydning er uklart.
• Det “Blandede venøse punkt” er nomineret til en PaO2 på 40 mmHg og repræsenterer iltpartialtrykket og mætningen af blandet venøst blod., Det er lidt lavere end 75%, og – strengt taget – ikke bør være tegnet på den normale kurve, som kurven for den blandede venøse blod er lidt højre-skiftet af Bohr effekten (blandet veneblod at være en anelse mere surt og CO2-rige end arterielt blod).

Hvad er meningen med disse? Svært at sige. Ligesom p50 kan de arterielle og blandede venøse punkter bruges til at diskutere skift af kurven., Forskydning af begge punkter er konsekvensen af et skift, selvom ingen ville være så følsom som P50, fordi P50 er, hvor kurven er stejleste, og derfor er det det punkt, der vil bevæge sig mest. Men realistisk kunne man have valgt et vilkårligt punkt i kurven til dette formål. Derfor er hovedårsagen til disse punkter for alle formål at hjælpe CICM-eksamenskandidater med at tegne en pæn sigmoid-kurve.