A curva de dissociação de oxi-hemoglobina

a brief history of the oxygen-hemoglobina dissociation curve

the original 1904 article describing the curve, translated for your reading pleasure, is available for free courtesy of the University of Delaware., Foi escrito pelo próprio Christian Bohr (da Fama do efeito Bohr), com co-Autores Karl Albert Hasselbalch (sim, que Hasselbalch) e August Krogh, que é mais conhecido pelo princípio de Krogh”para o método comparativo da biologia. É talvez sob a sua influência que os investigadores escolheram usar sangue de cão e cavalo. Ou, talvez, nos dias civilizados de 1904, a ideia de colher grandes quantidades de sangue humano para pesquisa era de alguma forma desagradável para estes senhores da ciência., Certamente, o sangue teria que ter sido fresco, pois nesta fase eu não sei de nenhuma técnica disponível para os investigadores que teria mantido líquido por muito tempo.

mas não vamos mais longe. Os investigadores, armados com um aparelho de concepção, produziram um gráfico do conteúdo de oxigénio do sangue a diferentes pressões parciais de oxigénio e dióxido de carbono. Este gráfico é reproduzido abaixo completamente inalterado, por veneração a estes pais fundadores, e sem qualquer permissão de ninguém.,

pode-se apreciar do mais breve vislumbre que estas curvas se assemelham muito à representação moderna destas relações. Pensou que o conceito de “saturação de oxigênio” estava nesta fase não desenvolvida, os autores produziram uma tabela de suas observações, que lista o “consumo de oxigênio em porcentagem” em várias pressões parciais de O2 e CO2.

a relação entre a saturação de hemoglobina e a pressão parcial do oxigénio foi expressa como uma equação por J. W. Severinghaus em 1979 (sim, que Severinghaus)., Neste artigo, Severinghaus usou sua equação para calcular uma tabela de valores para uma curva padrão de dissociação de O2 no sangue humano a 37 ° C e pH 7.40.

ficaríamos surpreendidos com o quão difícil esta tabela é encontrar on-line! Tudo o que se obtém a partir dos resultados da Pesquisa do Google é uma imagem distorcida da curva de dissociação com alguns “valores de interesse” atirados sobre ela, ou algo calculado a 38°C, ou pior. No interesse de preservar o legado intelectual de J. W. Severinghaus, e para torná-lo acessível ao entusiasta da fisiologia, reproduzo os seus dados na tabela abaixo.,

armado com Excel, pode-se ligar estes valores em um gerador de grafos, e chegar à conhecida curva de dissociação oxigênio-hemoglobina.

a vantagem do modelo Severinghaus é que ele foi confirmado experimentalmente: ele encaixa os dados do sangue humano para dentro de 0,55% de um ponto percentual de saturação. Além disso, é analiticamente invertível: pode-se usar a equação para calcular um pO2 a partir de um sO2, e vice-versa.,além disso, Dash e Bassingthwaite publicaram um excelente artigo em 2010, apresentando um conjunto de curvas de dissociação oxigênio-hemoglobina plotadas usando um modelo matemático que eles desenvolveram. Seus diagramas originais podem ser encontrados aqui. Eles criaram um applet Java que executa este modelo, disponível a partir de www.physiome.org. Desta forma, qualquer pessoa em qualquer lugar pode gerar qualquer tipo de curva de dissociação, sob qualquer tipo de condições., Por exemplo, depois de quinze minutos de brincar, eu era capaz de produzir uma série de curvas para refletir quatro das principais influências sobre a forma da curva de dissociação:

apesar da conveniência de ser capaz de gerar uma curva para qualquer conjunto de parâmetros, os diagramas em outras partes deste site estão com base na Severinghaus de dados, e no Siggaard-Andersen método de calcular a forma da curva de dissociação. A principal razão para persistir com o método Siggaard-Andersen é o fato de que o radiômetro usá-lo em suas máquinas ABG., A outra razão é em grande parte histórica, enraizada na impressão inicial dos autores de que o modelo Dash-Bassingthwaite produziu curvas imprecisas. Revisões anteriores deste capítulo sustentaram incorretamente que a 0.0 mmol/L de 2,3-DPG o p50 é suposto ser cerca de 10mmHg, ao contrário do valor gerado pelo modelo. No entanto, como resultado de uma feliz correspondência com um dos co-autores, esta questão foi corrigida., Além disso, uma versão revisada do modelo (Dash et al, 2016) está agora disponível e dá resultados válidos mesmo em circunstâncias verdadeiramente loucas (por exemplo, onde pH é superior a 8.5).

de qualquer forma, agora que temos uma ideia de como é o grafo sigmoid, perguntamos: Por que ele se curva assim?

o conceito de cooperatividade positiva

hemoglobina é uma proteína heterotetramer. É composto por duas subunidades de α-hemoglobina e de β-hemoglobina. Cada subunidade liga o oxigénio de forma independente., Então, uma vez que uma molécula de oxigênio está ligada a ela, a subunidade oxigenada aumenta a afinidade de oxigênio das três subunidades restantes. Isto é cooperatividade positiva: as subunidades “cooperam” para melhorar a ligação de oxigênio umas às outras.classicamente, foi dito que a hemoglobina existe em dois estados distintos: o Estado R e o estado T. O estado R (“relaxado”) é a forma oxigenada; o estado T (“tenso”) é a forma desoxigenada., A distinção entre os dois estados é uma mudança na estrutura: um par de subunidades αβ no estado R oxigenado parece girado em 15° em relação ao outro par de subunidades.

I will use a public domain diagram by Tpirojsi to illustrate this concept. É discutido em muito maior detalhe, e com excelentes efeitos visuais, por David Auble nesta Universidade de Virginia biochem lecture site (ele, por sua vez, usa este excelente artigo como uma referência).,

o diagrama ilustra O “sequencial” modelo de cooperatividade, o que sugere que uma subunidade de hemoglobina inicia uma sequência de conformacional alterações em outras subunidades de hemoglobina, o que aumenta sua afinidade para o oxigénio, e que isso acontece em uma sequência. O modelo” concertado “em contraste sugere que a hemoglobina não pode existir em um estado” meio relaxado”, e que ela muda rapidamente de um estado para outro assim que pelo menos um dos hems em cada subunidade dimérica é oxigenado.,aparentemente, o comportamento real das moléculas de hemoglobina é alguma combinação das duas. Tanto a mudança rápida quanto a modulação alostérica gradual ocorrem simultaneamente. Na verdade, quanto mais aprofundamos, mais complexidade até então invisível descobrimos, com algumas sugestões de que, além dos Estados R E T, muitas mais variantes estruturais podem existir, e no momento é de qualquer um adivinhar como eles desempenham um papel na função da hemoglobina.de qualquer forma., Embora em um estado totalmente desoxigenado exibe um certo desinteresse pelo oxigênio, a hemoglobina se torna cada vez mais interessada quanto mais oxigênio se liga. A forma heterotetramérica da hemoglobina é, portanto, uma molécula ideal para o transporte de oxigênio, exibindo uma baixa afinidade de oxigênio no ambiente hipóxico dos capilares, e uma alta afinidade de oxigênio na circulação pulmonar bem oxigenada.muita coisa pode influenciar a cooperatividade normal das subunidades de hemoglobina., Por exemplo, a presença de uma subunidade haem anormal no tetrâmero pode causar estragos. A presença de uma subunidade ferrosa (Fe3+) ou de uma subunidade carboxihaem pode aumentar anormalmente a afinidade de toda a molécula. O haem anormal está bloqueado no seu estado R e não pode voltar a um estado T em presença de hipoxia, prejudicando a descarga normal de oxigénio e fazendo com que a curva se desloque para a esquerda. Em contraste, uma subunidade de sulfhaemoglobina irá causar o efeito de estado oposto, e deslocar a curva para a direita.,

Muito da cooperatividade positiva e a forma sigmóide resultante da curva de dissociação é devida à influência de efetores alostéricos como pH, pCO2, 2,3-DPG e assim por diante. A forma da curva na ausência de todos os efetores alostéricos é na verdade um bastante chato hiperbólico.

características importantes na curva de dissociação oxigénio-hemoglobina

assim:

• o ponto p50, que é discutido em detalhe em outro lugar, é o PaO2 em que a hemoglobina é 50% saturada, e corresponde a 24-28 mmHg em circunstâncias normais., Quando a maioria das pessoas discutir uma mudança no p50 valor, eles estão se referindo a um “direito-shift” ou “left-shift”
• O “arterial” é dito para corresponder a um PaO2 de 100 mmHg por alguns autores (Taneja & Vaughan 2001), o que daria a ele um saturaton de 98%. Isto parece consistente na maioria dos livros (por exemplo. Brandis, Nunn ” s) mas sua origem e significado não são claros.
• o “ponto venoso misto” é nomeado em uma PaO2 de 40 mmHg, e representa a pressão parcial de oxigênio e saturação do sangue venoso misto., É ligeiramente inferior a 75%, e – estritamente falando-não deve ser desenhado na curva normal, uma vez que a curva do sangue venoso misto é ligeiramente deslocada para a direita pelo efeito Bohr (sangue venoso misto sendo ligeiramente mais ácido e rico em CO2 do que o sangue arterial).

Qual é o objectivo disto? É difícil dizer. Como o p50, os pontos venosos arteriais e mistos podem ser usados para discutir mudanças na curva., O deslocamento de ambos os pontos é a consequência de um deslocamento, embora nenhum seria tão sensível como p50 porque p50 é onde a curva é mais íngreme e, portanto, é o ponto que mais se moverá. No entanto, realisticamente se poderia ter escolhido qualquer ponto arbitrário na curva para este propósito. Portanto, para todos os efeitos, a principal razão para estes pontos é ajudar os candidatos do exame CICM a desenhar uma curva sigmoid puro.