La oxyhaemoglobin curba de disociere

o scurtă istorie a curbei de disociere oxigen-hemoglobină

articolul original din 1904 care descrie curba, tradus pentru plăcerea dvs. de a citi, este disponibil gratuit prin amabilitatea Universității din Delaware., A fost scrisa de Christian Bohr însuși (de Efect Bohr faima), cu co-autori Karl Albert Hasselbalch (da, asta-Hasselbalch) și August Krogh care este cel mai bine cunoscut pentru Krogh”e Principiu pentru metoda comparativă de biologie. Poate că sub influența lui anchetatorii au ales să folosească sânge de câine și cal. Sau, poate, în zilele civilizate din 1904, ideea de a recolta cantități mari de sânge uman pentru cercetare a fost oarecum dezagreabilă pentru acești domni ai științei., Cu siguranță, sângele ar fi trebuit să fie proaspăt, deoarece în acest stadiu nu cunosc nicio tehnică disponibilă anchetatorilor care ar fi păstrat-o lichidă foarte mult timp.

dar să nu ne abatem mai departe. Anchetatorii, înarmați cu un aparat al lor de proiectare, au produs un grafic al conținutului de oxigen din sânge la diferite presiuni parțiale ale oxigenului și dioxidului de carbon. Acest grafic este reprodus mai jos în întregime nemodificat, din venerație față de acești părinți fondatori și fără permisiunea nimănui.,

se poate aprecia din cea mai scurtă privire că aceste curbe seamănă foarte mult cu reprezentarea modernă a acestor relații. Crezut că conceptul de” saturație de oxigen „a fost în acest stadiu nedezvoltate, autorii au produs un tabel de observațiile lor, care enumeră” absorbția de oxigen în procente ” la diferite presiuni parțiale de O2 și CO2.relația dintre saturația hemoglobinei și presiunea parțială a oxigenului a fost exprimată ca o ecuație de către J. W. Severinghaus în 1979 (da, acea Severinghaus)., În această lucrare, Severinghaus a folosit ecuația sa pentru a calcula un tabel de valori pentru o curbă standard de disociere a sângelui uman O2 la 37°C și pH 7,40.unul ar fi surprins de cât de dificil este acest tabel pentru a urmări în jos on-line! Tot ceea ce se obține din rezultatele căutării Google este o imagine curbă de disociere bastardizată cu câteva „valori de interes” aruncate peste ea sau ceva calculat la 38°C sau mai rău. În interesul de a păstra moștenirea intelectuală a lui J. W. Severinghaus, și să-l facă accesibil pentru fiziologie pasionat, am reproduce datele din tabelul de mai jos.,

înarmat cu Excel, se pot conecta aceste valori într-un generator de grafice și se poate ajunge la curba de disociere oxigen-hemoglobină cu aspect familiar.

avantajul de Severinghaus model este că acesta a fost confirmat experimental: se potriveste sânge uman de date la maxim 0.55% de saturație punct procentual. Mai mult, este inversibil analitic: se poate folosi ecuația pentru a calcula un pO2 dintr-un sO2 și invers.,

în Plus, Dash și Bassingthwaite au publicat un articol excelent în 2010, prezentând un set de oxigen-hemoglobina disociere curbele reprezentate folosind un model matematic pe care le-au dezvoltat. Diagramele lor originale pot fi găsite aici. Ei au creat un applet Java care ruleaza acest model, disponibil de la www.physiome.org. în acest fel, oricine poate genera orice fel de curbă de disociere, în orice fel de condiții., De exemplu, după cincisprezece minute de ține de fleacuri în jurul valorii de, am fost în măsură să producă o serie de curbe care să reflecte patru dintre influențele majore pe forma de curba de disociere:

În ciuda comoditatea de a fi capabil de a genera o curbă pentru orice set de parametri, diagrame în altă parte în acest site sunt bazate pe Severinghaus de date, și pe Siggaard-Andersen metoda de calcul a forma curba de disociere. Principalul motiv pentru persistența cu metoda Siggaard-Andersen este faptul că Radiometrul îl folosește în mașinile lor ABG., Celălalt motiv este în mare parte istoric, înrădăcinat în impresia inițială a autorilor că modelul Dash-Bassingthwaite a produs curbe inexacte. Revizuirile anterioare ale acestui capitol au susținut în mod incorect că la 0.0 mmol/l de 2,3-DPG p50 ar trebui să fie de aproximativ 10mmhg, spre deosebire de valoarea generată de model. Cu toate acestea, ca urmare a unei corespondențe norocoase cu unul dintre coautori, această problemă a fost corectată., În plus, o versiune revizuită a modelului (Dash et al, 2016) este acum disponibilă și oferă rezultate valide chiar și în circumstanțe cu adevărat deranjate (de exemplu, unde pH-ul este peste 8.5).

oricum, acum că avem o idee despre cum arată graficul sigmoid, ne întrebăm: de ce se curbează așa?

conceptul de cooperativitate pozitivă

hemoglobina este o proteină heterotetramer. Este compus din două subunități α-hemoglobină și două subunități β-hemoglobină. Fiecare subunitate leagă oxigenul independent., Apoi, odată ce o moleculă de oxigen este legată de ea, subunitatea oxigenată crește afinitatea de oxigen a celor trei subunități rămase. Aceasta este o cooperativitate pozitivă: subunitățile „cooperează” pentru a-și îmbunătăți reciproc legarea oxigenului.

Clasic, s-a spus că hemoglobina există în două stări distincte: starea R și starea T. Starea R („relaxată”) este forma oxigenată; starea T („tensionată”) este forma deoxigenată., Distincția dintre cele două stări este o schimbare a structurii: o pereche de subunități αβ în starea r oxigenată apare rotită cu 15° față de cealaltă pereche de subunități.

voi folosi o diagramă de domeniu public de Tpirojsi pentru a ilustra acest concept. Este discutat în detaliu mult mai detaliat și cu efecte vizuale excelente, de David Auble la acest site de prelegeri al Universității din Virginia biochem (el, la rândul său, folosește acest articol excelent ca referință).,

diagrama ilustrează „secvențial” model de cooperativity, ceea ce sugerează că o subunitate a hemoglobinei începe o secvență de modificări conformaționale în alte subunități ale hemoglobinei care crește afinitatea pentru oxigen, și că acest lucru se întâmplă într-o secvență. În contrast, modelul” concertat „sugerează că hemoglobina nu poate exista într-o stare” pe jumătate relaxată ” și că aceasta se întoarce rapid de la o stare la alta de îndată ce cel puțin unul dintre Haem-urile din fiecare subunitate dimerică este oxigenat.,

aparent, comportamentul real al moleculelor de hemoglobină este o combinație a celor două. Atât comutarea rapidă, cât și modularea alosterică treptată apar simultan. De fapt, cu cât săpăm mai adânc, cu atât mai multă complexitate până acum nevăzută descoperim, cu unele sugestii că, pe lângă stările R și T, pot exista mai multe variante structurale și, în momentul de față, oricine poate ghici cum joacă un rol în funcția hemoglobinei.

oricum., Deși într-o stare total dezoxigenată prezintă un anumit dezinteres distant în oxigen, hemoglobina devine din ce în ce mai interesată, cu cât se leagă mai mult oxigen. Forma heterotetramerică a hemoglobinei este, prin urmare, o moleculă ideală pentru transportul oxigenului, prezentând o afinitate scăzută de oxigen în mediul hipoxic al capilarelor și o afinitate ridicată de oxigen în circulația pulmonară bine oxigenată.

influența factorilor biochimici și fiziologici asupra cooperativității

o mulțime de lucruri pot influența cooperativitatea normală a subunităților de hemoglobină., De exemplu, prezența unei subunități anormale de haem în tetramer poate provoca haos. Prezența unei subunități feroase (Fe3+) sau a unei subunități carboxyhaem poate crește anormal afinitatea întregii molecule. Haem anormal este blocat în starea R și nu poate reveni la o stare T în prezența hipoxiei, afectând descărcarea normală a oxigenului și determinând curba să se deplaseze spre stânga. În schimb, o subunitate de sulfhemoglobină va provoca efectul opus de stare și va schimba curba spre dreapta.,

o mare parte a cooperativității pozitive și forma sigmoidă rezultată a curbei de disociere se datorează influenței efectorilor alosterici precum pH, pCO2, 2,3-DPG și așa mai departe. Forma curbei în absența tuturor efectorilor alosterici este de fapt una hiperbolică destul de plictisitoare.

caracteristici importante ale curbei de disociere oxigen-hemoglobină

• p50 punct, care este discutat în detaliu în altă parte, este PaO2 la care hemoglobina este de 50% sturated, și corespunde 24-28 mmHg în condiții normale., Atunci când cele mai multe persoane discuta despre o schimbare în p50 valoare, ele sunt, de obicei, referindu-se la un „drept-shift” sau „stânga-shift”
• „arterial punct” este declarat a corespunde unui PaO2 de 100 mmHg de unii autori (Taneja & Vaughan 2001), care ar da un saturaton de 98%. Acest lucru pare consecvent în majoritatea manualelor (de ex . Brandis, Nunn ” s), dar originea și semnificația sa sunt neclare.
• „punctul venos mixt” este nominalizat la un PaO2 de 40 mmHg și reprezintă presiunea parțială a oxigenului și saturația sângelui venos mixt., Este puțin mai mică de 75% și-strict vorbind-nu trebuie trasată pe curba normală, deoarece curba sângelui venos mixt este ușor deplasată de efectul Bohr (sângele venos mixt fiind puțin mai acid și bogat în CO2 decât sângele arterial).

care este rostul acestora? Greu de spus. Ca și p50, punctele arteriale și venoase mixte pot fi folosite pentru a discuta schimbările curbei., Deplasarea fiecărui punct este consecința unei schimbări, deși niciunul nu ar fi la fel de sensibil ca p50, deoarece p50 este locul în care curba este cea mai abruptă și, prin urmare, este punctul care se va deplasa cel mai mult. Cu toate acestea, în mod realist, s-ar fi putut alege orice punct arbitrar în curbă în acest scop. Prin urmare, pentru toate intențiile și scopurile, principalul motiv pentru aceste puncte este de a ajuta candidații la examenul CICM să deseneze o curbă sigmoidă îngrijită.