Klinický význam

Síla, kterou se kyslík váže na hemoglobin, je ovlivněna několika faktory a může být reprezentován jako posun doleva nebo doprava v křivce disociace kyslíku. Posun křivky doprava naznačuje, že hemoglobin má sníženou afinitu ke kyslíku, takže kyslík se aktivně uvolňuje. Posun doleva znamená zvýšenou afinitu hemoglobinu ke kyslíku a zvýšenou neochotu uvolňovat kyslík. Za posun křivky doleva nebo doprava je odpovědných několik fyziologických faktorů, například pH, oxid uhličitý (CO2), teplota a 2,3-disfosfoglycerát.

pH:

Pokles v pH (kyselost) posune disociační křivku doprava, zatímco zvýšení pH (alkality) posune disociační křivku doleva. Při vyšších koncentracích vodíkových iontů se hemoglobin stabilizuje v deoxygenovaném T-stavu. Proto při snižování pH a zvyšování CO2 klesá afinita hemoglobinu ke kyslíku. Tento inverzní vztah je znám jako Bohrův efekt a je patrný, když metabolicky aktivní tkáň metabolizuje glukózu a kyslík na CO2 a organické kyseliny. Hemoglobin má potom sníženou afinitu ke kyslíku a pomáhá jej dodávat do tkání, které to potřebují.

Oxid uhličitý:

Oxid uhličitý ovlivňuje křivku dvěma způsoby: Bohrův efekt a prostřednictvím akumulace karbamino sloučenin, které jsou generovány chemickými interakcemi. Tyto sloučeniny tvoří karbaminohemoglobin, který na oplátku stabilizuje stav T, snižuje afinitu ke kyslíku a vyvolává uvolňování kyslíku. Tímto způsobem se transportuje pouze malá část oxidu uhličitého. Většina oxidu uhličitého se nese v pufrovacím systému hydrogenuhličitanu. Po vstupu do červených krvinek se oxid uhličitý rychle přemění na kyselinu uhličitou pomocí enzymu karboanhydrázy. Kyselina uhličitá se okamžitě disociuje na hydrogenuhličitanové a vodíkové ionty. Jak již bylo uvedeno, zvýšení vodíkových iontů stabilizuje hemoglobin ve stavu T a indukuje uvolňování kyslíku, což vede k posunu disociační křivky doprava.

2,3 Diphosphoglycerate (DPG):

2,3-difosfoglycerát (DPG) je meziprodukt glykolýzy, který se produkuje v červených krvinkách a ovlivňuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku. Vysoké koncentrace 2,3-DPG posunou disociační křivku doprava, zatímco nízké koncentrace posunou křivku doleva. Vztah vodíkových iontů je nepřímo úměrný hladinám 2,3 DPG, což uvádí, že zvýšení koncentrace vodíkových iontů v červených krvinkách povede ke snížení 2,3 DPG a naopak. To je patrné ve vysokých nadmořských výškách, kde nižší hladiny kyslíku vyvolávají hyperventilaci, což způsobuje pokles pCO2 a vodíkových iontů, což vede k posunu disociační křivky doleva. Tento posun vlevo vede ke zvýšení produkce červených krvinek 2,3-DPG, což vede k posunu křivky zpět doprava a zavádí základní mechanismus kompenzace dýchání.

Teplota:

Vliv teploty na křivku je relativně přímý. Vypouštění kyslíku je upřednostňováno při vyšších teplotách, což způsobí posun doprava. Na druhou stranu nižší teploty způsobí posun disociační křivky doleva. Pozoruhodným příkladem je cvičení, při kterém se teplota svalu zvyšuje sekundárně po jeho využití, čímž se posune křivka doprava a umožní se snadnější uvolnění kyslíku z hemoglobinu a jeho dodání do tkání v nouzi.

Oxid uhelnatý:

Hemoglobin váže oxid uhelnatý (CO) 200 až 300krát více než s kyslíkem, což vede k tvorbě karboxyhemoglobinu a brání vazbě kyslíku na hemoglobin v důsledku konkurence stejných vazebných míst. . Vazba jedné molekuly CO na hemoglobin zvyšuje afinitu ostatních vazebných míst ke kyslíku, což vede k posunu vlevo v disociační křivce. Tento posun brání uvolňování kyslíku v periferní tkáni, a proto je koncentrace kyslíku ve tkáni mnohem nižší než obvykle. V přítomnosti oxidu uhelnatého tedy může člověk pociťovat těžkou tkáňovou hypoxii při zachování normálního PaO2. U pacientů s otravou CO se objevují příznaky jako bolest hlavy, malátnost, změněný duševní stav, dušnost, záchvaty nebo třešňově červené rty. Pulzní oxymetr by obvykle byl normální, protože přístroj nedokáže detekovat karboxyhemoglobin z oxyhemoglobinu.

Fetální hemoglobin:

Fetální hemoglobin (HbF) se strukturálně liší od hemoglobinu dospělého, protože je složen dvou alfa a dvou gama řetězců. Gama řetězce HbF mají sníženou afinitu k 2,3-DPG, což umožňuje HbF mít vyšší afinitu ke kyslíku při nižších úrovních parciálního tlaku a vede k posunu disociační křivky doleva.Tento stav je v děloze výhodný, protože plod může s lehkostí vytáhnout kyslík z mateřského oběhu. Na úrovni placenty 2,3-DPG snadněji interaguje s dospělým hemoglobinem a vyvolává uvolňování kyslíku. Fetální hemoglobin není ovlivněn 2,3-DPG a může snadno vázat kyslík.