Klinische betekenis

De sterkte waarmee zuurstof aan hemoglobine bindt, wordt beïnvloed door verschillende factoren en kan worden weergegeven als een verschuiving naar links of rechts in de zuurstofdissociatiecurve. Een verschuiving naar rechts van de curve geeft aan dat hemoglobine een verminderde affiniteit voor zuurstof heeft, dus zuurstof wordt actief ontlast. Een verschuiving naar links duidt op een verhoogde affiniteit voor hemoglobine voor zuurstof en een grotere onwil om zuurstof af te geven. Verschillende fysiologische factoren zijn verantwoordelijk voor het verschuiven van de curve naar links of rechts, zoals pH, kooldioxide (CO2), temperatuur en 2,3-disfosfoglyceraat.

pH:

Een afname in pH (zuurgraad) verschuift de dissociatiecurve naar rechts, terwijl een toename in pH (alkaliteit) de dissociatiecurve naar links verschuift. Bij hogere concentraties waterstofionen stabiliseert hemoglobine in de zuurstofarme T-toestand. Daarom zal, naarmate de pH daalt en de CO2 toeneemt, de hemoglobine-affiniteit voor zuurstof afnemen. Deze omgekeerde relatie staat bekend als het Bohr-effect en is duidelijk wanneer metabolisch actief weefsel glucose en zuurstof metaboliseert in CO2 en organische zuren. Hemoglobine heeft dan een verminderde affiniteit voor zuurstof en helpt om het af te geven aan weefsels in nood.

Kooldioxide:

Koolstofdioxide beïnvloedt de curve op twee manieren: het Bohr-effect en via het accumulatie van carbamino-verbindingen die worden gegenereerd door chemische interacties. Deze verbindingen vormen carbaminohemoglobine, dat op zijn beurt de T-toestand stabiliseert, de affiniteit voor zuurstof verlaagt en zuurstofontlading induceert. Op deze manier wordt slechts een klein deel van de kooldioxide getransporteerd. De meeste kooldioxide wordt vervoerd in het bicarbonaatbuffersysteem. Bij binnenkomst in rode bloedcellen wordt koolstofdioxide snel omgezet in koolzuur door het enzym koolzuuranhydrase. Koolzuur valt onmiddellijk uiteen in bicarbonaat en waterstofionen. Zoals eerder vermeld, stabiliseert een toename van waterstofionen de hemoglobine in de T-toestand en induceert zuurstofafvoer, wat leidt tot een verschuiving van de dissociatiecurve naar rechts.

2,3 Difosfoglyceraat (DPG):

2,3-difosfoglyceraat (DPG) is een tussenproduct van glycolyse dat wordt geproduceerd in de rode bloedcel en dat de affiniteit van hemoglobine voor zuurstof beïnvloedt. Hoge concentraties 2,3-DPG zullen de dissociatiecurve naar rechts verschuiven, terwijl lage concentraties de curve naar links verschuiven. De relatie tussen waterstofionen is omgekeerd evenredig met niveaus van 2,3 DPG die stellen dat een verhoging van de waterstofionenconcentratie in rode bloedcellen zal resulteren in een afname van 2,3 DPG en vice versa. Dit is duidelijk op grote hoogte waar lagere zuurstofniveaus hyperventilatie veroorzaken, waardoor pCO2 en waterstofionen afnemen, wat leidt tot een verschuiving naar links van de dissociatiecurve. Deze verschuiving naar links leidt tot een toename van de productie van 2,3-DPG door rode bloedcellen, wat leidt tot een verschuiving van de curve naar rechts en een essentieel mechanisme voor ademhalingscompensatie tot stand brengt.

Temperatuur:

Het effect van temperatuur op de curve is relatief eenvoudig. Zuurstoflozing heeft de voorkeur bij hogere temperaturen, wat een verschuiving naar rechts zal veroorzaken. Aan de andere kant zullen lagere temperaturen een verschuiving naar links in de dissociatiecurve veroorzaken. Een opmerkelijk voorbeeld hiervan is lichaamsbeweging, waarbij de temperatuur van spieren secundair aan het gebruik toeneemt, waardoor de curve naar rechts verschuift en zuurstof gemakkelijker uit de hemoglobine kan worden gelost en afgeleverd aan weefsels in nood.

Koolmonoxide:

Hemoglobine bindt koolmonoxide (CO) 200 tot 300 keer meer dan met zuurstof, wat resulteert in de vorming van carboxyhemoglobine en de binding van zuurstof aan hemoglobine verhindert door de competitie van dezelfde bindingsplaatsen . Binding van één CO-molecuul aan hemoglobine verhoogt de affiniteit van de andere bindingsplaatsen voor zuurstof, wat leidt tot een verschuiving naar links in de dissociatiecurve. Deze verschuiving voorkomt zuurstofafvoer in perifeer weefsel en daarom is de zuurstofconcentratie van het weefsel veel lager dan normaal. Dus in de aanwezigheid van koolmonoxide kan een persoon ernstige weefselhypoxie ervaren terwijl een normale PaO2 gehandhaafd blijft. Patiënten met koolmonoxidevergiftiging ervaren symptomen zoals hoofdpijn, malaise, veranderde mentale toestand, kortademigheid, toevallen of kersenrode lippen. Een pulsoxymeter zou normaal gesproken normaal zijn omdat de machine carboxyhemoglobine niet kan detecteren uit oxyhemoglobine.

Foetale hemoglobine:

Foetale hemoglobine (HbF) is structureel anders dan volwassen hemoglobine omdat het is samengesteld van twee alfa- en twee gamma-ketens. De gamma-ketens van HbF hebben een verminderde affiniteit voor 2,3-DPG, waardoor HbF een hogere affiniteit voor zuurstof heeft bij lagere partiële druk, wat resulteert in een verschuiving naar links van de dissociatiecurve.Deze toestand is voordelig in de baarmoeder, omdat de foetus gemakkelijker zuurstof uit de circulatie van de moeder kan halen. Op het niveau van de placenta werkt 2,3-DPG gemakkelijker samen met volwassen hemoglobine, waardoor zuurstof wordt ontladen. Terwijl foetaal hemoglobine niet wordt beïnvloed door de 2,3-DPG en gemakkelijk zuurstof kan binden.