Znaczenie kliniczne

Na siłę, z jaką tlen wiąże się z hemoglobiną, wpływa kilka czynników i można przedstawić jako przesunięcie w lewo lub w prawo na krzywej dysocjacji tlenu. Przesunięcie krzywej w prawo wskazuje, że hemoglobina ma zmniejszone powinowactwo do tlenu, a zatem tlen jest aktywnie rozładowywany. Przesunięcie w lewo wskazuje na zwiększone powinowactwo hemoglobiny do tlenu i zwiększoną niechęć do uwalniania tlenu. Za przesunięcie krzywej w lewo lub w prawo odpowiada kilka czynników fizjologicznych, takich jak pH, dwutlenek węgla (CO2), temperatura i 2,3-disfosfoglicerynian.

pH:

Spadek w pH (kwasowości) przesuwa krzywą dysocjacji w prawo, podczas gdy wzrost pH (zasadowości) przesuwa krzywą dysocjacji w lewo. Przy wyższych stężeniach jonów wodorowych hemoglobina stabilizuje się w odtlenionym stanie T. Dlatego wraz ze spadkiem pH i wzrostem CO2 zmniejsza się powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Ta odwrotna zależność jest znana jako efekt Bohra i jest widoczna, gdy metabolicznie aktywna tkanka metabolizuje glukozę i tlen do CO2 i kwasów organicznych. Hemoglobina ma wtedy zmniejszone powinowactwo do tlenu i pomaga dostarczać go do potrzebujących tkanek.

Dwutlenek węgla:

Dwutlenek węgla wpływa na krzywą na dwa sposoby: efekt Bohra i poprzez akumulacja związków karbaminowych, które powstają w wyniku oddziaływań chemicznych. Związki te tworzą karbaminohemoglobinę, która w zamian stabilizuje stan T, obniża powinowactwo do tlenu i indukuje rozładowywanie tlenu. W ten sposób transportowana jest tylko niewielka część dwutlenku węgla. Większość dwutlenku węgla jest przenoszona w układzie buforowym wodorowęglanu. Po wejściu do czerwonych krwinek dwutlenek węgla jest szybko przekształcany w kwas węglowy przez enzym anhydrazę węglanową. Kwas węglowy natychmiast dysocjuje na jony wodorowęglanowe i wodorowe. Jak wspomniano wcześniej, wzrost jonów wodoru stabilizuje hemoglobinę w stanie T i indukuje rozładowanie tlenu, co prowadzi do przesunięcia krzywej dysocjacji w prawo.

2,3 Difosfoglicerynian (DPG):

2,3-difosfoglicerynian (DPG) jest pośrednim produktem glikolizy wytwarzanym w krwinkach czerwonych, który wpływa na powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Wysokie stężenia 2,3-DPG spowodują przesunięcie krzywej dysocjacji w prawo, podczas gdy niskie stężenia przesuną krzywą w lewo. Zależność jonów wodorowych jest odwrotnie proporcjonalna do poziomów 2,3 DPG, co oznacza, że podwyższenie stężenia jonów wodorowych w krwinkach czerwonych spowoduje spadek 2,3 DPG i odwrotnie. Jest to widoczne na dużych wysokościach, gdzie niższe poziomy tlenu wywołują hiperwentylację, powodując spadek pCO2 i jonów wodoru, co prowadzi do przesunięcia krzywej dysocjacji w lewo. To przesunięcie w lewo prowadzi do wzrostu produkcji krwinek czerwonych 2,3-DPG, co prowadzi do przesunięcia krzywej z powrotem w prawo i ustanawia niezbędny mechanizm kompensacji oddechowej.

Temperatura:

Wpływ temperatury na krzywą jest stosunkowo prosty. Odciążanie tlenu jest preferowane w wyższych temperaturach, co spowoduje przesunięcie w prawo. Z drugiej strony, niższe temperatury spowodują przesunięcie krzywej dysocjacji w lewo. Godnym uwagi przykładem są ćwiczenia, w których temperatura mięśnia wzrasta wtórnie do jego wykorzystania, przesuwając w ten sposób krzywą w prawo i umożliwiając łatwiejsze uwolnienie tlenu z hemoglobiny i dostarczenie go do potrzebujących tkanek.

Tlenek węgla:

Hemoglobina wiąże tlenek węgla (CO) 200 do 300 razy bardziej niż tlen, co powoduje tworzenie się karboksyhemoglobiny i zapobiega wiązaniu tlenu z hemoglobiną z powodu konkurencji tych samych miejsc wiązania . Wiązanie jednej cząsteczki CO z hemoglobiną zwiększa powinowactwo innych miejsc wiązania tlenu, co prowadzi do przesunięcia krzywej dysocjacji w lewo. To przesunięcie zapobiega wyładowaniu tlenu w tkankach obwodowych, a zatem stężenie tlenu w tkance jest znacznie niższe niż normalnie. Tak więc w obecności tlenku węgla osoba może doświadczyć ciężkiego niedotlenienia tkanek przy utrzymaniu normalnego PaO2. Pacjenci z zatruciem CO odczuwają takie objawy, jak ból głowy, złe samopoczucie, zmieniony stan psychiczny, duszność, drgawki lub wiśniowe usta. Pulsoksymetr byłby zwykle normalny, ponieważ urządzenie nie jest w stanie wykryć karboksyhemoglobiny z oksyhemoglobiny.

Hemoglobina płodowa:

Hemoglobina płodowa (HbF) różni się strukturalnie od hemoglobiny dorosłej, ponieważ jest złożona dwóch łańcuchów alfa i dwóch łańcuchów gamma. Łańcuchy gamma HbF mają zmniejszone powinowactwo do 2,3-DPG, dzięki czemu HbF ma większe powinowactwo do tlenu przy niższych poziomach ciśnienia parcjalnego i skutkuje przesunięciem krzywej dysocjacji w lewo.Stan ten jest korzystny w macicy, ponieważ płód może z większą łatwością pobierać tlen z krążenia matki. Na poziomie łożyska 2,3-DPG łatwiej oddziałuje z hemoglobiną dorosłych, indukując uwalnianie tlenu. Natomiast 2,3-DPG nie wpływa na hemoglobinę płodową i może łatwo wiązać tlen.