Bohrův efekt

Z Bohrův efekt označuje schopnost kyslíku vázat se na hemoglobin v závislosti na hodnotě pH a parciálním tlaku oxidu uhličitého. Je z velké části zodpovědný za výměnu plynu v orgánech a tkáních. Onemocnění dýchacích cest a nesprávné dýchání mají vliv na hodnotu pH krve prostřednictvím Bohrova efektu a narušují normální výměnu plynu.

Co je Bohrův efekt?

Bohrův efekt je pojmenován po svém objeviteli Christianovi Bohrovi, otci slavného fyzika Nielse Bohra. Christian Bohr (1855-1911) uznal závislost afinity kyslíku (schopnosti vázat kyslík) hemoglobinu na hodnotě pH nebo na parciálním tlaku oxidu uhličitého nebo kyslíku. Čím vyšší je hodnota pH, tím silnější je afinita hemoglobinu k kyslíku a naopak.

Spolu s účinkem kooperativní vazby kyslíku a vlivem Rapoport-Lueberingova cyklu umožňuje Bohrův efekt hemoglobinu být ideálním transportérem kyslíku v těle. Tyto vlivy mění sterické vlastnosti hemoglobinu. V závislosti na okolních podmínkách je stanoven poměr mezi špatně kyslíkem vázajícím T-hemoglobinem a dobře vázaným kyslíkem R-hemoglobinem. Kyslík je obvykle přijímán v plicích, zatímco kyslík je obvykle uvolňován v ostatních tkáních.

Funkce a úkol

Bohrův efekt zajišťuje, že tělo je zásobováno kyslíkem transportem kyslíku pomocí hemoglobinu. Kyslík je vázán jako ligand k centrálnímu atomu železa hemoglobinu. Proteinový komplex obsahující železo má každý čtyři hemové jednotky. Každá hemová jednotka může vázat molekulu kyslíku. Každý proteinový komplex tak může obsahovat až čtyři molekuly kyslíku.

Změna sterických vlastností hemu v důsledku působení protonů (vodíkových iontů) nebo jiných ligandů posune rovnováhu mezi T-tvarem a R-tvarem hemoglobinu. V tkáních spotřebovávajících kyslík je kyslíková vazba na hemoglobin oslabena snížením hodnoty pH. Lepší je. Proto v metabolicky aktivních tkáních vede zvýšení koncentrace iontů vodíku ke zvýšenému uvolňování kyslíku. Současně se zvyšuje parciální tlak oxidu uhličitého v krvi. Čím nižší je hodnota pH a čím vyšší je parciální tlak oxidu uhličitého, tím více kyslíku se uvolňuje. To pokračuje, dokud není hemoglobinový komplex zcela bez kyslíku.

V plicích parciální tlak oxidu uhličitého klesá výdechem. To vede ke zvýšení hodnoty pH a tím také ke zvýšení afinity hemoglobinu ke kyslíku. Proto se kromě uvolňování oxidu uhličitého hemoglobinu současně absorbuje také kyslík.

Kromě toho kooperativní vazba kyslíku závisí na ligandech. Centrální atom železa váže protony, oxid uhličitý, chloridové ionty a molekuly kyslíku jako ligandy. Čím více kyslíkových ligandů je, tím silnější je kyslíková afinita na zbývajících vazebných místech. Všechny ostatní ligandy však oslabují afinitu hemoglobinu k kyslíku. To znamená, že čím více protonů, molekul oxidu uhličitého nebo chloridových iontů se váže na hemoglobin, tím snáze se uvolňuje zbývající kyslík. Vysoký parciální tlak kyslíku však podporuje vazbu kyslíku.

Kromě toho dochází v erytrocytech k jinému způsobu glykolýzy než v jiných buňkách. Toto je cyklus Rapoport-Luebering. Meziprodukt 2,3-bisfosfoglycerát (2,3-BPG) se tvoří během Rapoport-Lueberingova cyklu. Sloučenina 2,3-BPG je alosterický efektor při regulaci afinity kyslíku k hemoglobinu. Stabilizuje T-hemoglobin. To podporuje rychlé uvolňování kyslíku během glykolýzy.

Kyslíková vazba na hemoglobin je oslabena snížením hodnoty pH, zvýšením koncentrace 2,3-BPG, zvýšením parciálního tlaku oxidu uhličitého a zvýšením teploty. To zvyšuje uvolňování kyslíku. Naopak je prospěšné zvýšení hodnoty pH, snížení koncentrace 2,3-BPG, snížení parciálního tlaku oxidu uhličitého a snížení teploty krve.

Nemoci a nemoci

Zrychlené dýchání v souvislosti s respiračními chorobami, jako je astma nebo hyperventilace v důsledku paniky, stresu nebo návyku, vede ke zvýšení hodnoty pH v důsledku zvýšené exhalace oxidu uhličitého v důsledku Bohrova efektu. To zvyšuje afinitu hemoglobinu k kyslíku. Uvolňování kyslíku v buňkách je ztíženo. Proto neúčinné dýchací vzorce vedou k nedostatečnému zásobování buněk kyslíkem (hypoxie buněk).

Následky jsou chronický zánět, oslabený imunitní systém, chronická onemocnění dýchacích cest a mnoho dalších chronických onemocnění. Podle obecných lékařských poznatků je buněčná hypoxie často příčinou onemocnění, jako je cukrovka, rakovina, srdeční choroby nebo chronická únava.

Podle ruského lékaře a vědce Buteyka není hyperventilace pouze důsledkem onemocnění dýchacích cest, ale je často způsobena také stresem a panickými reakcemi. Z dlouhodobého hlediska se domnívá, že přemnožení se stává zvykem a východiskem pro různé nemoci.

Pro terapii se provádí důsledné nazální dýchání, bránice, prodloužené dýchací pauzy a relaxační cvičení, aby se dlouhodobě normalizovalo dýchání. Několik studií ukázalo, že metoda Buteyko může snížit spotřebu antispasmodických léků o 90 procent a kortizonu o 49 procent.

Pokud je výdech oxidu uhličitého během hypoventilace příliš nízký, tělo se stává příliš kyselým (acidóza). Acidóza je, když je pH krve pod 7,35. Kyselina, ke které dochází během hypoventilace, se také nazývá respirační acidóza. Příčinou může být ochrnutí dýchacího centra, anestézie nebo zlomená žebra. Respirační acidóza se vyznačuje dušností, modrými rty a zvýšeným vylučováním tekutin. Acidóza může vést k kardiovaskulárním poruchám s nízkým krevním tlakem, srdeční arytmie a kómatu.