Deoxygenace

Deoxygenace je disociace molekul kyslíku od molekul hemoglobinu v lidské krvi. Dodávka kyslíku do těla je založena na cyklu oxygenace a deoxygenace. Tento cyklus je narušen jevy, jako je otrava kouřem.

Co je to deoxygenace?

Při chemické deoxygenaci se atomy kyslíku uvolňují z atomové vazby. Medicína označuje termín rozpad kyslíkových vazeb na hemoglobinu. Hemoglobin je červený krevní pigment, který obsahuje dvojmocné atomy železa. Při lidském dýchání slouží hemoglobin jako transportní médium díky této vazbě železa s afinitou k kyslíku.

Všechny orgány a tkáně v těle potřebují kyslík. Krev transportuje atomy kyslíku do nejtenčích větví krevního řečiště a zásobuje tak všechny tkáně.

Kyslík má pouze omezenou rozpustnost. Není tedy přítomen pouze v krevní plazmě ve volné, ale také ve formě vázané na hemoglobin. Tato vazba se také nazývá oxygenace a je opakem deoxygenace.

Vazebná afinita hemoglobinu ke změnám kyslíku v různých prostředích těla. Když afinita klesne, dochází k deoxygenaci. Atomy kyslíku se uvolňují do jednotlivých tkání a orgánů těla. Vazebný hemoglobin se také nazývá deoxyhemoglobin. Podobně se hemoglobin vázaný na kyslík nazývá oxyhemoglobin.

Funkce a úkol

Oxygenace a deoxygenace spolupracují v lidském organismu a dodávají tkáním vitální kyslík. Fyzicky rozpuštěný kyslík hraje roli například ve výměně mezi krevní plazmou a alveoly plic. K výměně kyslíku dochází mezi plazmou a intersticiem difúzí. V tomto procesu hraje roli také fyzicky rozpuštěný kyslík.

Aby se však udržel přísun kyslíku do všech buněk, je v důsledku omezené rozpustnosti vazba na hemoglobin také životně důležitým procesem. Když je hemoglobin okysličen, změní se jeho konformace. S touto změnou polohy je centrální atom železa prostorově přeuspořádán v červeném krevním pigmentu a hemoglobin zaujímá dynamický funkční stav.

Bez vazby kyslíkem je hemoglobin ve skutečnosti deoxyhemoglobin, a má tedy napjatý tvar T. Při okysličování se tvar hemoglobinu mění na uvolněný R-tvar. Mluvíme tedy o oxyhemoglobinu. Afinita hemoglobinu k kyslíku se mění s příslušným tvarem a prostorovým uspořádáním molekul. Ve své uvolněné formě má červený krevní pigment větší afinitu k kyslíku než ve své napjaté formě.

Hodnota pH také ovlivňuje afinitu. Čím vyšší je hodnota pH v příslušném tělesném prostředí, tím vyšší afinita hemoglobinu k vazbě na kyslík. Kromě toho teploty ovlivňují vazebné vlastnosti. Například vazebná afinita pro kyslík se zvyšuje s klesající teplotou.

Navíc je vazebná afinita k kyslíku závislá na obsahu oxidu uhličitého. Tato závislost na koncentraci oxidu uhličitého se označuje spolu s závislostí na pH jako Bohrův efekt. Vazebná afinita hemoglobinu k kyslíku klesá se zvyšující se hladinou oxidu uhličitého a nízkou hodnotou pH. S nízkou hladinou oxidu uhličitého a vysokou hodnotou pH se afinita zvyšuje. Z tohoto důvodu se hemoglobin okysličuje v alveolárních kapilárách plic při dýchání, protože dochází ke snížení obsahu oxidu uhličitého a ke zvýšení pH krve.

V krevním systému zbytku těla jsou však relativně nízké koncentrace CO2 při nízkých hodnotách pH. Vazebná afinita červeného krevního pigmentu se snižuje. Kyslík se disociuje z molekul hemoglobinu a dochází k deoxygenaci.

Bez deoxygenace by krev nebyla účinným transportním prostředkem pro kyslík. Pokud by molekuly kyslíku zůstaly trvale vázány na železo v hemoglobinu, z těl by těsta těsta ani orgány těžit nemohly.

Nemoci a nemoci

V případě otravy oxidem uhelnatým je narušena funkce hemoglobinu vázající kyslík. Pokud například pacient při nadměrném požáru vdechl příliš mnoho kouřového plynu, na uhlíkové molekuly hemoglobinu se místo kyslíku uloží oxid uhelnatý. Výsledkem je, že v plazmě je méně oxyhemoglobinu. V těle téměř neexistuje žádná oxygenace, protože kyslíková afinita červeného krevního pigmentu klesá s koncentrací CO. Deoxygenace hemoglobinu je upřednostňována s klesající afinitou. Vyskytuje se hypoxie. Tělo již není dostatečně zásobováno kyslíkem.

V případě těžkých otrav se mluví o anoxii. Jedním z takových jevů je úplný nedostatek kyslíku v tkáních těla. Zatímco anoxie téměř vždy souvisí s vdechováním kouře, příčinou hypoxie může být také anémie nebo embolie. Například pacienti s srpkovitou anémií trpí chronickou anémií. Vaše abnormální hemoglobin inklinuje k shluknutí, ucpávání krevních cév a již neoxiduje správně. Proto může srpkovitá anémie také způsobit hypoxii. Totéž platí pro tzv. Alfa thalassemii, při které je narušena syntéza alfa řetězců v proteinové složce hemoglobinu.

V souvislosti s hypoxií je v těle vždy narušený buněčný metabolismus. Tělesné buňky jsou vždy poškozeny nedostatečným přísunem kyslíku. Závažnost důsledků nedostatečné nabídky závisí například na tom, jak rychle může být napravena. Podávání kyslíku je důležitým krokem při léčbě většiny nedostatků. Krevní transfuze jsou obvykle nezbytné v případě onemocnění při tvorbě krve nebo poruch hemoglobinu.