Oksigenacija: funkcija, naloge, vloga in bolezni

Oksigenacija se nanaša na vezavo rdeče kri pigmenta do kisik molekule. Nasprotno se imenuje tudi deoksigenacija in se zgodi, ko kri Koncentracije CO so previsoke ali ph prenizke. Progresivna deoksigenacija postavlja kisik oskrba z ogroženimi organi v ogljika zastrupitve z monoksidom.

Kaj je oksigenacija?

Oksigenacija se nanaša na vezavo rdeče kri pigmenta do kisik molekule. Rdeči krvni pigment hemoglobina daje rdečim krvničkam barvo in opravlja tudi pomembne funkcije v dihalni verigi. Za ta namen, hemoglobina vsebuje dvovalent železo spojina, ki se lahko veže na kisik. Zato je znana tudi kot afiniteta kisika. Vezava rdečega pigmenta na kisik v medicinski terminologiji se imenuje oksigenacija. Med dihanjem kri tako izpolnjuje funkcijo transportnega medija in dovaja kisik v posamezne organe in tkiva. Kisik je v krvi prisoten tako v vezani kot v fizično raztopljeni obliki. Raztopljena oblika igra vlogo zlasti pri izmenjavi kisika med pljučne alveole in plazme. Izmenjava kisika med krvno plazmo in intersticijem je odvisna tudi od raztopljenega kisika, saj se ta proces izvaja z difuzijo. Vendar je kisik topen le v omejenem obsegu. Hemoglobin-vezani transport kisika kljub omejeni topnosti ohranja vitalno celično oskrbo s kisikom.

Funkcija in namen

Med oksigenacijo se kisik veže na hemoglobin. Posledično molekula spremeni svojo konformacijo ali prostorsko razporeditev. Med tem postopkom je osrednja železo atom krvnega pigmenta spremeni svoj položaj. Tako vez doseže dinamično funkcionalno stanje. Tako med oksigenacijo ne pride do prave oksidacijske ali kemično zapletene reakcije. Nevezani hemoglobin je znan tudi kot deoksihemoglobin in je videti kot napeta oblika T. Šele ko je vezan na atome kisika, se krvni pigment pretvori v sproščeno obliko R, znano tudi kot oksihemoglobin. Afiniteta hemoglobina za kisik je torej odvisna od dejavnikov, kot je konformacija molekule. V sproščeni R-obliki ima rdeči krvni pigment večjo afiniteto kot pri sproščeni T-obliki. Vrednost pH ima tudi vlogo pri afiniteti vezanja kisika za hemoglobin, ki je ne smemo podcenjevati. S povečanjem pH se povečuje afiniteta vezave hemoglobina. Enako velik vpliv ima temperatura na afiniteto vezave rdečega krvnega pigmenta. Tako afiniteta narašča z zniževanjem temperatur in posledično upada pri previsokih temperaturah jedra. Poleg teh dejavnikov je vezavna afiniteta hemoglobina odvisna tudi od ogljika dioksida koncentracija. Odvisnost od dejavnikov ogljika vsebnost dioksida in ph-vrednost v krvi povzemata kot tako imenovani Bohrov učinek. Pri visokem pH in nizkem ogljikov dioksid vsebina, obstaja velika afiniteta. The koncentracija oksihemoglobina se v teh pogojih ustrezno poveča. Posledično se afiniteta vezave močno zmanjša ogljikov dioksid vsebnost in nizek pH. Telesno-obtočni sistem te dejavnike seveda upošteva pri prevozu kisika. Na primer v pljučnih kapilarah je nizek ogljikov dioksid vsebnost in relativno visok pH. Afiniteta vezave hemoglobina je zato v pljučih ustrezno visoka. Posledica tega je oksigenacija rdečega krvnega pigmenta. Zunaj pljučnih kapilar je pri nizkem pH relativno visoka vsebnost CO2. Afiniteta vezave hemoglobina se temu primerno zmanjša in po delih sprosti kisik, ki ga nato absorbirajo tkiva in organi. Ta disociacija kisika iz molekul hemoglobina se imenuje deoksigenacija in je za oskrbo telesa s kisikom podobnega pomena kot oksigenacija.

Bolezni in zdravstvena stanja

Pri zastrupitvi z ogljikovim monoksidom je oksidacija hemoglobina oslabljena ali celo popolnoma razveljavljena. Afiniteta vezave hemoglobina na ogljikov monoksid je približno 300-krat večja kot vezava na kisik. Tako v primeru dima vdihavanje, ogljikov monoksid se v zelo kratkem času nabere na hemoglobinu, kar povzroči nastanek karboksihemoglobina. Posledično pride do blokade pri vsrkavanju kisika in vsebnost kisika v krvi pada po delcih. Huda zastrupitev s CO torej sproži hipoksijo, tj. Splošno pomanjkanje kisika v telesnih tkivih in organih. Ko vsebnost CO v krvi doseže določen odstotek, prizadeta oseba zaradi tega premajhnega stanja omedli. Če se raven še naprej povečuje po omedlevanju, smrt nastopi nad določenim koncentracija. Ko pride do premajhne zaloge kisika, telesno tkivo nepovratno odmre. Na voljo so terapije s kisikom za zdravljenje znižanih koncentracij kisika v arterijski krvi. Te terapije so koristne tudi za pljučne embolija. Enako velja za miokardni infarkt, dihalne okvare oz srce neuspehi. Hipoksija ogroža številne kardiopulmonalne bolezni. Hipoksija je neizogibna tudi v Sloveniji anemija ker je v tem v plazmi premalo rdečih krvnih celic stanje. Zato je manj hemoglobina, manj kisika se lahko prenese v organe v vezani obliki. Anemija se lahko pojavijo v kontekstu izgube krvi, lahko pa jih povzroči tudi pomanjkanje železo or folna kislina. Anemični pojavi se lahko pojavijo tudi pri hematopoetskih motnjah, ki jih lahko spremljajo druge hematopoetske motnje in drugi spremljajoči simptomi. Ko se vzročno pomanjkanje odpravi, se anemije zdravijo glede na njihov vzrok in nazadujejo kot del simptomov pomanjkanja.