Das Enzym Carboanhydrase wird gefunden. Gasaustausch im Gewebe

Kohlendioxidübertragung. Das im Gewebe entstehende Kohlendioxid wird über das Blut zur Lunge transportiert und mit der ausgeatmeten Luft an die Atmosphäre abgegeben. Im Gegensatz zum Sauerstofftransport erfolgt der Transport durch das Blut auf drei Arten.

Formen des Kohlendioxidtransports. Erstens wird Kohlendioxid wie Sauerstoff in physikalisch gelöstem Zustand transportiert. Der Gehalt an physikalisch gelöstem Kohlendioxid im arteriellen Blut beträgt 0,026 ml pro 1 ml Blut und ist damit neunmal höher als die Menge an physikalisch gelöstem Sauerstoff. Dies erklärt sich durch die deutlich höhere Löslichkeit von Kohlendioxid.

Zweitens wird Kohlendioxid in Form einer chemischen Verbindung mit Hämoglobin transportiert – Carbohämoglobin.

Drittens in Form von Hydrogencarbonat HCO3, das durch die Dissoziation von Kohlensäure entsteht.

Mechanismus der Kohlendioxidübertragung. Die Übertragung von Kohlendioxid vom Gewebe in die Lunge erfolgt wie folgt. Der höchste Kohlendioxidpartialdruck in Gewebezellen und Gewebeflüssigkeit beträgt 60 mm Hg; im einströmenden arteriellen Blut beträgt sie 40 mm Hg. Dank dieses Gefälles gelangt Kohlendioxid vom Gewebe in die Kapillaren. Dadurch steigt sein Partialdruck und erreicht im venösen Blut 46-48 mm Hg. Unter dem Einfluss eines hohen Partialdrucks wird ein Teil des Kohlendioxids im Blutplasma physikalisch gelöst.

Die Rolle der Carboanhydrase. Der größte Teil des Kohlendioxids unterliegt chemischen Umwandlungen. Dank des Enzyms Carboanhydrase verbindet es sich mit Wasser zu Kohlensäure H2CO3. Diese Reaktion ist besonders aktiv in roten Blutkörperchen, deren Membran für Kohlendioxid sehr durchlässig ist.

Kohlensäure (H2CO3) zerfällt in Wasserstoffionen H+ und Hydrogencarbonat (HCO3), die durch die Membran in das Plasma eindringen.

Gleichzeitig verbindet sich Kohlendioxid mit der Proteinkomponente des Hämoglobins und bildet eine Carboaminbindung.

Im Allgemeinen bindet 1 Liter venöses Blut etwa 2 mmol Kohlendioxid. Davon liegen 10 % in Form von Carboaminbindungen mit Hämoglobin vor, 35 % sind Bicarbonationen in roten Blutkörperchen und die restlichen 55 % sind Kohlensäure im Plasma.

Die Rolle der Atmung bei der Regulierung des Blut-pH-Wertes.

Bei Sauerstoffmangel (Hypoxie) steigt der Anteil glykolytischer Reaktionen im Stoffwechsel, was sich in einem Überschuss an unteroxidierten Produkten, Milchsäure, α-Ketoglutarsäure und Brenztraubensäure äußert. Bei schwerer Hypoxie wird eine Verschiebung des pH-Wertes zur sauren Seite (Azidose) beobachtet.

Kohlendioxid-Dissoziationskurve.

Diese Kurve unterscheidet sich naturgemäß nicht grundsätzlich von der Oxyhämoglobin-Dissoziationskurve. Der Gehalt an Kohlendioxid im Blut beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Dissoziation von Carbohämoglobin, sondern beschreibt alle Transportarten. Die folgende Abbildung zeigt Kohlendioxidbindungskurven für sauerstoffhaltiges (arterielles) und sauerstoffarmes (venöses) Blut.

Das allgemeine Muster äußert sich in einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts im Blut mit einem Anstieg seines Partialdrucks. Gasaustausch im Gewebe

Im Gewebe kommt es zu einem kontinuierlichen Sauerstoffverbrauch und zur Bildung von Kohlendioxid. Der Kohlendioxiddruck im Gewebe erreicht 60–70 mm Hg. Art., im venösen Blut - nur 46 mm Hg. Kunst. Art., also Kohlendioxid aus dem Gewebe gelangt in die Gewebeflüssigkeit und dann in das Blut, wodurch es venös wird.

Das Blut, das in die Kapillaren des Körperkreislaufs gelangt, enthält eine große Menge Sauerstoff. Seine Spannung beträgt 100 mmHg. Art., in der Gewebeflüssigkeit beträgt der Sauerstoffdruck 20–37 mm Hg. Kunst. Kunst. Zwischen Blut und Gewebeflüssigkeit findet ein Gasaustausch statt, d.h. Sauerstoff gelangt vom Blut in die Gewebeflüssigkeit. Gewebe verbrauchen etwa 40 % des gesamten im Blut enthaltenen Sauerstoffs. Mit zunehmendem Stoffwechsel steigt der Sauerstoffverbrauch des Gewebes. Die Menge an Sauerstoff, die vom Gewebe aufgenommen wird, wird in Prozent ausgedrückt Sauerstoffnutzungskoeffizient, d.h. Dies ist der Unterschied zwischen dem Sauerstoffgehalt im arteriellen und venösen Blut.

19. Atmungszentrum, moderne Vorstellungen über seine Struktur und Lokalisierung. Seine zelluläre Zusammensetzung und Automatisierung. Atmungszentrum. Wenn beim Einatmen Luft in die Lunge einzudringen beginnt, dehnen sich diese und dehnungsempfindliche Rezeptoren werden erregt. Impulse von ihnen gelangen entlang der Fasern des Vagusnervs in die Strukturen der Medulla oblongata zu der Gruppe von Neuronen, aus denen sie besteht Atemzentrum(DC). Wie Studien gezeigt haben, sind in der Medulla oblongata die Ein- und Ausatmungszentren in ihren dorsalen und ventralen Kernen lokalisiert. Von den Neuronen des Inhalationszentrums fließt die Erregung zu den Motoneuronen des Rückenmarks, deren Axone die Zwerchfell-, äußeren Interkostal- und Interkartilaginnerven bilden, die die Atemmuskulatur innervieren. Durch die Kontraktion dieser Muskeln vergrößert sich das Brustvolumen weiter; Luft strömt weiterhin in die Alveolen und dehnt diese. Der Impulsfluss von den Lungenrezeptoren zum Atemzentrum nimmt zu. Das Einatmen wird somit durch das Einatmen angeregt.

Moderne Vorstellungen über die Struktur von DC.

Die funktionellen Eigenschaften des Atemzentrums können entweder eng oder breit sein.

Im engeren Sinne des Wortes Unter dem Atemzentrum versteht man eine relativ begrenzte neuronale Struktur, die die rhythmische Atmung bestimmt und ohne deren Existenz eine Atmung nicht möglich ist. Diese neuronale Organisation befindet sich in der Medulla oblongata. Wie Experimente gezeigt haben, verschwindet die rhythmische Atmung bei Zerstörung dieser Zone unwiderruflich.

Im weitesten Sinne des Wortes Unter dem Atmungszentrum versteht man eine Reihe von Gehirnstrukturen, die auf die eine oder andere Weise an der Regulierung der Atmung und ihrer vollkommensten Anpassung an die sich ändernden Atmungsbedürfnisse des Körpers beteiligt sind.

Lokalisierung von Atemzentrumsstrukturen. Bei der Anwendung elektrischer Reize auf verschiedene Strukturen des Zentralnervensystems wurden verschiedene Bereiche des Gehirns entdeckt, die die Atmung beeinflussten. Zu diesen Strukturen gehören die Großhirnrinde, das Zwischenhirn, zu dem der Hypothalamus gehört, das Mittelhirn mit der darin enthaltenen Formatio reticularis, die Pons, das Kleinhirn sowie die Medulla oblongata und das Rückenmark.

Nervöse Mechanismen der Atemregulation.

Die Neuronen des Atmungszentrums der Medulla oblongata werden sozusagen (bedingt) in zwei Gruppen eingeteilt. Eine Gruppe von Neuronen versorgt die Muskeln mit Fasern, die für die Inspiration sorgen inspiratorische Neuronen(Inspirationszentrum), d.h. Inhalationszentrum. Eine andere Gruppe von Neuronen sendet Fasern zu den inneren Interkostalen und; interknorpelige Muskeln, genannt exspiratorische Neuronen(exspiratorisches Zentrum), d.h. Ausatmungszentrum.

Neuronen der exspiratorischen und inspiratorischen Abschnitte des Atmungszentrums der Medulla oblongata weisen unterschiedliche Erregbarkeit und Labilität auf. Die Erregbarkeit der Inspirationsregion ist höher, daher werden ihre Neuronen unter der Wirkung niederfrequenter Impulse erregt, die von den Rezeptoren der Lunge ausgehen. Aber mit zunehmender Größe der Alveolen während der Inhalation nimmt die Frequenz der Impulse von den Lungenrezeptoren immer mehr zu und ist auf dem Höhepunkt der Inhalation so hoch, dass sie für die Neuronen des Inhalationszentrums pessimal, für die Neuronen jedoch optimal wird des Ausatemzentrums. Dadurch werden die Neuronen des Einatmungszentrums gehemmt und die Neuronen des Ausatmungszentrums erregt. Somit erfolgt die Regulierung der Veränderung der Ein- und Ausatmung durch die Frequenz, die sich entlang der afferenten Nervenfasern von den Rezeptoren der Lunge zu den Neuronen des Atmungszentrums bewegt.

20. Mechanismen der Rhythmusbildung der Atmung und ihrer reflektorischen Selbstregulation. Chemo- und Mechanorezeptorkreise der Atemrhythmusregulation.

Die Neuronen des Atmungszentrums der Medulla oblongata werden sozusagen (bedingt) in zwei Gruppen eingeteilt. Eine Gruppe von Neuronen versorgt die Muskeln mit Fasern, die für die Inspiration sorgen; diese Gruppe von Neuronen wird Inspirationsneuronen (Inspirationszentrum) genannt, d. h. das Zentrum der Inspiration. Eine andere Gruppe von Neuronen sendet Fasern zu den inneren Interkostalen und; Die interknorpeligen Muskeln werden als exspiratorische Neuronen (exspiratorisches Zentrum) bezeichnet, d. h. als Zentrum der Ausatmung.

Neuronen der exspiratorischen und inspiratorischen Abschnitte des Atmungszentrums der Medulla oblongata weisen unterschiedliche Erregbarkeit und Labilität auf. Die Erregbarkeit der Inspirationsregion ist höher, daher werden ihre Neuronen unter der Wirkung niederfrequenter Impulse erregt, die von den Rezeptoren der Lunge ausgehen. Aber mit zunehmender Größe der Alveolen während der Inhalation nimmt die Frequenz der Impulse von den Lungenrezeptoren immer mehr zu und ist auf dem Höhepunkt der Inhalation so hoch, dass sie für die Neuronen des Inhalationszentrums pessimal, für die Neuronen jedoch optimal wird des Ausatemzentrums. Dadurch werden die Neuronen des Einatmungszentrums gehemmt und die Neuronen des Ausatmungszentrums erregt. Somit erfolgt die Regulierung der Veränderung der Ein- und Ausatmung durch die Frequenz, die sich entlang der afferenten Nervenfasern von den Lungenrezeptoren zu den Neuronen des Atemzentrums bewegt.

Neben den genannten Chemorezeptoreinflüssen wird die Aktivität des Atemzentrums der Medulla oblongata durch eine Reihe von Faktoren bestimmt. Die wichtigste davon ist die Afferenzierung von den Mechanorezeptoren der Lungenbläschen, die über die Vagusnerven erfolgt. Die Hauptrolle bei der reflektorischen Selbstregulation der Atmung kommt den Mechanorezeptoren der Lunge zu. Je nach Ort und Art der Empfindlichkeit werden drei Arten unterschieden:

1. Dehnungsrezeptoren. Vorwiegend in der glatten Muskulatur der Luftröhre und der Bronchien zu finden. Sie sind aufgeregt, wenn ihre Wände gedehnt werden. Grundsätzlich sorgen sie für eine Veränderung der Atemphasen.

2. Reizrezeptoren. Befindet sich im Epithel der Schleimhaut der Luftröhre und der Bronchien. Sie reagieren auf Reizstoffe und Staubpartikel sowie auf plötzliche Veränderungen des Lungenvolumens (Pneumothorax, Atelektase). Sie sorgen für schützende Atemreflexe, reflektorische Verengung der Bronchien und verstärkte Atmung.

3. Juxtakapilläre Rezeptoren. Gefunden im interstitiellen Gewebe der Alveolen und Bronchien. Sie werden durch einen Druckanstieg im Lungenkreislauf sowie eine Vergrößerung des interstitiellen Flüssigkeitsvolumens erregt. Diese Phänomene treten bei einer Stagnation des Lungenkreislaufs oder einer Lungenentzündung auf. Das Wichtigste für die Atmung ist der Hering-Breuer-Reflex. Beim Einatmen dehnt sich die Lunge und die Dehnungsrezeptoren werden stimuliert. Ihre Impulse wandern über die afferenten Fasern des Vagusnervs zum Bulbär-Atemzentrum. Sie gelangen zu prärespiratorischen Neuronen, die wiederum hemmen

a-Atemwege. Die Einatmung stoppt und die Ausatmung beginnt. Nach der Durchtrennung der Vagusnerven wird die Atmung seltener und tiefer. Daher sorgt dieser Reflex für eine normale Atemfrequenz und -tiefe und verhindert außerdem eine Überdehnung der Lunge.

Den Propriozeptoren der Atemmuskulatur kommt bei der Reflexregulation der Atmung eine gewisse Bedeutung zu. Wenn sich Muskeln zusammenziehen, werden Impulse von ihren Propriozeptoren zu den entsprechenden Motoneuronen der Atemmuskulatur weitergeleitet. Dadurch wird die Stärke der Muskelkontraktionen bei Widerstand gegen Atembewegungen reguliert.

21. Ein funktionelles System, das die Konstanz der Blutgaskonstanten gewährleistet. Analyse. Impulse von zentralen und peripheren Chemorezeptoren sind eine notwendige Voraussetzung für die periodische Aktivität der Neuronen des Atmungszentrums und die Übereinstimmung der Lungenventilation mit der Gaszusammensetzung des Blutes. Letzteres ist eine starre Konstante der inneren Umgebung des Körpers und wird nach dem Prinzip der Selbstregulierung durch die Bildung aufrechterhalten funktionelles Atmungssystem. Der systembildende Faktor dieses Systems ist die Blutgaskonstante. Jegliche Veränderungen darin sind Reize für die Erregung von Rezeptoren, die sich in den Alveolen der Lunge, in Blutgefäßen, in inneren Organen usw. befinden. Informationen von den Rezeptoren gelangen in das Zentralnervensystem, wo sie analysiert und auf deren Grundlage synthetisiert werden Es entstehen Reaktionsapparate. Ihre gemeinsame Aktivität führt zur Wiederherstellung der Blutgaskonstante. Der Prozess der Wiederherstellung dieser Konstante umfasst nicht nur die Atmungsorgane (insbesondere diejenigen, die für Veränderungen der Atemtiefe und -frequenz verantwortlich sind), sondern auch die Kreislauforgane, Ausscheidungen und andere, die zusammen das interne Glied der Selbstregulation darstellen. Bei Bedarf wird auch eine externe Verknüpfung in Form bestimmter Verhaltensreaktionen eingebunden, die auf ein insgesamt positives Ergebnis – die Wiederherstellung der Blutgaskonstanz – abzielen.

22. Atmen bei niedrigem und hohem Luftdruck. Ursachenanalyse. Atmen bei niedrigem Luftdruck.

Beim Aufstieg in eine Höhe befindet sich eine Person in Bedingungen mit reduziertem Luftdruck. Die Folge eines Abfalls des atmosphärischen Drucks ist eine Hypoxie, die durch einen niedrigen Sauerstoffpartialdruck in der eingeatmeten Luft entsteht.

Beim Aufstieg auf eine Höhe von 1,5-2 km über dem Meeresspiegel kommt es zu keiner wesentlichen Veränderung der Sauerstoffversorgung des Körpers oder zu Veränderungen in der Atmung. In einer Höhe von 2,5–5 km kommt es zu einer Zunahme der Lungenventilation, verursacht durch die Stimulation der Karotis-Chemorezeptoren. Gleichzeitig kommt es zu einem Anstieg des Blutdrucks und einer Erhöhung der Herzfrequenz. Alle diese Reaktionen zielen darauf ab, die Sauerstoffversorgung des Gewebes zu erhöhen.

Eine erhöhte Ventilation der Lunge in der Höhe kann zu einer Abnahme des Kohlendioxidpartialdrucks in der Alveolarluft führen – Hypokapnie, bei der die Stimulation von Chemorezeptoren, insbesondere zentralen, verringert wird, was die Erhöhung der Ventilation begrenzt Lunge.

Die Natur der Bergkrankheit. In einer Höhe von 4-5 km entwickelt sich die Höhenkrankheit, die gekennzeichnet ist durch: Schwäche, Zyanose, verminderte Herzfrequenz, Blutdruck, Kopfschmerzen, verminderte Atemtiefe. In Höhen über 7 km kann es zu lebensgefährlichen Atembeschwerden, Kreislaufbeschwerden und Bewusstlosigkeit kommen. Besonders gefährlich ist die schnelle Entwicklung einer Hypoxie, bei der es zu plötzlichem Bewusstseinsverlust kommen kann.

Carboanhydrase(Synonym: Carbonatdehydratase, Carbonathydrolyase) ist ein Enzym, das die reversible Reaktion der Kohlendioxidhydratisierung katalysiert: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Enthalten in roten Blutkörperchen, Zellen der Magenschleimhaut, der Nebennierenrinde, den Nieren und in geringen Mengen im Zentralnervensystem, der Bauchspeicheldrüse und anderen Organen. Die Rolle der Carboanhydrase im Körper ist mit der Aufrechterhaltung verbunden Säure-Basen-Gleichgewicht, Transport von CO 2, Bildung von Salzsäure durch die Magenschleimhaut. Die Aktivität der Carboanhydrase im Blut ist normalerweise recht konstant, bei einigen pathologischen Zuständen ändert sie sich jedoch dramatisch. Ein Anstieg der Carboanhydrase-Aktivität im Blut wird bei Anämie unterschiedlicher Genese, Durchblutungsstörungen II-III-Grades, einigen Lungenerkrankungen (Bronchiektasen, Pneumosklerose) sowie während der Schwangerschaft beobachtet. Eine Abnahme der Aktivität dieses Enzyms im Blut tritt bei Azidose renalen Ursprungs und Hyperthyreose auf. Bei der intravaskulären Hämolyse tritt Carboanhydrase-Aktivität im Urin auf, während sie normalerweise fehlt. Bei chirurgischen Eingriffen an Herz und Lunge ist es ratsam, die Aktivität der Carboanhydrase im Blut zu überwachen, denn Es kann als Indikator für die Anpassungsfähigkeit des Körpers sowie während der Therapie mit Carboanhydrasehemmern - Hypothiazid, Diacarb - dienen.

Zur Bestimmung der Aktivität der Carboanhydrase werden radiologische, immunelektrophoretische, kolorimetrische und titrimetrische Methoden eingesetzt. Die Bestimmung erfolgt in mit Heparin entnommenem Vollblut oder in hämolysierten roten Blutkörperchen. Für klinische Zwecke sind die am besten geeigneten kolorimetrischen Methoden zur Bestimmung der Carboanhydrase-Aktivität (z. B. Modifikationen der Brinkman-Methode), basierend auf der Bestimmung der Zeit, die erforderlich ist, um den pH-Wert der Inkubationsmischung infolge der CO 2 -Hydratisierung von 9,0 auf 6,3 zu verschieben . Mit Kohlendioxid gesättigtes Wasser wird mit einer Indikatorpufferlösung und einer bestimmten Menge Blutserum (0,02) vermischt ml) oder eine Suspension hämolysierter Erythrozyten. Als Indikator wird Phenolrot verwendet. Während die Kohlensäuremoleküle dissoziieren, unterliegen alle neuen CO 2 -Moleküle einer enzymatischen Hydratation. Um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen, sollte die Reaktion immer bei der gleichen Temperatur ablaufen; am zweckmäßigsten ist es, die Temperatur des schmelzenden Eises bei 0° zu halten. Die Kontrollreaktionszeit (spontane Reaktion der CO 2 -Hydratisierung) beträgt normalerweise 110-125 Mit. Normalerweise beträgt die Aktivität der Carboanhydrase bei Bestimmung mit dieser Methode durchschnittlich 2–2,5 konventionelle Einheiten und bezogen auf 1 Million rote Blutkörperchen 0,458 ± 0,006 konventionelle Einheiten (eine Einheit der Carboanhydrase-Aktivität wird als a angenommen). 2-fache Steigerung der Geschwindigkeit der katalysierten Reaktion).

Literaturverzeichnis: Klinische Bewertung von Labortests, hrsg. ALSO. Titsa, pro. aus dem Englischen, S. 196, M., 1986.

Die Übertragung von CO 2 von Gewebezellen auf das Blut erfolgt hauptsächlich durch Diffusion, d. h. aufgrund der unterschiedlichen CO 2 -Spannungen auf beiden Seiten der hämatoparenchymalen Barriere. Der mittlere arterielle PCO 2 -Wert beträgt 40 mmHg. Kunst. und in Zellen kann es 60 mm Hg erreichen. Kunst. Der lokale Partialdruck von Kohlendioxid und damit die Geschwindigkeit seines Diffusionstransports werden maßgeblich von der Produktion von CO 2 (d. h. der Intensität oxidativer Prozesse) in einem bestimmten Organ bestimmt.

Obwohl CO 2 in Flüssigkeiten viel besser löslich ist als O 2, werden nur 3-6 % der Gesamtmenge an CO 2, die von Geweben produziert wird, vom Blutplasma in physikalisch gelöstem Zustand übertragen. Der Rest geht chemische Bindungen ein. Beim Eintritt in die Gewebekapillaren hydratisiert CO 2 und bildet instabile Kohlensäure:

Die Richtung dieser reversiblen Reaktion hängt vom PCO 2 im Medium ab. Es wird durch die Wirkung des Enzyms Carboanhydrase, Carboanhydrase, die in roten Blutkörperchen vorkommt, wo CO 2 schnell aus dem Plasma diffundiert, stark beschleunigt. Carboanhydrasen oder Carboanhydrasen sind eine Gruppe zinkhaltiger Enzyme, die als aktive Katalysatoren die Reaktionen der Kohlendioxidhydratisierung und Kohlensäuredehydratisierung dramatisch beschleunigen.

Carboanhydrase wurde nachgewiesen: Erythrozyten; Bauchspeicheldrüse und Speicheldrüse der Magenschleimhaut; Nieren; Gewebe des Zentralnervensystems; Retina

Carboanhydrasen sind beteiligt an: der Kontrolle des Transports von Atemgasen, der Regulierung von p. H bei der Kontrolle von Biosynthesereaktionen, an denen Bicarbonat beteiligt ist, bei der Regulierung der Knochengewebeerneuerung, bei der Regulierung der Urinbildung, bei Reaktionen, die die Bildung von Salzsäure in den Drüsen des Magens sicherstellen, Bicarbonate im Pankreassaft, im Speichel bei der Bildung von Zerebrospinal Flüssigkeit

Carboanhydrase von Erythrozyten beschleunigt die Hydratationsreaktion von Kohlendioxid im Zytoplasma des Erythrozyten um das 1500- bis 2000-fache im Vergleich zu einer ähnlichen Reaktion, die in Blutplasma auftritt, das keine Carboanhydrase enthält. Carboanhydrase kann abhängig von einer Reihe von Faktoren die Hydratationsreaktion von Kohlendioxidmolekülen unter Bildung von Kohlensäure und Bicarbonationen beschleunigen: CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ HCO 3– + H+, entweder in Richtung zur Hydratisierung von CO 2 oder zur Dehydratisierung von Kohlensäure. Insbesondere in den Kapillaren des Mikrogefäßsystems von Geweben ist die Spannung von Kohlendioxid, PCO 2, das durch den Stoffwechsel kontinuierlich gebildet wird, hoch. Dabei beschleunigt Carboanhydrase die Bildung von Kohlensäure. Wenn Blut durch die Kapillaren des Mikrogefäßsystems der Lunge fließt, nimmt der Kohlendioxiddruck ab. Dies führt zur Freisetzung von Kohlendioxid aus dem Blut in das Alveolargasgemisch.

Kohlendioxid ist ein Produkt des Gewebezellstoffwechsels und wird daher über das Blut vom Gewebe zur Lunge transportiert. Kohlendioxid spielt durch Mechanismen des Säure-Basen-Gleichgewichts eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des pH-Werts in der inneren Umgebung des Körpers. Daher steht der Transport von Kohlendioxid im Blut in engem Zusammenhang mit diesen Mechanismen.

Im Blutplasma ist eine geringe Menge vorhanden Kohlendioxid befindet sich in einem gelösten Zustand; bei PC02= 40 mm Hg. Kunst. Vertragen werden 2,5 ml/100 ml Blutkohlendioxid, also 5 %. Im Plasma gelöste Menge Kohlendioxid steigt linear mit dem PC02-Pegel.

Kohlendioxid im Blutplasma reagiert mit Wasser zu H+ und HCO3. Spannungsanstieg Kohlendioxid im Blutplasma führt zu einer Absenkung des pH-Wertes. Kohlendioxidspannung im Blutplasma können durch die Funktion der äußeren Atmung verändert werden, und die Menge an Wasserstoffionen oder der pH-Wert können durch die Puffersysteme des Blutes und HCO3, beispielsweise durch deren Ausscheidung über die Nieren im Urin, verändert werden. Der pH-Wert des Blutplasmas hängt vom Verhältnis der Konzentration des darin gelösten Kohlendioxids und der Bicarbonationen ab. In Form von Bikarbonat transportiert das Blutplasma, also in chemisch gebundenem Zustand, die Hauptmenge an Kohlendioxid – etwa 45 ml/100 ml Blut, also bis zu 90 %. Erythrozyten transportieren etwa 2,5 ml/100 ml Kohlendioxid, also 5 %, in Form einer Carbaminverbindung mit Hämoglobinproteinen. Der Transport von Kohlendioxid im Blut vom Gewebe zur Lunge ist in den angegebenen Formen nicht wie beim Sauerstofftransport mit dem Phänomen der Sättigung verbunden, d. h. je mehr Kohlendioxid gebildet wird, desto größer ist seine Menge, die aus der Lunge transportiert wird Gewebe zur Lunge. Allerdings zwischen dem Partialdruck Kohlendioxid Im Blut und der vom Blut transportierten Kohlendioxidmenge besteht ein krummliniger Zusammenhang: Dissoziationskurve Kohlendioxid.

Spannung in den Blutkapillaren des Körpergewebes Kohlendioxid beträgt 5,3 kPa (40 mm Hg) und im Gewebe selbst - 8,0–10,7 kPa (60–80 mm Hg). Dadurch diffundiert CO2 vom Gewebe in das Blutplasma und von dort entlang des CO2-Partialdruckgradienten in die Erythrozyten. In roten Blutkörperchen bildet CO2 mit Wasser Kohlensäure, die in H+ und HCO3 zerfällt. (C02 + H20 = H2CO3 = H+ + HCO3). Diese Reaktion verläuft schnell, da CO2 + H20 = H2COe durch das in ihnen in hoher Konzentration enthaltene Enzym Carboanhydrase der Erythrozytenmembran katalysiert wird (Abb. 10.19). Diese Reaktion folgt dem Massenwirkungsgesetz und wird normalerweise in logarithmischer Form ausgedrückt, die als Genderson-Hasselbach-Gleichung bekannt ist (siehe Kapitel 15).

IN Dissoziation von Kohlendioxid durch rote Blutkörperchen setzt sich kontinuierlich fort, während die Produkte dieser Reaktion gebildet werden, da Hämoglobinmoleküle als Pufferverbindung fungieren und positiv geladene Wasserstoffionen binden. Wenn in roten Blutkörperchen Sauerstoff aus Hämoglobin freigesetzt wird, binden sich seine Moleküle an Wasserstoffionen (C02 + H20 = H2C03 = H+ + HCO3) und bilden eine Verbindung (Hb-H+). Im Allgemeinen heißt es Holden-Effekt, was zu einer Verschiebung der Oxyhämoglobin-Dissoziationskurve entlang der x-Achse nach rechts führt, was die Affinität von Hämoglobin zu Sauerstoff verringert und seine intensivere Freisetzung aus roten Blutkörperchen in das Gewebe fördert. Dabei werden etwa 200 ml CO2 in einem Liter Blut als Teil der Hb-H+-Verbindung vom Gewebe in die Lunge transportiert.

Dissoziation von Kohlendioxid in Erythrozyten kann nur durch die Pufferkapazität der Hämoglobinmoleküle begrenzt werden. Die durch die Dissoziation von CO2 im Inneren der Erythrozyten entstehenden HCO3-Ionen werden mit Hilfe eines speziellen Erythrozytenmembran-Trägerproteins aus den Erythrozyten ins Plasma entfernt und an ihrer Stelle CG-Ionen aus dem Blutplasma (das „Chlor“) gepumpt. Verschiebungsphänomen) (Abb. 10.19). Die Hauptaufgabe der CO2-Reaktion innerhalb der Erythrozyten ist der Austausch von SG- und HCO3-Ionen zwischen dem Plasma und der inneren Umgebung der Erythrozyten. Durch diesen Austausch werden die Dissoziationsprodukte von Kohlendioxid H+ und HCO3 in Form einer Verbindung (Hb-H+) in Erythrozyten und in Form von Bicarbonaten im Blutplasma transportiert.

Rote Blutkörperchen sind am Transport von Kohlendioxid beteiligt vom Gewebe in die Lunge, da CO2 eine direkte Verbindung mit - NH2-Gruppen von Hämoglobin-Proteinuntereinheiten eingeht: CO2 + Hb -> HbCO2 oder Carbaminverbindung. Der Transport von CO2 im Blut in Form einer Carbaminverbindung und Wasserstoffionen durch Hämoglobin hängt von den Eigenschaften der Moleküle des letzteren ab; Beide Reaktionen werden durch die Größe des Sauerstoffpartialdrucks im Blutplasma bestimmt Holden-Effekt.

Quantitativ Kohlendioxidtransport in gelöster Form und in Form einer Carbaminverbindung ist im Vergleich zu seinem Transport von CO2 im Blut in Form von Bicarbonaten unbedeutend. Beim Gasaustausch von CO2 in der Lunge zwischen Blut und Alveolarluft kommt diesen beiden Formen jedoch eine vorrangige Bedeutung zu.

Wenn venöses Blut aus dem Gewebe in die Lunge zurückkehrt, diffundiert CO2 aus dem Blut in die Alveolen und PC02 im Blut sinkt von 46 mmHg. Kunst. (venöses Blut) bis 40 mm Hg. (arterielles Blut). Gleichzeitig nimmt an der Gesamtmenge an CO2 (6 ml/100 ml Blut), die aus dem Blut in die Alveolen diffundiert, der Anteil der gelösten Form von CO2 und Carbamidverbindungen im Verhältnis zum Bicarbonat an Bedeutung zu. Somit beträgt der Anteil der gelösten Form 0,6 ml/100 ml Blut oder 10 %, Carbamidverbindungen - 1,8 ml/100 ml Blut oder 30 % und Bicarbonate - 3,6 ml/100 ml Blut oder 60 % .

In den roten Blutkörperchen der Lungenkapillaren wenn Moleküle gesättigt werden Hämoglobin Wasserstoffionen beginnen durch Sauerstoff freigesetzt zu werden, Carbaminverbindungen dissoziieren und HCO3 wird wieder in CO2 umgewandelt (H+ + HCO3 = H2C03 = C02 + H20), das durch Diffusion entlang des Gradienten seines Partialdrucks zwischen den Venen über die Lunge ausgeschieden wird Blut und Alveolarraum. So spielt Hämoglobin in Erythrozyten eine wichtige Rolle beim Transport von Sauerstoff von der Lunge zu den Geweben und Kohlendioxid in der entgegengesetzten Richtung, da es in der Lage ist, O2 und H+ zu binden. Im Ruhezustand werden dem menschlichen Körper pro Minute etwa 300 ml CO2 über die Lunge entzogen: 6 ml/100 ml Blut x 5000 ml/min Minutenvolumen des Blutkreislaufs.

Die paradoxerweise nicht unabhängig als Diuretika (Diuretika) eingesetzt werden. Carboanhydrasehemmer werden vor allem beim Glaukom eingesetzt.

Carboanhydrase im Epithel der proximalen Tubuli des Nephrons katalysiert die Dehydratisierung von Kohlensäure, die ein Schlüsselelement bei der Rückresorption von Bicarbonaten ist. Wenn Carboanhydrasehemmer wirken, wird Natriumbicarbonat nicht resorbiert, sondern mit dem Urin ausgeschieden (der Urin wird alkalisch). Nach Natrium werden Kalium und Wasser mit dem Urin aus dem Körper ausgeschieden. Die harntreibende Wirkung von Substanzen dieser Gruppe ist schwach, da fast das gesamte in den proximalen Tubuli in den Urin abgegebene Natrium in den distalen Teilen des Nephrons zurückgehalten wird. Deshalb Carboanhydrasehemmer werden derzeit nicht allein als Diuretika eingesetzt..

Carboanhydrase-Hemmer

Acetazolamid

(Diacarb) ist der bekannteste Vertreter dieser Gruppe von Diuretika. Es wird gut aus dem Magen-Darm-Trakt resorbiert und unverändert schnell mit dem Urin ausgeschieden (d. h. seine Wirkung ist kurzfristig). Medikamente ähnlich wie Acetazolamid - Dichlorphenamid(daranid) und Methazolamid(Neptazan).

Methazolamid gehört ebenfalls zur Klasse der Carboanhydrasehemmer. Hat eine längere Halbwertszeit als Acetazolamid und ist weniger nephrotoxisch.

Dorzolamid. Angezeigt zur Senkung des erhöhten Augeninnendrucks bei Patienten mit Offenwinkelglaukom oder okulärer Hypertonie, die nicht ausreichend auf Betablocker ansprechen.

Brinzolamid(Handelsnamen Azopt, Alcon Laboratories, Inc, Befardin Fardi MEDICALS) gehört ebenfalls zur Klasse der Carboanhydrasehemmer. Wird zur Senkung des Augeninnendrucks bei Patienten mit Offenwinkelglaukom oder okulärer Hypertension eingesetzt. Die Kombination aus Brinzolamid und Timolol wird unter dem Handelsnamen Azarga aktiv auf dem Markt eingesetzt.

Nebenwirkungen

Carboanhydrasehemmer haben folgende Hauptnebenwirkungen:

Hypokaliämie;
hyperchlorämische metabolische Azidose;
Phosphaturie;
Hyperkalziurie mit Risiko für Nierensteine;
Neurotoxizität (Parästhesie und Schläfrigkeit);
allergische Reaktionen.

Kontraindikationen

Acetazolamid ist wie andere Carboanhydrasehemmer bei Leberzirrhose kontraindiziert, da die Alkalisierung des Urins die Freisetzung von Ammoniak verhindert, was zu einer Enzephalopathie führt.

Hinweise zur Verwendung

Carboanhydrasehemmer werden vor allem zur Behandlung des Glaukoms eingesetzt. Sie können auch zur Behandlung von Epilepsie und akuter Höhenkrankheit eingesetzt werden. Da sie die Auflösung und Ausscheidung von Harnsäure fördern, können sie zur Behandlung von Gicht eingesetzt werden.

Acetazolamid unter folgenden Bedingungen verwendet:

Glaukom (verringert die Produktion von intraokularer Flüssigkeit durch den Plexus choroideus des Ziliarkörpers.
Behandlung von Epilepsie (Petit Mal). Acetazolamid ist bei der Behandlung der meisten Arten von Anfällen, einschließlich tonisch-klonischer Anfälle und Absence-Anfälle, wirksam, hat jedoch nur begrenzte Vorteile, da sich bei langfristiger Anwendung eine Toleranz entwickelt.
Zur Vorbeugung von Nephropathie während der Behandlung, da beim Zellabbau große Mengen an Purinbasen freigesetzt werden, die für einen starken Anstieg der Harnsäuresynthese sorgen. Die Alkalisierung des Urins mit Acetazolamid aufgrund der Freisetzung von Bikarbonaten hemmt die Nephropathie aufgrund des Verlusts von Harnsäurekristallen.
Zur Steigerung der Diurese bei Ödemen und zur Korrektur der metabolischen hypochlorämischen Alkalose bei CHF. Durch Reduzierung der Rückresorption von NaCl und Bikarbonaten in den proximalen Tubuli.

Für keine dieser Indikationen ist Acetazolamid jedoch die primäre pharmakologische Behandlung (Mittel der Wahl). Acetazolamid wird auch bei Bergkrankheit verschrieben (da es eine Azidose verursacht, die zur Wiederherstellung der Empfindlichkeit des Atemzentrums gegenüber Hypoxie führt).

Carboanhydrasehemmer zur Behandlung der Höhenkrankheit

In großen Höhen ist der Sauerstoffpartialdruck niedriger und die Menschen müssen schneller atmen, um genug Sauerstoff zum Leben zu bekommen. Wenn dies geschieht, verringert sich der Partialdruck des Kohlendioxids CO2 in der Lunge (es wird beim Ausatmen einfach ausgeblasen), was zu einer respiratorischen Alkalose führt. Dieser Prozess wird in der Regel über die Nieren durch die Ausscheidung von Bikarbonat kompensiert und führt dadurch zu einer kompensatorischen metabolischen Azidose, allerdings dauert dieser Mechanismus mehrere Tage.

Eine direktere Behandlung sind Carboanhydrasehemmer, die die Aufnahme von Bicarbonat in die Nieren verhindern und zur Korrektur einer Alkalose beitragen. Carboanhydrasehemmer lindern auch die chronische Höhenkrankheit.