Nachádza sa enzým karboanhydráza. Výmena plynov v tkanivách

Prenos oxidu uhličitého. Oxid uhličitý produkovaný v tkanivách sa transportuje krvou do pľúc a vydychovaným vzduchom sa uvoľňuje do atmosféry. Na rozdiel od transportu kyslíka je transportovaný krvou tromi spôsobmi.

Formy transportu oxidu uhličitého. Po prvé, ako kyslík, oxid uhličitý sa prepravuje vo fyzikálne rozpustenom stave. Obsah fyzikálne rozpusteného oxidu uhličitého v arteriálnej krvi je 0,026 ml na 1 ml krvi, čo je 9-krát viac ako množstvo fyzikálne rozpusteného kyslíka. To sa vysvetľuje oveľa vyššou rozpustnosťou oxidu uhličitého.

Po druhé, oxid uhličitý sa transportuje vo forme chemickej zlúčeniny s hemoglobínom – karbohemoglobínom.

Po tretie, vo forme hydrogénuhličitanu HCO3, ktorý vzniká ako výsledok disociácie kyseliny uhličitej.

Mechanizmus prenosu oxidu uhličitého. Prenos oxidu uhličitého z tkanív do pľúc prebieha nasledovne. Najvyšší parciálny tlak oxidu uhličitého v tkanivových bunkách a tkanivovej tekutine je 60 mm Hg; v pritekajúcej arteriálnej krvi je 40 mm Hg. Vďaka tomuto gradientu sa oxid uhličitý presúva z tkanív do kapilár. V dôsledku toho sa zvyšuje jeho parciálny tlak, ktorý v žilovej krvi dosahuje 46-48 mm Hg. Vplyvom vysokého parciálneho tlaku sa časť oxidu uhličitého fyzikálne rozpustí v krvnej plazme.

Úloha karboanhydrázy. Väčšina oxidu uhličitého podlieha chemickým premenám. Vďaka enzýmu karboanhydráza sa spája s vodou za vzniku kyseliny uhličitej H2CO3. Táto reakcia je aktívna najmä v červených krvinkách, ktorých membrána je vysoko priepustná pre oxid uhličitý.

Kyselina uhličitá (H2CO3) sa disociuje na vodíkové ióny H+ a hydrogenuhličitan (HCO3), ktoré prenikajú cez membránu do plazmy.

Spolu s tým sa oxid uhličitý spája s proteínovou zložkou hemoglobínu a vytvára karboamínovú väzbu.

Vo všeobecnosti 1 liter žilovej krvi fixuje asi 2 mmol oxidu uhličitého. Z tohto množstva je 10% vo forme karboamínových väzieb s hemoglobínom, 35% sú hydrogénuhličitanové ióny v červených krvinkách a zvyšných 55% je kyselina uhličitá v plazme.

Úloha dýchania pri regulácii pH krvi.

Pri nedostatku kyslíka (hypoxii) sa zvyšuje podiel glykolytických reakcií v metabolizme, čo sa prejavuje nadbytkom podoxidovaných produktov, kyseliny mliečnej, α-ketoglutarovej a pyrohroznovej. Pri ťažkej hypoxii sa pozoruje posun pH na kyslú stranu (acidóza).

Disociačná krivka oxidu uhličitého.

Svojím charakterom sa táto krivka zásadne nelíši od disociačnej krivky oxyhemoglobínu. Obsah oxidu uhličitého v krvi sa však neobmedzuje len na disociáciu karbohemoglobínu a popisuje všetky spôsoby transportu. Na obrázku nižšie sú znázornené krivky viazania oxidu uhličitého pre okysličenú (arteriálnu) a odkysličenú (venóznu) krv.

Všeobecný vzorec sa prejavuje zvýšením obsahu oxidu uhličitého v krvi so zvýšením jeho parciálneho tlaku. Výmena plynov v tkanivách

V tkanivách neustále dochádza k spotrebe kyslíka a tvorbe oxidu uhličitého. Napätie oxidu uhličitého v tkanivách dosahuje 60–70 mm Hg. Art., vo venóznej krvi - iba 46 mm Hg. Art., Takže oxid uhličitý z tkanív vstupuje do tkanivovej tekutiny a potom do krvi, čím sa stáva venóznym.

Krv vstupujúca do kapilár systémového obehu obsahuje veľké množstvo kyslíka. Jeho napätie je 100 mmHg. Art., napätie kyslíka v tkanivovej tekutine je 20–37 mm Hg. čl. Medzi krvou a tkanivovou tekutinou dochádza k výmene plynov, t.j. kyslík prechádza z krvi do tkanivového moku. Tkanivá spotrebujú asi 40 % celkového kyslíka obsiahnutého v krvi. So zvyšujúcim sa metabolizmom sa zvyšuje spotreba kyslíka tkanivami. Množstvo kyslíka, ktoré je absorbované tkanivami, vyjadrené v percentách, sa nazýva koeficient využitia kyslíka, t.j. Toto je rozdiel medzi obsahom kyslíka v arteriálnej a venóznej krvi.

19. Dýchacie centrum, moderné predstavy o jeho štruktúre a lokalizácii. Jeho bunkové zloženie a automatizácia. Dýchacie centrum. Počas inhalácie, keď vzduch začne vstupovať do pľúc, sa roztiahnu a receptory citlivé na natiahnutie sú vzrušené. Impulzy z nich pozdĺž vlákien blúdivého nervu vstupujú do štruktúr medulla oblongata do skupiny neurónov, ktoré tvoria dýchacie centrum(DC). Ako ukázali štúdie, v medulla oblongata sú centrá inhalácie a výdychu lokalizované v jej dorzálnych a ventrálnych jadrách. Z neurónov inhalačného centra prúdi vzruch do motorických neurónov miechy, ktorých axóny tvoria bránicové, vonkajšie medzirebrové a medzichrupavkové nervy, ktoré inervujú dýchacie svaly. Kontrakcia týchto svalov ďalej zväčšuje objem hrudníka ďalej prúdi vzduch do alveol, čím sa naťahujú. Zvyšuje sa tok impulzov do dýchacieho centra z pľúcnych receptorov. Inhalácia je teda stimulovaná inhaláciou.

Moderné predstavy o štruktúre DC.

Funkčné charakteristiky dýchacieho centra môžu byť úzke alebo široké.

V užšom zmysle slova Dýchacie centrum je chápané ako relatívne obmedzená neurónová štruktúra, ktorá určuje rytmické dýchanie a bez ktorej existencie je dýchanie nemožné. Táto neurónová organizácia sa nachádza v medulla oblongata. Ako ukázali experimenty, keď je táto zóna zničená, rytmické dýchanie nenávratne zmizne.

V širokom zmysle slova Dýchacie centrum je chápané ako súbor mozgových štruktúr, ktoré sa tak či onak podieľajú na regulácii dýchania a na jeho najdokonalejšom prispôsobovaní sa meniacim sa respiračným potrebám organizmu.

Lokalizácia štruktúr dýchacieho centra. Keď boli elektrické stimuly aplikované na rôzne štruktúry centrálneho nervového systému, objavili sa rôzne oblasti mozgu, ktoré ovplyvnili dýchanie. Medzi tieto štruktúry patrí mozgová kôra, diencefalón, ktorý zahŕňa hypotalamus, stredný mozog spolu s retikulárnou formáciou, ktorá je v ňom zahrnutá, mostík, mozoček, ako aj predĺžená miecha a miecha.

Nervové mechanizmy regulácie dýchania.

Neuróny dýchacieho centra medulla oblongata sú akoby rozdelené (podmienečne) do dvoch skupín. Jedna skupina neurónov dáva vlákna do svalov, ktoré poskytujú inšpiráciu, táto skupina neurónov sa nazýva; inšpiračné neuróny(inspiračné centrum), t.j. inhalačné centrum.Ďalšia skupina neurónov posiela vlákna do vnútorných medzirebrových kostí a; medzichrupavkové svaly, tzv výdychové neuróny(výdychové centrum), t.j. výdychové centrum.

Neuróny výdychových a inspiračných úsekov dýchacieho centra predĺženej miechy majú rozdielnu excitabilitu a labilitu. Excitabilita inspiračnej oblasti je vyššia, takže jej neuróny sú excitované pôsobením nízkofrekvenčných impulzov prichádzajúcich z pľúcnych receptorov. Ale ako sa veľkosť alveol počas inhalácie zväčšuje, frekvencia impulzov z pľúcnych receptorov sa stále viac zvyšuje a vo výške inhalácie je taká vysoká, že sa stáva pesimálna pre neuróny inhalačného centra, ale optimálna pre neuróny. výdychového centra. Preto sú neuróny inhalačného centra inhibované a neuróny výdychového centra sú excitované. Regulácia zmeny nádychu a výdychu sa teda uskutočňuje frekvenciou, ktorá sa pohybuje pozdĺž aferentných nervových vlákien z receptorov pľúc do neurónov dýchacieho centra.

20. Mechanizmy tvorby rytmu dýchania a jeho reflexná autoregulácia. Chemo a mechanoreceptorové okruhy regulácie respiračného rytmu.

Neuróny dýchacieho centra medulla oblongata sú akoby rozdelené (podmienečne) do dvoch skupín. Jedna skupina neurónov dáva vlákna do svalov, ktoré poskytujú inšpiráciu, táto skupina neurónov sa nazýva inšpiračné neuróny (inspiračné centrum), t.j. centrum inšpirácie. Ďalšia skupina neurónov posiela vlákna do vnútorných medzirebrových priestorov a; medzichrupavkové svaly, sa nazýva výdychové neuróny (výdychové centrum), teda centrum výdychu.

Neuróny výdychového a inspiračného úseku dýchacieho centra predĺženej miechy majú rozdielnu dráždivosť a labilitu. Excitabilita inspiračnej oblasti je vyššia, takže jej neuróny sú excitované pôsobením nízkofrekvenčných impulzov prichádzajúcich z pľúcnych receptorov. Ale ako sa veľkosť alveol počas inhalácie zväčšuje, frekvencia impulzov z pľúcnych receptorov sa stále viac zvyšuje a vo výške inhalácie je taká vysoká, že sa stáva pesimálna pre neuróny inhalačného centra, ale optimálna pre neuróny. výdychového centra. Preto sú neuróny inhalačného centra inhibované a neuróny výdychového centra sú excitované. Regulácia zmeny nádychu a výdychu sa teda uskutočňuje frekvenciou, ktorá sa pohybuje pozdĺž aferentných nervových vlákien z pľúcnych receptorov do neurónov dýchacieho centra.

Okrem zmienených chemoreceptorových vplyvov je činnosť dýchacieho centra predĺženej miechy determinovaná množstvom faktorov. Medzi nimi je najdôležitejšia aferentácia z mechanoreceptorov pľúcnych alveol, ktorá prichádza cez nervy vagus. Hlavná úloha v reflexnej samoregulácii dýchania patrí mechanoreceptorom pľúc. V závislosti od miesta a povahy citlivosti sa rozlišujú tri typy:

1. Stretch receptory. Nachádza sa predovšetkým v hladkých svaloch priedušnice a priedušiek. Sú nadšení, keď sú ich steny natiahnuté. V podstate poskytujú zmenu fáz dýchania.

2. Dráždivé receptory. Nachádza sa v epiteli sliznice priedušnice a priedušiek. Reagujú na dráždivé látky a prachové častice, ako aj na náhle zmeny objemu pľúc (pneumotorax, atelektáza. Zabezpečujú ochranné dýchacie reflexy, reflexné zúženie priedušiek a zvýšené dýchanie.

3. Juxtakapilárne receptory. Nachádza sa v intersticiálnom tkanive alveol a priedušiek. Sú vzrušené zvýšením tlaku v pľúcnom obehu, ako aj zvýšením objemu intersticiálnej tekutiny. Tieto javy sa vyskytujú, keď dôjde k stagnácii v pľúcnom obehu alebo pneumónii. Najdôležitejší pre dýchanie je Hering-Breuerov reflex. Keď sa nadýchnete, pľúca sa natiahnu a stimulujú sa napínacie receptory. Impulzy z nich putujú cez aferentné vlákna blúdivých nervov do bulbárneho dýchacieho centra. Prechádzajú do p-respiračných neurónov, ktoré zase inhibujú

a-respiračné. Nádych sa zastaví a začne výdych. Po prerezaní vagusových nervov sa dýchanie stáva zriedkavým a hlbokým. Preto tento reflex zaisťuje normálnu frekvenciu a hĺbku dýchania a tiež zabraňuje nadmernému rozťahovaniu pľúc.

Určitý význam pri reflexnej regulácii dýchania majú proprioreceptory dýchacích svalov. Keď sa svaly sťahujú, impulzy z ich proprioceptorov putujú do zodpovedajúcich motorických neurónov dýchacích svalov. Vďaka tomu je sila svalových kontrakcií regulovaná v prípade akéhokoľvek odporu voči dýchacím pohybom.

21. Funkčný systém, ktorý zabezpečuje stálosť konštánt krvných plynov. Analýza. Impulzy prichádzajúce z centrálnych a periférnych chemoreceptorov sú nevyhnutnou podmienkou pre periodickú aktivitu neurónov dýchacieho centra a súlad pľúcnej ventilácie s plynným zložením krvi. Ten je tuhou konštantou vnútorného prostredia tela a je udržiavaný na princípe samoregulácie prostredníctvom formácie funkčný dýchací systém. Systémotvorným faktorom tohto systému je konštanta krvných plynov. Akékoľvek zmeny v ňom sú podnetmi pre excitáciu receptorov nachádzajúcich sa v pľúcnych alveolách, v cievach, vnútorných orgánoch atď. Informácie z receptorov sa dostávajú do centrálneho nervového systému, kde sa analyzujú a syntetizujú, na základe čoho vznikajú reakčné zariadenia. Ich kombinovaná aktivita vedie k obnoveniu konštanty krvných plynov. Proces obnovy tejto konštanty zahŕňa nielen dýchacie orgány (najmä tie, ktoré sú zodpovedné za zmeny v hĺbke a frekvencii dýchania), ale aj obehové orgány, exkréty a iné, ktoré spolu predstavujú vnútorný článok sebaregulácie. V prípade potreby je zahrnutý aj externý odkaz vo forme určitých behaviorálnych reakcií zameraných na dosiahnutie celkového priaznivého výsledku - obnovenie konštanty krvných plynov.

22. Dýchanie v podmienkach nízkeho a vysokého atmosférického tlaku. Analýza príčin. Dýchanie pri nízkom atmosférickom tlaku.

Pri výstupe do výšky sa človek ocitne v podmienkach zníženého atmosférického tlaku. Dôsledkom poklesu atmosférického tlaku je hypoxia, ktorá vzniká v dôsledku nízkeho parciálneho tlaku kyslíka vo vdychovanom vzduchu.

Pri stúpaní do výšky 1,5-2 km nad morom nedochádza k výraznej zmene zásobovania tela kyslíkom ani k zmenám dýchania. Vo výške 2,5-5 km nastáva zvýšenie pľúcnej ventilácie, spôsobené stimuláciou karotických chemoreceptorov. Súčasne dochádza k zvýšeniu krvného tlaku a zvýšeniu srdcovej frekvencie. Všetky tieto reakcie sú zamerané na zvýšenie prísunu kyslíka do tkanív.

Zvýšenie ventilácie pľúc vo výške môže viesť k zníženiu parciálneho tlaku oxidu uhličitého v alveolárnom vzduchu - hypokapnii, pri ktorej je znížená stimulácia chemoreceptorov, najmä centrálnych, čo obmedzuje zvýšenie ventilácie pľúca.

Povaha horskej choroby. Vo výške 4-5 km sa rozvinie výšková choroba, ktorá je charakterizovaná: slabosťou, cyanózou, zníženou srdcovou frekvenciou, krvným tlakom, bolesťami hlavy, zníženou hĺbkou dýchania. Vo výškach nad 7 km môžu nastať život ohrozujúce dýchacie problémy, problémy s krvným obehom a strata vedomia. Nebezpečný je najmä rýchly rozvoj hypoxie, pri ktorej môže náhle dôjsť k strate vedomia.

Karboanhydráza(synonymum: karbonátdehydratáza, karbonáthydrolyáza) je enzým, ktorý katalyzuje reverzibilnú reakciu hydratácie oxidu uhličitého: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Obsiahnuté v červených krvinkách, bunkách žalúdočnej sliznice, kôre nadobličiek, obličkách av malom množstve aj v centrálnom nervovom systéme, pankrease a iných orgánoch. Úloha karboanhydrázy v tele je spojená s udržiavaním acidobázická rovnováha, transport CO 2, tvorba kyseliny chlorovodíkovej sliznicou žalúdka. Aktivita karboanhydrázy v krvi je normálne pomerne konštantná, ale pri niektorých patologických stavoch sa dramaticky mení. Zvýšenie aktivity karboanhydrázy v krvi sa pozoruje pri anémii rôzneho pôvodu, poruchách krvného obehu stupňa II-III, niektorých pľúcnych ochoreniach (bronchiektázia, pneumoskleróza), ako aj počas tehotenstva. Zníženie aktivity tohto enzýmu v krvi nastáva pri acidóze obličkového pôvodu, hypertyreóze. Pri intravaskulárnej hemolýze sa aktivita karboanhydrázy objavuje v moči, zatiaľ čo normálne chýba. Pri chirurgických zákrokoch na srdci a pľúcach je vhodné sledovať aktivitu karboanhydrázy v krvi, pretože môže slúžiť ako indikátor adaptačných schopností organizmu, ako aj pri terapii inhibítormi karboanhydrázy - hypotiazidom, diakarbom.

Na stanovenie aktivity karboanhydrázy sa používajú rádiologické, imunoelektroforetické, kolorimetrické a titrimetrické metódy. Stanovenie sa robí v plnej krvi odobratej s heparínom alebo v hemolyzovaných červených krvinkách. Pre klinické účely sú najprijateľnejšie kolorimetrické metódy na stanovenie aktivity karboanhydrázy (napríklad modifikácie Brinkmanovej metódy), založené na stanovení času potrebného na posun pH inkubačnej zmesi z 9,0 na 6,3 v dôsledku hydratácie CO 2 . . Voda nasýtená oxidom uhličitým sa zmieša s roztokom indikátorového pufra a určitým množstvom krvného séra (0,02 ml) alebo suspenzia hemolyzovaných erytrocytov. Ako indikátor sa používa fenolová červeň. Keď sa molekuly kyseliny uhličitej disociujú, všetky nové molekuly CO 2 podliehajú enzymatickej hydratácii. Aby sa dosiahli porovnateľné výsledky, reakcia by mala vždy prebiehať pri rovnakej teplote, najvýhodnejšie je udržiavať teplotu topiaceho sa ľadu na 0 °C. Kontrolný reakčný čas (spontánna reakcia hydratácie CO2) je normálne 110-125 s. Normálne je aktivita karboanhydrázy pri stanovení touto metódou v priemere 2 – 2,5 konvenčných jednotiek a v prepočte na 1 milión červených krviniek je to 0,458 ± 0,006 konvenčných jednotiek (jednotka aktivity karboanhydrázy sa považuje za 2-násobné zvýšenie rýchlosti katalyzovanej reakcie).

Bibliografia: Klinické hodnotenie laboratórnych testov, vyd. NO. Titsa, per. z angličtiny, s. 196, M., 1986.

K prenosu CO 2 z tkanivových buniek do krvi dochádza najmä difúziou, t. j. v dôsledku rozdielu v napätí CO 2 na oboch stranách hematoparenchymálnej bariéry. Priemerná hodnota arteriálneho PCO 2 je 40 mmHg. čl. a v bunkách môže dosiahnuť 60 mm Hg. čl. Lokálny parciálny tlak oxidu uhličitého a následne aj rýchlosť jeho difúzneho transportu sú do značnej miery určené produkciou CO 2 (t. j. intenzitou oxidačných procesov) v danom orgáne.

Hoci je CO 2 oveľa rozpustnejší v kvapalinách ako O 2, krvnou plazmou sa prenáša len 3-6 % z celkového množstva CO 2 produkovaného tkanivami vo fyzikálne rozpustenom stave. Zvyšok vstupuje do chemických väzieb. CO 2 vstupuje do tkanivových kapilár a hydratuje a vytvára nestabilnú kyselinu uhličitú:

Smer tejto reverzibilnej reakcie závisí od PCO 2 v médiu. Prudko sa urýchľuje pôsobením enzýmu karboanhydrázy, karboanhydrázy nachádzajúcej sa v červených krvinkách, kde CO 2 rýchlo difunduje z plazmy. Karboanhydrázy alebo karboanhydrázy sú skupinou enzýmov obsahujúcich zinok, ktoré sú aktívnymi katalyzátormi, ktoré dramaticky urýchľujú reakcie hydratácie oxidu uhličitého a dehydratácie kyseliny uhličitej.

Zistila sa karboanhydráza: erytrocyty; pankreas a slinná žľaza žalúdočnej sliznice; obličky; tkanivá centrálneho nervového systému; sietnica

Karboanhydrázy sa podieľajú na: riadení transportu dýchacích plynov pri regulácii p. H pri riadení biosyntetických reakcií s účasťou bikarbonátu pri regulácii obnovy kostného tkaniva pri regulácii tvorby moču pri reakciách, ktoré zabezpečujú tvorbu kyseliny chlorovodíkovej v žľazách žalúdka, hydrogénuhličitanov v pankreatickej šťave, v slinách pri tvorbe cerebrospinálnej tekutina

Karboanhydráza erytrocytov urýchľuje hydratačnú reakciu oxidu uhličitého v cytoplazme erytrocytov 1500-2000-krát v porovnaní s podobnou reakciou vyskytujúcou sa v krvnej plazme, ktorá karboanhydrázu neobsahuje. Karboanhydráza môže v závislosti od viacerých faktorov urýchliť hydratačnú reakciu molekúl oxidu uhličitého, pričom vznikajú ióny kyseliny uhličitej a hydrogénuhličitanu: CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ HCO 3– + H+, buď smerom k k hydratácii CO 2 alebo k dehydratácii kyseliny uhličitej. Najmä v kapilárach mikrovaskulatúry tkanív je napätie oxidu uhličitého, PCO 2, kontinuálne vznikajúceho v dôsledku metabolizmu, vysoké. Karboanhydráza tu urýchľuje tvorbu kyseliny uhličitej. Keď krv prechádza cez kapiláry mikrovaskulatúry pľúc, napätie oxidu uhličitého klesá. To má za následok uvoľnenie oxidu uhličitého z krvi do alveolárnej zmesi plynov.

Oxid uhličitý je produktom látkovej výmeny tkanivových buniek, a preto je krvou transportovaný z tkanív do pľúc. Oxid uhličitý zohráva dôležitú úlohu pri udržiavaní hladiny pH vo vnútornom prostredí tela mechanizmami acidobázickej rovnováhy. Preto transport oxidu uhličitého v krvi úzko súvisí s týmito mechanizmami.

V krvnej plazme je malé množstvo oxid uhličitý je v rozpustenom stave; pri PC02 = 40 mm Hg. čl. Toleruje sa 2,5 ml/100 ml krvného oxidu uhličitého alebo 5 %. Množstvo rozpustené v plazme oxid uhličitý rastie lineárne s úrovňou PC02.

Oxid uhličitý v krvnej plazme reaguje s vodou za vzniku H+ a HCO3. Zvýšenie napätia oxid uhličitý v krvnej plazme spôsobuje zníženie jej hodnoty pH. Napätie oxidu uhličitého v krvnej plazme sa môže meniť funkciou vonkajšieho dýchania a množstvo vodíkových iónov alebo pH môžu meniť pufrovacie systémy krvi a HCO3, napríklad ich vylučovaním obličkami močom. Hodnota pH krvnej plazmy závisí od pomeru koncentrácie oxidu uhličitého v nej rozpusteného a hydrogénuhličitanových iónov. Vo forme bikarbonátu krvná plazma, teda v chemicky viazanom stave, transportuje hlavné množstvo oxidu uhličitého - asi 45 ml/100 ml krvi, alebo až 90 %. Erytrocyty transportujú približne 2,5 ml/100 ml oxidu uhličitého alebo 5% vo forme karbamínovej zlúčeniny s hemoglobínovými proteínmi. Transport oxidu uhličitého krvou z tkanív do pľúc v uvedených formách nie je spojený s fenoménom saturácie, ako s transportom kyslíka, t.j. čím viac oxidu uhličitého vznikne, tým väčšie množstvo sa transportuje z tkaniva do pľúc. Avšak medzi parciálnym tlakom oxid uhličitý v krvi a množstvo oxidu uhličitého prenášaného krvou existuje krivočiary vzťah: disociačná krivka oxid uhličitý.

Napätie v krvných kapilárach telesných tkanív oxid uhličitý je 5,3 kPa (40 mm Hg) a v samotných tkanivách - 8,0-10,7 kPa (60-80 mm Hg). Výsledkom je, že CO2 difunduje z tkanív do krvnej plazmy az nej do erytrocytov pozdĺž gradientu parciálneho tlaku CO2. V červených krvinkách CO2 tvorí s vodou kyselinu uhličitú, ktorá sa disociuje na H+ a HCO3. (C02 + H20 = H2C03 = H+ + HC03). Táto reakcia prebieha rýchlo, keďže CO2 + H20 = H2COe je katalyzovaný enzýmom karboanhydráza membrány erytrocytov, ktorý je v nich obsiahnutý vo vysokej koncentrácii (obr. 10.19). Táto reakcia sa riadi zákonom hromadnej akcie a je normálne vyjadrená v logaritmickej forme známej ako Genderson-Hasselbachova rovnica (pozri kapitolu 15).

IN červených krviniek disociácia oxidu uhličitého pokračuje nepretržite, keď sa tvoria produkty tejto reakcie, pretože molekuly hemoglobínu pôsobia ako tlmivá zlúčenina viažuce kladne nabité vodíkové ióny. V červených krvinkách, keď sa kyslík uvoľňuje z hemoglobínu, sa jeho molekuly naviažu na vodíkové ióny (C02 + H20 = H2C03 = H+ + HCO3), čím sa vytvorí zlúčenina (Hb-H+). Vo všeobecnosti je tzv Holdenov efekt, čo vedie k posunu disociačnej krivky oxyhemoglobínu doprava pozdĺž osi x, čo znižuje afinitu hemoglobínu ku kyslíku a podporuje jeho intenzívnejšie uvoľňovanie z červených krviniek do tkanív. V tomto prípade sa približne 200 ml CO2 v jednom litri krvi transportuje z tkanív do pľúc ako súčasť zlúčeniny Hb-H+.

Disociácia oxidu uhličitého v erytrocytoch môže byť obmedzená len tlmivou kapacitou molekúl hemoglobínu. Ióny HCO3 vznikajúce vo vnútri erytrocytov v dôsledku disociácie CO2 sú z erytrocytov odstránené do plazmy pomocou špeciálneho proteínu nosiča erytrocytovej membrány a namiesto nich sú z krvnej plazmy čerpané ióny CG („chlór“ posunový jav) (obr. 10.19). Hlavnou úlohou reakcie CO2 vo vnútri erytrocytov je výmena iónov SG a HCO3 medzi plazmou a vnútorným prostredím erytrocytov. V dôsledku tejto výmeny budú produkty disociácie oxidu uhličitého H+ a HCO3 transportované vo vnútri erytrocytov vo forme zlúčeniny (Hb-H+) a v krvnej plazme vo forme hydrogénuhličitanov.

Červené krvinky sa podieľajú na transporte oxidu uhličitého z tkanív do pľúc, keďže CO2 tvorí priamu kombináciu s - NH2 skupinami proteínových podjednotiek hemoglobínu: CO2 + Hb -> HbCO2 alebo karbamínová zlúčenina. Transport CO2 v krvi vo forme karbamínovej zlúčeniny a vodíkových iónov hemoglobínom závisí od vlastností molekúl hemoglobínu; obe reakcie sú určené veľkosťou parciálneho tlaku kyslíka v krvnej plazme na základe Holdenov efekt.

Kvantitatívne transport oxidu uhličitého v rozpustenej forme a vo forme karbamínovej zlúčeniny je zanedbateľný v porovnaní s jeho transportom CO2 v krvi vo forme hydrogénuhličitanov. Počas výmeny CO2 v pľúcach medzi krvou a alveolárnym vzduchom však tieto dve formy nadobúdajú prvoradý význam.

Keď sa venózna krv vracia z tkanív do pľúc, CO2 difunduje z krvi do alveol a PC02 v krvi klesá zo 46 mm Hg. čl. (venózna krv) do 40 mm Hg. (arteriálna krv). Súčasne v celkovom množstve CO2 (6 ml/100 ml krvi) difundujúcom z krvi do alveol sa podiel rozpustenej formy CO2 a karbamových zlúčenín stáva výraznejší v porovnaní s bikarbonátom. Podiel rozpustenej formy je teda 0,6 ml/100 ml krvi alebo 10 %, karbamových zlúčenín - 1,8 ml/100 ml krvi alebo 30 % a hydrogénuhličitanov - 3,6 ml/100 ml krvi, alebo 60 %. .

V červených krvinkách pľúcnych kapilár ako sa molekuly nasýtia hemoglobínu vodíkové ióny sa začínajú uvoľňovať kyslíkom, karbamínové zlúčeniny disociujú a HCO3 sa opäť mení na CO2 (H+ + HCO3 = H2C03 = C02 + H20), ktorý sa vylučuje cez pľúca difúziou pozdĺž gradientu jeho parciálnych tlakov medzi žilami krvi a alveolárneho priestoru. Hemoglobín v erytrocytoch teda hrá hlavnú úlohu pri transporte kyslíka z pľúc do tkanív a oxid uhličitý v opačnom smere, pretože je schopný viazať sa s O2 a H+. V pokoji sa z ľudského tela odstráni približne 300 ml CO2 za minútu pľúcami: 6 ml/100 ml krvi x 5000 ml/min minútový objem krvného obehu.

Ktoré sa paradoxne samostatne nepoužívajú ako diuretiká (diuretiká). Inhibítory karboanhydrázy sa používajú najmä pri glaukóme.

Karboanhydráza v epiteli proximálnych tubulov nefrónu katalyzuje dehydratáciu kyseliny uhličitej, ktorá je kľúčovým článkom pri reabsorpcii hydrogénuhličitanov. Pri pôsobení inhibítorov karboanhydrázy sa hydrogénuhličitan sodný neabsorbuje, ale vylučuje sa močom (moč sa stáva alkalickým). Po sodíku, draslíku a vode sa z tela vylučujú močom. Diuretický účinok látok tejto skupiny je slabý, pretože takmer všetok sodík uvoľnený do moču v proximálnych tubuloch sa zadržiava v distálnych častiach nefrónu. Preto Inhibítory karboanhydrázy sa v súčasnosti nepoužívajú samostatne ako diuretiká..

Inhibítory karboanhydrázy

Acetazolamid

(diakarb) je najznámejším predstaviteľom tejto skupiny diuretík. Dobre sa vstrebáva z tráviaceho traktu a v nezmenenej forme sa rýchlo vylučuje močom (to znamená, že jeho účinok je krátkodobý). Lieky podobné acetazolamidu - dichlórfenamid(daranid) a metazolamid(neptazán).

metazolamid tiež patrí do triedy inhibítorov karboanhydrázy. Má dlhší polčas rozpadu ako acetazolamid a je menej nefrotoxický.

dorzolamid. Indikované na zníženie zvýšeného vnútroočného tlaku u pacientov s glaukómom s otvoreným uhlom alebo očnou hypertenziou, ktorí nedostatočne reagujú na betablokátory.

Brinzolamid(obchodné názvy Azopt, Alcon Laboratories, Inc, Befardin Fardi MEDICALS) tiež patrí do triedy inhibítorov karboanhydrázy. Používa sa na zníženie vnútroočného tlaku u pacientov s glaukómom s otvoreným uhlom alebo očnou hypertenziou. Kombinácia brinzolamidu a timololu sa na trhu aktívne používa pod obchodným názvom Azarga.

Vedľajšie účinky

Inhibítory karboanhydrázy majú nasledujúce hlavné vedľajšie účinky:

hypokaliémia;
hyperchloremická metabolická acidóza;
fosfatúria;
hyperkalciúria s rizikom obličkových kameňov;
neurotoxicita (parestézia a ospalosť);
alergické reakcie.

Kontraindikácie

Acetazolamid, podobne ako iné inhibítory karboanhydrázy, je kontraindikovaný pri cirhóze pečene, pretože alkalizácia moču zabraňuje uvoľňovaniu amoniaku, čo vedie k encefalopatii.

Indikácie na použitie

Inhibítory karboanhydrázy sa primárne používajú na liečbu glaukómu. Môžu sa použiť aj na liečbu epilepsie a akútnej horskej choroby. Keďže podporujú rozpúšťanie a vylučovanie kyseliny močovej, možno ich použiť pri liečbe dny.

Acetazolamid používa sa v nasledujúcich podmienkach:

Glaukóm (znižuje produkciu vnútroočnej tekutiny choroidálnym plexom ciliárneho telesa.
Liečba epilepsie (petit mal). Acetazolamid je účinný pri liečbe väčšiny typov záchvatov, vrátane tonicko-klonických záchvatov a záchvatov absencie, hoci má obmedzený prínos, keďže sa pri dlhodobom používaní vyvíja tolerancia.
Na prevenciu nefropatie počas liečby, pretože rozpad buniek uvoľňuje veľké množstvo purínových zásad, ktoré poskytujú prudké zvýšenie syntézy kyseliny močovej. Alkalinizácia moču acetazolamidom v dôsledku uvoľňovania hydrogénuhličitanov inhibuje nefropatiu v dôsledku precipitácie kryštálov kyseliny močovej.
Na zvýšenie diurézy pri edémoch a úpravu metabolickej hypochloremickej alkalózy pri CHF. Znížením reabsorpcie NaCl a bikarbonátov v proximálnych tubuloch.

Avšak pre žiadnu z týchto indikácií nie je acetazolamid primárnou farmakologickou liečbou (liek voľby). Acetazolamid sa predpisuje aj pri horskej chorobe (pretože spôsobuje acidózu, ktorá vedie k obnoveniu citlivosti dýchacieho centra na hypoxiu).

Inhibítory karboanhydrázy v liečbe horskej choroby

Vo vysokých nadmorských výškach je parciálny tlak kyslíka nižší a ľudia musia rýchlejšie dýchať, aby mali dostatok kyslíka na život. Keď k tomu dôjde, parciálny tlak oxidu uhličitého CO2 v pľúcach sa zníži (jednoducho vyfúkne pri výdychu), čo vedie k respiračnej alkalóze. Tento proces je zvyčajne kompenzovaný obličkami vylučovaním bikarbonátu a tým spôsobuje kompenzačnú metabolickú acidózu, ale tento mechanizmus trvá niekoľko dní.

Okamžitejšou liečbou sú inhibítory karboanhydrázy, ktoré zabraňujú vychytávaniu bikarbonátov v obličkách a pomáhajú korigovať alkalózu. Inhibítory karboanhydrázy tiež zlepšujú chronickú horskú chorobu.