Εφέ Bohr

Απο Εφέ Bohr δείχνει την ικανότητα του οξυγόνου να προσδένεται στην αιμοσφαιρίνη ανάλογα με την τιμή του pH και τη μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα. Είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνο για την ανταλλαγή αερίων σε όργανα και ιστούς. Οι αναπνευστικές ασθένειες και η λανθασμένη αναπνοή επηρεάζουν την τιμή pH του αίματος μέσω της επίδρασης Bohr και διαταράσσουν την κανονική ανταλλαγή αερίων.

Ποιο είναι το αποτέλεσμα Bohr;

Το φαινόμενο Bohr πήρε το όνομά του από τον ερευνητή του Christian Bohr, τον πατέρα του διάσημου φυσικού Niels Bohr. Ο Christian Bohr (1855-1911) αναγνώρισε την εξάρτηση της συγγένειας οξυγόνου (ικανότητα δέσμευσης οξυγόνου) της αιμοσφαιρίνης από την τιμή του pH ή τη μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα ή του οξυγόνου. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή του pH, τόσο ισχυρότερη είναι η συγγένεια οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης και το αντίστροφο.

Μαζί με την επίδραση της συνεταιριστικής δέσμευσης οξυγόνου και την επίδραση του κύκλου Rapoport-Luebering, το φαινόμενο Bohr επιτρέπει στην αιμοσφαιρίνη να είναι ένας ιδανικός μεταφορέας οξυγόνου στο σώμα. Αυτές οι επιδράσεις αλλάζουν τις στερικές ιδιότητες της αιμοσφαιρίνης. Ανάλογα με τις συνθήκες περιβάλλοντος, καθορίζεται η αναλογία μεταξύ της Τ-αιμοσφαιρίνης που δεν συνδέεται με οξυγόνο και της R-αιμοσφαιρίνης που δεσμεύει καλά το οξυγόνο. Το οξυγόνο λαμβάνεται συνήθως στους πνεύμονες, ενώ το οξυγόνο απελευθερώνεται συνήθως στους άλλους ιστούς.

Λειτουργία & εργασία

Το φαινόμενο Bohr διασφαλίζει ότι το σώμα τροφοδοτείται με οξυγόνο μεταφέροντας οξυγόνο με τη βοήθεια της αιμοσφαιρίνης. Το οξυγόνο συνδέεται ως συνδετήρας στο κεντρικό άτομο σιδήρου της αιμοσφαιρίνης. Το πρωτεϊνικό σύμπλεγμα που περιέχει σίδηρο έχει τέσσερις μονάδες αίμης η καθεμία. Κάθε μονάδα αίματος μπορεί να δεσμεύσει ένα μόριο οξυγόνου. Έτσι, κάθε σύμπλοκο πρωτεΐνης μπορεί να περιέχει έως τέσσερα μόρια οξυγόνου.

Η αλλαγή των στερικών ιδιοτήτων της αίμης ως αποτέλεσμα της επίδρασης των πρωτονίων (ιόντων υδρογόνου) ή άλλων προσδεμάτων μετατοπίζει την ισορροπία μεταξύ του σχήματος Τ και του σχήματος R της αιμοσφαιρίνης. Σε ιστούς που χρησιμοποιούν οξυγόνο, η σύνδεση του οξυγόνου στην αιμοσφαιρίνη εξασθενεί μειώνοντας την τιμή του pH. Είναι καλύτερα να παραδοθεί. Επομένως, σε μεταβολικά ενεργούς ιστούς, μια αύξηση της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου οδηγεί σε αυξημένη απελευθέρωση οξυγόνου. Η μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα αυξάνεται ταυτόχρονα. Όσο χαμηλότερη είναι η τιμή του pH και όσο υψηλότερη είναι η μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα, τόσο περισσότερο διοχετεύεται οξυγόνο. Αυτό συνεχίζεται έως ότου το σύμπλοκο αιμοσφαιρίνης δεν περιέχει εντελώς οξυγόνο.

Στους πνεύμονες, η μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα μειώνεται μέσω της εκπνοής. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της τιμής του ρΗ και συνεπώς επίσης σε αύξηση της συγγένειας οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης. Επομένως, εκτός από την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα, το οξυγόνο λαμβάνεται επίσης από την αιμοσφαιρίνη στους πνεύμονες.

Επιπλέον, η συνεταιριστική σύνδεση οξυγόνου εξαρτάται από τα προσδέματα. Το κεντρικό άτομο σιδήρου δεσμεύει πρωτόνια, διοξείδιο του άνθρακα, ιόντα χλωρίου και μόρια οξυγόνου ως προσδέματα. Όσο περισσότεροι συνδέτες οξυγόνου υπάρχουν, τόσο ισχυρότερη είναι η συγγένεια οξυγόνου στις υπόλοιπες θέσεις σύνδεσης. Ωστόσο, όλα τα άλλα προσδέματα αποδυναμώνουν τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο. Αυτό σημαίνει ότι όσο περισσότερα πρωτόνια, μόρια διοξειδίου του άνθρακα ή ιόντα χλωρίου συνδέονται με την αιμοσφαιρίνη, τόσο πιο εύκολο είναι να απελευθερωθεί το υπόλοιπο οξυγόνο. Ωστόσο, μια υψηλή μερική πίεση οξυγόνου προάγει τη σύνδεση οξυγόνου.

Επιπλέον, ένας διαφορετικός τρόπος γλυκόλυσης λαμβάνει χώρα στα ερυθροκύτταρα από ό, τι στα άλλα κύτταρα. Αυτός είναι ο κύκλος Rapoport-Luebering. Το ενδιάμεσο 2,3-διφωσφογλυκερικό (2,3-BPG) σχηματίζεται κατά τη διάρκεια του κύκλου Rapoport-Luebering. Η ένωση 2,3-BPG είναι ένας αλλοστερικός τελεστής στη ρύθμιση της συγγένειας οξυγόνου για την αιμοσφαιρίνη. Σταθεροποιεί την Τ-αιμοσφαιρίνη. Αυτό προάγει την ταχεία απελευθέρωση οξυγόνου κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης.

Ο δεσμός οξυγόνου με την αιμοσφαιρίνη εξασθενεί από τη μείωση της τιμής του pH, την αύξηση της συγκέντρωσης 2,3-BPG, την αύξηση της μερικής πίεσης του διοξειδίου του άνθρακα και την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό αυξάνει την απελευθέρωση οξυγόνου. Αντίθετα, η αύξηση της τιμής του pH, η μείωση της συγκέντρωσης 2,3-BPG, η μείωση της μερικής πίεσης του διοξειδίου του άνθρακα και η μείωση της θερμοκρασίας του αίματος είναι ευεργετικές.

Ασθένειες και παθήσεις

Η ταχεία αναπνοή στο πλαίσιο αναπνευστικών ασθενειών όπως το άσθμα ή ο υπεραερισμός ως αποτέλεσμα πανικού, άγχους ή συνήθειας οδηγεί σε αύξηση της τιμής του pH λόγω της αυξημένης εκπνοής διοξειδίου του άνθρακα λόγω της επίδρασης Bohr. Αυτό αυξάνει τη συγγένεια οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης. Η απελευθέρωση οξυγόνου στα κύτταρα γίνεται πιο δύσκολη. Επομένως, τα αναποτελεσματικά πρότυπα αναπνοής οδηγούν σε ανεπαρκή παροχή οξυγόνου στα κύτταρα (κυτταρική υποξία).

Οι συνέπειες είναι η χρόνια φλεγμονή, το εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα, οι χρόνιες αναπνευστικές ασθένειες και πολλές άλλες χρόνιες ασθένειες. Σύμφωνα με τις γενικές ιατρικές γνώσεις, η υποξία των κυττάρων είναι συχνά η αιτία για ασθένειες όπως ο διαβήτης, ο καρκίνος, οι καρδιακές παθήσεις ή η χρόνια κόπωση.

Σύμφωνα με τον Ρώσο γιατρό και επιστήμονα Buteyko, ο υπεραερισμός δεν είναι μόνο αποτέλεσμα αναπνευστικών παθήσεων, αλλά συχνά προκαλείται επίσης από στρες και αντιδράσεις πανικού. Μακροπρόθεσμα, πιστεύει ότι η υπερβολική αναπνοή γίνεται συνήθεια και αφετηρία για διάφορες ασθένειες.

Για θεραπεία, πραγματοποιούνται συνεχείς ρινικές αναπνοές, διαφραγματική αναπνοή, εκτεταμένες παύσεις αναπνοής και ασκήσεις χαλάρωσης προκειμένου να ομαλοποιηθεί η αναπνοή μακροπρόθεσμα. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η μέθοδος Buteyko μπορεί να μειώσει την κατανάλωση αντισπασμωδικών φαρμάκων κατά 90% και της κορτιζόνης κατά 49%.

Εάν η εκπνοή διοξειδίου του άνθρακα είναι πολύ χαμηλή κατά την υποαερισμό, το σώμα γίνεται υπερβολικά όξινο (οξέωση). Η οξέωση είναι όταν το pH του αίματος είναι χαμηλότερο από 7,35. Η οξέωση που εμφανίζεται κατά τον υποαερισμό είναι επίσης γνωστή ως αναπνευστική οξέωση. Αιτίες μπορεί να είναι παράλυση του αναπνευστικού κέντρου, αναισθησία ή σπασμένα πλευρά. Η αναπνευστική οξέωση χαρακτηρίζεται από δύσπνοια, μπλε χείλη και αυξημένη έκκριση υγρού. Η οξέωση μπορεί να οδηγήσει σε καρδιαγγειακές διαταραχές με χαμηλή αρτηριακή πίεση, καρδιακές αρρυθμίες και κώμα.