Warum nimmt die Affinität von Hämoglobin zu Sauerstoff in großen Höhen ab?

Die Antwort auf diese Frage ist ja, eine Verringerung der Sauerstoffaffinität verringert die Sauerstoffaufnahme durch das Hämoglobin (Hb), aber es ist eine angemessene Reaktion, da sie eine größere Wirkung bei der Erhöhung der Sauerstoffabgabe an das Gewebe hat.

Dies ist an sich nicht selbstverständlich. Dies geschieht aufgrund der (sigmoiden) Form der Sauerstoffbindungskurve und kann nur dann wirklich geschätzt werden, wenn Sie die Kurven für die normale Situation und für die erhöhte 2,3-Bisphosphoglycerat (2,3-BPG)-Produktion untersuchen Änderung der Sauerstoffaffinität. Ich habe eine Abbildung entwickelt, um dies zu demonstrieren, obwohl sie nicht auf tatsächlichen Daten basiert und daher nur als illustrativ angesehen werden sollte.

• Auf Meereshöhe nimmt die Lunge Sauerstoff bei 1 auf (z. B. 100 % Hb-Sättigung), und wenn der Sauerstoffdruck im Gewebe auf 40 mm Hg abfällt (2), ist das Hb zu 55 % gesättigt. Daher haben sie in diesem Beispiel 45 % einer vollständigen Sauerstoffmenge freigesetzt .

• Wenn wir dieselbe Kurve für große Höhen betrachten , wird in diesem Beispiel der Sauerstoffdruck in der Lunge (1') so sein, dass das Hb nur zu 80 % gesättigt ist. Bei 40 mmHg im Gewebe (2) hat Hb, wenn es nur zu 55 % gesättigt ist, nur 25 % des vollen Sauerstoffgehalts freigesetzt und verfügbar gemacht .

• Betrachten Sie nun den Effekt der Höhenakklimatisierung mit erhöhter 2,3-BPG-Produktion, die das Gleichgewicht und die Sauerstoffbindungskurve (rot) verändert. An der Lunge (3) ist das Hb weniger mit Sauerstoff angereichert – nur 70 % Sättigung – aber bei 40 mm Hg im Gewebe (4) ist es viel weniger gesättigt als auf der schwarzen Kurve – 30 %. Somit wird es 40 % einer vollständigen Sauerstoffversorgung verfügbar gemacht haben .

Dies ist keine perfekte Lösung, weshalb über einen längeren Zeitraum vermehrt rote Blutkörperchen produziert werden, um mehr Hämoglobin bereitzustellen, um die geringere Menge an Sauerstoff zu kompensieren, die es binden kann.

Hämoglobin hat die Aufgabe, Sauerstoff zu transportieren und nicht zu speichern. Daher sollte es auch in der Lage sein, Sauerstoff effektiv freizusetzen. Wenn die Unterschiede im Sauerstoffpartialdruck zwischen den Geweben und dem Blut gering sind, wird kein Sauerstoff vom Blut zu den Geweben transportiert, was zu Hypoxie führt.

2,3-Bisphosphoglycerat (2,3-BPG) stabilisiert die T-Form (straff; sauerstofffrei) von Hämoglobin und verringert dadurch seine Affinität zur Bindung an Sauerstoff. 2,3-BPG ist bei Menschen, die in großen Höhen leben, erhöht. Die Produktion von 2,3-BPG wird durch eine negative Rückkopplung gesteuert ( Mulquiney et al., 1999 ; siehe auch Wikipedia ), damit es seine Arbeit nicht übertreibt.

Davids Antwort erklärt die Dynamik im Detail und spricht die nicht-lineare (sigmoidale) Natur der Hb-Sauerstoff-Bindung an, die ein kritischer Punkt ist, um zu verstehen, wie die Wirkung von 2,3-BPG tatsächlich günstig ist.

Allerdings erhöht sich auch der Hämoglobingehalt, sodass mehr Sauerstoff aufgenommen werden kann. Dies ist eine feine Balance, und wie Sie vielleicht bemerken (auch wenn Sie es nicht sehr gründlich lesen) in dem verlinkten Papier, gibt es viele Mechanismen, die darauf hinarbeiten.