Upload
wwwtipfakultesi-org
View
11.165
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
03/04/12 1
Kan Gazlarının Taşınması
Prof. Dr. Nazan DoluErciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi
Fizyoloji [email protected]
03/04/12 2
102
102
95
5-40 mmHg≈23
03/04/12 3
03/04/12 4
Primer Gaz transport mekanizması
03/04/12 5
973
102
90
03/04/12 6
Kanda O2 taşınması• % 97 eritrosit içinde
hemoglobin ile kimyasal bileşik halinde,
• %3 plazmada ve hücre sıvısında çözünmüş durumda taşınır.
• Pulmoner kapillerlerde PO2 yüksektir, Oksijen Hb’e bağlanır.
• Doku kapillerlerinde olduğu gibi PO2 düşük ise, Oksijen Hb’den ayrılır.
%3
% 97
03/04/12 7
03/04/12 8
1 litre arteriyel kan içeriği
• 3 ml çözünmüş O2
• 197 ml Hb’e bağlı O2
• Toplam 200 ml O2
03/04/12 9
Çözünmüş O2
• Çözünmüş O2’i;– O2’nin plazmada eriyebilirliği
– O2’nin plazma parsiyel basıncı (Henry yasası) belirler.
Çözünmüş O2 içeriği=Çözünürlük katsayısı (0,00304 ml O2/dl.torr) x Oksijen basıncı (torr)
• 100 ml kanda 0.3 ml O2 çözünür.• 0.3 yüzde hacim olarak ifade edilir.• Yüzde hacim: Her 100 ml kanda ml cinsinden O2 demektir
03/04/12 10
Çözünmüş O2
• PaO2 100 mmHg iken 100 ml plazmada 0.3 ml O2 çözünmüştür (0.3 yüzde hacim olarak ifade edilir).
• Venöz kanda 0,12 ml/dl• Taşınan miktar = 0,18 ml/
dl• Egzersizde düşer (~%1,5)• Yoğun O2 soluma
→çözünmüş O2 artışı→oksijen zehirlenmesi
03/04/12 11
• O2 hemoglobinin hem kısmıyla gevşek ve geri dönüşümlü olarak bağlanır.
Oksijenin Hb ile taşınması
% 97 % 3
03/04/12 12
Hb’e bağlı O2 içeriğini belirleyici etmenler
• Hb derişimi (g/dl)
• Hb’nin O2 bağlama kapasitesi (1,34 mlO2/g Hb)
• Hb doygunluk yüzdesi
• Kandaki O2 kısmi basıncı
03/04/12 13
Oksihemoglobin (HbO2) Hb + O2 Hb·O2 Hb molekülündeki 4 Fe2+’e akciğerlerde birer O2 molekülü bağlanması sonucu oluşan hemoglobin bileşiğidir.
Hb molekülüne akciğerlerde O2 moleküllerinin bağlanması olayı, hemoglobinin oksijenasyonu olarak tanımlanır.
Bir Hb molekülü, oksijenasyon olayı sonucunda 4 O2 molekülü bağlayabilmektedir
03/04/12 14
Akciğerlerde oksijenasyon olayı sonucunda hemoglobine bağlanan oksijen, diğer dokularda deoksijenasyon olayı sonucunda hemoglobinden ayrılır
03/04/12 15
2+
Her hem grubu bir porfirin halkasıve merkezinde bir Fe atomundan
oluşur
Bir Hb molekülü 4 protein globin zincirindenoluşur ve her birine bir hem grubu bağlanır.
03/04/12 16
2
Hem’in yap s ı ı(Fe-protoporphyrin IX).
Fe atomlar ferröz oksit ıhalindedir
Oksihemoglobinin O2 ba layan bölümü, Feğ 2+ iyonu O2 ba larğ
O2
O2 bağlayan hem grubu
O2Hidrofobik bölüm
Hidrofilik bölüm
03/04/12 17
Hemoglobinin doygunluk (satürasyon) eğrisi veya
oksihemoglobin ayrışma (disosiasyon) eğrisi
• Hb’e bağlanan O2 moleküllerinin sayısı kandaki O2’nin kısmi basıncına bağlıdır.
• Kandaki kısmi O2 basıncı ile O2 molekülleri tarafından doldurulan O2 bağlanma yerlerinin yüzdesi arasındaki ilişki oksihemoglobin ayrışma eğrisi ile gösterilir.
• Oksijenin kısmi basıncı yükseldikçe, Hb doygunluğu artar• PaO2-erimiş O2 arasında doğrusal ilişki oluşurken;
• PaO2- OksiHb arasında sigmoid ilişki (Eğri S (sigmoid) şeklindedir) bulunmaktadır.
03/04/12 18
Hb doygunluk yüzdesi
• Hb’e bağlanmış O2
O2’e bağlanan Hb’nin maksimum kapasitesi
x 100
03/04/12 19
Oksijen-Hemoglobin Satürasyon Eğrisi
Arterlerde PO2 95 mmHgDoygunluk %97
Dokulardan gelen venöz kanda
Hb’in O2’ye ilgisi azalırsa eğri sağa, artarsa sola kayar.
03/04/12 20
Yüzde yirmi hacim
• Kanın her 100 ml’sinde 15 g Hb bulunur.• 1 g Hb 1.34 ml O2 bağlar.
• 100 ml kanda % 100 doygunluk olursa15 x 1.34 = 20 ml O2 bağlanır (yüzde 20 hacim)
• Normal arteryel kanda %97 i Hb ile (19.4 ml), % 3’ü (0,3 ml) serbest.
• 100 ml kanda % 75 doygunluk olursa (doku kapillerleri, PO2
40 mmHg)= 14.4 ml• Kanın her 100 ml’si ile dokulara 5 ml O2 taşınır.
(19.4 – 14.4 = 5 ml) (%25 yararlanma= ütilizasyon katsayısı)
03/04/12 21
Oksijen-Hemoglobin Satürasyon Eğrisi
• 10-60 mmHg arası dik bir görünüme
• 70-100 mmHg arası plato görünümüne sahiptir. Plato dokulara O2 sağlanmasında emniyet faktörüdür.
Yüklenme
Yük boşaltma
03/04/12 22
P50 • Eğri üzerinde Hb’in O2 ile % 50 doygunluğunu (bir Hb molekülünde iki O2 molekülü) gösteren noktadır. Normalde 27 mmHg’dır.
• Hb’nin O2’ye affinitesindeki değişiklikleri gösterir.
• P50 yükselmiş ise affinite azalmıştır (eğri sağa kayar)
• P50 azalmış ise affinite artmıştır (eğri sola kayar)27
03/04/12 23
Oksijen-Hemoglobin Disosiasyon Eğrisini Etkileyen Faktörler
• Sağa kaydıranlar
-pH düşmesi
-CO2 artışı
-Temperatür artışı
-2,3-difosfogliserat (DPG) artışı
• Sola kaydıranlar
-pH artışı
-CO2 azalması
-Temperatür azalması
-2,3-difosfogliserat (DPG) azalması
-Fetal Hb varlığı
03/04/12 24
Bohr etkisi
• CO2 in hemoglobinin O2 e olan ilgisini etkilemesidir (Danimarkalı fizyolog Christian Bohr).
• Hücresel metabolizmada kana CO2 verilir, pH azalır, eğri sağa kayar, dokulara O2 bırakılır;
• Akciğerlerde CO2 solukla dışarı atılır, pH artar, eğri sola kayar, akciğerlerden O2 alınmasını artırır.
• Sonuç: Bohr etkisi kısmen CO2 artışına bağlı pH değişimine, kısmen de CO2 nin Hb üzerindeki doğrudan etkisine bağlıdır.
03/04/12 25
Ph nın etkisi
PCO2 etkisi pH değişikliğine yol açar
CO2 + H2O → H2CO 3 → H+ + HCO3
-
asidoz
alkaloz
03/04/12 26
• Karbon dioksit ve hidrojen iyonları Hb ile birleşir ve molekülün konfigürasyonunu değiştirir (allostrerik modülasyon şeklini oluşturur).
03/04/12 27
CO2 etkisi
hiperkapni
03/04/12 28
Sıcaklığın etkisi
hipertermi
hipotermi
03/04/12 29
• Temperatür Hb’nin konfigürasyonunu değiştirerek O2’ye affiniteyi azaltır.
• Vücut sıcaklığı arttığında dokulara daha fazla oksijen salınır.
• Vücut sıcaklığı azaldığında oksijenin Hbden salınımı zorlaşır (uç ekstremitelerde morarma)
03/04/12 30
Glucose 6-PO4
3-Phosphogyceraldehyde
1,3-Diphosphoglycerate
Phospho-glycerate kinase
Pyruvic acid
3-Phosphoglyceric acid
2,3-Diphosphoglycerate (2,3-DPG)
2,3-DPG mutase
2,3-DPG phosphatase
2,3-Difosfogliserik asit
Normal eritrosit glikolizi
2,3 DPG nas l meydana ıgelir?
+ADP + Pi
ATP
03/04/12 31
2-3 Difosfogliserat’ın etkisi
03/04/12 32
Glikoliz sırasında eritrositler tarafından üretilen DPG, O2’ye affiniteyi azaltacak şekilde reversibl olarak erişkin deoksi-Hb β zincirine bağlanır.
Artan DPG O2-Hb eğrisini sağa kaydırır.
© Irving Geis.
03/04/12 33
• DPG düzeyinin arttığı durumlarda,Hb’den O2 ayrılışı artar.
• Hipokside, anemide, yüksek irtifada dokulara oksijenin sağlanmasında yardım eder.
• Ancak, aşırı DPG varlığı, alveoler PO2 azaldığı zaman AC’lerde Hb’in O2 ile birleşmesini zorlaştırır.
• Eğrinin sağa kayması bazı durumlarda olumlu, bazı durumlarda da olumsuz etki yapar.
• Banka kanında normal DPG içeriğinde azalma olur. Dokulara oksijen bırakılması baskılanabilir.
03/04/12 34
Fötal Hb (HbF)
• Plesantanın O2 basıncı 50 mm Hg, fötal kanın ortalama PO2 si 30 mm Hg’ dır.
1. Fötusda HbF bulunmaktadır. HbF’in O2’e affinitesi fazladır; Aynı PaO2 basıncında erişkin hemoglobine göre daha fazla O2 taşıyabilir. ( %20 - %30 )
2. Fötusun hemoglobin konsantrasyonu anneden % 50 daha fazladır.
03/04/12 35
Fötal Hb (HbF)
3. “Bohr etkisi” yani HbF’nin düşük PCO2 da yüksek PCO2’ya göre daha fazla O2 taşıyabilme özelliğidir.
4. Fötal kan anneye CO2’yi vererek asit kaybeder ve alkalileşir. Anne kanı ise asitleşir. Bu özellik fötal kanın O2 ile birleşme kapasitesini arttırırken anneninkini azaltır.
03/04/12 36
Fötal Hemoglobin
avantaj
O2 basıncı (PO2)
O2
Sat
ura
syo
nu
Anne eritrositleri
Fetus eritrositleri
O2 anne oksiHb’den, fetus deoksiHb’e geçer.
Fetal eritrositler annenin eritrositlerinden daha yüksek O2 affinitesine
sahiptirler. Eğri sola kayar.
03/04/12 37
03/04/12 38
Egzersiz
• Kas hücreleri hızla oksijen tüketir.
• İnterstisyel sıvıda PO2 15 mmHg’ya düşebilir. Bu basınçta sadece 4,4 ml O2, Hb’e bağlı kalabilir.
• Yani dokulara 15 ml (19,4- 4,4) O2 taşınır (3 kat artış).
• İyi antremanlı atletlerde kalp debisi 6-7 kat artar.
• Sonuçta O2 taşınmasında ~ 20 kat artış olur.
03/04/12 39
Egzersiz ve dissosiasyon eğrisi
• CO2 ve ek olarak birçok asit salınır.
• Kas kapiller kanında H iyon konsantrasyonu artar.
• Kasın sıcaklığı 2-3 0C artar.
• Eğri sağa kayarak dokulara giden O2 artar.
• AC’lerde kayma zıt doğrultuda olarak alveollerden daha fazla O2 alınması sağlanır.
03/04/12 40
Dinlenimde O2-Hb eğrisi
03/04/12 41
Egzersizde O2-Hb eğrisi
03/04/12 42
Karbonmonoksit (CO)-Hb dissosiasyon eğrisi
• CO, Hb’e O2 ile aynı noktada bağlanır.
• O2‘e göre Hb’e ilgisi 250 kat fazladır.
• 0.4 mmHg CO, Hb’e bağlanma açısından alveollerdeki O2 ile eşit yarışır.
• 0.4 mmHg’dan fazla CO ölümcül olabilir.
• Tdv: saf O2 yada % 1-2’lik CO2 uygulaması
• CO, eğriyi sola kaydırır, P50 düşer.
03/04/12 43
Myoglobilin molekülü
hem + globin monomer
O2
Başlıca kırmızı kaslarda özellikle kalp kasında
yüksek konsantrasyonda bulunur
153 amino asitten oluşan bir polipeptit zinciri
ve bir hem grubu içerir
03/04/12 44
Miyoglobinin hem grubundaki Fe2+, O2 ile reversibl olarak bağlanabilir.
03/04/12 45
Miyoglobinin oksijene affinitesi, hemoglobinin oksijene affinitesinden fazladır.
Ağır egzersizden sonra oksijenin azaldığı durumlarda kas dokusunun PO2’si 5 mmHg’ya kadar düşebilir.
Miyoglobin kas mitokondrisinde ATP’nin oksidatif sentezi için kendisine bağlı oksijeni derhal serbest bırakır.
Miyoglobin, kasta bir çeşit oksijen deposu olarak işlev görür.
03/04/12 46
hemoglobin
myoglobin
Active cell
ml
O2/
100
ml b
loo
d
0
5
10
15
20
Tissues
Hemoglobin ve Myoglobin O2 affinitelerinin karşılaştırılması
03/04/12 47
Anemi
• Hb 5 g/dl altına düşmedikçe O2 disosiyasyon eğrisini etkimez.
• PaO2 normaldir.
03/04/12 48
MetHb
• Fe+2’nin (Ferro), Fe+3’e (Ferrik) dönüşmesi ile oluşur.
• MetHb, O2’nin Hb’den salınmasını durdurur, dokulara O2 ulaştırılmasını önler.
• Normalde vücütta % 1-2 bulunur. Ancak glutatyon redüktaz gibi hücre içi enzimlerle ferröz duruma indirgenir.
• MetHb hastalarında glutatyon redüktaz enzimi eksiktir.
• Nitritler, primaqine, Fenasetin, sülfonamidler MetHb oluşumunu artırır.
03/04/12 49
03/04/12 50
Kanda Karbon dioksid transportu
03/04/12 51
03/04/12 52
CO2
Tissues
C.A.CO2 + H2O → H2CO 3 → H+ + HCO3
- HCO3
-
yavaş
HbO2 → Hb.H + O2+
O2
Karbon dioksid kanda nasıl taşınır?
venöz kan* arteryel kan* fark* % total CO2
Total CO2 52 48 4
CO2 (çözülmüş) 2.7 2.4 0.3 7
H2CO3 - - ~0
HCO3- 46.3 43.8 2.5 70
Karbamat 3.4 2.6 0.8 23
( * ml / 100 ml kan)
αHb-NH3+ + CO2 ↔ αHb-NH-COO - +
2H+
karbamino bile i i ş ğ(veya “karbamat")
hücre
03/04/12 53
• 7% plazmada çözünmüş
• 70% bikarbonat olarak– Tampon sistem
• 23% hemoglobine bağlı – Karbaminohemoglobin
Karbon dioksid taşınması
03/04/12 54
• Çözünmüş moleküller CO2 şeklinde doku hücrelerinin dışına çıkar.
• Hücre membranı bikarbonat iyonları için geçirgen değildir.
03/04/12 55
text
Hüc
rele
r
Akc
ier
ler
ğ
03/04/12 56
03/04/12 57
HCO3-
CO2
C.A.CO2 + H2O ←→ H2CO3 ←→ H+ + HCO3
-
Anyon değiştirici
Cl-
Cl-
Hb HbH+
↓
• Klor kayması, hamburger fenomeni, denge oluşumu için anyon kayması
• Cl hareketine su da eşlik eder.
• Venöz sistemde eritrositler biraz daha şişkindir
03/04/12 58
CO2 dissosiyasyon eğrisi
03/04/12 59
CO2 taşınması artışı-Haldane etkisi
• Oksijenin Hb’den ayrılması sonucu (deoksiHb) Hb’nin CO2’ye affinitesi artar.
• Oksihemoglobin doygunluğundaki değişikliklerin CO2 içeriği ile PCO2 arasındaki ilişkiyi etkilemesine Haldane etkisi denir.
• Doku kapillerlerinden CO2 taşınımını sağlar.
• PaO2 = 95 mm Hg, CO2 eğrisi aşağı ve sağa doğru değişir (alt eğri)
• PvO2 = 40 mm Hg, CO2 eğrisi yukarı ve sola değişir (üst eğri)
03/04/12 60
HÜCRE DÜZEYİNDE GAZ ALIŞVERİŞİ
ERİTROSİTserbest
serbest
Karbamino bileşikleri
hücre
Karbonik anhidraz
03/04/12 61
AC’LERDE GAZ ALIŞVERİŞİ
ALVEOL
serbest
serbest
Karbamino bileşikleri
Karbonik anhidraz