ກົນໄກການຂົນສົ່ງອົກຊີເຈນໂດຍຮີໂມໂກຼບິນ
ອົກຊີເຈນແມ່ນ "ເຊື້ອເພີງ" ຫຼັກສຳລັບຈຸລັງເພື່ອຜະລິດພະລັງງານຜ່ານການຫາຍໃຈຂອງຈຸລັງ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ອົກຊີເຈນບໍ່ສາມາດຂົນສົ່ງໄດ້ໃນປະລິມານຫຼາຍໂດຍການລະລາຍໃນ plasma ໃນເລືອດ. ຄວາມສາມາດໃນການລະລາຍຂອງອົກຊີເຈນໃນ plasma ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ, ເຊິ່ງຕ້ອງການລະບົບການຂົນສົ່ງທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກວ່າ. ນີ້ແມ່ນບ່ອນທີ່ hemoglobin - ໂປຣຕີນຫຼັກໃນເມັດເລືອດແດງ - ມີບົດບາດສຳຄັນ. Hemoglobin ຊ່ວຍໃຫ້ການດູດຊຶມອົກຊີເຈນໃນປອດ, ການຂົນສົ່ງຜ່ານເສັ້ນເລືອດ, ແລະການປ່ອຍອອກໃນເນື້ອເຍື່ອຕາມຄວາມຕ້ອງການ. ບົດຄວາມນີ້ສົນທະນາກ່ຽວກັບກົນໄກການຂົນສົ່ງອົກຊີເຈນໂດຍ hemoglobin, ລວມທັງໂຄງສ້າງຂອງມັນ, ຂະບວນການຜູກມັດແລະການປ່ອຍອົກຊີເຈນ, ແລະປັດໄຈທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມຜູກພັນຂອງ hemoglobin.
ໂຄງສ້າງຮີໂມໂກຼບິນ ແລະ ເປັນຫຍັງມັນຈຶ່ງສຳຄັນ
ຮີໂມໂກຼບິນ (Hb) ເປັນໂປຣຕີນທີ່ສັບສົນທີ່ພົບໃນເມັດເລືອດແດງ (ເມັດເລືອດແດງ). ໃນມະນຸດຜູ້ໃຫຍ່, ຮູບແບບທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດແມ່ນຮີໂມໂກຼບິນເອ (HbA), ປະກອບດ້ວຍຕ່ອງໂສ້ໂກຼບິນສີ່ອັນຄື: ຕ່ອງໂສ້ອັນຟາ (α) ສອງອັນ ແລະ ຕ່ອງໂສ້ເບຕ້າ (β) ສອງອັນ. ຕ່ອງໂສ້ໂກຼບິນແຕ່ລະອັນມີກຸ່ມຮີມ, ດັ່ງນັ້ນໂມເລກຸນຮີໂມໂກຼບິນໜຶ່ງໂມເລກຸນຈຶ່ງມີຕ່ອງໂສ້ຮີມທັງໝົດສີ່ອັນ.
ກຸ່ມຮີມປະກອບດ້ວຍອະຕອມທາດເຫຼັກ (Fe²⁺) ຢູ່ໃນໃຈກາງຂອງມັນ. ທາດເຫຼັກນີ້ຜູກມັດໂດຍກົງກັບອົກຊີເຈນ (O₂). ເນື່ອງຈາກມີຮີມສີ່ອັນ, ໂມເລກຸນຮີໂມໂກລບິນດຽວສາມາດຜູກມັດໂມເລກຸນອົກຊີເຈນໄດ້ເຖິງສີ່ໂມເລກຸນ. ໂຄງສ້າງ tetrameric ຂອງຮີໂມໂກລບິນບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນ "ພາຊະນະ" ສຳລັບອົກຊີເຈນເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງເປັນກຸນແຈສຳຄັນຕໍ່ຄຸນສົມບັດການຮ່ວມມືຂອງມັນ: ການຜູກມັດຂອງອົກຊີເຈນກັບຮີມໜຶ່ງມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມສະດວກທີ່ອົກຊີເຈນຜູກມັດກັບຮີມອື່ນໆ.
ໂຄງສ້າງຂອງຮີໂມໂກລບິນສາມາດມີການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງໄດ້. ເວົ້າງ່າຍໆ, ມີສອງສະຖານະຫຼັກຄື: ສະຖານະ T (ເຄັ່ງຕຶງ), ເຊິ່ງມີຄວາມຜູກພັນກັບອົກຊີເຈນຕ່ຳກວ່າ, ແລະ ສະຖານະ R (ຜ່ອນຄາຍ), ເຊິ່ງມີຄວາມຜູກພັນສູງກວ່າ. ການຫັນປ່ຽນ T ເປັນ R ແມ່ນພື້ນຖານສຳລັບການຜູກພັນອົກຊີເຈນທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນປອດ ແລະ ການປ່ອຍອອກຢ່າງມີປະສິດທິພາບໃນເນື້ອເຍື່ອ.
ການຜູກມັດອົກຊີເຈນໃນປອດ
ໃນປອດ, ໂດຍສະເພາະຢູ່ໃນເສັ້ນເລືອດຝອຍໃນປອດ, ຄວາມດັນບາງສ່ວນຂອງອົກຊີເຈນ (pO₂) ແມ່ນສູງ. ອົກຊີເຈນແຜ່ອອກຈາກປອດເຂົ້າສູ່ເລືອດຍ້ອນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມດັນ. ເມື່ອມັນເຂົ້າໄປໃນເມັດເລືອດແດງ, ອົກຊີເຈນຈະຜູກມັດກັບທາດເຫຼັກ (Fe²⁺) ໃນຮີມເພື່ອສ້າງເປັນອົກຊີເຮໂມໂກຼບິນ (HbO₂).
ການຜູກມັດນີ້ບໍ່ແມ່ນຂະບວນການ "ເປີດ-ປິດ" ແບບງ່າຍໆ. ເມື່ອໂມເລກຸນ O₂ ໜຶ່ງຜູກມັດ, ຮີໂມໂກລບິນຈະມີການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງທີ່ເພີ່ມຄວາມຜູກພັນຂອງມັນສຳລັບບໍລິເວນຕໍ່ໄປ. ນີ້ແມ່ນປະກົດການຂອງການຮ່ວມມືໃນທາງບວກ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຄວາມອີ່ມຕົວຂອງຮີໂມໂກລບິນ ແລະ pO₂ ແມ່ນຮູບຊົງ sigmoidal (ຮູບຊົງ S), ແທນທີ່ຈະເປັນເສັ້ນຊື່. ຮູບຊົງ sigmoidal ນີ້ເຮັດໃຫ້ຮີໂມໂກລບິນມີປະສິດທິພາບຫຼາຍ: ມັນ "ສາກໄຟ" ໄດ້ງ່າຍທີ່ pO₂ ສູງ (ປອດ) ແລະ "ປ່ອຍປະລະจุ" ຂອງມັນໄດ້ງ່າຍທີ່ pO₂ ຕ່ຳ (ເນື້ອເຍື່ອ).
ພາຍໃຕ້ສະພາບປົກກະຕິ, ທີ່ pO₂ ຖົງລົມປະມານ 100 mmHg, ຄວາມອີ່ມຕົວຂອງຮີໂມໂກລບິນຈະເຂົ້າໃກ້ 97–99%. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າບໍລິເວນຜູກມັດສ່ວນໃຫຍ່ໃນຮີໂມໂກລບິນແມ່ນມີອົກຊີເຈນຢູ່. ນີ້ແມ່ນສິ່ງສຳຄັນເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມສາມາດໃນການແບກຫາບອົກຊີເຈນສູງສຸດໃນລະຫວ່າງກິດຈະກຳ.
ການຂົນສົ່ງອົກຊີເຈນໃນການໄຫຼວຽນຂອງເລືອດ
ຫຼັງຈາກເມັດເລືອດແດງອອກຈາກປອດ, ເລືອດແດງຈະນຳເອົາອົກຊີເຈນໄປທົ່ວຮ່າງກາຍ. ອົກຊີເຈນໃນເລືອດມີສອງຮູບແບບຄື: ຜູກມັດກັບຮີໂມໂກລບິນ (ສ່ວນໃຫຍ່) ແລະ ລະລາຍໃນພລາສມາ (ໜ້ອຍຫຼາຍ). ໃນທາງສະລີລະວິທະຍາ, ອົກຊີເຈນທີ່ລະລາຍຍັງຄົງມີຄວາມສຳຄັນເພາະມັນກຳນົດ pO₂ ແລະ ສົ່ງເສີມການແຜ່ກະຈາຍຂອງອົກຊີເຈນຈາກເລືອດໄປສູ່ເນື້ອເຍື່ອ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າບໍ່ມີຮີໂມໂກລບິນ, ປະລິມານອົກຊີເຈນທັງໝົດຂອງເລືອດຈະຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ຍ້ອນວ່າພລາສມາຈະບໍ່ສາມາດລະລາຍອົກຊີເຈນໄດ້ພຽງພໍ.
ຮີໂມໂກຼບິນເຮັດໜ້າທີ່ຄືກັບ “ຕົວຮັບອົກຊີເຈນ”. ມັນຮັບເອົາອົກຊີເຈນເມື່ອມັນມີຢູ່ຫຼາຍ ແລະ ປ່ອຍມັນອອກມາເມື່ອເນື້ອເຍື່ອຕ້ອງການມັນ. ກົນໄກນີ້ຮັກສາການສະໜອງອົກຊີເຈນທີ່ໝັ້ນຄົງເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຕ້ອງການຂອງເນື້ອເຍື່ອທີ່ປ່ຽນແປງ.
ການປ່ອຍອົກຊີເຈນໃນເນື້ອເຍື່ອ
ໃນເນື້ອເຍື່ອອ້ອມຂ້າງ, pO₂ ຕ່ຳກວ່າໃນປອດ ເພາະວ່າອົກຊີເຈນຖືກໃຊ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍຈຸລັງເພື່ອຜະລິດ ATP. ອົກຊີເຈນແຜ່ອອກຈາກເສັ້ນເລືອດຝອຍເຂົ້າໄປໃນນ້ຳໃນຈຸລັງ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນເຂົ້າໄປໃນຈຸລັງ. ເມື່ອອົກຊີເຈນທີ່ລະລາຍຫຼຸດລົງ, ຮີໂມໂກຼບິນຈະຕອບສະໜອງໂດຍການປ່ອຍອົກຊີເຈນທີ່ຜູກມັດເພື່ອຮັກສາຄວາມສົມດຸນ.
ການປ່ອຍອົກຊີເຈນແມ່ນໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກສະພາບການເຜົາຜານອາຫານຂອງເນື້ອເຍື່ອ. ເນື້ອເຍື່ອທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ເຊັ່ນ: ກ້າມຊີ້ນໃນລະຫວ່າງການອອກກຳລັງກາຍ) ຜະລິດ CO₂ ຫຼາຍຂຶ້ນ, ໄອອອນໄຮໂດຣເຈນຫຼາຍຂຶ້ນ (ຫຼຸດ pH), ແລະ ຄວາມຮ້ອນ, ເຊິ່ງທັງໝົດນີ້ຊຸກຍູ້ໃຫ້ຮີໂມໂກລບິນປ່ອຍອົກຊີເຈນໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ. ສິ່ງນີ້ຮັບປະກັນວ່າອົກຊີເຈນຈະມີຢູ່ຢ່າງແນ່ນອນບ່ອນທີ່ຕ້ອງການຫຼາຍທີ່ສຸດ.
ທີ່ pO₂ ໂດຍສະເລ່ຍຂອງເນື້ອເຍື່ອປະມານ 40 mmHg, ຄວາມອີ່ມຕົວຂອງຮີໂມໂກຼບິນຈະຫຼຸດລົງປະມານ 75%. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າປະມານ 25% ຂອງອົກຊີເຈນຈະຖືກ "ປ່ອຍອອກ" ໄປສູ່ເນື້ອເຍື່ອທີ່ພັກຜ່ອນ. ເມື່ອກິດຈະກຳເພີ່ມຂຶ້ນ, pO₂ ຂອງເນື້ອເຍື່ອສາມາດຫຼຸດລົງຕື່ມອີກ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ຮີໂມໂກຼບິນປ່ອຍອົກຊີເຈນອອກມາໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ.
ຜົນກະທົບຂອງ Bohr: ບົດບາດຂອງ CO₂ ແລະ pH
ໜຶ່ງໃນກົນໄກທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດໃນການຄວບຄຸມການປ່ອຍອົກຊີເຈນແມ່ນຜົນກະທົບຂອງ Bohr. ຜົນກະທົບຂອງ Bohr ອະທິບາຍວ່າ CO₂ ທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະ pH ທີ່ຫຼຸດລົງ (ເປັນກົດຫຼາຍຂຶ້ນ) ເຮັດໃຫ້ຄວາມຜູກພັນຂອງຮີໂມໂກລບິນຕໍ່ອົກຊີເຈນຫຼຸດລົງ, ເຮັດໃຫ້ເສັ້ນໂຄ້ງການແຍກອົກຊີເຈນປ່ຽນໄປທາງຂວາ. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ໃນ pO₂ ດຽວກັນ, ຮີໂມໂກລບິນຈະນຳອົກຊີເຈນໜ້ອຍລົງ ແລະ ປ່ອຍອອກໄປສູ່ເນື້ອເຍື່ອຫຼາຍຂຶ້ນ.
ໃນທາງເຄມີ, CO₂ ສາມາດປະຕິກິລິຍາກັບນໍ້າເພື່ອສ້າງກົດຄາບອນນິກ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະແຕກອອກເປັນ H⁺ ແລະ ໄບຄາບອນເນດ (HCO₃⁻). H⁺ ຈະຜູກມັດກັບບາງສ່ວນຂອງຮີໂມໂກລບິນ, ເຮັດໃຫ້ສະຖານະ T ທີ່ມີຄວາມຜູກພັນຕໍ່າຂອງມັນໝັ້ນຄົງ. ນອກຈາກນັ້ນ, CO₂ ບາງຊະນິດສາມາດຜູກມັດໂດຍກົງກັບຮີໂມໂກລບິນເພື່ອສ້າງຄາບາມິໂນຮີໂມໂກລບິນ, ເຊິ່ງຍັງສະໜັບສະໜູນການປ່ອຍອົກຊີເຈນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເນື້ອເຍື່ອທີ່ຜະລິດ CO₂ ຫຼາຍຈະ "ຮ້ອງຂໍ" ອົກຊີເຈນຫຼາຍຂຶ້ນໂດຍອັດຕະໂນມັດໂດຍຜ່ານການປ່ຽນແປງໃນສະພາບແວດລ້ອມທາງເຄມີຂອງເລືອດ.
ໃນປອດ, ສະຖານະການຈະປີ້ນກັບກັນ: CO₂ ຖືກຂັບໄລ່ອອກ, pH ເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະ ຮີໂມໂກຼບິນຈະກັບຄືນມາມີຄວາມຜູກພັນສູງກັບອົກຊີເຈນ, ເຮັດໃຫ້ມັນຜູກມັດໄດ້ງ່າຍ.
ຜົນກະທົບຂອງອຸນຫະພູມ ແລະ ກິດຈະກຳການເຜົາຜານອາຫານ
ອຸນຫະພູມຍັງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຜູກພັນຂອງຮີໂມໂກລບິນ. ອຸນຫະພູມທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ - ເຊັ່ນດຽວກັບກ້າມຊີ້ນທີ່ເຮັດວຽກ - ມັກຈະປ່ຽນເສັ້ນໂຄ້ງການແຍກຕົວໄປທາງຂວາ, ເຮັດໃຫ້ຮີໂມໂກລບິນປ່ອຍອົກຊີເຈນໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ໃນອຸນຫະພູມທີ່ຕ່ຳກວ່າ, ຮີໂມໂກລບິນມັກຈະຍຶດອົກຊີເຈນໄວ້ໃຫ້ແໜ້ນກວ່າ. ສິ່ງນີ້ປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການແຈກຢາຍອົກຊີເຈນໄປສູ່ເນື້ອເຍື່ອທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ ແລະ ອົບອຸ່ນຫຼາຍຂຶ້ນ.
ບົດບາດຂອງ 2,3-BPG ໃນການປັບຕົວ
ເມັດເລືອດແດງປະກອບດ້ວຍໂມເລກຸນທີ່ສຳຄັນທີ່ເອີ້ນວ່າ 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-BPG), ເຊິ່ງເປັນຜົນຜະລິດຂອງ glycolysis. 2,3-BPG ຈະຜູກມັດກັບຮີໂມໂກລບິນທີ່ບໍ່ມີອົກຊີເຈນ (ຂາດອົກຊີເຈນ) ແລະ ເຮັດໃຫ້ສະຖານະ T ຂອງມັນໝັ້ນຄົງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມອົກຊີເຈນຂອງມັນຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ອົກຊີເຈນຈຶ່ງຖືກປ່ອຍອອກສູ່ເນື້ອເຍື່ອໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ.
ລະດັບ 2,3-BPG ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໃນບາງສະພາບການ, ເຊັ່ນ: ການດຳລົງຊີວິດຢູ່ໃນລະດັບສູງ, ພະຍາດເລືອດຈາງ, ຫຼື ການຂາດອົກຊີເຈນຊໍາເຮື້ອ. ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ 2,3-BPG ຊ່ວຍໃຫ້ຮ່າງກາຍປັບຕົວໄດ້ໂດຍການສົ່ງເສີມການປ່ອຍອົກຊີເຈນຫຼາຍຂຶ້ນໃນເນື້ອເຍື່ອເຖິງວ່າຈະມີ pO₂ ສິ່ງແວດລ້ອມຕໍ່າ.
ເສັ້ນໂຄ້ງການແຍກຕົວຂອງອົກຊີເຈນ: ຫຼັກຂອງການເຂົ້າໃຈກົນໄກ Hb
ເສັ້ນໂຄ້ງການແຍກຕົວຂອງອົກຊີເຈນ-ເຮໂມໂກຼບິນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງ pO₂ ແລະ ຄວາມອີ່ມຕົວຂອງເຮໂມໂກຼບິນ. ຮູບຊົງ sigmoid ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງການຮ່ວມມື. ສ່ວນ "ຮາບພຽງ" ທີ່ pO₂ ສູງຊ່ວຍຮັກສາຄວາມອີ່ມຕົວສູງໃນປອດເຖິງແມ່ນວ່າ pO₂ ຫຼຸດລົງເລັກນ້ອຍ. ສ່ວນ "ຊັນ" ທີ່ pO₂ ປານກາງ-ຕ່ຳເຮັດໃຫ້ການປ່ອຍອົກຊີເຈນຕອບສະໜອງສູງໃນເນື້ອເຍື່ອ: ການຫຼຸດລົງເລັກນ້ອຍຂອງ pO₂ ສາມາດນຳໄປສູ່ການປ່ອຍອົກຊີເຈນຫຼາຍຂຶ້ນ.
ການປ່ຽນເສັ້ນໂຄ້ງໄປທາງຂວາຊີ້ບອກເຖິງຄວາມຜູກພັນທີ່ຫຼຸດລົງ (ການປ່ອຍອົກຊີເຈນຫຼາຍຂຶ້ນ), ເກີດຂຶ້ນຈາກ CO₂ ທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, pH ທີ່ຫຼຸດລົງ, ອຸນຫະພູມທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະ 2,3-BPG ທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ການປ່ຽນໄປທາງຊ້າຍຊີ້ບອກເຖິງຄວາມຜູກພັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ (ອົກຊີເຈນຖືກປ່ອຍອອກມາໜ້ອຍລົງ), ຕົວຢ່າງເຊັ່ນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງ CO₂ ຕ່ຳ, pH ສູງ, ອຸນຫະພູມຕ່ຳ, ຫຼື ຮີໂມໂກລບິນບາງຊະນິດ.
ສະຫຼຸບ
ກົນໄກການຂົນສົ່ງອົກຊີເຈນໂດຍຮີໂມໂກຼບິນແມ່ນຜົນມາຈາກການອອກແບບທາງສະລີລະວິທະຍາທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ຮີໂມໂກຼບິນຮ່ວມມືກັນຜູກມັດອົກຊີເຈນໃນປອດ, ຂົນສົ່ງມັນຜ່ານການໄຫຼວຽນຂອງເລືອດ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນປ່ອຍມັນໄປສູ່ເນື້ອເຍື່ອຕາມຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການຄວບຄຸມການເຜົາຜານອາຫານ. ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງຮີໂມໂກຼບິນຕໍ່ກັບ pH, CO₂, ອຸນຫະພູມ, ແລະ 2,3-BPG ເຮັດໃຫ້ການແຈກຢາຍອົກຊີເຈນສາມາດປັບຕົວໄດ້: ເນື້ອເຍື່ອທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍຂຶ້ນຈະໄດ້ຮັບອົກຊີເຈນຫຼາຍຂຶ້ນໂດຍອັດຕະໂນມັດ. ການເຂົ້າໃຈກົນໄກນີ້ຊ່ວຍອະທິບາຍປະກົດການທາງດ້ານຄລີນິກ ແລະ ທາງສະລີລະວິທະຍາຫຼາຍຢ່າງ, ຕັ້ງແຕ່ການຕອບສະໜອງຂອງຮ່າງກາຍຕໍ່ການອອກກຳລັງກາຍຈົນເຖິງການປັບຕົວຢູ່ໃນລະດັບຄວາມສູງ ແລະ ການຂົນສົ່ງອົກຊີເຈນທີ່ບົກຜ່ອງໃນພະຍາດຕ່າງໆ.
