Borov efekt

Od Borov efekt označava sposobnost kisika da se veže za hemoglobin ovisno o pH vrijednosti i parcijalnom tlaku ugljičnog dioksida. U najvećoj je mjeri odgovorna za razmjenu plina u organima i tkivima. Respiratorne bolesti i nepravilno disanje utječu na pH vrijednost krvi kroz Bohr efekt i narušavaju normalnu razmjenu plina.

Kakav je Bohrov efekt?

Bohrov efekt dobio je ime po svom otkrivaču Christianu Bohru, ocu slavnog fizičara Nielsa Bohra. Christian Bohr (1855-1911) prepoznao je ovisnost afiniteta kisika (sposobnost vezanja kisika) hemoglobina o pH vrijednosti ili parcijalnom tlaku ugljičnog dioksida ili kisika. Što je veća pH vrijednost, to je jači afinitet kisika u hemoglobinu i obrnuto.

Zajedno s učinkom kooperativnog vezanja kisika i utjecajem ciklusa Rapoport-Luebering, Bohr učinak omogućava hemoglobinu da bude idealan prijenosnik kisika u tijelu. Ti utjecaji mijenjaju stericka svojstva hemoglobina. Ovisno o uvjetima okoline, uspostavlja se odnos između slabo vezivnog T-hemoglobina koji veže kisik i R-hemoglobina koji dobro veže kisik. Kisik se obično uzima u plućima, dok se kisik obično oslobađa u ostalim tkivima.

Funkcija i zadatak

Bohrov efekt osigurava opskrbu tijela kisikom transportom kisika uz pomoć hemoglobina. Kisik je vezan kao ligand na središnji željezni atom hemoglobina. Proteinski kompleks koji sadrži željezo ima po četiri heme jedinice. Svaka heme jedinica može vezati molekulu kisika. Stoga svaki proteinski kompleks može sadržavati do četiri molekule kisika.

Promjena sterickih svojstava hema kao posljedica utjecaja protona (vodikovih iona) ili drugih liganda pomiče ravnotežu između T-oblika i R-oblika hemoglobina. U tkivima koja koriste kisik, vezanje kisika na hemoglobin je oslabljeno smanjenjem pH vrijednosti. Bolje se isporučuje. Stoga u metabolički aktivnim tkivima povećanje koncentracije vodikovih iona dovodi do povećanog oslobađanja kisika. Istodobno se povećava parcijalni tlak ugljičnog dioksida u krvi. Što je niža pH vrijednost i viši parcijalni tlak ugljičnog dioksida, više kisika se ispušta. To traje sve dok kompleks hemoglobina ne bude potpuno bez kisika.

U plućima se djelomični tlak ugljičnog dioksida smanjuje izdahom. To dovodi do povećanja pH vrijednosti, a time i do povećanja afiniteta kisika hemoglobina. Stoga, osim oslobađanja ugljičnog dioksida, istovremeno uzima i kisik hemoglobin.

Nadalje, kooperativno vezanje kisika ovisi o ligandima. Središnji atom željeza veže protone, ugljični dioksid, kloridne ione i molekule kisika kao ligande. Što je više liganda kisika, to je jači afinitet kisika na preostalim mjestima vezanja. Međutim, svi drugi ligandi slabe afinitet hemoglobina prema kisiku. To znači da što se više protona, molekula ugljičnog dioksida ili kloridnih iona veže na hemoglobin, lakše se oslobađa preostali kisik. Međutim, visoki parcijalni tlak kisika potiče vezanje kisika.

Pored toga, u eritrocitima se odvija drugačiji način glikolize nego u ostalim stanicama. Ovo je ciklus Rapoport-Luebering. Intermedijarni 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-BPG) nastaje tijekom ciklusa Rapoport-Luebering. Spoj 2,3-BPG je alosterni efektor u regulaciji afiniteta kisika prema hemoglobinu. Stabilizira T-hemoglobin. To potiče brzo oslobađanje kisika tijekom glikolize.

Veza kisika prema hemoglobinu je oslabljena padom pH vrijednosti, porastom koncentracije 2,3-BPG, povećanjem parcijalnog tlaka ugljičnog dioksida i porastom temperature. To povećava oslobađanje kisika. Suprotno tome, povišenje pH vrijednosti, smanjenje koncentracije 2,3-BPG, pad parcijalnog tlaka ugljičnog dioksida i smanjenje temperature u krvi djeluju korisno.

Bolesti i bolesti

Ubrzano disanje u kontekstu respiratornih bolesti poput astme ili hiperventilacije kao posljedice panike, stresa ili navike dovodi do povećanja pH vrijednosti zbog povećanog izdisaja ugljičnog dioksida zbog Bohrovog učinka. To povećava afinitet kisika prema hemoglobinu. Oslobađanje kisika u stanicama otežava se. Stoga, neučinkoviti obrasci disanja dovode do nedovoljne opskrbe stanica kisikom (stanična hipoksija).

Posljedice su kronična upala, oslabljeni imunološki sustav, kronične respiratorne bolesti i mnoge druge kronične bolesti. Prema općim medicinskim saznanjima, stanična hipoksija često je pokretač bolesti poput dijabetesa, raka, srčanih bolesti ili kroničnog umora.

Prema ruskom liječniku i znanstvenici Buteyko, hiperventilacija nije samo posljedica respiratornih bolesti, već je često uzrokovana stresom i paničnim reakcijama. Dugoročno smatra da prekomjerno disanje postaje navika i polazna točka za razne bolesti.

Za terapiju se provode dosljedno nazalno disanje, dijafragmatično disanje, produžene pauze za disanje i vježbe opuštanja kako bi se dugoročno normaliziralo disanje. Nekoliko studija pokazalo je da metoda Buteyko može smanjiti potrošnju antikonvulzivnih lijekova za 90 posto, a kortizona za 49 posto.

Ako je izdisaj ugljičnog dioksida prenizak tijekom hipoventilacije, tijelo postaje pretjerano kiselo (acidoza). Acidoza je kada je pH vrijednost krvi ispod 7,35. Acidoza koja nastaje tijekom hipoventilacije poznata je i kao respiratorna acidoza. Uzroci mogu biti paraliza dišnog centra, anestezija ili slomljena rebra. Respiratornu acidozu karakterizira kratkoća daha, plave usne i pojačano izlučivanje tekućine. Acidoza može dovesti do kardiovaskularnih poremećaja s niskim krvnim tlakom, srčanim aritmijama i komom.