Funciones de la anhidrasa carbónica. Transporte de dióxido de carbono por la sangre. El significado de la anhidrasa carbónica. Centro respiratorio. Ideas modernas sobre estructura y localización. Automatización del centro respiratorio.

Anhídrido carbónico(sinónimo: carbonato deshidratasa, carbonato hidroliasa) es una enzima que cataliza la reacción reversible de hidratación del dióxido de carbono: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Contenido en glóbulos rojos, células de la mucosa gástrica, corteza suprarrenal, riñones y, en pequeñas cantidades, en el sistema nervioso central, páncreas y otros órganos. El papel de la anhidrasa carbónica en el cuerpo está asociado con el mantenimiento equilibrio ácido-base, transporte de CO 2, formación de ácido clorhídrico por la mucosa gástrica. La actividad de la anhidrasa carbónica en la sangre normalmente es bastante constante, pero en algunas condiciones patológicas cambia drásticamente. Se observa un aumento de la actividad de la anhidrasa carbónica en la sangre en anemias de diversos orígenes, trastornos circulatorios de grado II-III, algunas enfermedades pulmonares (bronquiectasias, neumosclerosis) y también durante el embarazo. Se produce una disminución de la actividad de esta enzima en la sangre con acidosis de origen renal, hipertiroidismo. Con la hemólisis intravascular, la actividad de la anhidrasa carbónica aparece en la orina, mientras que normalmente está ausente. Es aconsejable controlar la actividad de la anhidrasa carbónica en la sangre durante intervenciones quirúrgicas en el corazón y los pulmones, porque puede servir como indicador de las capacidades de adaptación del cuerpo, así como durante la terapia con inhibidores de la anhidrasa carbónica: hipotiazida, diacarb.

Para determinar la actividad de la anhidrasa carbónica se utilizan métodos radiológicos, inmunoelectroforéticos, colorimétricos y titrimétricos. La determinación se realiza en sangre total extraída con heparina o en glóbulos rojos hemolizados. Para fines clínicos, los métodos colorimétricos más aceptables para determinar la actividad de la anhidrasa carbónica (por ejemplo, modificaciones del método Brinkman), basados en la determinación del tiempo necesario para cambiar el pH de la mezcla de incubación de 9,0 a 6,3 como resultado de la hidratación del CO 2 . El agua saturada con dióxido de carbono se mezcla con una solución tampón indicador y una cierta cantidad de suero sanguíneo (0,02 ml) o una suspensión de eritrocitos hemolizados. El rojo de fenol se utiliza como indicador. A medida que las moléculas de ácido carbónico se disocian, todas las nuevas moléculas de CO 2 sufren hidratación enzimática. Para obtener resultados comparables, la reacción debe realizarse siempre a la misma temperatura; lo más conveniente es mantener la temperatura del hielo derretido a 0°. El tiempo de reacción de control (reacción espontánea de hidratación de CO 2) es normalmente de 110-125 Con. Normalmente, cuando se determina mediante este método, la actividad de la anhidrasa carbónica es en promedio de 2 a 2,5 unidades convencionales, y en términos de 1 millón de glóbulos rojos es de 0,458 ± 0,006 unidades convencionales (una unidad de actividad de anhidrasa carbónica se considera una Aumento del doble en la velocidad de la reacción catalizada).

Bibliografía: Evaluación clínica de pruebas de laboratorio, ed. BIEN. Tita, por. Del inglés, pág. 196, M., 1986.

El objetivo del trabajo es determinar los factores que influyen en la actividad de la anhidrasa carbónica que contiene zinc en el sistema reproductivo de ratas macho bajo condiciones de exposición a radiación de microondas de baja intensidad. La anhidrasa carbónica juega un papel importante en el metabolismo del plasma seminal y la maduración de los espermatozoides. La actividad de la anhidrasa carbónica en los extractos acuosos-salinos de epidídimo y testículos de ratas del grupo control, según nuestros datos, oscila entre 84,0 ± 74,5 U/ml, que en términos de peso del tejido es de 336,0 ± 298,0 U/mg. Se estudió la relación entre la concentración de iones de zinc y poliamina y la actividad de la anhidrasa carbónica. La actividad de la anhidrasa carbónica en el aparato reproductor de las ratas macho tiene un esquema de regulación complejo, que evidentemente no se limita a los factores que hemos descrito. A partir de los resultados obtenidos, se puede concluir que el papel de los distintos reguladores de la actividad de esta enzima varía según el grado de actividad de la anhidrasa carbónica. Es probable que las altas concentraciones de espermina limiten la transcripción del gen de la anhidrasa carbónica, teniendo en cuenta los datos sobre las funciones de esta poliamina. La espermidina probablemente actúa como factor limitante en las etapas post-tribosómicas de regulación de la actividad de la anhidrasa carbónica, y la putrescina y la concentración de iones de zinc son factores de activación interrelacionados.

sistema reproductivo de ratas macho

concentración de iones de zinc

poliaminas

anhídrido carbónico

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Se sabe que la actividad de la anhidrasa carbónica que contiene zinc es elevada en el sistema reproductivo de aves macho, mamíferos y humanos. La actividad de esta enzima influye en la maduración de los espermatozoides, su número y volumen de espermatozoides. Pero no hay información sobre los cambios en la actividad de la anhidrasa carbónica bajo la influencia de otros componentes constantes del sistema reproductivo, como los iones de zinc y las poliaminas (putrescina, espermina y espermidina), que influyen activamente en la espermatogénesis. Sólo se da una descripción general de las consecuencias de los cambios en la actividad de la anhidrasa carbónica sobre el estado morfofuncional de los órganos del sistema reproductivo de las ratas macho, la cantidad de espermatozoides y su motilidad.

El propósito de nuestro trabajo. fue un estudio de la actividad de la anhidrasa carbónica que contiene zinc y su relación con el nivel de poliaminas e iones de zinc en el tejido del sistema reproductivo de ratas macho sexualmente maduras.

Materiales y métodos. La parte experimental del estudio incluyó 418 ratas Wistar blancas macho. Las ratas tenían entre 6 y 7 meses (individuos maduros). El peso corporal de las ratas fue de 180 a 240 g, mantenidas en condiciones de vivero estándar. Para evitar la influencia de diferencias estacionales en las respuestas a influencias experimentales, todos los estudios se llevaron a cabo en el período otoño-invierno del año. La recolección de testículos y epidídimo de ratas se llevó a cabo bajo anestesia con éter (los estudios experimentales se llevaron a cabo en estricta conformidad con la Declaración de Helsinki sobre el trato humano de los animales).

Los objetos de nuestro estudio fueron extractos agua-sal de epidídimo y testículos de ratas blancas macho sexualmente maduras. Los extractos se prepararon en tampón Tris-ácido clorhídrico pH = 7,6 en una relación peso/volumen de 1/5, después de cuatro veces de congelación, descongelación y centrifugación a 8000 g durante 50 minutos, las muestras se congelaron y almacenaron a -24 °C hasta el estudio.

Determinación de zinc. A 2 ml del extracto en estudio se le añadieron 0,1 ml de NaOH al 10% y 0,2 ml de una solución al 1% de ditizona en tetracloruro de carbono. En el control negativo, se agregaron 2 ml de agua destilada, en el control positivo, 2 ml de una solución de sulfato de zinc de 20 μmol (concentración molar de una solución estándar de sulfato de zinc). Las muestras se fotomediron a 535 nm. La concentración de cationes de zinc en la muestra se calculó usando la fórmula: CZn = 20 µmol x Muestra OD535/Estándar OD535, donde la Muestra OD535 es la densidad óptica de la muestra, medida a 535 nm; Estándar OD535: densidad óptica de una solución estándar de sulfato de zinc de 20 micromolares, medida a 535 nm.

Determinación de anhidrasa carbónica. El método se basa en la reacción de deshidratación de bicarbonato con la eliminación del dióxido de carbono formado como resultado de la deshidratación con burbujeo intensivo del medio de reacción con aire libre de monóxido de carbono y registro simultáneo de la velocidad de cambio del pH. La reacción se inicia introduciendo rápidamente una solución del sustrato: bicarbonato de sodio (10 mM) en la mezcla de reacción que contiene la muestra de prueba. En este caso, el pH aumenta entre 0,01 y 0,05 unidades. Se homogeneizaron muestras (10,0-50,0 mg) de epidídimo y testículos de ratas blancas macho sexualmente maduras y se centrifugaron a 4500 g durante 30 minutos. a 4 °C, y el sobrenadante se diluye con agua bidestilada a 4 °C hasta un volumen que permita medir el tiempo de reacción. La actividad de la anhidrasa carbónica está determinada por el cambio en el valor del pH inicial de 8,2 a 8,7 en la reacción de deshidratación del CO2. La tasa de acumulación de iones hidroxilo se mide electrométricamente utilizando un medidor de pH programable sensible (InoLab pH 7310) conectado a una PC. El cambio de pH de 8,2 a 8,7, en función del tiempo en la sección lineal, tiene en cuenta la actividad enzimática. Se calculó el tiempo promedio (T) para 4 mediciones. Se tomó como control el tiempo de cambio de pH durante la hidratación espontánea de CO2 en un medio sin muestra. La actividad de la anhidrasa carbónica se expresó en unidades enzimáticas (U) por mg de tejido húmedo según la ecuación: ED = 2 (T0 - T)/ (T0 × mg de tejido en la mezcla de reacción), donde T0 = tiempo promedio para 4 mediciones de una solución pura de 4 ml de agua bidestilada saturada y enfriada con dióxido de carbono.

Determinación de poliaminas. Se homogeneizaron muestras (100–200 mg) de epidídimo y testículos de ratas albinas macho maduras, se suspendieron en 1 ml de ácido perclórico 0,2 normal para extraer las poliaminas libres y se centrifugaron. A 100 µl del sobrenadante, se añadieron 110 µl de carbonato de sodio 1,5 M y 200 µl de cloruro de dansilo (solución de 7,5 mg/ml en acetona; Sigma, Munich, Alemania). Además, se agregaron 10 µL de diaminohexano 0,5 mM como estándar interno. Después de 1 h de incubación a 60 °C en la oscuridad, se agregaron 50 μl de solución de prolina (100 mg/ml) para unir el cloruro de dansilo libre. Luego, los derivados dansílicos de poliaminas (en lo sucesivo denominados poliaminas DNSC) se extrajeron con tolueno, se sublimaron en un evaporador de vacío y se disolvieron en metanol. La cromatografía se realizó en una columna LC 18 de fase inversa (Supelco), en un sistema de cromatografía líquida de alta resolución (Dionex) compuesto por un mezclador de gradiente (modelo P 580), un inyector automático (ASI 100) y un detector de fluorescencia (RF 2000). . Las poliaminas se eluyeron en un gradiente lineal de 70 % a 100 % (v/v) de metanol en agua a un caudal de 1 ml/min y se detectaron a una longitud de onda de excitación de 365 nm y una longitud de onda de emisión de 510 nm. Los datos se analizaron utilizando el software Dionex Chromeleon y la cuantificación se realizó con curvas de calibración obtenidas de una mezcla de sustancias puras (Figura A).

Cromatografía de alta resolución de poliaminas DNSC:

A - cromatograma de una mezcla estándar de poliaminas DNSC; B - cromatograma de poliaminas DNSC de una de las muestras de tejido del epidídimo y testículos de ratas macho. 1 - putrescina; 2 - cadaverina; 3 - hexanodiamina (patrón interno); 4 - espermidina; 5 - espermina. El eje x es el tiempo en minutos, el eje y es la fluorescencia. Picos no numerados - impurezas no identificadas

Resultados de la investigación y discusión.. Como se sabe, la anhidrasa carbónica juega un papel importante en el metabolismo del plasma seminal y la maduración del esperma. La actividad de la anhidrasa carbónica en los extractos acuosos-salinos de epidídimo y testículos de ratas del grupo control, según nuestros datos, oscila entre 84,0 ± 74,5 U/ml, que en términos de peso del tejido es de 336,0 ± 298,0 U/mg. Una actividad tan elevada de la enzima puede explicarse por su importante papel fisiológico. A modo de comparación, el nivel de actividad de esta enzima en otros tejidos de los mismos animales es mucho menor (Tabla 1), excepto en la sangre total, en la que se conoce una alta actividad de la anhidrasa carbónica de los eritrocitos. Sin embargo, lo que llama la atención es la amplísima dispersión de los valores de actividad de la anhidrasa carbónica en epidídimo y testículos, cuyo coeficiente de variación es superior al 150% (Tabla 1).

tabla 1

Actividad de la anhidrasa carbónica en tejidos de machos sexualmente maduros.

Tejido de rata macho	Actividad enzimática, unidades.	Número de observaciones	El coeficiente de variación, %.


tejido cerebral
Músculo
Mucosa del tracto gastrointestinal.
epidídimo y testículos
Sangre pura

Esto indica la influencia de factores no contabilizados sobre la actividad enzimática. Hay dos circunstancias que explican esta característica. En primer lugar, se sabe que las aminas biológicamente activas, incluidas las poliaminas espermidina y espermina, son capaces de activar la anhidrasa carbónica. Es el sistema reproductivo masculino el que es la fuente más rica de espermina y espermidina. Por lo tanto, llevamos a cabo una determinación paralela de la concentración de poliaminas en extractos agua-sal de epidídimo y testículos de ratas macho. Las poliaminas espermidina, espermina y putrescina se analizaron mediante HPLC como se describe en Métodos. Se demostró que se detectaron espermina, espermidina y putrescina en el tejido del epidídimo y los testículos de ratas macho (Fig. B).

En ratas macho sanas y sexualmente maduras, el nivel de espermina fue de 5,962 ± 4,0,91 µg/g de tejido, de espermidina de 3,037 ± 3,32 µg/g de tejido, de putrescina de 2,678 ± 1,82 µg/g de tejido y la relación espermina/espermidina de 1,88 a 2,91. Además, según nuestros datos, tanto el nivel de espermidina como el nivel de espermina (en menor medida) están sujetos a fluctuaciones significativas. El análisis de correlación mostró una relación positiva significativa (r=+0,3) entre los niveles de espermina y espermidina y, respectivamente, espermidina y putrescina (r=+0,42). Al parecer, esta circunstancia es uno de los factores que influyen en la alta dispersión de los resultados de la determinación de la actividad de la anhidrasa carbónica.

Otro regulador de la actividad de la anhidrasa carbónica puede ser el nivel de zinc en el tejido reproductivo de ratas macho sexualmente maduras. Según nuestros datos, el nivel de ion zinc varía ampliamente, de 3,2 a 36,7 μg/g de tejido de la preparación total de testículos y epidídimo de ratas macho sexualmente maduras.

El análisis de correlación de los niveles de zinc con los niveles de actividad de espermina, espermidina y anhidrasa carbónica mostró diferentes niveles de correlación positiva entre la concentración de iones de zinc y estos metabolitos. Se encontró un nivel de asociación insignificante con la espermina (+0,14). Dado el número de observaciones utilizadas, esta correlación no es significativa (p≥0,1). Se encontró una correlación positiva significativa entre el nivel de iones de zinc y la concentración de putrescina (+0,42) y la concentración de espermidina (+0,39). También se encontró una correlación positiva esperada alta (+0,63) entre la concentración de iones de zinc y la actividad de la anhidrasa carbónica.

En la siguiente etapa intentamos combinar la concentración de zinc y el nivel de poliaminas como factores que regulan la actividad de la anhidrasa carbónica. Al analizar las series de variación de la determinación conjunta de la concentración de iones de zinc, poliaminas y actividad de la anhidrasa carbónica, se revelaron algunas regularidades. Se demostró que de 69 estudios realizados sobre el nivel de actividad de la anhidrasa carbónica, se pueden distinguir tres grupos:

Grupo 1: alta actividad de 435 a 372 unidades (número de observaciones 37),

Grupo 2: baja actividad de 291 a 216 unidades (número de observaciones 17),

Grupo 3: actividad muy baja de 177 a 143 unidades (número de observaciones 15).

Al clasificar los niveles de poliaminas y la concentración de iones de zinc con estos grupos, se reveló una característica interesante que no apareció al analizar las series de variación. Las concentraciones máximas de espermina (en promedio 9,881±0,647 μg/g de tejido) se asocian con el tercer grupo de observaciones con muy baja actividad de anhidrasa carbónica, y las mínimas (en promedio 2,615±1,130 μg/g de tejido) con el segundo grupo con baja actividad enzimática.

El mayor número de observaciones se asocia al primer grupo con un alto nivel de actividad de anhidrasa carbónica, en este grupo las concentraciones de espermina se acercan a los valores medios (en promedio 4,675 ± 0,725 μg/g de tejido).

La concentración de iones de zinc exhibe una relación compleja con la actividad de la anhidrasa carbónica. En el primer grupo de actividad de la anhidrasa carbónica (Tabla 2), la concentración de iones zinc también es mayor que los valores de otros grupos (en promedio 14,11±7,25 μg/g de tejido). Además, la concentración de iones de zinc disminuye de acuerdo con la disminución de la actividad de la anhidrasa carbónica, pero esta disminución no es proporcional. Si en el segundo grupo la actividad de la anhidrasa carbónica disminuye en comparación con el primero en un 49,6% y en el tercero en un 60,35%, entonces la concentración de iones de zinc disminuye en el segundo grupo en un 23% y en el tercero en un 39%.

Tabla 2

La relación entre la concentración de poliaminas e iones de zinc y la actividad de la anhidrasa carbónica.

Grupos de actividades anhidrasa carbónica, unidades	Concentración media espermina, µg/g de tejido	Concentración media espermidina, µg/g de tejido	Concentración media putrescina, µg/g de tejido	Concentración media iones de zinc, µg/g de tejido

Esto indica factores adicionales que influyen en la actividad de esta enzima. La dinámica de la concentración de putrescina parece algo diferente (Tabla 2). El nivel de esta poliamina está disminuyendo a un ritmo más rápido, y en el tercer grupo de comparación el nivel de putrescina es en promedio casi un 74% más bajo. La dinámica del nivel de espermidina se diferencia en que los valores de concentración "saltantes" de esta poliamina están asociados principalmente con el segundo grupo de niveles de actividad de la anhidrasa carbónica. Con una alta actividad de esta enzima (grupo 1), la concentración de espermidina es ligeramente mayor que el promedio de todas las observaciones, y en el tercer grupo es casi 4 veces menor que la concentración en el segundo grupo.

Así, la actividad de la anhidrasa carbónica en el aparato reproductor de las ratas macho tiene un esquema de regulación complejo, que evidentemente no se limita a los factores que hemos descrito. A partir de los resultados obtenidos, se puede concluir que el papel de los distintos reguladores de la actividad de esta enzima varía según el grado de actividad de la anhidrasa carbónica. Es probable que las altas concentraciones de espermina limiten la transcripción del gen de la anhidrasa carbónica, teniendo en cuenta los datos sobre las funciones de esta poliamina. La espermidina probablemente actúa como factor limitante en las etapas post-tribosómicas de regulación de la actividad de la anhidrasa carbónica, y la putrescina y la concentración de iones de zinc son factores de activación interrelacionados.

En estas condiciones, evaluar la influencia de factores externos (incluidos los que cambian la función reproductiva) sobre la actividad de la anhidrasa carbónica, como uno de los eslabones importantes en el metabolismo del sistema reproductivo de los mamíferos machos, se vuelve no solo importante, sino también bastante proceso complejo, que requiere un gran número de controles y evaluaciones multilaterales.

Enlace bibliográfico

Kuznetsova M.G., Ushakova M.V., Gudinskaya N.I., Nikolaev A.A. REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA CARBONANO HIDRASA QUE CONTIENE ZINC EN EL SISTEMA REPRODUCTIVO DE RATAS MACHOS // Problemas modernos de la ciencia y la educación. – 2017. – No. 2.;
URL: http://site/ru/article/view?id=26215 (fecha de acceso: 19/07/2019).

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De la sangre venosa se puede extraer entre un 55 y un 58 % en volumen de dióxido de carbono. La mayor parte del CO2 extraído de la sangre proviene de las sales de ácido carbónico presentes en el plasma y los eritrocitos, y sólo alrededor del 2,5% en volumen del dióxido de carbono se disuelve y alrededor del 4-5% en volumen se combina con la hemoglobina en forma de carbohemoglobina.

El ácido carbónico se forma a partir del dióxido de carbono en los glóbulos rojos, que contienen la enzima anhidrasa carbónica, que es un poderoso catalizador que acelera la reacción de hidratación del CO2.

Unión del dióxido de carbono en la sangre a los capilares del círculo sistémico. El dióxido de carbono formado en los tejidos se difunde a través de los capilares sanguíneos, ya que la tensión de CO2 en los tejidos supera significativamente su tensión en la sangre arterial. El CO2 disuelto en plasma se difunde hacia los glóbulos rojos, donde bajo la influencia anhídrido carbónico se convierte instantáneamente en ácido carbónico,

Según los cálculos, la actividad de la anhidrasa carbónica en los eritrocitos es tal que la reacción de hidratación del dióxido de carbono se acelera entre 1500 y 2000 veces. Dado que todo el dióxido de carbono dentro del eritrocito se convierte en ácido carbónico, la tensión de CO2 dentro del eritrocito es cercana a cero, por lo que cada vez más cantidades nuevas de CO2 ingresan al eritrocito. Debido a la formación de ácido carbónico a partir de CO3 en el eritrocito, la concentración de iones HCO3" aumenta y comienzan a difundirse en el plasma. Esto es posible porque la membrana superficial del eritrocito es permeable a los aniones. Para los cationes, el eritrocito La membrana es prácticamente impermeable. En lugar de iones HCO3 ", el ion eritrocito ingresa al cloro. La transición de iones de cloro del plasma a los eritrocitos libera iones de sodio en el plasma, que se unen a los iones de HCO3 que ingresan al eritrocito, formando NaHCO3. El análisis químico del plasma sanguíneo venoso muestra un aumento significativo de bicarbonato en él.

La acumulación de aniones dentro del eritrocito conduce a un aumento de la presión osmótica dentro del eritrocito, y esto provoca el paso de agua desde el plasma a través de la membrana superficial del eritrocito. Como resultado, aumenta el volumen de glóbulos rojos en los capilares sistémicos. Un estudio que utilizó el hematocrito reveló que los glóbulos rojos ocupan el 40% del volumen de la sangre arterial y el 40,4% del volumen de la sangre venosa. De esto se deduce que el volumen de eritrocitos de sangre venosa es mayor que el de los eritrocitos arteriales, lo que se explica por la penetración de agua en ellos.

Simultáneamente con la entrada de CO2 en los eritrocitos y la formación de ácido carbónico en ellos, se libera oxígeno de la oxihemoglobina y se convierte en hemoglobina reducida. Este último es un ácido mucho menos disociante que la oxihemoglobina y el ácido carbónico. Por lo tanto, cuando la oxihemoglobina se convierte en hemoglobina, el H2CO3 desplaza los iones de potasio de la hemoglobina y, combinándose con ellos, forma la sal de potasio del bicarbonato.

El ion H˙ liberado del ácido carbónico se une a la hemoglobina. Dado que la hemoglobina reducida es un ácido ligeramente disociado, no se produce acidificación de la sangre y la diferencia de pH entre la sangre venosa y arterial es extremadamente pequeña. La reacción que ocurre en los glóbulos rojos de los capilares tisulares se puede representar de la siguiente manera:

KHbO2 + H2CO3= HHb + O2 + KHSO3

De lo anterior se deduce que la oxihemoglobina, al convertirse en hemoglobina y ceder las bases asociadas a ella al dióxido de carbono, promueve la formación de bicarbonato y el transporte de dióxido de carbono en esta forma. Además, la gcmoglobina forma un compuesto químico con CO2: la carbohemoglobina. La presencia de hemoglobina y dióxido de carbono en la sangre se determinó mediante el siguiente experimento. Si se añade cianuro de potasio a la sangre total, que inactiva completamente la anhidrasa carbónica, resulta que los glóbulos rojos de dicha sangre unen más CO2 que el plasma. De esto se concluyó que la unión de CO2 por los eritrocitos después de la inactivación de la anhidrasa carbónica se explica por la presencia de un compuesto de hemoglobina con CO2 en los eritrocitos. Más tarde se descubrió que el CO2 se une al grupo amino de la hemoglobina, formando el llamado enlace carbamina.

La reacción de formación de carbohemoglobina puede ir en una dirección u otra dependiendo de la tensión de dióxido de carbono en la sangre. Aunque una pequeña parte de la cantidad total de dióxido de carbono que se puede extraer de la sangre se combina con la hemoglobina (8-10%), el papel de este compuesto en el transporte de dióxido de carbono en la sangre es bastante importante. Aproximadamente el 25-30% del dióxido de carbono absorbido por la sangre en los capilares sistémicos se combina con la hemoglobina para formar carbohemoglobina.

Liberación de CO2 por la sangre en los capilares pulmonares. Debido a la menor presión parcial del CO2 en el aire alveolar en comparación con su tensión en la sangre venosa, el dióxido de carbono pasa por difusión desde la sangre de los capilares pulmonares al aire alveolar. La tensión de CO2 en la sangre disminuye.

Al mismo tiempo, debido a la mayor presión parcial de oxígeno en el aire alveolar en comparación con su tensión en la sangre venosa, el oxígeno fluye desde el aire alveolar hacia la sangre de los capilares de los pulmones. La tensión de O2 en la sangre aumenta y la hemoglobina se convierte en oxihemoglobina. Dado que este último es un ácido cuya disociación es mucho mayor que la de la hemoglobina del ácido carbónico, desplaza el ácido carbónico de su ácido potásico. La reacción es la siguiente:

ННb + O2 + KНSO3= KНbO2+H2CO3

El ácido carbónico, liberado de su enlace con las bases, se descompone mediante la anhidrasa carbónica en dióxido de carbono y agua. La importancia de la anhidrasa carbónica en la liberación de dióxido de carbono en los pulmones se puede observar en los siguientes datos. Para que se produzca la reacción de deshidratación del H2CO3 disuelto en agua, con la formación de la cantidad de dióxido de carbono que sale de la sangre mientras está en los capilares de los pulmones, se necesitan 300 segundos. La sangre pasa a través de los capilares de los pulmones en 1-2 segundos, pero durante este tiempo se produce la deshidratación del ácido carbónico dentro de los glóbulos rojos y la difusión del CO2 resultante primero al plasma sanguíneo y luego al aire alveolar.

Dado que la concentración de iones HCO3 en los eritrocitos disminuye en los capilares pulmonares, estos iones del plasma comienzan a difundirse hacia los eritrocitos y los iones de cloruro se difunden desde los eritrocitos hacia el plasma. Debido al hecho de que la tensión del dióxido de carbono en la sangre de los capilares pulmonares disminuye, el enlace de carbamina se rompe y la carbohemoglobina libera dióxido de carbono.

Curvas de disociación de compuestos de ácido carbónico en sangre. Como ya hemos dicho, más del 85% del dióxido de carbono que se puede extraer de la sangre acidificándola se libera como consecuencia de la degradación de los bicarbonatos (potasio en los glóbulos rojos y sodio en el plasma).

La unión del dióxido de carbono y su liberación a la sangre dependen de su tensión parcial. Es posible construir curvas de disociación para los compuestos de dióxido de carbono en la sangre, similares a las curvas de disociación de la oxihemoglobina. Para ello, se representan los porcentajes en volumen de dióxido de carbono fijado en la sangre a lo largo del eje de ordenadas y las tensiones parciales de dióxido de carbono a lo largo del eje de abscisas. La curva inferior en la Fig. 58 muestra la unión del dióxido de carbono por la sangre arterial, cuya hemoglobina está casi completamente saturada de oxígeno. La curva superior muestra la unión del gas ácido por la sangre venosa.

La diferencia en la altura de estas curvas depende del hecho de que la sangre arterial, rica en oxihemoglobina, tiene una menor capacidad para unir dióxido de carbono en comparación con la sangre venosa. Al ser un ácido más fuerte que el ácido carbónico, la oxihemoglobina elimina las bases de los bicarbonatos y contribuye así a la liberación de ácido carbónico. En los tejidos, la oxihemoglobina, al convertirse en hemoglobina, cede las bases asociadas a ella, aumentando la unión del gas ácido en la sangre.

El punto A en la curva inferior de la Fig. 58 corresponde a un voltaje ácido de 40 mm Hg. Art., es decir, el voltaje que realmente existe en la sangre arterial. A esta tensión se liga un 52% en volumen de CO2. El punto V en la curva superior corresponde a un voltaje de gas ácido de 46 mmHg. Art., es decir realmente presente en la sangre venosa. Como puede verse en la curva, a este voltaje, la sangre venosa une un 58% en volumen de dióxido de carbono. La línea AV que conecta las curvas superior e inferior corresponde a los cambios en la capacidad de unir dióxido de carbono que se producen cuando la sangre arterial se convierte en venosa o, por el contrario, la sangre venosa en arterial.

La sangre venosa, debido a que la hemoglobina que contiene se convierte en oxihemoglobina, libera aproximadamente un 6% en volumen de CO2 en los capilares de los pulmones. Si la hemoglobina en los pulmones no se convierte en oxihemoglobina, entonces, como puede verse en la curva, la sangre venosa tiene una presión parcial de dióxido de carbono en los alvéolos igual a 40 mm Hg. Art.. uniría un 54% en volumen de CO2, por lo tanto, no cedería un 6, sino sólo un 4% en volumen. Asimismo, si la sangre arterial en los capilares del círculo sistémico no cede su oxígeno, es decir, si su hemoglobina permanece saturada de oxígeno, entonces esta sangre arterial, a la presión parcial del dióxido de carbono presente en los capilares de los tejidos del cuerpo. , no podría captar el 58% en volumen de CO2, sino sólo el 55% en volumen.

CARBONANO HIDRASA (carbonato deshidratasa, carbonato hidroliasa, nombre obsoleto - anhídrido carbónico; EC 4.2.1.1) - una enzima que cataliza la reacción reversible de división del ácido carbónico en dióxido de carbono y agua; es una de las enzimas más comunes y activas del cuerpo humano, participa en funciones corporales como el transporte de CO 2, la formación de ácido clorhídrico en el estómago y el mantenimiento del equilibrio ácido-base. La cantidad de actividad de K en la sangre humana sirve como prueba de diagnóstico para varias enfermedades.

El dióxido de carbono, formado durante la respiración de los tejidos en los capilares de los tejidos, bajo la influencia de los glóbulos rojos se transforma en H 2 CO 3 (H + + HCO 3 -); Los iones H + están unidos a la hemoglobina (ver) y los iones HCO 3 - en forma de bicarbonato se transportan con la sangre a los pulmones. En los capilares pulmonares, bajo la influencia del dióxido de carbono, el dióxido de carbono se libera del H 2 CO 3 y luego se elimina del cuerpo. K. los riñones participan en el proceso de reabsorción de agua en los túbulos renales. Una disminución de su actividad catalítica provoca alcalosis urinaria (es decir, un aumento de sus valores de pH) y poliuria. K., que garantiza el mantenimiento del equilibrio ácido-base, tiene un efecto significativo sobre la excitabilidad y conductividad del tejido nervioso. K. también cataliza la hidrólisis de varios ésteres y la hidratación de aldehídos. La enzima pertenece a la clase de las liasas, una subclase de liasas de carbono-oxígeno.

K. fue descubierto por primera vez en los eritrocitos por N. Meldrum y F. J. Boughton en 1932. La actividad de K. se determina, además de los eritrocitos, en las células parietales de la mucosa gástrica, en las células de la corteza suprarrenal y los riñones, como así como en las células de c. norte. pp., páncreas, en la retina y el cristalino del ojo y algunos otros órganos humanos.

K. mamíferos es una metaloenzima (proteína de zinc).

Hay 1 átomo g de zinc por 1 mol de proteína enzimática; Zn 2+ puede ser reemplazado por Co 2+ sin cambiar la actividad enzimática. Los iones Mn 2+, Fe 2+ y Ni 2+ son mucho menos activos a este respecto.

Las células vegetales difieren en sus propiedades de las células aisladas de tejidos animales y humanos.

K. Los eritrocitos humanos tienen tres isoenzimas (ver): A, B y C, de las cuales esta última se distingue por la mayor actividad. La proporción de estas isoenzimas varía en diferentes estados patológicos (normalmente es del 5%, 83% y 12%, respectivamente).

K. es inhibido por la mayoría de los aniones monovalentes, cianuro, sulfuros, azidas, fenoles y acetonitrilo. Algunas sulfonamidas y sus derivados son potentes inhibidores de K. en animales y microorganismos, por ejemplo, acetazolamida - diacarb (ver), que se utiliza en medicina como diurético y anticonvulsivo, así como en el tratamiento del glaucoma.

La actividad de K. en la sangre de personas sanas es bastante constante, pero en algunos estados patológicos cambia drásticamente. Así, por ejemplo, con la anemia de diversas etiologías, la actividad específica de la sangre K aumenta, también aumenta con los trastornos circulatorios de segundo y tercer grado, así como con algunas lesiones pulmonares (bronquiectasias, neumosclerosis). En la hemólisis intravascular, la actividad de K. se determina en la orina, donde normalmente está ausente* En pacientes con baja acidez del jugo gástrico, se observa una baja actividad de K. en la sangre, y con mayor acidez, K.' La actividad en la sangre aumenta ligeramente.

Teniendo en cuenta el uso generalizado en la clínica de Pharmakol, medicamentos que son inhibidores de K. (hipotiazida, diacarb, etc.), es obvia la conveniencia de un control sistemático de la actividad de K. en la sangre de los pacientes que toman dichos medicamentos.

La actividad de K. en cuñas y laboratorios se determina mediante el método Brinkman (ver método Brinkman) modificado por E. M. Kreps y E. Yu. Chenykaeva, así como mediante el micrométodo de A. A. Pokrovsky y V. A. Tutelyan, basado en la medición de la tiempo necesario para el cambio de pH de 9,0 a 6,3 como resultado de la hidratación del CO 2 bajo la influencia del K. de la muestra de sangre en estudio. Normalmente, la actividad de K, determinada por este método, es de 2,01 ± 0,08 unidades, y en términos de 1 millón de glóbulos rojos, de 0,458 ± 0,006 unidades. (para 1 unidad de actividad K, la aceleración de una reacción catalizada se considera 2 veces mayor que la de una no catalizada en condiciones estándar: temperatura 0-1°, tiempo 100-110 segundos, dilución de sangre 1: 1000).

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G. A. Kochetov.

Los cuales, paradójicamente, no se utilizan de forma independiente como diuréticos (diuréticos). Los inhibidores de la anhidrasa carbónica se utilizan principalmente para el glaucoma.

La anhidrasa carbónica en el epitelio de los túbulos proximales de la nefrona cataliza la deshidratación del ácido carbónico, que es un vínculo clave en la reabsorción de bicarbonatos. Cuando actúan los inhibidores de la anhidrasa carbónica, el bicarbonato de sodio no se reabsorbe, sino que se excreta en la orina (la orina se vuelve alcalina). Después del sodio, el potasio y el agua se excretan del cuerpo a través de la orina. El efecto diurético de las sustancias de este grupo es débil, ya que casi todo el sodio liberado en la orina en los túbulos proximales se retiene en las partes distales de la nefrona. Es por eso Actualmente, los inhibidores de la anhidrasa carbónica no se utilizan de forma independiente como diuréticos..

Fármacos inhibidores de la anhidrasa carbónica

Acetazolamida

(diacarb) es el representante más famoso de este grupo de diuréticos. Se absorbe bien en el tracto gastrointestinal y, sin cambios, se excreta rápidamente con la orina (es decir, su efecto es a corto plazo). Medicamentos similares a la acetazolamida - diclorfenamida(daranida) y metazolamida(neptazano).

Metazolamida También pertenece a la clase de inhibidores de la anhidrasa carbónica. Tiene una vida media más larga que la acetazolamida y es menos nefrotóxico.

Dorzolamida. Indicado para la reducción de la presión intraocular elevada en pacientes con glaucoma de ángulo abierto o hipertensión ocular que no responden suficientemente a los betabloqueantes.

Brinzolamida(nombres comerciales Azopt, Alcon Laboratories, Inc, befardín Fardi MEDICALS) también pertenece a la clase de inhibidores de la anhidrasa carbónica. Se utiliza para reducir la presión intraocular en pacientes con glaucoma de ángulo abierto o hipertensión ocular. La combinación de brinzolamida y timolol se utiliza activamente en el mercado con el nombre comercial Azarga.

Efectos secundarios

Los inhibidores de la anhidrasa carbónica tienen los siguientes efectos secundarios principales:

hipopotasemia;
acidosis metabólica hiperclorémica;
fosfaturia;
hipercalciuria con riesgo de cálculos renales;
neurotoxicidad (parestesia y somnolencia);
reacciones alérgicas.

Contraindicaciones

La acetazolamida, al igual que otros inhibidores de la anhidrasa carbónica, está contraindicada en la cirrosis hepática, ya que la alcalinización de la orina impide la liberación de amoníaco, lo que provoca encefalopatía.

Indicaciones para el uso

Los inhibidores de la anhidrasa carbónica se utilizan principalmente para tratar el glaucoma. También se pueden utilizar para tratar la epilepsia y el mal de montaña agudo. Dado que favorecen la disolución y eliminación del ácido úrico, pueden utilizarse en el tratamiento de la gota.

Acetazolamida utilizado en las siguientes condiciones:

Glaucoma (reduce la producción de líquido intraocular por el plexo coroideo del cuerpo ciliar.
Tratamiento de la epilepsia (petit mal). La acetazolamida es eficaz en el tratamiento de la mayoría de los tipos de convulsiones, incluidas las tónico-clónicas y las de ausencia, aunque tiene un beneficio limitado a medida que se desarrolla tolerancia con el uso a largo plazo.
Para la prevención de la nefropatía durante el tratamiento, ya que la descomposición de las células libera una gran cantidad de bases purínicas, que proporcionan un fuerte aumento en la síntesis de ácido úrico. La alcalinización de la orina con acetazolamida debido a la liberación de bicarbonatos inhibe la nefropatía por la pérdida de cristales de ácido úrico.
Para aumentar la diuresis durante el edema y corregir la alcalosis hipoclorémica metabólica en la ICC. Al reducir la reabsorción de NaCl y bicarbonatos en los túbulos proximales.

Sin embargo, para ninguna de estas indicaciones la acetazolamida es el tratamiento farmacológico primario (fármaco de elección). La acetazolamida también se prescribe para el mal de montaña (ya que causa acidosis, lo que conduce a la restauración de la sensibilidad del centro respiratorio a la hipoxia).

Inhibidores de la anhidrasa carbónica en el tratamiento del mal de montaña

En altitudes elevadas, la presión parcial de oxígeno es menor y las personas deben respirar más rápido para obtener suficiente oxígeno para vivir. Cuando esto sucede, la presión parcial del dióxido de carbono CO2 en los pulmones se reduce (simplemente se expulsa al exhalar), lo que produce alcalosis respiratoria. Este proceso suele ser compensado por los riñones mediante la excreción de bicarbonato y, por tanto, provoca una acidosis metabólica compensatoria, pero este mecanismo tarda varios días.

El tratamiento más inmediato son los inhibidores de la anhidrasa carbónica, que previenen la absorción de bicarbonato en los riñones y ayudan a corregir la alcalosis. Los inhibidores de la anhidrasa carbónica también mejoran el mal de montaña crónico.