Karbonat anhidrase(sinonim: karbonat dehidratase, karbonat hidrolyase) adalah enzim yang mengkatalisis reaksi reversibel hidrasi karbon dioksida: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Terkandung dalam sel darah merah, sel mukosa lambung, korteks adrenal, ginjal, dan dalam jumlah kecil pada sistem saraf pusat, pankreas dan organ lainnya. Peran karbonat anhidrase dalam tubuh dikaitkan dengan pemeliharaan keseimbangan asam-basa, pengangkutan CO2, pembentukan asam klorida oleh mukosa lambung. Aktivitas karbonat anhidrase dalam darah biasanya cukup konstan, namun dalam beberapa kondisi patologis berubah secara dramatis. Peningkatan aktivitas karbonat anhidrase dalam darah diamati pada anemia dari berbagai asal, gangguan peredaran darah derajat II-III, beberapa penyakit paru-paru (bronkiektasis, pneumosklerosis), serta selama kehamilan. Penurunan aktivitas enzim ini dalam darah terjadi dengan asidosis yang berasal dari ginjal, hipertiroidisme. Dengan hemolisis intravaskular, aktivitas karbonat anhidrase muncul dalam urin, padahal biasanya tidak ada. Dianjurkan untuk memantau aktivitas karbonat anhidrase dalam darah selama intervensi bedah pada jantung dan paru-paru, karena ini dapat berfungsi sebagai indikator kemampuan adaptif tubuh, serta selama terapi dengan inhibitor karbonat anhidrase - hipotiazid, diacarb.
Untuk mengetahui aktivitas karbonat anhidrase digunakan metode radiologi, imunoelektroforesis, kolorimetri dan titrimetri. Penentuan dilakukan pada darah lengkap yang diambil dengan heparin atau sel darah merah yang dihemolisis. Untuk tujuan klinis, metode kolorimetri yang paling dapat diterima untuk menentukan aktivitas karbonat anhidrase (misalnya, modifikasi metode Brinkman), berdasarkan penentuan waktu yang diperlukan untuk mengubah pH campuran inkubasi dari 9,0 menjadi 6,3 sebagai hasil hidrasi CO2 . Air jenuh dengan karbon dioksida dicampur dengan larutan buffer indikator dan sejumlah serum darah (0,02 ml) atau suspensi eritrosit yang mengalami hemolisis. Fenol merah digunakan sebagai indikator. Saat molekul asam karbonat berdisosiasi, semua molekul CO2 baru mengalami hidrasi enzimatik. Untuk mendapatkan hasil yang sebanding, reaksi harus selalu berlangsung pada suhu yang sama; akan lebih mudah jika suhu pencairan es dipertahankan pada 0°. Waktu reaksi kontrol (reaksi spontan hidrasi CO2) biasanya 110-125 Dengan. Biasanya, jika ditentukan dengan metode ini, aktivitas karbonat anhidrase rata-rata 2-2,5 unit konvensional, dan dalam 1 juta sel darah merah adalah 0,458 ± 0,006 unit konvensional (satuan aktivitas karbonat anhidrase diambil sebagai a peningkatan 2 kali lipat dalam laju reaksi yang dikatalisis).
Bibliografi: Evaluasi klinis pemeriksaan laboratorium, ed. DENGAN BAIK. Titsa, per. dari bahasa Inggris, hal. 196, M., 1986.
1Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas karbonat anhidrase yang mengandung seng dalam sistem reproduksi tikus jantan dalam kondisi paparan radiasi gelombang mikro intensitas rendah. Karbonat anhidrase berperan penting dalam metabolisme plasma mani dan pematangan sperma. Aktivitas karbonat anhidrase dalam ekstrak garam air epididimis dan testis tikus kelompok kontrol, menurut data kami, berkisar antara 84,0 ± 74,5 U/ml, sedangkan berat jaringan adalah 336,0 ± 298,0 U/mg. Hubungan antara konsentrasi ion seng dan poliamina dan aktivitas karbonat anhidrase dipelajari. Aktivitas karbonat anhidrase dalam sistem reproduksi tikus jantan memiliki skema regulasi yang kompleks, yang tentunya tidak terbatas pada faktor-faktor yang telah kami uraikan. Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa peran berbagai pengatur aktivitas enzim ini bervariasi tergantung pada derajat aktivitas karbonat anhidrase. Kemungkinan besar konsentrasi spermine yang tinggi membatasi transkripsi gen karbonat anhidrase, mengingat data tentang fungsi poliamina ini. Spermidin mungkin berfungsi sebagai faktor pembatas pada tahap regulasi aktivitas karbonat anhidrase pasca-tribosomal, dan putresin serta konsentrasi ion seng merupakan faktor aktivasi yang saling terkait.
sistem reproduksi tikus jantan
konsentrasi ion seng
poliamina
karbonat anhidrase
1. Boyko O.V. Aspek metodologis penggunaan spermine asam klorida dan spermidine untuk identifikasi mikroflora uropatogenik / O.V. Boyko, A.A. Terentyev, A.A. Nikolaev // Masalah reproduksi. – 2010. – No.3. – Hal.77-79.
2. Ilyina O.S. Perubahan kandungan seng dalam darah manusia pada diabetes mellitus tipe I dan ciri-ciri efek hipoglikemik kompleks insulin-kondroitin sulfat yang mengandung seng: abstrak. dis. ... cand. biol. Sains. – Ufa, 2012. – 24 hal.
3. Lutsky D.L. Spektrum protein ejakulasi dengan kesuburan berbeda / D.L. Lutsky, A.A. Nikolaev, L.V. Lozhkina // Urologi. – 1998. – No.2. – Hal.48-52.
4. Nikolaev A.A. Aktivitas enzim spermoplasma dalam ejakulasi dengan kesuburan berbeda / A.A. Nikolaev, D.L. Lutsky, V.A. Bochanovsky, L.V. Lozhkina // Urologi. – 1997. – Nomor 5. – Hal.35.
5. Ploskonos M.V. Penentuan poliamina pada berbagai objek biologis / M.V. Ploskonos, A.A. Nikolaev, A.A. Nikolaev // Negara Bagian Astrakhan. Sayang. acad. – Astrakhan, 2007. – 118 hal.
6. Polunin A.I. Penggunaan sediaan zinc dalam pengobatan subfertilitas pria / A.I. Polunin, V.M. Miroshnikov, A.A. Nikolaev, V.V. Dumchenko, D.L. Lutsky // Unsur mikro dalam pengobatan. – 2001. – T.2. – No.4. – Hal.44-46.
7. Haggis G.C., Gortos K. Aktivitas karbonat anhidrase pada jaringan saluran reproduksi tikus jantan dan hubungannya dengan produksi air mani // J. Fert. mereproduksi. – 2014.-V.103.--Hal.125-130.
Diketahui aktivitas karbonat anhidrase yang mengandung seng tinggi pada sistem reproduksi burung jantan, mamalia, dan manusia. Aktivitas enzim ini mempengaruhi pematangan sperma, jumlah dan volume sperma. Tetapi tidak ada informasi tentang perubahan aktivitas karbonat anhidrase di bawah pengaruh komponen konstan lainnya dari sistem reproduksi, seperti ion seng dan poliamina (putresin, spermin, dan spermidin), yang secara aktif mempengaruhi spermatogenesis. Hanya gambaran umum tentang akibat perubahan aktivitas karbonat anhidrase terhadap keadaan morfofungsional organ sistem reproduksi tikus jantan, jumlah sperma, dan motilitasnya yang diberikan.
Tujuan pekerjaan kami adalah studi tentang aktivitas karbonat anhidrase yang mengandung seng dan hubungannya dengan kadar poliamina dan ion seng dalam jaringan sistem reproduksi tikus jantan dewasa secara seksual.
Bahan dan metode. Bagian eksperimental dari penelitian ini melibatkan 418 tikus putih Wistar jantan. Tikus berumur 6-7 bulan (individu dewasa). Berat badan tikus 180-240 g, dipelihara dalam kondisi vivarium standar. Untuk menghindari pengaruh perbedaan musim dalam respons terhadap pengaruh eksperimental, semua penelitian dilakukan pada periode musim gugur-musim dingin dalam setahun. Pengumpulan testis dan epididimis dari tikus dilakukan dengan anestesi eter (studi eksperimental dilakukan sesuai dengan Deklarasi Helsinki tentang Perlakuan Manusiawi terhadap Hewan).
Objek penelitian kami adalah ekstrak air garam epididimis dan testis tikus putih jantan dewasa secara seksual. Ekstrak disiapkan dalam buffer asam Tris-asam klorida pH = 7,6 dengan perbandingan berat/volume 1/5, setelah empat kali pembekuan, pencairan dan sentrifugasi pada 8000 g selama 50 menit, sampel dibekukan dan disimpan pada suhu -24 °C sampai pembelajaran.
Penentuan seng. Ke dalam 2 ml ekstrak yang diteliti, ditambahkan 0,1 ml NaOH 10% dan 0,2 ml larutan ditizon 1% dalam karbon tetraklorida. Pada kontrol negatif, 2 ml air suling ditambahkan, pada kontrol positif - 2 ml larutan seng sulfat 20 mol (konsentrasi molar larutan seng sulfat standar). Sampel difotometer pada 535 nm. Konsentrasi kation seng dalam sampel dihitung menggunakan rumus: CZn=20 µmol × Sampel OD535/Standar OD535, di mana Sampel OD535 adalah kerapatan optik sampel, diukur pada 535 nm; Standar OD535 - kerapatan optik larutan seng sulfat standar 20 mikromolar, diukur pada 535 nm.
Penentuan karbonat anhidrase. Metode ini didasarkan pada reaksi dehidrasi bikarbonat dengan penghilangan karbon dioksida yang terbentuk sebagai hasil dehidrasi dengan penggelembungan intensif media reaksi dengan udara yang terbebas dari karbon monoksida dan pencatatan laju perubahan pH secara simultan. Reaksi dimulai dengan memasukkan larutan substrat - natrium bikarbonat (10 mM) secara cepat ke dalam campuran reaksi yang mengandung sampel uji. Dalam hal ini, pH meningkat 0,01-0,05 unit. Sampel (10,0-50,0 mg) epididimis dan testis tikus putih jantan dewasa secara seksual dihomogenisasi dan disentrifugasi pada 4500 g selama 30 menit. pada suhu 4 °C, dan supernatan diencerkan dengan air suling ganda pada suhu 4 °C hingga volume yang memungkinkan waktu reaksi dapat diukur. Aktivitas karbonat anhidrase ditentukan oleh perubahan nilai pH awal dari 8,2 menjadi 8,7 pada reaksi dehidrasi CO2. Laju akumulasi ion hidroksil diukur secara elektrometrik menggunakan pengukur pH sensitif yang dapat diprogram (InoLab pH 7310) yang dihubungkan dengan PC. Pergeseran pH dari 8,2 ke 8,7, sebagai fungsi waktu pada bagian linier, memperhitungkan aktivitas enzim. Waktu rata-rata (T) untuk 4 pengukuran dihitung. Waktu perubahan pH selama hidrasi spontan CO2 dalam media tanpa sampel diambil sebagai kontrol. Aktivitas karbonat anhidrase dinyatakan dalam satuan enzim (U) per mg jaringan basah sesuai dengan persamaan: ED = 2 (T0 - T)/ (T0 × mg jaringan dalam campuran reaksi), dimana T0 = waktu rata-rata selama 4 kali pengukuran larutan murni 4 ml karbon dioksida jenuh yang didinginkan, air sulingan.
Penentuan poliamina. Sampel (100–200 mg) epididimis dan testis tikus albino jantan dewasa dihomogenisasi, disuspensikan dalam 1 ml asam perklorat normal 0,2 untuk mengekstrak poliamina bebas, dan disentrifugasi. Ke dalam 100 μl supernatan, ditambahkan 110 μl 1,5 M natrium karbonat dan 200 μl dansyl klorida (larutan 7,5 mg/ml dalam aseton; Sigma, Munich, Jerman). Selain itu, 10 μL diaminoheksana 0,5 mM ditambahkan sebagai standar internal. Setelah 1 jam inkubasi pada suhu 60°C dalam gelap, 50 μL larutan prolin (100 mg/mL) ditambahkan untuk mengikat dansil klorida bebas. Kemudian turunan dansil dari poliamina (selanjutnya disebut DNSC-poliamina) diekstraksi dengan toluena, disublimasikan dalam evaporator vakum dan dilarutkan dalam metanol. Kromatografi dilakukan pada kolom LC 18 fase terbalik (Supelco), dalam sistem kromatografi cair kinerja tinggi (Dionex) yang terdiri dari pencampur gradien (model P 580), injektor otomatis (ASI 100) dan detektor fluoresensi (RF 2000) . Poliamina dielusi dalam gradien linier dari 70% hingga 100% (v/v) metanol dalam air pada laju aliran 1 mL/menit dan dideteksi pada panjang gelombang eksitasi 365 nm dan panjang gelombang emisi 510 nm. Data dianalisis menggunakan perangkat lunak Dionex Chromeleon dan kuantifikasi dilakukan dengan kurva kalibrasi yang diperoleh dari campuran zat murni (Gambar A).
Kromatografi kinerja tinggi poliamina DNSC:
A - kromatogram campuran standar DNSC-poliamina; B - kromatogram DNSC-poliamina dari salah satu sampel jaringan epididimis dan testis tikus jantan. 1 - putresin; 2 - mayat; 3 - heksadiamin (standar internal); 4 - spermidin; 5 - sperma. Sumbu x adalah waktu dalam menit, sumbu y adalah fluoresensi. Puncak yang tidak bernomor - pengotor yang tidak teridentifikasi
Hasil penelitian dan pembahasan. Seperti diketahui, karbonat anhidrase berperan penting dalam metabolisme plasma mani dan pematangan sperma. Aktivitas karbonat anhidrase dalam ekstrak garam air epididimis dan testis tikus kelompok kontrol, menurut data kami, berkisar antara 84,0 ± 74,5 U/ml, sedangkan berat jaringan adalah 336,0 ± 298,0 U/mg. Aktivitas enzim yang begitu tinggi dapat dijelaskan oleh peran fisiologisnya yang penting. Sebagai perbandingan, tingkat aktivitas enzim ini di jaringan lain dari hewan yang sama jauh lebih rendah (Tabel 1), kecuali darah utuh, yang diketahui memiliki aktivitas karbonat anhidrase eritrosit yang tinggi. Namun yang perlu diperhatikan adalah penyebaran nilai aktivitas karbonat anhidrase yang sangat luas pada epididimis dan testis, yang koefisien variasinya lebih dari 150% (Tabel 1).
Tabel 1
Aktivitas karbonat anhidrase pada jaringan pria dewasa secara seksual
|
Jaringan tikus jantan |
Aktivitas enzim, satuan |
Jumlah observasi |
Koefisien variasi, % |
|
jaringan otak |
|||
|
Otot |
|||
|
Mukosa saluran cerna |
|||
|
epididimis dan testis |
|||
|
Seluruh darah |
Hal ini menunjukkan pengaruh faktor-faktor yang tidak terhitung terhadap aktivitas enzim. Ada dua keadaan yang menjelaskan fitur ini. Pertama, diketahui bahwa amina yang aktif secara biologis, termasuk poliamina spermidine dan spermine, mampu mengaktifkan karbonat anhidrase. Sistem reproduksi pria merupakan sumber terkaya spermine dan spermidine. Oleh karena itu, kami melakukan penentuan paralel konsentrasi poliamina dalam ekstrak garam air epididimis dan testis tikus jantan. Poliamina spermidine, spermine, dan putrescine dianalisis dengan HPLC seperti dijelaskan dalam Metode. Hal ini menunjukkan bahwa spermine, spermidine dan putrescine terdeteksi di jaringan epididimis dan testis tikus jantan (Gbr. B).
Pada tikus jantan sehat dewasa secara seksual, kadar spermin 5,962±4,0,91 µg/g jaringan, spermidine 3,037±3,32 µg/g jaringan, putresin 2,678±1,82 µg/g jaringan, dan rasio spermine/spermidine 1,88-2,91. Selain itu, menurut data kami, baik kadar spermidine maupun kadar spermine (pada tingkat lebih rendah) dapat mengalami fluktuasi yang signifikan. Analisis korelasi menunjukkan hubungan positif yang signifikan (r=+0,3) antara kadar spermine dan spermidine, serta spermidine dan putrescine (r=+0,42). Rupanya keadaan ini menjadi salah satu faktor yang mempengaruhi tingginya dispersi hasil penentuan aktivitas karbonat anhidrase.
Pengatur aktivitas karbonat anhidrase lainnya mungkin adalah kadar seng dalam jaringan reproduksi tikus jantan dewasa secara seksual. Menurut data kami, kadar ion seng sangat bervariasi, dari 3,2 hingga 36,7 μg/g jaringan dari total preparasi testis dan epididimis tikus jantan dewasa secara seksual.
Analisis korelasi kadar zinc dengan kadar aktivitas spermine, spermidine dan karbonat anhidrase menunjukkan perbedaan tingkat korelasi positif antara konsentrasi ion zinc dan metabolit tersebut. Tingkat hubungan yang tidak signifikan ditemukan dengan spermine (+0,14). Mengingat jumlah observasi yang digunakan, korelasi ini tidak signifikan (p≥0.1). Korelasi positif yang signifikan ditemukan antara kadar ion seng dan konsentrasi putresin (+0,42) dan konsentrasi spermidine (+0,39). Korelasi positif yang diperkirakan tinggi (+0,63) juga ditemukan antara konsentrasi ion seng dan aktivitas karbonat anhidrase.
Pada tahap selanjutnya, kami mencoba menggabungkan konsentrasi seng dan kadar poliamina sebagai faktor yang mengatur aktivitas karbonat anhidrase. Saat menganalisis rangkaian variasi penentuan bersama konsentrasi ion seng, poliamina, dan aktivitas karbonat anhidrase, beberapa keteraturan terungkap. Terlihat bahwa dari 69 penelitian yang dilakukan mengenai tingkat aktivitas karbonat anhidrase, tiga kelompok dapat dibedakan:
Kelompok 1 - aktivitas tinggi dari 435 hingga 372 unit (jumlah observasi 37),
Kelompok 2 - aktivitas rendah dari 291 menjadi 216 unit (jumlah observasi 17),
Kelompok 3 - aktivitas sangat rendah dari 177 menjadi 143 unit (jumlah observasi 15).
Saat mengurutkan kadar poliamina dan konsentrasi ion seng dengan kelompok ini, terungkap fitur menarik yang tidak muncul saat menganalisis rangkaian variasi. Konsentrasi sperma maksimum (rata-rata 9,881±0,647 μg/g jaringan) dikaitkan dengan kelompok pengamatan ketiga dengan aktivitas karbonat anhidrase yang sangat rendah, dan minimum (rata-rata 2,615±1,130 μg/g jaringan) dengan kelompok pengamatan kedua dengan rendah. aktivitas enzim.
Jumlah pengamatan terbesar dikaitkan dengan kelompok pertama dengan tingkat aktivitas karbonat anhidrase yang tinggi, pada kelompok ini konsentrasi sperma mendekati nilai rata-rata (rata-rata 4,675 ± 0,725 μg/g jaringan).
Konsentrasi ion seng menunjukkan hubungan yang kompleks dengan aktivitas karbonat anhidrase. Pada aktivitas karbonat anhidrase kelompok pertama (Tabel 2), konsentrasi ion seng juga lebih tinggi dibandingkan nilai pada kelompok lain (rata-rata 14,11±7,25 μg/g jaringan). Selanjutnya konsentrasi ion seng menurun sesuai dengan penurunan aktivitas karbonat anhidrase, namun penurunan ini tidak proporsional. Jika pada kelompok kedua aktivitas karbonat anhidrase menurun dibandingkan kelompok pertama sebesar 49,6% dan kelompok ketiga sebesar 60,35%, maka konsentrasi ion seng menurun pada kelompok kedua sebesar 23%, dan pada kelompok ketiga sebesar 39%.
Meja 2
Hubungan antara konsentrasi poliamina dan ion seng dengan aktivitas karbonat anhidrase
|
Kelompok kegiatan karbonat anhidrase, satuan |
Konsentrasi rata-rata sperma, µg/g jaringan |
Konsentrasi rata-rata spermidine µg/g jaringan |
Konsentrasi rata-rata putresin, µg/g jaringan |
Konsentrasi rata-rata ion seng, µg/g jaringan |
Hal ini menunjukkan faktor tambahan yang mempengaruhi aktivitas enzim ini. Dinamika konsentrasi putresin terlihat agak berbeda (Tabel 2). Tingkat poliamina ini turun lebih cepat, dan pada kelompok pembanding ketiga, tingkat putresin rata-rata lebih rendah hampir 74%. Dinamika tingkat spermidine berbeda karena nilai konsentrasi "melompat" dari poliamina ini terutama terkait dengan kelompok kedua tingkat aktivitas karbonat anhidrase. Dengan aktivitas enzim ini yang tinggi (kelompok 1), konsentrasi spermidine sedikit lebih tinggi dari rata-rata semua pengamatan, dan pada kelompok ketiga hampir 4 kali lebih rendah dibandingkan konsentrasi pada kelompok kedua.
Dengan demikian, aktivitas karbonat anhidrase dalam sistem reproduksi tikus jantan memiliki skema regulasi yang kompleks, yang tentunya tidak terbatas pada faktor-faktor yang telah kami uraikan. Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa peran berbagai pengatur aktivitas enzim ini bervariasi tergantung pada derajat aktivitas karbonat anhidrase. Kemungkinan besar konsentrasi spermine yang tinggi membatasi transkripsi gen karbonat anhidrase, mengingat data tentang fungsi poliamina ini. Spermidin mungkin berfungsi sebagai faktor pembatas pada tahap regulasi aktivitas karbonat anhidrase pasca-tribosomal, dan putresin serta konsentrasi ion seng merupakan faktor aktivasi yang saling terkait.
Dalam kondisi seperti ini, menilai pengaruh faktor eksternal (termasuk perubahan fungsi reproduksi) terhadap aktivitas karbonat anhidrase, sebagai salah satu mata rantai penting dalam metabolisme sistem reproduksi mamalia jantan, menjadi tidak hanya penting, tetapi juga agak sulit. proses yang kompleks, memerlukan sejumlah besar pengendalian dan penilaian multilateral.
Tautan bibliografi
Kuznetsova M.G., Ushakova M.V., Gudinskaya N.I., Nikolaev A.A. PERATURAN AKTIVITAS HIDRASE KARBONAN YANG MENGANDUNG ZINC DALAM SISTEM REPRODUKSI TIKUS JANTAN // Masalah modern ilmu pengetahuan dan pendidikan. – 2017. – Nomor 2.;URL: http://site/ru/article/view?id=26215 (tanggal akses: 19/07/2019).
Kami menyampaikan kepada Anda majalah-majalah yang diterbitkan oleh penerbit "Academy of Natural Sciences"
55-58 vol.% karbon dioksida dapat diekstraksi dari darah vena. Sebagian besar CO2 yang diekstraksi dari darah berasal dari garam asam karbonat yang terdapat dalam plasma dan eritrosit, dan hanya sekitar 2,5 vol.% karbon dioksida yang terlarut dan sekitar 4-5 vol.% bergabung dengan hemoglobin dalam bentuk karbohemoglobin.
Asam karbonat terbentuk dari karbon dioksida dalam sel darah merah, yang mengandung enzim karbonat anhidrase, yang merupakan katalis kuat yang mempercepat reaksi hidrasi CO2.
Pengikatan karbon dioksida dalam darah di kapiler lingkaran sistemik. Karbon dioksida yang terbentuk di jaringan berdifusi ke dalam darah kapiler darah, karena tekanan CO2 di jaringan secara signifikan melebihi tegangannya di darah arteri. CO2 yang terlarut dalam plasma berdifusi ke dalam sel darah merah, di bawah pengaruh karbonat anhidrase itu langsung berubah menjadi asam karbonat,
Menurut perhitungan, aktivitas karbonat anhidrase dalam eritrosit sedemikian rupa sehingga reaksi hidrasi karbon dioksida dipercepat 1500-2000 kali lipat. Karena semua karbon dioksida di dalam eritrosit diubah menjadi asam karbonat, tekanan CO2 di dalam eritrosit mendekati nol, sehingga semakin banyak jumlah CO2 yang masuk ke dalam eritrosit. Akibat terbentuknya asam karbonat dari CO3 di dalam eritrosit, konsentrasi ion HCO3" meningkat dan mulai berdifusi ke dalam plasma. Hal ini dimungkinkan karena membran permukaan eritrosit permeabel terhadap anion. Untuk kation, eritrosit membran praktis kedap air. Alih-alih ion HCO3", ion eritrosit memasuki klorin Transisi ion klorin dari plasma ke eritrosit melepaskan ion natrium dalam plasma, yang mengikat ion HCO3 yang masuk ke eritrosit, membentuk NaHCO3.Analisis kimia plasma darah vena menunjukkan peningkatan signifikan bikarbonat di dalamnya.
Akumulasi anion di dalam eritrosit menyebabkan peningkatan tekanan osmotik di dalam eritrosit, dan hal ini menyebabkan keluarnya air dari plasma melalui membran permukaan eritrosit. Akibatnya, volume sel darah merah di kapiler sistemik meningkat. Sebuah penelitian yang menggunakan hematokrit mengungkapkan bahwa sel darah merah menempati 40% volume darah arteri dan 40,4% volume darah vena. Oleh karena itu, volume eritrosit darah vena lebih besar daripada volume eritrosit arteri, yang dijelaskan oleh penetrasi air ke dalamnya.
Bersamaan dengan masuknya CO2 ke dalam eritrosit dan terbentuknya asam karbonat di dalamnya, oksigen dilepaskan dari oksihemoglobin dan diubah menjadi hemoglobin tereduksi. Yang terakhir ini adalah asam yang jauh lebih sedikit terdisosiasi dibandingkan oksihemoglobin dan asam karbonat. Oleh karena itu, ketika oksihemoglobin diubah menjadi hemoglobin, H2CO3 menggantikan ion kalium dari hemoglobin dan, jika digabungkan, membentuk garam kalium bikarbonat.
Ion H˙ dari asam karbonat yang dibebaskan berikatan dengan hemoglobin. Karena hemoglobin tereduksi adalah asam yang sedikit terdisosiasi, tidak ada pengasaman darah dan perbedaan pH antara darah vena dan arteri sangat kecil. Reaksi yang terjadi pada sel darah merah kapiler jaringan dapat direpresentasikan sebagai berikut:
KHbO2 + H2CO3= HHb + O2 + KHSO3
Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa oksihemoglobin, berubah menjadi hemoglobin dan menyerahkan basa terkaitnya menjadi karbon dioksida, mendorong pembentukan bikarbonat dan pengangkutan karbon dioksida dalam bentuk ini. Selain itu, gcmoglobin membentuk senyawa kimia dengan CO2 - karbohemoglobin. Kehadiran hemoglobin dan karbon dioksida dalam darah ditentukan oleh percobaan berikut. Jika kalium sianida ditambahkan ke seluruh darah, yang sepenuhnya menonaktifkan karbonat anhidrase, ternyata sel darah merah dari darah tersebut mengikat lebih banyak CO2 daripada plasma. Dari sini disimpulkan bahwa pengikatan CO2 oleh eritrosit setelah inaktivasi karbonat anhidrase dijelaskan oleh adanya senyawa hemoglobin dengan CO2 dalam eritrosit. Belakangan diketahui bahwa CO2 menempel pada gugus amina hemoglobin, membentuk ikatan karbamin.
Reaksi pembentukan karbohemoglobin dapat berjalan ke satu arah atau ke arah lain tergantung pada ketegangan karbon dioksida dalam darah. Meskipun sebagian kecil dari jumlah total karbon dioksida yang dapat dikeluarkan dari darah digabungkan dengan hemoglobin (8-10%), peran senyawa ini dalam pengangkutan karbon dioksida dalam darah cukup besar. Sekitar 25-30% karbon dioksida yang diserap oleh darah di kapiler sistemik bergabung dengan hemoglobin membentuk karbohemoglobin.
Pelepasan CO2 oleh darah di kapiler paru. Karena tekanan parsial CO2 yang lebih rendah di udara alveolar dibandingkan dengan tekanannya di darah vena, karbon dioksida melewati difusi dari darah kapiler paru ke udara alveolar. Ketegangan CO2 dalam darah turun.
Pada saat yang sama, karena tekanan parsial oksigen yang lebih tinggi di udara alveolar dibandingkan dengan ketegangannya dalam darah vena, oksigen mengalir dari udara alveolar ke dalam darah kapiler paru-paru. Ketegangan O2 dalam darah meningkat, dan hemoglobin diubah menjadi oksihemoglobin. Karena yang terakhir adalah asam, yang disosiasinya jauh lebih tinggi daripada hemoglobin asam karbonat, ia menggantikan asam karbonat dari asam kaliumnya. Reaksinya adalah sebagai berikut:
ННb + O2 + KНSO3= KНbO2+H2CO3
Asam karbonat, yang dibebaskan dari ikatannya dengan basa, dipecah oleh karbonat anhidrase menjadi karbon dioksida menjadi air. Pentingnya karbonat anhidrase dalam pelepasan karbon dioksida di paru-paru dapat dilihat dari data berikut. Agar terjadi reaksi dehidrasi H2CO3 yang dilarutkan dalam air, dengan terbentuknya sejumlah karbon dioksida yang keluar dari darah selama berada di kapiler paru-paru, diperlukan waktu 300 detik. Darah melewati kapiler paru-paru dalam waktu 1-2 detik, tetapi selama waktu ini terjadi dehidrasi asam karbonat di dalam sel darah merah dan difusi CO2 yang dihasilkan pertama-tama ke dalam plasma darah dan kemudian ke udara alveolar.
Karena konsentrasi ion HCO3 dalam eritrosit menurun di kapiler paru, ion-ion dari plasma ini mulai berdifusi ke dalam eritrosit, dan ion klorin berdifusi dari eritrosit ke dalam plasma. Karena ketegangan karbon dioksida dalam darah kapiler paru menurun, ikatan karbamin terpecah dan karbohemoglobin melepaskan karbon dioksida.
Kurva disosiasi senyawa asam karbonat dalam darah. Seperti yang telah kami katakan, lebih dari 85% karbon dioksida yang dapat diekstraksi dari darah dengan mengasamkannya dilepaskan sebagai hasil pemecahan bikarbonat (kalium dalam sel darah merah dan natrium dalam plasma).
Pengikatan karbon dioksida dan pelepasannya ke dalam darah bergantung pada tegangan parsialnya. Kurva disosiasi senyawa karbon dioksida dalam darah dapat dibuat, serupa dengan kurva disosiasi oksihemoglobin. Untuk melakukan hal ini, persentase volume karbon dioksida yang terikat dalam darah diplot sepanjang sumbu ordinat, dan tegangan parsial karbon dioksida diplot sepanjang sumbu absis. Kurva bawah pada Gambar. Gambar 58 menunjukkan pengikatan karbon dioksida oleh darah arteri, yang hemoglobinnya hampir seluruhnya jenuh dengan oksigen. Kurva atas menunjukkan pengikatan gas asam oleh darah vena.
Perbedaan ketinggian kurva ini bergantung pada fakta bahwa darah arteri, yang kaya akan oksihemoglobin, memiliki kemampuan yang lebih rendah untuk mengikat karbon dioksida dibandingkan darah vena. Menjadi asam yang lebih kuat dari asam karbonat, oksihemoglobin menghilangkan basa dari bikarbonat dan dengan demikian mendorong pelepasan asam karbonat. Dalam jaringan, oksihemoglobin, berubah menjadi hemoglobin, melepaskan basa yang terkait dengannya, meningkatkan pengikatan gas asam dalam darah.
Titik A pada kurva bawah pada Gambar. 58 sesuai dengan tegangan asam 40 mmHg. Seni., yaitu tegangan yang sebenarnya ada dalam darah arteri. Pada tegangan ini, 52 vol.% CO2 terikat. Titik V pada kurva atas berhubungan dengan tegangan gas asam sebesar 46 mmHg. Seni., yaitu sebenarnya ada dalam darah vena. Seperti dapat dilihat dari kurva, pada tegangan ini, darah vena mengikat 58 vol.% karbon dioksida. Garis AV yang menghubungkan kurva atas dan bawah berhubungan dengan perubahan kemampuan mengikat karbon dioksida yang terjadi ketika darah arteri diubah menjadi vena atau, sebaliknya, darah vena menjadi arteri.
Darah vena, karena hemoglobin yang dikandungnya diubah menjadi oksihemoglobin, melepaskan sekitar 6 vol.% CO2 di kapiler paru-paru. Jika hemoglobin di paru-paru tidak diubah menjadi oksihemoglobin, maka terlihat dari kurva, darah vena dengan tekanan parsial karbon dioksida di alveoli sama dengan 40 mm Hg. Art.. akan mengikat 54 vol.% CO2, oleh karena itu, tidak akan melepaskan 6, tetapi hanya 4 vol.%. Demikian pula, jika darah arteri di kapiler lingkaran sistemik tidak melepaskan oksigennya, yaitu jika hemoglobinnya tetap jenuh dengan oksigen, maka darah arteri ini, pada tekanan parsial karbon dioksida yang ada di kapiler tubuh. jaringan, tidak akan mampu mengikat 58 vol.% CO2, tetapi hanya 55 vol.%.
KARBONAN HIDRASE (karbonat dehidratase, karbonat hidrolyase, nama usang - karbonat anhidrase; EC 4.2.1.1) - enzim yang mengkatalisis reaksi reversibel dari pemecahan asam karbonat menjadi karbon dioksida dan air; adalah salah satu enzim tubuh manusia yang paling umum dan paling aktif, terlibat dalam fungsi tubuh seperti transportasi CO2, pembentukan asam klorida di lambung dan menjaga keseimbangan asam-basa. Jumlah aktivitas K dalam darah manusia berfungsi sebagai uji diagnostik sejumlah penyakit.
Karbon dioksida, terbentuk selama respirasi jaringan di kapiler jaringan, di bawah pengaruh sel darah merah berubah menjadi H 2 CO 3 (H + + HCO 3 -); Ion H+ diikat oleh hemoglobin (lihat), dan ion HCO 3 - dalam bentuk bikarbonat diangkut bersama darah ke paru-paru. Di kapiler paru, di bawah pengaruh karbon dioksida, karbon dioksida dilepaskan dari H 2 CO 3 dan kemudian dikeluarkan dari tubuh. K. ginjal berpartisipasi dalam proses reabsorpsi air di tubulus ginjal. Penurunan aktivitas katalitiknya menyebabkan alkalosis urin (yaitu peningkatan nilai pH) dan poliuria. K., memastikan terpeliharanya keseimbangan asam-basa, memiliki pengaruh signifikan terhadap rangsangan dan konduksi jaringan saraf. K. juga mengkatalisis hidrolisis sejumlah ester dan hidrasi aldehida. Enzim tersebut termasuk dalam kelas lyase, subkelas lyase karbon-oksigen.
K. pertama kali ditemukan dalam eritrosit oleh N. Meldrum dan F. J. Boughton pada tahun 1932. Aktivitas K. ditentukan, selain eritrosit, di sel parietal mukosa lambung, di sel korteks adrenal dan ginjal, sebagai serta di sel c. N. hal., pankreas, pada retina dan lensa mata serta beberapa organ manusia lainnya.
K. mamalia merupakan metaloenzim (protein seng).
Terdapat 1 g atom seng per 1 mol protein enzim; Zn 2+ dapat digantikan oleh Co 2+ tanpa mengubah aktivitas enzim. Ion Mn 2+, Fe 2+ dan Ni 2+ kurang aktif dalam hal ini.
Sel tumbuhan berbeda sifatnya dengan sel yang diisolasi dari jaringan hewan dan manusia.
K. eritrosit manusia memiliki tiga isoenzim (lihat) - A, B dan C, yang terakhir memiliki aktivitas tertinggi. Rasio isoenzim ini bervariasi dalam keadaan pathol yang berbeda (biasanya masing-masing 5%, 83% dan 12%).
K. dihambat oleh sebagian besar anion monovalen, sianida, sulfida, azida, fenol, dan asetonitril. Beberapa sulfonamid dan turunannya merupakan penghambat kuat K. pada hewan dan mikroorganisme, misalnya acetazolamide - diacarb (lihat), yang digunakan dalam pengobatan sebagai diuretik dan antikonvulsan, serta dalam pengobatan glaukoma.
Aktivitas K. dalam darah orang sehat cukup konstan, tetapi di beberapa negara bagian, aktivitasnya berubah secara dramatis. Jadi, misalnya, dengan anemia berbagai etiologi, aktivitas spesifik K darah meningkat, juga meningkat dengan gangguan peredaran darah derajat 2 - 3, serta dengan beberapa lesi paru (bronkiektasis, pneumosklerosis). Dengan hemolisis intravaskular, aktivitas K. ditentukan dalam urin, yang biasanya tidak ada.* Pada pasien dengan keasaman jus lambung yang rendah, aktivitas K. yang rendah dalam darah dicatat, dan dengan peningkatan keasaman, K.' Aktivitasnya dalam darah sedikit meningkat.
Mempertimbangkan meluasnya penggunaan di klinik Pharmakol, obat-obatan yang merupakan penghambat K. (hipothiazid, diacarb, dll.), kelayakan pemantauan sistematis aktivitas K. dalam darah pasien yang memakai obat tersebut menjadi jelas.
Aktivitas K. di wedges dan laboratorium ditentukan dengan menggunakan metode Brinkman (lihat metode Brinkman) yang dimodifikasi oleh E. M. Kreps dan E. Yu. Chenykaeva, serta dengan metode mikro A. A. Pokrovsky dan V. A. Tutelyan, berdasarkan pengukuran waktu yang diperlukan untuk perubahan pH dari 9,0 menjadi 6,3 sebagai akibat dari hidrasi CO2 di bawah pengaruh K. sampel darah yang diteliti. Normalnya, aktivitas K yang ditentukan dengan metode ini adalah 2,01 ± 0,08 unit, dan dalam 1 juta sel darah merah, 0,458 ± 0,006 unit. (untuk 1 unit aktivitas K, percepatan reaksi yang dikatalisis dianggap 2 kali lipat dibandingkan dengan reaksi yang tidak dikatalisis pada kondisi standar: suhu 0-1°, waktu 100-110 detik, pengenceran darah 1:1000).
Bibliografi Crepe E. M. Enzim pernapasan - karbonat anhidrase dan signifikansinya dalam fisiologi dan patologi, Usp. modern, biol., t.17, v. 2, hal. 125 Tahun 1944; L e-ninger A. Biokimia, trans. dari bahasa Inggris, hal. 177, M., 1974; L i n d s k o g S. a. Hai. Karbonat anhidrase, dalam: Enzim, ed. oleh P.D. Boyer, v. 5, hal. 587, N.Y.-L., 1971, daftar pustaka; Scrutton M. Assay enzim metabolisme karbon dioksida, dalam buku: Meth. mikrobiol., ed. oleh J.R. Norris a. DW Pita, v. 6A, hal. 479, L.-N. Y., 1971.
G.A.Kochetov.
Yang mana, secara paradoks, tidak digunakan secara mandiri sebagai diuretik (diuretik). Inhibitor karbonat anhidrase terutama digunakan untuk glaukoma.
Karbonat anhidrase di epitel tubulus proksimal nefron mengkatalisis dehidrasi asam karbonat, yang merupakan penghubung utama dalam reabsorpsi bikarbonat. Ketika inhibitor karbonat anhidrase bekerja, natrium bikarbonat tidak diserap kembali, tetapi diekskresikan dalam urin (urin menjadi basa). Setelah natrium, kalium dan air dikeluarkan dari tubuh melalui urin. Efek diuretik zat-zat dalam kelompok ini lemah, karena hampir semua natrium yang dilepaskan ke urin di tubulus proksimal tertahan di bagian distal nefron. Itu sebabnya Inhibitor karbonat anhidrase saat ini tidak digunakan secara independen sebagai diuretik..
Obat penghambat karbonat anhidrase
Asetazolamid
(diacarb) adalah perwakilan paling terkenal dari kelompok diuretik ini. Ini diserap dengan baik dari saluran pencernaan dan, tidak berubah, dengan cepat diekskresikan dalam urin (yaitu, efeknya bersifat jangka pendek). Obat yang mirip dengan acetazolamide - diklorfenamida(daranid) dan metazolamida(neptazana).
Metazolamida juga termasuk dalam kelas inhibitor karbonat anhidrase. Memiliki waktu paruh lebih lama dibandingkan acetazolamide dan kurang nefrotoksik.
Dorzolamide. Diindikasikan untuk mengurangi peningkatan tekanan intraokular pada pasien dengan glaukoma sudut terbuka atau hipertensi okular yang kurang responsif terhadap beta-blocker.
Brinzolamid(nama dagang Azopt, Alcon Laboratories, Inc, Befardin Fardi MEDICALS) juga termasuk dalam kelas inhibitor karbonat anhidrase. Digunakan untuk mengurangi tekanan intraokular pada pasien dengan glaukoma sudut terbuka atau hipertensi okular. Kombinasi brinzolamide dan timolol secara aktif digunakan di pasaran dengan nama dagang Azarga.
Efek samping
Inhibitor karbonat anhidrase memiliki efek samping utama sebagai berikut:
- hipokalemia;
- asidosis metabolik hiperkloremik;
- fosfaturia;
- hiperkalsiuria dengan risiko batu ginjal;
- neurotoksisitas (paresthesia dan kantuk);
- reaksi alergi.
Kontraindikasi
Acetazolamide, seperti inhibitor karbonat anhidrase lainnya, dikontraindikasikan pada sirosis hati, karena alkalinisasi urin mencegah pelepasan amonia, yang menyebabkan ensefalopati.
Indikasi untuk digunakan
Inhibitor karbonat anhidrase terutama digunakan untuk mengobati glaukoma. Mereka juga dapat digunakan untuk mengobati epilepsi dan penyakit gunung akut. Karena dapat membantu melarutkan dan menghilangkan asam urat, maka dapat digunakan dalam pengobatan asam urat.
Asetazolamid digunakan dalam kondisi berikut:
- Glaukoma (mengurangi produksi cairan intraokular oleh pleksus koroid tubuh siliaris.
- Pengobatan epilepsi (petit mal). Acetazolamide efektif dalam mengobati sebagian besar jenis kejang, termasuk kejang tonik-klonik dan kejang absen, meskipun manfaatnya terbatas karena toleransi berkembang pada penggunaan jangka panjang.
- Untuk pencegahan nefropati selama pengobatan, karena pemecahan sel melepaskan sejumlah besar basa purin, yang memberikan peningkatan tajam dalam sintesis asam urat. Alkalinisasi urin dengan acetazolamide akibat pelepasan bikarbonat menghambat nefropati akibat hilangnya kristal asam urat.
- Untuk meningkatkan diuresis selama edema dan memperbaiki alkalosis hipokloremik metabolik pada CHF. Dengan mengurangi reabsorpsi NaCl dan bikarbonat di tubulus proksimal.
Namun, tidak satu pun dari indikasi ini yang menjadikan acetazolamide sebagai pengobatan farmakologis utama (obat pilihan). Acetazolamide juga diresepkan untuk penyakit gunung (karena menyebabkan asidosis, yang menyebabkan pemulihan sensitivitas pusat pernapasan terhadap hipoksia).
Inhibitor karbonat anhidrase dalam pengobatan penyakit gunung
Di dataran tinggi, tekanan parsial oksigen lebih rendah, dan orang harus bernapas lebih cepat untuk mendapatkan cukup oksigen untuk hidup. Ketika hal ini terjadi, tekanan parsial karbon dioksida (CO2) di paru-paru berkurang (hanya terhembus saat Anda mengeluarkan napas), sehingga mengakibatkan alkalosis respiratorik. Proses ini biasanya dikompensasi oleh ginjal melalui ekskresi bikarbonat dan dengan demikian menyebabkan asidosis metabolik kompensasi, namun mekanisme ini memakan waktu beberapa hari.
Perawatan yang lebih cepat adalah penghambat karbonat anhidrase, yang mencegah penyerapan bikarbonat di ginjal dan membantu memperbaiki alkalosis. Inhibitor karbonat anhidrase juga memperbaiki penyakit gunung kronis.
