Funzioni dell'anidrasi carbonica. Trasporto dell'anidride carbonica attraverso il sangue. Il significato dell'anidrasi carbonica. Centro respiratorio. Idee moderne su struttura e localizzazione. Automazione del centro respiratorio

Anidrasi carbonica(sinonimo: carbonato deidratasi, carbonato idroliasi) è un enzima che catalizza la reazione reversibile di idratazione dell'anidride carbonica: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Contenuto nei globuli rossi, nelle cellule della mucosa gastrica, nella corteccia surrenale, nei reni e in piccole quantità nel sistema nervoso centrale, nel pancreas e in altri organi. Il ruolo dell'anidrasi carbonica nel corpo è associato al mantenimento equilibrio acido-base, trasporto di CO 2, formazione di acido cloridrico da parte della mucosa gastrica. L'attività dell'anidrasi carbonica nel sangue è normalmente abbastanza costante, ma in alcune condizioni patologiche cambia drasticamente. Un aumento dell'attività dell'anidrasi carbonica nel sangue si osserva nell'anemia di varia origine, nei disturbi circolatori di II-III grado, in alcune malattie polmonari (bronchiectasie, pneumosclerosi) e durante la gravidanza. Una diminuzione dell'attività di questo enzima nel sangue si verifica con acidosi di origine renale, ipertiroidismo. Con l'emolisi intravascolare l'attività dell'anidrasi carbonica compare nelle urine, mentre normalmente è assente. È consigliabile monitorare l'attività dell'anidrasi carbonica nel sangue durante gli interventi chirurgici al cuore e ai polmoni, perché può servire come indicatore delle capacità adattative del corpo, così come durante la terapia con inibitori dell'anidrasi carbonica - ipotiazide, diacarb.

Per determinare l'attività dell'anidrasi carbonica vengono utilizzati metodi radiologici, immunoelettroforetici, colorimetrici e titrimetrici. La determinazione viene effettuata su sangue intero prelevato con eparina o su globuli rossi emolizzati. Per scopi clinici, i metodi colorimetrici più accettabili per determinare l'attività dell'anidrasi carbonica (ad esempio, modifiche del metodo Brinkman), basati sulla determinazione del tempo necessario per spostare il pH della miscela di incubazione da 9,0 a 6,3 come risultato dell'idratazione della CO 2 . L'acqua satura di anidride carbonica viene miscelata con una soluzione tampone-indicatore e una certa quantità di siero sanguigno (0,02 ml) o una sospensione di eritrociti emolizzati. Il rosso fenolo viene utilizzato come indicatore. Quando le molecole di acido carbonico si dissociano, tutte le nuove molecole di CO 2 subiscono un'idratazione enzimatica. Per ottenere risultati comparabili la reazione deve procedere sempre alla stessa temperatura; è più conveniente mantenere la temperatura del ghiaccio fondente a 0°. Il tempo di reazione di controllo (reazione spontanea di idratazione della CO 2) è normalmente 110-125 Con. Normalmente, quando determinata con questo metodo, l'attività dell'anidrasi carbonica è in media di 2-2,5 unità convenzionali e in termini di 1 milione di globuli rossi è di 0,458 ± 0,006 unità convenzionali (un'unità di attività dell'anidrasi carbonica è considerata un aumento di 2 volte della velocità della reazione catalizzata).

Bibliografia: Valutazione clinica dei test di laboratorio, ed. BENE. Tizia, per. dall'inglese, pag. 196, M., 1986.

Lo scopo del lavoro è determinare i fattori che influenzano l'attività dell'anidrasi carbonica contenente zinco nel sistema riproduttivo dei ratti maschi in condizioni di esposizione a radiazioni a microonde a bassa intensità. L'anidrasi carbonica svolge un ruolo importante nel metabolismo del plasma seminale e nella maturazione degli spermatozoi. L'attività dell'anidrasi carbonica negli estratti salini dell'epididimo e dei testicoli dei ratti del gruppo di controllo, secondo i nostri dati, varia da 84,0 ± 74,5 U/ml, che in termini di peso del tessuto è 336,0 ± 298,0 U/mg. È stata studiata la relazione tra la concentrazione di ioni zinco e poliammina e l'attività dell'anidrasi carbonica. L'attività dell'anidrasi carbonica nel sistema riproduttivo dei ratti maschi presenta uno schema di regolazione complesso, che ovviamente non si limita ai fattori che abbiamo descritto. Sulla base dei risultati ottenuti, si può concludere che il ruolo dei vari regolatori dell'attività di questo enzima varia a seconda del grado di attività dell'anidrasi carbonica. È probabile che elevate concentrazioni di spermina limitino la trascrizione del gene dell'anidrasi carbonica, dati i dati sulle funzioni di questa poliammina. La spermidina probabilmente funge da fattore limitante negli stadi post-tribosomiali della regolazione dell'attività dell'anidrasi carbonica, mentre la putrescina e la concentrazione di ioni zinco sono fattori di attivazione correlati.

sistema riproduttivo dei ratti maschi

concentrazione di ioni zinco

poliammine

anidrasi carbonica

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È noto che l'attività dell'anidrasi carbonica contenente zinco è elevata nel sistema riproduttivo degli uccelli maschi, dei mammiferi e degli esseri umani. L'attività di questo enzima influenza la maturazione degli spermatozoi, il loro numero e il volume degli spermatozoi. Ma non ci sono informazioni sui cambiamenti nell'attività dell'anidrasi carbonica sotto l'influenza di altri componenti costanti del sistema riproduttivo, come gli ioni zinco e le poliammine (putrescina, spermina e spermidina), che influenzano attivamente la spermatogenesi. Viene fornita solo una descrizione generale delle conseguenze dei cambiamenti nell'attività dell'anidrasi carbonica sullo stato morfofunzionale degli organi del sistema riproduttivo dei ratti maschi, sul numero di spermatozoi e sulla loro motilità.

Lo scopo del nostro lavoroè stato uno studio sull'attività dell'anidrasi carbonica contenente zinco e la sua relazione con il livello di poliammine e ioni zinco nel tessuto del sistema riproduttivo di ratti maschi sessualmente maturi.

Materiali e metodi. La parte sperimentale dello studio ha incluso 418 ratti maschi Wistar bianchi. I ratti avevano 6-7 mesi (individui maturi). Il peso corporeo dei ratti era di 180-240 g, mantenuti in condizioni standard di vivaio. Per evitare l'influenza delle differenze stagionali nelle risposte alle influenze sperimentali, tutti gli studi sono stati condotti nel periodo autunno-inverno dell'anno. La raccolta dei testicoli e dell'epididimo dei ratti è stata effettuata in anestesia con etere (gli studi sperimentali sono stati condotti in stretta conformità con la Dichiarazione di Helsinki sul trattamento umano degli animali).

Gli oggetti del nostro studio erano estratti salini di epididimo e testicoli di ratti bianchi maschi sessualmente maturi. Gli estratti sono stati preparati in tampone acido tris-cloridrico pH = 7,6 in un rapporto peso/volume di 1/5, dopo quattro volte congelamento, scongelamento e centrifugazione a 8000 g per 50 minuti, i campioni sono stati congelati e conservati a -24 °C fino al lo studio.

Determinazione dello zinco. A 2 ml dell'estratto in studio sono stati aggiunti 0,1 ml di NaOH al 10% e 0,2 ml di una soluzione all'1% di ditizone in tetracloruro di carbonio. Nel controllo negativo sono stati aggiunti 2 ml di acqua distillata, nel controllo positivo - 2 ml di una soluzione di solfato di zinco da 20 μmol (concentrazione molare di una soluzione standard di solfato di zinco). I campioni sono stati fotometricati a 535 nm. La concentrazione di cationi zinco nel campione è stata calcolata utilizzando la formula: CZn=20 µmol × Campione OD535/Standard OD535, dove Campione OD535 è la densità ottica del campione, misurata a 535 nm; OD535 Standard - densità ottica di una soluzione standard di 20 micromolari di solfato di zinco, misurata a 535 nm.

Determinazione dell'anidrasi carbonica. Il metodo si basa sulla reazione della disidratazione del bicarbonato con la rimozione dell'anidride carbonica formatasi a seguito della disidratazione con intenso gorgogliamento del mezzo di reazione con aria liberata dal monossido di carbonio e registrazione simultanea della velocità di variazione del pH. La reazione viene avviata introducendo rapidamente una soluzione del substrato - bicarbonato di sodio (10 mM) nella miscela di reazione contenente il campione da testare. In questo caso il pH aumenta di 0,01-0,05 unità. Campioni (10,0-50,0 mg) di epididimo e testicoli di ratti bianchi maschi sessualmente maturi sono stati omogeneizzati e centrifugati a 4500 g per 30 minuti. a 4°C e il surnatante viene diluito con acqua bidistillata a 4°C fino ad un volume che consenta di misurare il tempo di reazione. L'attività dell'anidrasi carbonica è determinata dalla variazione del valore del pH iniziale da 8,2 a 8,7 nella reazione di disidratazione della CO2. Il tasso di accumulo degli ioni idrossile viene misurato elettrometricamente utilizzando un pHmetro programmabile sensibile (InoLab pH 7310) interfacciato con un PC. La variazione del pH da 8,2 a 8,7, in funzione del tempo nella sezione lineare, tiene conto dell'attività enzimatica. È stato calcolato il tempo medio (T) per 4 misurazioni. Come controllo è stato preso il tempo di variazione del pH durante l'idratazione spontanea della CO2 in un mezzo senza campione. L'attività dell'anidrasi carbonica è stata espressa in unità enzimatiche (U) per mg di tessuto bagnato secondo l'equazione: ED = 2 (T0 - T)/ (T0 × mg tessuto nella miscela di reazione), dove T0 = tempo medio per 4 misurazioni di una soluzione pura di 4 ml di acqua bidistillata, anidride carbonica satura e raffreddata.

Determinazione delle poliammine. Campioni (100-200 mg) di epididimo e testicoli di ratti albini maschi maturi sono stati omogeneizzati, sospesi in 1 ml di acido perclorico normale 0,2 per estrarre le poliammine libere e centrifugati. A 100 μl di surnatante sono stati aggiunti 110 μl di carbonato di sodio 1,5 M e 200 μl di dansil cloruro (7,5 mg/ml soluzione in acetone; Sigma, Monaco, Germania). Inoltre, come standard interno sono stati aggiunti 10 μL di diamminoesano 0,5 mM. Dopo 1 h di incubazione a 60°C al buio, sono stati aggiunti 50 μL di soluzione di prolina (100 mg/mL) per legare il dansil cloruro libero. Quindi i derivati dansil delle poliammine (di seguito denominate poliammine DNSC) sono stati estratti con toluene, sublimati in un evaporatore sotto vuoto e sciolti in metanolo. La cromatografia è stata eseguita su una colonna LC 18 a fase inversa (Supelco), in un sistema di cromatografia liquida ad alte prestazioni (Dionex) costituito da un miscelatore a gradiente (modello P 580), un iniettore automatico (ASI 100) e un rilevatore di fluorescenza (RF 2000) . Le poliammine sono state eluite in un gradiente lineare dal 70% al 100% (v/v) di metanolo in acqua a una portata di 1 mL/min e rilevate a una lunghezza d'onda di eccitazione di 365 nm e una lunghezza d'onda di emissione di 510 nm. I dati sono stati analizzati utilizzando il software Dionex Chromeleon e la quantificazione è stata eseguita con curve di calibrazione ottenute da una miscela di sostanze pure (Figura A).

Cromatografia ad alta prestazione delle poliammine DNSC:

A - cromatogramma di una miscela standard di poliammine DNSC; B - cromatogramma delle poliammine DNSC da uno dei campioni di tessuto dell'epididimo e dei testicoli di ratti maschi. 1 - putrescina; 2 - cadaverina; 3 - esandiamina (standard interno); 4 - spermidina; 5 - spermina. L'asse x è il tempo in minuti, l'asse y è la fluorescenza. Picchi non numerati - impurità non identificate

Risultati della ricerca e discussione. Come è noto, l'anidrasi carbonica svolge un ruolo importante nel metabolismo del plasma seminale e nella maturazione degli spermatozoi. L'attività dell'anidrasi carbonica negli estratti salini dell'epididimo e dei testicoli dei ratti del gruppo di controllo, secondo i nostri dati, varia da 84,0 ± 74,5 U/ml, che in termini di peso del tessuto è 336,0 ± 298,0 U/mg. Un'attività così elevata dell'enzima può essere spiegata dal suo importante ruolo fisiologico. Per fare un confronto, il livello di attività di questo enzima in altri tessuti degli stessi animali è molto più basso (Tabella 1), ad eccezione del sangue intero, in cui è nota un'elevata attività dell'anidrasi carbonica degli eritrociti. Tuttavia, ciò che è degno di nota è l'ampia dispersione dei valori dell'attività dell'anidrasi carbonica nell'epididimo e nei testicoli, il cui coefficiente di variazione è superiore al 150% (Tabella 1).

Tabella 1

Attività dell'anidrasi carbonica nei tessuti di maschi sessualmente maturi

Tessuto di ratto maschio	Attività enzimatica, unità	Numero di osservazioni	Il coefficiente di variazione,%


tessuto cerebrale
Muscolo
Mucosa del tratto gastrointestinale
epididimo e testicoli
Sangue intero

Ciò indica l'influenza di fattori non contabilizzati sull'attività enzimatica. Ci sono due circostanze che spiegano questa caratteristica. In primo luogo, è noto che le ammine biologicamente attive, tra cui le poliammine spermidina e spermina, sono in grado di attivare l'anidrasi carbonica. È il sistema riproduttivo maschile la fonte più ricca di spermina e spermidina. Pertanto, abbiamo effettuato una determinazione parallela della concentrazione di poliammine negli estratti salini dell'epididimo e dei testicoli di ratti maschi. Le poliammine spermidina, spermina e putrescina sono state analizzate mediante HPLC come descritto in Metodi. È stato dimostrato che spermina, spermidina e putrescina sono stati rilevati nel tessuto dell'epididimo e nei testicoli dei ratti maschi (Fig. B).

Nei ratti maschi sani sessualmente maturi, il livello di spermina era 5,962±4,0,91 µg/g tessuto, spermidina 3,037±3,32 µg/g tessuto, putrescina 2,678±1,82 µg/g tessuto e rapporto spermina/spermidina 1,88-2,91. Inoltre, secondo i nostri dati, sia il livello di spermidina che il livello di spermina (in misura minore) sono soggetti a fluttuazioni significative. L'analisi di correlazione ha mostrato una relazione positiva significativa (r=+0,3) tra i livelli di spermina e spermidina e, rispettivamente, spermidina e putrescina (r=+0,42). Apparentemente, questa circostanza è uno dei fattori che influenzano l'elevata dispersione dei risultati della determinazione dell'attività dell'anidrasi carbonica.

Un altro regolatore dell'attività dell'anidrasi carbonica può essere il livello di zinco nel tessuto riproduttivo dei ratti maschi sessualmente maturi. Secondo i nostri dati, il livello di ione zinco varia ampiamente, da 3,2 a 36,7 μg/g di tessuto della preparazione totale dei testicoli e dell'epididimo di ratti maschi sessualmente maturi.

L'analisi di correlazione dei livelli di zinco con i livelli di attività di spermina, spermidina e anidrasi carbonica ha mostrato diversi livelli di correlazione positiva tra la concentrazione di ioni zinco e questi metaboliti. Un livello insignificante di associazione è stato trovato con la spermina (+0,14). Dato il numero di osservazioni utilizzate, questa correlazione non è significativa (p≥0,1). È stata riscontrata una correlazione positiva significativa tra il livello di ioni zinco e la concentrazione di putrescina (+0,42) e la concentrazione di spermidina (+0,39). È stata trovata anche una correlazione positiva elevata (+0,63) tra la concentrazione di ioni zinco e l'attività dell'anidrasi carbonica.

Nella fase successiva, abbiamo cercato di combinare la concentrazione di zinco e il livello di poliammine come fattori che regolano l'attività dell'anidrasi carbonica. Analizzando le serie di variazioni della determinazione congiunta della concentrazione di ioni zinco, poliammine e attività dell'anidrasi carbonica, sono state rivelate alcune regolarità. È stato dimostrato che su 69 studi condotti sul livello di attività dell'anidrasi carbonica, si possono distinguere tre gruppi:

Gruppo 1 - attività elevata da 435 a 372 unità (numero di osservazioni 37),

Gruppo 2 - attività bassa da 291 a 216 unità (numero di osservazioni 17),

Gruppo 3 - attività molto bassa da 177 a 143 unità (numero di osservazioni 15).

Classificando i livelli di poliammine e la concentrazione di ioni zinco con questi gruppi, è stata rivelata una caratteristica interessante che non appariva analizzando le serie di variazioni. Le concentrazioni massime di spermina (in media 9,881±0,647 μg/g di tessuto) sono associate al terzo gruppo di osservazioni con attività dell'anidrasi carbonica molto bassa, e quelle minime (in media 2,615±1,130 μg/g di tessuto) al secondo gruppo con bassa attività enzimatica.

Il maggior numero di osservazioni è associato al primo gruppo con un elevato livello di attività dell'anidrasi carbonica; in questo gruppo, le concentrazioni di spermina sono vicine ai valori medi (in media 4,675 ± 0,725 μg/g di tessuto).

La concentrazione di ioni zinco presenta una relazione complessa con l'attività dell'anidrasi carbonica. Nel primo gruppo di attività dell'anidrasi carbonica (Tabella 2), anche la concentrazione di ioni zinco è superiore ai valori degli altri gruppi (in media 14,11±7,25 μg/g di tessuto). Inoltre, la concentrazione degli ioni zinco diminuisce in accordo con la diminuzione dell'attività dell'anidrasi carbonica, ma questa diminuzione non è proporzionale. Se nel secondo gruppo l'attività dell'anidrasi carbonica diminuisce rispetto al primo del 49,6% e nel terzo del 60,35%, allora la concentrazione degli ioni zinco diminuisce nel secondo gruppo del 23% e nel terzo del 39%.

Tavolo 2

La relazione tra la concentrazione di poliammine e ioni zinco e l'attività dell'anidrasi carbonica

Gruppi di attività anidrasi carbonica, unità	Concentrazione media sperma, µg/g di tessuto	Concentrazione media spermidina, µg/g di tessuto	Concentrazione media putrescina, µg/g di tessuto	Concentrazione media ioni zinco, µg/g tessuto

Ciò indica ulteriori fattori che influenzano l'attività di questo enzima. La dinamica della concentrazione di putrescina appare leggermente diversa (Tabella 2). Il livello di questa poliammina diminuisce più rapidamente e nel terzo gruppo di confronto il livello di putrescina è in media inferiore di quasi il 74%. La dinamica del livello di spermidina differisce in quanto i valori di concentrazione “saltanti” di questa poliammina sono associati principalmente al secondo gruppo di livelli di attività dell'anidrasi carbonica. Con un'elevata attività di questo enzima (gruppo 1), la concentrazione di spermidina è leggermente superiore alla media di tutte le osservazioni e nel terzo gruppo è quasi 4 volte inferiore alla concentrazione nel secondo gruppo.

Pertanto, l'attività dell'anidrasi carbonica nel sistema riproduttivo dei ratti maschi presenta uno schema di regolazione complesso, che ovviamente non si limita ai fattori che abbiamo descritto. Sulla base dei risultati ottenuti, si può concludere che il ruolo dei vari regolatori dell'attività di questo enzima varia a seconda del grado di attività dell'anidrasi carbonica. È probabile che elevate concentrazioni di spermina limitino la trascrizione del gene dell'anidrasi carbonica, dati i dati sulle funzioni di questa poliammina. La spermidina probabilmente funge da fattore limitante negli stadi post-tribosomiali della regolazione dell'attività dell'anidrasi carbonica, mentre la putrescina e la concentrazione di ioni zinco sono fattori di attivazione correlati.

In queste condizioni, valutare l'influenza di fattori esterni (compresi quelli che modificano la funzione riproduttiva) sull'attività dell'anidrasi carbonica, in quanto uno degli anelli importanti nel metabolismo del sistema riproduttivo dei mammiferi maschi, diventa non solo importante, ma anche piuttosto importante. processo complesso, che richiede un gran numero di controlli e valutazioni multilaterali.

Collegamento bibliografico

Kuznetsova M.G., Ushakova M.V., Gudinskaya N.I., Nikolaev A.A. REGOLAZIONE DELL'ATTIVITÀ DELL'IDROSI DI CARBONANO CONTENENTE ZINCO NEL SISTEMA RIPRODUTTIVO DEI RATTI MASCHI // Problemi moderni della scienza e dell'educazione. – 2017. – N. 2.;
URL: http://site/ru/article/view?id=26215 (data di accesso: 19/07/2019).

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Dal sangue venoso è possibile estrarre il 55-58% in volume dell'anidride carbonica. La maggior parte della CO2 estratta dal sangue proviene dai sali dell'acido carbonico presenti nel plasma e negli eritrociti, e solo circa il 2,5% in volume dell'anidride carbonica viene disciolto e circa il 4-5% in volume si combina con l'emoglobina sotto forma di carboemoglobina.

L'acido carbonico è formato dall'anidride carbonica nei globuli rossi, che contengono l'enzima anidrasi carbonica, che è un potente catalizzatore che accelera la reazione di idratazione della CO2.

Legame dell'anidride carbonica nel sangue nei capillari del circolo sistemico. L'anidride carbonica formata nei tessuti si diffonde nel sangue dei capillari sanguigni, poiché la tensione di CO2 nei tessuti supera significativamente la sua tensione nel sangue arterioso. La CO2 disciolta nel plasma si diffonde nei globuli rossi, dove è sotto l'influenza anidrasi carbonica si trasforma istantaneamente in acido carbonico,

Secondo i calcoli, l'attività dell'anidrasi carbonica negli eritrociti è tale che la reazione di idratazione dell'anidride carbonica viene accelerata di 1500-2000 volte. Poiché tutta l'anidride carbonica all'interno dell'eritrocita viene convertita in acido carbonico, la tensione di CO2 all'interno dell'eritrocita è prossima allo zero, quindi sempre più nuove quantità di CO2 entrano nell'eritrocita. A causa della formazione di acido carbonico da CO3 nell'eritrocita, la concentrazione di ioni HCO3" aumenta e iniziano a diffondersi nel plasma. Ciò è possibile perché la membrana superficiale dell'eritrocita è permeabile agli anioni. Per i cationi, l'eritrocita membrana è praticamente impermeabile. Al posto degli ioni HCO3", lo ione eritrocitario entra in cloro La transizione degli ioni cloro dal plasma all'eritrocito rilascia ioni sodio nel plasma, che legano gli ioni HCO3 che entrano nell'eritrocito, formando NaHCO3.L'analisi chimica del plasma sanguigno venoso mostra un aumento significativo del bicarbonato in esso contenuto.

L'accumulo di anioni all'interno dell'eritrocita porta ad un aumento della pressione osmotica all'interno dell'eritrocita e questo provoca il passaggio dell'acqua dal plasma attraverso la membrana superficiale dell'eritrocita. Di conseguenza, il volume dei globuli rossi nei capillari sistemici aumenta. Uno studio utilizzando l'ematocrito ha rivelato che i globuli rossi occupano il 40% del volume del sangue arterioso e il 40,4% del volume del sangue venoso. Ne consegue che il volume dei globuli rossi del sangue venoso è maggiore di quello dei globuli rossi arteriosi, il che si spiega con la penetrazione dell'acqua al loro interno.

Contemporaneamente all'ingresso di CO2 nell'eritrocito e alla formazione di acido carbonico in esso, l'ossigeno viene rilasciato dall'ossiemoglobina e convertito in emoglobina ridotta. Quest'ultimo è un acido molto meno dissociante dell'ossiemoglobina e dell'acido carbonico. Pertanto, quando l'ossiemoglobina viene convertita in emoglobina, H2CO3 sposta gli ioni potassio dall'emoglobina e, combinandosi con essi, forma il sale di potassio del bicarbonato.

Lo ione H˙ liberato dell'acido carbonico si lega all'emoglobina. Poiché l’emoglobina ridotta è un acido leggermente dissociato, non si verifica acidificazione del sangue e la differenza di pH tra sangue venoso e arterioso è estremamente ridotta. La reazione che si verifica nei globuli rossi dei capillari dei tessuti può essere rappresentata come segue:

KHbO2 + H2CO3= HHb + O2 + KHSO3

Da quanto sopra esposto ne consegue che l'ossiemoglobina, trasformandosi in emoglobina e cedendo le basi ad essa associate all'anidride carbonica, favorisce la formazione del bicarbonato ed il trasporto dell'anidride carbonica in questa forma. Inoltre, la gcmoglobina forma un composto chimico con CO2 - carboemoglobina. La presenza di emoglobina e anidride carbonica nel sangue è stata determinata dal seguente esperimento. Se al sangue intero viene aggiunto cianuro di potassio, che inattiva completamente l'anidrasi carbonica, si scopre che i globuli rossi di tale sangue legano più CO2 del plasma. Da ciò si è concluso che il legame della CO2 da parte degli eritrociti dopo l'inattivazione dell'anidrasi carbonica è spiegato dalla presenza di un composto dell'emoglobina con la CO2 negli eritrociti. Successivamente si scoprì che la CO2 si lega al gruppo amminico dell'emoglobina, formando il cosiddetto legame carbamminico.

La reazione di formazione della carboemoglobina può andare in una direzione o nell'altra a seconda della tensione dell'anidride carbonica nel sangue. Sebbene una piccola parte della quantità totale di anidride carbonica che può essere estratta dal sangue sia combinata con l'emoglobina (8-10%), il ruolo di questo composto nel trasporto dell'anidride carbonica nel sangue è piuttosto ampio. Circa il 25-30% dell'anidride carbonica assorbita dal sangue nei capillari sistemici si combina con l'emoglobina per formare carboemoglobina.

Rilascio di CO2 da parte del sangue nei capillari polmonari. A causa della minore pressione parziale della CO2 nell'aria alveolare rispetto alla sua tensione nel sangue venoso, l'anidride carbonica passa per diffusione dal sangue dei capillari polmonari all'aria alveolare. La tensione di CO2 nel sangue diminuisce.

Allo stesso tempo, a causa della maggiore pressione parziale dell'ossigeno nell'aria alveolare rispetto alla sua tensione nel sangue venoso, l'ossigeno fluisce dall'aria alveolare nel sangue dei capillari polmonari. La tensione di O2 nel sangue aumenta e l'emoglobina viene convertita in ossiemoglobina. Poiché quest'ultimo è un acido, la cui dissociazione è molto più elevata di quella dell'emoglobina dell'acido carbonico, sposta l'acido carbonico dal suo acido di potassio. La reazione è la seguente:

ÍÝb + O2 + KÝSO3= KÝbO2+H2CO3

L'acido carbonico, liberato dal suo legame con le basi, viene scomposto dall'anidrasi carbonica in anidride carbonica in acqua. L'importanza dell'anidrasi carbonica nel rilascio di anidride carbonica nei polmoni può essere rilevata dai seguenti dati. Perché avvenga la reazione di disidratazione dell'H2CO3 disciolta nell'acqua, con formazione della quantità di anidride carbonica che fuoriesce dal sangue mentre si trova nei capillari dei polmoni, occorrono 300 secondi. Il sangue passa attraverso i capillari dei polmoni entro 1-2 secondi, ma durante questo periodo avviene la disidratazione dell'acido carbonico all'interno dei globuli rossi e la diffusione della CO2 risultante prima nel plasma sanguigno e poi nell'aria alveolare.

Poiché la concentrazione di ioni HCO3 negli eritrociti diminuisce nei capillari polmonari, questi ioni dal plasma iniziano a diffondersi negli eritrociti e gli ioni cloruro si diffondono dagli eritrociti nel plasma. A causa del fatto che la tensione dell'anidride carbonica nel sangue dei capillari polmonari diminuisce, il legame carbamminico viene scisso e la carboemoglobina rilascia anidride carbonica.

Curve di dissociazione dei composti dell'acido carbonico nel sangue. Come abbiamo già detto, oltre l'85% dell'anidride carbonica che è possibile estrarre dal sangue mediante acidificazione viene rilasciata a seguito della scomposizione dei bicarbonati (potassio nei globuli rossi e sodio nel plasma).

Il legame dell'anidride carbonica e il suo rilascio nel sangue dipendono dalla sua tensione parziale. È possibile costruire curve di dissociazione per i composti dell'anidride carbonica nel sangue, simili alle curve di dissociazione per l'ossiemoglobina. Per fare ciò, le percentuali in volume dell'anidride carbonica legata nel sangue sono tracciate lungo l'asse delle ordinate e le tensioni parziali dell'anidride carbonica sono tracciate lungo l'asse delle ascisse. La curva inferiore in Fig. 58 mostra il legame dell'anidride carbonica da parte del sangue arterioso, la cui emoglobina è quasi completamente satura di ossigeno. La curva superiore mostra il legame del gas acido da parte del sangue venoso.

La differenza nell'altezza di queste curve dipende dal fatto che il sangue arterioso, ricco di ossiemoglobina, ha una minore capacità di legare l'anidride carbonica rispetto al sangue venoso. Essendo un acido più forte dell'acido carbonico, l'ossiemoglobina rimuove le basi dai bicarbonati e contribuisce quindi al rilascio di acido carbonico. Nei tessuti, l'ossiemoglobina, trasformandosi in emoglobina, rinuncia alle basi ad essa associate, aumentando il legame del gas acido nel sangue.

Il punto A sulla curva inferiore in Fig. 58 corrisponde ad una tensione dell'acido di 40 mm Hg. Art., cioè la tensione effettivamente esistente nel sangue arterioso. A questa tensione è legato il 52% vol. di CO2. Il punto V sulla curva superiore corrisponde ad una tensione di gas acido di 46 mmHg. Art., cioè effettivamente presente nel sangue venoso. Come si può vedere dalla curva, a questa tensione il sangue venoso lega il 58% vol. di anidride carbonica. La linea AV che collega le curve superiore e inferiore corrisponde a quei cambiamenti nella capacità di legare l'anidride carbonica che si verificano quando il sangue arterioso viene convertito in venoso o, al contrario, il sangue venoso in arterioso.

Il sangue venoso, a causa del fatto che l'emoglobina in esso contenuta viene convertita in ossiemoglobina, rilascia nei capillari polmonari circa il 6 vol.% di CO2. Se l'emoglobina nei polmoni non viene convertita in ossiemoglobina, allora, come si può vedere dalla curva, il sangue venoso con una pressione parziale di anidride carbonica negli alveoli è pari a 40 mm Hg. L'art.. legherebbe il 54 vol.% di CO2, quindi ne cederebbe non il 6, ma solo il 4 vol.%. Allo stesso modo, se il sangue arterioso nei capillari del circolo sistemico non cedeva il suo ossigeno, cioè se la sua emoglobina rimaneva satura di ossigeno, allora questo sangue arterioso, alla pressione parziale dell'anidride carbonica presente nei capillari dei tessuti corporei , non sarebbe in grado di legare il 58% in volume di CO2, ma solo il 55% in volume.

IDRASI DI CARBONANO (carbonato deidratasi, carbonato idroliasi, nome obsoleto - anidrasi carbonica; EC 4.2.1.1) - un enzima che catalizza la reazione reversibile della scissione dell'acido carbonico in anidride carbonica e acqua; è uno degli enzimi più comuni e più attivi del corpo umano, è coinvolto in funzioni corporee come il trasporto di CO 2, la formazione di acido cloridrico nello stomaco e il mantenimento dell'equilibrio acido-base. La quantità di attività K nel sangue umano serve come test diagnostico per una serie di malattie.

L'anidride carbonica, formata durante la respirazione dei tessuti nei capillari dei tessuti, sotto l'influenza dei globuli rossi si trasforma in H 2 CO 3 (H + + HCO 3 -); Gli ioni H + sono legati dall'emoglobina (vedi) e gli ioni HCO 3 - sotto forma di bicarbonato vengono trasportati con il sangue ai polmoni. Nei capillari polmonari, sotto l'influenza dell'anidride carbonica, l'anidride carbonica viene rilasciata da H 2 CO 3 e quindi rimossa dal corpo. K. i reni partecipano al processo di riassorbimento dell'acqua nei tubuli renali. Una diminuzione della sua attività catalitica porta ad alcalosi urinaria (cioè un aumento dei valori di pH) e poliuria. K., garantendo il mantenimento dell'equilibrio acido-base, ha un effetto significativo sull'eccitabilità e sulla conduttività del tessuto nervoso. K. catalizza anche l'idrolisi di numerosi esteri e l'idratazione delle aldeidi. L'enzima appartiene alla classe delle liasi, una sottoclasse delle liasi carbonio-ossigeno.

K. fu scoperto per la prima volta negli eritrociti da N. Meldrum e F. J. Boughton nel 1932. L'attività di K. è determinata, oltre agli eritrociti, nelle cellule parietali della mucosa gastrica, nelle cellule della corteccia surrenale e dei reni, come così come nelle cellule di c. N. pp., pancreas, nella retina e nel cristallino dell'occhio e in alcuni altri organi umani.

K. mammiferi è un metalloenzima (proteina di zinco).

C'è 1 g-atomo di zinco per 1 mole di proteina enzimatica; Zn 2+ può essere sostituito da Co 2+ senza modificare l'attività enzimatica. Gli ioni Mn 2+, Fe 2+ e Ni 2+ sono molto meno attivi a questo riguardo.

Le cellule vegetali differiscono nelle loro proprietà dalle cellule isolate da tessuti animali e umani.

K. gli eritrociti umani hanno tre isoenzimi (vedi) - A, B e C, di cui quest'ultimo si distingue per la massima attività. Il rapporto di questi isoenzimi varia nei diversi stati patologici (normalmente è rispettivamente del 5%, 83% e 12%).

K. è inibito dalla maggior parte degli anioni monovalenti, cianuro, solfuri, azidi, fenoli e acetonitrile. Alcuni sulfamidici e i loro derivati sono forti inibitori di K. negli animali e nei microrganismi, ad esempio l'acetazolamide - diacarb (vedi), che viene utilizzato in medicina come diuretico e anticonvulsivante, nonché nel trattamento del glaucoma.

L'attività di K. nel sangue delle persone sane è abbastanza costante, ma in alcuni stati patologici cambia bruscamente. Quindi, ad esempio, con l'anemia di varie eziologie, aumenta l'attività specifica della K nel sangue; aumenta anche con disturbi circolatori di 2o - 3o grado, nonché con alcune lesioni polmonari (bronchiectasie, pneumosclerosi). Con l'emolisi intravascolare, l'attività di K. è determinata nelle urine, dove normalmente è assente* Nei pazienti con bassa acidità del succo gastrico, si nota una bassa attività di K. nel sangue e con maggiore acidità, K.' L'attività nel sangue è leggermente aumentata.

Tenendo conto dell'uso diffuso nella clinica di Pharmakol, farmaci che sono inibitori di K. (ipotiazide, diacarb, ecc.), è ovvia l'opportunità di un monitoraggio sistematico dell'attività di K. nel sangue dei pazienti che assumono tali farmaci.

L'attività di K. nei cunei e nei laboratori è determinata utilizzando il metodo Brinkman (vedi metodo Brinkman) modificato da E. M. Kreps e E. Yu Chenykaeva, nonché dal micrometodo di A. A. Pokrovsky e V. A. Tutelyan, basato sulla misurazione del tempo necessario per la variazione del pH da 9,0 a 6,3 a seguito dell'idratazione della CO 2 sotto l'influenza di K. del campione di sangue in esame. Normalmente, l'attività K, determinata con questo metodo, è 2,01 ± 0,08 unità e, in termini di 1 milione di globuli rossi, 0,458 ± 0,006 unità. (per 1 unità di attività K si assume che l'accelerazione di una reazione catalizzata sia 2 volte rispetto ad una non catalizzata in condizioni standard: temperatura 0-1°, tempo 100-110 secondi, diluizione sangue 1:1000).

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G. A. Kochetov.

I quali, paradossalmente, non vengono utilizzati autonomamente come diuretici (diuretici). Gli inibitori dell'anidrasi carbonica sono utilizzati principalmente per il glaucoma.

L'anidrasi carbonica nell'epitelio dei tubuli prossimali del nefrone catalizza la disidratazione dell'acido carbonico, che è un collegamento chiave nel riassorbimento dei bicarbonati. Quando agiscono gli inibitori dell'anidrasi carbonica, il bicarbonato di sodio non viene riassorbito, ma viene escreto nelle urine (l'urina diventa alcalina). Dopo il sodio, il potassio e l'acqua vengono escreti dal corpo attraverso le urine. L'effetto diuretico delle sostanze di questo gruppo è debole, poiché quasi tutto il sodio rilasciato nelle urine nei tubuli prossimali viene trattenuto nelle parti distali del nefrone. Ecco perché Gli inibitori dell’anidrasi carbonica non sono attualmente utilizzati indipendentemente come diuretici..

Farmaci inibitori dell'anidrasi carbonica

Acetazolamide

(diacarb) è il rappresentante più famoso di questo gruppo di diuretici. È ben assorbito dal tratto gastrointestinale e, invariato, viene rapidamente escreto nelle urine (cioè il suo effetto è a breve termine). Farmaci simili all'acetazolamide - diclorfenamide(daranid) e metazolamide(nettazano).

Metazolamide appartiene anche alla classe degli inibitori dell'anidrasi carbonica. Ha un'emivita più lunga dell'acetazolamide ed è meno nefrotossico.

Dorzolamide. Indicato per la riduzione della pressione intraoculare elevata in pazienti con glaucoma ad angolo aperto o ipertensione oculare che non rispondono sufficientemente ai beta-bloccanti.

Brinzolamide(nomi commerciali Azopt, Alcon Laboratories, Inc, Befardin Fardi MEDICALS) appartiene anch'esso alla classe degli inibitori dell'anidrasi carbonica. Utilizzato per ridurre la pressione intraoculare in pazienti con glaucoma ad angolo aperto o ipertensione oculare. La combinazione di brinzolamide e timololo viene utilizzata attivamente sul mercato con il nome commerciale Azarga.

Effetti collaterali

Gli inibitori dell'anidrasi carbonica hanno i seguenti effetti collaterali principali:

ipokaliemia;
acidosi metabolica ipercloremica;
fosfaturia;
ipercalciuria con rischio di calcoli renali;
neurotossicità (parestesie e sonnolenza);
reazioni allergiche.

Controindicazioni

L'acetazolamide, come altri inibitori dell'anidrasi carbonica, è controindicato nella cirrosi epatica, poiché l'alcalinizzazione delle urine impedisce il rilascio di ammoniaca, che porta all'encefalopatia.

Indicazioni per l'uso

Gli inibitori dell'anidrasi carbonica sono usati principalmente per trattare il glaucoma. Possono essere utilizzati anche per curare l'epilessia e il mal di montagna acuto. Poiché favoriscono lo scioglimento e l'eliminazione dell'acido urico, possono essere utilizzati nel trattamento della gotta.

Acetazolamide utilizzato nelle seguenti condizioni:

Glaucoma (riduce la produzione di liquido intraoculare da parte del plesso corioideo del corpo ciliare.
Trattamento dell'epilessia (piccolo male). L'acetazolamide è efficace nel trattamento della maggior parte dei tipi di crisi, comprese le crisi tonico-cloniche e di assenza, sebbene abbia benefici limitati poiché la tolleranza si sviluppa con l'uso a lungo termine.
Per la prevenzione della nefropatia durante il trattamento, poiché la disgregazione delle cellule rilascia una grande quantità di basi puriniche, che forniscono un forte aumento della sintesi dell'acido urico. L'alcalinizzazione delle urine con acetazolamide dovuta al rilascio di bicarbonati inibisce la nefropatia dovuta alla perdita di cristalli di acido urico.
Per aumentare la diuresi durante l'edema e correggere l'alcalosi ipocloremica metabolica nell'ICC. Riducendo il riassorbimento di NaCl e bicarbonati nei tubuli prossimali.

Tuttavia, per nessuna di queste indicazioni l’acetazolamide è il trattamento farmacologico primario (farmaco di scelta). L'acetazolamide è prescritta anche per il mal di montagna (poiché provoca acidosi, che porta al ripristino della sensibilità del centro respiratorio all'ipossia).

Inibitori dell'anidrasi carbonica nel trattamento del mal di montagna

Ad alta quota, la pressione parziale dell’ossigeno è più bassa e le persone devono respirare più velocemente per ottenere abbastanza ossigeno per vivere. Quando ciò accade, la pressione parziale dell’anidride carbonica CO2 nei polmoni viene ridotta (semplicemente espulsa quando si espira), provocando alcalosi respiratoria. Questo processo viene solitamente compensato dai reni attraverso l'escrezione di bicarbonato e provoca quindi un'acidosi metabolica compensatoria, ma questo meccanismo richiede diversi giorni.

Un trattamento più immediato sono gli inibitori dell’anidrasi carbonica, che prevengono l’assorbimento del bicarbonato nei reni e aiutano a correggere l’alcalosi. Gli inibitori dell’anidrasi carbonica migliorano anche il mal di montagna cronico.