Anhidrazei carbonice(sinonim: carbonat dehidratază, carbonat hidroliază) este o enzimă care catalizează reacția reversibilă de hidratare a dioxidului de carbon: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Conținut în celulele roșii din sânge, celulele mucoasei gastrice, cortexul suprarenal, rinichi și în cantități mici în sistemul nervos central, pancreas și alte organe. Rolul anhidrazei carbonice în organism este asociat cu menținerea echilibru acido-bazic, transportul CO 2, formarea acidului clorhidric de către mucoasa gastrică. Activitatea anhidrazei carbonice în sânge este în mod normal destul de constantă, dar în unele condiții patologice se modifică dramatic. O creștere a activității anhidrazei carbonice în sânge se observă în anemii de diverse origini, tulburări circulatorii de gradul II-III, unele boli pulmonare (bronșiectazie, pneumoscleroză), precum și în timpul sarcinii. O scădere a activității acestei enzime în sânge are loc cu acidoză de origine renală, hipertiroidie. În cazul hemolizei intravasculare, activitatea anhidrazei carbonice apare în urină, în timp ce în mod normal este absentă. Este recomandabil să se monitorizeze activitatea anhidrazei carbonice în sânge în timpul intervențiilor chirurgicale la inimă și plămâni, deoarece poate servi ca indicator al capacităților de adaptare ale organismului, precum și în timpul terapiei cu inhibitori ai anhidrazei carbonice - hipotiazidă, diacarb.
Pentru determinarea activității anhidrazei carbonice se folosesc metode radiologice, imunoelectroforetice, colorimetrice și titrimetrice. Determinarea se face in sange integral luat cu heparina sau in hematii hemolizati. În scopuri clinice, cele mai acceptabile metode colorimetrice pentru determinarea activității anhidrazei carbonice (de exemplu, modificări ale metodei Brinkman), bazate pe determinarea timpului necesar pentru a schimba pH-ul amestecului de incubare de la 9,0 la 6,3 ca urmare a hidratării cu CO 2 . . Apa saturată cu dioxid de carbon este amestecată cu o soluție tampon indicator și o anumită cantitate de ser sanguin (0,02 ml) sau o suspensie de eritrocite hemolizate. Roșu fenol este folosit ca indicator. Pe măsură ce moleculele de acid carbonic se disociază, toate moleculele noi de CO 2 suferă hidratare enzimatică. Pentru a obține rezultate comparabile, reacția trebuie să se desfășoare întotdeauna la aceeași temperatură; cel mai convenabil este să se mențină temperatura gheții de topire la 0°. Timpul de reacție de control (reacția spontană de hidratare cu CO2) este în mod normal 110-125 Cu. În mod normal, atunci când este determinată prin această metodă, activitatea anhidrazei carbonice este în medie de 2-2,5 unități convenționale, iar în termeni de 1 milion de globule roșii este de 0,458 ± 0,006 unități convenționale (o unitate de activitate a anhidrazei carbonice este considerată a fi o creșterea de 2 ori a vitezei reacției catalizate).
Bibliografie: Evaluarea clinică a testelor de laborator, ed. BINE. Titsa, per. din engleză, p. 196, M., 1986.
1Scopul lucrării este de a determina factorii care influențează activitatea anhidrazei carbonice care conține zinc în sistemul reproducător al șobolanilor masculi în condiții de expunere la radiații cu microunde de intensitate scăzută. Anhidraza carbonică joacă un rol important în metabolismul plasmei seminale și în maturarea spermatozoizilor. Activitatea anhidrazei carbonice în extractele de apă-sare ale epididimului și testiculelor de șobolani din lotul martor, conform datelor noastre, variază de la 84,0 ± 74,5 U/ml, care în ceea ce privește greutatea țesutului este de 336,0 ± 298,0 U/mg. S-a studiat relația dintre concentrația ionilor de zinc și poliamină și activitatea anhidrazei carbonice. Activitatea anhidrazei carbonice în sistemul reproducător al șobolanilor masculi are o schemă de reglare complexă, care, evident, nu se limitează la factorii pe care i-am descris. Pe baza rezultatelor obținute se poate concluziona că rolul diverșilor regulatori ai activității acestei enzime variază în funcție de gradul de activitate a anhidrazei carbonice. Este probabil ca concentrațiile mari de spermină să limiteze transcripția genei anhidrazei carbonice, având în vedere datele despre funcțiile acestei poliamine. Spermidina servește probabil ca un factor limitator în etapele post-tribozomale de reglare a activității anhidrazei carbonice, iar putrescina și concentrația ionilor de zinc sunt factori de activare interrelaționați.
sistemul reproducător al șobolanilor masculi
concentrația ionilor de zinc
poliamine
anhidrazei carbonice
1. Boyko O.V. Aspecte metodologice ale utilizării sperminei și spermidinei acidului clorhidric pentru identificarea microflorei uropatogene / O.V. Boyko, A.A. Terentiev, A.A. Nikolaev // Probleme de reproducere. – 2010. – Nr 3. – P. 77-79.
2. Ilyina O.S. Modificări ale conținutului de zinc din sângele uman în diabetul zaharat de tip I și caracteristici ale efectului hipoglicemiant al complexului de insulină-condroitin sulfat care conține zinc: rezumat. dis. ...cad. biol. Sci. – Ufa, 2012. – 24 p.
3. Lutsky D.L. Spectrul proteic al ejaculatelor de fertilitate diferită / D.L. Lutsky, A.A. Nikolaev, L.V. Lozhkina // Urologie. – 1998. – Nr 2. – P. 48-52.
4. Nikolaev A.A. Activitatea enzimelor spermoplasmatice în ejaculatele de fertilitate diferită / A.A. Nikolaev, D.L. Lutsky, V.A. Bochanovsky, L.V. Lozhkina // Urologie. – 1997. – Nr. 5. – P. 35.
5. Ploskonos M.V. Determinarea poliaminelor în diverse obiecte biologice / M.V. Ploskonos, A.A. Nikolaev, A.A. Nikolaev // Statul Astrahan. Miere. acad. – Astrakhan, 2007. – 118 p.
6. Polunin A.I. Utilizarea preparatului de zinc în tratamentul subfertilității masculine / A.I. Polunin, V.M. Miroshnikov, A.A. Nikolaev, V.V. Dumcenko, D.L. Lutsky // Microelemente în medicină. – 2001. – T. 2. – Nr. 4. – P. 44-46.
7. Haggis G.C., Gortos K. Activitatea anhidrazei carbonice a țesuturilor tractului reproducător la șobolani masculi și relația sa cu producția de material seminal // J. Fert. Reprod. – 2014. - V. 103. - P. 125-130.
Se știe că activitatea anhidrazei carbonice care conține zinc este ridicată în sistemul reproducător al păsărilor masculi, mamiferelor și oamenilor. Activitatea acestei enzime influenteaza maturarea spermatozoizilor, numarul si volumul spermatozoizilor. Dar nu există informații despre modificările activității anhidrazei carbonice sub influența altor componente constante ale sistemului reproducător, cum ar fi ionii de zinc și poliaminele (putrescină, spermină și spermidină), care influențează activ spermatogeneza. Se oferă doar o descriere generală a consecințelor modificărilor activității anhidrazei carbonice asupra stării morfofuncționale a organelor sistemului reproducător al șobolanilor masculi, a numărului de spermatozoizi și a motilității acestora.
Scopul muncii noastre a fost un studiu al activității anhidrazei carbonice care conține zinc și al relației sale cu nivelul poliaminelor și ionilor de zinc din țesutul sistemului reproducător al șobolanilor masculi maturi sexual.
Materiale și metode. Partea experimentală a studiului a inclus 418 șobolani Wistar albi masculi. Sobolanii aveau 6-7 luni (indivizi maturi). Greutatea corporală a șobolanilor a fost de 180-240 g, ținute în condiții standard de vivarium. Pentru a evita influența diferențelor sezoniere în răspunsurile la influențele experimentale, toate studiile au fost efectuate în perioada toamnă-iarnă a anului. Colectarea testiculelor și a epididimului de la șobolani a fost efectuată sub anestezie cu eter (studiile experimentale au fost efectuate în strictă conformitate cu Declarația de la Helsinki privind tratamentul uman al animalelor).
Obiectele studiului nostru au fost extracte de apă-sare ale epididimului și testiculelor de șobolani albi masculi maturi sexual. Extractele au fost preparate în tampon Tris-acid clorhidric pH = 7,6 într-un raport greutate/volum de 1/5, după patru ori congelare, decongelare și centrifugare la 8000 g timp de 50 de minute, probele au fost congelate și păstrate la -24 °C până când Studiul.
Determinarea zincului. La 2 ml de extract studiat, s-au adăugat 0,1 ml de NaOH 10% și 0,2 ml de soluție de ditizonă 1% în tetraclorură de carbon. În martorul negativ s-au adăugat 2 ml apă distilată, în controlul pozitiv - 2 ml soluție de sulfat de zinc 20 μmol (concentrația molară a unei soluții standard de sulfat de zinc). Probele au fost fotometrate la 535 nm. Concentrația de cationi de zinc din probă a fost calculată folosind formula: CZn=20 µmol × Proba OD535/Standard OD535, unde Proba OD535 este densitatea optică a probei, măsurată la 535 nm; OD535 Standard - densitatea optică a unei soluții standard de 20 micromolare de sulfat de zinc, măsurată la 535 nm.
Determinarea anhidrazei carbonice. Metoda se bazează pe reacția de deshidratare a bicarbonatului cu îndepărtarea dioxidului de carbon format ca urmare a deshidratării cu barbotare intensivă a mediului de reacție cu aer eliberat de monoxid de carbon și înregistrarea simultană a vitezei de modificare a pH-ului. Reacția este inițiată prin introducerea rapidă a unei soluții de substrat - bicarbonat de sodiu (10 mM) în amestecul de reacție care conține proba de testat. În acest caz, pH-ul crește cu 0,01-0,05 unități. Probele (10,0-50,0 mg) de epididim și testicule de șobolani albi masculi maturi sexual au fost omogenizate și centrifugate la 4500 g timp de 30 de minute. la 4 °C, iar supernatantul este diluat cu apă dublu distilată la 4 °C până la un volum care să permită măsurarea timpului de reacție. Activitatea anhidrazei carbonice este determinată de modificarea valorii inițiale a pH-ului de la 8,2 la 8,7 în reacția de deshidratare a CO2. Viteza de acumulare a ionilor de hidroxil este măsurată electrometric folosind un pH-metru programabil sensibil (InoLab pH 7310) interfațat cu un PC. Schimbarea pH-ului de la 8,2 la 8,7, în funcție de timp în secțiunea liniară, ține cont de activitatea enzimatică. S-a calculat timpul mediu (T) pentru 4 măsurători. Timpul modificării pH-ului în timpul hidratării spontane a CO2 într-un mediu fără probă a fost luat ca martor. Activitatea anhidrazei carbonice a fost exprimată în unități enzimatice (U) per mg de țesut umed conform ecuației: ED = 2 (T0 - T)/ (T0 × mg țesut în amestecul de reacție), unde T0 = timpul mediu pentru 4 măsurători de o soluție pură de 4 ml de dioxid de carbon saturat, răcit, apă bidistilată.
Determinarea poliaminelor. Au fost omogenizate probe (100-200 mg) de epididim și testicule de șobolani albinoși masculi maturi, suspendate în 1 ml de acid percloric normal 0,2 pentru a extrage poliaminele libere și centrifugate. La 100 μl de supernatant s-au adăugat 110 μl de carbonat de sodiu 1,5 M și 200 μl de clorură de dansil (7,5 mg/ml soluție în acetonă; Sigma, Munchen, Germania). În plus, s-au adăugat 10 μL de diaminohexan 0,5 mM ca standard intern. După 1 oră de incubare la 60°C în întuneric, s-au adăugat 50 μL de soluție de prolină (100 mg/mL) pentru a lega clorura de dansil liberă. Apoi derivații dansil ai poliaminelor (denumite în continuare DNSC-poliamine) au fost extrași cu toluen, sublimați într-un evaporator cu vid și dizolvați în metanol. Cromatografia a fost efectuată pe o coloană LC 18 cu fază inversă (Supelco), într-un sistem de cromatografie lichidă de înaltă performanță (Dionex) format dintr-un mixer cu gradient (model P 580), un injector automat (ASI 100) și un detector de fluorescență (RF 2000) . Poliaminele au fost eluate într-un gradient liniar de la 70% la 100% (v/v) metanol în apă la un debit de 1 mL/min și detectate la o lungime de undă de excitare de 365 nm și o lungime de undă de emisie de 510 nm. Datele au fost analizate folosind software-ul Dionex Chromeleon și cuantificarea a fost efectuată cu curbe de calibrare obținute dintr-un amestec de substanțe pure (Figura A).
Cromatografia de înaltă performanță a poliaminelor DNSC:
A - cromatograma unui amestec standard de DNSC-poliamine; B - cromatograma DNSC-poliamine din una dintre probele de țesut ale epididimului și testiculelor de șobolani masculi. 1 - putrescină; 2 - cadaverină; 3 - hexandiamină (standard intern); 4 - spermidină; 5 - spermină. Axa x este timpul în minute, axa y este fluorescența. Vârfuri nenumărate - impurități neidentificate
Rezultatele cercetării și discuții. După cum se știe, anhidraza carbonică joacă un rol important în metabolismul plasmei seminale și în maturarea spermatozoizilor. Activitatea anhidrazei carbonice în extractele de apă-sare ale epididimului și testiculelor de șobolani din lotul martor, conform datelor noastre, variază de la 84,0 ± 74,5 U/ml, care în ceea ce privește greutatea țesutului este de 336,0 ± 298,0 U/mg. O activitate atât de mare a enzimei poate fi explicată prin rolul său fiziologic important. Spre comparație, nivelul de activitate al acestei enzime în alte țesuturi ale acelorași animale este mult mai scăzut (Tabelul 1), cu excepția sângelui integral, în care este cunoscută activitatea ridicată a anhidrazei carbonice eritrocitare. Cu toate acestea, ceea ce este de remarcat este împrăștierea foarte mare a valorilor activității anhidrazei carbonice în epididim și testicule, al căror coeficient de variație este mai mare de 150% (Tabelul 1).
tabelul 1
Activitatea anhidrazei carbonice în țesuturile bărbaților maturi sexual
|
Țesut de șobolan mascul |
Activitate enzimatică, unități |
Numărul de observații |
Coeficientul de variație, % |
|
țesut cerebral |
|||
|
Muşchi |
|||
|
Mucoasa tractului gastrointestinal |
|||
|
epididimul și testiculele |
|||
|
Tot sângele |
Aceasta indică influența factorilor necontabiliați asupra activității enzimelor. Există două circumstanțe care explică această caracteristică. În primul rând, se știe că aminele biologic active, inclusiv poliaminele spermidină și spermină, sunt capabile să activeze anhidraza carbonică. Este sistemul reproducător masculin care este cea mai bogată sursă de spermină și spermidină. Prin urmare, am efectuat o determinare paralelă a concentrației de poliamine în extracte de apă-sare ale epididimului și testiculelor de șobolani masculi. Poliaminele spermidină, spermină și putrescină au fost analizate prin HPLC așa cum este descris în Metode. S-a demonstrat că spermină, spermidină și putrescină au fost detectate în țesutul epididimului și testiculelor de șobolani masculi (Fig. B).
La șobolanii masculi maturi sexual sănătoși, nivelul de spermină a fost de 5,962±4,0,91 pg/g de țesut, spermidină de 3,037±3,32 pg/g de țesut, putrescină de 2,678±1,82 pg/g de țesut și raportul spermină/spermidină de 1,918. Mai mult, conform datelor noastre, atât nivelul de spermidină, cât și cel de spermină (într-o măsură mai mică) sunt supuse unor fluctuații semnificative. Analiza corelației a arătat o relație pozitivă semnificativă (r=+0,3) între nivelurile de spermină și spermidină și, respectiv, spermidină și putrescină (r=+0,42). Aparent, această circumstanță este unul dintre factorii care influențează dispersia mare a rezultatelor determinării activității anhidrazei carbonice.
Un alt regulator al activității anhidrazei carbonice poate fi nivelul de zinc din țesutul reproducător al șobolanilor masculi maturi sexual. Conform datelor noastre, nivelul ionului de zinc variază foarte mult, de la 3,2 la 36,7 μg/g de țesut din pregătirea totală a testiculelor și epididimului șobolanilor masculi maturi sexual.
Analiza corelației nivelurilor de zinc cu nivelurile de spermină, spermidină și activitatea anhidrazei carbonice a arătat diferite niveluri de corelație pozitivă între concentrația ionilor de zinc și acești metaboliți. S-a constatat un nivel nesemnificativ de asociere cu spermina (+0,14). Având în vedere numărul de observații utilizate, această corelație nu este semnificativă (p≥0,1). S-a constatat o corelație pozitivă semnificativă între nivelul ionilor de zinc și concentrația de putrescină (+0,42) și concentrația de spermidină (+0,39). S-a găsit, de asemenea, o corelație pozitivă ridicată (+0,63) între concentrația ionilor de zinc și activitatea anhidrazei carbonice.
În etapa următoare, am încercat să combinăm concentrația de zinc și nivelul de poliamine ca factori care reglează activitatea anhidrazei carbonice. La analiza seriei de variații ale determinării în comun a concentrației ionilor de zinc, poliaminelor și activității anhidrazei carbonice au fost relevate unele regularități. S-a demonstrat că din 69 de studii efectuate asupra nivelului activității anhidrazei carbonice se pot distinge trei grupuri:
Grupa 1 - activitate mare de la 435 la 372 de unități (număr de observații 37),
Grupa 2 - activitate scăzută de la 291 la 216 unități (număr de observații 17),
Grupa 3 - activitate foarte scăzută de la 177 la 143 de unități (număr de observații 15).
La clasarea nivelurilor de poliamine și a concentrației ionilor de zinc cu aceste grupe, a fost evidențiată o caracteristică interesantă care nu a apărut la analiza seriei de variații. Concentrațiile maxime de spermină (în medie 9,881±0,647 μg/g țesut) sunt asociate cu cel de-al treilea grup de observații cu activitate foarte scăzută a anhidrazei carbonice, iar cele minime (în medie 2,615±1,130 μg/g țesut) cu cel de-al doilea grup de observații cu activitate scăzută. activitate enzimatică.
Cel mai mare număr de observații este asociat cu primul grup cu un nivel ridicat de activitate a anhidrazei carbonice; în acest grup, concentrațiile de spermină sunt apropiate de valorile medii (în medie 4,675 ± 0,725 μg/g de țesut).
Concentrația ionilor de zinc prezintă o relație complexă cu activitatea anhidrazei carbonice. În primul grup de activitate a anhidrazei carbonice (Tabelul 2), concentrația ionilor de zinc este, de asemenea, mai mare decât valorile din alte grupuri (în medie 14,11±7,25 μg/g de țesut). În plus, concentrația ionilor de zinc scade în funcție de scăderea activității anhidrazei carbonice, dar această scădere nu este proporțională. Dacă în al doilea grup activitatea anhidrazei carbonice scade față de primul cu 49,6% și în al treilea cu 60,35%, atunci concentrația ionilor de zinc scade în al doilea grup cu 23%, iar în al treilea cu 39%.
masa 2
Relația dintre concentrația de poliamine și ionii de zinc și activitatea anhidrazei carbonice
|
Grupuri de activitate anhidrază carbonică, unități |
Concentrație medie spermina, µg/g țesut |
Concentrație medie spermidină, µg/g țesut |
Concentrație medie putrescină, µg/g țesut |
Concentrație medie ioni de zinc, µg/g țesut |
Acest lucru indică factori suplimentari care influențează activitatea acestei enzime. Dinamica concentrației putrescinei arată oarecum diferită (Tabelul 2). Nivelul acestei poliamine scade într-un ritm mai rapid, iar în al treilea grup de comparație nivelul putrescinei este mai scăzut în medie cu aproape 74%. Dinamica nivelului de spermidină diferă prin aceea că valorile concentrației „săritoare” ale acestei poliamine sunt asociate în primul rând cu al doilea grup de niveluri de activitate a anhidrazei carbonice. Cu activitate ridicată a acestei enzime (grupa 1), concentrația de spermidină este puțin mai mare decât media pentru toate observațiile, iar în al treilea grup este de aproape 4 ori mai mică decât concentrația din al doilea grup.
Astfel, activitatea anhidrazei carbonice în sistemul reproducător al șobolanilor masculi are o schemă de reglare complexă, care, evident, nu se limitează la factorii pe care i-am descris. Pe baza rezultatelor obținute se poate concluziona că rolul diverșilor regulatori ai activității acestei enzime variază în funcție de gradul de activitate a anhidrazei carbonice. Este probabil ca concentrațiile mari de spermină să limiteze transcripția genei anhidrazei carbonice, având în vedere datele despre funcțiile acestei poliamine. Spermidina servește probabil ca un factor limitator în etapele post-tribozomale de reglare a activității anhidrazei carbonice, iar putrescina și concentrația ionilor de zinc sunt factori de activare interrelaționați.
În aceste condiții, evaluarea influenței factorilor externi (inclusiv a celor care modifică funcția de reproducere) asupra activității anhidrazei carbonice, ca una dintre verigile importante în metabolismul sistemului reproducător al mamiferelor masculi, devine nu numai importantă, ci și mai degrabă. proces complex, care necesită un număr mare de controale și evaluare multilaterală.
Link bibliografic
Kuznetsova M.G., Ushakova M.V., Gudinskaya N.I., Nikolaev A.A. REGLEMENTAREA ACTIVITĂŢII HIDRAZEI DE CARBONAN CU ZINC ÎN SISTEMUL REPRODUCTIV AL ȘOOLALOR MASCULI // Probleme moderne de știință și educație. – 2017. – Nr 2.;URL: http://site/ru/article/view?id=26215 (data accesului: 19/07/2019).
Vă aducem în atenție reviste apărute la editura „Academia de Științe ale Naturii”
55-58 vol.% din dioxid de carbon poate fi extras din sângele venos. Majoritatea CO2 extras din sânge provine din sărurile acidului carbonic prezente în plasmă și eritrocite și doar aproximativ 2,5 vol.% din dioxid de carbon este dizolvat și aproximativ 4-5 vol.% este combinat cu hemoglobina sub formă de carbohemoglobină.
Acidul carbonic se formează din dioxidul de carbon din celulele roșii din sânge, care conțin enzima anhidrază carbonică, care este un catalizator puternic care accelerează reacția de hidratare a CO2.
Legarea dioxidului de carbon în sânge în capilarele cercului sistemic. Dioxidul de carbon format în țesuturi difuzează în sângele capilarelor sanguine, deoarece tensiunea CO2 în țesuturi depășește semnificativ tensiunea sa în sângele arterial. CO2 dizolvat în plasmă difuzează în celulele roșii din sânge, unde sub influența anhidrazei carbonice se transformă instantaneu în acid carbonic,
Conform calculelor, activitatea anhidrazei carbonice în eritrocite este de așa natură încât reacția de hidratare a dioxidului de carbon este accelerată de 1500-2000 de ori. Deoarece tot dioxidul de carbon din interiorul eritrocitului este transformat în acid carbonic, tensiunea de CO2 din interiorul eritrocitului este aproape de zero, astfel încât în eritrocit intră tot mai multe cantități noi de CO2. Datorită formării acidului carbonic din CO3 în eritrocit, concentrația de ioni de HCO3" crește, iar aceștia încep să difuzeze în plasmă. Acest lucru este posibil deoarece membrana de suprafață a eritrocitei este permeabilă la anioni. Pentru cationi, eritrocitul membrana este practic impermeabilă. În loc de ionii HCO3", ionul eritrocitar intră în clor Trecerea ionilor de clor din plasmă în eritrocit eliberează ioni de sodiu în plasmă, care leagă ionii de HCO3 care intră în eritrocit, formând NaHCO3.Analiza chimică a plasmei sanguine venoase arată o creștere semnificativă a bicarbonatului din acesta.
Acumularea de anioni în interiorul eritrocitului duce la o creștere a presiunii osmotice în interiorul eritrocitului, iar aceasta determină trecerea apei din plasmă prin membrana de suprafață a eritrocitului. Ca urmare, crește volumul globulelor roșii din capilarele sistemice. Un studiu care a utilizat hematocritul a arătat că globulele roșii ocupă 40% din volumul sângelui arterial și 40,4% din volumul sângelui venos. De aici rezultă că volumul eritrocitelor din sângele venos este mai mare decât cel al eritrocitelor arteriale, ceea ce se explică prin pătrunderea apei în ele.
Concomitent cu intrarea CO2 în eritrocit și formarea acidului carbonic în acesta, oxigenul este eliberat din oxihemoglobină și transformat în hemoglobină redusă. Acesta din urmă este un acid mult mai puțin disociant decât oxihemoglobina și acidul carbonic. Prin urmare, atunci când oxihemoglobina este transformată în hemoglobină, H2CO3 înlocuiește ionii de potasiu din hemoglobină și, combinându-se cu aceștia, formează sarea de potasiu a bicarbonatului.
Ionul HH eliberat al acidului carbonic se leagă de hemoglobină. Deoarece hemoglobina redusă este un acid ușor disociat, nu există acidificare a sângelui și diferența de pH dintre sângele venos și cel arterial este extrem de mică. Reacția care are loc în globulele roșii ale capilarelor tisulare poate fi reprezentată după cum urmează:
KHbO2 + H2CO3= HHb + O2 + KHSO3
Din cele de mai sus rezultă că oxihemoglobina, transformându-se în hemoglobină și renunțând la bazele asociate acesteia la dioxid de carbon, favorizează formarea bicarbonatului și transportul dioxidului de carbon sub această formă. În plus, gcmoglobina formează un compus chimic cu CO2 - carbohemoglobina. Prezența hemoglobinei și a dioxidului de carbon în sânge a fost determinată prin următorul experiment. Dacă în sângele integral se adaugă cianura de potasiu, ceea ce inactivează complet anhidraza carbonică, se dovedește că globulele roșii ale unui astfel de sânge leagă mai mult CO2 decât plasma. Din aceasta s-a concluzionat că legarea CO2 de către eritrocite după inactivarea anhidrazei carbonice se explică prin prezența unui compus al hemoglobinei cu CO2 în eritrocite. Ulterior s-a descoperit că CO2 se atașează de grupa amină a hemoglobinei, formând o așa-numită legătură carbamină.
Reacția de formare a carbohemoglobinei poate merge într-o direcție sau în alta în funcție de tensiunea dioxidului de carbon din sânge. Deși o mică parte din cantitatea totală de dioxid de carbon care poate fi extrasă din sânge este combinată cu hemoglobina (8-10%), rolul acestui compus în transportul dioxidului de carbon în sânge este destul de mare. Aproximativ 25-30% din dioxidul de carbon absorbit de sânge în capilarele sistemice se combină cu hemoglobina pentru a forma carbohemoglobina.
Eliberarea de CO2 de către sânge în capilarele pulmonare. Datorită presiunii parțiale mai scăzute a CO2 în aerul alveolar în comparație cu tensiunea acestuia în sângele venos, dioxidul de carbon trece prin difuzie din sângele capilarelor pulmonare în aerul alveolar. Tensiunea de CO2 din sânge scade.
În același timp, datorită presiunii parțiale mai mari a oxigenului din aerul alveolar în comparație cu tensiunea acestuia în sângele venos, oxigenul curge din aerul alveolar în sângele capilarelor pulmonare. Tensiunea de O2 din sânge crește, iar hemoglobina este transformată în oxihemoglobină. Deoarece acesta din urmă este un acid, a cărui disociere este mult mai mare decât cea a hemoglobinei acidului carbonic, înlocuiește acidul carbonic din acidul său de potasiu. Reacția decurge după cum urmează:
ННb + O2 + KНSO3= KНbO2+H2CO3
Acidul carbonic, eliberat de legătura sa cu bazele, este descompus de anhidraza carbonică în dioxid de carbon în apă. Importanța anhidrazei carbonice în eliberarea de dioxid de carbon în plămâni poate fi văzută din următoarele date. Pentru a avea loc reacția de deshidratare a H2CO3 dizolvat în apă, cu formarea cantității de dioxid de carbon care părăsește sângele în timp ce acesta se află în capilarele plămânilor, este nevoie de 300 de secunde. Sângele trece prin capilarele plămânilor în 1-2 secunde, dar în acest timp, deshidratarea acidului carbonic în interiorul celulelor roșii din sânge și difuzarea CO2 rezultat mai întâi în plasma sanguină și apoi în aerul alveolar.
Deoarece concentrația ionilor de HCO3 în eritrocite scade în capilarele pulmonare, acești ioni din plasmă încep să difuzeze în eritrocite, iar ionii de clorură difuzează din eritrocite în plasmă. Datorită faptului că tensiunea dioxidului de carbon din sângele capilarelor pulmonare scade, legătura carbamină este scindată și carbohemoglobina eliberează dioxid de carbon.
Curbele de disociere ale compușilor acidului carbonic din sânge. După cum am spus deja, peste 85% din dioxidul de carbon care poate fi extras din sânge prin acidificarea acestuia este eliberat ca urmare a descompunerii bicarbonaților (potasiu în globule roșii și sodiu în plasmă).
Legarea dioxidului de carbon și eliberarea acestuia în sânge depind de tensiunea parțială a acestuia. Este posibil să se construiască curbe de disociere pentru compușii de dioxid de carbon din sânge, similare cu curbele de disociere pentru oxihemoglobină. Pentru a face acest lucru, procentele de volum ale dioxidului de carbon legat în sânge sunt reprezentate de-a lungul axei ordonatelor, iar tensiunile parțiale ale dioxidului de carbon sunt reprezentate de-a lungul axei absciselor. Curba inferioară din fig. 58 arată legarea dioxidului de carbon de către sângele arterial, a cărui hemoglobină este aproape complet saturată cu oxigen. Curba superioară arată legarea gazului acid de sângele venos.
Diferența de înălțime a acestor curbe depinde de faptul că sângele arterial, bogat în oxihemoglobină, are o capacitate mai mică de a lega dioxidul de carbon în comparație cu sângele venos. Fiind un acid mai puternic decât acidul carbonic, oxihemoglobina elimină bazele din bicarbonați și contribuie astfel la eliberarea acidului carbonic. În țesuturi, oxihemoglobina, transformându-se în hemoglobină, renunță la bazele asociate cu aceasta, crescând legarea gazului acid în sânge.
Punctul A de pe curba inferioară din fig. 58 corespunde unei tensiuni acide de 40 mm Hg. Art., adică tensiunea care există de fapt în sângele arterial. La această tensiune se leagă 52% vol. CO2. Punctul V de pe curba superioară corespunde unei tensiuni a gazului acid de 46 mmHg. Art., adică prezent efectiv în sângele venos. După cum se poate observa din curbă, la această tensiune, sângele venos leagă 58% vol. dioxid de carbon. Linia AV care leagă curbele superioare și inferioare corespunde acelor modificări ale capacității de a lega dioxidul de carbon care apar atunci când sângele arterial este transformat în venos sau, dimpotrivă, sângele venos în arterial.
Sângele venos, datorită faptului că hemoglobina pe care o conține este transformată în oxihemoglobină, eliberează aproximativ 6 vol.% CO2 în capilarele plămânilor. Dacă hemoglobina din plămâni nu a fost transformată în oxihemoglobină, atunci, după cum se poate vedea din curbă, sângele venos cu o presiune parțială a dioxidului de carbon în alveole egală cu 40 mm Hg. Art.. ar lega 54 vol.% CO2, prin urmare, ar renunta la 6, ci doar 4 vol.%. La fel, dacă sângele arterial din capilarele cercului sistemic nu și-a renunțat la oxigen, adică dacă hemoglobina sa a rămas saturată cu oxigen, atunci acest sânge arterial, la presiunea parțială a dioxidului de carbon prezent în capilarele țesuturilor corpului , nu ar putea lega 58 vol.% CO2, ci doar 55 vol.%.
HIDRAZĂ DE CARBON (carbonat dehidratază, carbonat hidroliază, nume învechit - anhidrazei carbonice; EC 4.2.1.1) - o enzimă care catalizează reacția reversibilă de scindare a acidului carbonic în dioxid de carbon și apă; este una dintre cele mai comune și mai active enzime ale corpului uman, este implicată în funcții ale organismului precum transportul CO 2 , formarea acidului clorhidric în stomac și menținerea echilibrului acido-bazic. Cantitatea de activitate K din sângele uman servește ca test de diagnostic pentru o serie de boli.
Dioxidul de carbon, format în timpul respirației tisulare în capilarele tisulare, sub influența celulelor roșii din sânge se transformă în H 2 CO 3 (H + + HCO 3 -); Ionii H + sunt legați de hemoglobină (vezi), iar ionii HCO 3 - sub formă de bicarbonat sunt transportați cu sângele la plămâni. În capilarele pulmonare, sub influența dioxidului de carbon, dioxidul de carbon este eliberat din H 2 CO 3 și apoi îndepărtat din organism. K. rinichii participă la procesul de reabsorbție a apei în tubii renali. O scădere a activității sale catalitice duce la alcaloză urinară (adică, o creștere a valorilor pH-ului) și poliurie. K., asigurând menținerea echilibrului acido-bazic, are un efect semnificativ asupra excitabilității și conductivității țesutului nervos. K. catalizează şi hidroliza unui număr de esteri şi hidratarea aldehidelor. Enzima aparține clasei liazelor, o subclasă a liazelor carbon-oxigen.
K. a fost descoperit pentru prima dată în eritrocite de către N. Meldrum și F. J. Boughton în 1932. Activitatea lui K. este determinată, pe lângă eritrocite, în celulele parietale ale mucoasei gastrice, în celulele corticalei suprarenale și ale rinichilor, ca precum și în celulele lui c. n. pp., pancreas, în retina și cristalinul ochiului și în alte organe umane.
K. mamiferele este o metaloenzimă (proteina zincului).
Există 1 g-atom de zinc per 1 mol de proteină enzimatică; Zn 2+ poate fi înlocuit cu Co 2+ fără a modifica activitatea enzimatică. Ionii Mn 2+, Fe 2+ și Ni 2+ sunt mult mai puțin activi în acest sens.
Celulele vegetale diferă în proprietățile lor de celulele izolate din țesuturile animale și umane.
K. eritrocitele umane au trei izoenzime (vezi) - A, B și C, dintre care cea din urmă se distinge prin cea mai mare activitate. Raportul acestor izoenzime variază în diferite stări patolice (în mod normal este de 5%, 83% și respectiv 12%).
K. este inhibată de majoritatea anionilor monovalenți, cianuri, sulfuri, azide, fenoli și acetonitril. Unele sulfonamide și derivații lor sunt inhibitori puternici ai K. la animale și microorganisme, de exemplu, acetazolamidă - diacarb (vezi), care este utilizat în medicină ca diuretic și anticonvulsivant, precum și în tratamentul glaucomului.
Activitatea lui K. în sângele oamenilor sănătoși este destul de constantă, dar în unele stări patologice se modifică brusc. Deci, de exemplu, cu anemie de diverse etiologii, activitatea specifică a K din sânge crește; crește și cu tulburări circulatorii de gradul 2 - 3, precum și cu unele leziuni pulmonare (bronșiectazie, pneumoscleroză). La hemoliză intravasculară se determină activitatea lui K. în urină, unde în mod normal este absentă* La pacienţii cu aciditate scăzută a sucului gastric se observă activitate scăzută a K. în sânge, iar cu aciditate crescută, K.' Activitatea lui în sânge este ușor crescută.
Luând în considerare utilizarea pe scară largă în clinica Pharmakol, medicamente care sunt inhibitori ai K. (hipotiazidă, diacarb etc.), este evidentă recomandarea monitorizării sistematice a activității K. în sângele pacienților care iau astfel de medicamente.
Activitatea lui K. în pene și laboratoare este determinată prin metoda Brinkman (vezi metoda Brinkman) modificată de E. M. Kreps și E. Yu. Chenykaeva, precum și prin micrometoda lui A. A. Pokrovsky și V. A. Tutelyan, bazată pe măsurarea timpul necesar pentru schimbarea pH-ului de la 9,0 la 6,3 ca urmare a hidratării CO 2 sub influența K. a probei de sânge studiate. În mod normal, activitatea K, determinată prin această metodă, este de 2,01 ± 0,08 unități, iar în termeni de 1 milion de globule roșii, 0,458 ± 0,006 unități. (pentru 1 unitate de activitate K, se consideră că accelerarea unei reacții catalizate este de 2 ori față de una necatalizată în condiții standard: temperatură 0-1°, timp 100-110 secunde, diluția sângelui 1: 1000).
Bibliografie Crepe E. M. Enzima respiratorie - anhidrază carbonică și semnificația ei în fiziologie și patologie, Usp. modern, biol., t. 17, v. 2, p. 125, 1944; L e-ninger A. Biochimie, trad. din engleză, p. 177, M., 1974; L i n d s k o g S. a. o. Anhidraza carbonică, în: Enzymes, ed. de P. D. Boyer, v. 5, p. 587, N. Y.-L., 1971, bibliogr.; Scrutton M. Assay of enzymes of carbon dioxide metabolism, în cartea: Meth. microbiol., ed. de J. R. Norris a. D. W. Ribbons, v. 6A, p. 479, L.-N. Y., 1971.
G. A. Kochetov.
Care, paradoxal, nu sunt folosite independent ca diuretice (diuretice). Inhibitorii de anhidrază carbonică sunt utilizați în principal pentru glaucom.
Anhidraza carbonică din epiteliul tubilor proximali ai nefronului catalizează deshidratarea acidului carbonic, care este o verigă cheie în reabsorbția bicarbonaților. Când acționează inhibitorii anhidrazei carbonice, bicarbonatul de sodiu nu este reabsorbit, ci este excretat prin urină (urina devine alcalină). După sodiu, potasiul și apa sunt excretate din organism prin urină. Efectul diuretic al substanțelor din acest grup este slab, deoarece aproape tot sodiul eliberat în urină în tubii proximali este reținut în părțile distale ale nefronului. De aceea Inhibitorii de anhidrază carbonică nu sunt utilizați în prezent independent ca diuretice..
Medicamente inhibitoare de anhidrază carbonică
Acetazolamidă
(diacarb) este cel mai faimos reprezentant al acestui grup de diuretice. Este bine absorbit din tractul gastrointestinal și, nemodificat, este rapid excretat în urină (adică efectul său este pe termen scurt). Medicamente similare cu acetazolamida - diclorfenamidă(daranid) și metazolamida(neptazan).
Metazolamidă de asemenea aparține clasei inhibitorilor anhidrazei carbonice. Are un timp de înjumătățire mai mare decât acetazolamida și este mai puțin nefrotoxic.
Dorzolamidă. Indicat pentru reducerea presiunii intraoculare crescute la pacienții cu glaucom cu unghi deschis sau hipertensiune oculară care nu răspund suficient la beta-blocante.
Brinzolamidă(numele comerciale Azopt, Alcon Laboratories, Inc, Befardin Fardi MEDICALS) aparține, de asemenea, clasei inhibitorilor anhidrazei carbonice. Folosit pentru reducerea presiunii intraoculare la pacienții cu glaucom cu unghi deschis sau hipertensiune oculară. Combinația de brinzolamidă și timolol este utilizată în mod activ pe piață sub denumirea comercială Azarga.
Efecte secundare
Inhibitorii anhidrazei carbonice au următoarele efecte secundare principale:
- hipokaliemie;
- acidoză metabolică hipercloremică;
- fosfaturie;
- hipercalciurie cu risc de pietre la rinichi;
- neurotoxicitate (parestezie și somnolență);
- reactii alergice.
Contraindicatii
Acetazolamida, ca și alți inhibitori de anhidrază carbonică, este contraindicată în ciroza hepatică, deoarece alcalinizarea urinei împiedică eliberarea de amoniac, ceea ce duce la encefalopatie.
Indicatii de utilizare
Inhibitorii anhidrazei carbonice sunt utilizați în principal pentru tratarea glaucomului. Ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru tratarea epilepsiei și a bolilor acute de munte. Deoarece favorizează dizolvarea și eliminarea acidului uric, ele pot fi utilizate în tratamentul gutei.
Acetazolamidă folosit in urmatoarele conditii:
- Glaucom (reduce producția de lichid intraocular de către plexul coroid al corpului ciliar.
- Tratamentul epilepsiei (petit mal). Acetazolamida este eficientă în tratarea celor mai multe tipuri de convulsii, inclusiv convulsii tonico-clonice și de absență, deși are beneficii limitate, deoarece toleranța se dezvoltă odată cu utilizarea pe termen lung.
- Pentru prevenirea nefropatiei în timpul tratamentului, deoarece descompunerea celulelor eliberează o cantitate mare de baze purinice, care asigură o creștere bruscă a sintezei acidului uric. Alcalinizarea urinei cu acetazolamidă datorită eliberării de bicarbonați inhibă nefropatia din cauza pierderii cristalelor de acid uric.
- Pentru a crește diureza în timpul edemului și pentru a corecta alcaloza hipocloremică metabolică în ICC. Prin reducerea reabsorbției de NaCl și bicarbonați în tubii proximali.
Cu toate acestea, pentru niciuna dintre aceste indicații acetazolamida nu este tratamentul farmacologic primar (medicamentul de elecție). Acetazolamida este prescrisă și pentru boala de munte (deoarece provoacă acidoză, care duce la restabilirea sensibilității centrului respirator la hipoxie).
Inhibitori ai anhidrazei carbonice în tratamentul bolilor montane
La altitudini mari, presiunea parțială a oxigenului este mai mică, iar oamenii trebuie să respire mai repede pentru a obține suficient oxigen pentru a trăi. Când se întâmplă acest lucru, presiunea parțială a dioxidului de carbon CO2 în plămâni este redusă (pur și simplu suflă atunci când expirați), ducând la alcaloză respiratorie. Acest proces este de obicei compensat de rinichi prin excreția de bicarbonat și, prin urmare, provoacă acidoză metabolică compensatorie, dar acest mecanism durează câteva zile.
Tratamentul mai imediat este inhibitorii de anhidrază carbonică, care previn absorbția bicarbonatului de către rinichi și ajută la corectarea alcalozei. Inhibitorii anhidrazei carbonice ameliorează, de asemenea, boala cronică de munte.
