Effetto Bohr

Del Effetto Bohr indica la capacità dell'ossigeno di legarsi all'emoglobina a seconda del valore del pH e della pressione parziale dell'anidride carbonica. È in gran parte responsabile dello scambio di gas negli organi e nei tessuti. Le malattie respiratorie e la respirazione scorretta hanno un impatto sul valore del pH del sangue tramite l'effetto Bohr e interrompono il normale scambio di gas.

Cos'è l'effetto Bohr?

L'effetto Bohr prende il nome dal suo scopritore Christian Bohr, il padre del famoso fisico Niels Bohr. Christian Bohr (1855-1911) ha riconosciuto la dipendenza dell'affinità dell'ossigeno (capacità di legare l'ossigeno) dell'emoglobina dal valore del pH o dall'anidride carbonica o dalla pressione parziale dell'ossigeno. Più alto è il valore del pH, più forte è l'affinità con l'ossigeno dell'emoglobina e viceversa.

Insieme all'effetto del legame cooperativo dell'ossigeno e all'influenza del ciclo Rapoport-Luebering, l'effetto Bohr consente all'emoglobina di essere un trasportatore di ossigeno ideale nel corpo. Queste influenze modificano le proprietà steriche dell'emoglobina. A seconda delle condizioni ambientali, viene stabilito il rapporto tra l'emoglobina T scarsamente legante l'ossigeno e l'emoglobina R ben legante l'ossigeno. L'ossigeno viene normalmente assorbito nei polmoni, mentre l'ossigeno viene solitamente rilasciato negli altri tessuti.

Funzione e compito

L'effetto Bohr assicura che il corpo riceva ossigeno trasportando ossigeno con l'aiuto dell'emoglobina. L'ossigeno è legato come un legante all'atomo di ferro centrale dell'emoglobina. Il complesso proteico contenente ferro ha quattro unità eme ciascuna. Ogni unità eme può legare una molecola di ossigeno. Pertanto ogni complesso proteico può contenere fino a quattro molecole di ossigeno.

La modifica delle proprietà steriche dell'eme come risultato dell'influenza dei protoni (ioni idrogeno) o di altri ligandi sposta l'equilibrio tra la forma a T e la forma a R dell'emoglobina. Nei tessuti che utilizzano l'ossigeno, il legame dell'ossigeno all'emoglobina viene indebolito abbassando il valore del pH. È consegnato meglio. Pertanto, nei tessuti metabolicamente attivi, un aumento della concentrazione di ioni idrogeno porta ad un aumento del rilascio di ossigeno. Contemporaneamente aumenta la pressione parziale dell'anidride carbonica nel sangue. Più basso è il valore del pH e maggiore è la pressione parziale dell'anidride carbonica, più ossigeno viene emesso. Questo continua fino a quando il complesso dell'emoglobina è completamente privo di ossigeno.

Nei polmoni, la pressione parziale dell'anidride carbonica diminuisce attraverso l'espirazione. Ciò porta ad un aumento del valore del pH e quindi anche ad un aumento dell'affinità dell'ossigeno dell'emoglobina. Pertanto, oltre al rilascio di anidride carbonica, anche l'ossigeno viene contemporaneamente assorbito dall'emoglobina.

Inoltre, il legame cooperativo dell'ossigeno dipende dai ligandi. L'atomo di ferro centrale lega protoni, anidride carbonica, ioni cloruro e molecole di ossigeno come ligandi. Più ligandi di ossigeno ci sono, più forte è l'affinità dell'ossigeno nei restanti siti di legame. Tuttavia, tutti gli altri ligandi indeboliscono l'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno. Ciò significa che più protoni, molecole di anidride carbonica o ioni cloruro sono legati all'emoglobina, più facile sarà il rilascio dell'ossigeno rimanente. Tuttavia, un'elevata pressione parziale di ossigeno favorisce il legame dell'ossigeno.

Inoltre, negli eritrociti ha luogo un modo diverso di glicolisi rispetto alle altre cellule. Questo è il ciclo Rapoport-Luebering. L'intermedio 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG) si forma durante il ciclo Rapoport-Luebering. Il composto 2,3-BPG è un effettore allosterico nella regolazione dell'affinità dell'ossigeno per l'emoglobina. Stabilizza l'emoglobina T. Ciò favorisce il rapido rilascio di ossigeno durante la glicolisi.

Il legame dell'ossigeno all'emoglobina è indebolito dalla diminuzione del valore del pH, dall'aumento della concentrazione di 2,3-BPG, dall'aumento della pressione parziale dell'anidride carbonica e dall'aumento della temperatura. Ciò aumenta il rilascio di ossigeno. Al contrario, sono benefici l'aumento del valore del pH, la diminuzione della concentrazione di 2,3-BPG, la diminuzione della pressione parziale dell'anidride carbonica e la diminuzione della temperatura del sangue.

Malattie e disturbi

La respirazione accelerata nel contesto di malattie respiratorie come l'asma o l'iperventilazione a seguito di panico, stress o abitudine porta ad un aumento del valore di pH dovuto all'aumento dell'espirazione di anidride carbonica per effetto Bohr. Ciò aumenta l'affinità dell'ossigeno dell'emoglobina. Il rilascio di ossigeno nelle cellule è reso più difficile. Pertanto, schemi respiratori inefficaci portano a un insufficiente apporto di ossigeno alle cellule (ipossia cellulare).

Le conseguenze sono infiammazione cronica, un sistema immunitario indebolito, malattie respiratorie croniche e molte altre malattie croniche. Secondo le conoscenze mediche generali, l'ipossia cellulare è spesso il fattore scatenante per malattie come diabete, cancro, malattie cardiache o stanchezza cronica.

Secondo il medico e scienziato russo Buteyko, l'iperventilazione non è solo il risultato di malattie respiratorie, ma è spesso causata anche da stress e reazioni di panico. A lungo termine, crede che la respirazione eccessiva diventi un'abitudine e il punto di partenza per varie malattie.

Per la terapia, vengono eseguiti respirazione nasale coerente, respirazione diaframmatica, pause respiratorie prolungate ed esercizi di rilassamento per normalizzare la respirazione a lungo termine. Diversi studi hanno dimostrato che il metodo Buteyko può ridurre il consumo di farmaci anticonvulsivanti del 90% e di cortisone del 49%.

Se l'espirazione di anidride carbonica è troppo bassa durante l'ipoventilazione, il corpo diventa troppo acido (acidosi). L'acidosi è quando il pH del sangue è inferiore a 7,35. L'acidosi che si verifica durante l'ipoventilazione è anche nota come acidosi respiratoria. Le cause possono essere paralisi del centro respiratorio, anestesia o costole rotte. L'acidosi respiratoria è caratterizzata da mancanza di respiro, labbra blu e aumento dell'escrezione di liquidi. L'acidosi può portare a disturbi cardiovascolari con pressione sanguigna bassa, aritmie cardiache e coma.