Transport af kuldioxid med blod. Betydningen af ​​kulsyreanhydrase

Kuldioxid er et stofskifteprodukt af vævsceller og transporteres derfor med blodet fra vævene til lungerne. Kuldioxid spiller en afgørende rolle i at opretholde pH-niveauet i kroppens indre miljøer ved hjælp af mekanismer for syre-base balance. Derfor er transporten af ​​kuldioxid i blodet tæt forbundet med disse mekanismer.

I blodplasma opløses en lille mængde kuldioxid; ved PC02= 40 mm Hg. Kunst. 2,5 ml/100 ml kuldioxid i blodet tolereres, eller 5 %. Mængden af ​​kuldioxid opløst i plasma stiger lineært med PC02-niveauet.

I blodplasma reagerer kuldioxid med vand og danner H+ og HCO3. En stigning i kuldioxidspændingen i blodplasmaet forårsager et fald i dets pH-værdi. Kuldioxidspændingen i blodplasmaet kan ændres ved funktionen af ​​ekstern respiration, og mængden af ​​brintioner eller pH kan ændres af blodets buffersystemer og HCO3, for eksempel ved deres udskillelse gennem nyrerne i urin. pH-værdien af ​​blodplasma afhænger af forholdet mellem koncentrationen af ​​kuldioxid opløst i det og bicarbonationer. I form af bicarbonat transporterer blodplasmaet, det vil sige i en kemisk bundet tilstand, hovedmængden af ​​kuldioxid - omkring 45 ml/100 ml blod eller op til 90%. Erytrocytter transporterer cirka 2,5 ml/100 ml kuldioxid, eller 5 %, i form af en carbaminforbindelse med hæmoglobinproteiner. Transporten af ​​kuldioxid i blodet fra væv til lungerne i de angivne former er ikke forbundet med fænomenet mætning, som med transport af ilt, dvs. jo mere kuldioxid der dannes, jo større mængde transporteres den fra væv til lungerne. Der er dog et krumt forhold mellem partialtrykket af kuldioxid i blodet og mængden af ​​kuldioxid, der transporteres i blodet: kuldioxiddissociationskurven.

Kulsyreanhydrase. (synonym: carbonatdehydratase, carbonathydrolyase) er et enzym, der katalyserer den reversible reaktion af kuldioxidhydrering: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Indeholdt i røde blodlegemer, celler i maveslimhinden, binyrebarken, nyrerne og i små mængder i centralnervesystemet, bugspytkirtlen og andre organer. Kulsyreanhydrases rolle i kroppen er forbundet med vedligeholdelse syre-base balance, transport af CO 2, dannelse af saltsyre ved maveslimhinden. Aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i blodet er normalt ret konstant, men under nogle patologiske tilstande ændrer den sig dramatisk. En stigning i kulsyreanhydraseaktivitet i blodet observeres ved anæmi af forskellig oprindelse, kredsløbsforstyrrelser i II-III-graden, nogle lungesygdomme (bronkiektasi, pneumosklerose) såvel som under graviditet. Et fald i aktiviteten af ​​dette enzym i blodet forekommer med acidose af nyreoprindelse, hyperthyroidisme. Ved intravaskulær hæmolyse vises kulsyreanhydraseaktivitet i urinen, mens den normalt er fraværende. Det er tilrådeligt at overvåge aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i blodet under kirurgiske indgreb på hjerte og lunger, fordi det kan tjene som en indikator for kroppens adaptive evner såvel som under terapi med kulsyreanhydrasehæmmere - hypothiazid, diacarb.

Kulsyreanhydrase(synonym: carbonatdehydratase, carbonathydrolyase) er et enzym, der katalyserer den reversible reaktion af kuldioxidhydrering: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Indeholdt i røde blodlegemer, celler i maveslimhinden, binyrebarken, nyrerne og i små mængder i centralnervesystemet, bugspytkirtlen og andre organer. Kulsyreanhydrases rolle i kroppen er forbundet med vedligeholdelse syre-base balance, transport af CO 2, dannelse af saltsyre ved maveslimhinden. Aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i blodet er normalt ret konstant, men under nogle patologiske tilstande ændrer den sig dramatisk. En stigning i kulsyreanhydraseaktivitet i blodet observeres ved anæmi af forskellig oprindelse, kredsløbsforstyrrelser i II-III-graden, nogle lungesygdomme (bronkiektasi, pneumosklerose) såvel som under graviditet. Et fald i aktiviteten af ​​dette enzym i blodet forekommer med acidose af nyreoprindelse, hyperthyroidisme. Ved intravaskulær hæmolyse vises kulsyreanhydraseaktivitet i urinen, mens den normalt er fraværende. Det er tilrådeligt at overvåge aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i blodet under kirurgiske indgreb på hjerte og lunger, fordi det kan tjene som en indikator for kroppens adaptive evner såvel som under terapi med kulsyreanhydrasehæmmere - hypothiazid, diacarb.

For at bestemme aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase anvendes radiologiske, immunelektroforetiske, kolorimetriske og titrimetriske metoder. Bestemmelsen foretages i fuldblod taget med heparin eller i hæmolyserede røde blodlegemer. Til kliniske formål er de mest acceptable kolorimetriske metoder til bestemmelse af kulsyreanhydraseaktivitet (f.eks. modifikationer af Brinkman-metoden), baseret på bestemmelse af den tid, der kræves for at skifte pH af inkubationsblandingen fra 9,0 til 6,3 som et resultat af CO 2 -hydrering . Vand mættet med kuldioxid blandes med en indikator-bufferopløsning og en vis mængde blodserum (0,02 ml) eller en suspension af hæmolyserede erytrocytter. Fenolrød bruges som indikator. Efterhånden som kulsyremolekyler dissocierer, gennemgår alle nye CO 2 -molekyler enzymatisk hydrering. For at opnå sammenlignelige resultater bør reaktionen altid forløbe ved den samme temperatur, det er mest bekvemt at holde temperaturen på smeltende is på 0°. Kontrolreaktionstiden (spontan reaktion af CO 2 hydrering) er normalt 110-125 Med. Normalt, når den bestemmes ved denne metode, er aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i gennemsnit 2-2,5 konventionelle enheder, og i form af 1 million røde blodlegemer er den 0,458 ± 0,006 konventionelle enheder (en enhed kulsyreanhydrase-aktivitet anses for at være en 2 gange stigning i hastigheden af ​​den katalyserede reaktion).

Bibliografi: Klinisk evaluering af laboratorietests, red. GODT. Titsa, pr. fra engelsk, s. 196, M., 1986.

55-58 vol.% kuldioxid kan udvindes fra venøst ​​blod. Det meste af den CO2, der udvindes fra blodet, kommer fra kulsyresalte, der findes i plasma og erytrocytter, og kun omkring 2,5 vol.% kuldioxid er opløst, og omkring 4-5 vol.% er kombineret med hæmoglobin i form af carbohæmoglobin.

Kulsyre dannes af kuldioxid i røde blodlegemer, som indeholder enzymet kulsyreanhydrase, som er en kraftig katalysator, der accelererer hydreringsreaktionen af ​​CO2.

Binding af kuldioxid i blodet i kapillærerne i den systemiske cirkel. Kuldioxid dannet i vævene diffunderer ind i blodet i blodkapillærerne, da CO2-spændingen i vævene væsentligt overstiger dens spænding i det arterielle blod. CO2 opløst i plasma diffunderer ind i de røde blodlegemer, hvor under påvirkning kulsyreanhydrase det bliver øjeblikkeligt til kulsyre,

Ifølge beregninger er aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i erytrocytter sådan, at reaktionen af ​​kuldioxidhydrering accelereres 1500-2000 gange. Da al kuldioxiden inde i erytrocytten omdannes til kulsyre, er CO2-spændingen inde i erytrocytten tæt på nul, så flere og flere nye mængder CO2 kommer ind i erytrocytten. På grund af dannelsen af ​​kulsyre fra CO3 i erytrocytten stiger koncentrationen af ​​HCO3"-ioner, og de begynder at diffundere ind i plasmaet. Dette er muligt, fordi erytrocyttens overflademembran er permeabel for anioner. For kationer er erytrocytten membranen er praktisk talt uigennemtrængelig I stedet for HCO3"-ioner kommer erytrocytionen ind i klor Overgangen af ​​klorioner fra plasmaet til erytrocytten frigiver natriumioner i plasmaet, som binder HCO3-ionerne, der kommer ind i erytrocytten, og danner NaHCO3 Kemisk analyse af venøst ​​blodplasma viser en signifikant stigning i bikarbonat i det.

Ophobningen af ​​anioner inde i erytrocytten fører til en stigning i osmotisk tryk inde i erytrocytten, og dette forårsager passage af vand fra plasmaet gennem overflademembranen af ​​erytrocytten. Som følge heraf øges volumenet af røde blodlegemer i de systemiske kapillærer. En undersøgelse med hæmatokrit afslørede, at røde blodlegemer optager 40% af volumenet af arterielt blod og 40,4% af volumenet af venøst ​​blod. Det følger heraf, at volumenet af venøse bloderythrocytter er større end arterielle erytrocytter, hvilket forklares ved indtrængning af vand ind i dem.

Samtidig med indtrængen af ​​CO2 i erytrocytten og dannelsen af ​​kulsyre i den, frigives ilt fra oxyhæmoglobin og omdannes til reduceret hæmoglobin. Sidstnævnte er en meget mindre dissocierende syre end oxyhæmoglobin og kulsyre. Derfor, når oxyhæmoglobin omdannes til hæmoglobin, fortrænger H2CO3 kaliumioner fra hæmoglobin og danner i kombination med dem kaliumsaltet af bicarbonat.

Den frigjorte H˙-ion af kulsyre binder til hæmoglobin. Da reduceret hæmoglobin er en let dissocieret syre, sker der ingen forsuring af blodet, og forskellen i pH mellem venøst ​​og arterielt blod er ekstremt lille. Reaktionen, der forekommer i de røde blodlegemer i vævskapillærer, kan repræsenteres som følger:

KHbO2 + H2CO3= HHb + O2 + KHSO3

Af ovenstående følger det, at oxyhæmoglobin, der omdannes til hæmoglobin og afgiver baserne forbundet med det til kuldioxid, fremmer dannelsen af ​​bicarbonat og transporten af ​​kuldioxid i denne form. Derudover danner gcmoglobin en kemisk forbindelse med CO2 - carbohæmoglobin. Tilstedeværelsen af ​​hæmoglobin og kuldioxid i blodet blev bestemt ved det følgende eksperiment. Hvis kaliumcyanid tilsættes fuldblod, som fuldstændig inaktiverer kulsyreanhydrase, viser det sig, at de røde blodlegemer i et sådant blod binder mere CO2 end plasma. Heraf blev det konkluderet, at bindingen af ​​CO2 af erytrocytter efter inaktivering af kulsyreanhydrase forklares ved tilstedeværelsen af ​​en hæmoglobinforbindelse med CO2 i erytrocytter. Det blev senere opdaget, at CO2 binder sig til amingruppen i hæmoglobin og danner en såkaldt carbaminbinding.

Reaktionen af ​​carbohæmoglobindannelse kan gå i den ene eller den anden retning afhængigt af spændingen af ​​kuldioxid i blodet. Selvom en lille del af den samlede mængde kuldioxid, der kan udvindes fra blodet, er kombineret med hæmoglobin (8-10%), er denne forbindelses rolle i transporten af ​​kuldioxid i blodet ret stor. Cirka 25-30 % af den kuldioxid, der absorberes af blodet i de systemiske kapillærer, kombineres med hæmoglobin og danner carbohæmoglobin.

Frigivelse af CO2 fra blod i lungekapillærerne. På grund af det lavere partialtryk af CO2 i alveoleluften sammenlignet med dets spænding i det venøse blod, passerer kuldioxid gennem diffusion fra blodet i lungekapillærerne ind i alveolærluften. CO2-spændingen i blodet falder.

På samme tid, på grund af det højere partialtryk af ilt i den alveolære luft sammenlignet med dens spænding i det venøse blod, strømmer ilt fra den alveolære luft ind i blodet i lungernes kapillærer. O2-spændingen i blodet stiger, og hæmoglobin omdannes til oxyhæmoglobin. Da sidstnævnte er en syre, hvis dissociation er meget højere end for kulsyrehæmoglobin, fortrænger den kulsyre fra sin kaliumsyre. Reaktionen går som følger:

ННb + O2 + KНSO3= KНbO2+H2CO3

Kulsyre, frigjort fra sin binding med baser, nedbrydes af kulsyreanhydrase til kuldioxid til vand. Betydningen af ​​kulsyreanhydrase i frigivelsen af ​​kuldioxid i lungerne kan ses ud fra følgende data. For at dehydreringsreaktionen af ​​H2CO3 opløst i vand kan opstå, med dannelsen af ​​den mængde kuldioxid, der forlader blodet, mens det er i lungernes kapillærer, tager det 300 sekunder. Blod passerer gennem lungernes kapillærer inden for 1-2 sekunder, men i løbet af denne tid, dehydrering af kulsyre inde i de røde blodlegemer og diffusion af den resulterende CO2 først ind i blodplasmaet og derefter ind i alveoleluften.

Da koncentrationen af ​​HCO3-ioner i erytrocytter falder i lungekapillærerne, begynder disse ioner fra plasmaet at diffundere ind i erytrocytterne, og klorioner diffunderer fra erytrocytterne ind i plasmaet. På grund af det faktum, at spændingen af ​​kuldioxid i blodet i lungekapillærerne falder, spaltes carbaminbindingen, og carbohæmoglobin frigiver kuldioxid.

Dissociationskurver for kulsyreforbindelser i blodet. Som vi allerede har sagt, frigives over 85 % af den kuldioxid, der kan udvindes fra blodet ved at gøre det syrne, som et resultat af nedbrydningen af ​​bikarbonater (kalium i røde blodlegemer og natrium i plasma).

Bindingen af ​​kuldioxid og dens frigivelse til blodet afhænger af dens delvise spænding. Det er muligt at konstruere dissociationskurver for kuldioxidforbindelser i blodet, svarende til dissociationskurverne for oxyhæmoglobin. For at gøre dette er volumenprocenterne af kuldioxid bundet i blod plottet langs ordinataksen, og de partielle spændinger af kuldioxid plottes langs abscisseaksen. Den nederste kurve i fig. 58 viser bindingen af ​​kuldioxid med arterielt blod, hvis hæmoglobin er næsten fuldstændig mættet med ilt. Den øverste kurve viser bindingen af ​​sur gas af venøst ​​blod.

Forskellen i højden af ​​disse kurver afhænger af, at arterielt blod, rigt på oxyhæmoglobin, har en lavere evne til at binde kuldioxid sammenlignet med venøst ​​blod. Da det er en stærkere syre end kulsyre, fjerner oxyhæmoglobin baser fra bikarbonater og bidrager derved til frigivelsen af ​​kulsyre. I væv opgiver oxyhæmoglobin, der bliver til hæmoglobin, de baser, der er forbundet med det, hvilket øger bindingen af ​​syregas i blodet.

Punkt A på den nederste kurve i fig. 58 svarer til en syrespænding på 40 mm Hg. Art., altså den spænding, der faktisk eksisterer i arterieblodet. Ved denne spænding er 52 vol.% CO2 bundet. Punkt V på den øverste kurve svarer til en sur gasspænding på 46 mmHg. Art., dvs. faktisk til stede i det venøse blod. Som det ses af kurven, binder venøst ​​blod ved denne spænding 58 vol.% kuldioxid. AV-linjen, der forbinder de øvre og nedre kurver, svarer til de ændringer i evnen til at binde kuldioxid, der opstår, når arterielt blod omdannes til venøst ​​eller omvendt venøst ​​blod til arterielt.

Venøst ​​blod, på grund af det faktum, at det hæmoglobin, det indeholder, omdannes til oxyhæmoglobin, frigiver omkring 6 vol.% CO2 i lungernes kapillærer. Hvis hæmoglobin i lungerne ikke blev omdannet til oxyhæmoglobin, så, som det kan ses af kurven, venøst ​​blod med et partialtryk af kuldioxid i alveolerne svarende til 40 mm Hg. Art. ville binde 54 vol.% CO2, og ville derfor give afkald på ikke 6, men kun 4 vol.%. Ligeledes, hvis det arterielle blod i kapillærerne i den systemiske cirkel ikke opgav sin ilt, det vil sige, hvis dets hæmoglobin forblev mættet med ilt, så er dette arterielle blod ved partialtrykket af kuldioxid til stede i kroppens kapillærer væv, ville ikke være i stand til at binde 58 vol.% CO2, men kun 55 vol.%.

Formålet med arbejdet er at bestemme de faktorer, der påvirker aktiviteten af ​​zinkholdig kulsyreanhydrase i reproduktionssystemet hos hanrotter under forhold med eksponering for lav-intensitet mikrobølgestråling. Kulsyreanhydrase spiller en vigtig rolle i metabolismen af ​​sædplasma og sædmodning. Kulsyreanhydraseaktivitet i vand-saltekstrakter af epididymis og testikler fra rotter i kontrolgruppen varierer ifølge vores data fra 84,0 ± 74,5 U/ml, hvilket målt i vævsvægt er 336,0 ± 298,0 U/mg. Forholdet mellem koncentrationen af ​​zink og polyaminioner og aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase blev undersøgt. Aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i hanrotters reproduktionssystem har et komplekst reguleringsskema, som naturligvis ikke er begrænset til de faktorer, vi har beskrevet. Baseret på de opnåede resultater kan det konkluderes, at rollen som forskellige regulatorer af aktiviteten af ​​dette enzym varierer afhængigt af graden af ​​kulsyreanhydraseaktivitet. Det er sandsynligt, at høje sperminkoncentrationer begrænser transkriptionen af ​​kulsyreanhydrasegenet, givet dataene om funktionerne af denne polyamin. Spermidin tjener sandsynligvis som en begrænsende faktor på de post-tribosomale stadier af regulering af kulsyreanhydraseaktivitet, og putrescin og koncentrationen af ​​zinkioner er indbyrdes forbundne aktiveringsfaktorer.

reproduktionssystem hos hanrotter

zinkion koncentration

polyaminer

kulsyreanhydrase

1. Boyko O.V. Metodiske aspekter af brugen af ​​saltsyrespermin og spermidin til identifikation af uropatogen mikroflora / O.V. Boyko, A.A. Terentyev, A.A. Nikolaev // Problemer med reproduktion. – 2010. – nr. 3. – S. 77-79.

2. Ilyina O.S. Ændringer i zinkindholdet i humant blod ved type I diabetes mellitus og træk ved den hypoglykæmiske virkning af det zinkholdige insulin-chondroitinsulfatkompleks: abstrakt. dis. ...cand. biol. Sci. – Ufa, 2012. – 24 s.

3. Lutsky D.L. Proteinspektrum af ejakulater af forskellig fertilitet / D.L. Lutsky, A.A. Nikolaev, L.V. Lozhkina // Urologi. – 1998. – nr. 2. – S. 48-52.

4. Nikolaev A.A. Aktivitet af spermoplasmatiske enzymer i ejakulater med forskellig fertilitet / A.A. Nikolaev, D.L. Lutsky, V.A. Bochanovsky, L.V. Lozhkina // Urologi. – 1997. – nr. 5. – S. 35.

5. Ploskonos M.V. Bestemmelse af polyaminer i forskellige biologiske objekter / M.V. Ploskonos, A.A. Nikolaev, A.A. Nikolaev // Astrakhan-staten. honning. acad. – Astrakhan, 2007. – 118 s.

6. Polunin A.I. Brugen af ​​zink til behandling af mandlig subfertilitet / A.I. Polunin, V.M. Miroshnikov, A.A. Nikolaev, V.V. Dumchenko, D.L. Lutsky // Mikroelementer i medicin. – 2001. – T. 2. – Nr. 4. – S. 44-46.

7. Haggis G.C., Gortos K. Kulsyreanhydraseaktivitet af hanrotters reproduktionskanalvæv og dets forhold til sædproduktion // J. Fert. Reprod. – 2014. - V. 103. - S. 125-130.

Det er kendt, at aktiviteten af ​​zinkholdig kulsyreanhydrase er høj i reproduktionssystemet hos hanfugle, pattedyr og mennesker. Aktiviteten af ​​dette enzym påvirker modningen af ​​sædceller, deres antal og sædvolumen. Men der er ingen information om ændringer i kulsyreanhydraseaktivitet under påvirkning af andre permanente komponenter i reproduktionssystemet, såsom zinkioner og polyaminer (putrescin, spermin og spermidin), som aktivt påvirker spermatogenesen. Der gives kun en generel beskrivelse af konsekvenserne af ændringer i kulsyreanhydraseaktiviteten på den morfofunktionelle tilstand af organerne i reproduktionssystemet hos hanrotter, antallet af sædceller og deres motilitet.

Formålet med vores arbejde var en undersøgelse af aktiviteten af ​​zinkholdig kulsyreanhydrase og dens forhold til niveauet af polyaminer og zinkioner i vævet i reproduktionssystemet hos modne hanrotter.

Materialer og metoder. Den eksperimentelle del af undersøgelsen omfattede 418 hvide Wistar-hanrotter. Rotterne var 6-7 måneder gamle (modne individer). Rotternes kropsvægt var 180-240 g, holdt under standard vivariumbetingelser. For at undgå påvirkningen af ​​sæsonbestemte forskelle i reaktioner på eksperimentelle påvirkninger blev alle undersøgelser udført i årets efterår-vinterperiode. Indsamlingen af ​​testikler og epididymis fra rotter blev udført under etherbedøvelse (eksperimentelle undersøgelser blev udført i nøje overensstemmelse med Helsinki-erklæringen om human behandling af dyr).

Formålet med vores undersøgelse var vand-saltekstrakter af bitestikler og testikler fra kønsmodne hvide hanrotter. Ekstrakter blev fremstillet i Tris-saltsyrebuffer pH = 7,6 i et vægt/volumenforhold på 1/5, efter fire gange frysning, optøning og centrifugering ved 8000 g i 50 minutter, blev prøverne frosset og opbevaret ved -24 °C indtil Studiet.

Bestemmelse af zink. Til 2 ml af den undersøgte ekstrakt blev der tilsat 0,1 ml 10% NaOH og 0,2 ml af en 1% opløsning af dithizon i carbontetrachlorid. I den negative kontrol blev der tilsat 2 ml destilleret vand, i den positive kontrol - 2 ml af en 20 μmol zinksulfatopløsning (molær koncentration af en standard zinksulfatopløsning). Prøver blev fotometeret ved 535 nm. Koncentrationen af ​​zinkkationer i prøven blev beregnet ved hjælp af formlen: CZn=20 µmol × prøve OD535/standard OD535, hvor prøve OD535 er den optiske tæthed af prøven, målt ved 535 nm; OD535 Standard - optisk tæthed af en standard 20 mikromolær opløsning af zinksulfat, målt ved 535 nm.

Bestemmelse af kulsyreanhydrase. Metoden er baseret på reaktionen af ​​bicarbonat-dehydrering med fjernelse af kuldioxid dannet som følge af dehydrering med intensiv bobling af reaktionsmediet med luft befriet for kulilte og samtidig registrering af ændringshastigheden i pH. Reaktionen initieres ved hurtigt at indføre en opløsning af substratet - natriumbicarbonat (10 mM) i reaktionsblandingen indeholdende testprøven. I dette tilfælde stiger pH med 0,01-0,05 enheder. Prøver (10,0-50,0 mg) af epididymis og testikler fra seksuelt modne hvide hanrotter blev homogeniseret og centrifugeret ved 4500 g i 30 minutter. ved 4 °C, og supernatanten fortyndes med dobbeltdestilleret vand ved 4 °C til et volumen, der gør det muligt at måle reaktionstiden. Kulsyreanhydraseaktivitet bestemmes af ændringen i den initiale pH-værdi fra 8,2 til 8,7 i CO2-dehydreringsreaktionen. Akkumuleringshastigheden af ​​hydroxylioner måles elektrometrisk ved hjælp af et følsomt programmerbart pH-meter (InoLab pH 7310), der er forbundet med en pc. pH-skiftet fra 8,2 til 8,7, som funktion af tiden i det lineære snit, tager højde for enzymaktiviteten. Den gennemsnitlige tid (T) for 4 målinger blev beregnet. Tidspunktet for pH-ændring under spontan hydrering af CO2 i et medium uden prøve blev taget som kontrol. Kulsyreanhydraseaktivitet blev udtrykt i enzymenheder (U) pr. mg vådt væv ifølge ligningen: ED = 2 (T0 - T)/ (T0 × mg væv i reaktionsblandingen), hvor T0 = gennemsnitstid for 4 målinger af en ren opløsning af 4 ml afkølet, mættet kuldioxid, dobbeltdestilleret vand.

Bestemmelse af polyaminer. Prøver (100-200 mg) af epididymis og testikler fra modne albinorotter blev homogeniseret, suspenderet i 1 ml 0,2 normal perchlorsyre for at ekstrahere frie polyaminer og centrifugeret. Til 100 µl af supernatanten blev der tilsat 110 µl 1,5 M natriumcarbonat og 200 µl dansylchlorid (7,5 mg/ml opløsning i acetone; Sigma, München, Tyskland). Derudover blev 10 μL 0,5 mM diaminohexan tilsat som intern standard. Efter 1  times inkubation ved 60°C i mørke blev 50 μL prolinopløsning (100 mg/ml) tilsat for at binde frit dansylchlorid. Derefter blev dansylderivater af polyaminer (herefter benævnt DNSC-polyaminer) ekstraheret med toluen, sublimeret i en vakuumfordamper og opløst i methanol. Kromatografi blev udført på en omvendt fase LC 18-søjle (Supelco), i et højtydende væskekromatografisystem (Dionex) bestående af en gradientblander (model P 580), en automatisk injektor (ASI 100) og en fluorescensdetektor (RF 2000) . Polyaminer blev elueret i en lineær gradient fra 70 % til 100 % (v/v) methanol i vand ved en strømningshastighed på 1 mL/min og detekteret ved en excitationsbølgelængde på 365 nm og en emissionsbølgelængde på 510 nm. Data blev analyseret ved hjælp af Dionex Chromeleon-software, og kvantificering blev udført med kalibreringskurver opnået fra en blanding af rene stoffer (figur A).

Højtydende kromatografi af DNSC polyaminer:

A - kromatogram af en standardblanding af DNSC-polyaminer; B - kromatogram af DNSC-polyaminer fra en af ​​vævsprøverne fra epididymis og testikler fra hanrotter. 1 - putrescine; 2 - kadaverin; 3 - hexandiamin (intern standard); 4 - spermidin; 5 - sperm. X-aksen er tid i minutter, y-aksen er fluorescens. Unummererede toppe - uidentificerede urenheder

Forskningsresultater og diskussion. Som det er kendt, spiller kulsyreanhydrase en vigtig rolle i metabolismen af ​​sædplasma og sædmodning. Kulsyreanhydraseaktivitet i vand-saltekstrakter af epididymis og testikler fra rotter i kontrolgruppen varierer ifølge vores data fra 84,0 ± 74,5 U/ml, hvilket målt i vævsvægt er 336,0 ± 298,0 U/mg. En sådan høj aktivitet af enzymet kan forklares med dets vigtige fysiologiske rolle. Til sammenligning er aktivitetsniveauet af dette enzym i andre væv fra de samme dyr meget lavere (tabel 1), bortset fra fuldblod, hvor høj aktivitet af erytrocyt-carbonanhydrase er kendt. Hvad der dog er bemærkelsesværdigt, er den meget brede spredning i værdierne af kulsyreanhydraseaktivitet i bitestikler og testikler, hvis variationskoefficient er mere end 150% (tabel 1).

tabel 1

Kulsyreanhydraseaktivitet i væv fra kønsmodne mænd

Dette indikerer indflydelsen af ​​uopklarede faktorer på enzymaktiviteten. Der er to forhold, der forklarer denne funktion. For det første er det kendt, at biologisk aktive aminer, herunder polyaminerne spermidin og spermin, er i stand til at aktivere kulsyreanhydrase. Det er det mandlige reproduktionssystem, der er den rigeste kilde til spermin og spermidin. Derfor udførte vi en parallel bestemmelse af koncentrationen af ​​polyaminer i vand-saltekstrakter af epididymis og testikler fra hanrotter. Polyaminerne spermidin, spermin og putrescin blev analyseret ved HPLC som beskrevet i Metoder. Det blev vist, at spermin, spermidin og putrescin blev påvist i vævet i epididymis og testiklerne hos hanrotter (fig. B).

Hos raske seksuelt modne hanrotter var niveauet af spermin 5,962±4,0,91 µg/g væv, spermidin 3,037±3,32 µg/g væv, putrescin 2,678±1,82 µg/g væv og spermin/1,81-forhold 2,81. Desuden er både niveauet af spermidin og niveauet af spermin (i mindre grad) ifølge vores data underlagt betydelige udsving. Korrelationsanalyse viste en signifikant positiv sammenhæng (r=+0,3) mellem niveauerne af spermin og spermidin, og henholdsvis spermidin og putrescin (r=+0,42). Tilsyneladende er denne omstændighed en af ​​de faktorer, der påvirker den høje spredning af resultaterne af bestemmelse af kulsyreanhydraseaktivitet.

En anden regulator af kulsyreanhydraseaktivitet kan være niveauet af zink i reproduktionsvævet hos kønsmodne hanrotter. Ifølge vores data varierer niveauet af zinkion meget, fra 3,2 til 36,7 μg/g væv af den samlede præparation af testiklerne og bitestiklerne hos seksuelt modne hanrotter.

Korrelationsanalyse af zinkniveauer med niveauer af spermin, spermidin og kulsyreanhydraseaktivitet viste forskellige niveauer af positiv korrelation mellem koncentrationen af ​​zinkioner og disse metabolitter. Der blev fundet et ubetydeligt niveau af association med spermin (+0,14). I betragtning af antallet af anvendte observationer er denne korrelation ikke signifikant (p≥0,1). Der blev fundet en signifikant positiv sammenhæng mellem niveauet af zinkioner og koncentrationen af ​​putrescin (+0,42) og koncentrationen af ​​spermidin (+0,39). En forventet høj positiv korrelation (+0,63) blev også fundet mellem koncentrationen af ​​zinkioner og kulsyreanhydraseaktivitet.

På næste trin forsøgte vi at kombinere koncentrationen af ​​zink og niveauet af polyaminer som faktorer, der regulerer kulsyreanhydraseaktivitet. Ved analyse af variationsrækken af ​​den fælles bestemmelse af koncentrationen af ​​zinkioner, polyaminer og kulsyreanhydraseaktivitet blev der afsløret nogle regelmæssigheder. Det blev vist, at ud af 69 undersøgelser udført på niveauet af kulsyreanhydraseaktivitet, kan tre grupper skelnes:

Gruppe 1 - høj aktivitet fra 435 til 372 enheder (antal observationer 37),

Gruppe 2 - lav aktivitet fra 291 til 216 enheder (antal observationer 17),

Gruppe 3 - meget lav aktivitet fra 177 til 143 enheder (antal observationer 15).

Ved rangering af niveauerne af polyaminer og koncentrationen af ​​zinkioner med disse grupper blev der afsløret et interessant træk, som ikke fremkom ved analyse af variationsrækken. De maksimale sperminkoncentrationer (i gennemsnit 9,881±0,647 μg/g væv) er forbundet med den tredje gruppe af observationer med meget lav kulsyreanhydraseaktivitet, og minimum (i gennemsnit 2,615±1,130 μg/g væv) med den anden gruppe med lav enzymaktivitet.

Det største antal observationer er forbundet med den første gruppe med et højt niveau af kulsyreanhydraseaktivitet i denne gruppe, sperminkoncentrationer er tæt på gennemsnitsværdier (i gennemsnit 4,675 ± 0,725 μg/g væv).

Koncentrationen af ​​zinkioner udviser et komplekst forhold til aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase. I den første gruppe af kulsyreanhydraseaktivitet (tabel 2) er koncentrationen af ​​zinkioner også højere end værdierne i andre grupper (i gennemsnit 14,11±7,25 μg/g væv). Yderligere falder koncentrationen af ​​zinkioner i overensstemmelse med faldet i kulsyreanhydraseaktivitet, men dette fald er ikke proportionalt. Hvis aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i den anden gruppe falder i forhold til den første med 49,6% og i den tredje med 60,35%, falder koncentrationen af ​​zinkioner i den anden gruppe med 23% og i den tredje med 39%.

tabel 2

Forholdet mellem koncentrationen af ​​polyaminer og zinkioner og aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase

Dette indikerer yderligere faktorer, der påvirker aktiviteten af ​​dette enzym. Dynamikken af ​​putrescin koncentration ser noget anderledes ud (tabel 2). Niveauet af denne polyamin falder i et hurtigere tempo, og i den tredje sammenligningsgruppe er niveauet af putrescin i gennemsnit lavere med næsten 74%. Dynamikken af ​​spermidinniveauet adskiller sig ved, at de "springende" koncentrationsværdier af denne polyamin primært er forbundet med den anden gruppe afer. Med høj aktivitet af dette enzym (gruppe 1) er spermidinkoncentrationen lidt højere end gennemsnittet for alle observationer, og i den tredje gruppe er den næsten 4 gange lavere end koncentrationen i den anden gruppe.

Aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase i hanrotters reproduktionssystem har således et komplekst reguleringsskema, som naturligvis ikke er begrænset til de faktorer, vi har beskrevet. Baseret på de opnåede resultater kan det konkluderes, at rollen som forskellige regulatorer af aktiviteten af ​​dette enzym varierer afhængigt af graden af ​​kulsyreanhydraseaktivitet. Det er sandsynligt, at høje sperminkoncentrationer begrænser transkriptionen af ​​kulsyreanhydrasegenet, givet dataene om funktionerne af denne polyamin. Spermidin tjener sandsynligvis som en begrænsende faktor på de post-tribosomale stadier af regulering af kulsyreanhydraseaktivitet, og putrescin og koncentrationen af ​​zinkioner er indbyrdes forbundne aktiveringsfaktorer.

Under disse forhold bliver vurderingen af ​​indflydelsen af ​​eksterne faktorer (herunder dem, der ændrer reproduktiv funktion) på aktiviteten af ​​kulsyreanhydrase, som et af de vigtige led i metabolismen af ​​reproduktionssystemet hos hanpattedyr, ikke kun vigtig, men også en temmelig kompleks proces, der kræver et stort antal kontroller og multilateral vurdering.

Bibliografisk link

Vi gør dig opmærksom på magasiner udgivet af forlaget "Academy of Natural Sciences"

Som paradoksalt nok ikke selvstændigt bruges som diuretika (diuretika). Kulsyreanhydrasehæmmere bruges hovedsageligt til glaukom.

Kulsyreanhydrase i epitelet af nefronens proksimale tubuli katalyserer dehydreringen af ​​kulsyre, som er et nøgleled i reabsorptionen af ​​bicarbonater. Når kulsyreanhydrasehæmmere virker, reabsorberes natriumbicarbonat ikke, men udskilles i urinen (urinen bliver basisk). Efter natrium udskilles kalium og vand fra kroppen i urinen. Den diuretiske virkning af stoffer i denne gruppe er svag, da næsten alt det natrium, der frigives til urinen i de proksimale tubuli, tilbageholdes i de distale dele af nefronen. Derfor Kulsyreanhydrasehæmmere anvendes i øjeblikket ikke uafhængigt som diuretika..

Kulsyreanhydrasehæmmere

Acetazolamid

(diacarb) er den mest berømte repræsentant for denne gruppe af diuretika. Det absorberes godt fra mave-tarmkanalen og udskilles uændret hurtigt i urinen (det vil sige, dets virkning er kortvarig). Lægemidler, der ligner acetazolamid - dichlorphenamid(daranid) og methazolamid(neptazan).

Methazolamid hører også til klassen af ​​kulsyreanhydraseinhibitorer. Har en længere halveringstid end acetazolamid og er mindre nefrotoksisk.

Dorzolamid. Indiceret til reduktion af forhøjet intraokulært tryk hos patienter med åbenvinklet glaukom eller okulær hypertension, som ikke reagerer tilstrækkeligt på betablokkere.

Brinzolamid(handelsnavne Azopt, Alcon Laboratories, Inc., Befardin Fardi MEDICALS) tilhører også klassen af ​​kulsyreanhydrasehæmmere. Anvendes til at reducere intraokulært tryk hos patienter med åbenvinklet glaukom eller okulær hypertension. Kombinationen af ​​brinzolamid og timolol bruges aktivt på markedet under handelsnavnet Azarga.

Bivirkninger

Kulsyreanhydrasehæmmere har følgende hovedbivirkninger:

• hypokaliæmi;
• hyperchloremisk metabolisk acidose;
• phosphaturi;
• hypercalciuri med risiko for nyresten;
• neurotoksicitet (paræstesi og døsighed);
• allergiske reaktioner.

Kontraindikationer

Acetazolamid er, ligesom andre kulsyreanhydrasehæmmere, kontraindiceret ved levercirrose, da alkalinisering af urinen forhindrer frigivelsen af ​​ammoniak, hvilket fører til encefalopati.

Indikationer for brug

Kulsyreanhydrasehæmmere bruges primært til behandling af glaukom. De kan også bruges til at behandle epilepsi og akut bjergsyge. Da de fremmer opløsning og eliminering af urinsyre, kan de bruges til behandling af gigt.

Acetazolamid bruges under følgende forhold:

• Grøn stær (reducerer produktionen af ​​intraokulær væske i choroid plexus i ciliærlegemet.
• Behandling af epilepsi (petit mal). Acetazolamid er effektivt til behandling af de fleste typer anfald, herunder tonisk-kloniske anfald og absence-anfald, selvom det har begrænset fordel, da tolerancen udvikler sig ved langvarig brug.
• Til forebyggelse af nefropati under behandling, da nedbrydningen af ​​celler frigiver en stor mængde purinbaser, som giver en kraftig stigning i syntesen af ​​urinsyre. Alkalisering af urin med acetazolamid på grund af frigivelse af bicarbonater hæmmer nefropati på grund af tab af urinsyrekrystaller.
• For at øge diurese under ødem og korrigere metabolisk hypochloræmisk alkalose i CHF. Ved at reducere reabsorptionen af ​​NaCl og bikarbonater i de proksimale tubuli.

Men for ingen af ​​disse indikationer er acetazolamid den primære farmakologiske behandling (valgfrit lægemiddel). Acetazolamid er også ordineret til bjergsyge (da det forårsager acidose, hvilket fører til genoprettelse af respirationscentrets følsomhed over for hypoxi).

Kulsyreanhydrasehæmmere til behandling af bjergsyge

I store højder er partialtrykket af ilt lavere, og folk skal trække vejret hurtigere for at få ilt nok til at leve. Når dette sker, reduceres partialtrykket af kuldioxid CO2 i lungerne (blot blæses ud, når du ånder ud), hvilket resulterer i respiratorisk alkalose. Denne proces kompenseres normalt af nyrerne gennem bikarbonatudskillelse og forårsager derved kompensatorisk metabolisk acidose, men denne mekanisme tager flere dage.

Mere øjeblikkelig behandling er kulsyreanhydrasehæmmere, som forhindrer bikarbonatoptagelse i nyrerne og hjælper med at korrigere alkalose. Kulsyreanhydrasehæmmere forbedrer også kronisk bjergsyge.