Transport ng carbon dioxide sa pamamagitan ng dugo. Ang kahulugan ng carbonic anhydrase

Ang carbon dioxide ay isang metabolic na produkto ng mga selula ng tisyu at samakatuwid ay dinadala ng dugo mula sa mga tisyu patungo sa mga baga. Ang carbon dioxide ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagpapanatili ng antas ng pH sa mga panloob na kapaligiran ng katawan sa pamamagitan ng mga mekanismo ng balanse ng acid-base. Samakatuwid, ang transportasyon ng carbon dioxide sa dugo ay malapit na nauugnay sa mga mekanismong ito.

Sa plasma ng dugo, ang isang maliit na halaga ng carbon dioxide ay natutunaw; sa PC02= 40 mm Hg. Art. Ang 2.5 ml/100 ml ng carbon dioxide sa dugo ay pinahihintulutan, o 5%. Ang dami ng carbon dioxide na natunaw sa plasma ay tumataas nang linearly sa antas ng PC02.

Sa plasma ng dugo, ang carbon dioxide ay tumutugon sa tubig upang bumuo ng H+ at HCO3. Ang pagtaas ng tensyon ng carbon dioxide sa plasma ng dugo ay nagdudulot ng pagbaba sa halaga ng pH nito. Ang pag-igting ng carbon dioxide sa plasma ng dugo ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pag-andar ng panlabas na paghinga, at ang dami ng mga hydrogen ions o pH ay maaaring mabago ng mga buffer system ng dugo at HCO3, halimbawa, sa pamamagitan ng kanilang paglabas sa pamamagitan ng mga bato sa ihi. Ang halaga ng pH ng plasma ng dugo ay nakasalalay sa ratio ng konsentrasyon ng carbon dioxide na natunaw dito at mga bicarbonate ions. Sa anyo ng bikarbonate, ang plasma ng dugo, i.e. sa isang estado na nakagapos sa kemikal, ay nagdadala ng pangunahing halaga ng carbon dioxide - mga 45 ml/100 ml ng dugo, o hanggang 90%. Ang mga erythrocytes ay nagdadala ng humigit-kumulang 2.5 ml/100 ml ng carbon dioxide, o 5%, sa anyo ng isang carbamine compound na may mga protina ng hemoglobin. Ang transportasyon ng carbon dioxide sa dugo mula sa mga tisyu patungo sa mga baga sa ipinahiwatig na mga form ay hindi nauugnay sa hindi pangkaraniwang bagay ng saturation, tulad ng sa transportasyon ng oxygen, ibig sabihin, mas maraming carbon dioxide ang nabuo, mas malaki ang halaga nito ay dinadala mula sa tissue sa baga. Gayunpaman, mayroong isang curvilinear na relasyon sa pagitan ng bahagyang presyon ng carbon dioxide sa dugo at ang dami ng carbon dioxide na dinadala ng dugo: ang carbon dioxide dissociation curve.

Carbonic anhydrase. (kasingkahulugan: carbonate dehydratase, carbonate hydrolyase) ay isang enzyme na nag-catalyze sa reversible reaction ng carbon dioxide hydration: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Nakapaloob sa mga pulang selula ng dugo, mga selula ng gastric mucosa, adrenal cortex, bato, at sa maliit na dami sa central nervous system, pancreas at iba pang mga organo. Ang papel ng carbonic anhydrase sa katawan ay nauugnay sa pagpapanatili balanse ng acid-base, transportasyon ng CO 2, pagbuo ng hydrochloric acid sa pamamagitan ng gastric mucosa. Ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa dugo ay karaniwang medyo pare-pareho, ngunit sa ilang mga pathological na kondisyon ito ay nagbabago nang malaki. Ang pagtaas ng aktibidad ng carbonic anhydrase sa dugo ay sinusunod sa anemia ng iba't ibang pinagmulan, mga karamdaman sa sirkulasyon ng II-III degree, ilang mga sakit sa baga (bronchiectasis, pneumosclerosis), pati na rin sa panahon ng pagbubuntis. Ang pagbawas sa aktibidad ng enzyme na ito sa dugo ay nangyayari sa acidosis ng pinagmulan ng bato, hyperthyroidism. Sa intravascular hemolysis, lumilitaw ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa ihi, habang karaniwan ay wala ito. Maipapayo na subaybayan ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa dugo sa panahon ng mga interbensyon sa kirurhiko sa puso at baga, dahil maaari itong magsilbi bilang isang tagapagpahiwatig ng mga kakayahan ng adaptive ng katawan, pati na rin sa panahon ng therapy na may carbonic anhydrase inhibitors - hypothiazide, diacarb.

Carbonic anhydrase(kasingkahulugan: carbonate dehydratase, carbonate hydrolyase) ay isang enzyme na nag-catalyze sa reversible reaction ng carbon dioxide hydration: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. Nakapaloob sa mga pulang selula ng dugo, mga selula ng gastric mucosa, adrenal cortex, bato, at sa maliit na dami sa central nervous system, pancreas at iba pang mga organo. Ang papel ng carbonic anhydrase sa katawan ay nauugnay sa pagpapanatili balanse ng acid-base, transportasyon ng CO 2, pagbuo ng hydrochloric acid sa pamamagitan ng gastric mucosa. Ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa dugo ay karaniwang medyo pare-pareho, ngunit sa ilang mga pathological na kondisyon ito ay nagbabago nang malaki. Ang pagtaas ng aktibidad ng carbonic anhydrase sa dugo ay sinusunod sa anemia ng iba't ibang pinagmulan, mga karamdaman sa sirkulasyon ng II-III degree, ilang mga sakit sa baga (bronchiectasis, pneumosclerosis), pati na rin sa panahon ng pagbubuntis. Ang pagbawas sa aktibidad ng enzyme na ito sa dugo ay nangyayari sa acidosis ng pinagmulan ng bato, hyperthyroidism. Sa intravascular hemolysis, lumilitaw ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa ihi, habang karaniwan ay wala ito. Maipapayo na subaybayan ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa dugo sa panahon ng mga interbensyon sa kirurhiko sa puso at baga, dahil maaari itong magsilbi bilang isang tagapagpahiwatig ng mga kakayahan ng adaptive ng katawan, pati na rin sa panahon ng therapy na may carbonic anhydrase inhibitors - hypothiazide, diacarb.

Upang matukoy ang aktibidad ng carbonic anhydrase, ginagamit ang radiological, immunoelectrophoric, colorimetric at titrimetric na mga pamamaraan. Ang pagpapasiya ay ginawa sa buong dugo na kinuha gamit ang heparin o sa mga hemolyzed na pulang selula ng dugo. Para sa mga klinikal na layunin, ang pinaka-katanggap-tanggap na mga pamamaraan ng colorimetric para sa pagtukoy ng aktibidad ng carbonic anhydrase (halimbawa, mga pagbabago sa pamamaraan ng Brinkman), batay sa pagtukoy ng oras na kinakailangan upang ilipat ang pH ng pinaghalong incubation mula 9.0 hanggang 6.3 bilang resulta ng CO 2 hydration . Ang tubig na puspos ng carbon dioxide ay halo-halong may indicator-buffer solution at isang tiyak na halaga ng serum ng dugo (0.02 ml) o isang suspensyon ng hemolyzed erythrocytes. Ang phenol red ay ginagamit bilang indicator. Habang naghihiwalay ang mga molekula ng carbonic acid, ang lahat ng bagong molekula ng CO 2 ay sumasailalim sa enzymatic hydration. Upang makakuha ng maihahambing na mga resulta, ang reaksyon ay dapat palaging magpatuloy sa parehong temperatura, ito ay pinaka-maginhawa upang mapanatili ang temperatura ng natutunaw na yelo sa 0 °. Ang oras ng kontrol ng reaksyon (kusang reaksyon ng CO 2 hydration) ay karaniwang 110-125 Sa. Karaniwan, kapag tinutukoy ng pamamaraang ito, ang aktibidad ng carbonic anhydrase ay nasa average na 2-2.5 conventional units, at sa mga tuntunin ng 1 milyong pulang selula ng dugo ito ay 0.458 ± 0.006 conventional units (isang unit ng carbonic anhydrase activity ay kinuha bilang isang 2-tiklop na pagtaas sa rate ng catalyzed reaksyon).

Bibliograpiya: Klinikal na pagsusuri ng mga pagsubok sa laboratoryo, ed. MABUTI. Titsa, per. mula sa Ingles, p. 196, M., 1986.

55-58 vol.% ng carbon dioxide ay maaaring makuha mula sa venous blood. Karamihan sa CO2 na nakuha mula sa dugo ay nagmumula sa mga carbonic acid salt na nasa plasma at erythrocytes, at halos 2.5 vol.% lamang ng carbon dioxide ang natutunaw at humigit-kumulang 4-5 vol.% ay pinagsama sa hemoglobin sa anyo ng carbohemoglobin.

Ang carbonic acid ay nabuo mula sa carbon dioxide sa mga pulang selula ng dugo, na naglalaman ng enzyme carbonic anhydrase, na isang malakas na katalista na nagpapabilis sa reaksyon ng hydration ng CO2.

Pagbubuklod ng carbon dioxide sa dugo sa systemic capillaries. Ang carbon dioxide na nabuo sa mga tisyu ay nagkakalat sa dugo ng mga capillary ng dugo, dahil ang pag-igting ng CO2 sa mga tisyu ay makabuluhang lumampas sa pag-igting nito sa arterial na dugo. CO2 dissolved sa plasma diffuses sa pulang selula ng dugo, kung saan sa ilalim ng impluwensya carbonic anhydrase agad itong nagiging carbonic acid,

Ayon sa mga kalkulasyon, ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa erythrocytes ay tulad na ang reaksyon ng carbon dioxide hydration ay pinabilis ng 1500-2000 beses. Dahil ang lahat ng carbon dioxide sa loob ng erythrocyte ay na-convert sa carbonic acid, ang CO2 tension sa loob ng erythrocyte ay malapit sa zero, kaya parami nang parami ang mga bagong halaga ng CO2 na pumapasok sa erythrocyte. Dahil sa pagbuo ng carbonic acid mula sa CO3 sa erythrocyte, ang konsentrasyon ng HCO3" ions ay tumataas, at nagsisimula silang kumalat sa plasma. Posible ito dahil ang ibabaw na lamad ng erythrocyte ay natatagusan ng mga anion. Para sa mga cation, ang erythrocyte Ang lamad ay halos hindi natatagusan sa halip na mga HCO3" na ion, ang erythrocyte ion ay pumapasok sa chlorine Ang paglipat ng mga chlorine ions mula sa plasma patungo sa erythrocyte ay naglalabas ng mga sodium ions sa plasma, na nagbubuklod sa mga HCO3 ions na pumapasok sa erythrocyte, na bumubuo ng NaHCO3 na pagtatasa ng kemikal ng venous blood plasma ay nagpapakita ng isang makabuluhang pagtaas sa bikarbonate sa loob nito.

Ang akumulasyon ng mga anion sa loob ng erythrocyte ay humahantong sa pagtaas ng osmotic pressure sa loob ng erythrocyte, at ito ay nagiging sanhi ng pagpasa ng tubig mula sa plasma sa ibabaw ng lamad ng erythrocyte. Bilang isang resulta, ang dami ng mga pulang selula ng dugo sa systemic capillaries ay tumataas. Ang isang pag-aaral gamit ang hematocrit ay nagsiwalat na ang mga pulang selula ng dugo ay sumasakop sa 40% ng dami ng arterial blood at 40.4% ng dami ng venous blood. Ito ay sumusunod mula dito na ang dami ng venous blood erythrocytes ay mas malaki kaysa sa arterial erythrocytes, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagtagos ng tubig sa kanila.

Kasabay ng pagpasok ng CO2 sa erythrocyte at pagbuo ng carbonic acid sa loob nito, ang oxygen ay inilabas mula sa oxyhemoglobin at na-convert sa pinababang hemoglobin. Ang huli ay isang mas kaunting dissociating acid kaysa sa oxyhemoglobin at carbonic acid. Samakatuwid, kapag ang oxyhemoglobin ay na-convert sa hemoglobin, inilipat ng H2CO3 ang mga potassium ions mula sa hemoglobin at, pagsasama-sama sa kanila, ay bumubuo ng potassium salt ng bikarbonate.

Ang napalaya na H˙ ion ng carbonic acid ay nagbubuklod sa hemoglobin. Dahil ang pinababang hemoglobin ay isang bahagyang dissociated acid, walang acidification ng dugo at ang pagkakaiba sa pH sa pagitan ng venous at arterial na dugo ay napakaliit. Ang reaksyon na nagaganap sa mga pulang selula ng dugo ng mga tissue capillaries ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:

KHbO2 + H2CO3= HHb + O2 + KHSO3

Mula sa itaas ay sumusunod na ang oxyhemoglobin, na nagiging hemoglobin at binibigyan ang mga base na nauugnay dito sa carbon dioxide, ay nagtataguyod ng pagbuo ng bikarbonate at ang transportasyon ng carbon dioxide sa form na ito. Bilang karagdagan, ang gcmoglobin ay bumubuo ng isang kemikal na tambalan na may CO2 - carbohemoglobin. Ang pagkakaroon ng hemoglobin at carbon dioxide sa dugo ay tinutukoy ng sumusunod na eksperimento. Kung ang potassium cyanide ay idinagdag sa buong dugo, na ganap na hindi aktibo ang carbonic anhydrase, lumalabas na ang mga pulang selula ng dugo ng naturang dugo ay nagbubuklod ng mas maraming CO2 kaysa sa plasma. Mula dito ay napagpasyahan na ang pagbubuklod ng CO2 ng mga erythrocytes pagkatapos ng hindi aktibo ng carbonic anhydrase ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang hemoglobin compound na may CO2 sa mga erythrocytes. Nang maglaon ay natuklasan na ang CO2 ay nakakabit sa amine group ng hemoglobin, na bumubuo ng tinatawag na carbamine bond.

Ang reaksyon ng pagbuo ng carbohemoglobin ay maaaring pumunta sa isang direksyon o sa iba pa depende sa pag-igting ng carbon dioxide sa dugo. Bagaman ang isang maliit na bahagi ng kabuuang halaga ng carbon dioxide na maaaring makuha mula sa dugo ay pinagsama sa hemoglobin (8-10%), ang papel ng tambalang ito sa transportasyon ng carbon dioxide sa dugo ay medyo malaki. Humigit-kumulang 25-30% ng carbon dioxide na hinihigop ng dugo sa mga systemic capillaries ay pinagsama sa hemoglobin upang bumuo ng carbohemoglobin.

Paglabas ng CO2 sa pamamagitan ng dugo sa mga capillary ng baga. Dahil sa mas mababang partial pressure ng CO2 sa alveolar air kumpara sa tensyon nito sa venous blood, ang carbon dioxide ay dumadaan sa diffusion mula sa dugo ng pulmonary capillaries papunta sa alveolar air. Bumababa ang tensyon ng CO2 sa dugo.

Kasabay nito, dahil sa mas mataas na bahagyang presyon ng oxygen sa alveolar air kumpara sa pag-igting nito sa venous blood, ang oxygen ay dumadaloy mula sa alveolar air papunta sa dugo ng mga capillary ng baga. Ang pag-igting ng O2 sa dugo ay tumataas, at ang hemoglobin ay na-convert sa oxyhemoglobin. Dahil ang huli ay isang acid, ang dissociation na kung saan ay mas mataas kaysa sa carbonic acid hemoglobin, pinapalitan nito ang carbonic acid mula sa potassium acid nito. Ang reaksyon ay ganito:

ННb + O2 + KНSO3= KНbO2+H2CO3

Ang carbonic acid, na napalaya mula sa pagkakatali nito sa mga base, ay pinaghiwa-hiwalay ng carbonic anhydrase sa carbon dioxide sa tubig. Ang kahalagahan ng carbonic anhydrase sa pagpapalabas ng carbon dioxide sa baga ay makikita mula sa mga sumusunod na datos. Upang mangyari ang dehydration reaction ng H2CO3 na natunaw sa tubig, sa pagbuo ng dami ng carbon dioxide na nag-iiwan sa dugo habang ito ay nasa mga capillary ng baga, ito ay tumatagal ng 300 segundo. Ang dugo ay dumadaan sa mga capillary ng baga sa loob ng 1-2 segundo, ngunit sa panahong ito, ang pag-aalis ng tubig ng carbonic acid sa loob ng pulang selula ng dugo at pagsasabog ng nagresultang CO2 muna sa plasma ng dugo at pagkatapos ay sa hangin ng alveolar.

Dahil ang konsentrasyon ng HCO3 ions sa erythrocytes ay bumababa sa pulmonary capillaries, ang mga ions na ito mula sa plasma ay nagsisimulang kumalat sa mga erythrocytes, at ang mga chlorine ions ay nagkakalat mula sa mga erythrocytes patungo sa plasma. Dahil sa ang katunayan na ang pag-igting ng carbon dioxide sa dugo ng mga pulmonary capillaries ay bumababa, ang carbamine bond ay nabura at ang carbohemoglobin ay naglalabas ng carbon dioxide.

Dissociation curves ng carbonic acid compounds sa dugo. Tulad ng nasabi na natin, higit sa 85% ng carbon dioxide na maaaring makuha mula sa dugo sa pamamagitan ng pag-acidify nito ay inilabas bilang resulta ng pagkasira ng bicarbonates (potassium sa mga pulang selula ng dugo at sodium sa plasma).

Ang pagbubuklod ng carbon dioxide at ang paglabas nito sa dugo ay nakasalalay sa bahagyang pag-igting nito. Posibleng bumuo ng mga dissociation curve para sa carbon dioxide compound sa dugo, katulad ng dissociation curves para sa oxyhemoglobin. Upang gawin ito, ang mga porsyento ng dami ng carbon dioxide na nakagapos sa dugo ay naka-plot sa kahabaan ng ordinate axis, at ang mga partial stresses ng carbon dioxide ay naka-plot sa kahabaan ng abscissa axis. Ang mas mababang curve sa Fig. 58 ay nagpapakita ng pagbubuklod ng carbon dioxide sa pamamagitan ng arterial blood, ang hemoglobin na halos ganap na puspos ng oxygen. Ang itaas na kurba ay nagpapakita ng pagbubuklod ng acid gas sa pamamagitan ng venous blood.

Ang pagkakaiba sa taas ng mga kurba na ito ay nakasalalay sa katotohanan na ang arterial blood, na mayaman sa oxyhemoglobin, ay may mas mababang kakayahang magbigkis ng carbon dioxide kumpara sa venous blood. Bilang isang mas malakas na acid kaysa sa carbonic acid, ang oxyhemoglobin ay nag-aalis ng mga base mula sa bicarbonates at sa gayon ay nag-aambag sa pagpapalabas ng carbonic acid. Sa mga tisyu, ang oxyhemoglobin, na nagiging hemoglobin, ay nagbibigay ng mga base na nauugnay dito, pinatataas ang pagbubuklod ng acid gas sa dugo.

Point A sa ibabang curve sa Fig. 58 ay tumutugma sa isang boltahe ng acid na 40 mm Hg. Art., ibig sabihin, ang boltahe na aktwal na umiiral sa arterial blood. Sa boltahe na ito, 52 vol.% CO2 ang nakatali. Ang punto V sa itaas na kurba ay tumutugma sa boltahe ng acid gas na 46 mmHg. Art., ibig sabihin, talagang naroroon sa venous blood. Tulad ng makikita mula sa curve, sa boltahe na ito, ang venous blood ay nagbubuklod ng 58 vol.% carbon dioxide. Ang linya ng AV na nagkokonekta sa itaas at ibabang mga kurba ay tumutugma sa mga pagbabagong iyon sa kakayahang magbigkis ng carbon dioxide na nangyayari kapag ang arterial blood ay na-convert sa venous o, sa kabaligtaran, venous blood sa arterial.

Ang venous blood, dahil sa katotohanan na ang hemoglobin na nilalaman nito ay na-convert sa oxyhemoglobin, naglalabas ng humigit-kumulang 6 vol.% CO2 sa mga capillary ng baga. Kung ang hemoglobin sa mga baga ay hindi na-convert sa oxyhemoglobin, kung gayon, tulad ng makikita mula sa curve, venous blood na may bahagyang presyon ng carbon dioxide sa alveoli na katumbas ng 40 mm Hg. Ang Art.. ay magbibigkis ng 54 vol.% CO2, samakatuwid, ay magbibigay ng hindi 6, ngunit 4 lamang vol.%. Gayundin, kung ang arterial na dugo sa mga capillary ng systemic na bilog ay hindi nagbigay ng oxygen nito, iyon ay, kung ang hemoglobin nito ay nanatiling puspos ng oxygen, kung gayon ang arterial na dugo na ito, sa bahagyang presyon ng carbon dioxide na naroroon sa mga capillary ng katawan tissues, ay hindi makakapagbigkis ng 58 vol .% CO2, ngunit 55 vol.% lamang.

Ang layunin ng trabaho ay upang matukoy ang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa aktibidad ng zinc-containing carbonic anhydrase sa reproductive system ng mga lalaking daga sa ilalim ng mga kondisyon ng pagkakalantad sa low-intensity microwave radiation. Ang carbonic anhydrase ay may mahalagang papel sa metabolismo ng seminal plasma at sperm maturation. Ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa water-salt extracts ng epididymis at testes ng mga daga sa control group, ayon sa aming data, ay mula sa 84.0 ± 74.5 U/ml, na sa mga tuntunin ng tissue weight ay 336.0 ± 298.0 U/mg. Ang kaugnayan sa pagitan ng konsentrasyon ng zinc at polyamine ions at ang aktibidad ng carbonic anhydrase ay pinag-aralan. Ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa reproductive system ng mga lalaking daga ay may kumplikadong scheme ng regulasyon, na malinaw naman ay hindi limitado sa mga salik na aming inilarawan. Batay sa mga resulta na nakuha, maaari itong tapusin na ang papel ng iba't ibang mga regulator ng aktibidad ng enzyme na ito ay nag-iiba depende sa antas ng aktibidad ng carbonic anhydrase. Malamang na nililimitahan ng mataas na konsentrasyon ng spermine ang transkripsyon ng carbonic anhydrase gene, dahil sa data sa mga function ng polyamine na ito. Ang Spermidine ay malamang na nagsisilbing isang limitasyon na kadahilanan sa mga post-tribosomal na yugto ng regulasyon ng aktibidad ng carbonic anhydrase, at ang putrescine at ang konsentrasyon ng mga zinc ions ay magkakaugnay na mga kadahilanan sa pag-activate.

reproductive system ng mga lalaking daga

konsentrasyon ng zinc ion

polyamine

carbonic anhydrase

1. Boyko O.V. Metodolohikal na mga aspeto ng paggamit ng hydrochloric acid spermine at spermidine para sa pagkilala ng uropathogenic microflora / O.V. Boyko, A.A. Terentyev, A.A. Nikolaev // Mga problema sa pagpaparami. – 2010. – Bilang 3. – P. 77-79.

2. Ilyina O.S. Mga pagbabago sa nilalaman ng zinc sa dugo ng tao sa type I diabetes mellitus at mga tampok ng hypoglycemic effect ng zinc-containing insulin-chondroitin sulfate complex: abstract. dis. ...cand. biol. Sci. – Ufa, 2012. – 24 p.

3. Lutsky D.L. Protein spectrum ng ejaculates ng iba't ibang fertility / D.L. Lutsky, A.A. Nikolaev, L.V. Lozhkina // Urology. – 1998. – Bilang 2. – P. 48-52.

4. Nikolaev A.A. Aktibidad ng spermoplasmic enzymes sa ejaculates ng iba't ibang pagkamayabong / A.A. Nikolaev, D.L. Lutsky, V.A. Bochanovsky, L.V. Lozhkina // Urology. – 1997. – Hindi. 5. – P. 35.

5. Ploskonos M.V. Pagpapasiya ng polyamine sa iba't ibang biological na bagay / M.V. Ploskonos, A.A. Nikolaev, A.A. Nikolaev // Estado ng Astrakhan. honey. acad. – Astrakhan, 2007. – 118 p.

6. Polunin A.I. Ang paggamit ng paghahanda ng zinc sa paggamot ng male subfertility / A.I. Polunin, V.M. Miroshnikov, A.A. Nikolaev, V.V. Dumchenko, D.L. Lutsky // Mga microelement sa medisina. – 2001. – T. 2. – Bilang 4. – P. 44-46.

7. Haggis G.C., Gortos K. Carbonic anhydrase na aktibidad ng reproductive tract tissues ng mga lalaking daga at ang kaugnayan nito sa paggawa ng semilya // J. Fert. Reprod. – 2014. - V. 103. - P. 125-130.

Ito ay kilala na ang aktibidad ng zinc-containing carbonic anhydrase ay mataas sa reproductive system ng mga lalaking ibon, mammal at tao. Ang aktibidad ng enzyme na ito ay nakakaimpluwensya sa pagkahinog ng tamud, ang kanilang bilang at dami ng tamud. Ngunit walang impormasyon tungkol sa mga pagbabago sa aktibidad ng carbonic anhydrase sa ilalim ng impluwensya ng iba pang mga pare-parehong bahagi ng reproductive system, tulad ng mga zinc ions at polyamines (putrescine, spermine at spermidine), na aktibong nakakaimpluwensya sa spermatogenesis. Isang pangkalahatang paglalarawan lamang ng mga kahihinatnan ng mga pagbabago sa aktibidad ng carbonic anhydrase sa morphofunctional na estado ng mga organo ng reproductive system ng mga lalaking daga, ang bilang ng tamud, at ang kanilang motility.

Ang layunin ng aming trabaho ay isang pag-aaral ng aktibidad ng zinc-containing carbonic anhydrase at ang kaugnayan nito sa antas ng polyamines at zinc ions sa tissue ng reproductive system ng sexually mature male rats.

Mga materyales at pamamaraan. Kasama sa eksperimentong bahagi ng pag-aaral ang 418 lalaking puting Wistar na daga. Ang mga daga ay 6-7 buwang gulang (mature na indibidwal). Ang bigat ng katawan ng mga daga ay 180-240 g, pinananatili sa ilalim ng karaniwang kondisyon ng vivarium. Upang maiwasan ang impluwensya ng mga pana-panahong pagkakaiba sa mga tugon sa mga impluwensyang pang-eksperimento, ang lahat ng pag-aaral ay isinagawa sa panahon ng taglagas-taglamig ng taon. Ang koleksyon ng mga testes at epididymis mula sa mga daga ay isinagawa sa ilalim ng ether anesthesia (ang mga eksperimentong pag-aaral ay isinagawa sa mahigpit na alinsunod sa Deklarasyon ng Helsinki sa Humane Treatment of Animals).

Ang mga bagay ng aming pag-aaral ay mga water-salt extract ng epididymis at testes ng mga lalaking puting daga na may sapat na gulang na sekswal. Ang mga extract ay inihanda sa Tris-hydrochloric acid buffer pH = 7.6 sa isang ratio ng timbang/volume na 1/5, pagkatapos ng apat na beses na pagyeyelo, lasaw at sentripugasyon sa 8000 g sa loob ng 50 minuto, ang mga sample ay nagyelo at nakaimbak sa -24 °C hanggang ang pag-aaral.

Pagpapasiya ng zinc. Sa 2 ml ng katas sa ilalim ng pag-aaral, 0.1 ml ng 10% NaOH at 0.2 ml ng isang 1% na solusyon ng dithizone sa carbon tetrachloride ay idinagdag. Sa negatibong kontrol, 2 ml ng distilled water ay idinagdag, sa positibong kontrol - 2 ml ng isang 20 μmol zinc sulfate solution (molar na konsentrasyon ng isang karaniwang zinc sulfate solution). Ang mga sample ay na-photometer sa 535 nm. Ang konsentrasyon ng mga zinc cation sa sample ay kinakalkula gamit ang formula: CZn=20 µmol × Sample OD535/Standard OD535, kung saan ang Sample OD535 ay ang optical density ng sample, na sinusukat sa 535 nm; OD535 Standard - optical density ng isang standard na 20 micromolar solution ng zinc sulfate, sinusukat sa 535 nm.

Pagpapasiya ng carbonic anhydrase. Ang pamamaraan ay batay sa reaksyon ng pag-aalis ng tubig ng bikarbonate na may pag-alis ng carbon dioxide na nabuo bilang isang resulta ng pag-aalis ng tubig na may masinsinang pagbubula ng medium ng reaksyon na may hangin na napalaya mula sa carbon monoxide at sabay-sabay na pag-record ng rate ng pagbabago sa pH. Ang reaksyon ay pinasimulan sa pamamagitan ng mabilis na pagpapasok ng solusyon ng substrate - sodium bikarbonate (10 mM) sa reaction mixture na naglalaman ng test sample. Sa kasong ito, ang pH ay tumataas ng 0.01-0.05 na mga yunit. Ang mga sample (10.0-50.0 mg) ng epididymis at testes ng sexually mature male white rats ay homogenized at centrifuge sa 4500 g sa loob ng 30 minuto. sa 4 °C, at ang supernatant ay diluted na may double distilled water sa 4 °C sa isang volume na magbibigay-daan sa pagsukat ng oras ng reaksyon. Ang aktibidad ng carbonic anhydrase ay natutukoy sa pamamagitan ng pagbabago sa paunang halaga ng pH mula 8.2 hanggang 8.7 sa reaksyon ng pag-aalis ng tubig ng CO2. Ang rate ng akumulasyon ng mga hydroxyl ions ay sinusukat sa electrometrically gamit ang isang sensitibong programmable pH meter (InoLab pH 7310) na naka-interface sa isang PC. Ang pH shift mula 8.2 hanggang 8.7, bilang isang function ng oras sa linear na seksyon, ay isinasaalang-alang ang aktibidad ng enzyme. Ang average na oras (T) para sa 4 na pagsukat ay kinakalkula. Ang oras ng pagbabago ng pH sa panahon ng kusang hydration ng CO2 sa isang daluyan na walang sample ay kinuha bilang kontrol. Ang aktibidad ng carbonic anhydrase ay ipinahayag sa mga yunit ng enzyme (U) bawat mg ng wet tissue ayon sa equation: ED = 2 (T0 - T)/ (T0 × mg tissue sa reaction mixture), kung saan ang T0 = average na oras para sa 4 na sukat ng isang purong solusyon ng 4 ML ng cooled, saturated carbon dioxide, bidistilled water.

Pagpapasiya ng polyamine. Ang mga sample (100–200 mg) ng epididymis at testes ng mature male albino rats ay homogenized, sinuspinde sa 1 ml ng 0.2 normal na perchloric acid upang kunin ang mga libreng polyamines, at centrifuged. Sa 100 μl ng supernatant, 110 μl ng 1.5  M sodium carbonate at 200 μl ng dansyl chloride (7.5 mg / ml na solusyon sa acetone; Sigma, Munich, Germany) ay idinagdag. Bilang karagdagan, ang 10 μL ng 0.5  mM diaminohexane ay idinagdag bilang isang panloob na pamantayan. Pagkatapos ng 1 h ng pagpapapisa ng itlog sa 60°C sa dilim, 50 μL ng proline solution (100 mg/mL) ay idinagdag upang magbigkis ng libreng dansyl chloride. Pagkatapos ang dansyl derivatives ng polyamines (mula dito ay tinutukoy bilang DNSC-polyamines) ay kinuha gamit ang toluene, na-sublimate sa isang vacuum evaporator at natunaw sa methanol. Ang Chromatography ay isinagawa sa isang reverse phase LC 18 column (Supelco), sa isang high performance liquid chromatography system (Dionex) na binubuo ng gradient mixer (modelo P 580), isang awtomatikong injector (ASI 100) at isang fluorescence detector (RF 2000) . Ang mga polyamines ay na-eluted sa isang linear gradient mula 70% hanggang 100% (v/v) methanol sa tubig sa isang flow rate na 1 mL/min at nakita sa isang excitation wavelength na 365 nm at isang emission wavelength na 510 nm. Nasuri ang data gamit ang Dionex Chromeleon software at isinagawa ang quantification gamit ang mga calibration curves na nakuha mula sa pinaghalong purong substance (Figure A).

High performance chromatography ng DNSC polyamine:

A - chromatogram ng isang karaniwang pinaghalong DNSC-polyamine; B - chromatogram ng DNSC-polyamine mula sa isa sa mga sample ng tissue ng epididymis at testes ng mga lalaking daga. 1 - putrescine; 2 - cadaverine; 3 - hexanediamine (panloob na pamantayan); 4 - spermidine; 5 - tamud. Ang x-axis ay oras sa minuto, ang y-axis ay fluorescence. Unnumbered peak - hindi natukoy na mga dumi

Mga resulta ng pananaliksik at talakayan. Tulad ng nalalaman, ang carbonic anhydrase ay may mahalagang papel sa metabolismo ng seminal plasma at sperm maturation. Ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa water-salt extracts ng epididymis at testes ng mga daga sa control group, ayon sa aming data, ay mula sa 84.0 ± 74.5 U/ml, na sa mga tuntunin ng tissue weight ay 336.0 ± 298.0 U/mg. Ang ganitong mataas na aktibidad ng enzyme ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng mahalagang papel na pisyolohikal nito. Para sa paghahambing, ang antas ng aktibidad ng enzyme na ito sa iba pang mga tisyu ng parehong mga hayop ay mas mababa (Talahanayan 1), maliban sa buong dugo, kung saan kilala ang mataas na aktibidad ng erythrocyte carbonic anhydrase. Gayunpaman, ang kapansin-pansin ay ang napakalawak na scatter sa mga halaga ng aktibidad ng carbonic anhydrase sa epididymis at testes, ang koepisyent ng pagkakaiba-iba nito ay higit sa 150% (Talahanayan 1).

Talahanayan 1

Ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa mga tisyu ng mga lalaking nasa hustong gulang na sekswal

Ipinapahiwatig nito ang impluwensya ng hindi natukoy na mga kadahilanan sa aktibidad ng enzyme. Mayroong dalawang mga pangyayari na nagpapaliwanag sa tampok na ito. Una, alam na ang biologically active amines, kabilang ang polyamines spermidine at spermine, ay may kakayahang mag-activate ng carbonic anhydrase. Ito ang male reproductive system na pinakamayamang pinagmumulan ng spermine at spermidine. Samakatuwid, nagsagawa kami ng parallel na pagpapasiya ng konsentrasyon ng polyamines sa water-salt extracts ng epididymis at testes ng mga lalaking daga. Ang polyamine spermidine, spermine, at putrescine ay nasuri ng HPLC tulad ng inilarawan sa Mga Paraan. Ipinakita na ang spermine, spermidine at putrescine ay nakita sa tissue ng epididymis at testes ng mga lalaking daga (Fig. B).

Sa malusog na sexually mature na lalaking daga, ang antas ng spermine ay 5.962±4.0.91 µg/g tissue, spermidine 3.037±3.32 µg/g tissue, putrescine 2.678±1.82 µg/g tissue, at spermine/spermidine ratio 2.918-1.818. Bukod dito, ayon sa aming data, ang parehong antas ng spermidine at ang antas ng spermine (sa isang mas mababang lawak) ay napapailalim sa makabuluhang pagbabagu-bago. Ang pagsusuri ng ugnayan ay nagpakita ng makabuluhang positibong relasyon (r=+0.3) sa pagitan ng mga antas ng spermine at spermidine, at, ayon sa pagkakabanggit, spermidine at putrescine (r=+0.42). Tila, ang pangyayaring ito ay isa sa mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa mataas na pagpapakalat ng mga resulta ng pagtukoy ng aktibidad ng carbonic anhydrase.

Ang isa pang regulator ng aktibidad ng carbonic anhydrase ay maaaring ang antas ng zinc sa reproductive tissue ng mga lalaking daga na may sapat na gulang. Ayon sa aming data, ang antas ng zinc ion ay malawak na nag-iiba, mula 3.2 hanggang 36.7 μg/g ng tissue ng kabuuang paghahanda ng testes at epididymis ng sexually mature male rats.

Ang pagsusuri ng ugnayan ng mga antas ng zinc na may mga antas ng aktibidad ng spermine, spermidine at carbonic anhydrase ay nagpakita ng iba't ibang antas ng positibong ugnayan sa pagitan ng konsentrasyon ng mga zinc ions at mga metabolite na ito. Ang isang hindi gaanong antas ng kaugnayan ay natagpuan sa spermine (+0.14). Dahil sa bilang ng mga obserbasyon na ginamit, ang ugnayang ito ay hindi makabuluhan (p≥0.1). Ang isang makabuluhang positibong ugnayan ay natagpuan sa pagitan ng antas ng zinc ions at ang konsentrasyon ng putrescine (+0.42) at ang konsentrasyon ng spermidine (+0.39). Ang inaasahang mataas na positibong ugnayan (+0.63) ay natagpuan din sa pagitan ng konsentrasyon ng mga zinc ions at aktibidad ng carbonic anhydrase.

Sa susunod na yugto, sinubukan naming pagsamahin ang konsentrasyon ng zinc at ang antas ng polyamines bilang mga kadahilanan na kumokontrol sa aktibidad ng carbonic anhydrase. Kapag pinag-aaralan ang serye ng pagkakaiba-iba ng magkasanib na pagpapasiya ng konsentrasyon ng mga zinc ions, polyamines at aktibidad ng carbonic anhydrase, ang ilang mga regularidad ay ipinahayag. Ipinakita na sa 69 na pag-aaral na isinagawa sa antas ng aktibidad ng carbonic anhydrase, tatlong grupo ang maaaring makilala:

Pangkat 1 - mataas na aktibidad mula 435 hanggang 372 na yunit (bilang ng mga obserbasyon 37),

Pangkat 2 - mababang aktibidad mula 291 hanggang 216 na yunit (bilang ng mga obserbasyon 17),

Pangkat 3 - napakababang aktibidad mula 177 hanggang 143 na yunit (bilang ng mga obserbasyon 15).

Kapag niraranggo ang mga antas ng polyamines at ang konsentrasyon ng mga zinc ions sa mga pangkat na ito, ang isang kawili-wiling tampok ay ipinahayag na hindi lumitaw kapag sinusuri ang serye ng pagkakaiba-iba. Ang pinakamataas na konsentrasyon ng spermine (sa average na 9.881±0.647 μg/g tissue) ay nauugnay sa ikatlong grupo ng mga obserbasyon na may napakababang aktibidad ng carbonic anhydrase, at ang pinakamababa (sa average na 2.615±1.130 μg/g tissue) sa pangalawang pangkat na may mababang aktibidad ng enzyme.

Ang pinakamalaking bilang ng mga obserbasyon ay nauugnay sa unang pangkat na may mataas na antas ng aktibidad ng carbonic anhydrase sa pangkat na ito, ang mga konsentrasyon ng spermine ay malapit sa mga average na halaga (sa average na 4.675 ± 0.725 μg / g ng tissue).

Ang konsentrasyon ng mga zinc ions ay nagpapakita ng isang kumplikadong kaugnayan sa aktibidad ng carbonic anhydrase. Sa unang pangkat ng aktibidad ng carbonic anhydrase (Talahanayan 2), ang konsentrasyon ng mga zinc ions ay mas mataas din kaysa sa mga halaga sa iba pang mga grupo (sa average na 14.11±7.25 μg/g ng tissue). Dagdag pa, bumababa ang konsentrasyon ng mga zinc ions alinsunod sa pagbaba ng aktibidad ng carbonic anhydrase, ngunit ang pagbaba na ito ay hindi proporsyonal. Kung sa pangalawang grupo ang aktibidad ng carbonic anhydrase ay bumababa kumpara sa una ng 49.6% at sa pangatlo ng 60.35%, pagkatapos ay ang konsentrasyon ng zinc ions ay bumababa sa pangalawang grupo ng 23%, at sa pangatlo ng 39%.

talahanayan 2

Ang kaugnayan sa pagitan ng konsentrasyon ng polyamines at zinc ions at ang aktibidad ng carbonic anhydrase

Ito ay nagpapahiwatig ng mga karagdagang kadahilanan na nakakaimpluwensya sa aktibidad ng enzyme na ito. Ang dynamics ng putrescine concentration ay mukhang medyo naiiba (Talahanayan 2). Ang antas ng polyamine na ito ay bumabagsak sa mas mabilis na bilis, at sa ikatlong pangkat ng paghahambing ang antas ng putrescine ay mas mababa sa average ng halos 74%. Ang dinamika ng antas ng spermidine ay naiiba dahil ang "paglukso" na mga halaga ng konsentrasyon ng polyamine na ito ay pangunahing nauugnay sa pangalawang pangkat ng mga antas ng aktibidad ng carbonic anhydrase. Sa mataas na aktibidad ng enzyme na ito (pangkat 1), ang konsentrasyon ng spermidine ay bahagyang mas mataas kaysa sa average para sa lahat ng mga obserbasyon, at sa ikatlong pangkat ito ay halos 4 na beses na mas mababa kaysa sa konsentrasyon sa pangalawang pangkat.

Kaya, ang aktibidad ng carbonic anhydrase sa reproductive system ng mga lalaking daga ay may isang kumplikadong scheme ng regulasyon, na malinaw naman ay hindi limitado sa mga kadahilanan na aming inilarawan. Batay sa mga resulta na nakuha, maaari itong tapusin na ang papel ng iba't ibang mga regulator ng aktibidad ng enzyme na ito ay nag-iiba depende sa antas ng aktibidad ng carbonic anhydrase. Malamang na nililimitahan ng mataas na konsentrasyon ng spermine ang transkripsyon ng carbonic anhydrase gene, dahil sa data sa mga function ng polyamine na ito. Ang Spermidine ay malamang na nagsisilbing isang limitasyon na kadahilanan sa mga post-tribosomal na yugto ng regulasyon ng aktibidad ng carbonic anhydrase, at ang putrescine at ang konsentrasyon ng mga zinc ions ay magkakaugnay na mga kadahilanan sa pag-activate.

Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang pagtatasa ng impluwensya ng mga panlabas na salik (kabilang ang mga pagbabago sa reproductive function) sa aktibidad ng carbonic anhydrase, bilang isa sa mga mahalagang link sa metabolismo ng reproductive system ng mga male mammal, ay nagiging hindi lamang mahalaga, kundi pati na rin sa halip. kumplikadong proseso, na nangangailangan ng malaking bilang ng mga kontrol at multilateral na pagtatasa.

Bibliographic na link

Dinadala namin sa iyong pansin ang mga magazine na inilathala ng publishing house na "Academy of Natural Sciences"

Alin, sa kabalintunaan, ay hindi independiyenteng ginagamit bilang diuretics (diuretics). Ang carbonic anhydrase inhibitors ay pangunahing ginagamit para sa glaucoma.

Carbonic anhydrase sa epithelium ng proximal tubules ng nephron catalyzes ang dehydration ng carbonic acid, na isang mahalagang link sa reabsorption ng bicarbonates. Kapag kumikilos ang carbonic anhydrase inhibitors, ang sodium bikarbonate ay hindi na-reabsorb, ngunit nailalabas sa ihi (naging alkaline ang ihi). Kasunod ng sodium, potassium at tubig ay ilalabas mula sa katawan sa ihi. Ang diuretic na epekto ng mga sangkap sa pangkat na ito ay mahina, dahil halos lahat ng sodium na inilabas sa ihi sa proximal tubules ay nananatili sa distal na bahagi ng nephron. kaya lang Ang mga carbonic anhydrase inhibitor ay kasalukuyang hindi ginagamit nang nakapag-iisa bilang diuretics..

Mga gamot na inhibitor ng carbonic anhydrase

Acetazolamide

(diacarb) ay ang pinakatanyag na kinatawan ng grupong ito ng mga diuretics. Ito ay mahusay na hinihigop mula sa gastrointestinal tract at, hindi nagbabago, ay mabilis na pinalabas sa ihi (iyon ay, ang epekto nito ay panandalian). Mga gamot na katulad ng acetazolamide - dichlorphenamide(daranid) at methazolamide(neptazane).

Methazolamide kabilang din sa klase ng carbonic anhydrase inhibitors. May mas mahabang kalahating buhay kaysa sa acetazolamide at hindi gaanong nephrotoxic.

Dorzolamide. Ipinapahiwatig para sa pagbabawas ng mataas na intraocular pressure sa mga pasyente na may open-angle glaucoma o ocular hypertension na hindi sapat na tumutugon sa mga beta-blocker.

Brinzolamide(mga trade name na Azopt, Alcon Laboratories, Inc, Befardin Fardi MEDICALS) ay kabilang din sa klase ng carbonic anhydrase inhibitors. Ginagamit upang mabawasan ang intraocular pressure sa mga pasyente na may open-angle glaucoma o ocular hypertension. Ang kumbinasyon ng brinzolamide at timolol ay aktibong ginagamit sa merkado sa ilalim ng trade name na Azarga.

Mga side effect

Ang mga carbonic anhydrase inhibitor ay may mga sumusunod na pangunahing epekto:

• hypokalemia;
• hyperchloremic metabolic acidosis;
• phosphaturia;
• hypercalciuria na may panganib ng mga bato sa bato;
• neurotoxicity (paresthesia at pag-aantok);
• mga reaksiyong alerdyi.

Contraindications

Ang acetazolamide, tulad ng iba pang mga carbonic anhydrase inhibitors, ay kontraindikado sa cirrhosis ng atay, dahil pinipigilan ng alkalinization ng ihi ang pagpapalabas ng ammonia, na humahantong sa encephalopathy.

Mga pahiwatig para sa paggamit

Pangunahing ginagamit ang mga carbonic anhydrase inhibitor upang gamutin ang glaucoma. Magagamit din ang mga ito upang gamutin ang epilepsy at talamak na sakit sa bundok. Dahil itinataguyod nila ang paglusaw at pag-aalis ng uric acid, maaari silang magamit sa paggamot ng gota.

Acetazolamide ginagamit sa mga sumusunod na kondisyon:

• Glaucoma (binabawasan ang paggawa ng intraocular fluid ng choroid plexus ng ciliary body.
• Paggamot ng epilepsy (petit mal). Ang acetazolamide ay epektibo sa paggamot sa karamihan ng mga uri ng mga seizure, kabilang ang tonic-clonic at absence seizure, bagama't ito ay may limitadong benepisyo habang nagkakaroon ng tolerance sa pangmatagalang paggamit.
• Para sa pag-iwas sa nephropathy sa panahon ng paggamot, dahil ang pagkasira ng mga cell ay naglalabas ng isang malaking halaga ng purine base, na nagbibigay ng isang matalim na pagtaas sa synthesis ng uric acid. Ang alkalinization ng ihi na may acetazolamide dahil sa pagpapalabas ng bicarbonates ay pumipigil sa nephropathy dahil sa pagkawala ng mga kristal ng uric acid.
• Upang madagdagan ang diuresis sa panahon ng edema at iwasto ang metabolic hypochloremic alkalosis sa CHF. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng reabsorption ng NaCl at bicarbonates sa proximal tubules.

Gayunpaman, para sa wala sa mga indikasyon na ito ay acetazolamide ang pangunahing pharmacological na paggamot (gamot na pinili). Ang acetazolamide ay inireseta din para sa pagkakasakit sa bundok (dahil nagdudulot ito ng acidosis, na humahantong sa pagpapanumbalik ng sensitivity ng respiratory center sa hypoxia).

Carbonic anhydrase inhibitors sa paggamot ng mountain sickness

Sa matataas na lugar, ang bahagyang presyon ng oxygen ay mas mababa, at ang mga tao ay dapat huminga nang mas mabilis upang makakuha ng sapat na oxygen upang mabuhay. Kapag nangyari ito, ang bahagyang presyon ng carbon dioxide CO2 sa mga baga ay nababawasan (tinatangay lang kapag huminga ka), na nagreresulta sa respiratory alkalosis. Ang prosesong ito ay karaniwang binabayaran ng mga bato sa pamamagitan ng bicarbonate excretion at sa gayon ay nagiging sanhi ng compensatory metabolic acidosis, ngunit ang mekanismong ito ay tumatagal ng ilang araw.

Ang mas agarang paggamot ay ang mga carbonic anhydrase inhibitors, na pumipigil sa bicarbonate uptake sa mga bato at tumutulong sa pagwawasto ng alkalosis. Ang mga carbonic anhydrase inhibitor ay nagpapabuti din ng talamak na pagkakasakit sa bundok.