Hemoglobin Tamponu ve Hemoglobindeki bağlanma yerleri

Hemoglobindeki A – H arası aminoasit dizilerinden oluşan sarmalların F8 ve E sarmalı arasındaki HEME grubunun merkezindeki +2 değerlikli Demir atomuna Oksijen veya karbon monoksit bağlanırken,  4 mol Karbondioksit ise E helix’deki alfa NH3’e bağlanır. Hidrojen iyonları yani protonlar ( 2 adet  proton ) ise F8 ( F sarmalın 8. Aminoasidi proksimal Histidin’dir ) ve H helix’ler arasında Distal histidin’in N ucuna bağlanırlar.

Oksijeni henüz bağlamamış bir hemoglobin, tampon etkisini aşağıdaki şekilde gösterir. Karbondioksit, Hemoglobine bağlanarak, bikarbonat oluşmasına veortaya çıkan protonu da üzerine bağlayarak, tampon etkisinin oluşmasına neden olur.         Hb  +  H2CO3     ç====è   HCO3-   +   Hb.H+   olur.     Eğer bu hemoglobin oksijen bağlı halde ise, yine de tampon görevi görür, çünkü 61. Şekilde de görüldüğü üzere hemoglobinde oksijenin bağlandığı yer farklı, karbondioksitin bağlandığı yer farklıdır. Fakat deoksijene hemoglobin, oksijen taşıyan hemoglobine göre daha iyi bir proton tamponudur.

Sonuçta, kanda bir kısım H+ iyonlarını proteinlere , bir kısım H+ iyonlarını Hb’e kaptıran karbonik asitler ( H2CO3 ), bunun sonucunda gerek kanda gerek eritrosit içinde kuvvetli bazik yapıdaki HCO3- haline dönüşürler. Bir önemli nokta da, özellikle Diyabet hastalarının takibinde kullanılan ve ölçümü yapılan HbA1c ( glikehemoglobin , glukozlanmış hemoglobin ),’nin bu durumda tamponlama gücünün ne olacağıdır.Aslında kandaki glukoz tüm hemoglobinlere takılır ( irreversible ). Glukoz hemoglobine bağlanınca, hemoglobinin oksijen transport işlevi bozulur. Bu nedenle HbA1c ne kadar yükselirse mikrovasküler komplikasyonlar o kadar sık görülür. Yani sonuçta tamponlama fonksiyonu da bozulur. Tüm tamponlama sistemleri içinde ayrı bir proton donörü olan, organik veya inorganik asitler, ve bunlardan  ileri gelen H+ iyonu için, yine tamponlama sistemi 3 aşamada meydana gelir.Yukarıda daha önce anlatıldığı gibi ( Şekil 60 ),önce HCO3- müdahale eder, sonra oluşan H2CO3, proteinat tamponunun müdahalesi ile nötrleştirip etkisiz hale getirir.

Bazen çok az miktarda fosfat tamponu da ( HPO4= ), HÜCRE İÇİNDE ortamdaki H+ iyonlarını tampone eder : H+  +  HPO4=  ç====è  H2PO4-.

Fakat şunu unutmamak gerekir ki hem asidler hem de bazlar için vücudun asıl tampon sistemi Bikarbonat tampon sistemidir ve tek hücre dışı tampondur. Protein ve fosfat tampon sistemi çok azdır. Tampon sitemlerinde aslında en az onlar kadar önemli olan ortamlardır. Şimdiye kadar kanda yani plazmada tampon sistemlerini gördük ve  ortam plazmaydı, hemoglobin tampon sistemini de gördük ve burada da ortam eritrosit içidir.Şimdi de 2 farklı ortamı daha göreceğiz ki bunlar Akciğerler ve Böbreklerdir. Asidozlarda [ H+ ] iyonu artar, [ HCO3- ]  iyonu azalır. pH 7.4 olduğunda HCO3- / H+ oranı 20’ dir. Fakat pH asidik tarafa kaydığında oran 17’ye kadar düşer.Bu duruma da kompensasyonlu asidoz diyebiliriz. Çünkü bukadar çok H+ iyonunu nötrleştirmek için çok miktarda HCO3- iyonu harcanır, yani tüketilir.Dolayısıyla oran azalır.

Tıpkı hemoglobinde olduğu gibi, bir insanda Oksijen Status’u gösteren 4 durum vardır ve bunlar ölçülebilir. Dikkat edilirse Fraksiyone Oksiheoglobin (FO2Hb), Oksihemoglobin konsantrasyonu’nun hemoglobin’in tüm formlarının toplam konsantrasyonuna oranı olarak bulunur. Fraksiyone’den kasıt, zaten yüzde oranı demektir.

Dys Hb ise, COHb gibi hemoglobin’in diğer türevlerini içeren konsantrasyonudur. Sigara içen hastalarda FO2Hb ile SO2 düzeyleri birbirinden farklıdırlar.

Oksijen saturasyonu ( SO2 ) ise oksihemoglobin konsantrasyonu’nun, oksihemoglobin konsantrasyonu ile deoksihemoglobin konsantrasyonu toplamına bölünmesi ile bulunur. SO2 hesapla bulunur ve kan gazı cihazının ölçtüğü PO2’den bulunur. Dikkat edilirse diğer hemoglobin formları olan metHb ve karboksi hemoglobin ( COHb ) hesaplamada kullanılmazlar.

PO2 ise plazmada çözülmüş oksijenin parsiyel basıncıdır fakat gösterdiği değer, adeta vücudun oksijen deposunun küçük bir göstergesidir. Oda havasında soluyan sağlıklı insanlarda PO2 değer 90 – 95 mmHg’dır.

SpO2, noninvazif bir ölçümdür ve transkutanöz olarak pulse oksimetre ile oksijen saturasyonu ölçülmektedir. Ayak baş parmağından veya kulak memesinden veya parmak uçlarından cihaz kullanılarak ölçülür. Bu cihazın ışığını geçiren sözgelimi parmak ucu, en az 2 dalga boyundaki ışığı geçirir. Kapiller yataktaki oksihemoglobin ve deoksi hemoglobin’in ışık absorpsiyon farklılıklarından oksijen saturasyonu hesaplanır. SpO2 ile asla Fraksiyone Oksihemoglobin ölçülemez çünkü, SpO2 ölçümünde COHb ve dys Hb ölçülemez. Bu nedenle SpO2 ile Oksijen saturasyonu hesaplanabilir.Azalmış perfüzyon ve şiddetli anemilerde SpO2’nin tanı değeri azalır.

Dikkat edilirse, karbamino veya karbi hemoglobin yani karbondioksitin hemoglobine bağlanması,  Fe++ yolu ile olmadığı için 4 form içersinde gösterilmemiştir. Hemoglobinin oksijen bağlayabilmesi için demir ++ değerli olmalıdır. Demir +++ değerli olursa oksijen bağlanamaz. Demiri +++ değerden, yeniden oksijen bağlayabilen ++ değere çeviren enzim Eritrositlerde bulunan  Methemoglobin Redüktaz enzimidir. Methemoglobinemi formundaki hemoglobinde ise bu enzim yoktur, bu nedenle demir +++ değerden ++ değere çevrilemez ve dolayısıyla da oksijeni bağlayamaz.

Tetramer yapıdaki hemoglobinin moleküler ağırlığı 64.458 g/mol’dür. İdeal bir gaz’ın 1 mol’ü 22.414 ml. hacim işgal eder. Bir ( 1 ) g Hemoglobin, 1.39 ml hacminde oksijen taşır. Total hemoglobin kanda ortalama 15 g/dl’dir yani 15 g/100 ml’dir. Bu hemoglobin’in tamamı yani % 100’ü oksijenle sature ise, kanın 100 ml’sinde  : (  15 g/100 ml  )  x  (  1.39 ml/g  )  =  20.8 ml oksijen vardır. PO2 ve PCO2 sadece gaz alışverişinin yeterli olup olmadığını gösterir . Vücutta her mmHg PO2 için, 100 ml kanda 0.00314 ml Oksijen çözülür. PO2 100 mmHg ise , 100 ml kanda 0.314 ml oksijen çözülmüş demektir. Bu çok düşük miktar ( 0.314 ml ), sadece total hemoglobin’in düşük olduğu veya hiperbarik durumlarda önem arzeder çünkü, dokuya alınan  oksijenin kaynağı hakkında bir fikir verir . Normal durumlarda ise ihmal edilebilir bir miktardır. Oksijeni böyle kusursuzca taşıyan hemoglobin’in, bağlama şartlarının da iyice açıklanması kan gazlarının önemi için gereklidir.