26.17 : Kanda Oksijen Taşımacılığı

Hemoglobin (Hb), her biri demir içeren bir hem grubuna bağlı dört polipeptit zincirinden oluşan insan vücudunda hayati bir moleküldür. Bu benzersiz yapı, hemoglobinin oksijene bağlanmasını sağlar ve her molekül dört oksijen molekülüyle birleşerek hızlı ve geri dönüşümlü oksijen yüklenmesine yol açar. Oksijenle tamamen yüklendiğinde oksihemoglobin olarak adlandırılırken, oksijeni serbest bırakan hemoglobine indirgenmiş hemoglobin veya deoksihemoglobin denir. Hemoglobin oksijene bağlandıkça şekli değişir ve bu da ek oksijen moleküllerini almada daha verimli hale getirir. Bu yapısal adaptasyon, hem oksijen yükleme hem de boşaltma işleminin son derece verimli olmasını sağlar.

Hemoglobinin oksijene bağlanma veya serbest bırakma hızı, kısmi oksijen basıncı (pO_2), sıcaklık, kan pH'ı, kısmi karbondioksit basıncı (pCO_2) ve kandaki 2,3-bisfosfogliserat (2,3-BPG) konsantrasyonu dahil olmak üzere çeşitli faktörler tarafından hassas bir şekilde düzenlenir. Bu faktörler doku hücrelerine yeterli oksijen iletimini garantilemek için birlikte çalışır. 

Normal dinlenme koşullarında, atardamar kan hemoglobini genellikle %98 oranında oksijenle doyurulur ve her 100 ml sistemik atardamar kanında yaklaşık 20 ml oksijen bulunur ve bu da hacimce %20 (hacim yüzdesi) oksijen içeriği olarak ifade edilir. Kan sistemik kılcal damarlardan akarken, 100 ml kan başına yaklaşık 5 ml oksijen salar ve bunun sonucunda %75 Hb doygunluğu ve venöz kanda hacimce %15 oksijen içeriği oluşur. Bu, venöz kanın ihtiyaç duyulduğunda kullanılabilecek önemli miktarda oksijen rezervini koruduğu anlamına gelir. 

pO_2'nin yanı sıra sıcaklık, kan pH'ı, pCO_2 ve BPG seviyeleri gibi diğer faktörler de belirli bir PO_2'de hemoglobin doygunluğunu etkiler. Kırmızı kan hücreleri (RBC'ler), glikoz metabolizması sırasında 2,3-BPG üretir ve oksijen seviyeleri kronik olarak düşük olduğunda seviyeleri artar. Bu faktörler hemoglobinin üç boyutlu yapısını değiştirebilir ve sonuç olarak oksijene olan afinitesini değiştirebilir. Kanda artan sıcaklık, pCO_2, H^+ iyonları veya 2,3-BPG seviyeleri hemoglobinin oksijene olan afinitesini düşürerek oksijen salınımını kolaylaştırır. Tersine, bu faktörlerin azaltılması hemoglobinin oksijene olan afinitesini artırır. 

Bu faktörlerin, oksijen boşaltımının gerekli olduğu sistemik kılcal damarlarda tipik olarak en yüksek seviyede olması dikkat çekicidir. Hücreler glikozu metabolize edip oksijen tükettikçe karbondioksit üretir ve kılcal kanda pCO_2 ve H^+ seviyelerini yükseltir. Bu, Bohr etkisi olarak bilinen bir fenomen olan Hb-O_2 bağını zayıflatır. Ek olarak, aktif dokularda artan sıcaklık hemoglobinin oksijene olan afinitesini azaltır ve oksijen boşaltımını daha da artırır.