Deoksügeenimine

Deoksügeenimine on hapniku molekulide dissotsiatsioon inimese vere hemoglobiini molekulidest. Keha hapnikuvarustus põhineb hapniku- ja deoksügeenimistsüklil. Seda tsüklit häirivad sellised nähtused nagu suitsumürgitus.

Mis on deoksügeenimine?

Keemilises deoksügeenimisel vabastatakse hapnikuaatomid aatomisidemest. Meditsiin viitab terminile hemoglobiini hapnikusidemete lagunemisele. Hemoglobiin on punase vere pigment, mis sisaldab kahevalentseid raua aatomeid. Inimese hingamisel toimib hemoglobiin hapniku afiinsusega raudsideme kaudu transpordivahendina.

Kõik kehas olevad elundid ja kuded vajavad hapnikku. Veri transpordib hapnikuaatomid vereringe kõige õhematesse harudesse ja tarnib seega kõiki kudesid.

Hapniku lahustuvus on piiratud. Seetõttu ei esine see mitte ainult vabas vereplasmas, vaid ka hemoglobiiniga seotud kujul. Seda sidet nimetatakse ka hapnikuga varustamiseks ja see on deoksügeenimise vastand.

Hemoglobiini sidumisafiinsus hapniku suhtes muutub keha erinevas miljöös. Kui afiinsus langeb, toimub deoksügeenimine. Hapnikuaatomid eralduvad keha üksikutele kudedele ja organitele. Siduvat hemoglobiini nimetatakse ka desoksühemoglobiiniks. Sarnaselt nimetatakse hapnikuga seotud hemoglobiini oksühemoglobiiniks.

Funktsioon ja ülesanne

Hapniku- ja desoksügeenimine toimivad inimorganismis koos, et varustada kudesid elutähtsa hapnikuga. Füüsikaliselt lahustunud hapnik mängib rolli näiteks vereplasma ja kopsude alveoolide vahetuses. Hapnikuvahetus toimub plasma ja interstitiumi vahel difusiooni teel. Selles protsessis mängib rolli ka füüsiliselt lahustunud hapnik.

Kõigi rakkude hapnikuvarustuse säilitamiseks on piiratud lahustuvuse tõttu eluliselt tähtis protsess ka seondumine hemoglobiiniga. Kui hemoglobiin on hapnikuga küllastunud, muutub selle kehaehitus. Selle positsioonimuutusega on tsentraalne rauaaatom ruumiliselt ümber punase vere pigmendis ja hemoglobiin omandab dünaamilise funktsionaalse oleku.

Ilma hapniku sidumiseta on hemoglobiin tegelikult desoksühemoglobiin ja seetõttu on tal pingeline T-kuju. Hapnemisega muutub hemoglobiini kuju pingevabaks R-kujuks. Seejärel räägime oksühemoglobiinist. Hemoglobiini afiinsus hapniku suhtes muutub vastavalt molekulide kujule ja ruumilisele paigutusele. Punasel verepigmendil on lõdvestunud kujul suurem afiinsus hapniku suhtes kui pingelisel kujul.

PH väärtus mõjutab ka afiinsust. Mida kõrgem on pH väärtus vastavas kehakeskkonnas, seda suurem on hemoglobiini hapniku sidumisafiinsus. Lisaks mõjutavad temperatuurid liimimisomadusi. Näiteks suureneb temperatuuri langedes seondumisafiinsus hapniku suhtes.

Lisaks sõltub hapniku sidumisafiinsus süsinikdioksiidi sisaldusest. Seda sõltuvust süsinikdioksiidi kontsentratsioonist nimetatakse koos pH-sõltuvusega Bohri efektiks. Hemoglobiini sidumisafiinsus hapniku suhtes langeb süsinikdioksiidi taseme tõusu ja madala pH väärtuse korral. Madala süsinikdioksiidi taseme ja kõrge pH väärtuse korral afiinsus suureneb. Sel põhjusel hapnikub hemoglobiin kopsude alveolaarkapillaarides hingamise ajal, kuna seal on langev süsihappegaasi sisaldus ja vere pH tõuseb.

Ülejäänud keha veresüsteemis on madala pH väärtuse juures aga suhteliselt kõrge CO2 kontsentratsioon. Punase vere pigmendi sidumisafiinsus väheneb. Hapnik dissotsieerub hemoglobiini molekulidest ja toimub deoksügeenimine.

Ilma deoksügeenimiseta ei oleks veri seetõttu tõhus hapniku transpordivahend. Kui hapniku molekulid püsiksid püsivalt seotud hemoglobiinis oleva rauaga, ei oleks keha kudedest ega elunditest transpordist kasu.

Haigused ja tervisehäired

Süsinikmonooksiidimürgituse korral on hemoglobiini hapniku sidumise funktsioon häiritud. Kui patsient on näiteks tulekahju korral sisse hinganud liiga palju suitsugaasi, ladestub hemoglobiini raudmolekulidele hapniku asemel vingugaas. Selle tagajärjel on plasmas vähem oksühemoglobiini. Kehas hapnikuga varustamist ei toimu peaaegu üldse, sest punase vere pigmendi hapniku afiinsus langeb koos CO kontsentratsiooniga. Hemoglobiini deoksügeenimist eelistatakse langeva afiinsusega. Tekib hüpoksia. Seejärel ei varustata keha enam piisavalt hapnikuga.

Raske mürgituse korral räägitakse anoksiast. Üks selline nähtus on täielik hapniku puudus keha kudedes. Kui anoksia on peaaegu alati seotud suitsu sissehingamisega, võib hüpoksia põhjus olla ka aneemia või emboolia. Näiteks sirprakulise aneemiaga patsiendid kannatavad kroonilise aneemia all. Teie ebanormaalne hemoglobiin kipub kokku kogunema, ummistades veresooni ega hapniku enam korralikult. Seetõttu võib sirprakuline aneemia põhjustada ka hüpoksiat. Sama kehtib ka nn alfatalasseemia kohta, mille korral on häiritud alfa-ahelate süntees hemoglobiini valgukomponendis.

Hüpoksia taustal on kehas alati häiritud rakkude metabolism. Keharakud on alati kahjustatud ebapiisava hapnikuvarustuse tõttu. Ebapiisava pakkumise tagajärgede raskusaste sõltub näiteks sellest, kui kiiresti seda parandada saab. Hapniku manustamine on oluline samm enamiku puuduste ravis. Vereülekanne on tavaliselt hädavajalik vere moodustumise haiguste või hemoglobiini häirete korral.