Kyselina 2,3-bisfosfoglycerová

Kyselina 2,3-bisfosfoglycerová, označovaná také jako 2,3-bisfosfoglycerát), zkráceně 2,3-BPG, je tříuhlíkatá karboxylová kyselina, izomer kyseliny 1,3-bisfosfoglycerové (1,3-BPG), která je meziproduktem glykolýzy.

D-2,3-BPG se nachází v lidských červených krvinkách, průměrně v koncentracích kolem 5 mmol/l. Snadněji se váže na deoxygenovaný hemoglobin než na oxygenovaný, což je způsobeno rozdílnými konformacemi: 2,3-BPG má molekulu o velikosti přibližně 0,9 nm a vazebné místo deoxygenovaného hemoglobinu je asi 1,1 nm velké, zatímco u oxygenaovaného má jen 0,5 nm. +more Tato kyselina interaguje s beta podjednotkami deoxygenovaného hemoglobinu, snižuje afinitu kyslíku a alostericky spouští uvolňování zbývajícího kyslíku vázaného na hemoglobin; usnadňuje tak uvolňování kyslíku z červených krvinek v blízkosti tkání, které jej nejvíce potřebují. 2,3-BPG je tedy alosterickým efektorem.

Funkci kyseliny 2,3-bisfosfoglycerové objevili Reinhold Benesch a Ruth Benesch v roce 1967.

Metabolismus

2,3-BPG se vytváří z 1,3-BPG působením enzymu bisfosfoglycerátmutázy. Může být štěpena bisfosfoglycerátfosfatázou na kyselinu 3-fosfoglycerovou. +more Tvorba a štěpení této kyseliny jsou součástmi glykolýzy, kde za spotřeby jednoho ATP na molekulu 2,3-BPG vzniká vysokoenergetická vazba ve smíšeném anhydridu karboxylové kyseliny s kyselinou fosforečnou, štěpená bisfposfoglycerátmutázou.

:500px

V glykolýze se vytvoří 1,3-BPG, která může být defosforylována fosfoglycerátkinázou za tvorby ATP, případně vstoupit do Lueberingovy-Rapoportovy dráhy, kde bisfosfoglycerátmutáza katalyzuje přenos fosforylové skupiny z C1 na C2 molekuly 1,3-BPG, čímž vzniká 2,3-BPG. 2,3-BPG, nejvíce koncentrovaný organofosfát v červených krvinkách, se mění 3-PG prostřednictvím bisfosfoglycerátfosfatázy. +more Koncentrace 2,3-BPG se mění úměrně ke koncentraci H+.

Existuje rovnováha mezi tvorbou ATP jako zdroje energie pro buněčný metabolismus a potřebou udržování správného oxygenačně-deoxygenačního stavu hemoglobinu. Její udržování zajišťuje izomerizace 1,3-BPG na 2,3-BPG, zvyšující míru deoxygenace hemoglobinu.

Vliv navazování

200px

Když se 2,3-BPG naváže na deoxyhemoglobin, tak stabilizuje stav s nízkou afinitou kyslíku (T stav). Molekula se zapadne do dutiny deoxykonformace, kde využije molekulovou symetrii a kladný náboj a vytvoří solné můstky s lysinem a histidinem v beta podjednotkách hemoglobinu. +more R stav, s kyslíkem navázaným na hem, má odlišnou konformaci a uvedenou interakci neumožňuje.

Hemoglobin má sigmoidovitou kinetiku. Při selektivním navazování na deoxyhemoglobin 2,3-BPG stabilizuje T stav, čímž znesnadňuje navazování kyslíku, který se tak lépe uvolňuje do tkání. +more 2,3-BPG takto brání hypoxii za podmínek, kdy je nejpravděpodobnější. Podmínky způsobující nízkou koncentraci kyslíku, jako je například vysoká nadmořská výška (množství 2,3-BPG je vyšší u lidí přizpůsobeným větším výškám), zúžení dýchacích cest nebo srdeční selhání vyvolávají tvorbu více 2,3-BPG, protože změny pH a koncentrace kyslíku působí na enzymy, které je vytvářejí a rozkládají. Toto uvolňování kyslíku podporuje Bohrův efekt, kdy afinitu hemoglobinu ke kyslíku snižuje také nižší pH a vysoké koncentrace oxidu uhličitého. Ve tkáních s vysokými nároky na energii se kyslík spotřebovává rychle, čímž se zvyšují koncentrace H+ a CO2. Bohrův efekt způsobuje, že hemoglobin vypouští více kyslíku, než kolik příslušné buňky potřebují. Oproti tomuto nemá 2,3-BPG žádný vliv na myoglobin.

U těhotných žen jsou koncentrace 2,3-BPG v mezibuněčné hmotě o 30 % vyšší, čímž se snižuje afinita mateřského hemoglobinu ke kyslíku a tak se dostává více kyslíku k plodu. Plod má také nízkou citlivost na 2,3-BPG, takže jeho hemoglobin vykazuje vyšší afinitu ke kyslíku.

Nemoci spojené s 2,3-BPG

Hypertyreóza

Ve studii z roku 2004 byl zkoumán vliv hormonů štítné žlázy na hladiny 2,3-BPG. Zjistilo se, že hypertyreóza ovlivňuje obsah 2,3-BPG v červených krvinkách změnami v expresi fosfoglycerátmutázy a 2,3-BPGsyntázy. +more Nárůst koncentrace 2,3-BPG v červených krvinkách při hypertyreóze nezávisel na množství hemoglobinu v krevním oběhu, ale objevila se přímá souvislost mezi stimulačními účinky hormonů štítné žlázy a glykolytickou aktivitou červených krvinek.

Chronická chudokrevnost

U pacientů s chronickou chudokrevností mohou červené krvinky za jednu až dvě hodiny až zpětinásobit vnitrobuněčnou koncentraci 2,3-BPG, když je schopnost krve přenášet kyslík omezená. Tímto se proměňuje disociační křivka a do tkání se dostává více kyslíku.

Chronické respirační nemoci spojené s hypoxií

Byly nalezeny souvislosti mezi nízkými úrovněmi 2,3-BPG a vysokohorským otokem plic.

Hemodialýza

Ve studii z roku 1998 byla analyzována koncentrace 2,3-BPG v červených krvinkách během hemodialýzy; uváděny byly vzhledem ke koncentraci tetrameru hemoglobinu (Hb4) jako poměr 2,3-BPG/Hb4. Byl očekáván nárůst koncentrace 2,3-BPG, související s hypoxií, často se vyskytující při těchto procesech, poměr 2,3-BPG/Hb4 se ale snižoval. +more Příčinou bylo mechanické působení na červené krvinky, ze kterých se uvolňoval 2,3-BPG, jenž byl následně odstraňován hemodialýzou. Koncentrace vápníku, fosforečnanů, kreatininu, močoviny a albuminu neměly významné souvislosti s poměrem 2,3-BPG/Hb4. Hodnota tohoto poměru těsně před začátkem dialýzy ovšem vykazovala kladnou korelaci s celkovou týdenní dávkou erythropoetinu (hormonu účastnícího se tvorby červených krvinek) podávaného pacientům.

Odkazy

Reference

Literatura

Berg, J. M. +more, Tymockzko, J. L. and Stryer L. Biochemistry. (5th ed. ). W. H. Freeman and Co, New York, 1995. * Nelson, David L. ; Cox, Michael M. ; Lehninger, Albert L. Principles of Biochemistry. (4th ed. ). W. H. Freeman, 2005. * Müller-Esterl, W. Biochemistry: Fundamentals of Medicine and the Science of Life. (2nd ed. ). Reverté, 2008. * Rodak. Hematology: Clinical Principles and Applications (2nd ed. ). Elsevier Science, Philadelphia, 2003. * González-Cinca N, Pérez de la Ossa P, Carreras J, Climent F. "Effects of thyroid hormone and hypoxia on 2,3-bisphosphoglycerate, bisphosphoglycerate synthase and phosphoglycerate mutase in rabbit erythroblasts and reticulocytes in vivo". Unitat de Bioquímica, Departament de Ciéncies Fisiològiques I, Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spain, 2004 * Nielsen AL, Andersen EM, Jørgensen LG, Jensen HA. "Oxygen and 2,3 biphosphoglycerate (2,3-BPG) during haemodialysis". Department of Nephrology, Hvidovre University Hospital, Denmark, 1998 * Anales de la Real Academia Nacional de Medicina (cuaderno cuarto).

Související články

Disociační křivka oxyhemoglobinu

Externí odkazy

[url=https://web. archive. +moreorg/web/20060910160659/http://www. online-medical-dictionary. org/2%2C3%2DDPG. asp. q=2%2C3%2DDPG]Online medical dictionary[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20100831024941/http://www. altitude. org/hemoglobin_saturation. php]Model vlivu změny koncentrace 2,3-BPG na saturační křivku oxyhemoglobinu[/url].

Bisfosfoglycerová, 2-3 Kategorie:Organofosfáty