Hämoglobin, Hämostase und Erythropoese

Hämoglobin-Dissoziationskurve

Die Sauerstoff-Dissoziationskurve von Hämoglobin (Hb) ist eine grafische Darstellung der schrittweisen Steigerung des Anteils von Hämoglobin, der mit Sauerstoff (O₂) gesättigt ist, in Abhängigkeit vom ansteigenden Sauerstoffpartialdruck (pO₂) im Blut. Dies wird als Hb-Sättigung bezeichnet.

Das Blut aus der Lunge hat einen pO₂ von 95 mmHg und eine Sättigung von 97 %, während das venöse Blut einen pO₂ von 40 mmHg und eine Sättigung von 75 % aufweist.

Das Blut eines normalen Menschen enthält 15 g Hb/100 ml, und jedes Gramm Hb kann 1,34 ml O₂ binden.

15 x 1,34 = 20,1. Das heißt, 100 ml Blut können mit 20,1 ml O₂ kombiniert werden, wenn Hb zu 100 % gesättigt ist.

Das Hb im Blut ist für die Stabilisierung des O₂-Drucks im Gewebe verantwortlich und hat eine puffernde Wirkung.

Bei einem normalen pO₂ von 104 mmHg und einer Abnahme auf 60 mmHg ist das Hb immer noch zu 89 % gesättigt, nur 8 % weniger als normal (97 %). Der pO₂ im Gewebe ändert sich also trotz des erheblichen Abfalls des alveolären pO₂ nur geringfügig.

Umgekehrt kann bei einem Anstieg des alveolären pO₂ auf 500 mmHg die maximale O₂-Sättigung des Hb niemals 100 % überschreiten, was einem Anstieg von nur 3 % entspricht.

Einige Faktoren können diese Kurve in die eine oder andere Richtung verschieben. Sie verschiebt sich nach rechts, wenn das Blut mit einem pH-Wert von 7,2 angesäuert wird, und mit zunehmender CO₂-Konzentration, Temperatur oder 2,3-Diphosphoglycerat (2,3-DPG).

Der Bohr-Effekt besagt, dass eine Verschiebung der Kurve nach links die Sauerstoffaufnahme in der Lunge verbessert, während eine Verschiebung nach rechts die Freisetzung von O₂ aus dem Blut in das Gewebe ermöglicht.

Die Verschiebung der Kurve nach rechts tritt auch während des Trainings auf.

Der normale Blut-pCO₂ liegt zwischen 40 und 45 mmHg, was einem sehr engen Bereich entspricht. Ein erhöhter CO₂-Gehalt im Blut bewirkt, dass sich O₂ vom Hb löst, was ein wichtiger Faktor für die Erhöhung des O₂-Transports ist. Die Verbindung von O₂ mit Hb neigt dazu, CO₂ aus dem Blut zu verdrängen. (Haldane-Effekt). Je saurer das Hb ist, desto geringer ist seine Neigung, sich mit CO₂ zu Carbaminohämoglobin zu verbinden, wodurch mehr H⁺ freigesetzt wird, das sich mit Bicarbonationen zu Kohlensäure verbindet.

Hämostatischer Mechanismus

Wenn ein Blutgefäß durch ein mechanisches Trauma verletzt wird, verhindert ein Prozess, der als Hämostase bezeichnet wird, einen übermäßigen Blutverlust durch die Wunde. Er besteht aus Vasokonstriktion, Thrombozytenaggregation und Blutgerinnung.

Die Blutgerinnung ist der Prozess, bei dem Fibrinfäden ein Netzwerk bilden, das die Bestandteile eines Blutgerinnsels zusammenhält. Es handelt sich um einen komplexen Prozess, bei dem eine Reihe von Faktoren, die in inaktiver Form im Blut vorhanden sind, nacheinander aktiviert werden, was zu einer Kaskade von Reaktionen führt.

Es gibt zwei Wege, die zur Bildung von Blutgerinnseln führen. Beide sind für eine normale Hämostase notwendig.

• Der intrinsische Weg (der langsamste) wird aktiviert, wenn das Blut mit der verletzten Gefäßwand in Kontakt kommt.

Der erste Schritt hängt vom Hageman-Faktor (Faktor XII) ab. Bei Kontakt mit Blut wird dieser zu Faktor XIIa, der Faktor XI in XIa umwandelt. Faktor XIa wandelt dann Faktor IX in Faktor IXa (Christmas-Faktor) um. In einem Ca²⁺-abhängigen Prozess wirkt Faktor IXa zusammen mit Thrombozyten-Phospholipiden und Faktor VIII, um Faktor X zu aktivieren. Der aktivierte Faktor X verbindet sich mit Faktor V und Phospholipiden zu einem Komplex, der schnell die Spaltung von Prothrombin in Thrombin katalysiert.

• Der extrinsische Weg wird eingeleitet, wenn Blut mit verletztem Gewebe in Kontakt kommt und das Protein Tissue Factor freigesetzt wird. Tissue Factor verbindet sich mit Faktor VII und aktiviert in Gegenwart von Ca²⁺ und Faktor V Faktor X. Der aktivierte Faktor X verbindet sich mit Phospholipiden und Faktor V, um Thrombin aus Prothrombin zu bilden.

Der Endpunkt beider Wege ist die Umwandlung von Prothrombin in Thrombin.

Thrombin bewirkt die Polymerisation von Fibrinogen zu unlöslichen Fibrinfäden. Diese bilden ein Netzwerk, das die Bestandteile des Blutgerinnsels einfängt und die beiden Ränder des geschädigten Gefäßes verbindet.

Bedingungen für die Erythropoese

Ernährungsfaktoren:

• Eisen (Fe²⁺)
• Folsäure
• Vitamin B₁₂
• Vitamin B₆

Faktoren, die die Erythropoetin-Produktion (EPO) stimulieren:

• Anämie
• Vermindertes Hämoglobin
• Verminderter Blutfluss
• Lungenerkrankungen
• Vermindertes Blutvolumen
• Testosteron
• Wachstumshormon (GH)
• Östrogen
• Prostaglandine (PGs)
• Platelet-derived growth factor (PDGF)
• Produkte aus der Zerstörung von Erythrozyten

Inhibitoren:

• Suppressor-T-Zell-Phänotyp