Od Borov učinek kaže na sposobnost kisika, da se veže na hemoglobin, odvisno od pH vrednosti in delnega tlaka ogljikovega dioksida. V veliki meri je odgovoren za izmenjavo plinov v organih in tkivih. Bolezni dihal in nepravilno dihanje vplivajo na pH vrednost krvi s pomočjo Bohrovega učinka in motijo normalno izmenjavo plinov.
Kakšen je Bohrov učinek?
Bohrov učinek je dobil ime po njegovem odkrittelju Christianu Bohru, očetu slavnega fizika Nielsa Bohra. Christian Bohr (1855-1911) je priznal odvisnost afiniteto kisika (sposobnost vezave kisika) hemoglobina od pH vrednosti ali parcialnega tlaka ogljikovega dioksida ali kisika. Višja kot je pH vrednost, tem močnejša je afiniteta kisika do hemoglobina in obratno.
Skupaj z učinkom kooperativne vezave kisika in vplivom cikla Rapoport-Luebering Borov učinek omogoča, da je hemoglobin idealen prenašalec kisika v organizmu. Ti vplivi spreminjajo stericne lastnosti hemoglobina. Odvisno od okoljskih razmer se vzpostavi razmerje med T-hemoglobinom, ki se slabo veže s kisikom, in R-hemoglobinom z dobrimi lastnostmi vezave kisika. Kisik običajno zaužijemo v pljučih, medtem ko se kisik običajno sprošča v drugih tkivih.
Funkcija in naloga
Bohrov učinek zagotavlja, da se telo oskrbuje s kisikom s transportom kisika s pomočjo hemoglobina. Kisik je vezan kot ligand na centralni železov atom hemoglobina. Beljakovinski kompleks, ki vsebuje železo, ima štiri heme enote. Vsaka enota hema lahko veže molekulo kisika. Tako lahko vsak proteinski kompleks vsebuje do štiri molekule kisika.
Sprememba stericnih lastnosti hema kot posledica vpliva protonov (vodikovih ionov) ali drugih ligandov premakne ravnotežje med T-obliko in R-obliko hemoglobina. V tkivih, ki porabijo kisik, je vezava kisika na hemoglobin oslabljena z znižanjem pH vrednosti. Bolje je dostavljena. Zato v presnovno aktivnih tkivih povečanje koncentracije vodikovih ionov vodi do povečanega sproščanja kisika. Delni tlak krvi z ogljikovim dioksidom se hkrati poveča. Nižja kot je pH vrednost in višji je delni tlak ogljikovega dioksida, več kisika se odda. To traja, dokler kompleks hemoglobina ni popolnoma brez kisika.
V pljučih se delni tlak ogljikovega dioksida zniža z izdihom. To vodi do povečanja pH vrednosti in s tem tudi do povečanja afinitete kisika hemoglobina. Zato poleg sproščanja ogljikovega dioksida kisik prevzame tudi hemoglobin v pljučih.
Poleg tega je kooperativna vezava kisika odvisna od ligandov. Osrednji atom železa veže protone, ogljikov dioksid, kloridne ione in molekule kisika kot ligande. Več ko je kisikovih ligandov, močnejša je afiniteta kisika na preostalih vezavnih mestih. Vendar pa vsi drugi ligandi oslabijo afiniteto hemoglobina do kisika. To pomeni, da več ko se protoni, molekule ogljikovega dioksida ali kloridni ioni vežejo na hemoglobin, lažje je sprostiti preostali kisik. Visok delni tlak kisika pa daje prednost vezavi kisika.
Poleg tega v eritrocitih poteka drugačen način glikolize kot v drugih celicah. To je cikel Rapoport-Luebering. Vmesni 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-BPG) nastane med ciklom Rapoport-Luebering. Spojina 2,3-BPG je alosterni učinek pri uravnavanju afinitete kisika do hemoglobina. Stabilizira T-hemoglobin. To spodbuja hitro sproščanje kisika med glikolizo.
Vezava kisika na hemoglobin je oslabljena zaradi znižanja pH vrednosti, povečanja koncentracije 2,3-BPG, povečanja delnega tlaka ogljikovega dioksida in zvišanja temperature. To poveča sproščanje kisika. Po drugi strani pa povečanje pH vrednosti, znižanje 2,3-BPG koncentracije, znižanje delnega tlaka ogljikovega dioksida in znižanje temperature v krvi.
Bolezni in bolezni
Pospešeno dihanje v primeru bolezni dihal, kot sta astma ali hiperventilacija kot posledica panike, stresa ali navade, privede do zvišanja vrednosti pH s povečanim izdihom ogljikovega dioksida zaradi Bohrovega učinka. To povečuje afiniteto kisika do hemoglobina. Sprostitev kisika v celicah je otežena. Zato neučinkoviti vzorci dihanja vodijo k nezadostni oskrbi celic s kisikom (celična hipoksija).
Posledice so kronično vnetje, oslabljen imunski sistem, kronične bolezni dihal in številne druge kronične bolezni. Po splošnem medicinskem znanju je celična hipoksija pogosto sprožilec bolezni, kot so diabetes, rak, bolezni srca ali kronična utrujenost.
Po besedah ruskega zdravnika in znanstvenika Buteyko hiperventilacija ni samo posledica bolezni dihal, ampak jo pogosto povzročajo tudi stres in panične reakcije. Dolgoročno meni, da postane prekomerno dihanje navada in izhodišče za različne bolezni.
Za terapijo se izvaja dosledno nazalno dihanje, diafragmatično dihanje, podaljšane dihalne pavze in sprostitvene vaje, da se dolgoročno normalizira dihanje. Več študij je pokazalo, da lahko metoda Buteyko zmanjša porabo antispazmodičnih zdravil za 90 odstotkov, kortizona pa za 49 odstotkov.
Če je izdih ogljikovega dioksida med hipoventilacijo prenizek, telo postane preveč kislo (acidoza). Acidoza je takrat, ko je pH v krvi pod 7,35. Acidoza, ki se pojavi med hipoventilacijo, je znana tudi kot respiratorna acidoza. Vzroki so lahko paraliza dihalnega centra, anestezija ali zlomljena rebra. Za respiratorno acidozo je značilna kratko sapo, modre ustnice in povečano izločanje tekočine. Acidoza lahko privede do srčno-žilnih motenj z nizkim krvnim tlakom, srčne aritmije in kome.
