كاربامينوهيموجلوبين

كاربامينوهيموغلوبين ( كاربامينوهيموغلوبين BrE ) ( CO2Hb ، _{المعروف} أيضًا باسم كاربهيموغلوبين وكاربوهيموغلوبين ) هو مركب من الهيموغلوبين وثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد أشكال وجود ثاني أكسيد الكربون في الدم . ^{[ 1 ]} في الدم ، يُنقل 23% من ثاني أكسيد الكربون بهذه الطريقة، بينما يتحول 70% إلى بيكربونات بواسطة إنزيم الأنهيدراز الكربوني ثم يُنقل إلى البلازما، ويُنقل 7% على شكل ثاني أكسيد كربون حر _مذاب في البلازما. ^{[ 2 ]}

يمكن وصف بنية كاربامينوهيموغلوبين بأنها ارتباط ثاني أكسيد الكربون بمجموعات الأمين في سلاسل الغلوبين للهيموغلوبين. يحدث هذا الارتباط عند الطرف الأميني لسلاسل الغلوبين، وعند الفروع الجانبية الأمينية لبقايا الأرجينين والليسين . ^{[ 3 ]} تُعرف عملية ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموغلوبين عمومًا بتكوين الكاربامينو. ومن هنا اشتق اسم البروتين، فهو مزيج من كلمتي كاربامينو وهيموغلوبين. ^{[ 4 ]}

تتمثل إحدى الوظائف الأساسية لكاربامينوهيموغلوبين في تمكين نقل ثاني أكسيد الكربون في مجرى الدم. فعندما يُنتج ثاني أكسيد الكربون كناتج ثانوي لعمليات الأيض الخلوي في الأنسجة، ينتشر هذا المركب في مجرى الدم ويتفاعل مع الهيموغلوبين. ^{[ 5 ]}

عندما تتحد جزيئات الكاربامينوهيموغلوبين لتكوينها، يسمح ذلك بنقل ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين. وبمجرد وصوله إلى الرئتين، يتحرر ثاني أكسيد الكربون من الكاربامينوهيموغلوبين ويُطرح خارج الجسم أثناء عملية الزفير. تُعد هذه العملية برمتها بالغة الأهمية للحفاظ على توازن الغازات في الدم وضمان تبادل الغازات بين الأنسجة والأعضاء. ^{[ 6 ]}

يتفاعل كاربامينوهيموغلوبين مع ثاني أكسيد الكربون في عملية تبادل الغازات التنفسية. يتضمن هذا التفاعل ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموغلوبين، حيث يرتبط ثاني أكسيد الكربون بسلاسل البروتين في الهيموغلوبين. إن قدرة الهيموغلوبين على الارتباط بجزيئات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون على حد سواء هي ما تجعله بروتينًا مهمًا للجهاز التنفسي في عملية تبادل الغازات التنفسية.

يُسهم التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون والهيموجلوبين في نقل ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين للتخلص منه. وعند نقله من الأنسجة، يُنتج ثاني أكسيد الكربون كناتج ثانوي لعمليات الأيض الخلوي. والأهم من ذلك، أن ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين يُساعد في تنظيم درجة حموضة الدم عن طريق منع حمض الكربونيك من خفضها. ^{[ 6 ]}

على الرغم من أن بروتين كاربامينوهيموغلوبين يتفاعل مع بروتين آخر (مثل الهيموغلوبين) الموجود في خلايا الدم الحمراء، إلا أن هذا التفاعل يحدث فقط في مجرى الدم، ويمكن التخلص من نواتج هذا التفاعل. ولا يتفاعل كاربامينوهيموغلوبين مع الحمض النووي (DNA) لأن الحمض النووي موجود في النواة. ^{[ 7 ]}

تخضع عملية تكوين وتفكك بروتين كاربامينوهيموغلوبين لسيطرة العديد من العوامل لضمان نقل ثاني أكسيد الكربون إلى مجرى الدم. فيما يلي قائمة بالعوامل التنظيمية:

1. الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون (pCO₂ ₎ : هو مقياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني أو الوريدي. ^{[ ٨ ]} يتأثر تركيز ثاني أكسيد الكربون في مجرى الدم بالضغط الجزئي لجزيء ثاني أكسيد الكربون. في الأنسجة التي ينتج فيها التمثيل الغذائي الخلوي ثاني أكسيد الكربون، يكون الضغط الجزئي أعلى، مما يؤدي إلى ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين. أما في الرئتين، فيكون الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون أقل، مما يُسهّل انفصاله عن الهيموجلوبين.
2. الرقم الهيدروجيني: توضح ظاهرة بور كيف تتأثر عملية ارتباط وإطلاق الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بواسطة الهيموجلوبين بتقلبات الرقم الهيدروجيني في الدم. فعندما تقوم الأنسجة بعمليات الأيض، فإنها تنتج ثاني أكسيد الكربون ومواد حمضية، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض مستوى الرقم الهيدروجيني في الدم. وعندما يكون الرقم الهيدروجيني منخفضًا، يعزز ذلك ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين ويسهل نقله إلى الرئتين. وعلى النقيض من ذلك، عندما يكون الرقم الهيدروجيني مرتفعًا في الرئتين، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الهيموجلوبين. ^{[ 9 ]}
3. درجة الحرارة: يمكن لعامل مثل درجة الحرارة أن يؤثر على ارتباط الغازات بالهيموجلوبين وإطلاقها. ويكون تأثير درجة الحرارة على ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين أقل وضوحًا مقارنةً بالغازات الأخرى، إلا أن هذا العامل قد يؤثر على التنظيم العام لتبادل الغازات. ^{[ 10 ]}
4. تركيز البيكربونات (HCO₃⁻ ₎ ^: تنتقل نسبة كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في مجرى الدم على شكل أيونات البيكربونات. يحفز إنزيم الأنهيدراز الكربوني تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى حمض الكربونيك. يتحلل هذا الجزيء إلى بيكربونات وأيونات هيدروجين. تحدث عملية التحلل هذه في خلايا الدم الحمراء. في النهاية، يؤثر تركيز أيونات البيكربونات في مجرى الدم على تكوين بروتين كاربامينوهيموغلوبين في الجسم. ^{[ 11 ]}

عندما تُطلق الأنسجة ثاني أكسيد الكربون في مجرى الدم، يذوب حوالي 10% منه في البلازما. أما الباقي، فيحمله الهيموجلوبين إما مباشرةً أو بشكل غير مباشر . ويكون حوالي 10% من ثاني أكسيد الكربون الذي يحمله الهيموجلوبين على شكل كاربامينوهيموجلوبين. يتكون هذا الكاربامينوهيموجلوبين من تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع مجموعة أمينية (-NH₂ ₎ من جزيء الجلوبين، مما ينتج عنه تكوين مجموعة كاربامينية (-NH₂COO⁻ ⁾ . أما الباقي، فيُنقل في البلازما على شكل أيونات بيكربونات. ^{[ 12 ]}

عندما يرتبط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين، يتكون كاربامينوهيموجلوبين، مما يقلل من ألفة الهيموجلوبين للأكسجين عبر تأثير بور . يحدث هذا التفاعل بين جزيء ثاني أكسيد الكربون وبقايا أمينية. ^{[ 12 ]} في غياب الأكسجين، تزداد احتمالية تحول جزيئات الهيموجلوبين غير المرتبطة إلى كاربامينوهيموجلوبين. يرتبط تأثير هالدين بزيادة ألفة الهيموجلوبين منزوع الأكسجين لأيون الهيدروجين ( H ^+).وبالتالي، يؤدي إطلاق الأكسجين إلى الأنسجة إلى زيادة ألفة الهيموجلوبين لثاني أكسيد الكربون ، و H ⁺والتي يحتاج الجسم للتخلص منها، والتي يمكن نقلها بعد ذلك إلى الرئتين لإزالتها. ولأن تكوين هذا المركب يُنتج أيونات الهيدروجين، فإن الهيموجلوبين ضروري لمعادلتها. ^{[ 12 ]}

يستطيع الهيموجلوبين الارتباط بأربع جزيئات من ثاني أكسيد الكربون. تتحد جزيئات ثاني أكسيد الكربون مع مجموعات الأمين الطرفية الأربع لسلاسل البروتين الأربع في الشكل غير المؤكسج من الجزيء لتكوين رابطة كاربامات. وبالتالي، يستطيع جزيء هيموجلوبين واحد نقل أربع جزيئات من ثاني أكسيد الكربون إلى الرئتين، حيث تُطلق عند تحول الجزيء إلى شكله المؤكسج (أوكسي هيموجلوبين). ^{[ 6 ]}

لا تُسبب المستويات المختلة أو المتغيرة من كاربامينوهيموغلوبين عادةً أمراضًا أو اضطرابات. يُعد كاربامينوهيموغلوبين جزءًا من عملية نقل ثاني أكسيد الكربون في الجسم. ويمكن أن تنخفض مستويات هذا البروتين أو ترتفع بناءً على عوامل تُنظمه في الجسم. ^{[ 14 ]}

إحدى الطرق التي يمكن أن يرتبط بها كاربامينوهيموجلوبين بالمرض هي عندما يحدث تغيير في مستواه بسبب حالة موجودة مسبقًا أو خلل في الجهاز التنفسي والجهاز الأيضي في جسم الإنسان.

بعض هذه الحالات الطبية الموجودة قد تكون كالتالي:

1. الحماض التنفسي: تتميز هذه الحالة بتراكم ثاني أكسيد الكربون في الدم، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حموضة الدم. يحدث هذا عند وجود خلل في عملية تبادل الغازات، مثل الفشل التنفسي. ^{[ 15 ]}
2. نقص التهوية: قد تؤدي هذه الحالة إلى ارتفاع مستويات كاربامينوهيموغلوبين. ويمكن أن تحدث هذه الحالة نتيجةً لعدة عوامل، مثل اضطرابات الجهاز العصبي المركزي، وحتى بعض الأدوية. ^{[ 16 ]}

يلعب بروتين كاربامينوهيموجلوبين دورًا مهمًا في نقل ثاني أكسيد الكربون في الدم، وله أهمية بيولوجية في العديد من الوظائف:

1. نقل ثاني أكسيد الكربون: تسمح هذه العملية بنقل ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين. وهي ضرورية للحفاظ على توازن الغازات في مجرى الدم ولضمان إزالة ثاني أكسيد الكربون الزائد من الجسم. ^{[ 17 ]}
2. تنظيم درجة حموضة الدم: يساعد ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين على تنظيم درجة حموضة الدم. فعندما تُنتج الأنسجة ثاني أكسيد الكربون، يتم تقليل الزيادة في الحموضة عن طريق تكوين أيونات البيكربونات. وتساعد عملية التنظيم هذه على منع انخفاض درجة الحموضة، مما يُسهم في الحفاظ على بيئة مستقرة. ^{[ 17 ]}
3. تسهيل تبادل الغازات: يُسهّل الهيموجلوبين تبادل الغازات في الرئتين والأنسجة. ففي الرئتين، يرتبط الأكسجين بالهيموجلوبين وينطلق ثاني أكسيد الكربون. أما في الأنسجة، فيرتبط ثاني أكسيد الكربون لتكوين كاربامينوهيموجلوبين وينطلق الأكسجين. وتُعدّ عملية التبادل هذه مهمة لأن الأنسجة تحتاج إلى تزويدها بالأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 18 ]}

• الهيموجلوبين
• دم
• حمض الكرباميك
• كاربامينو

• كاربامينوهيموغلوبين+أ في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب