Seabridge Bioenergetics

Co2 er en god ven af Bloggen og skal i dag have æren af at blive talt lidt positivt om – Co2 er syndebuk for meget og anses ofte som værende intet andet end et biologisk affaldsprodukt for respirationen.

Men vi skal i dette indlæg se på hvordan Co2 er beskyttende for vævet, hvordan det indirekte inhiberer laktat og hvordan gamle husmor tricks kan øge co2 indholdet i blodet ret hurtigt.

Først lidt respirationsfysiologi.
I lungerne har c02 den indvirkning på karrene, at de kontraherer – Dette er paradoksalt med til at lukke op for flere sluser, og øger så blodflowet til andre steder i lungevævet. På den måde giver det mere flow i hele lungen og øger altså den samlede mængde blod der kan nå igennem kapillæerne til gasudveksling.

I lungerne hvor partialtrykket for ilt er højt relativt til vævene, vil hæmoglobinens affinitet for ilt være højt, og det vil hjælpe hæmoglobinen med at aflevere co2 til gasudveksling – Vi kan kalde det for Haldane effekten.

I vævet hvor partialtrykket for ilt er relativt lavere end i lungerne, er det med modsat fortegn angående co2. I vævene, hvor co2 produceres, og hvor partialtrykket for co2 er relativt højt især i det metabolsk aktive væv, der hjælper co2 ilten med at slippe fra hæmoglobinen. Samtidig virker co2 i vævene karudvidende, hvilket øger blodflowet, og sikrer hurtigere oxygenering til vævet.
Udover c02 vil lav pH og en metabolit fra non-respiratorisk glykolyse (DPG) også nedsætte hæmoglobinets affinitet for ilt, således at ilten nemmere kan afleveres i vævet.
Og således er det også at co2 ved at øge blodflow og ilt-levering indirekte hæmmer glykolysen og dermed dannelsen af laktat, som vi før har beskrevet som en cancer-fremmende metabolit. Dette er hvad vi kan kalde Bohr effekten, opkaldt efter Kvantemekanikkens faders fader – Far til den berømte og enestående Niels Bohr, nemlig Christian Bohr.

Laktat hæmmer respirationen

Men laktat er i sig selv også direkte hæmmende for oxidativ fosforylering, eller hvad vi kan kalde aerob forbrænding af ilt, som er den renere og mere effektive forbrændingsform der giver en langt højere ATP gevinst.
Denne effekt er et velkendt biologisk fænomen i f.eks. svampe, hvor der er en slags enten eller, for valg af forbrændingsform, hvor det på den ene side er det mere ATP’givende oxidativ fosforylering, og det på den anden side er fermentering.
Det er dog ikke en effekt der er så omtalt eller i fokus i den humane metabolisme.
Crab-Tree effekten.

Stimulering af Pyruvat Dehydrogenase Kinase PDK, hæmmer pyruvatdehydrogenasen PDH, så elektronflowet skifter mod dannelse af laktat. Pyruvatdehydrogenasen afleverer elektroner til pyruvat der så transformeres til acetyl-CoA, så det kan indgå i TCA/citronsyre cyklus.
Det der aktiverer PDK er NADH, ATP, og Acetyl-CoA – Altså ved tegn på at der er ophobning af elektroner længere nede i kæden, oftest fordi der mangler coenzymer, eller ilt, så elektronerne stagnerer ved NADH og Acetyl-CoA ikke kan aflevere elektroner videre, og således også stagnerer ved acetyl-CoA.
Så et eller andet, der hæmmer elektronflowet i TCA cyklus eller elektrontransportkæden, medfører altså at PDK hæmmer for PDH, så elektronflowet styres i retning af laktat dannelse, der igen hæmmer elektronflowet i TCA cyklus og elektrontransportkæden.

Dvs. når der er tændt for laktat retningen, hæmmer det altså for forbrændingen af glukose med ilt. Det er som om at aktivering af det ene system hæmmer det andet.
Vi har i tidligere indlæg set hvordan øget endotoxin load kan øge laktat dannelsen ved tilstedeværelse af ilt via øget katekolamin influx i blodet.
https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/crabtree-effect

Når crabtree effekten først har taget hold, og retningen af elektronflowet bliver tungere mod laktat retningen, så dannes der også mindre co2. For der dannes langt mere co2 når elektronflowet kan have fuld drøn på gennem citronsyre cyklus – det ad denne vej der dannes mere co2.

Således hæmmer laktat altså co2 dannelsen, og vi argumenterede jo tidligere for at co2 øger iltningen og blodflowet i vævet.
En ond cirkel hvor laktat fremmer sin egen produktion. – Derfor vil man ofte høre mig tale om sygdomsvortex, med onde selvforstærkende cirkler.

https://www.researchgate.net/figure/Pasteur-Warburg-and-Crabtree-a-The-Pasteur-effect-is-the-tonic-inhibition-of-glycolysis_fig1_338807965



Nedenstående billede er mit forsøg på at vise elektronflowet fra maden til ATP ved reducering af ilt til vand:

Elektron flow

Afrunding

Måske har det gamle husmoder trick om at trække vejret i en papirspose noget på sig, da det øger co2 niveauet i blodet, og således giver bedre vævsoxygenering hvis co2 niveauet er for lavt gennem hyperventilation.

Noget andet man kan gøre for at øge co2 niveauet er at spise en diet af primært kulhydrat, da den respiratoriske kvotient er højere ved indtag af kulhydrat end ved fedt og protein.
Ved at øge c02 niveauet får man altså en renere energiforbrænding, der hindrer inflammatoriske forbrændingsformer som laktat dannelse og fedtsyre oxidation. Det skal vi komme dybere ind på en anden god gang.
Co2 fremmer altså sin egen produktion, og en ren og energirig forbrændingsform, nemlig forbrænding af glukose med ilt, fordi co2 jo øger blodflow og oxygenlevering, og dermed forhindres altså dannelsen af laktat.