Seabridge Bioenergetics

I weekenden havde jeg to ekstremt spændende patientcases når man har bevidstheden om Co2’s fantastiske virkninger for øje.
Den ene hyperventilerede sig selv i en sådan grad at vedkommende besvimede flere gange – dette sandsynligvis pga co2 udvaskningen og den følgende vasokonstriktion i hjernen, der medfører så lavt blodflow til hjernen, og en hæmning i den oxidative fosforylering, at patient besvimer på baggrund af pseudohypoxi. Et meget højt partial tryk af ilt i blodet, og en meget høj saturation af ilt i hæmoglobinet, men en manglende evne til at levere og bruge ilten, hvilket fører til en besvimelse.

Den anden patientcase havde et eller andet, uerkendt problem, der gjorde at hun havde en meget lav iltsaturation i blodet og et meget lavt partialtryk af ilt i blodet (pCo2).
Så moderne medicin tænker jo hun er svært hypoksisk ud fra meget lave iltsaturationer.
Patienten havde tilgengæld et meget højt niveau af Co2, som vi jo ved virker beskyttende mod hypoxi bl.a. gennem bohr-effekten som har været beskrevet før her på bloggen.
Klinisk set havde patienten ikke en betragteligt øget respirationsfrekvens, eller vejrtrækningsbesvær. Ingen cyanose hverken centralt eller perifært.
Patientens laktat niveau var til den lave side, indikerende at hun ikke har noget oxygeneringsproblem i cellerne.
Et klasseeksempel på co2’s beskyttende effekt mod hypoxi.

—

Co2 produceres i langt højere grad ved kulhydrat metabolisme end ved fedtsyre metabolisme i ratioen 1/0,7. 2/3 af Co2’en kommer fra krebscyklus, hvor 1/3 kommer fra glucose metabolismen.

Hvis krebs cyklus eller glukose metabolismen måtte være inhiberet, kan det medføre en nedsat produktion af co2.
Co2 er den primære endogene vasodilator i kroppen, og når co2 niveaet falder, medførende lavere blodflow og hypoxi (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16919605/), så aktiveres kroppens “emergency / nød vasodilator” hvor Inducible Nitric oxide synthase (iNOS) aktiveres hvilket medfører en systemisk stigning i nitrooxid, da der jo er brug for øget blodflow.

Det er også en stigning i iNOS aktivitet, der sandsynligvis er årsagsfaktor i det blodtrykstab der ses ved eksempelvis septisk shock, hvor endotoxin aktiverer iNOS https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12721155/.
Eksempelvis er det kendt at hypokapni/lav co2 giver betydeligt vasokonstriktion i hjernen, mens hyperkapni/høj co2 giver et øget blodflow gennem en betydelig vasodilation i hjernen. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53082/

En stigning i nitrooxid kan være et problem, fordi at nitrooxid laver kovalente bindinger med metaller i elektron transport kædens komplex IV aka cytochrome c oxidase, og dette har en inhiberende virkning på cytochrome c oxidase/complex 4 i elektrontransportkæden, der jo normalvis skal acceptere elektroner fra cytochrom c, og bruge dem til at reducere oxygen til h2o. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000527281100212X
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0891584902013266

Et tilstopning af elektroner i elektrontransportkæden er et problem, fordi at elektronflowet stopper, ilten hobes op og kan ikke reduceres, førende til fri radikal ravage, en obhobning af NADH og FADH2, nedsat ATP dannelse.
Således er nitrooxid altså hæmmende for den oxidative fosforylering i elektrontransportkæden, også kendt som den mitokondrielle respiration.
Ilten hober sig op, og kan ikke bruges. Mere ilttilførsel kan aldrig løse det problem – Kun ved at bryde den kovalente binding af NO i cytochrom c oxidasen kan elektronflowet genoprettes.
Det er faktisk samme princip ved cyanidforgiftning, inhibering af cytochrom c og den mitochondrielle respiration, og i rette mængder, førende til en hurtig død.
https://en.wikipedia.org/wiki/Cyanide

Det viser sig så at CO2 beskytter cytochrom c oxidasen mod de her reaktioner og bindinger med bl.a. Nitrooxid, ved at nedsætte reaktiviteten i det binukleare center i cytocghrom c oxidasen uden at have negativ indflydelse på elektronflowet.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7945208/
Lidt samme princip i hæmoglobinet, som også bruger heme i proteinets struktur, hvor co2 nedsætter bindingen af ilt, således at ilten kan afleveres de steder hvor metabolismen er i gang, og co2 produktionen er i gang.

Afrunding:

Utilstrækkelig co2 øger mængden af nitrooxid, som reversibelt hæmmer elektrontransportkædens complex 4 og hæmmer den oxidative fosforylering, og dermed ATP/energidannelsen i mitokondrierne.
Men co2 hæmmer bindingen af nitrooxid til cytochtrom c oxidasen ved at nedsætte reaktiviteten uden at forhindre elektronflowet.
Derfor virker co2 beskyttende på respirationen helt nede i den oxidative fosforylering i mitochondrierne og ikke kun gennem bohr effekten som ellers tidligere antaget i den her blog.

I forhold til de patient cases beskrevet i starten er det ærgeligt at moderne medicin betragter co2 som et affaldsstof der for alt i verden må fjernes, men man kunne håbe at de kollektive øjne en dag åbnes for en evt terapeutisk brug af co2 eller carbonic anhydrase inhibtorer til at redde liv i f.eks. septiske tilstande eller (pseudo)hypoxiske tilstande.
Måske er det hele den politiske polemik omkring co2 i atmosfæren der gør, at co2 er ladet med negativitet i den kollektive bevidsthed.