Sonntag, 17. April 2016

Mikrozirkulation - Texte zu Erythrozyten

Texte zu Erythrozyten

Ich stelle hier frühere Texte zu Erythrozyten vor, mit dem Ziel, auch Laien komplexe Vorgänge verständlich zu machen.

Erythrozyten - CO2 Entsorger oder woher weiß der Sauerstoff wo er gebraucht wird

Stellen wir uns die Erythrozytenscheibe wie einen kleinen Staubsauger vor. In der zentralen beidseitigen Eindellung wird in den Gewebskapillaren aus dem Blut in Wasser gelöstes Kohlendioxid (CO2), Kochsalz (NaCl) und viel Wasser (H2O) eingesaugt. Im Zentrum befindet sich das Enzym Carboanhydrase (CA), welches eine Reaktion zwischen den Stoffen herbeiführt: CO2+H2O wird zu Kohlensäure (H2CO3) und diese wird mit NaCl zur Reaktion gebracht. Es entstehen Natriumbicarbonat (NaHCO3) und Salzsäure (HCl). 

 
 Veinfachtes Prinzip der Carboanhydrasereaktion
 

Diese Produkte werden durch den „Filter“ des Hämoglobinringes, der das Zentrum des Erytrozyten zum Rand hin umschließt, zusammen mit Wasser gespült. Das Eiweiß des Hämoglobins bindet das HCl an sich, das NaHCO3 wird zu den Rändern gespült und dort mittels den „Bicarbonatpumpen“ aus dem Ery „geblasen“. 

 

Einfaches Schema Ery mit Carboanhydrase und Bicarbonatpumpen (Sterne in Membran)


 


Übrigens entsteht die zentrale Eindellung der Erythrozyten dadurch, dass Wasser stärker aktiv ausgepumpt wird, als es passiv „nachfließen“ kann

Während das Blut nur wenig CO2 als gelöstes Gas (Gaspartialdruck) transportieren kann, kann es große Mengen CO2, nun in Bicarbonat (NaHCO3) verwandelt, lösen und zur Lunge schaffen.

Im Erythrozyten verformt sich das Hämoglobinmolekül durch die Säurewirkung. Es kann den daran gebundenen Sauerstoff nicht mehr festhalten und dieser verlässt den Ery. Dieser Sauerstoff wird als in Wasser gelöstes O2 Gas nun anstelle (ausgetauscht gegen) CO2 aus den Kapillaren zu den Zellen geschwämmt.

Daher weiß das rote Blutkörperchen wo und wie viel Sauerstoff es abgeben muss: Dort wo im Energiestoffwechsel CO2 produziert wird, wird O2 gebraucht. Und es wird so viel O2 abgegeben wie dann CO2 mittels der Erys in Bicarbonat umgewandelt wird. So im gesunden, optimalen Zustand. Stoffwechselaktive, arbeitende, Gewebe bekommen so mehr Sauerstoff. Durch „ruhigeres“ Gewebe fließen die Erythrozyten hindurch und behalten Sauerstoff.

Was bei „Krankheiten“ bei „Übersäuerung“ mit z.B. Milchsäure passiert (aggressive Sauerstoffradikale), ist ein anderes Thema.

Mit seiner Form verändert das Hämoglobin seine Farbe: „säurefrei“ und mit Sauerstoff daran (hell)rot (arterielles Blut) - durch Säure „verbogen“, mit Säure daran gebunden, schwärzlich (venöses Blut).

In den kleinen Gefäßen der Alveolen kehrt sich der Prozess um. NaHCO3 wird aus dem Blut aufgenommen, durch das Hämoglobin gespült und dort in Reaktion mit der Säure gebracht. Es entsteht wieder NaCl (Kochsalz) und H2CO3 (Kohlensäure), die aus dem Ery gepumpt wird und in den Alveolarwänden zum Hohlraum (Luftraum) hin in Wasser und CO2 zerfällt. CO2 wird abgegeben (Diffusion) in den Alveolenhohlraum. O2 wird von dort aufgenommen (Diffusion), in Wasser gelöst und in die Erys gebracht. Dort reagiert es mit dem (säurefreien) Hämoglobin, dieses wird wieder rot.

Das ist ein fließender Prozess mit nebeneinander stattfindenden Abläufen, den ich hier in einzelne Schritte zerlegt habe.

So erklärt sich die hellere rote Farbe des Blutes, das aus der Lunge kommt und in den Arterien transportiert wird und die dunkle, manchmal fast schwarze Farbe des venösen Blutes, das zur Lunge fließt.

– Achtung Lungenkreislauf: Zur Lunge führt die Lungenarterie vom rechten Herzen her mit venösem(!) Blut; von der Lunge kommt die Lungenvene zum linken Herzen mit arteriellem (!) Blut. 


 
Erythrozyten - warum unterschiedliche Werte zwischen Männern und Frauen?

Bei den roten Blutkörperchen wird gerne die wichtigste Funktion übersehen: Das Wegschaffen des CO2 (Kohlendioxid) aus den Geweben. Zellen haben verschiedene Wege, ihre Funktion auch bei Mangel an Sauerstoff eine Weile fortzuführen (z.B. anaerobe Glycolyse - Glucoseabbau bei Sauerstoffmangel). Jedoch führt ein Rückstau von CO2 ganz schnell zum Stillstand der Zellfunktionen - Blockade des Zitronensäurezyklus.

Wie das CO2 (und Säuren!) aus dem Gewebe mit Hilfe der Erythrozyten abtransportiert wird, ist ein eigenes Thema.

Die Zahl der roten Blutkörperchen richtet sich nach dem Bedarf an Kapazität für den durchschnittlich anfallenden giftigen "CO2-Müll". Gemessen wird dieser in den Nieren. Maßstab ist die durchschnittlich notwendige Menge an Bicarbonat, die die Niere produzieren muss, um Säuren im Körper/Gewebe zu neutralisieren. Auch wie das funktioniert ist ein eigenes Thema.

Reicht die Leistungsfähigkeit der vorhandenen roten Blutkörperchen beim durchschnittlichen CO2 -Anfall (Säureanfall) zur Elimination nicht aus, muss die Niere dann unterstützend eingreifen, dann produziert sie Erythropoietin (lässt neue rote Blutkörperchen im Knochenmark bilden). Es stellt sich so mit der Zeit eine Zahl von Erythrozyten ein, die dem durchschnittlichen CO2-Anfall im Gewebe genügt.

Abhängig ist dieser vom "Grundstoffwechsel" der Energiegewinnung. Aufgrund verschiedener, vor allem hormoneller Faktoren (Östrogen oder Testosteron u.a.) produzieren Frauen (Klimakterium ist Wendezeit) im Durchschnitt weniger CO2 wegen geringerer Energieproduktion in den Zellen als der Mann. Daher sind auch weniger rote Blutkörperchen zur Entsorgung notwendig. Die Frau, die ja Kinder austragen und ernähren (stillen) soll, hat einen weniger verschleißenden Energiestoffwechsel in den Zellen.

Damit braucht sie auch weniger Erythrozyten. So sind die Normwerte der Erythrozyten bei Frauen geringer als bei Männern.

Die Monatsblutung spielt dabei nicht die wichtige Rolle, sie kommt aber aufgrund der weiblichen Hormonsteuerung zustande, die auch für den geringeren Energiestoffwechsel mit weniger "Müll" sorgt.


 
Erythrozyten – Erythropoietin – Niere


Bekannt aus Büchern ist, dass in den Nieren das Erythropoietein gebildet wird. Dieser Stoff wirkt auf die Stammzellen im Knochenmark und regt an, dass diese sich zu Roten Blutkörperchen entwickeln. Es ist der Stoff, der für die Zahl der im Blut vorhandenen Erythrozyten verantwortlich ist.

Näheres dazu kann man aber im Regelfall nicht lesen.

Dazu ein Erklärungsmodell, dass auf meinen Beiträgen zur Funktion der Erythrozyten bei der Entfernung des CO2 (Kohlendioxid) aus dem Gewebe aufbaut.


Bei „Gewebsübersäuerung“, also wenn neben CO2 auch verschiedene Säuren (z.B. Milchsäure) in den Zellen entstehen, die die Erytrozyten – ihr Hämoglobin – verstopfen und so die Abatmung von CO2 in den Lungen stark beeinträchtigen, kommen viele Rote Blutkörperchen mit wenig Sauerstoff aber mit viel Säure, die noch am Hämoglobin hängt aus der Lunge über das linke Herz in die Arterien. Diese Erythrozyten haben dann, zurück zum Gewebe transportiert, kaum Leistung, erneut CO2 aufzunehmen und dabei Bicarbonat ins Blut zu geben. Die Gewebsentsorgung ist behindert, Zell-(zer-)störungen beginnen.

Auch die Erythrozyten leiden unter diesem Zustand. Hält er an, ist die Lebensdauer verkürzt und sie werden früher abgebaut.

Nun kann dem Problem nur abgeholfen werden, wenn aus andere Quelle Bicarbonat entsteht, welches dann in der Lunge die Säure aus den Erythrozyten entfernen hilft. Das ist die Niere, die daneben auch über den Eiweißpuffer (ich werden zu Puffersystemen noch schreiben) mit Hilfe von Eiweiß-Natrium-Salzen „entsäuern“ hilft.

Die Logik, die wir auch aus dem „Großen“ („Arbeitsmarkt“) kennen. Wenn die eigentlichen Arbeiter (Erythrozyten) nicht mehr genügend Leistung bringen und Ersatzarbeiter (Tubuluszellen der Niere) auf Dauer eingesetzt werden müssen, dann ist es sinnvoll, die Stammbelegschaft (also Erythrozyten) zu erweitern. Wenn die Niere nicht nur kurzzeitig sondern auf gewisse Dauer Bicarbonat ins Blut geben muss, dann ist Zeit, Erythrozyten nachbilden zu lassen.

In der Niere wird also nicht die Zahl der vorhanden Roten Blutkörperchen gezählt, sondern ihre Leistung gemessen und entsprechend die Zellzahl angepasst. Bei sehr guter Leistung oder geringerem Bedarf wird die Nachbildung verringert, abgebaute Erythrozyten werden nicht ersetzt, die Erythrozytenzahl sinkt. Dazu auch der Text zu den EryNormwerten oben.


Wenn ein anhaltend verringertes Leistungsniveau (sei es weil Rote Blutkörperchen verloren gingen – Blutung z.B. oder diese bei Übersäuerung überfordert sind) der Erys zu erkennen ist, wird ihre Zahl mittels Erythropoietinausschüttung angehoben. Da ist das „hermetische – magische – Prinzip“ zu erkennen. Wie im Großen – unsere Lebenswelt, so im Kleinen – Zellebene.

Die Tubuluszelle, die selbst ein Carboanhydrase-System hat (siehe erster Link) wird ihr CO2, welches diese aktive Zelle selbstverständlich als ein Energiestoffwechselendprodukt bildet, nicht mehr ans Blut los. Eben wenn die Leistungsfähigkeit der roten Blutkörperchen zur CO2 Elimination verringert ist. Diese Tubuluszelle bildet nun ersatzweise aus dem in ihr entstandenen CO2 selbst Bicarbonat und gibt das ans Blut ab. Mit dieser Funktion ist die Bildung des Erythropoietin verknüpft. Die Details sind hier nicht wichtig, verwirren dann nur und machen das Prinzip unverständlich.


Die Tubuluszelle braucht – wie das rote Blutkörperchen auch – dazu ein Natrium-Salz. Z.B. NaCl oder auch NaHCO3 – Kochsalz und Bicarbonat. Das wurde aus dem Blut im Glomerulum mit dem Primärharn abfiltriert und ist im Tubuluslumen vorhanden. Die Tubuluszelle nimmt bei Übersäuerung Natrium wieder auf und gibt es als Bicarbonat (im distalen Tubulus als Eiweißsalz) zurück ins Blut.

-Daraus: Bei Zuständen mit Gewebsübersäuerung kann so das Natrium im Blut eher höher sein. Idee: Da bei Bluthochdruck auch die Vorstellung mit nachteiliger Wirkung erhöhten Natriums im Blut verbunden wird, könnte eben eine Übersäuerung und der Ausgleichsversuch dazu Grund für die Blutdruckerhöhung sein-.

Im Austausch dazu werden die entstandenen Säuren (die das rote Blutkörperchen an seinem Hämoglobin binden würde) von der Tubuluszelle in den Harn gegeben. Sinkender pH-Wert des Harns bei erhöhter Bicarbonatbildung durch die Niere.

Das als Erklärungsmodell, welches auch Gedanken zu manchen „naturheilkundlichen“ Vorstellungen über Säure im Körper anregen kann.



 
Erythrozyten – Sauerstoffradikale


Im Beitrag: Erythrozyten – CO2 Entsorger… habe ich kurz physiologische Zusammenhänge skizziert. Aus denen geht hervor, wie und wann und wo bei „gesunden“ Abläufen vom Erythrozyten gasförmiges O2 abgegeben wird und gelöst zur Zelle gelangt.

Wenn im Zellstoffwechsel (gesunde wie krankhafteVorgänge) neben CO2 aus dem Sauerstoff nutzenden Energiestoffwechsel (aerob) auch organische Säuren, so die Milchsäure, entstehen, können diese die Bildung von Bicarbonat, damit die CO2-Elimination in und durch die Erythrozyten negativ beeinflussen.

Zunächst einmal sorgt das überall im Körperwasser vorhandene Bicarbonat (NaHCO3) dafür, dass die Säure umgehend verschwindet. Es reagiert von ganz allein mit der Säure. Säure ist gekennzeichnet dadurch, dass sie Wasserstoff abgeben kann. Wenn im Austausch dazu ein anderes Atom, z.B. Natrium (Na) aufgenommen wird, entsteht aus der aggressiven Säure das harmlose Salz der Säure (aus Milchsäure wird mit Na Natriumlaktat). Bicarbonat neigt genau dazu, solche Reaktionen zu fördern. Es gibt gerne sein Natrium an Säuren ab und nimmt dafür Wasserstoff auf. Aus Bicarbonat wird dann Kohlensäure (H2CO3). Diese Säure zerfällt gleich wieder in Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2 - Gas). Reaktion H2CO3 -> H2O und CO2. Nun ist es an den roten Blutkörperchen, dieses CO2 wieder in Bicarbonat zu verwandeln.

Neben diesem „Bicarbonat-Puffer“, gibt es weitere Puffer (z.B. Eiweißpuffer), eigenes Thema.

Ist die Menge an Säuren größer, als vor Ort gepuffert werden kann, gelangt Säure in die roten Blutkörperchen. Dort lagert es sich an das Hämoglobin an. Das Hämoglobin kann nun nicht mehr die bei der CO2-Umwandlung (in Bicarbonat) entstehende Säure binden. Das gleichzeitig entstehende Bicarbonat wird zusammen mit der Säure aus dem Ery gepumpt und reagiert sofort mit dieser Säure. Es entsteht gleich wieder CO2, aber es fehlt dann Bicarbonat zur Säurepufferung z.B. der Milchsäure. Diese reichert sich immer mehr an usw.

Das Hämoglobin mit – egal welcher Säure daran – kann den Sauerstoff (O) nicht mehr halten. Dieser Sauerstoff (4 Atome pro Hämoglobinmolekül) kommt ins Wasser des Blutes. Da jedoch dieses noch (oder wieder) voll ist mit CO2-Gas, kann kein Sauerstoffgas zusätzlich gelöst werden. Statt, dass 2 O2 Moleküle als Gas gelöst werden können, suchen nun 4 Sauerstoffatome dringend nach einem Reaktionspartner. In aggressiver (radikaler) Weise greifen sie sich alles geeignete. Gerne auch Bestandteile von Zellmembranen, hier essentielle (reaktionsfreudige) Fettsäuren (z.B.Vorstufen der Prostaglandine). Zellmembranschäden entstehen, die zum Beispiel die Entzündungskaskade in Gang setzen können.







Copyright K.-U.Pagel 04 2016







Keine Kommentare:

Kommentar veröffentlichen