Inspanningsfysiologie; 2,3-DPG (2,3-difosfoglyceraat)

De rode bloedcel (erytrocyt) bindt zuurstof aan zich in de longen en laat zuurstof los in de weefsels. De cellen van de verschillende weefsels van het lichaam gebruiken namelijk het zuurstof in verbrandingsprocessen. In deze verbrandingsprocessen worden koolhydraten en vetten verbrand om energie te produceren. Deze energie hebben cellen nodig om celprocessen uit te kunnen voeren. De rode bloedcel is een van de weinige cellen die juist geen zuurstof gebruikt om energie te produceren. Het hemoglobine (Hb) is het ijzerbevattend zuurstofbindend eiwit van de rode bloedcel. Hb bindt zuurstof losjes aan zich en deze binding wordt nog losser onder invloed van een hoge temperatuur, lage zuurstofspanning, hoge CO2-spanning, lage pH en hoog gehalte 2,3-DPG. In actieve weefsels heersen deze omstandigheden, waardoor het Hb makkelijker zuurstof loslaat en aan de actieve weefsels levert.

De rode bloedcel en zuurstoftransport
De rode bloedcel (ook wel erytrocyt genoemd) bindt in de longen zuurstof aan zich en vervoert het zuurstof richting de weefsels die het zuurstof gebruiken om energie te produceren door middel van verbrandingsprocessen. Deze energie wordt vervolgens gebruikt om adenosinetrifosfaat (ATP) te produceren uit adenosinedifosfaat (ADP) en fosfaat (P). In de eerder genoemde verbrandingsprocessen wordt zuurstof gebruikt om koolhydraten en vetten te verbranden.
De rode bloedcel levert de noodzakelijke zuurstof aan de weefsels. Het hemoglobine (Hb) is een eiwit van de rode bloedcel dat verantwoordelijk is voor de zuurstofbinding.
De binding van zuurstof aan de Hb wordt beïnvloedt door de temperatuur, de zuurgraad (pH) waarbij een hoge pH een lage zuurgraad is en een lage pH een hoge zuurgraad is, de zuurstofspanning en het gehalte koolstofdioxide (CO2). De binding van zuurstof aan Hb wordt minder sterk bij een hogere temperatuur, een lage pH, een lage zuurstofspanning en een hoog gehalte aan CO2. Dit is fysiologisch een bijzonder ingenieus en mooi mechanisme. In weefsels die actiever zijn, is de productie van energie en dus de vraag van zuurstof groter en de zuurstofspanning lager. Ook wordt er meer CO2 geproduceerd in actieve weefsels, waardoor in die weefsels het bloed een hoog CO2-gehalte heeft. Het bloed wat door deze weefsels stroomt, moet dus makkelijker zuurstof loslaten.
Nu is het ook zo dat weefsels die actiever zijn, meer warmte produceren. Bij verbranding komt immers warmte vrij. Daarnaast produceren actieve weefsels ook een klein beetje energie zonder zuurstof en bij deze vorm van energieproductie komt er een beetje melkzuur vrij wat de pH van het desbetreffende weefsel verlaagt.
Samengevat zorgt dus de hogere warmte- en CO2-productie, de lagere zuusrtofspanning, samen met de lagere pH voor het makkelijker afgeven van zuurstof in actieve weefsels. Er is echter nog een manier waarop de rode bloedcel makkelijker zuurstof kan loslaten en dat is het stof 2,3-difosfoglyceraat (2,3 DPG).

2,3 DPG en de rode bloedcel
De rode bloedcel heeft ook energie nodig om te kunnen blijven leven. Deze energie levert de rode bloedcel door anaerobe energieproductie (energieproductie zonder zuurstof) in de glycolyse. Dit is wederom fysiologisch erg ingenieus en handig, omdat wanneer de rode bloedcel met zuurstof energie zou produceren, de rode bloedcel het zuurstof zou gebruiken dat hij eigenlijk moet vervoeren.
Bij de glycolyse die in de rode bloedcel plaatsvindt, wordt het tussenproduct 2,3-DPG gevormd. 2,3-DPG maakt de binding tussen Hb en zuurstof losser, waardoor her 2,3-DPG makkelijker het zuurstof loslaat.
Bij mensen met hart- en vaatziekten, longziekten en mensen die op grote hoogte verblijven, produceert de rode bloedcel meer 2,3-DPG. Ook tijdens zware fysieke inspanning (zware arbeid en intensief sporten) produceert de rode bloedcel meer 2,3-DPG. Hierdoor wordt de zuurstofafgifte van de rode bloedcel in de actieve weefsels vergemakkelijkt.

De oxyhemoglobinedissociatiecurve
De mate waarin zuurstof is gebonden aan Hb bij een bepaalde zuurstofspanning wordt geïllustreerd met de oxyhemoglobinedissociatiecurve. Deze curve geeft de verzadiging van zuurstof van Hb aan bij bepaalde zuurstofspanning. Wanneer de gehele curve naar links verschuift, wil dat zeggen dat Hb bij een zelfde zuurstofspanning makkelijker zuurstof bindt en moeilijker loslaat. Wanneer de gehele curve naar rechts verschuift, wil dat zeggen dat Hb bij een zelfde zuurstofspanning minder sterk zuurstof bindt en makkelijker loslaat. De volgende factoren zorgen ervoor dat de curve naar rechts verschuift:

  1. Hoge weefseltemperatuur
  2. Hoog CO2-gehalte in het weefsel
  3. Lage zuurstofspanning
  4. Lage pH
  5. Hoog 2,3-DPG gehalte

Lees ook:

Schrijf ook voor de grootste online bibliotheek en verdien een extra inkomen

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Rode bloedcel; zuurstoftransport en bloedarmoede

Ademhaling; overzicht van het ademhalingsstelsel

Ademhaling; anatomie van het ademhalingsstelsel

Ademhaling; inademing en uitademing

Ademhaling; de rol van druk en diffusie in de ademhaling

Longen en ademhaling

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia