Penyebab dan mekanisme kerusakan enzim
Komponen utama hipoksia jaringan adalah gangguan respirasi seluler dan penurunan aktivitas enzim. Hal ini terjadi di bawah pengaruh berbagai faktor:
- Inhibitor rantai pernapasan: blokade kompleks oleh sianida, karbon monoksida (CO), azida, antimisin A, dan barbiturat.
- Pergeseran fisikokimia: fluktuasi suhu, perubahan komposisi elektrolit, dan pH di dalam sel.
- Defisiensi kofaktor: hipovitaminosis dan gangguan metabolisme mineral.
Akibatnya, sel kehilangan kemampuan untuk mengambil oksigen dari darah. Hal ini disertai dengan penurunan selisih arteri-vena ($C_{a-v}O_2$) dan penurunan tingkat pH darah secara keseluruhan.
Perubahan komposisi gas darah
Pada bentuk klasik hipoksia jaringan, parameter gas darah arteri tetap berada dalam batas normal. Namun, perubahan pada darah vena bersifat spesifik dan mencerminkan ketidakmampuan jaringan untuk menyerap oksigen:
| Indikator | Parameter | Arah perubahan |
|---|---|---|
| Tekanan parsial $O_2$ di vena | $P_v O_2$ | ↑ Meningkat |
| Saturasi $O_2$ di vena | $S_v O_2$ | ↑ Meningkat |
| Kadar $O_2$ di vena | $C_v O_2$ | ↑ Meningkat |
| Selisih arteri-vena | $C_{a-v} O_2$ | ↓ Menurun |
Kondisi ini disebut sebagai "arterialisasi" darah vena, karena darah yang mengalir dari jaringan mempertahankan parameter oksigen yang tinggi.
Pemisahan (Uncoupling) fosforilasi oksidatif
Varian khusus dari gangguan metabolisme energi seluler adalah pemisahan (uncoupling) oksidasi dan fosforilasi di mitokondria. Dalam hal ini, kompleks rantai pernapasan bekerja secara intensif dan konsumsi oksigen meningkat tajam, namun sintesis ATP tidak meningkat.
- Kegagalan energi: sebagian besar energi dihamburkan sebagai panas, menyebabkan hipertermia.
- Agen pemisah endogen: kelebihan ion kalsium, asam lemak bebas, protein termogenin, serta hormon tiroid (tiroksin, triiodotironin).
- Agen pemisah eksogen: 2,4-dinitrofenol, dikumarol, pentaklorofenol, dan gramisidin.
Tipe substrat dan kelebihan beban (overload)
Patologi oksidasi biologis juga dapat berkembang melalui skenario lain ketika pengiriman oksigen tidak terganggu:
- Tipe substrat: terjadi akibat defisiensi substrat oksidasi (paling sering glukosa). Menyebabkan penurunan kadar ATP, kreatin fosfat, dan gangguan potensial membran sel.
- Tipe kelebihan beban (overload): berkembang ketika fungsi organ berlebihan dengan latar belakang pasokan darah yang tidak memadai. Kecepatan konsumsi ATP melebihi kecepatan resintesisnya, yang mengarah pada defisiensi energi yang nyata.
Singkatnya: jawaban atas pertanyaan topik
Enzim atau kompleks rantai pernapasan mana yang secara spesifik diblokir oleh sianida?
Sianida memblokir bagian terminal rantai transpor elektron — Kompleks IV.
- Enzim yang dihambat: sitokrom oksidase, atau sitokrom c-oksidase.
- Anion sianida berikatan dengan besi bervalensi tiga ($Fe^{3+}$) pada gugus hem $a_3$ sitokrom oksidase.
Karena blokade Kompleks IV, jaringan tidak dapat mengonsumsi oksigen dari darah. Darah vena tetap teroksigenasi ($HbO_2$), mempertahankan warna merah terang, yaitu terjadi arterialisasi darah vena. Hipoksia jaringan atau histotoksik berkembang; sel SSP mati akibat kekurangan ATP terlepas dari adanya oksigen dalam darah.
Defisiensi vitamin apa saja yang menyebabkan perkembangan hipoksia jaringan akibat kekurangan kofaktor?
Sumber-sumber menyebutkan hipovitaminosis vitamin $B_1$, $B_2$, dan $PP$.
Defisiensi tersebut berkaitan dengan bentuk jaringan dari kondisi hipoenergetik: kerja enzim rantai pernapasan dan jalur umum katabolisme terganggu, yang dikaitkan dengan penurunan sintesis ATP.
Secara khusus untuk defisiensi $B_1$ disebutkan: hal ini dapat menyebabkan disfungsi kompleks piruvat dehidrogenase, di mana oksidasi aerobik piruvat diblokir dan reaksi bergeser ke arah pembentukan laktat.
Hipoksia jaringan: enzim tidur — oksigen dalam darah meningkat (vena "terarterialisasi"), dan ATP berubah menjadi panas.
Soal-soal dari kelas dan ujian
Mengapa tegangan oksigen dalam darah vena meningkat pada hipoksia jaringan?
Akibat inhibisi enzim rantai pernapasan, sel tidak dapat mengambil dan memanfaatkan oksigen dari darah yang lewat. Hasilnya, darah kembali ke jantung dengan mempertahankan saturasi dan parameter tekanan parsial yang tinggi.
Apa perbedaan antara inhibisi enzim dan uncoupling fosforilasi oksidatif?
Saat enzim dihambat, konsumsi oksigen oleh sel turun, sedangkan saat terjadi uncoupling, konsumsi oksigen meningkat tajam, namun dalam kedua kasus tersebut sintesis ATP normal terganggu, di mana uncoupling disertai dengan pelepasan panas berlebih.
Perubahan komposisi gas darah apa yang khas untuk hipoksia tipe substrat?
Penyimpangan komposisi gas dan tingkat pH darah pada tipe substrat serupa dengan hipoksia jaringan klasik, terlepas dari kenyataan bahwa penyebabnya adalah defisiensi glukosa, bukan blokade enzim.
Topik lain untuk dipelajari
- Karakteristik agen pemisah endogen dan eksogen pada fosforilasi oksidatif
- Pergeseran elektrofisiologis pada tipe hipoksia substrat (perubahan potensial membran)
- Penyebab dan patogenesis bentuk hipoksia kelebihan beban (overload)
- Mekanisme tipe hipoksia campuran pada kerintacunan dan kehilangan darah masif
Pelajari topik ini secara menyeluruh dalam kursus «Patofisiologi»
Di sini adalah ringkasan. Di dalam kursus — semua yang ditanyakan saat kelas dan ujian.
- Modul lengkap tentang topik "Hipoksia jaringan" dan 4.913 halaman materi pelajaran lainnya
- Tugas dan kuis setelah setiap topik — seperti pada kolokium
- AI-tutor akan menjawab pertanyaan topik kapan saja
- 139 video pelajaran mata kuliah
Topik lain dari bagian «Bab 15. HIPOKSIA. HIPEROKSIGENASI»
Video pelajaran gratis: patofisiologiPelajaran singkat dengan ringkasan — tanpa registrasi.
Materi disiapkan oleh staf pengajar WhiteCoat Pro sesuai dengan kurikulum pendidikan kedokteran. Bersifat edukatif.