Anaerob og aerob forbrænding, samt rhabdomyolyse

Cellernes arbejde er kompliceret, så denne præsentation, er forenklet. Jeg vil forsøge at holde en rød tråd i forklaringen, så tingene giver mening, uden at blive alt for rodet. Der er dog nogle ting, som må tilskrives udenadslære, men jeg tilstræber mig at minimere det.

Spændingspotentiale
Omkring 98 % af kroppens samlede mængde kalium, forefindes i cellerne. Visa versa, er der ikke meget natrium inde i cellerne, da dette holdes uden for cellemembranen. Denne adskillelse, foretages af natrium/kaliumpumperne.
Både natrium og kalium, er positivt ladede, men den bratte adskillelse, giver alligevel en spændingsforskel, over cellemembranen. Dette kaldes spændingspotentiale og er nødvendig, for at kunne videregive en impuls, fra celle til celle. Impulsen opstår ved en lille, men hurtig spændingsforskydning, foretaget af natrium/kaliumpumperne.

Impulsoverlevering
For at lave en impuls, må der først ske et lille spændingsfald. 
Osmosens regler fortæller, at stoffer i høj koncentration, vil søge mod områder, med en lavere koncentration og dermed fordele sig, til jævn koncentration. 
I cellernes vægge, er der åbne porte, hvor natrium og kalium, frit kan passere. Da der netop er store koncentrationsforskelle, mellem natrium og kalium, over cellemembranen, vil der være et konstant flow, igennem de åbne porte, hvor natrium søger ind i cellerne og kalium ud. På den måde, opstår spændingsfaldet.

Impulsen opstår ved at natrium/kaliumpumperne, hver trækker 2 kaliummolekyler tilbage i cellen og smider 3 natriummolekyler ud fra cellen.

Hvis spændingspotentialet er tilstrækkeligt højt, vil denne lille spændingsstigning, være stærk nok, til at nabocellerne opfanger det og vil videresende signalet.
Spændingsfaldet foretages af naturens kræfter og koster ikke kroppen energi. Men spændingsstigningerne, impulserne, foretages af natrium/kaliumpumperne og er en aktiv proces, som kræver energi. Denne energi omsættes af ATP.

Adenosintrifosfat - ATP

På engelsk, staves det Adenosine TriPhosphate, så deraf forkortelsen ATP. Det er egentlig bare, hvad det hedder, et adenosinmolekyle, som er påhængt 3 fosfatmolekyler. Det 3. fosfatmolekyle, hænger i en ustabil forbindelse, som er let at spalte fra. Når denne fraspaltning sker, frigives energi. Det er præcis denne energi, som trækker natrium/kaliumpumperne.
 
Restproduktet er adenosindifosfat ”ADP” og et frit fosfatmolekyle. ADP er et adenosinmolekyle, med kun to påhængte fosfatmolekyler.

Spaltningsprocessen kræver ilt, som tages fra vand (H2O). Tilbage er H+, som er syre. 
Denne proces, sker inde i cellerne. Syren transporteres ud af cellen, hvor den igen kan forbinde sig med ilt og danne vand.
Cellerne bruger ATP, fordi at det er nemt, effektivt og billigt at bruge. Et ATP-molekyle er opsparet energi, som cellen kan bruge, når den vil, nærmest som et batteri.
Men… Der er altid et ”men”. Vi bruger temmelig meget ATP. Faktisk bruger vi helt obskure mængder, så hold nu fast: Den menneskelige krop, kan på et døgn, bruge en mængde ATP, der svarer til kroppens egen vægt! 
Med andre ord, løber vi hurtigt tør for ATP, hvis der ikke dannes nyt. Det fører os til celleforbrændingen.

Forbrænding
Cellerne kan selv splejse molekylerne sammen, så der gendannes ATP. Materialerne er jo allerede til stede, i form af ADP og fosfat. Men det kræver energi, at samle stumperne. Energien kommer fra celleforbrænding og kræver glykose. Kredsløbet leverer glykose, i form af blodsukker, som der, under de fleste forhold, er rigeligt af. Bæreproteiner transporterer sukkeret, fra kapilærerne, til cellerne, som modtager det i en lind strøm. Cellerne kan omsætte glukosen, enten via anaerob, eller aerob forbrænding.

Anaerob forbrænding
Et glucosemolekyle består, rundt regnet, af 6 kulmolekyler.
I første omgang, spaltes glucosemolekylet midt over og danner derved to pyrovatmolekyler. Denne spaltning, frigiver energi nok, til at producere 2 ATP.
Hvis der ikke foretages yderligere, optager pyrovatmolekylerne, hver et H+ molekyle og omdannes derved til laktatmolekyler. Denne proces kaldes anaerob forbrænding.
Anaerob forbrænding, forbindes ofte med noget negativt, da kroppen kan tvinges til det, hvis kredsløbet ikke er tilstrækkeligt, eksempelvis under shock. Men anaerob forbrænding, er en kilde til hurtig energi og er en naturlig del af vores daglige produktion af ATP. Hvis vi hurtigt spæner op ad trapperne, til 4. sal, er cellerne nødt til at producere hurtig energi, så her er anaerob forbrænding, et fint tilskud til den langsommere aerob forbrænding.
Restproduktet er laktat. Laktat kan spaltes videre af visse celler, eksempelvis muskelceller og på den måde, bruges som brændstof til deres ATP-produktion. Er der ikke behov for energien, transporterer kredsløbet det bare videre, så det ender i leveren. Leveren spalter laktaten tilbage til pyrovat og samler det til glykose. Det overskydende H+, forbindes til ilt og danner vand.

Aerob forbrænding
Den aerobe forbrænding, starter ligeledes med et glukosemolekyle, som spaltes til pyrovat. De 2 pyrovatmolekyler, spaltes videre til 6 kulmolekyler, som hver forbindes med 1 iltmolekyle. Den samlede spaltningsproces, frigiver energi nok, til at producere 36 ATP-molekyler. Restproduktet er CO2, som transporteres væk af kredsløbet og udskilles via vejrtrækningen.
Aerob forbrænding, er kilde til store mængder energi, men kræver ilt og tid.

Laktat og syre
Laktat er tidligere blevet sidestillet med mælkesyre. Forviklingen er opstået, da molekylerne ligner hinanden og man ikke tidligere, har kunnet skelne dem. I væv, hvor koncentrationen af laktat, har været høj, har man også kunnet måle en lav PH-værdi (syre). Dette har blot, fejlagtigt, understøttet teorien omkring mælkesyren. Mælkesyre er et produkt af fermentering af mælk og har en lav PH-værdi. –Det er hvad det hedder, en syre. Mælkesyre findes ikke i den menneskelige organisme! –Nå jo, man kan spise en portion yoghurt og dermed få det ind i kroppen, men det har altså ikke noget med cellerne at gøre.
Laktat har en PH-værdi på 10 og er dermed en base. Da det, som forklaret ovenfor, optager H+, under sin tilblivelse, fra pyrovat til laktat, fungerer det både som buffer af syre og er neutraliserende. Dermed bekæmper laktat syreophobningen.
Som tidligere forklaret, kommer syren fra spaltningsprocessen af ATP, hvor ilten tages fra vand. Restproduktet er H+. Så er det klart, at jo mere kroppen yder, des mere ATP skal der omsættes. Den øgede mængde af ATP-spaltning, frigiver mere H+. Det tager lidt tid, at transportere syren væk fra cellerne, til det interstitielle rum og blodbanerne. Det tager også tid, at forbinde H+ med ilt, så det igen bliver til vand. Så hvis man yder meget, vil der opstå en ophobning af syren. Således ”syrer man til”, hvis kroppen presses hårdt.
Alting fungerer i glimrende harmoni og er tilpasset normale behov. Men det kræver at respirationssystemet og kredsløbet, er velfungerende.

Rhabdomyolyse
Det er klart, at der opstår problemer, ved generel kredsløbssvigt, som medfører shock. Men ved afklemning af et lokalt område, af tværstribet muskulatur, igennem længere tid, kan der også opstå alvorlige komplikationer, som kan true patienten. 
Hvis vi forestiller os, en dårligt gående patient, som falder på badeværelset og kommer i klemme mellem toilettet og væggen, så vedkomne ikke kan røre sig. Så er det let at forklare hvorfor, at de muskelområder, som har kontakt med de hårde overflader, langsomt klemmes af, så der ikke er kredsløb i dem. Det behøver bare ikke at være så dramatisk, som i nævnte eksempel. Et svækket menneske, kan sagtens opnå samme situation, liggende stille midt på et gulv, uden egentlig, at have slået sig.
Essensen er, at der er områder, hvor muskelvævet, er afklemt for kredsløb, igennem mange timer.
I starten af processen, rummer det afklemte væv, stadigvæk ilt, så her kører tingene lystigt videre, i aerob forbrænding. Restproduktet er H+, fra ATP-spaltningen og CO2 fra den aerobe forbrænding. Udfordringen opstår, da tingene ikke transporteres bort, men må blive i det afklemte område. Noget af det ophobede H+, vil gå i forbindelse med ilt og danne vand, men vil så også bruge af den sparsomme ilt. Normalt bliver CO2 transporteret bort, men det er jo ikke muligt, i dette tilfælde. CO2 og H2O, vil begynde, at reagere sammen i følgende proces:
CO2 + H2O, bliver til H2CO3 (Kulsyre), som spalter sig videre til HCO3 (bikarbonat) samt H+ (syre).
CO2 + H2O  -  H2CO3  -  HCO3 + H+
Resultatet er en yderligere forsuring af vævet.
Efterhånden slipper ilten op og cellerne tvinges til anaerob forbrænding. Selv om laktaten bekæmper syreophobningen, er det ikke tilstrækkeligt, til at modstå den voksende syretilgang. 
Slutresultatet er at cellerne går til grunde og sprænges i hobetal, så syre, kalium og proteinrester fra de døde celler, ligger i en pærevælling, i det afklemte område. For hver time der går, vokser problemet.
Så længe at området er afklemt, udgør den døde masse, ikke nogen større problemer, da det netop er inddæmmet. Men når den stakkels patient løftes op fra positionen og placeres på en båre, for at blive transporteret til sygehuset, begynder problemerne at opstå. I det afklemte område, genskabes cirkulationen gradvist, uanset hvor nænsomt personen håndteres. Efterhånden som kredsløbet åbnes, vælter det ud med materiale, fra det udpinte område. 
I første omgang, er de store mængder kalium, mest truende, da de sænker alle de raske cellers spændingspotentiale. Dette kan medføre problemer med impulsoverleveringen, fra celle til celle. Helt konkret, er hjertets impulsoverlevering truet og kan medføre hjertestop. Det er ikke nemt, at få hjertet i gang igen, hvis der ikke er nogen impulsoverlevering, så det er absolut en trussel, som bør tages alvorligt. Truende hyperkalæmi, viser sig på et EKG, først med en, eller flere, høje spidse T-takker (bajonetformede T-takker), i de prækordiale afledninger. Senere synker hele EKGét sammen, til nogle flade M-agtige aftegninger.

Præhospitalt, bekæmpes hyperkalæmi bedst med Ventoline. Ventoline er en beta2-agonist, som øger celleforbrændingen, generelt. Den kunstigt øgede forbrænding, tvinger ekstra kalium, i de raske celler, så de fungerer som buffer.
I anden omgang, kæmper nyrerne med at udskille proteinresterne, fra de døde celler. Nyrerne kan sagtens udskille rester fra henfaldne celler, i et normalt tempo. Men de har ikke kapacitet til at udskylle de mængder, som denne situation pålægger dem. Pakker nyrerne til, har patienten et akut nyresvigt og er livstruet.
Denne samlede proces kaldes rhabdomyolyse og bør tilgås med største alvor. Det lumske er, at patienten ikke udviser tydelige kliniske tegn, bortset fra de lokale afklemninger, men kan være i livsfare.

Det bør nævnes, at rhabdomyolyse, kan opstå, uden egentlig afklemning af muskelområder.
Det er normalt kendt, at statiner (kolesterolsænkende medicin), kan give muskelsmerter. Men i sjældne tilfælde, kan statinerne medføre decideret nedbrydning af muskelcellerne, som deraf kan medføre rhabdomyolyse.
Der findes også eksempler, hvor sportsudøvere, har presset kroppen for hårdt, så der er opstået rhabdomyolyse. Også dette er sjældent.

Tak til Louise