Биохимия крови
Кровь представляет собой жидкую подвижную ткань, перемещающуюся по кровеносным сосудам. Среди функций крови, обусловленных ее движением по сосудам, выделяют:
1.Дыхательную функцию: перенос кислорода из легких в ткани и СО2 из тканей в легкие
2.Трофическую функцию: перенос продуктов пищеварения от кишечника к разным органам
3.Выделительную функцию: перенос мочевины из печени в почки и т.д.
4.Регуляторную функцию: перенос гормонов и других регуляторных веществ к органам-мишеням.
С движением крови связаны и другие ее функции: защитная, выполняемая антителами и фагоцитирующими лейкоцитами крови; участие в регуляции водно-солевого и кислотно-щелочного баланса.
Общее количество крови в организме взрослого человека составляет 7% от массы тела, т.е. у человека, массой 70 кг, содержится 5 л крови. Кровь, лишенная форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) называется плазмой крови. Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой крови.
Состав плазмы крови отражает состояние метаболизма в тканях организма, поскольку изменения концентрации метаболитов в клетках отражаются на концентрации этих метаболитов в крови. Состав плазмы крови изменяется также при нарушении проницаемости клеточных мембран. По этой причине, а также ввиду простоты получения крови для анализа анализ крови широко применяется для диагностики заболеваний и контроля эффективности лечения.
1. Эритроциты и гемоглобин
Эритроциты – основные (в количественном отношении) форменные элементы крови. В 1 мм3 содержится 4-5 млн. эритроцитов. Примерно 95% массы сухого вещества эритроцитов приходится на гемоглобин, благодаря которому эритроцит выполняет свою функцию транспорта кислорода. Содержание гемоглобина в крови составляет 100-140 г/л.
В процессе развития эритроцитов из стволовых клеток на стадии развития ретикулоцитов утрачиваются ядро и хроматин. Ретикулоцит содержит много глобиновой мРНК и активно синтезирует гемоглобин. При превращении ретикулоцита в эритроцит РНК и рибосомы разрушаются. Утрачиваются также митохондрии и лизосомы. В результате зрелый эритроцит отличается упрощенным метаболизмом, предназначенным главным образом для сохранения структуры мембраны и предотвращения окисления гемоглобина.
Поскольку эритроциты не имеют митохондрий, АТФ, необходимая для функционирования транспортных АТФаз и поддержания разности концентраций веществ в плазме и эритроцитах, образуется путем гликолиза. Восстановленные никотинамидные коферменты, участвующие в защитных восстановительных системах, образуются в гликолизе (НАДН·Н+) и пентозофосфатном пути окисления глюкозы (НАДФН·Н+).
Концентрация О2 в эритроцитах больше, чем в клетках других тканей. Кроме того, эритроциты непосредственно контактируют с окислителями, поступающими из желудочно-кишечного тракта. Кислород и другие окислители окисляют гемоглобин в метгемоглобин, в котором железо трехвалентно. Метгемоглобин не присоединяет кислород и поэтому не может обеспечить дыхание тканей. Образование метгемоглобина происходит постоянно: ежедневно до 1% всего гемоглобина превращается в метгемоглобин.
Hb(Fe2+) + O2 MetHb(Fe3+) + O2-
Метгемоглобин снова восстанавливается в гемоглобин специальным ферментом – метгемоглобинредуктазой, использующей НАДН·Н+:
MetHb(Fe3+) + НАДН·Н+ Hb(Fe2+) + НАД+
Однако, если в организм попадает большое количество окисляющих веществ (например, нитрита, анилина, нитробензола и др.), то системы обезвреживания не справляются и наступает метгемоглобинемия. При семейной метгемоглобинемии, когда вследствие наследственного дефекта снижена активность метгемоглобинредуктазы в эритроцитах, концентрация метгемоглобина в крови может достигать 40% от всего гемоглобина, что приводит к резкому нарушению снабжения тканей кислородом.
Окисление гемоглобина в метгемоглобин кислородом приводит к образованию супероксидного иона (см. выше).
Под действии супероксиддисмутазы (СОД) супероксид превращается в пероксид водорода:
O2- + O2- + 2Н+ Н2О2 + О2
Последний разрушается каталазой, а также глутатионпероксидазой, использующей восстановленный глутатион (G-SH):
2 G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2 H2O
Регенерация восстановленного глутатиона происходит под действием глутатионредуктазы, а донором водорода служит НАДФН·Н+, поставляемый пентозофосфатным путем:
G-S-S-G + НАДФН·Н+ 2 G-SH + НАДФ+
Примерно у 5% людей снижена активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах – первого фермента ПФП окисления глюкозы. Такие люди гораздо более чувствительны к окислителям: в частности, при лечении противомалярийным препаратом примахином у них возникает гемолиз.