1.1. Другие производные гемоглобина
Монооксид углерода СО (угарный газ) связывается с гемоглобином с образованием карбоксигемоглобина (HbCO):
Hb + CO HbCO
Сродство гемоглогина к СО в 200 с лишним раз больше, чем к О2, поэтому даже при низкой концентрации СО значительная часть гемоглобина превращается в карбоксигемоглобин и выключается из транспорта кислорода. Если же в тетрамерной молекуле гемоглобина одни протомеры оказываются занятыми СО, а другие – кислородом, то в таких молекулах кислород удерживается прочнее, чем в молекулах, не содержащих СО, и отдача кислорода затруднена.
2. Особенности метаболизма фагоцитирующих клеток
В фагоцитозе участвует 2 типа лейкоцитов – нейтрофилы и моноциты.
3. Транспорт диоксида углерода
Углекислый газ, поступающий из межклеточной жидкости в кровь, в эритроцитах под действием карбангидразы превращается в Н2СО3. Далее Н2СО3 диссоциирует с образованием протона и иона НСО3-. Протон присоединяется к гемоглобину и способствует отдаче О2 гемоглобином. После этих изменений в капиллярах тканей эритроцит попадает в капилляры легких и здесь происходят обратные процессы (тем, что протекают в тканях). Гемоглобин насыщается кислородом. Присоединение кислорода увеличивает кислотность (степень диссоциации некоторых кислотных групп белковой части) гемоглобина. Освобождающиеся протоны нейтрализуют НСО3-, угольная кислота расщепляется карбангидразой, образующийся СО2 диффундирует в альвеолярный воздух. Таким образом, СО2 вытесняет О2 из гемоглобина в тканях и, наоборот, в легких О2 вытесняет СО2 из крови в альвеолярный воздух. Это явление известно под именем эффекта Бора (К.Бор, датский физиолог, отец знаменитого Н.Бора). Эффект Бора обеспечивает перенос 80% СО2 из тканей в легкие. остальная часть транспортируется в форме карбгемоглобина – соединения СО2 с N-концевыми аминокислотами гемоглобина, а также в форме растворенного в плазме СО2.
4. Распад (катаболизм) гемоглобина
Время жизни эритроцитов составляет 110-120 дней. Состарившиеся эритроциты фагоцитируются макрофагами, главным образом в селезенке, а также в печени и костном мозге. Освобождающийся из гемоглобина гем повторно не используется: он распадается с образованием железа и желчных пигментов. Железо реутилизируется, а желчные пигменты выводятся из организма.
Первая реакция распада гема катализируется гем-оксигеназой. В реакции используются НАДФН·Н+ и О2. Один из метеновых мостиков тетрапиррольной структуры гема окисляется. При этом от гема отщепляется железо, глобин и образуется биливердин – пигмент зеленого цвета. Биливердин затем восстанавливается до билирубина биливердинредуктазой. Билирубин – пигмент краснокоричневого цвета. Основная часть билирубина образуется в клетках РЭС селезенки и костного мозга. Из этих органов билирубин в комплексе с альбумином транспортируется кровью в печень, где происходит его конъюгация с глюкуроновой кислотой. Глюкуроновая кислота присоединяется к карбоксильным группам пропионильных остатков, образуя глюкурониды: моноглюкуронид (20%) и диглюкуронид (80%) билирубина. Конъюгация с глюкуроновой кислотой происходит при участии фермента УДФ-глюкуронизил-трансферазы и существенно изменяет свойства билирубина. Билирубин нерастворим в воде и поэтому транспортируется кровью в соединении с альбумином. Билирубинглюкурониды растворимы в воде и легко выводятся с желчью в кишечник. Билирубин токсичен, особенно для мозга; глюкурониды билирубина не токсичны. Таким образом, в результате конъюгации билирубина происходит его детоксикация и облегчается выведение из организма.
В кишечнике от билирубинглюкуронидов под действием бактериальных ферментов отщепляется глюкуроновая кислота, а вновь образовавшийся билирубин восстанавливается по некоторым двойным связям, образуя в конечном итоге уробилиногены и стеркобилиногены. Основная часть этих веществ выводится с калом (95%). Остальная часть всасывается из кишечника в кровь. При этом, если всасывание происходит в нижней трети прямой кишки, то всосавшиеся пигменты по анастомозам минуют печень и выводятся из организма через почки. Уробилиногены и стеркобилиногены – бесцветные вещества. В кале и выпущенной моче они окисляются кислородом воздуха и превращаются в уробилин и стеркобилин, имеющие желтую окраску. Определение концентрации желчных пигментов в крови и моче применяют при выяснении происхождения желтух.