4.2. Транспорт кислорода гемоглобином

Cвойство гемоглобина связывать кислород определяется тем, что в центре каждого из четырех гемов находится по атому железа. Молекулы кислорода формируют слабую неполярную связь с атомами железа. Продукт этой реакции называется оксигемоглобином. Когда все четыре гема заняты кислородом, говорят, что молекула гемоглобина насыщена. Степень, до которой насыщается гемоглобин, зависит от содержания кислорода в крови. Насыщение гемоглобина кислородом увеличивается, когда парциальное давление кислорода в крови (РО₂) повышается. Физиологическое значение этого соотношения лежит в основе транспортной функции гемоглобина. В легких кислород вдыхаемого воздуха проходит через альвеолы в кровь, так что РО₂ высокое (около 95 мм рт. ст.). При высоком РО₂ сродство гемоглобина к кислороду увеличивается и гемоглобин быстро (за несколько секунд) полностью насыщается (до 100%). Наоборот, в тканях РО₂ относительно низкое (только около 40 мм рт. ст.), поэтому и сродство гемоглобина к кислороду снижено. В результате кислород высвобождается из гемоглобина и диффундирует из эритроцитов в тканевые клетки, где используется в процессах клеточного метаболизма.

4.3. Роль эритроцитов и гемоглобина в транспорте со2

В то время как транспорт кислорода из легких к тканям почти полностью зависит от гемоглобина в эритроцитах, транспорт двуокиси (диоксида) углерода в обратном направлении немного сложнее. Двуокись углерода, в отличии от кислорода, растворима в плазме крови, так что большое количество СО₂ переносится просто в растворенном виде. Остаток транспортируется эритроцитами. В тканях СО₂ диффундирует из клеток в кровоток. Часть остается растворенной в плазме, а часть диффундирует в эритроциты. Внутри эритроцитов часть углекислоты соединяется с гемоглобином, освободившимся от кислорода, и формирует карбгемоглобин, а часть соединяется с водой в цитоплазме эритроцитов и образует угольную кислоту. Эту реакцию катализирует фермент карбоангидраза. Угольная кислота диссоциирует на ионы водорода (количество которых определяется гемоглобином) и бикарбонат-ионы, которые диффундируют из эритроцитов в плазму. В легких эти клеточные реакции протекают в обратном направлении, и СО₂ , диффундируя из эритроцитов, проходит вместе с СО₂ , растворенным в плазме крови, в альвеолы, чтобы выделиться с выдыхаемых воздухом.

2. Нормальное разрушение эритроцитов

Примерно после 120 дней жизни эритроциты теряют жизнеспособность и удаляются из крови ретикулоэндотелиальной системой, когда кровь проходит через костный мозг, селезенку и печень. В течении этого времени часть эритроцитов разрушается, другие циркулируют в кровяном русле. В физиологических условиях число разрушающихся эритроцитов равно числу вновь генерируемых, благодаря чему сохраняется постоянное нормальное их количество. Разрушение эритроцитов может произойти под влиянием различных случайных факторов, связанных с их движением и физико-химическими свойствами окружающей среды, и в результате старения. В физиологических условиях стареющие эритроциты удаляются из циркуляции и разрушаются преимущественно в селезенке, печени и в меньшей степени в костном мозге (в норме костный мозг более активен в отношении эритрокариоцитов, 10-15% которых не используются в эритропоэзе и разрушаются) клетками системы фагоцитирующих мононуклеаров. Известно, что фракция IgG сыворотки содержит аутоантитела против старых эритроцитов, прикрепление которых к эритроцитам приводит к фагоцитозу последних.

При разрушении мембраны эритроцитов высвобождается гемоглобин, который расщепляется на составные части: гем и глобин. Железо гема используют для воспроизводства новых эритроцитов, а глобиновые цепи разрушаются до аминокислот, которые пополняют запас аминокислот организма. То, что осталось от гема после удаления железа, превращается в желтый пигмент билирубин, который транспортируется кровью к печени для дальнейшего метаболизма и выведения, большей частью с желчью и фекалиями; остаток выделяется в виде метаболитов билирубина-уробилина и уробилиногена – с мочой.