96.Патологические производные гемоглобина: карбоксигемоглобин, метгемоглобин, циангемоглобин. Принципы коррекции патологических состояний. Ферменты, участвующие в восстановлении иона железа (3+) в гемоглобине.
Гемоглобин способен образовывать довольно прочную связь с СО. Это соединение называется карбоксигемоглобином (ННЬСО). Образующийся комплекс карбоксигемоглобин не способен присоединять к себе кислород. В молекуле гемоглобина СО координируется атомом железа, вытесняя О2. Одна молекула гемоглобина (точнее, четыре её гема) может присоединить до четырех молекул СО. Сродство гемоглобина к СО значительно выше, чем к О2, поэтому гемоглобин, присоединивший СО, неспособен связываться с О2. Однако при вдыхании чистого О2 резко возрастает скорость распада карбоксигемоглобина, чем пользуются на практике для лечения отравлений СО.
Важным производным гемоглобина является метгемоглобин, в молекуле которого атом железа находится в степени окисления +3. Такая форма обычно образуется спонтанно, в этом случае ферментативных мощностей клетки хватает на его восстановление. Метгемоглобин не связывает молекулярный кислород. При процессах обмена в эритроцитах всегда образуются известные количества метгемоглобина, который, однако, восстанавливается обратно в гемоглобин под воздействием фермента метгемоглобинредуктазы, так что в цельной крови здорового человека метгемоглобин не превышает 2% общего содержания гемоглобина (0,03-0,3 г%). Он образуется при воздействии на гемоглобин окислителей (оксидов азота, метиленового синего, хлоратов). Образование метгемоглобина в крови уменьшает количество в ней функционально важного оксигемоглобина и нарушает доставку кислорода к тканям, что приводит к тяжелейшим последствиям для человека и даже смерти.Для восстановления ионов железа в клинике используют аскорбиновую кислоту и метиленовую синь.
Цианид-ионы связываются с гемоглобином в циангемоглобин. Но сродство их к Hb значительно меньше, чем у оксида глерода (II). Отравления цианидами не успевают дойти до стадии, когда в крови можно будет определить циангемоглобин в достаточной концентрации. Человек просто умирает; концентрация CNHb в крови при этом не превышает 1%. В лабораторной практике комплексы с цианидами используют очень широко, распространенныйспособ определения гемоглобина в крови - гемиглобин-цианидный - основан на превращении всего гемоглобина в цианметгемоглобин и фотометрии его. Лечение: в легких случаях ингаляция кислорода, углекислоты с кислородом. Искусственное дыхание, последующее переливание крови.
Метгемоглобинредуктаза или НАДН-зависимая метгемоглобинредуктаза (диафораза) и цитохром b5 редуктаза превращают метгемоглобин в гемоглобин.
97.Особенности метаболизма эритроцитов Образование и обезвреживание активных форм кислорода в эритроцитах. Нарушение активности глюкозо-6 фдг. Развитие гемолитической анемии.
Эритроциты - высокоспециализированные клетки, основной функцией которых является транспорт кислорода из лёгких в ткани. Продолжительность жизни эритроцитов составляет в среднем 120 суток; разрушение их происходит в клетках ретикуло-эндотелиальной системы. В отличие от большинства клеток организма, у эритроцита отсутствуют клеточное ядро, рибосомы и митохондрии.
Основным энергетическим субстратом эритроцита является глюкоза, которая поступает из плазмы крови путём облегчённой диффузии. Около 90% используемой эритроцитом глюкозы подвергается гликолизу(анаэробному окислению) с образованием конечного продукта - молочной кислоты (лактата). В реакциях гликолиза образуется АТФ путём субстратного фосфорилирования. Основное направление использования АТФ в эритроцитах - обеспечение работы Na+,K+-АТФазы. Этот фермент осуществляет транспорт ионов Nа+ из эритроцитов в плазму крови, препятствует накоплению Na+ в эритроцитах и способствует сохранению формы этих клеток. В реакции дегидрирования глицеральдегид-3-фосфата в гликолизе образуется НАДН. Этот кофермент является кофактором фермента метгемоглобинредуктазы, участвующей в восстановлении метгемоглобина в гемоглобин.Приблизительно 10% глюкозы, потребляемой эритроцитом, используется в пентозофосфатном пути окисления. Реакции этого пути служат основным источником НАДФН для эритроцита. Данный кофермент необходим для перевода окисленного глутатиона в восстановленную форму.
Молекулярный кислород в определённых условиях может превращаться в активные формы, к которым относятся супероксидный анион О2-, пероксид водорода Н2О2, гидроксильный радикал ОН. и синглетный кислород 1О2. Эти формы кислорода обладают высокой реакционной способностью, могут оказывать повреждающее действие на белки и липиды биологических мембран, вызывать разрушение клеток. Чем выше содержание О2, тем больше образуется его активных форм. Поэтому эритроциты, постоянно взаимодействующие с кислородом, содержат эффективные антиоксидантные системы, способные обезвреживать активные метаболиты кислорода. Антиоксидантные системы имеют для эритроцитов особое значение, так как в эритроцитах не происходит обновления белков путём синтеза. Важным компонентом антиоксидантных систем является трипептид глутатион, образующийся в эритроцитах в результате взаимодействия γ-глутамилцистеина и глицина. Восстановленная форма глутатиона (Г-SH) участвует в реакциях обезвреживания пероксида водорода и органических пероксидов (R-O-OH). При этом образуются вода и окисленный глутатион. Превращение окисленного глутатиона в восстановленный катализирует фермент глутатионредуктаза (Источник водорода - НАДФН из пентозофосфатного пути ).
В эритроцитах имеются также ферменты супероксиддисмутаза и каталаза, осуществляющие следующие превращения:
В эритроците Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа катализирует реакцию: глюкозо-6-фосфат + НАДФ = 6-фосфоглюконат + НАДФ.Н2. В этой реакции образуется восстановленныйникотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ.Н2), который в дальнейшем используется для восстановления глутатиона (при участии глутатионредуктазы), а также частично метгемоглобина в гемоглобин. Поэтому в эритроцитах со сниженной активностью фермента Г-6-ФД уменьшается образование восстановленного никотинамидаденин-динуклеотидфосфата (НАДФ) и связывание кислорода, а также снижается скорость восстановления метгемоглобина и понижается устойчивость к воздействию различных потенциальных окислителей — аскорбиновой кислоты, метиленового синего и др. При недостаточности Г-6-ФДГ прием некоторых лекарственных средств ведет к массивному разрушению эритроцитов (гемолитические кризы) вследствие падения содержания в них восстановленного глутатиона и дестабилизации мембран.
Недостаточность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах, по-видимому, обуславливает устойчивость к тропической малярии, т.к. для роста возбудителя необходим нормально функционирующий пентозный путь и восстановленный глутатион. Дефект фермента распространен в тех странах, где распространена малярия. Такая наследуемая недостаточность фермента может быть относительно безвредной, до тех пор, пока не вводятся определенные лекарства.
Клетки со сниженным содержанием восстановленного глутатиона обладают повышенной чувствительностью к гемолизу. Недостаточность глюкозо-6-фосфотдегидрогеназы – причина лекарственной гемолитической анемии.
Общим признаком гемолитических анемий является усиленное разрушение эритроцитов, обуславливающее с одной стороны анемию и повышенное образование продуктов распада, с другой - реактивно усилинный эритропоэз. Увеличение продуктов распада эритроцитов клинически проявляется желтухой лимонного оттенка, повышенным содержанием в крови несвязанного ( неконъюгированного ) билирубина, при его отсутствии в моче, с увеличением содержания в моче уробилина. Как правило, болезнь начинается внезапно: появляется озноб и резкая слабость, снижается число эритроцитов, а затем развивается коллапс. Реже первыми симптомами оказываются головная боль, сонливость, рвота, желтуха, которые связаны с гемолизом. При осмотре врач обнаруживает у больных спленомегалию (увеличение селезенки), а в некоторых случаях и гепатомегалию (увеличение печени). Людей с недостаточностью Г-6-ФДГ следует предупреждать об опасности применения соответствующих препаратов, а также необходимости исключения из пищевого рациона конских бобов, крыжовника, красной смородины (токсическми веществами являются продукты гидролиза B-гликозидов (вицин и конвицин), которые обладают сильным окислительным действием).