Аллостерическая регуляция насыщения гемоглобина кислородом
Кроме РО2 на насыщение гемоглобина кислородом влияют и другие факторы, например, рН, температура, давление, концентрация 2,3-ДФГ, РСО2.
Увеличение температуры, присоединение к гемоглобину Н+, 2,3-ДФГ, СО2 уменьшает сродство
гемоглобина к кислороду, при этом кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо и гемоглобин легче отдает кислород тканям.
Изменение рН среды
Влияние рН на сродство гемоглобина к кислороду носит название эффекта Бора. При закислении среды сродство снижается, при защелачивании – повышается.
При повышении концентрации протонов (закисление среды) в тканях возрастает освобождение кислорода из оксигемоглобина. В легких после удаления угольной кислоты (в виде СО2) из крови и
одновременном увеличении концентрации кислорода высвобождаются ионы Н+ из гемоглобина.
Физиологическое значение эффекта Бора заключается в том, что в активно функционирующих тканях выделение кислых продуктов и СО2 облегчает отдачу кислорода гемоглобином, а в капиллярах малого круга кровообращения, где РCO2 крови резко снижается, активируется процесс присоединения кислорода к гемоглобину.
Виды гемоглобинов
Гемоглобины различаются по белковой части. Бывают физиологические и аномальные виды гемоглобинов. Физиологические образуются на разных этапах нормального развития организма, а аномальные - вследствие нарушения последовательности аминокислот в глобине физиологических видов гемоглобина.
Физиологические виды гемоглобина
1)эмбриональные гемоглобины (Gover I, Gover II). На ранних этапах развития плода в первые недели развития, когда в желточном мешке возникают очаги кроветворения начинается синтез -цепей (эпсилон). Из четырёх цепей образуется гемоглобин Gover I. Затем у эмбриона, длина которого не превышает 2,5см, начинается синтез - цепей, которые вместе -цепями образуют гемоглобин Gover II (2 2 ). Затем синтез -цепей прекращается и Gover гемоглобины полностью исчезают у трехмесячного эмбриона. Если они остаются у новорожденного, то это признак врожденной аномалии развития.
2)фетальный гемоглобин – HbF (от латинского fetus – плод). Фетальный гемоглобин сменяет эмбриональные гемоглобины, вместо эпсилон – цепей ( - цепей) начинают синтезироваться гамма-цепи ( - цепи). HbF состоит из 2 и 2 цепей. HbF – является главным гемоглобином плода и составляет к моменту рождения 50-80% всего гемоглобина. HbF имеет более высокое сродство к кислороду, что позволяет ему забирать кислород от гемоглобина матери и передавать его тканям плода. Эта особенность связана с низким сродством HbF к 2,3-ФГК.
3)гемоглобин А1 – тетрамер (2 2 ) составляет около 98% гемоглобина эритроцитов взрослого человека.
Начинает синтезироваться на 8 месяце развития плода.
4)гемоглобин А2 – тетрамер (2 2 ). Его содержание в эритроцитах взрослого человека равно 2%. Гемоглобин А2, также как и гемоглобин F, обладает более высоким сродством к кислороду по сравнению с гемоглобином А1.
5)гемоглобин А3 (2 2 ) образуется по мере старения эритроцита, при присоединении к цистеину -цепи
глутатиона.
6) гемоглобин А1С – гликозилированный гемоглобин А.
К нормальным типам гемоглобина относится гемоглобин А или HbA (от adult — взрослый), имеющий структуру α2β2, HbA2 (минорный гемоглобин взрослого, имеющий структуру α2σ2 и фетальный гемоглобин (HbF, α2γ2. Гемоглобин F – гемоглобин плода. Замена на гемоглобин взрослого полностью происходит к 4-6 месяцам (уровень фетального гемоглобина в этом возрасте менее 1%). Эмбриональный гемоглобин образовывается через 2 недели после оплодотворения, в дальнейшем, после образования печени у плода, замещается фетальным гемоглобином.
Аномальные виды гемоглобинов
Аномальные гемоглобины возникают в результате мутации генов, кодирующих и цепи. Известно несколько сотен мутантных гемоглобинов человека (в большинстве случаев функционально активных).
Серповидноклеточная анемия – классический пример наследственной гемоглобинопатии. В норме в - субъединицах гемоглобина в шестом положении находится гидрофильная глутаминовая кислота. В гемоглобине S глутаминовая кислота заменена на гидрофобный валин. Такая замена приводит к появлению на поверхности - субъединицы гидрофобного («липкого») участка, который соединяется с гидрофобным карманом другой молекулы гемоглобина S. Происходит полимеризация гемоглобина S и его осаждение в виде длинных волокон. Длинная волокнистая структура нарушает нормальную форму эритроцитов, превращая её из двояковогнутого диска в серповидную, которая имеет тенденцию блокировать капилляры. Такие эритроциты преждевременно разрушаются, способствуя развитию анемии.
Талассемия – генетическое заболевание, обусловленное отсутствием или снижением синтеза одной из цепей гемоглобина. При данном заболевании отсутствуют дефекты в структурных генах, кодирующих , , , -цепи.
Причиной талассемий являются мутации генов-операторов, контролирующих транскрипцию структурных генов , , , -цепей гемоглобина.
Врезультате несбалансированного образования глобиновых цепей образуются тетрамеры гемоглобина, состоящие из одинаковых протомеров.
Взависимости от того, формирование какой глобиновой цепи нарушается, выделяют , , , - талассемии. Талассемии делятся так же на гомозиготные и гетерозиготные.
Катаболизм гемоглобина
Старые поврежденные эритроциты фагоцитируются клетками РЭС и перевариваются в лизосомах. При распаде гемоглобина образуется жёлчный пигмент билирубин. Дальнейший катаболизм билирубина в печени, кишечнике и почках приводит к образованию уробилиногенов и уробилина, которые выходятся с калом и мочой. Железо, освобождающееся при распаде гема, снова используется для синтеза железосодержащих белков.
