Реакция крови и поддержание ее постоянства. Буферные системы крови.

Активная реакция крови (рН), обусловленная соотношением в ней водородных (Н'¹') и гидроксильных (ОН~) ионов, является одним из жестких параметров гомео-

стаза, так как только при определенном РН возможно оптимальное течение обмена ве­ществ.

Кровь имеет слабо щелочную реакцию. рН артериальной крови равен 7,4; рН веноз­ной крови вследствие большого содержания в ней углекислоты составляет 7,35. Внутри клеток рН несколько ниже (7,0—7,2), что зависит от образования в них при метаболизме кислых продуктов. Крайними пределами изменений рН, совместимыми с жизнью, являют­ся величины от 7,0 до 7,8. Смещение рН за эти пределы вызывает тяжелые нарушения и может привести к смерти. У здоровых людей рН крови колеблется в пределах 7,35—7,40. Длительное смещение рН у человека даже на 0,1—0,2 может оказаться гибельным.

В процессе метаболизма в кровь непрерывно поступают углекислота, молочная кис­лота и другие продукты обмена, изменяющие концентрацию водородных ионов. Однако рН крови сохраняется постоянным, что объясняется буферными свойствами плазмы и эритроцитов, а также деятельностью легких и органов выделения, удаляющих из орга­низма избыток СОг, кислот и щелочей.

Бу́ферные систе́мы кро́ви (от англ. buffer, buff — «смягчать удар») — физиологические системы и механизмы, обеспечивающие заданные параметры кислотно-основного равновесия в крови^[1]. Они являются «первой линией защиты», препятствующей резким перепадам pH внутренней среды живых организмов.

Циркулирующая кровь представляет собой взвесь живых клеток в жидкой среде, химические свойства которой очень важны для их жизнедеятельности. У человека за норму принят диапазон колебаний pH крови 7,37-7,44 со средней величиной 7,4. Буферные системы крови слагаются из буферных систем плазмы и клеток крови и представлены следующими системами^[1][2]:

· бикарбона́тная(водородкарбонатная) бу́ферная систе́ма;

· фосфа́тная бу́ферная систе́ма;

· белко́вая бу́ферная систе́ма;

· гемоглоби́новая бу́ферная система

· эритроциты

Помимо этих систем также активно участвуют дыхательная и мочевыделительная системы^[1].

Гидрокарбонатная(бикарбонатная) буферная система[править | править вики-текст]

Одна из самых мощных и вместе с тем самая управляемая система^[2] внеклеточной жидкости и крови, на долю которой приходится около 53 % всей буферной ёмкости крови. Представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из молекулы угольной кислоты H₂CO₃, являющейся источником протона, и бикарбонат-аниона HCO₃⁻, выполняющего роль акцептора протона:

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}\rightleftarrows HCO_{3}^{-}+H^{+}}}} Вследствие того, что концентрация гидрокарбоната натрия в крови значительно превышает концентрацию H₂CO₃, буферная ёмкость этой системы будет значительно выше по кислоте. Иначе говоря, гидрокарбонатная буферная система особенно эффективно компенсирует действие веществ, увеличивающих кислотность крови. К числу таких веществ прежде всего относят молочную кислоту, избыток которой образуется в результате интенсивной физической нагрузки. Гидрокарбонатная система наиболее «быстро» отзывается на изменение pH крови^[2]

Фосфатная буферная система

Дополнительные сведения: Натрий-фосфатный буфер

В крови ёмкость фосфатной буферной системы невелика (составляет около 5 % общей буферной ёмкости), в связи с низким содержанием фосфатов в крови. Фосфатный буфер выполняет значительную роль в поддержании физиологических зна­чений рН во внутриклеточных жидкостях и моче.

Буфер образован неорганическими фосфатами. Роль кислоты в этой системе выполняет однозамещённый фосфат (NaH₂PО₄), а роль сопряженного основания — двузамещённый фосфат (Na₂HPО₄). При рН 7,4 соотношение [НРО₄^2-/Н₂РО₄^-] равняется {\displaystyle 10^{pH-pK_{a,orto}^{II}}=1,55} поскольку при температуре 25+273,15K pK_{a, орто}^II=7,21^[3], при этом средний заряд аниона ортофосфорной кислоты < q >=((-2)*3+(-1)*2)/5=-1,4 единиц заряда позитрона.

Буферные свойства системы при увеличении в крови содержания водородных ионов реали­зуются за счет их связывания с ионами НРО₄^2- с образованием Н₂РО₄^-:{\displaystyle {\mathsf {H^{+}+HPO_{4}^{2-}\rightarrow H_{2}PO_{4}^{-}}}}а при избытке ионов ОН- — за счет связыва­ния их с ионами Н₂РО₄^-:{\displaystyle {\mathsf {H_{2}PO_{4}^{-}+OH^{-}\rightleftarrows HPO_{4}^{2-}+H_{2}O}}}Фосфатная буферная система крови тесно взаимосвязана с бикарбонатной буферной системой.

Белковые и аминокислотные буферные системы

В сравнении с другими буферными системами имеет меньшее значение для поддержания кислотно-основного равновесия.(7-10 % буферной ёмкости)

Белки́ плазмы крови благодаря наличию кислотно-основных групп в молекулах белков (белок—H⁺ — кислота, источник протонов и белок⁻ — сопряжённое основание, акцептор протонов) образуют буферную систему, наиболее эффективную в диапазоне pH 7,2—7,4^[1].

Основную часть белков плазмы крови (около 90 %) составляют альбумины и глобулины. Изоэлектрические точки этих белков (число катионных и анионных групп одинаково, заряд молекулы белка равен нулю) лежат в слабокислой среде при pH 4,9-6,3, поэтому в физиологических условиях при pH 7,4 белки находятся преимущественно в формах «белок-основание» и «белок-соль».

Буферная ёмкость, определяемая белками плазмы, зависит от концентрации белков, их вторичной и третичной структуры и числа свободных протон-акцепторных групп. Эта система может нейтрализовать как кислые, так и основные продукты. Однако вследствие преобладания формы «белок-основание» её буферная ёмкость значительно выше по кислоте.

Буферная ёмкость свободных аминокислот плазмы крови незначительна как по кислоте, так и по щелочи. При физиологическом значении pH их мощность мала. Практически только одна аминокислота-гистидин обладает значительным буферным действием при значении pH, близким к плазме крови.^[2]

Эритроциты

Во внутренней среде эритроцитов в норме поддерживается постоянное значение pH, равное 7,25.Здесь также действуют гидрокарбонатная и фосфатная буферные системы. Однако их мощность отличается от таковой в плазме крови. Кроме того, в эритроцитах белковая система гемоглобин-оксигемоглобин играет важную роль как в процессе дыхания(транспортная функция по переносу кислорода к тканям и органам и удалению из них метаболической CO₂), так и в поддержании постоянства pH внутри эритроцитов, а в результате и в крови в целом. Эта буферная система в эритроцитах тесно связана с гидрокарбонатной системой.^[2]

Гемоглобиновая буферная система

Занимает второе место после бикарбонатной буферной системы(35 % буферной ёмкости). Играет важную роль как в процессе дыхания(транспортная функция по переносу кислорода к тканям и органам и удалению из них метаболической CO₂), так и в поддержании постоянства pH внутри эритроцитов, а в результате и в крови в целом.^[2]

Среднее количество крови в организме взрослого человека составляет около 5 л, что соответствует 1/11–1/14 массы тела, большая часть которой находится во внутренних органах (схема 1). Удельный вес крови человека в норме составляет 1,050–1,060; вязкость 4,0–5,0; осмотическое давление 7,7–8,1 атм; онкотическое давление (осмотическое давление, создаваемое белками) 1/200 осмотического давления плазмы крови; рН 7,35–7,45.

Основные функции крови и их значение для организма:

– транспортная – доставка на периферию к тканям и клеткам тела кислорода из легких, необходимого для окислительных процессов, а также питательных веществ из кишечника (белков, углеводов, жиров, витаминов, солей, воды);

– удаление СО₂ и продуктов обмена через экскреторные системы (легкие, кишечник, печень, почки, кожу);

– участие в процессах нейрогуморальной регуляции;

– защитная (клеточный и гуморальный иммунитет);

– участие в физико-химической регуляции гомеостаза (температурного, осмотического, кислотно-щелочного, онкотического, коллоидно-осмотического, химического).

8. Эритроциты, их строение и функции. Особености проницаемости мембран эритроцитов:

Эpитpоциты – это высокоспециализиpованные клетки

У человека зpелые эpитpоциты лишены ядpа, имеют одноpодную пpотоплазму и фоpму двояковогнутого диска

Такая фоpма увеличивает общую повеpхность сопpикосновения и является наиболее выгодной для газообмена

Эpитpоциты покpыты тончайшей липопpотеидной мембpаной, котоpая непpоницаема для коллоидов, малопpоницаема для ионов К и Na, легко пpоницаема для ионов Cl^-, HCO₃^-, H⁺, OH^-

Сpедняя пpодолжительность жизни зpелых эpитpоцитов составляет 3 – 3,5 мес., ежедневно в кpовь из костного мозга поступает около 2-3 млн. эpитpоцитов

Эpитpоциты выполняют следующие жизненно важные функции:

1. Газообменную (большая способность пpисоединять и отдавать О₂, СО₂, СО)

2. Тpанспоpтную (тpанспоpт газов, биологически активных веществ, гоpмонов и дp.)

3. Питательную (доставка клеткам и тканям пpодуктов питания)

4. Защитную (способность связывать токсины, антигены)

5. Регулятоpную (способность оказывать гумоpальное

М – 4,5 – 5,0 ∙ 10^12/л.. ↑ - эритроцитоз.

Ж – 4,0 – 4,5 ∙ 10^12/л. ↓ - эритропения.

Мембрана Эр легко проницаема для анионов НСО₃ – Cl, а также для О₂, СО₂, Н⁺, ОН^-.

Малопроницаема для К⁺, Na⁺ (в 1млн раз ниже, чем для анионов).

9. Абсолютные, относительные изменения числа эритроцитов. Их образование, Продолжительность жизни и способы разрешения. Регуляция эритропоэза:

В кpови содеpжится эpитpоцитов: у мужчин – 4,5-5,5 млн. в 1 мм ³; у женщин – 3,7-4,7 млн. в 1 мм³

Количество эpитpоцитов может изменяться пpинекотоpых физиологических и патологических условиях

Физиологическое увеличение эpитpоцитов пpоисходит пpи снижении баpометpического давления (пpи подьеме на высоту), пpи мышечной pаботе, во вpемя эмоций, после большой потеpи воды Патологическое изменение количества эpитpоцитов может пpоисходить пpи интоксикациях, заболеваниях почек, кpоветвоpных оpганов, сеpдечно-сосудистой, дыхательной систем и дp.

Повышение количества эpитpоцитов называется полицитемией, а понижение – эpитpопенией или анемией

Анемия наступает после кpовопотеpи, а также вследствие усиленного pазpушения эpитpоцитов или угнетения их обpазования

Эритроцитоз - это патологическое состояние, при котором в единице объема крови, количество эритроцитов превышает физиологические нормы.

Существует два вида эритроцитоза: относительный и истинный.

Относительный эритроцитоз – это повышенное содержание эритроцитов в единице объёма крови, только за счёт уменьшения количества жидкой части крови (плазмы). Число эритроцитов в организме не растёт.

Причины:

 

• Большие потери жидкости из организма
• Стресс
• Высокое артериальное давление, ожирение

Истинный эритроцитоз – это повышенное количество эритроцитов в крови, как результат их интенсивного образования в костном мозге.

Исходя от причины, выделяют следующие виды истинного эритроцитоза:

1.Первичный эритроцитоз (наследственный).

 

• Причина: генетический дефект фермента эритроцита ответственного за присоединение и отдачу кислорода. В результате эритроцит трудно отдаёт тканям кислород. Это вызывает недостаток О₂ в тканях и органах_, что стимулирует синтез эритроцитов в костном мозге.

2. Вторичный (приобретенный) эритроцитоз.
Причины:

 

• Недостаток О₂ в крови (гипоксия), вызванный:

- высоким уровнем гемоглобина связанного с угарным газом (чаще курильщики),
- заболеваниями дыхательной системы, Пиквик синдром,
- пороками сердца.

 

• Повышенная выработка вещества (эритропоэтина), которое стимулирует образование эритроцитов по следующим причинам:

- заболевания почек (почечная киста, гидронефроз, гипернефрома),
- злокачественные опухоли (феохромацитома, гепатома,аденома гипофиза, гемангиобластома мозжечка).

Понятие «эритрон» введено английским терапевтом Каслом для обозначения массы эритроцитов, находящихся в циркулирующей крови, в кровяных депо и костном мозге. Принципиальная разница между эритроном и другими тканями организма заключается в том, что разрушение эритроцитов осуществляется преимущественно мак­рофагами за счет процесса, получившего наименование «эритрофагоцитоз». Образующиеся при этом продукты разрушения и в первую очередь железо используются на построение новых клеток. Таким образом, эритрон является замкнутой системой, в которой в условиях нормы количество разрушающихся эритроцитов соответствует числу вновь образовавшихся.

 

Развитие эритроцитов происходит в замкнутых капиллярах крас­ного костного мозга. Как только эритроцит достигает стадии ретикулоцита, он растягивает стенку капилляра, благодаря чему сосуд раскрывается и ретикулоцит вымывается в кровоток, где и превращается за 35—45 ч в молодой эритроцит — нормоцит. В норме в крови содержится не более 1—2% ретикулоцитов.

 

В кровотоке эритроциты живут 80—120 дней. Продолжительность жизни эритроцитов у мужчин несколько больше, чем у женщин.

 

Для нормального эритропоэза необходимо железо. Последнее поступает в костный мозг при разрушении эритроцитов, из депо, а также с пищей и водой. Взрослому человеку для нормального эритропоэза требуется в суточном рационе 12—15 мг железа. Железо откладывается в различных органах и тканях, главным образом в печени и селезенке. Если железа в организм поступает недостаточно, то развивается железодефицитная анемия.

 

Всасыванию железа в кишечнике способствует аскорбиновая кис­лота, переводящая Fe3+ в Fe2+, который сохраняет растворимость при нейтральных и щелочных значениях рН. На участке слизистой оболочки тонкой кишки имеются рецепторы, облегчающие переход железа в энтероцит, а оттуда в плазму. В слизистой оболочке тонкой кишки находится белок-переносчик железа — трансферрин. Он доставляет железо в ткани, имеющие трансферриновые рецепторы. В клетке комплекс трансферрина и железа распадается, и железо вступает в связь с другим белком-переносчиком — ферритином. Клетки-предшественники зрелых эритроцитов накапливают железо в ферритине. В дальнейшем оно используется, когда клетка начинает образовывать большое количество гемоглобина.

 

Важным компонентом эритропоэза является медь, которая усва­ивается непосредственно в костном мозге и принимает участие в синтезе гемоглобина. Если медь отсутствует, то эритроциты созре­вают лишь до стадии ретикулоцита. Медь катализирует образование гемоглобина, способствуя включению железа в структуру гема. Не­достаток меди приводит к анемии.

 

Для нормального эритропоэза необходимы витамины и в пер­вую очередь витамин B12 и фолиевая кислота. Эти витамины оказывают сходное взаимодополняющее действие на эритропоэз. Витамин B12 (внешний фактор кроветворения) синтезируется мик­роорганизмами, лучистыми грибками и некоторыми водорослями. Для его образования необходим кобальт. В организм человека витамин B12 поступает с пищей — особенно его много в печени, мясе, яичном желтке.

 

Для всасывания витамина В12 требуется внутренний фактор кро­ветворения, который носит наименование «гастромукопротеин». Это вещество является комплексным соединением, образующимся в же­лудке.

 

Фолиевая кислота, или витамин В7, является водорастворимым витамином, содержащимся во многих растительных продуктах, а также в печени, почках, яйцах.

 

Витамин В12 и фолиевая кислота принимают участие в синтезе глобина. Они обусловливают образование в эритробластах нуклеи­новых кислот, являющихся одним из основных строительных мате­риалов клетки.

 

Немаловажную роль в регуляции эритропоэза играют другие витамины группы В, а также железы внутренней секреции. Все гормоны, регулирующие обмен белков (соматотропный гормон ги­пофиза, гормон щитовидной железы — тироксин и др.) и кальция (паратгормон, тиреокальцитонин), необходимы для нормального эритропоэза. Мужские половые гормоны (андрогены) стимулируют эритропоэз, тогда как женские (эстрогены) — тормозят его, что обусловливает меньшее число эритроцитов у женщин по сравнению с мужчинами.

 

Особо важную роль в регуляции эритропоэза играют специфи­ческие вещества, получившие наименование «эритропоэтины». Еще в 1906 г. показано, что сыворотка крови кроликов, перенесших кровопотерю, стимулирует электропоэз. В дальнейшем было уста­новлено, что эритропоэтины присутствуют в крови животных и людей, испытывающих гипоксию — недостаточное поступление к тканям кислорода, что наблюдается при анемиях, подъеме на высоту, мышечной работе, снижении парциального давления кислорода в барокамере, заболеваниях сердца и легких. В небольшой концент­рации эритропоэтины обнаружены в крови здоровых людей, что позволяет считать их физиологическими регуляторами эритропоэза. Вместе с тем при анемиях, сопровождающих заболевания почек, эритропоэтины отсутствуют или их концентрация значительно сни­жается. Эти данные позволили предположить, что местом синтеза эритропоэтинов являются почки. Эритропоэтины образуются также в печени, селезенке, костном мозге. Получены факты, свидетель­ствующие о том, что мощной эритропоэтической активностью об­ладают полипептиды эритроцитов, молекулярная масса которых не превышает 10 000.

 

Эритропоэтины оказывают действие непосредственно на клетки-предшественники эритроидного ряда (КОЕ-Э – колониеобразующая единица эритроцитарная). Функции эритропо­этинов сводятся к следующему: 1) ускорение и усиление перехода стволовых клеток костного мозга в эритробласты; 2) увеличение числа митозов клеток эритроидного ряда; 3) исключение одного или нескольких циклов митотических делений; 4) ускорение созревания неделящихся клеток — нормобластов, ретикулоцитов.

 

Ряд гемопоэтических факторов образуется стромой костного мозга и костномозговыми фибробластами. «Микроокружение» костного мозга является важнейшей частью кроветворного механизма. Эритроидные предшественники, размещенные на ячеистой сети костно­мозговых фибробластов, быстро развиваются и втискиваются между ними. Это объясняется тем, что для дифференцировки эритроидных клеток требуется их плотное прикрепление (адгезия) к окружающим структурам. Кроме того, фибробласты и эндотелиальные клетки являются источником ростковых факторов кроветворения.

 

На эритропоэз действуют соединения, синтезируемые моноцита­ми, макрофагами, лимфоцитами и другими клетками, получившие название «интерлейкины». Согласно международной классифика­ции, они обозначаются арабскими цифрами (ИЛ-1, ИЛ-2 и т. д.). На полипотентную стволовую клетку (ПСК) непосредственно вли­яют и способствуют ее дифференцировке ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-11 и ИЛ-12. В частности, активированные макрофаги выделяют ИЛ-1, а также фактор некроза опухолей (ФНО). ИЛ-1 и ФНО стимулируют фибробласты и эндотелиальные клетки, благодаря чему они усиленно продуцируют так называемый белковый фактор Стала, оказываю­щий влияние непосредственно на ПСК и способствующий ее диф­ференцировке. Кроме того, фибробласты, эндотелиальные клетки и активированные Т-лимфоциты способны выделять ИЛ-6, ИЛ-11 и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ). Фактор Стала, ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-11, ИЛ-1 и ГМ-КСФ относятся к раннедействующим гемопоэтическим ростовым факторам. По мере того как родоначальники нескольких линий крове­творных клеток дифференцируются в родоначальники одной линии, в реакцию вступают позднедействующие гемопоэтические ростовые факторы и эритропоэтин.

 

Важная роль в эритропоэзе принадлежит ядерным факторам — ГАТА-1 (внутриядерный регулятор транскрипции в эритроне) и НФЕ-2. Отсутствие ГАТА-1 предотвращает образование эритроци­тов, недостаток НФЕ-2 нарушает всасывание железа в кишечнике и синтез глобина.

 

У взрослых процесс образования эритроцитов - эритропоэз, происходит в красном костном мозге плоских костей. Они образуются из ядерных стволовых клеток, проходя стадии проэритробласта, эритробласта, нормобласта, ретикулоцитов II, III, IV. Этот процесс происходит в эритробластических островках, содержащих эритроидные клетки и макрофаги костного мозга.

Макрофаги выполняют следующие функции:

1. Фагоцитируют вышедшие из нормобластов ядра.

2. Обеспечивают эритробласты феррнтином, содержащим железо.

3. Выделяют эрнтропоэтины.

4. Создают благоприятные условия для развития эритробластов. Созревание эритроцитов занимает около 5 дней. Из костного мозга в кровь поступают ретикулоциты, дозревающие до эритроцитов в течение суток. По их количеству в крови судят об интенсивности эритропоэза. В сутки образуется 60-_80 тысяч эритроцитов на каждый микро литр крови. Т.е. ежесуточно обновляется около 1,5%эритроцитов. Основным гуморальным регулятором эритропоэза является гормон эритропоэтин. В основном он образуется в почках. Небольшое его количество синтезируется макрофагами. Интенсивность синтеза эрнтропоэтина зависит от содержания кислорода в тканях почек. При их достаточной оксигенации ген. регулирующий синтез эритропоэтина, блокируется. При недостатке кислорода, он активируется ферментами. Начинается усиленный синтез эритропоэтина. Стимулируют его синтез в почках адреналин, норадреналин, глюкокортикоиды, андрогены. Поэтому количество эритроцитов в крови возрастает в горах, при кровопотерях, стрессе и т.д. Торможение эритропоэза осуществляется его ингибиторами. Они образуются при увеличении количества эритроцитов выше нормы, повышенном содержании, кислорода в крови. Эстрогены также тормозят эритропоэз. Поэтому в крови женщин эритроцитов меньше, чем у мужчин. Важное значение для эритропоэза имеют витамины В₆ , В₁₂ и фолиевая кислота. Витамин В₁₂ называют внешним

фактором кроветворения. Однако для его всасывания в кишечнике необходим внутренний фактор Кастла, вырабатываемый слизистой желудка: При его отсутствии развивается злокачественная анемия. Гранулоциты и моноциты образуются из миелобластов через стадии промиелоцита, эозинофильных, нейтрофильных, базофнльных миелоцитов или монобластов. Из монобластов сразу образуются моноциты, а из мелоцитов метамиелоциты, затем палочкоядерные Гранулоциты и, наконец, сегментоядерные клетки. Гранулоцитопоэз стимулируют гранулоцитарные колониестимуилирующие факторы (КСФ-Г), а моноцитопоэз - моноцитарный колониестимулирующий фактор (КСФ-М). Угнетают Гранулоцитопоэз кейлоны, выделяющиеся зрелыми нейтрофилами. Кейлоны тормозят синтез ДНК в стволовых клетках белого ростка костного мозга. Задерживают созревание гранулоцитов и моноцитов простагландины Е, интерфероны.

10. Гемоглобин, его строение и соединения. Определение содержания гемоглобина по способу сали. Цветовой показатель, его определение:

Гемоглобин представляет собой сложную белковую структуру, содержащую железо. Он «построен» из четырех «блоков», то есть состоит из четырех полипептидных цепей белков, и поэтому является тетрамером (от греч. tetra — четыре). Своим названием гемоглобин обязан той структурной части, которая содержит железо и называется «гем» (от греч. haima — кровь). Именно железо в геме способно связывать кислород и затем отдавать его тканям. Таким образом, молекула гемоглобина, благодаря его уникальной части гем, обладает способностью связывать и отдавать кислород. Это его основное предназначение в нашем организме. Где находится Гемоглобин находится в клетках крови — эритроцитах. В каждом зрелом эритроците находится около 640 миллионов молекул гемоглобина. Таким образом, ток крови, разнося по тканям и органам гемоглобин, разносит и связанный с ним кислород, который затем высвобождается и обеспечивает жизнедеятельность организма. Диаметр эритроцита в 2 раза больше, чем диаметр мелких кровеносных сосудов, через которые он проходит, но его мембрана способна менять форму и он легко «протискивается» через капилляры в легкие, где и происходит газообмен. При патологии сосудов, когда происходит сужение капилляров, эритроцит с трудом проникает в ткани — развивается гипоксия органов. Аналогичная ситуация происходит и при сужении/закупорке более крупных сосудов, например, сосудов сердечной мышцы, что грозит такими серьезными последствиями, как ишемия (нарушение питания сердца) и развитие инфаркта миокарда. Продолжительность жизни эритроцита в среднем составляет 100–120 дней. При распаде эритроцита в дальнейшем происходит и распад гемоглобина. В основном процессы распада протекают в печени и селезенке. В ходе реакций высвобождается железо и образуется билирубин, также являющийся одним из важных параметров клинических анализов. Аномалии гемоглобина Показано, что у одного из шестисот человек содержится мутантный гемоглобин. В таком гемоглобине одна из аминокислот заменена на другую без каких-либо последствий. Однако замены аминокислот вблизи гема могут неблагоприятно сказаться на связывании кислорода, а в некоторых случаях привести к смертельному исходу. Первый аномальный гемоглобин был обнаружен при серповидноклеточной анемии. При этом заболевании глутаминовая кислота в бета-полипептидной цепи заменена на валин. Серповидноклеточная анемия — тяжелое, иногда летальное заболевание, чаще встречается у африканцев. Мы привели пример заболеваний, связанных с изменением структуры гемоглобина, но целый ряд заболеваний сопровождается изменением его содержания. Своевременное определение содержания гемоглобина в этих случаях может вовремя насторожить врача и предупредить развитие болезни. Необходимо иметь в виду, что содержание гемоглобина зависит от возраста и других ситуаций (изменение содержания в течение дня, после приема пищи, приема лекарств и др.). Поэтому интерпретацию результатов необходимо проводить только с врачом. С развитием лабораторной техники появились приборы, позволяющие определять содержание гемоглобина даже в одном эритроците. Повышение содержания гемоглобина наблюдается при миелопролиферативных заболеваниях (опухолевых заболеваниях крови). Завышенные цифры гемоглобина могут быть получены при увеличении содержания триглицеридов (жиров) в крови. Повышение содержания гемоглобина имеет место также при необычных физиологических состояниях. Например, при нахождении человека на больших высотах в горах, а также при интенсивной физической нагрузке — это происходит компенсаторно, вследствие кислородного голодания. Увеличение концентрации гемоглобина может быть обнаружено и у курильщиков со стажем, при существенной потере жидкости — например, при повышенном потоотделении, в случае сильных ожогов или продолжительной рвоты. Повышение содержания гемоглобина характерно для первичной и вторичной эритремии (повышение количества эритроцитов). Уменьшение количества гемоглобина ниже нормы позволяет поставить диагноз — анемия (особенно, когда это происходит одновременно со снижением количества эритроцитов). Снижение содержания гемоглобина чаще встречается при железодефицитной анемии (одна из форм малокровия). Выраженное падение концентрации гемоглобина наблюдается при кровопотерях, В12-дефицитной анемии, гемолитической анемии, гипергидратации (увеличения жидкости в организме). Необходимо учитывать, что одного определения содержания гемоглобина для постановки диагноза недостаточно, диагностика в этом случае носит лишь предварительный характер. Для уточнения формы заболевания следует оценить всю формулу крови, провести исследование морфологии эритроцитов, других клеток крови, проанализировать некоторые биохимические параметры.
Молекула гемоглобина взаимодействует с различными лигандами, образуя производные гемоглобина.
1. Дезоксигемоглобин – ННb – не связанный с кислородом и содержащий гем с двухвалетным железом Fe2+.
2. Оксигемоглобин – ННbO2 – полностью оксигенированный гемоглобин, связанный с четырьмя молекулами кислорода.
3. Карбгемоглобин – ННbCO2 – гемоглобин, связанный с СО2. Выполняет функцию выведения СО2 из тканей к легким. Соединение нестойкое, легко диссоциирует в легочных капиллярах. Этим путем выводится до 10-15% СО2.
4. Карбоксигемоглобин – ННbСО – образуется при отравлении оксидом углерода (II). Сродство гемоглобина к СО примерно в 300 раз выше, чем к кислороду, при этом гемоглобин теряет способность связывать кислород и наступает смерть от удушья.
5. Метгемоглобин – MetHb – образуется при действии окислителей (нитрит натрия, нитробензол). Содержит железо в трехвалентной форме Fe3+ и теряет способность к переносу кислорода. В норме образуется небольшое количество метгемоглобина – примерно 0,5 % в сутки.