Лекция 11 Биохимия эритроцита Лектор Вохминцева Лариса

Лекция 11 Биохимия эритроцита. Лектор – Вохминцева Лариса Вениаминовна Медико-профилактический факультет Медико-профилактическое дело 2013

Цель лекции: Сформировать представления об особенностях метаболизма эритроцита.

План: 1. Биохимия эритроцита. 2. Образование метгемоглобина. 3. Строение гемоглобина. 4. Транспорт кислорода и углекислого газа. 5. Синтез гемглобина. Регуляция. 6. Аномальные гемоглобины. 7. Талассемии.

Состав крови Клеточные элементы Межклеточное вещество Эритроциты Белки Лейкоциты Органические Небелковые компоненты Тромбоциты Неорганические компоненты

БИОХИМИЯ ЭРИТРОЦИТА Одна из основных функций крови – транспорт О 2, связана с эритроцитами, которые утратили в процессе дифференцировки многие органеллы.

Упрощенный метаболизм эритроцита 10% 90%

Первый этап (окислительный) Пентозофосфатного пути окисления глюкозы

Второй этап (неокислительный) Пентозофосфатного пути окисления глюкозы

Основные условия для образования активных форм кислорода Fe 2+ гемоглобина Hb(Fe 2+) + O 2 Hb(Fe 3+) + O 2 - Высокая концентрация кислорода

Антиоксидантная защита эритроцита Супероксиддисмутаза (Cu, Zn-СОД) : О 2 - + О 2 - + 2 Н+ Н 2 О 2 + О 2 Каталаза: 2 Н 2 О 2 2 Н 2 О + О 2 Система глутатиона: Глутатионпероксидаза: 2 G-SH + RО 2 G-SS-G + 2 ROOH 2 G-SH + Н 2 О 2 G-SS-G + 2 Н 2 О 2 G-SH+ ROOH G-SS-G +ROH + Н 2 О Глутатионредуктаз: G-SS-G + 2 НАДФН 2 G-SH + 2 НАДФ+

Образование метгемоглобина (Met. Hb) Hb(Fe 2+) + O 2 Hb(Fe 3+) + O 2 - Hb. O 2 + O 2 - + 2 Н+ Met. Hb + O 2 + Н 2 О 2

Метгемоглобинобразователи: Химические соединения, в молекулу которых входят нитро- или амидогруппа: Амидо- и нитро-производные бензола (анилин), Предельно- и непредельнонасыщенных нитро- и амидопроизводных углеводородов, Нитропроизводные вазодилататоры — нитраты и нитриты, метиленовый синий. Сульфаниламиды, сероводород.

Содержание Met. Hb от общего количества Hb Проявления отравления метгемоглобинообразователями 20 -40% Выражен диффузный цианоз. Субъективных симптомов может не быть. 40 -60% Усиление цианоза, головная боль, головокружение, тошнота, тахикардия. 60 -80% Беспокойство, коллапс, кома, смерть.

Восстановление метгемоглобина

Гемоглобин Нормальное содержание гемоглобина в крови Референтные значения мужчины 120— 180 г/л женщины 120— 150 г/л

Гемоглобин выполняет две важные биологические функции: - переносит О 2 из лёгких к периферическим тканям; - переносит СО 2 от периферических тканей к органам дыхания для последующего выведения из организма.

Гемоглобин Hb. A Глобин две цепи Гем (протопорфирин IX и Fe 2+ ) две цепи

Гем протопорфирин IX гем В геме гемоглобина Fe 2+ образует две ковалентные связи и две координационные связи с атомами пиррольных колец протопорфирина IX.

Основные варианты гемоглобина взрослого человека А 1(основной) Hb. А - 2 2 (95 -98%) А 2 (минорный) Hb. А 2 - 2 2 (1, 5 -3, 5%) F (фетальный) Hb. F - 2 2 (0, 5 -1%)

Смена типа гемоглобина в онтогенезе

Схема эритропоэза

Связывание кислорода гемоглобином

2, 3 -дифосфоглицерат определяет в основном аффинность гемоглобина к кислороду

2, 3 -бифосфоглицерат – побочный продукт гликолиза

Фетальные эритроциты имеют повышенное сродство к кислороду

Гемоглобин обладает аллостерическими свойствами.

Функциональные формы гемоглобина Деоксигенированный (восстановленный) Оксигемоглобин Карбгемоглобин (СО 2) Карбоксигемоглобин (СО) Метгемоглобин (Fe 3+) (циан. Met. Hb, сульфо. Met. Hb)

Движущие силы переноса кислорода - ток крови - градиент концентраций кислорода между альвеолярным воздухом и межклеточной жидкостью. В альвеолярном воздухе парциальное давление равно 100 мм. рт. ст. В межклеточной жидкости парциальное давление равно 35 мм. Рт. ст. ; разность концентраций в 65 мм. рт. ст. , которая обеспечивает переход кислорода из альвеол в кровь, а из крови - в межклеточную жидкость.

Гемоглобин крови при парциальном давлении, которое имеется в альвеолярном воздухе, насыщается кислородом на 97%. В венозной крови степень насыщения гемоглобина кислородом равна 64%. При изменении степени насыщения на 33% освобождается 6, 6 мл кислорода – такое количество кислорода приносят тканям каждые 100 мл крови.

Транспорт углекислого газа Примерно 15% углекислого газа, присутствующего в крови, переносится молекулами гемоглобина. Связывание кислорода тесно сопряжено с выдыханием углекислого газа. Это обратимое явление известно как эффект Бора.

Синтез гема

Регуляция синтеза гема

Регуляция синтеза гема ионами железа в ретикулоцитах

Порфирия наследственное нарушение синтеза гема с повышенным содержанием порфиринов в крови и тканях и усиленным их выделением с мочой и калом. Проявляется фотодерматозом, гемолитическими кризами, желудочно-кишечными и нервно-психическими расстройствами.

Варианты гемоглобина Эмбриона, плода Взрослого человека Эмбриональный Hb. Е гемоглобин A 1 Примитивный Hb P гемоглобин A 2 Фетальный Hb F

Аномальные гемоглобины (известно более 200) B (S), С, D, Е, G, J, I, К, L, M, N, О, Р, Q и др. , а также возможные их комбинации (SC, SD и др. ) На XVI Международном конгрессе гематологов (Япония, 1976 г. ) описаны новые аномальные гемоглобины: Hb Beth, Hb Austin, Hb Djelfa, Hb Hrosaki, Hb Waco

Гемоглобин при серповидно-клеточной анемии Hb. S 2 S 2 (глу вал). На поверхности -субъединицы появляется «липкий участок» . Происходит полимеризация дезоксигемоглобина S и его осаждение в виде длинных волокон. http: //www. darwin. museum. ru

Распространенность Hb. S и малярии в популяции

Талассемия Несбалансированная продукция цепей гемоглобина Альфа-талассемия Бета-талассемия

Альфа-талассемия Связана с мутациями в генах HBA 1 и HBA 2. Есть всего 4 локуса, кодирующего α-цепи. Наличие мутации в одном из локусов приводит к минимальным клиническим проявлениям. Нарушения в двух локусах выражаются легкой формой анемии. При мутациях в трех локусах возникает значительное уменьшение продукции α-глобина. При этом избыточные цепи β-глобина образуют тетрамеры — гемоглобин Н. Эта форма носит также название гемоглобинопатии Н. Характер заболевания может варьироватся от легкой до тяжелой картины гипохромной микроцитарной анемии. Присутствие мутаций во всех четырех аллелях альфаглобина не совместимо с жизнью. Ребенок с такой патологией погибает внутреутробно или вскоре после рождения. Из пуповинной крови таких детей можно выделить гемоглобин Барта.

Бета-талассемия Существует два варианта бета-талассемии — большая талассемия CD 8(-AA) и малая талассемия (minor). Большая талассемия — наиболее тяжелая форма заболевания. Возникает при наличии мутаций в обоих аллелях гена бета-глобина. В отсутствие или при резком уменьшении производства бета-цепей гемоглобин А вытесняется гемоглобином F, в норме вырабатывающемся у плода и сменяющемся на гемоглобин А после родов. Малая талассемия связана с наличием мутации в одном из аллелей гена бета-глобина. Как правило протекает легко и не требует лечения.

Талассемии несбалансированная продукция цепей гемоглобина

Список рекомендуемой литературы: Марри Р. и др. Биохимия человека (в 2 -х томах), М. : Мир, 1993. Элиот В. , Элиот Д. Биохимия и молекулярная биология. - М. : издательство НИИ Биомедицинской химии РАМН, 1999. Биохимические основы патологических процессов / Под ред. Е. С. Северина. М. : Медицина, 2000. Северин Е. С. , Алейникова Т. А. , Осипов Е. В. . Биохимия. - М. : Медицина, 2000. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2001. http: //ru. wikipedia. org http: //www. xumuk. ru