Как уже отмечалось ранее, наиболее важным свойством гемоглобина является его способность обратимо присоединять молекулярный кислород. При этом следует иметь в виду, что каждая молекула гемоглобина на самом деле содержит четыре гема и может присоединить, следовательно, четыре молекулы кислорода. Поэтому формулу оксигемоглобина следовало бы писать НЬ(О2)4. Однако для удобства будем пользоваться более простой формой записи. Следует отметить, что ни гем, ни глобин в отдельности не способен обратимо присоединять кислород. Более того, железо свободного гема окисляется кислородом воздуха (образуется гемин). Комплексы гема с простыми основаниями, со всеми белками, кроме глобина, и даже с денатурированным глобином также не обладают этой способностью. Таким образом, только нативный глобин придает гему свойство обратимо связывать кислород.
Уже давно известно, что при присоединении к гемоглобину молекула кислорода связывается с атомом железа гема, не окисляя его. Выяснение вопроса о причине этого удивительного свойства гемоглобина требует, очевидно, выяснения природы связи гема с глобином и с кислородом. Природе этих связей было посвящено множество работ как отечественных, так и зарубежных авторов. Мы приведем вкратце основные факты, изложенные в этих работах, и выводы, которые можно считать установленными.
Присоединение кислорода повышает устойчивость гемоглобина к денатурации (Горовиц, Гардин, Дик), резко меняет спектральную и магнитную характеристику гемоглобина. Последнее обстоятельство свидетельствует о том, что при присоединении кислорода происходит резкая перестройка электронной структуры атома железа и, следовательно, изменение характера его связей. Присоединение кислорода изменяет также константы диссоциации некоторых кислотных групп глобина. Установлено, что этими кислотными группами являются имидазольные группы гистидиновых остатков глобина. Присоединение кислорода увеличивает константу диссоциации группы NH имидазола, вследствие чего оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем гемоглобин. С другой стороны, тщательные исследования спектральных и магнитных свойств гема и его производных (гемина, гематина) и сравнение их со свойствами соответствующих производных гемоглобина показали, что само по себе присоединение гема к глобину не влияет заметным образом на спектральные и магнитные свойства гема или гемина (Л. А. Блюменфельд). На основании этого можно прийти к выводу, что в гемоглобине и метгемоглобине железо не принимает участия в связях между гемом и глобином. Исследования показали, что основную роль играют сильно полярные связи между пропионовокислыми группами гема и основными группами глобина типа: СОО~... NH3+. .. При приближении к железу гема молекулы кислорода одновременно со связью Fe = O2 образуется связь Fe = N с атомом азота имидазольной группы глобина. При этом электроотрицательная молекула кислорода забирает электрон в конечном счете не от железа, которое остается в закисной форме, а от атома азота.
Кислород может присоединиться только в том случае, если обе связи образуются одновременно. Если по какой-либо причине вторая связь образоваться не может, то кислород не присоединяется к атому железа, а окисляет его, забрав один электрон. Специфичность глобина и заключается в том, что благодаря соответствующему расположению поверхностных групп имидазола в глобине и специфической ориентации гемов относительно поверхности глобина резко повышается вероятность образования второй связи. Для комплексов гема с простыми азотистыми основаниями и с другими белками вероятность одновременного образования двух связей близка к нулю и реакция с кислородом идет по пути окисления гема. Естественно, что образование новых связей при присоединении кислорода повышает устойчивость молекулы и заставляет плоскости гема приблизиться к поверхности белка, что проявляется в изменении макроструктуры молекулы. Легко видеть, что присоединение кислорода сопровождается появлением лишнего положительного заряда в имидазольной группе глобина. Благодаря этому в оксигемоглобине по сравнению с гемоглобином облегчен отрыв иона водорода от NH-группы имидазола, т. е. облегчена ее кислотная диссоциация. Этим и объясняется, что оксигемоглобин обладает более выраженными кислыми свойствами, чем гемоглобин. Последнее обстоятельство тесно связано с транспортом углекислоты, что имеет большое физиологическое значение. В альвеолах легких кислород присоединяется к гемоглобину, кислотность повышается и выделение углекислоты облегчается. В тканевых капиллярах отдача кислорода сопровождается понижением кислотности, что облегчает связывание углекислоты кровью. .. В легочных капиллярах гемоглобин присоединяет кислород и становится более сильной кислотой. Как известно, углекислота переносится в основном в плазме в виде ионов НСО3-. Повышение кислотности среды смещает реакцию диссоциации углекислоты на Н+ и НСО3- в сторону образования недиссоциированной углекислоты. Это происходит в эритроците. Убыль бикарбонатных ионов в эритроците постоянно пополняется за счет плазмы. Из плазмы в эритроцит поступают ионы НСО3-, взамен которых для сохранения электрического равновесия из эритроцитов в плазму уходят ионы Сl. Избыточная Н2СО3 в эритроцитах с помощью фермента карбоангидразы (К-а) распадается на воду и углекислоту и последняя выводится в альвеолы. В тканевых капиллярах отдача кислорода сопровождается связыванием ионов водорода с гемоглобином. Все остальные процессы идут в обратном направлении.
РОЛЬ УГЛЕКИСЛОТЫ В КИСЛОРОДНОМ БЮДЖЕТЕ ОРГАНИЗМА И ТРАНСПОРТ УГЛЕКИСЛОТЫ
Среди факторов, регулирующих кислородный бюджет организма как тонко специализированную систему, углекислоте принадлежит первенствующее значение. При содержании кислорода во вдыхаемом воздухе 20,9% (по объему) и в выдыхаемом — 14,5% потребление кислорода тканями будет составлять 6,4%. При наличии в выдыхаемом воздухе 5,3% углекислоты дыхательный коэффициент (RQ), т. е. соотношение выделенной углекислоты к поглощенному количеству кислорода, составит приблизительно = 0,83 (для человека
в состоянии покоя). Углекислота, образующаяся везде в организме в результате процессов окисления или декарбоксилирования, тотчас же связывается с различными основаниями: в крови, лимфе, транссудатах — с натрием, в клетках — с калием; в костях СО2 находится в виде карбоната кальция. В крови около 5% общего количества углекислоты находится в растворенном состоянии. Концентрация водной фракции зависит от парциального давления углекислоты. Зная парциальное давление углекислоты (40 мм ртутного столба) и коэффициент абсорбции ее в крови (0,511), можно вычислить количество растворенной в крови углекислоты, которое в нормальных условиях составит 2,7%. В крови СО2 и Н2СО3 обратимо переходят друг в друга и образуют единую систему, называемую для удобства свободной Н2СО3. От 2 до 10% углекислоты (в зависимости от степени оксигенации гемоглобина) связано непосредственно с гемоглобином, с группой NH2 глобина, так называемой карбаминовой связью. Точный механизм карбаминовой связи неизвестен. Предполагают, что реакция протекает по следующему типу: CO2 + HbNH2 - HbNHCOOH. Это соединение носит название карбгемоглобина. В среде с преобладанием процессов оксигенирования гемоглобина, т. е. в артериальной крови, реакция протекает справа налево, в венозной крови течение реакции обратное. Реакция отщепления СО2 происходит чрезвычайно быстро, без участия фермента и без промежуточного образования Н2СО3. Роль карбаминово связанной углекислоты мало изучена в физиологии, но имеет большое значение при патологических состояниях, так как по этому пути может выделиться до 40% СО2. Имеется предположение о наличии комплекса бикарбонатного иона НСО3- с молекулой гемоглобина в виде так называемой у-связанной СО2. Физиологическая роль этой формы связи СО2 совершенно не выяснена. Остальное количество СО2 в крови находится в виде бикарбонат-иона. Под влиянием слабых кислот, находящихся в крови, он образует Н2СО3. Среди таких кислот первенствующее значение принадлежит гемоглобину. Емкость к СО2 в восстановленной крови больше, чем в оксигенироваиной, потому, что: 1) восстановленный гемоглобин является более слабой кислотой, чем оксигемоглобин, и 2) восстановленный гемоглобин может связаться непосредственно с большим количеством СО2 с образованием карбгемоглобина, чем это свойственно оксигемоглобину. При прохождении через легкие в крови остается небольшое количество СО2 (10%). Элиминация углекислоты заканчивается минимальным изменением рН и парциального давления СО2, вследствие конкурентной оксигенации крови, которая снижает емкость крови к СО2. При существующем в крови парциальном давлении физически растворенной углекислоты (40 мм ртутного столба) все количество углекислоты, имеющееся в крови и тканевых жидкостях, распределяется между Н2СО3, NaHCO3 и соединением углекислоты с белками. Соотношение между различными формами углекислоты
будет меняться в зависимости от рН крови. При изменениях реакции среды важным является соотношение, существующее между Н2СО3 и NaHCO3. При нормальных значениях рН (7,4) это соотношение составит 1 : 18. Однако оно легко сдвигается в ту и другую сторону, так как количество физически растворенной свободной углекислоты может колебаться в довольно больших пределах. Система Н2СО2/NаНСО3 является типичной буферной системой, благодаря которой рН крови сохраняется в нормальных пределах. Роль буфера принадлежит также соединению гемоглобина с угольной кислотой, необычайно легко отщепляющему углекислоту. Учение о кислотно-щелочных соотношениях в организме представляет хорошо разработанную главу в физиологии и патологической физиологии и в данном разделе об этом будет идти речь постольку, поскольку это имеет отношение к взаимодействию между кислородом и углекислотой в транспортной системе крови. Как известно, бикарбонатный буфер обеспечивает почти 2/3 буферной емкости крови, поэтому если в кровь поступает кислота или щелочь, то содержание бикарбонатов падает или соответственно нарастает. В этом смысле содержание бикарбонатов в крови можно расценивать как масштаб кислотно-щелочных соотношений в целях сохранения постоянства ее рН. Буферная емкость крови значительно больше для кислот, чем для оснований. Мощность этого буфера довольно велика, так как крайняя степень ацидоза может выявиться не раньше, чем разложится около 80% бикарбонатов крови («щелочной резерв»). У здорового человека щелочной резерв составляет 55—70 мл СО2 на 100 мл плазмы. В цельной крови эта величина будет меньше, так как эритроциты беднее бикарбонатами. Особенность этого буфера заключается в том, что при его взаимодействии с кислотами выделяется свободная СО2. Между тем даже незначительное накопление Н2СО3 вызывает возбуждение дыхательного центра. В результате увеличивается легочная вентиляция, что приводит к усиленному выделению СО2 из крови. При накоплении СО2 в крови в результате затрудненного ее выделения определение щелочного резерва не дает правильного представления о состоянии буфера. Обнаруживаемое при этом увеличение щелочного резерва будет означать сдвиги кислотно-щелочных отношений не в щелочную, а кислую сторону, ибо увеличение концентрации в крови свободной углекислоты влечет за собой (в целях компенсации) увеличение концентрации двууглекислого натрия. В условиях накопления больших количеств СО2 буфером большой мощности является гемоглобин. В бикарбонатном буфере или щелочном резерве содержится по объему около 60 об.% СО2 для венозной крови и 52 об.% СО2 для артериальной. Особенность этого буфера обусловлена тем, что угольная кислота легко превращается в легочном кровотоке в воду и летучий угольный ангидрид. Эта обратимая реакция принадлежит к очень медленному типу реакций и только наличие в эритроцитах особого цинксодержащего фермента — карбоангидразы создает соответствующее ускорение этой реакции, обеспечивающее адекватное восприятие СО2 в эритроцитах тканевых капилляров, где происходит реакция его гидратации, и удаление его из эритроцитов легочных капилляров (реакция дегидратации) в легочные альвеолы. Роль системы гемоглобин—оксигемоглобин для транспорта углекислоты из капилляров тканей в кровь и из крови в просвет альвеол иллюстрируется в приведенной выше схеме.
Все этапы процесса транспорта СО2 — перемещение ионов, проникновение СО2 в эритроцит в капиллярах тканей и выделение СО2 из легочных капилляров — протекают с большой скоростью и одномоментно. Связь СО2 с кислородным бюджетом организма обусловлена ролью углекислоты как основного регулятора дыхания. При гипервентиляции, когда альвеолярное напряжение СО2 достигает определенной степени снижения (13 мм ртутного столба), наступает период апноэ, который длится до тех пор, пока не произойдет накопление достаточного количества СО2, способного влиять возбуждающим образом на дыхательный центр. По прекращении апноэ количество СО2 в венозной крови может еще сохраняться на достаточно низком уровне, однако выделение СО2 имеет место, так как оно обусловливается оксигенацией крови. При нормальном парциальном давлении СО2 и недостатке кислорода возбуждающее дыхательный центр действие СО2 еще больше уигливается. Таким образом, между элиминацией СО2, доставкой
кислорода и актом дыхания существуют строго определенные соотношения, обеспечивающие нормальный кислородный бюджет организма.
КРИВАЯ ДИССОЦИАЦИИ ОКСИГЕМОГЛОБИНА
Отношения, существующие между парциальным давлением кислорода и нагрузкой им гемоглобина на всем пути транспорта кислорода от места его максимального давления в органах дыхания к месту минимального давления в тканях, могут быть выражены в виде кривой диссоциации. Практически кривая диссоциации оксигемоглобина представляет графическое изображение соотношения, существующего между процентом насыщения гемоглобина кислородом (или содержанием кислорода в процентах) и его парциальным давлением при неизмененном парциальном давлении СО2. Так как метод построения кривой диссоциации оксигемоглобина очень редко описывается в литературе, мы сочли необходимым изложить его в том виде, в каком он применяется в нашей лаборатории.
В лабораторных условиях диссоциация протекает в сатураторах (т. е. в стеклянных резервуарах специальной формы, емкостью приблизительно 250 мл), погруженных в водяную баню при постоянном вращении в течение получаса при температуре от 37,5 до 38°. Сухие, герметически закрытые сатураторы до введения в них крови заполняются заранее заданной газовой смесью определенного состава (давление углекислоты 40 мм ртутного столба и давление кислорода 100, 80, 60, 40, 20, 10 мм).
Порядок заполнения сатураторов газовой смесью следующий: с помощью водоструйного насоса производят откачивание воздуха из сатураторов, причем степень разрежения воздушного пространства контролируют показанием ртутного столба в манометре Фридеричи. После первого разрежения (720 мм) всю систему сатураторов, включенных одновременно, отключают закрытием соответствующего крана от водоструйного насоса и присоединяют к баллону с азотом. Тщательно, при условии очень медленного поступления газа, систему промывают азотом. После этого кран, соединяющий систему сатураторов с азотом, закрывают и вся система снова сообщается с водоструйным насосам. Производят вторичное промывание системы азотом. После двукратного промывания азотом систему с помощью крана переключают на соединение с водоструйным насосом, и разрежение доводят до 640 мм ртутного столба, после чего кран к водоструйному насосу закрывают и систему с помощью трехходового крана соединяют с баллоном, содержащим углекислоту, которую медленно вводят из баллона до уровня ртути в монометре Фридеричи 600 мм. Вследствие этого во всей системе сатураторов создается давление СО2 40 мм ртутного столба. После этого кран от баллона с СО2 закрывают. Все сатураторы вновь устанавливают на сообщение с азотом, который впускают медленно, до уровня ртути в манометре 500 мм. Немедленно кран первого сатуратора закрывают, тем самым отъединяя его от всей системы. Затем пропускают азот в остальные пять сатураторов до уровня ртути в манометре 400 мм и закрывают кран второго сатуратора. При показаниях монометра 300, 200, 100, 50 мм закрывают соответственно краны 3-го, 4-го, 5-го и 6-го сатуратора. После заполнения сатураторов азотом и СО2 в еще разреженное пространство через один из боковых кранов вводят 5 или 3 мл крови, либо дефибринированной, либо обработанной фтористым натрием. Затем давление в сатураторах поочередно быстрым повторным открыванием среднего крана выравнивают с атмосферным. При такой системе заполнения в первом сатураторе парциальное давление кислорода составит 100 мм, во втором - 80 мм, в третьем - 60 мм, в четвертом - 40 мм, в пятом - 20 мм, в шестом - 10 мм ртутного столба. Заполненные таким образом сатураторы до помещения их в водяную баню сохраняют на льду.
Кроме указанных шести сатураторов, заготовляют еще седьмой, который до введения в него дефибринированной крови остается открытым. Затем в него вводят 5 мл дефибринированной крови, помещают в те же условия, что и предыдущие, и используют для определения емкости дефибринированной крови. Водяную баню предварительно нагревают до 37,5°. Сатураторы одновременно помещают в специальные, горизонтально расположенные гнезда. После гого как сатураторы приняли температуру бани (через пять минут), избыточное давление газов, образовавшееся в результате нагревания, снижается при быстром открывании бокового крана, через который вводилась кровь, что контролируют появлением пузырьков на поверхности воды. После этого вращение сатураторов в бане продолжают еще в течение 25 минут. Затем измеряют (посредством манометра) избыточное давление газов в сатураторах. Для этого извлеченный из гнезда сатуратор переводят в вертикальное положение, оставляя его глубоко погруженным в воду. При осторожном открывании крана градуированной пипетки сатуратора кровь поступает по пипетке до выхода наружу, после чего кран быстро закрывают. Из пипетки, градуированной на 2 мл, выпускают по 1 мл крови в два аппарата ван Слайка для одновременного анализа газового состава. Затем сатураторы ставят на лед и после охлаждения производят анализ газовой смеси в аппарате Холдена. Чтобы получить представление о давлении газов в смеси, наполняющей сатуратор, необходимо результаты, полученные в аппарате Холдена в объемных процентах, перевести в миллиметры ртутного столба. Для этого к показанию барометрического давления в день опыта прибавляют избыточное давление в сатураторе. От полученной суммы отнимают разность между парциальным давлением водяных паров при 37,5° и парциальным давлением при комнатной температуре, при которой производился анализ газовой смеси. Полученный результат составляет общее давление газов в сатураторе в миллиметрах ртутного столба, из которого определяется парциальное давление кислорода и углекислоты соответственно их процентному содержанию, определенному в аппарате Холдена. Кривая диссоциации оксигемоглобина строится таким образом, что на оси абсцисс откладываются величины парциального давления кислорода, полученные на основе анализа газовой смеси в сатураторах, а на оси ординат - соответствующий процент насыщения крови кислородом. Как показали полученные нами данные (А. М. Чарный, П. Е. Сыркина, С. Э. Красовицкая), кровь нормальных собак довольно однородна по способности своего гемоглобина отдавать кислород.
Кривая диссоциации оксигемоглобина показывает, что в зависимости от парциального давления кислорода меняется процент насыщения крови кислородом. Чем выше парциальное давление, тем меньше недонасыщение гемоглобина кислородом и, наоборот, при малом парциальном давлении кислорода процент недонасыщения выше. Конечно, можно построить кривые диссоциации оксигемоглобина, отложив абсолютный объем кислорода, связанный со 100 мл крови, на оси ординат, а на оси абсцисс - парциальное давление кислорода в миллиметрах ртутного столба. Но ввиду того что содержание гемоглобина в крови различных животных и даже одного и того же животного в разное время различно, полученные кривые не сравнимы между собой. Вот почему кривые диссоциации, выраженные в объемных процентах общего содержания кислорода, при полиглобулии и анемии будут не сравнимы между собой. Выразив объемы кислорода в процентах насыщения, можно получить сравнимые между собою кривые.
Как показали полученные нами данные, содержание кислорода в артериальной крови у нормальных собак составляло в среднем 19 об.% (в бедренной вене - 12,2 об.%, в яремной - 15 об.%). Емкость кислорода крови - в среднем 20,9 об.% Если выразить полученные данные содержания кислорода в артерии и венах в величинах процента насыщения и нанести их на кривую диссоциации, то мы получим определенные точки на кривой, показывающие парциальное давление кислорода крови в соответствующих сосудах. Для упрощения мы в дальнейшем будем называть их точкой артерии и точкой вены. .. Анализ зависимости между величиной утилизации и парциальным давлением кислорода показывает, что диссоциация оксигемоглобина идет неодинаково на различных отрезках кривой. Так, в области высоких парциальных давлений кислорода диссоциация оксигемоглобина при понижении парциального давления является незначительной, возрастая до довольно значительных величин в области более низких парциальных давлений кислорода. Наибольшая отдача кислорода оксигемоглобином в наших опытах на животных происходила при парциальном давлении 30 мл ртутного столба. Эта точка наибольшей отдачи кислорода названа точкой максимума (Литарчек и Динишиоту). В крови человека точка максимума лежит несколько выше, около 40 мм. В дальнейшем отдача кислорода снижается. Точка максимума на кривой представляет собой точку начала инфлексий, называемую поэтому точкой инфлексии. Вся кривая диссоциации делится ею как бы на две части: верхний S-образный наклон, соответствующий области высоких давлений - от 100 до 30 мм ртутного столба, который носит название верхней инфлексий, и другой, более короткий, нижний наклон в области низких давлений, называемый нижней инфлексиеи. Точки артерии и вены у нормального животного лежат всегда в области верхней инфлексий, иначе говоря, парциальное давление кислорода в крови этих сосудов довольно высокое. Внутрикапиллярное давление кислорода точно не известно. Его допустимо рассматривать как среднее парциальное давление кислорода между точками артерии и вены. Можно сделать вывод, что, по-видимому, все жизненно важные процессы в животном организме зависят от уровня парциального давления кислорода. При расположении точек артерии и вены на нижней инфлексий наблюдается патологическое состояние с извращением связи гемоглобина с кислородом. Все сказанное выше о характере использования кислорода показывает, что для суждения о потреблении кислорода в организме необходим учет ряда факторов: содержания кислорода, артерио-венозного его различия, емкости процента насыщения крови кислородом. Каждая из этих величин приобретает особую полноту только в приложении к соответствующей кривой диссоциации оксигемоглобина. По одному из этих признаков о характере потребления кислорода организмом судить трудно. Так, например, артерио-венозное различие в содержании кислорода может стать больше, но если при этом точка вены отодвинута в область нижней инфлексий, то это будет означать, что отдача кислорода тканями происходит при низком парциальном давлении, что связано с наличием определенной формы кислородного
голодания. Крови здорового животного свойственна S-образная форма кривой с двумя инфлексиями. При различных патологических состояниях кривая диссоциации оксигемоглобина принимает другую форму. Одной из патологических форм является гиперболическая форма кривой. При этом обнаруживается, что в области высокого парциального давления кислорода степень диссоциации оксигемоглобина весьма незначительна. Сопоставление характера отдачи кислорода по S-образной и гиперболической кривой показывает, что в последнем случае в широком интервале парциальных давлений артерио-венозное различие остается очень малым. Наилучшая отдача кислорода по гиперболической кривой происходит в области низкого парциального давления кислорода (ниже 40 мм ртутного столба). К тому же интенсивность разгрузки кислорода по гиперболической кривой чрезвычайно мала в области высокого парциального давления кислорода. В зоне низкого парциального давления кислорода разгрузка носит характер «взрыва» (резкий спуск кривой), что чрезвычайно невыгодно для процессов клеточного окисления. Диссоциация оксигемоглобина, осуществляемая по гиперболической кривой, соответствует определенным условиям жизни (рыбы на больших глубинах или животные далеких геологических эпох), при которых окислительные процессы в организме могли идти при низком парциальном давлении кислорода. Как S-образная, так и гиперболическая форма кривой диссоциации оксигемоглобина не является стабильной, и изменчивость ее зависит от ряда условий, о которых будет упомянуто ниже. Переход одной формы в другую знаменует собой то, что принято называть «сдвигом» кривой диссоциации, который свидетельствует об улучшении диссоциации при приближении к S-образной форме кривой и ухудшении диссоциации при приближении ее к форме гиперболы. Практически принято рассматривать сдвиг вправо, т. е. увеличение S-образности, как улучшение диссоциации оксигемоглобина, сдвиг же влево - как ухудшение диссоциации. Изменение формы кривой диссоциации является наиболее распространенным типом приспособления организма к условиям снабжения кислородом как в норме, так и при патологии. Интересным примером постоянного приспособления гемоглобина являются изменения кривой диссоциации оксигемоглобина матери и плода. S-образная форма кривой сохраняется на протяжении всего периода беременности. По данным Баркрофта, начиная с 10-й недели и до конца беременности наблюдается сдвиг кривой диссоциации вправо, что указывает на улучшение снабжения тканей кислородом при беременности. Об этом свидетельствует также повышение основного обмена, достигающего +20, +30% в последние месяцы беременности. Таким образом, сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо при беременности указывает, что в организме матери, по-видимому, создались условия для улучшенного снабжения кислородом при возросших потребностях в нем. Кривая диссоциации НЬО2 плода также изменяется. С ростом плода она сдвигается влево, к концу беременности этот сдвиг влево становится очень резко выраженным, и кривая начинает походить на гиперболу. Таким образом, сродство гемоглобина кислороду в фетальном гемоглобине увеличено. В основе изменений форм кривых диссоциации НЬО2 матери и плода лежат изменения как в плазме крови, так и внутри эритроцита. Во всяком случае кривая диссоциации фетального гемоглобина говорит также об адаптационной способности гемоглобина, так как у плода специфическая функция гемоглобина снижена в связи с относительно низким метаболизмом плода. Это повышение сродства гемоглобина к кислороду остается еще некоторое время у новорожденных и постепенно переходит к нормальной величине. Подробно изменения кривой диссоциации, соответствующие различным возрастным группам, не изучены. Небольшие отклонения формы кривой диссоциации оксигемоглобина вправо и влево без потери S-образности могут иметь место в нормальных условиях в результате адаптации организма (мышечное напряжение, пребывание на высотах). Резко выраженный сдвиг кривой с потерей S-образности и переходом на гиперболический тип свидетельствует о частичной потере гемоглобином его «удивительных» приспособлений и связан с тяжелым патологическим состоянием организма. В большинстве случаев изменение формы кривой с переходом ее на гиперболический тип тесно связано с извращением основного специфического качества гемоглобина.
Если бы реакция между гемоглобином и кислородом протекала по уравнению НЬ + О2 - НЬО2 (1), то легко показать, что связь между степенью насыщения гемоглобина кислородом и парциальным давлением кислорода должна была бы быть гиперболической, т. е. что кривая диссоциации была бы гиперболой. .. Отклонение кривой диссоциации от гиперболической формы, которая наблюдается как для чистых растворов гемоглобина, так и для цельной крови, можно объяснить только, если принять, что присоединение молекулы кислорода к одному из гемов молекулы гемоглобина влияет на способность другого гема той же молекулы гемоглобина присоединять кислород. Из экспериментальной формы кривой диссоциации (S-образная форма) ясно, что при постепенном повышении парциального давления кислорода от нуля присоединение первых порций кислорода облегчает присоединение последующих. Таким образом, оксигенация одного из гемов молекулы гемоглобина, очевидно, должна облегчать оксигенацию одного или нескольких гемов той же молекулы гемоглобина. Это явление мы будем называть гем - гем взаимодействием. Природу гем - гем взаимодействия легко объяснить на основе приведенных выше данных о строении гемоглобина и оксигемоглобина.
В гемоглобине плоскости гемов расположены параллельно друг другу и под углом к поверхности глобина, попарно с каждой стороны молекулы белка. Благодаря сильному межмолекулярному взаимодействию соседние темы должны взаимно стабилизировать друг друга в таком положении. Кроме того, один из гемов частично экранирует своего соседа и мешает подходить к нему молекуле кислорода. После того как к одному из гемов присоединится кислород, плоскость гема приблизится к поверхности глобина, и взаимодействие между этим гемом и его соседом нарушится. Это должно облегчить присоединение кислорода к соседнему тему. Строгий анализ формы кривой диссоциации, действительно, показывает, что гемы взаимодействуют попарно.
Вполне понятно, что у миоглобина, содержащего по одной молекуле гема на каждую молекулу белка, гем - гем взаимодействие отсутствует и кривая диссоциации имеет гиперболическую форму. Если гемоглобин крови частично превращен в метгемоглобин или карбоксигемоглобин, это значит, что в части молекул гемоглобина один или несколько гемов превратились в гемин или присоединили СО. Как и в случае оксигенации, это должно привести к приближению этих гемов к поверхности белка и нарушению гем - гем взаимодействия. Поэтому для оставшихся «неиспорченными» гемов кривая диссоциации должна приближаться к гиперболической форме, что и наблюдается. Это обстоятельство в значительной мере усугубляет течение метгемоглобинемии и отравления окисью углерода. При этих патологических состояниях не только часть гемов выключается из транспорта кислорода, но и остающиеся гемы хуже отдают кислород тканям (уменьшается артерио-венозное различие в содержании кислорода). Подробно этот вопрос будет рассмотрен в главе, посвященной анемическому типу гипоксии. Изучение кривой диссоциации оксигемоглобина и ее производных дает ценнейший материал для суждения о качестве механизма, осуществляющего перенос кислорода и отдачу его тканям. При этом следует в первую очередь оценить характер кривой: S-образной или гиперболический, наличие отклонений вправо или влево, вверх или вниз, с полной потерей S-образности или без нее. В условиях патологии особо важное значение приобретают перемещение точки максимума, расположения точек артерий и вен, варианты артерио-венозного различия содержания кислорода не только в количественном отношении, но и при соответствующем учете величины парциального давления кислорода. Наконец, изменения формы кривой диссоциации могут также служить показателем структурных изменений гемоглобина. Точный анализ указанных выше величин позволяет глубже проникнуть в механизм связей гемоглобина с кислородом и характер отдачи кислорода тканям.
Популярные статьи сайта из раздела «Медицина и здоровье»
.
Поможет ли имбирь сбросить лишний вес?
Не столь давно в качестве лучшего средства борьбы с лишним весом преподносился ананас, теперь пришла очередь имбиря. Можно ли похудеть с его помощью или это разбитые надежды худеющих?
Чего только не пробуют желающие расстаться с ненавистными килограммами - обертывания, травяные настои, экзотические продукты. Можно ли похудеть с помощью пищевой соды?
Далеко не все рекламируемые средства действительно помогают сбросить вес, но абсолютно все они клянутся помочь. Сегодня на пике популярности находится зеленый кофе. Что же в нем особенного?
Метод клеточной терапии применяется для коррекции возрастных изменений в организме. Но как же работает клеточная терапия? И действительно ли эффективна клеточная косметика?
Достаточно ясные образы из сна производят неизгладимое впечатление на проснувшегося человека. Если через какое-то время события во сне воплощаются наяву, то люди убеждаются в том, что данный сон был вещим. Вещие сны отличаются от обычных тем, что они, за редким исключением, имеют прямое значение. Вещий сон всегда яркий, запоминающийся...
Существует стойкое убеждение, что сны про умерших людей не относятся к жанру ужасов, а, напротив, часто являются вещими снами. Так, например, стоит прислушиваться к словам покойников, потому что все они как правило являются прямыми и правдивыми, в отличие от иносказаний, которые произносят другие персонажи наших сновидений...
Если приснился какой-то плохой сон, то он запоминается почти всем и не выходит из головы длительное время. Часто человека пугает даже не столько само содержимое сновидения, а его последствия, ведь большинство из нас верит, что сны мы видим совсем не напрасно. Как выяснили ученые, плохой сон чаще всего снится человеку уже под самое утро...
Приворот является магическим воздействием на человека помимо его воли. Принято различать два вида приворота – любовный и сексуальный. Чем же они отличаются между собой?
По данным статистики, наши соотечественницы ежегодно тратят баснословные суммы денег на экстрасенсов, гадалок. Воистину, вера в силу слова огромна. Но оправдана ли она?
Порча насылается на человека намеренно, при этом считается, что она действует на биоэнергетику жертвы. Наиболее уязвимыми являются дети, беременные и кормящие женщины.
Испокон веков люди пытались приворожить любимого человека и делали это с помощью магии. Существуют готовые рецепты приворотов, но надежнее обратиться к магу.
При выборе имени для ребенка необходимо обращать внимание на сочетание выбранного имени и отчества. Предлагаем вам несколько практических советов и рекомендаций.
Хорошее сочетание имени и фамилии играет заметную роль для формирования комфортного существования и счастливой судьбы каждого из нас. Как же его добиться?
Еще недавно многие полагали, что брак по расчету - это архаический пережиток прошлого. Тем не менее, этот вид брака благополучно существует и в наши дни.
Очевидно, что уход за собой необходим любой девушке и женщине в любом возрасте. Но в чем он должен заключаться? С чего начать?
Представляем вам примерный список процедур по уходу за собой в домашних условиях, который вы можете взять за основу и переделать непосредственно под себя.
Та-а-а-к… Повеселилась вчера на дружеской вечеринке… а сегодня из зеркала смотрит на меня незнакомая тётя: убедительные круги под глазами, синева, а первые морщинки
просто кричат о моём биологическом возрасте всем окружающим. Выход один – маскироваться!
Нанесение косметических масок для кожи - одна из самых популярных и эффективных процедур, заметно улучшающая состояние кожных покровов и позволяющая насытить кожу лица необходимыми витаминами. Приготовление масок занимает буквально несколько минут!
Каждая женщина в состоянии выглядеть исключительно стильно, тратя на обновление своего гардероба вполне посильные суммы. И добиться этого совсем несложно – достаточно следовать нескольким простым правилам.
С давних времен и до наших дней люди верят в магическую силу камней, в то, что энергия камня сможет защитить от опасности, поможет человеку быть здоровым и счастливым.
Для выбора амулета не очень важно, соответствует ли минерал нужному знаку Зодиака его владельца. Тут дело совершенно в другом.
© Все права на статьи принадлежат авторам сайта, если не указано иное.
16 +