Схема распада гемоглобина

Распад гемоглобина может влиять на функционирование печени человека. В чем же тут может быть опасность для пациента?

Организм человека – сложная саморегулирующаяся система, которая для достижения оптимальных условий работы и существования сама себе помогает.

Вся работа тканей и органов держится на активных обменных процессах, проходящих в них. Основной связывающей средой между ними является кровь. С ее помощью происходит насыщение тканей кислородом, поступающим от легких. Взамен кровь транспортирует от клеток продукты их жизнедеятельности и образованный углекислый газ.

Молекулы в организме человека

В крови содержится довольно много молекул, обеспечивающих подобный транспорт. Главной из них является молекула гемоглобина, основная функция которой – доставка кислорода и удаление СО2.

Гемоглобин – сложная молекула, состоящая из двух больших, двух малых белковых субъединиц и находящегося между ними и связывающего их в единую молекулу атома железа.

В огромном количестве гемоглобин находится в эритроцитах – красных кровяных клетках, отвечающих за транспортную функцию. Чем эритроцитов больше, тем обычно больше гемоглобина.

Как и любая структура организма, эритроциты не вечны. После образования их в костном мозгу, они покидают его, некоторое время циркулируют по кровотоку и спустя определенное время (средняя продолжительность жизни эритроцита составляет около 120 дней) они попадают в селезенку, где проходит утилизация изношенных или поврежденных эритроцитов с их последующим распадом.

Частичный распад эритроцитов происходит и в кровяном русле.

Расшифровка схемы

В результате, чтобы не терять имеющееся в организме железо, старые эритроциты расщепляются на более простые структуры, которые впоследствии принимают участие в образовании новых эритроцитов. Процесс их образования довольно сложен. Он включает в себя достаточно большое количество стадий и для его протекания необходимо очень много вспомогательных веществ.

Соответственно, если разрушается эритроцит, то происходит и распад содержащегося в нем гемоглобина. Схема распада данного белка следующая:

1. Под воздействием кислорода и молекулы, осуществляющей транспортировку протонов водорода, происходит превращение гемоглобина в вердоглобин (если изучать данный процесс под контролем зрения, можно заметить, что происходит смена цвета (гемоглобин дает красную окраску, в то время как вердоглобин окрашивает все в зеленый цвет)).
2. В последующих реакциях происходит отщепление атома двухвалентного железа, которое после используется для синтеза нового гема, и белковых субъединиц, которые последовательно распадаются до аминокислот и в дальнейшем используются для синтеза новых белков. В результате от молекулы гемоглобина остается только одно вещество – биливердин. Гем при помощи белка-трансферрина переносится в печень, где находится депо железа. Оно используется в дальнейшем как для повторного синтеза молекулы гемоглобина, так и новых молекул.
3. Воздействуя на биливердин специальным ферментом – редуктазой, происходит превращение его в новую молекулу – билирубин, который, в свою очередь, дает оранжевую окраску.

Данное вещество является достаточно токсичным и при большом количестве его в кровотоке приводит к развитию различных состояний, таких как желтуха. В тяжелых случаях может приводить к поражению нервной системы и развитию печеночной комы.

Оно используется в основном для синтеза желчных кислот в печени, поэтому после его образования дальнейшая схема утилизации гемоглобина может идти в двух направлениях.

Первое из них основывается на реакции конъюгации.

В крови билирубин может содержаться в трех формах – чистый билирубин, не связанный ни с одной молекулой, свободный, связанный преимущественно с альбуминами крови, и несвободный, или конъюгированный, составляющий комплекс билирубина с глюкуроновой кислотой.

Реакция конъюгации билирубина происходит преимущественно в печени.

Оттуда связанный с глюкуроновой кислотой билирубин попадает по системе желчных протоков в кишечник, где происходит дальнейшее превращение данной молекулы.

Некоторая часть уробилиногена всасывается в кровь и транспортируется с ее током в печень, где происходит образование сложных спиртов, необходимых для некоторых реакций метаболизма.

Большая же часть оставшегося в кишечнике уробилиногена под действием ферментов и пигментных молекул микроорганизмов окисляется до стеркобилиногена, придающего окраску калу и выводящегося с ним.

Малая часть стеркобилиногена по системе вен прямой кишки (кровоток от которой осуществляется по широко развитой системе геморроидальных вен) всасывается в кровь и транспортируется к почкам. В них происходит выделение стеркобилиногена с током мочи. Во внешней среде, за счет реакции с атомами кислорода, стеркобилиноген превращается в уробилин и стеркобилин, которые придают моче характерный цвет.

Таким образом выглядит схема реакции распада молекулы гемоглобина.

Искусственный метод распада гемоглобина

Все данные реакции протекают в крови под воздействием эндогенных ферментов. Подобную схему распада гемоглобина можно спроектировать и в лабораторных условиях, чтобы получить более наглядное представление о протекании данной реакции.

Как было сказано выше, эритроциты подвергаются разрушению с целью их повторного использования в дальнейшем. Данный механизм осуществляется по принципу физиологической смерти клеток, однако есть еще один механизм, вызывающий распад эритроцитов и образование желчных пигментов.

Данный механизм носит название апоптоза и активируется обычно в случае несостоятельности эритроцитов или ошибок во время их синтеза.

Схема распада эритроцита и гемоглобина, если имеет место нарушение синтеза, ничем не отличается от таковой как при физиологической утилизации. Единственным нюансом является то, что часть клеток распадается непосредственно в селезенке, а другая – в кровяном русле. Существенным изменениям молекула билирубина не подвергается, однако за счет наличия в крови огромного количества ионов, иных молекул и клеток системы крови реакция расщепления может пойти несколько непредсказуемо.

Если иммунная система организма в норме, подобный внутрисосудистый распад гемоглобина обычно никак не сказывается на состоянии здоровья человека. Если же имеются и какие-либо нарушения в работе системы иммунитета, то реакция может пойти несколько непредсказуемо, и сложно предугадать ее последствия.

Для чего же следует знать схему распада молекулы гемоглобина

Дело в том, что в норме в крови содержится определенное количество желчных пигментов. При развитии того или иного патологического процесса, который может проходить как в печени, так и селезенке, показатели билирубина могут значительно меняться и изменяться. При увеличении их количества судят о либо повышенной активности клеток крови и селезенки, либо же о значительных проблемах с печенью. Если такое поражение пустить на самотек и своевременно не обратиться к врачу, состояние может привести к летальному исходу или развитию печеночной комы.

Увеличение количества непрямого билирубина обычно является провоцирующим фактором развития желчнокаменной болезни, которая чаще всего приводит к нарушению работы пищеварительной системы, но может проявить себя и в виде ургентного состояния (печеночная колика).

Снижение же продуктов распада гемоглобина в крови говорит о нарушении работы транспортных систем организма или же о несостоятельности костного мозга, что может говорить за развитие онкологического процесса.

Любое увеличение количества билирубина чаще всего проявляется в виде желтухи, поэтому уже на стадии осмотра пациента можно заподозрить имеющиеся метаболические нарушения.

Именно поэтому крайне важно знать о возможных изменениях количества гемоглобина в крови и уметь правильно распознать имеющуюся патологию.

Для определения количества данных веществ назначается специальный анализ – биохимия крови. Исследование количества гемоглобина и билирубина проводится в лабораториях специально обученным персоналом. На основании полученных ими данных удается сделать вывод об имеющихся нарушениях и предпринять соответствующие меры.