KREW - CZERWONE KRWINKI

Krew jest jednym z płynów ustrojowych, w którym zawieszone są elementy morfotyczne. Spełnia ona swoje funkcje tylko wówczas, gdy jest w ruchu, czyli krąży w naczyniach krwionośnych i wolno przepływa przez system naczyń krwionośnych.

Krążąca krew spełnia trzy główne funkcje:

1. transportową

1. charakter zaopatrujący

• pobiera i przenosi tlen z pęcherzyków płucnych i dostarcza go do tkanek (funkcja oddechowa)

• przenosi wchłonięte z przewodu pokarmowego do tkanek składniki energetyczno - budulcowe, sole mineralne, witaminy

• przenosi ze szpiku kostnego krwinki białe do układu limfoidalnego i miejsc zapalnych, a stare krwinki czerwone do narządów krwiogubnych

charakter oczyszczający

• pobiera i przenosi produkty przemiany materii (np. kwas mlekowy z mięśni do wątroby) oraz końcowe produkty przemiany materii, jak np. CO₂ (udział w oddychaniu), kwas moczowy, mocznik i inne, do płuc i do innych narządów wydalniczych, jak nerki czy przewód pokarmowy

• charakter termoregulacyjny

• dzięki przepływowi krwi przez narządy i okolice ciała, w których ciepło wytwarzane jest w nadmiarze, np. przez wątrobę czy pracujące mięśnie, krew pobiera ciepło i przekazuje do tych części ciała (skóra, małżowiny uszne), w których może je tracić

• charakter scalający

• krążąca krew przejmuje z gruczołów wewnętrznego wydzielania lub innych wyspecjalizowanych komórek o funkcji sekrecyjnej hormony lub substancje czynne uczestniczące w regulacjach i roznosi je po całym organizmie; substancje te pobudzają, hamują lub zmieniają bieg reakcji biochemicznych w komórkach, uczestnicząc w scalającym ustrój procesie regulacji i korelacji procesów fizjologicznych

2. ochronno - obronną

• krew uczestniczy w złożonym procesie rozpoznawania i unieczynniania szkodliwych i obcych dla ustroju czynników, które mogą pochodzić ze środowiska zewnętrznego (bakterie i wirusy), jak i środowiska wewnętrznego (nieprawidłowo zbudowane własne komórki, niektóre metabolity)

• homeostatyczną

• udział w tworzeniu stałego środowiska wewnętrznego ustroju (homeostaza - stałość fizykochemicznych właściwości środowiska wewnętrznego).

Skład krwi

Elementy morfotyczne (35-45%):

• krwinki czerwone (erytrocyty i retikulocyty) - 4.4-5.1 mln/mm3

• krwinki białe (limfocyty 20-45%, granulocyty 47-76%, monocyty 4-8%) - 4-10 tyś./mm3

• płytki krwi - 150-300 tyś./mm3

Osocze (55-65%):

• białka (albuminy, globuliny, fibrynogen, immunoglobuliny, hormony, cytokiny)

• związki organiczne (glukoza, kw. mlekowy, cholesterol, mocznik, kwas moczowy, związki azotowe niebiałkowe, kwasy tłuszczowe, etanol 0.03-0.05'')

• jony (Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Cl, siarczany, fosforany, wodoro-węglany)

• woda (90-92% osocza)

Oddzielenie elementów morfotycznych od osocza uzyskuje się przez wirowanie krwi

Wskaźnik hematokrytowy - procentowa zawartość składników morfotycznych

• wzrost wskaźnika hemtokrytowego:

* zwiększona liczba krwinek czerwonych przy niezmienionej lub obniżonej całkowitej ilości osocza (nadmierna utrata wody)

* zwiększenie objętości poszczególnych krwinek czerwonych

• obniżenie wskaźnika hematokrytowego:

* utrata krwi (osocze regeneruje się szybciej niż krwinki)

* obniżenie tempa produkcji krwinek czerwonych w szpiku

* szybsze niszczenie krwinek

* gwałtowne zwiększenie objętości osocza (u osesków po napojeniu siarą, zwiększone wchłanianie białek; wchłania się wówczas duża ilość białek zwiększając ciśnienie onkotyczne osocza, co powoduje ściąganie wody do krwi)




Hemopoeza

Proces powstawania i dojrzewania krwinek nazywamy hemopoezą. W kresie życia zarodkowego tkankę krwiotwórczą stanowią komórki mezenchymy woreczka żółtkowego i komórki śródbłonka naczyniowego, a później - odpowiednie komórki wątroby i śledziony. W miarę rozwoju płodu czynność krwiotwórcza w odniesieniu do wytwarzania krwinek czerwonych, granulocytów i krwinek płytkowych przejmuje szpik kostny. W końcowych stadiach rozwoju płodu i w całym życiu pozapłodowym szpik kostny jest głównym narządem krwiotwórczym. Wytwarza on krwinki czerwone (erytropoeza), granulocyty (granulopoeza) oraz krwinki płytkowe (trombopoeza). Inne krwinki białe, jak limfocyty i monocyty wytwarzane są zarówno w szpiku, jak i poza nim. Oprócz głównego narządu krwiotwórczego, jakim jest szpik, ważną rolę spełniają narządy układu chłonnego (śledziona, węzły chłonne, grudki i płytki chłonne) oraz układ siateczkowo - śródbłonkowy. W skupiskach tkanki chłonnej wytwarzane są limfocyty (limfopoeza), a w układzie siateczkowo - śródbłonkowym, w miarę potrzeby, mogą być wytwarzane monocyty, komórki o dużych właściwościach żernych.

Ilość czynnego szpiku wynosi około 4 % masy ciała zwierzęcia, jest on rozmieszczony w istocie gąbczastej mostka, miednicy, kręgów, żeber i nasadach kości długich. Zrąb szpiku zarówno w kościach płaskich, jak i długich tworzą komórki tkanki łącznej siateczkowej. Najbardziej prymitywne, macierzyste komórki szpiku nie zostały nigdy morfologicznie rozpoznane. Przeszczepione jednak do napromieniowanej śledziony lub w warunkach in vitro są zdolne do tworzenia odrębnych kolonii komórek, stąd nazwano je komórkami macierzystymi zdolnymi do tworzenia kolonii w śledzionie (ang. Colony forming unit spleen - CFU-s lub colony forming cells - CFC). Maja one zdolność do samoodnowy i proliferacji oraz różnicowania się do również morfologicznie nierozpoznawalnych komórek potomnych wykazujących wrażliwość na sygnały regulacyjne, czyli czynniki humoralne: erytropoetynę, granulopoetynę, limfopoetynę i trombopoetynę.

Komórki CFU-s tworzą pule utrzymywana przez ciągłe podziały na określonym poziomie ilościowym i zdolne są do odbierania sygnałów, jak też do wytwarzania na określony sygnał odpowiedniej liczby komórek ukierunkowanych.

• Ukierunkowana przez erytropoetynę komórką macierzystą erytropoezy jest CFU-E (ang. colony forming unit - erythroid),

• Dla granulocytów CFU-G (ang. colony forming unit-granulocyte),

• Dla limfocytów - CFU-L,

• Dla megakariocytów - CFU-M

Ukierunkowanie jest wynikiem wytwarzania właściwych receptorów błonowych reagujących z odpowiednim czynnikiem regulacyjnym.

Wymienione komórki ukierunkowane dają początek rozpoznawalnym morfologicznie komórkom macierzystym 5 układów krwinek:

• Krwinek czerwonych - proerytroblastom

• Granulocytów - mieloblastom

• Płytek krwi - megakarioblastom

• Limfocytów - limfoblastom

• Komórkom siateczki - monoblastom

Każda komórka macierzysta wykazuje już wyraźne nieodwracalne cechy morfologiczne. Jednak dalszy jej rozwój. Oparty na podziałach komórkowych i syntezie właściwych im składników, zależy od czynników humoralnych docierających tu z krwią oraz od dopływu z krwią odpowiednich składników budulcowych. Każda z komórek macierzystych oraz część potomnych, ulegają odpowiednim przekształceniom, dochodząc wreszcie do postaci na tyle dojrzałej, że może podjąć właściwe jej czynności we krwi krążącej. W tej fazie krwinki przedostają się przez śródbłonki do licznych w szpiku sinusoidalnych zatok układu krążenia i wchodzą do krwiobiegu.

Schemat erytropoezy

Proerytroblast jest najmłodszą morfologicznie rozpoznawalną komórką macierzystą krwinek czerwonych, występującą w szpiku kostnym. Ma on już wyraźne, nieodwracalne cechy morfologiczne. Wśród wszystkich komórek szpiku występuje około 0,2 - 0,5 % proerytroblastów.

Całkowity rozwój krwinki czerwonej od proerytroblastu do erytrocytu wynosi około 100 godzin. W tym czasie proerytroblast przekształca się kolejno w erytroblast zasadochłonny (bazofilny), erytroblast wielobarwliwy (polichromatyczny), i erytroblast kwasochłonny (ortochromatyczny).

Proerytroblasty oraz erytroblasty zasadochłonne i wielobarwliwe mają zdolność do podziałów komórkowych. Dzielące się komórki mają w cytoplazmie dużą zawartość kwasu rybonukleinowego (stąd chłoną barwnik zasadowy, uzyskując nazwę zasadochłonnych). Głównym zadaniem tego kwasu jest udział w syntezie białka globiny, które w połączeniu z wytwarzanym hemem przekształca się w hemoglobinę. Gromadząca się w komórkach hemoglobina o charakterze zasadowym przy barwieniu chłonie barwnik kwaśny, dzięki czemu erytroblasty w późniejszych stanach rozwojowych są początkowo wielobarwliwe (obecność zarówno kwasu rybonukleinowego, jak i hemoglobiny), a następnie kwasochłonne (nagromadzenie się hemoglobiny). Zwiększaniu się w komórkach zawartości hemoglobiny i zanikaniu kwasu rybonukleinowego towarzyszy stałe zmniejszanie się jądra komórkowego i zanik organelli komórkowych. W okresie, kiedy synteza hemoglobiny osiąga szczyt, kwas rybonukleinowy w cytoplazmie stopniowo zanika, a zmniejszające się jądro staje się zbędne. W tych warunkach dochodzi do pozbycia się przez erytroblast jądra drogą wydalenia go poza komórkę. W ten sposób powstaje retykulocyt, by po kilku lub kilkunastu godzinach stać się dojrzałą krwinką czerwoną.

Erytroblast kwasochłonny pozbywa się jądra komórkowego przekształcając się w retykulocyt. Erytroblasty, a więc krwinki niedojrzałe, jądrzaste, w warunkach fizjologicznych nie maja zdolności wydostawania się ze szpiku. Dopiero po utracie jądra retykulocyt może pozostać czasowo w szpiku lub wejść do krążenia, gdzie we krwi ostatecznie dojrzewa, przekształcając sie w erytrocyt. Jedynie po silnych krwotokach, w czasie intensywnej regeneracji krwi oraz w niektórych przypadkach chorobowych, erytroblasty mogą wydostawać się ze szpiku, stanowiąc we krwi niewielki ułamek krążących krwinek czerwonych. Ich obecność we krwi jest czynnikiem diagnostycznym.




Regulacja procesów krwiotwórczych:

• O zwiększonej lub obniżonej produkcji krwinek czerwonych decydują czynniki stymulujące bądź hamujące różnicowanie się komórek macierzystych w kierunku proerytroblastów oraz materiał budulcowy, z których krwinki sa wytwarzane (głównie np. żelazo niezbędne do produkcji hemoglobiny)

• Erytropoetyna - swoiście pobudza komórki CFU-E do tworzenia proerytroblastów i nadzoruje ich późniejszy rozwój. Jest czynnikiem pobudzającym erytropoezę. Jest glikoproteiną osocza o dużej zawartości kwasu sialowego, zbudowana jest z wytwarzanego w nerce tzw. czynnika nerkowego oraz nieczynnej osoczowej alfaglobuliny. Jest wytwarzana stale, a jej poziom wzrasta po utracie krwi oraz w przypadkach niedostarczenia organizmowi wymaganej ilości tlenu w powietrzu oddechowym. Oddziaływanie erytropoetyny na komórki macierzyste uzależnione jest od obecności w tych komórkach swoiście reagującego z erytropoetyną receptora. Wytwarzanie zaś receptora, czyli uczulenie komórek CFU-s na działanie erytropoetyny, następuje pod wpływem androgenów, przede wszystkim testosteronu.

• Hormony i enzymy - zapewniają prawidłowy przebieg procesów anabolicznych rozwijających się w szpiku komórek. Androgeny, hormon wzrostu, hormony tarczycy nie wykazują działania swoistego, uczestniczą pośrednio w regulacji hemopoezy, zapewniając syntezę wielu składników komórkowych.

• Zaopatrzenie szpiku w tlen i niezbędne do syntezy składniki - stąd też na regulację procesów aktywnej syntezy w szpiku ma wpływ krążenie, oddychanie i wydalanie.

• Wszelkie zakłócenia w metabolizmie odbijają się na produkcji krwinek w narządach krwiotwórczych.

• Utrzymywanie liczby krwinek we krwi krążącej na stałym poziomie jest wynikiem zrównoważenia dwóch procesów: wytwarzania krwinek oraz ich niszczenia czyli destrukcji.

Niszczenie krwinek

Odbywa się w narządach krwiogubnych, do których zalicza się układ siateczkowo - śródbłonkowy głównie w śledzionie i wątrobie. Każda krwinka w czasie jej starzenia się podlega ciągłym charakterystycznym zmianom metabolicznym i morfologicznym.

W czasie starzenia się krwinek czerwonych występuje obniżenie się aktywności enzymów przemian glukozy i pentoz, co prowadzi do spadku zawartości ATP i narusza równowagę między utlenianiem hemoglobiny, a redukcją powstającej stale methemoglobiny. Narastający równiez w tym czasie spadek aktywności esterazy cholinowej i reduktaz methemoglobiny oraz wzrost aktywności enzymów proteolitycznych prowadzi do zmiejszenia aktywności osmotycznej krwinki, do jej rozpadu (fragmentaryzacji) i hemolizy. Procesy te wykorzystują komórki układu siateczkowo - śródbłonkowego, które uruchamiają własne enzymy proteolityczne, glikolityczne i lipolityczne, atakują zatrzymaną krwinkę, otaczają wypustkami cytoplazmy i wciągają do swego wnętrza, czyli fagocytują.

W miarę starzenia się krwinka ulega fragmentaryzacji i rozpadowi w układzie siateczkowo - sródbłonkowym. Hemoliza, czyli rozpad krwinki połączony z wydobywaniem się z niej hemoglobiny, może wystąpić również pod wpływem wszystkich czynników zdolnych do uszkodzenia błony komórkowej krwinki. Do takich czynników należą między innymi: eter, alkohol, jady bakteryjne, jady węży i pszczół, przeciwciała, tzw. hemolizyny, obniżona poniżej zera temperatura, środki obniżające napięcie powierzchniowe, silne działanie mechaniczne oraz obniżone ciśnienie osmotyczne środowiska, w którym umieszczone zostaną krwinki. Krwinka czerwona stawia określony opór czynnikom hemolizującycm, zależny od jej wieku i sprawności funkcjonalnej. Miarą tej odporności może być jej wytrzymałość na coraz niższe ciśnienie osmotyczne środowiska, w którym zostanie umieszczona. Z reguły krwinki hemolizują w roztworze NaCl, gdy stężenie soli jest niższe od 0,5 % NaCl.

Budowa i funkcje krwinki czerwonej

Krwinki czerwone ssaków, przystosowane do przenoszenia przede wszystkim tlenu, są to okrągłe komórki (z wyjątkiem krwinek u lamy i wielbłąda, które mają kształt owalny) pozbawione jądra, zawierające duża ilość wcześniej zsyntetyzowanej tam hemoglobiny. Utrata jądra komórkowego jest wynikiem daleko idącej specjalizacji, ponieważ ogranicza to własne procesy metaboliczne krwinki, a przez to i zużycie tlenu. Aby nie zużywać przenoszonego tlenu, krwinka czerwona czerpie energię z beztlenowego rozkładu glukozy i pentoz. Powstały w ich wyniku ATP dostarcza energii do odkształceń krwinki, transportu jonów przez błonę komórkową i innych endoergicznych procesów występujących w krwince. W procesach tych bierze szczególnie czynny udział błona komórkowa krwinki. Zbudowana z lipoproteidów i cukrów zawiera kilkadziesiąt enzymów. Przebiegające dzięki nim liczne procesy biochemiczne zapewniają krwince nie tylko kształt, ale i silnie ujemny ładunek elektryczny. Temu ładunkowi zawdzięczają krwinki wzajemne odpychanie się, co nie dopuszcza do powstawania ich większych skupisk.

We krwi krążącej obok całkowicie dojrzałych krwinek, występują ich postacie młodociane w ostatnich fazach rozwoju i dojrzewania. Tak więc wszystkie krwinki czerwone można podzielić na całkowicie dojrzałe - erytrocyty i młodociane - mające resztki aparatu cytoplazmatycznego i zanikającą zdolność do syntezy hemoglobiny, czyli retykulocyty. U większości gatunków zwierząt liczba retykulocytów wynosi około 0,2 - 2 % wszystkich krwinek czerwonych.

Funkcje krwinki czerwonej

• Transport tlenu - z naczyń włosowatych pęcherzyków płucnych i uwalnianie go w naczyniach włosowatych tkanek, skąd tlen przez ścianę śródbłonka dyfunduje do płynu międzykomórkowego bądź bezpośrednio do przylegającej komórki

• Przenoszenie dwutlenku węgla - z tkanek do płuc. Dzięki obecności anhydrazy węglanowej i hemoglobinie krwinki są głównym odbiorcą CO₂ w przejściu przez naczynia włosowate. Większość jednak pobranego w naczyniach włosowatych CO₂ uwalniają do osocza w postaci HCO₃ - zaraz po wyjściu z naczyń włosowatych, w następstwie czego głównie osocze transportuje CO₂ do płuc w postaci wodorowęglanów (2/3 ogólnej zawartości CO₂). 1/3 CO₂ zawartego we krwi przenoszą do płuc krwinki w powiązaniu z hemoglobina erytrocytów. W płucach krwinki są głównym odbiorcą jonów wodorowęglanowych z osocza i przekształcają je w dwutlenek węgla, który przekazują do pęcherzyków płucnych.

• Buforowanie krwi - udział krwinek, wraz z osoczem, w utrzymywaniu stałego pH.

• Udział krwinek czerwonych w procesach odpornościowych - erytrocyty posiadają na otoczce receptor dla dopełniacza i potrafią wiązać kompleksy immunologiczne i uczestniczą w ich usuwaniu.

Budowa hemoglobiny

• Globina - białko (96 %)

• Hem - barwnik (4 %)




GLOBINA

Białko globina u zwierząt dorosłych jest zbudowane z 4 łańcuchów peptydowych, z dwóch alfa i dwóch beta. Łańcuchy pod względem budowy chemicznej stanowią dwie identyczne pary. Każdy łańcuch peptydowy zawiera około 150 aminokwasów ułożonych w odpowiedniej genetycznie warunkowanej sekwencji. Między petlami zwiniętego łańcucha aminokwasów tkwi jedna cząsteczka hemu, w ten sposób pojedyncza cząsteczka globiny przyłącza zawsze cztery cząsteczki hemu tworząc hemoglobinę.

HEM

Z każdym z czterech łańcuchów globiny wiąże się jedna cząsteczka hemu. Cząsteczka hemu zbudowana jest z położonego centralnie dwuwartościowego atomu żelaza, połączonymi z czterema wzajemnie powiązanymi pierścieniami pyrolowymi. Każda cząsteczka hemu ma zdolność do nietrwałego, luźnego, przyłączenia jednej cząsteczki tlenu. Tlen umieszcza się i wchodzi w połączenie między żelazem zawartym w grupie hemowej, a jedną z reszt histydyny zawartej w peptydowej pętli. W ten sposób cząsteczka hemoglobiny zawierająca 4 hemy może przyłączyć naraz 4 cząsteczki tlenu. Proces przyłączenia tlenu do hemoglobiny zachodzi w płucach. Nie jest to jednak utlenienie hemoglobiny ponieważ nie nastąpiło przemieszczenie elektronów zmieniające wartościowość żelaza.

W celu podkreślenia luźnego połączenia tlenu z hemoglobiną proces takiego połączenia nazywamy utlenowaniem. Utlenowana hemoglobina nosi nazwę oksyhemoglobiny. W tkankach, w warunkach obniżonego ciśnienia parcjalnego tlenu, czyli jego prężności, a szczególnie przy panującej tam nieco wyższej temperaturze w porównaniu z płucami, większej koncentracji CO₂ i wyższej kwasowości oksyhemoglobina dysocjuje, uwalniając do środowiska transportowany tlen cząsteczkowy.

W warunkach fizjologicznych hemoglobina zawarta w krwince czerwonej uczestniczy również w transporcie CO₂. Jej rola w tym procesie polega przede wszystkim na udziale w natychmiastowym odbiorze całego dyfundującego z tkanek do naczyń włosowatych dwutlenku węgla. Zaraz po wyjściu krwinki z naczyń włosowatych uwalnia się do osocza znaczna większość chwilowo zatrzymanego w krwince CO₂, który dalszą wędrówkę do płuc odbywa w osoczu w postaci wodorowęglanów (około 70 % transportowanego CO₂). Nieznaczna część jedynie, bo około 10 % przenoszonego CO₂, wiąże się na okres transportu do płuc z cząsteczka hemoglobiny przez grupy aminowe łańcuchów peptydowych i w formie związku karbohemoglobiny dociera do naczyń włosowatych pęcherzyków płucnych. Natomiast około 20 % przenoszonego CO₂ wędruje również w krwinkach czerwonych, ale - podobnie jak w osoczu - w postaci wodorowęglanów. Docierając do naczyń włosowatych płuc hemoglobina czynnie uczestniczy w bardzo ważnym procesie przekazywania CO₂ do pęcherzyków płucnych.

Rodzaje hemoglobiny „prawidłowe”:

• HbA (HbA1) (2α2β) - prawidłowa hemoglobina dorosłych

• HbA2 (2α2δ) - prawidłowa hemoglobina dorosłych, stanowi około 1,5% - 3% hemoglobiny

• HbF (2α2γ) - hemoglobina płodowa, ma większe powinowactwo do tlenu niż HbA, dzięki czemu jest w stanie pobrać tlen z krwi matki w łożysku i uwolnić ją w tkankach płodu. W życiu pozamacicznym jest zastępowana, gdyż słabiej uwalnia tlen w tkankach przy wyższym ciśnieniu parcjalnym tlenu. U dorosłych do 2%

• Hemoglobiny embrionalne mają podobne właściwości jak HbF:

- Hemoglobina Gower 1 (ξ2ε2)

- Hemoglobina Gower 2 (α2ε2)

- Hemoglobina Portland (ξ2γ2)

- HbA1a

- HbA1b

- HbA1c

• Karbohemoglobina - transportująca dwutlenek węgla

• Oksyhemoglobina - transportująca tlen

Rodzaje hemoglobiny „nieprawidłowe”:

• Karboksyhemoglobina - hemoglobina połączona z tlenkiem węgla (CO). Tlenek węgla występujący w spalinach, gazie świetlnym i innych nie do końca spalonych związkach organicznych łączy się z hemoglobina na tej samej zasadzie, co tlen czy dwutlenek węgla, czyli poprzez żelazo. Powinowactwo jednak hemoglobiny jest około 300 - krotnie większe niż do tlenu, a powstałe połączenie kilkasetkrotnie trwalsze. Dlatego też niewielki procent CO w powietrzu prowadzi do zablokowania hemoglobiny i do uduszenia z powodu przerwy w transporcie tlenu do tkanek oraz zablokowania enzymów oddechowych w tkankach zawierających w swojej cząsteczce żelazo (mioglobina, cytochromy, oksydaza cytochromowa, katalazy).

• Methemoglobina met-Hb - Powstaje ona pod wpływem różnych leków i czynników utleniających, np. azotynów w paszach lub powstających w wadliwych przemianach z tzw. azotu niebiałkowego w żwaczu. Pod wpływem związków utleniających jon żelazawy Fe²⁺ w Hb przechodzi w trójwartościowy Fe³⁺ tworząc met-Hb, która nie przenosi tlenu i jest balastem w krwinkach, z którym nie mogą sobie na czas poradzić układy enzymatyczne: reduktazy met-Hb i NADH. W normalnych warunkach dzięki tym enzymom met-Hb zostaje z powrotem zamieniona na Hb i w erytrocytach jest jej znikoma ilość. Methemoglobina daje ciemne zabarwienie i wtedy, gdy występuje we krwi w dużych ilościach powoduje ciemnoniebieskie zabarwienie skóry i błon śluzowych przypominające sinicę. Podobnie, tylko jeszcze gwałtowniej działają cyjanki. Powodują one zahamowanie procesów utleniania w tkankach na skutek zablokowania oksydazy cytochromowej i innych enzymów oddechowych oraz blokadę Hb. Interesujący jest fakt, że w leczeniu zatrucia cyjankiem używane są między innymi azotyny. Działają one poprzez tworzenie nieszkodliwej ilości met-Hb, która reaguje następnie z cyjankiem tworząc nietoksyczny związek - cyjanomethemoglobinę.

• HbS -mutacja punktowa - podmiana hydrofilowego kwasu glutaminowego w pozycji A2 (6β) na hydrofobową walinę co powoduje powstanie lepkich miejsc i tworzenia agregatów nieutlenowanej HbS, które zniekształcają erytrocyty prowadząc do niedokrwistości sierpowatokrwinkowej

• HbM - mutacja powodująca zamianę histydyny w pozycji F8 na tyrozynę, która stabilizuje żelazo w hemie w formie Fe3+ zamiast Fe2+. Hemoglobina z Fe3+ nazywa się methemogolobiną (metHb) i nie wiąże się z tlenem.

• Hemoglobina typu Chesapeake - zamiana argininę na leucynę w pozycji FG4 (92 w łańcuchu α)

• Hemoglobina typu Bristol - zmiana waliny na kwas asparaginowy w pozycji 67 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji

• Hemoglobina typu Sydney - zmiana waliny na alaninę w pozycji 67 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji

• Hemoglobina typu Hikari - zmiana lizyny na asparaginę w pozycji 61 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji

• Hemoglobina typu Milwaukee - zmiana waliny na kwas glutaminowy w pozycji 67 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji

• Hemoglobina typu Lepore - (2α2Lepore) - hemoglobina w jednym z typów β-talasemii, wynik delecji genów kodujących łańcuchy β i δ. Ich resztki tworzą gen kodujący łańcuch Lepore.





Wymiana gazowa w tkankach

Dyfuzja tlenu z krwi tętniczej do tkanek odbywa się w czasie przepływu krwinek przez naczynia włosowate. Dysocjacja oksyhemoglobiny i uwolnienie tlenu uzależnione są przede wszystkim od różnic prężności tlenu w danym środowisku, jednakże nie jest ona do prężności tlenu proporcjonalna. Ponadto wysoka prężność CO₂ w tkankach przesuwa krzywą dysocjacji w prawo, a więc sprzyja rozpadowi oksyhemoglobiny. Zwiększone uwalnianie jonów wodorowych do krwi, będące wynikiem wzrostu procesów metabolicznych, również powoduje przesunięcie krzywej dysocjacji w prawo i ułatwia przekazanie tkankom większej ilości tlenu.

Po oddaniu tlenu odtlenowana hemoglobina, która jest teraz znacznie słabszym kwasem, traci natychmiast potas. Prawie równocześnie krwinka czerwona, spotykając się w naczyniach włosowatych z dużą prężnością CO₂, odbiera dwutlenek węgla ze środowiska. CO₂ po wniknięciu do krwinki podlega dwóm różnym reakcjom. Zasadnicza część CO₂ pod wpływem enzymu anhydrazy węglanowej łączy się w ciągu ułamka sekundy z woda zawartą w krwince, tworząc kwas weglowy. Reakcja powstawania kwasu weglowego przebiega 300 razy szybciej niż w osoczu, w którym brak anhydrazy. Powstały jednak kwas weglowy nie jest związkiem trwałym i natychmiast dysocjuje na jon wodorowy (H⁺), przyłączany do odtlenowanej hemoglobiny na miejsce potasu, oraz jon wodoroweglanowy (HCO₃^-). W efekcie w krwince która przechodzi przez naczynia włosowate, następuje znacznie większa koncentracja jonu wodorowęglanowego niż w osoczu. Wskutek tej różnicy stężeń uchodzą ujemnie naładowane jony wodoroweglanowe (HCO₃^-) z krwinek do osocza, a procesowi temu towarzyszy wejście do krwinki - dla zrównoważenia potencjału elektrycznego - ujemnie naładowanego jonu chlorkowego. Ten ostatni łączy się w krwince głównie z uwolnionym w tym czasie potasem.

Druga, niewielka już część dwutlenku węgla po wniknięciu do krwinki łączy się z globiną i tworzy wcześniej wspomniane połączenie karbaminowe. W tej postaci jest transportowana do płuc.




Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych

Tak więc w osoczu, jak i w krwinkach, główna forma transportu dwutlenku węgla są związki wodorowęglanowe, a uzupełniającą - połączenia karbaminowe z białkiem.

Krwinki czerwone, chociaż bezpośrednio transportują z tkanek do płuc tylko 30 % dwutlenku węgla, odgrywają ogromną rolę w przekazywaniu całego CO₂ z krwi do powietrza pęcherzykowego. Przyłaczenie tlenu do hemoglobiny powoduje natychmiastowe przyłączenie do oksyhemoglobiny jonów potasowych. Pociąga to za sobą lawinowo przebiegające procesy, które powodują przejęcie przez krwinkę rozpuszczonych w osoczu wodorowęglanów i uwolnienie do osocza, a następnie do powietrza pęcherzykowego całej zawartości obecnego we krwi dwutlenku węgla. Przyłączenie potasu do oksyhemoglobiny w czasie jej powstawania w naczyniu włosowatym pęcherzyka powoduje znaczne stężenie w krwince uwolnionych z KCl jonów chlorkowych. Powoduje to błyskawiczną ich wędrówkę do osocza, a dla zrównoważenia potencjału elektrycznego wnikają z osocza do wnętrza krwinki jony HCO₃^-. Jony wodorowęglanowe w ułamku sekundy zamieniają się na kwas węglowy (H₂CO₃), który pod wpływem anhydrazy węglanowej rozpada się gwałtownie na wodę i dwutlenek węgla. W związku z dużą prężnością dwutlenku węgla przenika on do osocza, a stamtąd do powietrza pęcherzykowego na zasadzie dyfuzji, zgodnie z gradientem stężeń.

9

---