Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Удаление эритроцитов из кровотока происходит трояко: путем фагоцитоза, в результате гемолиза и при тромбообразовании.

Распад гемоглобина. При любом варианте разрушения эритроцитов Hb распадается на гем и глобины (рис. 23.20). Глобины, как и другие белки, расщепляются до аминокислот, а при разрушении гема освобождаются ионы железа, оксид углерода и протопорфирин (вердоглобин, из которого образуется биливердин, восстанавливающийся в билирубин).

Билирубин в комплексе с альбумином транспортируется в печень, откуда в составе желчи поступает в кишечник, где происходит его превращение в уробилиногены. Превращение гема в билирубин можно наблюдать в гематоме: обусловленный гемом пурпурный цвет медленно переходит через зеленые цвета вердоглобина в желтый цвет билирубина.

Гематины. При некоторых условиях гидролиз Hb обусловливает образование гематинов (гемомеланин, или малярийный пигмент, и солянокислый гематин).

Рис. 23.20. Билирубин-уробилиногеновый цикл в печени: 1 — катаболизм гемоглобина в ретикулоэндотелиальных клетках костного мозга, селезенки, лимфатических узлов; 2 — образование транспортной формы комплекса билирубин–альбумин; 3 — поступление билирубина в печень; 4 — образование билирубинглюкуронидов; 5 — секреция билирубина в составе желчи в кишечник; 6 — катаболизм билирубина под действием кишечных бактерий; 7 — удаление уробилиногенов с калом; 8 — всасывание уробилиногенов в кровь; 9 — усвоение уробилиногенов печенью; 10 — поступление части уробилиногенов в кровь и выделение почками с мочой; 11 — небольшая часть уробилиногенов секретируется в желчь. Источник: Биохимия (2011)

23.3.4.1. Метаболизм железа Железо участвует в функционировании всех систем организма. Суточная потребность в железе составляет для мужчин 10 мг, для женщин 18 мг (в период беременности и лактации — 38 и 33 мг соответственно). Общее количество железа (преимущественно в составе гема Hb) в организме — около 3,5 г (у женщин — 3 г). Железо абсолютно необходимо для эритропоэза. Различают клеточное, внеклеточное железо и железо запасов (рис. 23.21).

Рис. 23.21. Метаболизм железа в организме. Источник: Биохимия (2011)

Основная масса железа организма входит в состав гема (Hb, миоглобин, цитохромы). Часть железа запасается в виде ферритина (в гепатоцитах, макрофагах костного мозга и селезенки) и гемосидерина (в клетках фон Купфера печени и макрофагах костного мозга). Некоторое количество находится в лабильном состоянии в связи с трансферрином. Железо, необходимое для синтеза гема, извлекается преимущественно из разрушенных эритроцитов. В организм железо поступает с пищей, а также его источником служат разрушенные эритроциты.

Железо, поступающее с пищей, всасывается в двенадцатиперстной кишке и начальном отделе тощей кишки преимущественно в двухвалентной форме (Fe²⁺).

Всасывание Fe²⁺ в ЖКТ ограничено и контролируется его концентрацией в плазме крови (соотношение белков — апоферритина, свободного от железа, и ферритина). Усиливают всасывание аскорбиновая, янтарная, пировиноградная кислоты, сорбит, алкоголь; подавляют — оксалаты, препараты кальция и содержащие кальций продукты (например, творог, молоко и т.д.). В среднем в сутки всасывается 10 мг железа. В ЖКТ железо накапливается в эпителиальных клетках слизистой оболочки тонкой кишки. Отсюда трансферрин переносит железо в красный костный мозг (для эритропоэза, это всего 5% всосавшегося Fe²⁺), в печень, селезенку, мышцы и другие органы (для запасания).

Железо погибших эритроцитов при помощи трансферрина поступает в эритробласты красного костного мозга (около 90%). Часть этого железа (10%) запасается в составе ферритина и гемосидерина.

Физиологическая потеря железа происходит с калом. Незначительная часть железа теряется с потом и клетками эпидермиса. Общая потеря железа — 1 мг/сут. Физиологическими считают также потери железа с менструальной кровью и грудным молоком.

Дефицит железа наступает, когда его потери превышают 2 мг/сут. При дефиците железа развивается самая распространенная анемия — железодефицитная, то есть анемия вследствие абсолютного снижения ресурсов железа в организме.

Кровь ежедневно переносит из легких в ткани около 600 л О2. В 100 мл крови при температуре тела растворяется лишь 0,3 мл кислорода. Кислород, растворяющийся в плазме крови капилляров малого круга кровообращения, диффундирует в эритроциты, сразу же связывается гемоглобином, образуя оксигемоглобин, в котором кислорода 190 мл/л. Скорость связывания кислорода велика: время полунасыщения гемоглобина кислородом — около 3 мс. В капиллярах альвеол с соответствующими вентиляцией и перфузией практически весь гемоглобин превращается в оксигемоглобин.

Физически растворенный в крови газ. Согласно закону Генри количество растворенного в крови O2 (любого газа) пропорционально pO2 (парциальному давлению любого газа) и коэффициенту растворимости конкретного газа. Физическая растворимость O2 в крови примерно в 20 раз меньше, чем растворимость СО2, но для обоих газов незначительна. В то же время физически растворенный в крови газ — необходимый этап транспорта любого газа (например, при перемещении O2 в эритроцит из полости альвеол).

Кислородная емкость крови — максимально возможное количество связанного с HbО2. Большая часть кислорода переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц. Таким образом, 1 моль гемоглобина может связать до 4 моль O2. Поскольку объем 1 моль идеального газа составляет 22,4 л, 64 500 г гемоглобина связывают 4 · 22,4 л O2, а 1 г гемоглобина — 1,39 мл O2. При анализе газового состава крови получают несколько меньшую величину (1,34–1,36 мл O2 на 1 г Нb). Это обусловлено тем, что небольшая часть гемоглобина находится в неактивном состоянии. Таким образом, ориентировочно можно считать, что in vivo 1 г Hb связывает 1,34 мл О2 (так называемое число Хюфнера).

Исходя из числа Хюфнера, можно, зная содержание гемоглобина, вычислить кислородную емкость крови:

[O2]max = (1,34 мл O2 на 1 г Hb) · (150 г Hb на 1 л крови) = 0,2 л O2 на 1 л крови.

Однако такое содержание кислорода в крови может достигаться лишь в том случае, если кровь контактирует с газовой смесью, насыщенной кислородом (pO2 >300 мм рт.ст.); при этом равновесие значительно сдвинуто вправо. В естественных условиях эта реакция протекает при меньшем значении парциального давления O2, поэтому гемоглобин оксигенируется не полностью.