Mecanismul de Oxidarea a Hemoglobinei în Prezența Nitritului și Altor Xenobioți

I. Hemoglobina

Hemoglobina este o cromoproteina transportoare de oxigen. Are o greutate moleculara de 64500 Da si este principalul pigment sanguin şi vector de gaze sanguine la animalele superioare. Fierul bivalent îi conferã culoarea rosie sângelui. Hemoglobina este prezentã aproape exclusiv în citosolul eritrocitar.

Hemoglobina este alcatuita din doua componente, o componenta proteica – globina – ce reprezinta 96% din molecula si o grupare prostetica – hemul - o metaloporfirina ce contine fier bivalent. Molecula globulara de Hb este alcatuita din patru subunitati, fiecare format dintr-un conjugat şi un polipeptid.

Globina este o proteina cu caracter bazic din subclasa histonelor, alcatuita din 4 lanturi polipeptidice, identice doua câte doua, cu secventa aminoacidica caracteristica fiecarui tip de Hb. Hemoglobina adultului este alcatuita din 2 lanturi alfa formate din 141 reziduuri de aminoacizi si 2 lanturi beta formate din 146 reziduuri de aminoacizi. Secventa aminoacizilor constitutivi ai lanturilor constituie structura primara a globinei. Structura secundara a lanturilor presupune existenta a 8 segmente helicoidale formate din 7 si 21 sau 24 de aminoacizi notati de la A la H si din segmente fara structura helicoidala notate NA si GH.

În 1996 cercetătorii au descoperit că, în contact cu oxigenul şi dioxidul de carbon, hemoglobina formează şi eliberează un al treilea gaz – oxidul nitric. Acesta joacă un rol important în reglarea presiunii sângelui prin relaxarea pereţilor vaselor de sânge, mărindu-le astfel debitul. Hemoglobina controlează dilatarea şi contracţia vaselor de sânge, şi implicit presiunea sângelui, prin reglarea cantităţii de oxid nitric la care sunt expuse acestea [1].

Cele patru lanturi polipeptidice ale globinei realizeaza o structura globulara compacta, prezentând în vecinatatea suprafetei externe patru cavitati, denumite pungile hemului, în fundul carora se afla hemul. Pungile hemului sunt situate de o parte a moleculei de Hb (alfa 2 si beta 1) si de cealalta (alfa 1 si beta 2) si sunt foarte apropiate. Peretii si planseul fiecarei pungi sunt constituite din aminoacizi putini polari sau apolari, creând astfel un mediu foarte propice fixarii O2 la fierul bivalent.

În molecula de Hb au fost evidentiate raporturi foarte strânse între aminoacizii lanturilor neidentice α1 - ß2 si α2 - ß1 si practic nici un contact între lanturile subunitatilor identice α1α2 si ß1ß2. Exista zone de contact între lanturile subunitatilor vecine α1ß2 si α2ß1 care permit alunecarea lanturilor în contact. Au fost identificate zone de contact între α1ß1 si α2ß2 foarte strânse care nu permit decât deplasari minime.

Fig.1. Structura spaţială a hemoglobinei şi structura hemului

Hemoglobina se găseşte în celulele roşii ale sîngelui eritrocitele, compoziţia eritrocitelor: 60% apă, 33-35% Hb, 5-7% alte substanţe: 2% enzime (cu rol în ciclul glicolitic, şuntul pentozo-fosfaţilor, enzime de apărare împotriva acţiunilor oxidative) pompe ionice (pompa Na+-K+, pompa de Ca+)schimbător Cl-/HCO3- [2].

Caracteristicile morfofuncţonale ale eritrocitelor:

1. Numărul de eritrocite = 4–5,5 mil/mm3(bărbaţi = 4,9 ± 0,7 mil/mm3; femei = 4,3 ± 0,6 mil/mm3);

2. Forma eritrocitului - disc biconcav, cu marginile rotunjite, adaptare perfectă la funcţia respiratorie (asigură suprafaţa mare la volum redus);

3. Dimensiunile eritrocitelor - DEM = 6,8 – 7,7mm, GEM = 1,7 – 2,5 (2) mm, (în centru - cu aproximativ 1 mm mai mică decât în zona marginală).

Funcţia biologică a eritrocitelor

- 100-120 zile, perioadă în care sunt îşi realizează funcţiile şi sunt supuse la numeroase solicitări funcţionale:

- străbat zilnic 1-1,5 km

- îşi modifică forma la trecerea prin capilare (fusiforme) şi se deplasează în fişicuri

- stagnează în vasele sanguine sinuoase (ex. circ. splenică)

- transportă gazele respiratorii O2 şi CO2

- participă la menţinerea constantă a pH-ului sanguin (prin sistemul tampon al hemoglobinaţilor)

- sunt influenţate de factori extraeritrocitari (pH, substanţe toxice), care le pot modifica morfo-funcţional (ex. acidoza/alcaloza determină ­/¯ volumului eritrocitar).