Насколько я знаю, основной функцией красных кровяных телец (эритроцитов) является транспорт гемоглобина. Итак, зачем нужны клетки, наполненные гемоглобином: почему он не может свободно перемещаться по кровотоку?
Мои собственные мысли были:
1) Наличие гемоглобина, упакованного в клетки, означает, что он может быть высвобожден там, где он больше всего нужен. Например, когда мы тренируемся, нашим мышцам нужно больше кислорода, поэтому больше эритроцитов выделяют кислород в мышечную ткань.
2) Диаметр капилляра намного больше диаметра одиночной белковой молекулы, но сравним с диаметром клетки. Итак, когда клетки путешествуют по капилляру, все они находятся близко к его стенкам. Однако когда через нее проходят свободные молекулы, часть из них оказывается близко к стенкам, а другая — «посередине». Я полагал, что те, что в «середине», не могут обмениваться кислородом с окружающими тканями. Так, эритроциты делают газообмен более эффективным.
Как вы думаете, есть ли в этом смысл? Почему на самом деле существуют эритроциты?
Любое понимание или рекомендации книги будут очень признательны :)
Молекулы гемоглобина, используемые для производства этих продуктов, не содержатся в мембране эритроцитов, и при попадании в сосудистую сеть эти молекулы быстро удаляют оксид азота. и потеря инактивации тромбоцитов,17-20 создавая условия, которые могут привести к тромбозу сосудов сердца или других органов. Недавно на доклинических моделях было показано, что этот механизм ответственен за повреждения во время гемолитических состояний, при которых гемоглобин также высвобождается в кровоток.21
В отличие от встречающегося в природе гемоглобина, произведенные бесклеточные кровезаменители на основе гемоглобина (HBBS) могут быть химически изменены, чтобы теоретически свести к минимуму такую токсичность. Было высказано предположение, что сшивание, полимеризация или пегилирование гемоглобина будут создавать более крупные и более стабильные молекулы HBBS, предотвращая экстравазацию и тем самым приводя к снижению токсичности, связанной с удалением оксида азота. По крайней мере, 1 производитель также химически увеличил сродство своего HBBS к кислороду (более низкое P50, парциальное давление кислорода, необходимое для 50% насыщения гемоглобина), чтобы уменьшить перенос кислорода через артериолы и тем самым потенциально устранить неблагоприятные сердечно-сосудистые эффекты.
Таким образом, бесклеточный гемоглобин токсичен. Как вы можете видеть, эту токсичность можно уменьшить и другими способами, поэтому кажется, что существует эволюционное давление в направлении наличия клеток крови, может быть, так проще. Чтобы ответить на другой вопрос, я думаю, что в крови может быть свободный HGB, когда клетки крови распадаются из-за инфекции, например, малярии и т. д.
Гемолиз при малярии falciparum приводит к гашению NO бесклеточным гемоглобином и может усугубить дисфункцию эндотелия, экспрессию рецепторов адгезии и нарушение тканевой перфузии. Лечение, повышающее биодоступность NO, может иметь потенциал в качестве дополнительной терапии при СМ.
Кстати. Я согласен с rhill45, я тоже думаю, что легче регулировать обмен O2 и CO2, если у вас есть специализированный тип клеток, поэтому он может иметь регулирующие цели. Он также может использоваться для переработки, потому что трудно отличить старый (поврежденный) и новый HGB, когда они находятся в бесклеточной форме. Эту проблему, вероятно, можно решить, уничтожив только гликозилированный гемоглобин, но, думаю, гораздо проще отфильтровать старые эритроциты в селезенке...
В процессе созревания базофильный пронормобласт превращается из клетки с большим ядром объемом 900 мкл в безъядерный диск объемом 95 мкл. На стадии ретикулоцита клетка вытеснила свое ядро, но все еще способна продуцировать гемоглобин.
Другие источники утверждают то же самое, но с той разницей, что этот период длится лишь короткое время, потому что клетка вскоре теряет свою мРНК и, таким образом, перестает вырабатывать HGB. Итак, согласно этим статьям, эритроциты создают HGB на ранних стадиях своей жизни. (Я не нашел настоящей научной статьи об этом, но я могу принять эту теорию.)
По словам Криса, эта токсичность — всего лишь защитный механизм, поэтому я копнул глубже.
Бактериальная вирулентность значительно усиливается свободно доступным железом, например, полностью насыщенным трансферрином или свободным гемоглобином. После травмы падение Eh и pH ткани из-за ишемии, а также восстанавливающая способность бактерий могут сделать железо в трансферрине свободно доступным и отменить бактерицидные свойства тканевых жидкостей с катастрофическими последствиями для хозяина. Гипербарическая оксигенация является возможной терапевтической мерой, которая может восстановить нормальные бактерицидные системы в инфицированных тканях за счет повышения Eh и pH.
Железо находится в центре битвы за питательные ресурсы между высшими организмами и их микробными патогенами. Статус железа у человека-хозяина влияет на патогенность многочисленных инфекций, включая малярию, ВИЧ-1 и туберкулез.
Таким образом, эритроциты защищают железо от микробных патогенов, это их ключевая роль. Я думаю, что любая другая связанная с этим проблема, такая как регуляция высвобождения O2, токсичность свободного HGB, рециркуляция HGB и т. д., также может быть решена с помощью свободного HGB, поэтому, скорее всего, защита железом является эволюционным давлением, направленным на сохранение HGB в клетках крови вместо того, чтобы позволять находиться в крови в бесклеточной форме. Забавно, что в каждой книге это неправильно, и они утверждают, что перенос кислорода является самой важной ролью этого типа клеток, в то время как они ничего не упоминают о защите железом... :-)
Это хорошо сформулированный вопрос. Причин больше, чем следующие, но наиболее очевидной является продукция гемоглобина и его транспорт. Эритроцит — это клетка, структура которой оптимальна для ее функции — производства и транспорта гемоглобина.
У него нет ядра и органелл, поэтому он может направлять почти 100% своей энергии на производство гемоглобина. Он имеет форму двояковыпуклого диска, чтобы увеличить площадь поверхности, тем самым увеличивая воздействие кислорода и CO2 на гемоглобин.
Это маленькая и гибкая клетка, позволяющая им легко маневрировать капиллярами (где они работают).
Поскольку они безъядерные, у них короткая продолжительность жизни, но они быстро вырабатываются и регулируются эритропоэтином.
Для того чтобы ткани получали кислород и избавлялись от углекислого газа, необходим упорядоченный перенос и перемещение гемоглобина из тканей в легкие и обратно. Без этого круговорота гемоглобина на эритроците белок больше перемещался бы в организме посредством диффузии. Это не будет способствовать необходимой сегрегации оксигемоглобина в тканях и карбаминогемоглобина в легких.
Ознакомьтесь с любым изданием «Анатомии и физиологии» Мариб. Во всех изданиях есть целая глава, посвященная теме
Это не ответ на вопрос, а косвенные комментарии, которые могут быть полезны для того, как вы смотрите на проблему (и слишком длинны для комментария). Во-первых, для такого вопроса полезно посмотреть на другие решения той же проблемы. Например, второй наиболее распространенной молекулой для переноса кислорода является гемоцианин , и он не связан с клетками, а находится непосредственно в гемолимфе (кровь членистоногих/моллюсков). Таким образом, специализированные типы клеток для транспорта кислорода не являются необходимыми для эффективного транспорта кислорода в достаточно развитом организме. Итак, ваш вопрос; « Зачем нам нужны клетки, наполненные гемоглобином: почему он не может свободно перемещаться по кровотоку? », хотя и верно для человека и других позвоночных, но неверно для транспорта кислорода у всех «сложных» животных.
Во-вторых, хотя, по-видимому, существуют веские причины, по которым гемоглобин связывается с эритроцитами, вы должны, по крайней мере, принять идею о том, что причиной связывания гемоглобина с эритроцитами у позвоночных является эволюционная случайность (т. е. случайное историческое событие). Эволюция всегда ограничена предыдущей эволюционной историей, и причина того, что все позвоночные (+ ряд других организмов) имеют общий гемоглобин, связанный с эритроцитами, может быть просто в том, что у них есть общий предок. Это не означает, что у него нет преимуществ, но это также означает, что поиск причины связанного с эритроцитами гемоглобина у конкретного вида может ввести в заблуждение. Для получения дополнительной информации об эволюционных непредвиденных обстоятельствах и многих полезных ссылок во введении, а также интересного эксперимента для проверки непредвиденных обстоятельств вы можете взглянуть наБлаунт и др. (2008) (часть проекта Lenski’s Long-term Experimental Evolution ).
Я помню, как ходил на лекцию по химии, где упоминалось об этом (лекция была о переливании крови в целом).
Основные причины:
1) Гемоглобин токсичен для человеческого организма: Hb в эритроцитах представляет собой тетрамер, но в плазме он распадается на два димера --> токсичность в почках. Hb нуждается в модификации путем сшивания или рекомбинации. Википедия утверждает, что это острый тубулярный некроз.
2) Hb в плазме снижает осмотическое давление
3) Гемоглобин удаляет NO со стенок сосудов, вызывая вазоконстрикцию, сморщивание сосудов. --> это было главной темой лекции по химии; было много разговоров о свободных радикалах и прочем, но я, к сожалению, забыл детали
Я также немного поискал в Интернете, и некоторые люди (один ответ Yahoo) подтверждают ответ rhill45.
Я думаю, что поиск неудачных продуктов для переливания крови (люди пытались переливать гемоглобин напрямую) будет очень полезен.
суперлучший
анонгудняня