Общий потенциал эритроцитов в осуществлении газообмена очень велик. Но реализуется он в точном соответствии с текущими потребностями организма, обеспечивая гомеостаз и в покое (в том числе, во сне), и при максимально возможной нагрузке (включая интенсивную мышечную работу). Поэтому умеренные нарушения дыхательной функции эритроцитов чаще всего не приводят к фатальным последствиям, а лишь той или иной степени ограничивают интенсификацию потребления кислорода (и выведения СОг).
Среди внешних факторов, способных блокировать гемоглобин, наиболее известен моноксид углерода (СО, «угарный газ»). Его сродство к ?е1+ гемоглобина в 300 раз выше, чем сродство кислорода. Поэтому даже небольших концентраций СО достаточно для полного блокирования дыхательной функции эритроцитов. Срочная помощь при отравлении угарным газом сводится к повышению р02 вдыхаемого воздуха. В бытовых условиях для удаления СО из крови следует вынести пострадавшего на свежий воздух и постараться улучшить вентиляцию легких (искусственное дыхание). У здорового человека доля карбоксигемоглобина (НЬ-СО) менее 1%, но при курении она возрастает до 10%!
Другая из реальных опасностей для гемоглобина - это вещества, способные окислять железо гема, т.е., превращать НЬ в метгемогло- бин. К ним относятся оксид азота N0, нитриты, ароматические амино- и нитросоединения, другие окислители, особенно если они летучие. Первая помощь - введение восстановителей (например, аскорбиновой кислоты).
Среди наследственных нарушений функции эритроцитов преобладают те, которые обусловлены генетическими дефектами синтезируемых цепей глобина. Таковых известно к настоящему времени очень много, но далеко не все они проявляются клинической симптоматикой.
К наиболее частым относится так называемая «серповидноклеточная анемия», впервые описанная 100 лет тому назад как заболевание, при котором многие эритроциты в крови имеют форму полумесяца (серпа). Лишь в 1949 г. Лайнусу Полингу с сотрудниками удалось установить, что в основе патологии лежит замена глу- тамильного звена в позиции 6 Р-цепи на остаток валина. Дефект может затрагивать одну или обе (3-цепи. Соответственно возникают ге- теро- и гомозиготный варианты гемоглобина серповидноклеточности (НЬБ). В последнем случае замена отрицательно заряженного глутамата на гидрофобный радикал валина приводит к «слипанию» дезоксигенированных молекул НЬБ в длинные фибриллы. Будучи нерастворимыми в воде, они деформируют эритроцит, придавая ему вид серпа и способствуя лизису клеток. Связывание дефектного гемоглобина с кислородом возможно, но оно требует достаточно высоких значений р02. Более того, оксигенированный НЬБ не образует агрегатов и поэтому не выключается из функции газообмена. Отсюда понятно, почему клинические проявления анемии (одышка, головокружение и т.д.) усиливаются в ситуациях, способствующих повышению доли дезоксигенированных форм гемоглобина (мышечная работа, снижение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе и т.п.). Гораздо легче протекает заболевание у гетерозиготных индивидуумов (у которых лишь один из родителей имеет ген НЬ8). Но и у них отмечается укорочение жизни эритроцитов. Этим объясняют высокую частоту гена НЪБ среди жителей регионов, где издавна распространена тропическая малярия. Суть в том, что возбудитель болезни (малярийный плазмодий) не успевает созреть в эритроцитах больного настолько, чтобы внедриться в следующую партию клеток, а потому у гетерози- готов по гену НЬБ шансы на выживание гораздо выше, чем у людей с нормальным гемоглобином (НЬА).
С установлением молекулярной основы возникновения серповидноклеточной анемии появился термин молекулярная болезнь.
Некоторые точковые мутации гемоглобина облегчают спонтанный процесс окисления железа гемоглобина; главное их проявление - метгемоглобинемия.
Более глубокие аномалии синтезируемых субъединиц глобина либо пониженная скорость их синтеза приводят к дефициту образования тетрамерной молекулы гемоглобина. Эти заболевания обозначаются как а- или Р-талассемия (в зависимости от того, синтез каких именно цепей нарушен). У гомозиготов гибель часто наступает в раннем детстве, у гетерозиготов прогноз обычно несколько благоприятнее.
Помимо наследственных гемоглобинопатий, к нарушению дыхательной функции крови приводит врожденная недостаточность ферментов гликолиза (особенно гексокиназы и пи- руваткиназы) и ферментных звеньев антиокси- дантной защиты. В частности, из-за неполноценности цитохром(Ь5)-редуктазы уровень мет- гемоглобина в эритроцитах может составлять до 30% от общего содержания НЬ в клетках.
Генетические дефекты дегидрогеназ ГМФ- пути пагубны тем, что обедняют клетку восстановительными эквивалентами (в виде НАДФ-//2), со всеми вытекающими из этого последствиями, включая лизис эритроцитов (из-за слабости антиоксидантной защиты их мембраны). Так, для врожденной недостаточности глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы типичны гемолитические кризы, вызываемые факторами, провоцирующими выработку АФК. К ним относятся прием некоторых медикаментов (салицилаты, антималярийный препарат примахин, сульфаниламиды и др.), употребление сырых конских бобов (отсюда старое название болезни - фаеглзм), а также острые воспалительные процессы.