hemoglobin - sastoji se od globinskog proteina i neproteinskog dijela hema, koji sadrži atom Fe(II). Molekul Hb sadrži 4 hema i protein je kvartarne strukture (4 podjedinice - 2 α-lanca i 2 β-lanca, od kojih svaki ima svoju tercijarnu strukturu i raspoređen je na poseban način oko heme prstena). Svaka od podjedinica slična je molekulu mioglobina. Molekul hemoglobina je sposoban da veže 4 O 2 molekula. Hemoglobin prenosi kisik iz pluća u tkiva, a ugljični dioksid u suprotnom smjeru. Nb + O 2 → NbO 2 – oksihemoglobin– u kapilarama pluća Hb je zasićen kiseonikom pri visokom parcijalnom pritisku (100 mm Hg).

U kapilarama tkiva, gde je parcijalni pritisak kiseonika nizak (5 mm Hg) HbO 2 → do Hb i O 2. Kiseonik prelazi u tkiva, a oslobođeni Hb se spaja sa CO 2 primljenim iz tkiva i pretvara se u HbCO 2 - karbhemoglobin, koji se krvlju prenosi u pluća. U plućnim kapilarama HbCO 2 → Hb + CO 2. CO 2 se uklanja iz tijela kada se izdahne, a Hb je ponovo zasićen kisikom.

Poređenje zavisnosti zasićenja od parcijalnog pritiska kiseonika pokazuje da pri parcijalnim pritiscima kiseonika karakterističnim za tkiva, hemoglobin otpušta značajne količine kiseonika. U hemoglobinu, atom gvožđa se pomera u ravni hema uz istovremenu promenu konformacije polipeptidnog lanca, ali pošto molekula Hb ima kvaternarnu strukturu i pojedinačni lanci su međusobno povezani, to omogućava da se promene u konformaciji prenesu na region komunikacije između polipeptidnih lanaca. Ovo mijenja prostorni položaj cijele molekule i olakšava pristup O2 preostalim hemima molekula Hb. Istovremeno, ova promjena konformacije je praćena pojavom grupa na površini, koje, kada se razdvoje, oslobađaju protone (H+) u okolinu. Kada se parcijalni pritisak kiseonika smanji, događaji se ponavljaju u suprotnom smeru: oslobađanje kiseonika se dešava kako se parcijalni pritisak smanjuje, hemoglobin prelazi u drugo konformaciono stanje, a iz okoline (tkiva), gde je koncentracija protona visoka. , protoni se dodaju hemoglobinu. Takve konformacijske promjene omogućavaju hemoglobinu ne samo da regulira opskrbu tkiva kisikom, već i da učestvuje u održavanju acido-bazne ravnoteže u tijelu.

Kada dođe do trovanja ugljičnim monoksidom u krvi, karboksihemoglobin Hb + CO → HbCO je jako jedinjenje koje sprečava stvaranje HbO 2 i transport kiseonika. Pojavljuje se gladovanje kiseonikom.

Metodom se određuju različiti oblici Hb spektralna analiza . Kod odrasle osobe, molekul HbA (2 α-lanca i 2 β-lanca). Ali sastav lanaca hemoglobina može se mijenjati ovisno o brojnim uvjetima. U fetusu, HbF (fetalni - 2 α-lanca, 2 γ-lanca) - bolje vezuje kiseonik sa svojim relativnim nedostatkom tokom fetalnog razvoja.

Kao rezultat određenih kršenja genetskog aparata ćelije Hb patološki i bolesti - hemoglobinopatije nasljednog porijekla.

Klasičan primjer je anemija srpastih ćelija(uzrok je abnormalan hemoglobin). Sintetizira se β-lanac neobičnog sastava, u kojem valin zauzima mjesto glutaminske kiseline prisutne u normalnom HbA. Ova promjena uzrokuje kršenje strukture i svojstava Hb, koji je označen kao HbS - lako se taloži i ima smanjenu sposobnost transporta kisika. Kao rezultat toga, crvena krvna zrnca koja sadrže HbS poprimaju oblik srpa. Klinički: cirkulacija krvi i disanje su oštećeni, ponekad fatalni.

mioglobin - hromoprotein koji se nalazi u mišićima. Ima protetičku grupu, hem, ciklički tetrapirol, koji mu daje crvenu boju. Tetrapirol se sastoji od 4 pirolna prstena povezana u ravnu molekulu metilenskim mostovima. Atom gvožđa zauzima centralnu poziciju u ovom ravnom molekulu. Gvožđe u hemu citokroma sposobno je promijeniti svoju valenciju; u hemoglobinu i mioglobinu promjena valencije željeza remeti njihovu funkciju. Glavna funkcija i hemoglobina i mioglobina je vezivanje kisika.

mioglobin - sferni molekul, sastoji se od 153 aminokiseline ukupne molekulske težine 17000. Sastoji se od jednog lanca, sličnog Hb podjedinici. Na nivou sekundarne strukture formira 8 α-helikalnih regiona, koji pokrivaju skoro 75% svih aminokiselina molekula. Atom željeza u hemu mioglobina, koji nije povezan s kisikom, strši iz ravnine molekule za 0,03 nm. U svom oksigeniranom obliku, atom željeza izgleda kao da je uronjen u ravan molekula hema. Stvaranjem veze sa jednim od molekula histidina globinskog dela, gvožđe, kada se kombinuje sa kiseonikom, takođe menja konformaciju proteina. Mioglobin je pogodan za skladištenje kiseonika, ali nije pogodan za transport kroz krv. Ovo se objašnjava procesom zasićenja mioglobina u zavisnosti od parcijalnog pritiska kiseonika. Pošto je parcijalni pritisak kiseonika u plućima 13,3 kPa, mioglobin bi bio dobro zasićen kiseonikom, ali u venskoj krvi je taj pritisak 5,3 kPa, au mišićima još manji - 2,6 kPa. Mioglobin će u takvim uslovima moći da ispušta malo kiseonika i neće biti dovoljno efikasan u transportu kiseonika od pluća do tkiva.

Heme– protetska grupa mnogih funkcionalno važnih proteina.

Hem je neproteinski deo, sadrži Fe (ΙΙ), hem je deo flavoproteina, hemoproteina, hemoglobina, mioglobina, katalaze, peroksidaze, citohroma.

Poznavanje biosinteze i razgradnje hema ima za cilj da pomogne u razumijevanju uloge hemoproteina u tijelu. Poremećaj ovih procesa povezan je s razvojem bolesti. Dakle, grupa bolesti je povezana sa poremećenom biosintezom hema - porfirija.

porfirija - grupa bolesti sa poremećenom biosintezom hema. grupa bolesti sa poremećenom biosintezom hema. Dolazi do nakupljanja intermedijarnih nusproizvoda, koji se talože u različitim organima ili se u povećanim količinama izlučuju izmetom ili urinom. Pojava u urinu značajnih količina supstanci nepotpune sinteze hema ili njegovih produkata razgradnje (koproporfirin i uroporfirin) uzrokuje porfirinuriju. Urin je ljubičastocrvene boje. To se događa s nekim oštećenjem jetre, crijevnim krvarenjem i intoksikacijom. Porfirinurija je jedan od znakova trovanja olovom kada je poremećen transport Fe, neophodnog za sintezu hemoglobina.

Mnogo češća su patološka stanja povezana s razgradnjom hema i poremećenim izlučivanjem produkata njegove kataboličke transformacije iz tijela. Najčešći je žutica.

Protoporphyrin ΙΧ

U mitohondrijama + Fe 2+

Od mnogih predstavnika hromoproteina za ljude, najvažniji je hemoglobin. Hromoproteini biljnog i životinjskog porijekla koji se nalaze u prehrambenim proizvodima izloženi su enzimima probavnog trakta.

Hemoglobin u hrani, koji je u denaturiranom stanju, lako se hidrolizira, razlažući se na prostetičku grupu i protein. Protein se razgrađuje pepsinom i tripsinom kako bi se formirali peptidi i aminokiseline. Posljedično, globinski dio hemoglobina prolazi kroz uobičajene transformacije u gastrointestinalnom traktu, koje su karakteristične za jednostavne proteine. Protetička grupa - hem - oksidira se u hematin. Hematin se veoma slabo apsorbuje u crevima. Ovi pigmenti se izlučuju izmetom, dijelom nepromijenjeni, a dijelom u obliku raznih produkata koji nastaju pod utjecajem crijevnih bakterija. Konvencionalne hemijske metode za otkrivanje krvi u izmetu, koje su od velikog kliničkog značaja, baziraju se na reakcijama hematina, a pouzdane rezultate mogu dati samo ako ishrana ne sadrži meso koje sadrži mioglobin.

Životni vijek crvenih krvnih zrnaca kod odrasle osobe je oko 4 mjeseca. Nakon ovog perioda, crvena krvna zrnca se uništavaju uglavnom u jetri, slezeni i koštanoj srži. Tokom razaranja, hemoglobin se oslobađa iz crvenih krvnih zrnaca (8 - 9 g dnevno).

Posebna svojstva molekule hemoglobina koja ga čine tako učinkovitim prijenosnikom kisika u krvi najlakše se razumiju poređenjem mioglobina i hemoglobina u odnosu na njihov afinitet prema kisiku. Na sl. 8-16 prikazuju krivulje zasićenosti kisikom za hemoglobin i mioglobin, karakterizirajući stupanj zasićenosti ovih proteina kisikom (tj. odnos broja mjesta molekule koja vezuju kisik prema ukupnom broju mjesta sposobnih za takvo vezivanje) u zavisnosti na parcijalni pritisak gasa kiseonika koji se nalazi u ravnoteži sa rastvorom proteina.

Rice. 8-15. Fotografija normalnih ljudskih crvenih krvnih zrnaca dobivena pomoću skenirajućeg elektronskog mikroskopa.

Prije svega, iz grafikona je jasno da mioglobin ima vrlo visok afinitet prema kisiku: pri parcijalnom tlaku kisika od samo 1-2 mm Hg. Art., već je 50% zasićen kisikom. Osim toga, vidimo da krivulja zasićenja mioglobina kisikom ima oblik jednostavne hiperbole, kao što bi se očekivalo prema zakonu djelovanja mase u odnosu na ravnotežnu reakciju:

Pri parcijalnom pritisku kiseonika od 20 mmHg. Art., mioglobin je više od 95% zasićen kiseonikom. Za razliku od mioglobina, hemoglobin ima značajno manji afinitet prema kiseoniku; osim toga, kriva zasićenja hemoglobina kisikom je sigmoidna, tj. S-oblika (sl. 8-16). To znači da pri vezivanju prve molekule kiseonika (donji deo krivulje u obliku slova S, što odgovara parcijalnim pritiscima kiseonika ispod 10 mm Hg), hemoglobin ima veoma nizak afinitet prema kiseoniku, dok pri vezivanju sledećih molekula kiseonika njegov afinitet za njih postaje mnogo veća, o čemu svjedoči strmi dio krivulje u obliku -oblika.

Rice. 8-16. Krivulje zasićenja kiseonikom za mioglobin i hemoglobin. Mioglobin ima mnogo veći afinitet prema kiseoniku od hemoglobina. 50% zasićenja mioglobina kiseonikom se postiže već kada je parcijalni pritisak O samo 1-2 mmHg. čl., dok se za hemoglobin takvo zasićenje kisikom događa samo pri parcijalnom pritisku kisika od oko 26 mm Hg. Art. Imajte na umu da su u arterijskoj krvi koja teče iz pluća (pri parcijalnom pritisku kiseonika od oko 100 mm Hg) oba proteina – mioglobin i hemoglobin – više od 95% zasićena kiseonikom, dok u mišićima u mirovanju, gde je parcijalni pritisak kiseonika iznosi 40 mm Hg. čl., hemoglobin je zasićen kiseonikom za samo 75%, a u radnom mišiću pri parcijalnom pritisku kiseonika samo oko 10 mm Hg. Art. samo za 10%. Dakle, hemoglobin vrlo efikasno otpušta kisik u mišiće i druga periferna tkiva. Što se tiče mioglobina, pri parcijalnom pritisku kiseonika od samo 10 mm Hg. st„ i dalje ostaje skoro 90% zasićen kisikom i stoga, čak i pri tako niskim parcijalnim pritiscima kisika, odustaje vrlo mali dio kisika koji je povezan s njim. Dakle, sigmoidna kriva zasićenja hemoglobina kisikom rezultat je molekularne adaptacije hemoglobina da obavlja svoju transportnu funkciju u crvenim krvnim zrncima.

Zapravo, nakon što se prvi molekul kisika veže, afinitet se povećava gotovo 500 puta. Dakle, četiri polipeptidne podjedinice hemoglobina koje sadrže hem razlikuju se po stepenu svog afiniteta za kiseonik i zavise jedna od druge u procesu vezivanja kiseonika.

Čim se prva polipeptidna podjedinica koja sadrži hem veže za molekul kisika, ona prenosi informacije o tome preostalim podjedinicama, koje odmah naglo povećavaju njihov afinitet prema kisiku. Ova razmjena informacija između četiri polipeptidne podjedinice hemoglobina koje sadrže hem je posljedica kooperativne interakcije između podjedinica. Pošto vezivanje prve molekule kiseonika za jednu od podjedinica hemoglobina povećava verovatnoću vezivanja narednih molekula kiseonika za preostale podjedinice, kažemo da hemoglobin ima pozitivnu kooperativnost. Pozitivnu kooperativnost karakteriziraju sigmoidne krivulje vezivanja, slične krivulji zasićenja kisikom hemoglobina. Kada je kiseonik vezan za mioglobin koji sadrži jednu hemogrupu, proteinski molekul može vezati samo jednu molekulu kiseonika; u ovom slučaju se kooperativno vezivanje ne opaža i kriva zasićenja ima oblik jednostavne hiperbole. Sada razumemo. zašto se mioglobin i hemoglobin toliko razlikuju u svojoj sposobnosti vezivanja kiseonika.

Koristićemo termin ligand za označavanje specifične molekule koja se vezuje za protein; to bi, na primjer, mogao biti molekul kisika u slučaju hemoglobina (riječ „ligand“ dolazi od latinske riječi, što se prevodi kao „vezati“, „vezati“ i doslovno znači „ono što je vezano“). Mnogi drugi oligomerni proteini također imaju nekoliko centara za vezivanje liganda i, poput hemoglobina, pokazuju pozitivnu kooperativnost. Međutim, postoje oligomerni proteini koji pokazuju negativnu kooperativnost: u ovom slučaju, vezivanje jedne molekule liganda smanjuje vjerovatnoću vezivanja drugih molekula liganda.

Odnos mesta vezivanja koje zauzima kiseonik prema njihovom ukupnom broju predstavlja stepen zasićenja, ili jednostavno zasićenja hemoglobina kiseonikom, i označava se Y. Vrednost varira od (sva mesta su slobodna) do 1 (sva mesta su zauzeta). Grafikon zavisnosti od parcijalnog

Rice. 4.1. Model hemoglobina niske rezolucije. α-lanci su predstavljeni žutom bojom, P-lanci plavom, a hem crvenom. (Perutz M.F., Molekul hemoglobina, Scientific American, Inc., 1964.)

pritisak kiseonika se naziva krivulja disocijacije kiseonika. Krivulje disocijacije kiseonika za hemoglobin i mioglobin razlikuju se u dva aspekta (slike 4.2 i 4.3). Prvo, u svakom trenutku, zasićenost mioglobina je veća nego za hemoglobin. Drugim riječima, mioglobin ima veći afinitet za hemoglobin. Afinitet prema kiseoniku karakteriše vrednost brojčano jednaka parcijalnom pritisku kiseonika pri kojem je zasićeno 50% mesta vezivanja.Za mioglobin je obično 1 torr, a za hemoglobin 26 tora.

Torr je jedinica za pritisak brojčano jednaka pritisku koji proizvodi stub žive na visini od 0°C i standardnom ubrzanju gravitacije.Nazvan po Evangelisti Torricelliju (1608-1647), izumitelju živinog barometra.

Druga razlika je u tome što krivulja disocijacije kisika u slučaju mioglobina ima hiperbolički oblik, au slučaju hemoglobina ima sigmoidni oblik. Kao što će biti razmotreno u nastavku, sigmoidni oblik krivulje idealno odgovara fiziološkoj ulozi hemoglobina kao prijenosnika kisika u krvi. Na molekularnom nivou, sigmoidni oblik znači da se vezivanje kiseonika hemoglobinom odvija kooperativno, tj. dodavanje kiseonika jednom hemu olakšava njegovo dodavanje drugima.

Razmotrimo krivulje disocijacije kisika s kvantitativne strane, počevši od mioglobina kao jednostavnijeg. Vezivanje kiseonika za mioglobin opisuje se sledećom jednačinom:

Konstanta ravnoteže procesa disocijacije oksimioglobina će biti

gdje je koncentracija oksimioglobina, je koncentracija deoksimioglobina, je koncentracija slobodnog kisika, a sve ove količine su izražene u molovima po litru. Stepen zasićenosti je definisan kao

Praveći zamjene u jednačini (3) na osnovu jednakosti (2), dobijamo

Pošto se radi o gasu, zgodnije je njegovu koncentraciju izraziti kao t.j. parcijalni pritisak kiseonika (u torr) u atmosferi koja okružuje rastvor. Tada jednačina (4) poprima sljedeći oblik:

Jednačina (5) je grafički izražena kao hiperbola. Zapravo, kriva disocijacije kiseonika izračunata iz jednačine (5) na 1 Torr se dobro slaže sa eksperimentalnom krivom dobijenom za mioglobin.

Nasuprot tome, za hemoglobin ima krivulja disocijacije kiseonika

Rice. 4.2. Kriva disocijacije kiseonika za mioglobin i hemoglobin. Zasićenost mjesta vezanja kisika prikazana je kao funkcija parcijalnog tlaka kisika u okolnom rastvoru.

sigmoidnog oblika i ne poklapa se ni sa jednom krivom opisanom jednadžbom (5). Ovo ukazuje na kooperativno vezivanje molekula hemoglobina. Uzmimo u obzir ekstremni slučaj kada postoje samo deoksihemoglobin i hemoglobin koji sadrži 4 vezana molekula

Konstanta ravnoteže ove hipotetičke reakcije bi bila

Grafički, jednačina (8) je izražena sigmoidnom krivom (slika 4.4). Međutim, imajte na umu da je izračunata kriva strmija od krive dobijene eksperimentalno. Drugim riječima, dijagram procesa opisan jednadžbom (6) je ekstrem.

Rice. 4.3. Kriva disocijacije kiseonika za hemoglobin. Na osi apscise prikazane su vrijednosti karakteristične za kapilare radnog mišića i alveole pluća. Imajte na umu da se hemoglobin u fiziološkim uslovima nalazi između ovih vrijednosti.

Rice. 4.4. Kriva zasićenja hemoglobina kiseonikom leži između krivulja disocijacije izračunatih za (nekooperativno vezivanje) i (potpuno kooperativno vezivanje).

Kako onda možemo okarakterisati obavezujući proces sa srednjim stepenom kooperativnosti? Godine 1913. Archibald Hill je pokazao da je kriva konstruirana određivanjem vezivanja kisika hemoglobinom opisana jednadžbom koja odgovara hipotetičkom procesu

Zasićenje će u ovom slučaju biti

Razgovaraćemo o tome šta je mioglobin i kakvu ulogu ima u organizmu. Koje su vrijednosti koncentracije u krvi normalne? Koji su uzroci i rizici visokog ili niskog nivoa proteina u krvi i urinu?

Šta je mioglobin

Mioglobin je proteinska lopta, tj. kompleks proteina u kojem su sastavni lanci (peptidi) upleteni u sebe na način da formiraju spiralu sa 8 sekcija. Struktura koja daje molekuli sferni ili sferni oblik, pa otuda i naziv globularni protein.

Funkcija mioglobina je transport kisika do mitohondrija mišićnih stanica kako bi se one mogle kontrahirati.

Kako mioglobin obavlja svoju funkciju?

Mioglobin se sastoji od lanca od 153 ili 154 aminokiseline, koje sadrže hem grupu unutra.

Hem grupa, zbog prisustva jona gvožđa, omogućava mioglobinu da stabilno zadrži molekul kiseonika. Osim toga, posebna struktura molekule rezultira time da su hem grupa i željezo zatvorene u svojevrsni džep, sa hidrofobnim svojstvima i stoga mogu ostati podalje od vode, koja ima oksidacijski potencijal.

Sve to omogućava željezu da zadrži svoje oksidacijsko stanje od 2+ i da ne prelazi na 3+. Stanje koje dozvoljava mioglobin ne samo vežu kiseonik, ali i održavaju visok stepen afiniteta sa ćelijama.

Main funkcije mioglobina u ljudskom tijelu su:

• vezuje kiseonik kada njegov parcijalni pritisak prelazi 40 mmHg.
• oslobađa kiseonik kada mu parcijalni pritisak padne ispod 5 mmHg.
• sposobnost mioglobina da veže kiseonik bez obzira na temperaturu, pH, parcijalni pritisak ugljen-dioksida (funkcija poznata kao Bohrov efekat).

Biološke funkcije mioglobina i razlika od hemoglobina

Iz navedenog se već može zamisliti mioglobin, analog hemoglobina, koji veže kisik u plućima i prenosi ga do stanica kako bi osigurao metaboličke procese.

Da vas podsjetimo na to ćelijskog disanja- dugi niz reakcija u kojima se hranjive tvari (ugljikohidrati, proteini i masti) oksidiraju u ugljični dioksid, vodu i energiju. Potonji će biti dostupan ćelijama u obliku hemijskog jedinjenja poznatog kao ATP:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38 ATP

Naravno, postoje važne razlike između ova dva globularna proteina, od kojih su oba sposobna da vežu kiseonik.

Razlike koje proizlaze iz razlika u molekularnoj strukturi mogu se sažeti na sljedeći način:

• mioglobin ima samo jednu hem grupu (hemoglobin ima 4) i može zadržati samo jedan molekul kisika u odnosu na 4 u hemoglobinu.
• Sposobnost vezanja kiseonika ovih sfernih proteina zavisi od parcijalnog pritiska:
  • Hemoglobin veže kiseonik pod pritiskom od oko 90 mmHg i prenosi ga pri niskom pritisku, ali ne nižem od 40 mmHg.
  • Mioglobin veže kiseonik pri pritiscima od 50/40 mmHg i oslobađa se samo pri pritiscima od 5 mmHg.

Ove razlike dovode do:

• Hemoglobin, sadržan u crvenim krvnim zrncima, skladišti kisik i prenosi ga do stanica za metaboličke procese u tijelu.
• Mioglobin, koji se nalazi uglavnom u mišićnim vlaknima, veže i skladišti kiseonik, a zatim ga vraća u mišićno tkivo kada parcijalni pritisak kiseonika padne ispod 5 milimetara žive. Ovakvi uslovi se postižu u početnoj fazi mišićnog rada iu fazi intenzivnog napora, pri čemu disanje ne može da obezbedi dovoljan protok kiseonika. Kod morskih sisara koncentracija mioglobina je toliko visoka da mogu satima zadržati dah (kitovi).

Normalni nivoi mioglobina u krvi i urinu

Koncentracija mioglobina može se mjeriti u serumu pomoću jednostavnog hemijskog testa na uzorku krvi uzetom iz vene.

Normalne vrijednosti mioglobina variraju od osobe do osobe i ovise o mišićnoj masi, dobi i rasi.

Iz krvi se mioglobin može filtrirati u bubrezima i prelazi u urin, gdje se također može mjeriti njegova koncentracija.

Odstupanja u nivou mioglobina

Kada se nivo mioglobina u serumu razlikuje od normalnog, kaže se mioglobinemija, a ako laboratorijska analiza otkrije visok sadržaj mioglobina u urinu, onda govore o mioglobinurija.

Kada su vrijednosti ispod fiziološke norme, govorimo o niskom mioglobinu.

Uzroci visokih vrijednosti mioglobina u krvi ili urinu

Visoke vrijednosti mioglobina se gotovo uvijek primjećuju nakon razgradnje mišićnih vlakana, što rezultira njegovom visokom dostupnošću u krvi. Međutim, postoji mnogo razloga koji mogu odrediti ovo stanje, kako fiziološki tako i patološki.

Uzroci...

Glavni su:

• Srčani udar. U prisustvu ishemije (potpuni ili djelomični nedostatak protoka krvi) srčanog mišića dolazi do brzog povećanja razine mioglobina. Sve ovo vam omogućava da dijagnostikujete verovatnoću srčanog udara merenjem nivoa mioglobina. Naravno, ovaj test nije specifičan.

• Povrede mišića. Svi mišići mogu biti u takvom stanju da dolazi do povećanja nivoa mioglobina između mišićnih vlakana.
• Prekomjeran fizički rad, posebno bez potrebne pripreme. Na primjer, učešće u maratonu trčanja bez prethodne obuke.
• Nasljedni uzroci, odnosno genetski faktori.
• Burns sa oštećenjem velikih mišićnih masa.
• Otkazivanja bubrega.
• Hemijsko trovanje i neke lekove.
• Miozitis, tj. upala skeletno-prugastih mišića.
• Mišićna distrofija. Skup degenerativnih bolesti koje uzrokuju atrofiju mišića zbog nedostatka proteina distrofina koji je neophodan za formiranje fiziološke strukture mišićnih vlakana.

Uzroci niskog nivoa mioglobina

Vrlo niske vrijednosti mioglobina mogu biti uzrokovane:

• Problemi sa imunološkim sistemom, koji mogu lučiti antitijela protiv mioglobina u krvi.
• Myasthenia gravis. Bolest karakterizira slabost mišića uzrokovana zatajenjem imunološkog sistema, koji proizvodi antitijela koja blokiraju holinergičke receptore, potiskujući proizvodnju acetilholina, koji je odgovoran za prijenos nervnih impulsa.

Međutim, ovo stanje ne predstavlja poseban rizik po zdravlje.

Krv mora svakodnevno prenositi oko 600 litara kiseonika (27 mol, 850 g) iz pluća do tkiva. U rastvorljivom stanju prenosi se mala količina kiseonika, jer je rastvorljiv u krvnoj plazmi (3 ml O2 / 1 litar krvi). Hemoglobin, kada je potpuno zasićen kiseonikom, vezuje 1,34 ml O2 po 1 g, pa stoga 1 litar pune krvi veže oko 200 ml O2, odnosno skoro 70 puta više od otopljenog.

Molekul hemoglobina ima 4 dragulja i veže 4 molekula kiseonika.
Jedinstvena karakteristika hemoglobinskog vezivanja kiseonika je pozitivna kooperativna interakcija između podjedinica, koja se manifestuje povećanjem afiniteta Hb sa svakim narednim O2 molekulom, odnosno, nakon dodavanja prvog O2 molekula, svaki sledeći molekul se brže spaja. . Kada se O2 veže za atom gvožđa hema prve podjedinice, menja se njegova tercijarna struktura. Ova promjena izaziva strukturne promjene u drugim podjedinicama, u kojima afinitet za O2 odmah naglo raste.

Odnos između stepena zasićenosti monomernog mioglobina kiseonikom i parcijalnog pritiska (pO2) izražava se krivuljom i ima oblik jednostavne hiperbole. Ovo ukazuje na odsustvo kooperativne prirode vezivanja (povećan afinitet O2 sa drugim monomerima mioglobina). Mioglobin ima mnogo veći afinitet prema kiseoniku od hemoglobina, što mu daje sposobnost da veže O2, koji se hemoglobinom isporučuje u mišiće. Tako je mioglobin prilagođen da efikasno veže, skladišti kiseonik i obezbeđuje mu proces tkivnog disanja u mišićnom tkivu.

Kriva zasićenja hemoglobina kiseonikom ima oblik slova S (sigmoidni). Pri niskom pO2 (do 10 mm Hg), Hb ima vrlo nizak afinitet prema O2, a nakon vezivanja prvog O2 molekula, kriva zasićenja naglo raste. Na 60 mm Hg. Art. Nivo zasićenosti hemoglobina kiseonikom dostiže 90%, nakon čega ponovo polako raste do potpunog zasićenja. Zahvaljujući ovim svojstvima, hemoglobin je dobro prilagođen da veže kiseonik u plućima i oslobađa ga u perifernim tkivima. Pokretačka sila za prijenos O2 je razlika u njegovom parcijalnom tlaku u zraku, tekućinama i tkivima tijela. pO2 u alveolarnom vazduhu je 100 mm Hg. čl., au venskoj krvi – 40 mm Hg. Art. Zahvaljujući gradijentu od 60 mm Hg. Art. Kiseonik brzo difundira kroz alveolarnu membranu, što rezultira pO2 u arterijskoj krvi od oko 95 mmHg. Art. Pri ovom pO2, Hb je zasićen kiseonikom za približno 96%. Ako je pO2 alveolarnog zraka manji - do 80-70 mm Hg. Art. (na primjer, na nadmorskoj visini), sadržaj oksihemoglobina će se smanjiti za samo 1-3%.

U međućelijskoj tečnosti tjelesnih tkiva pO2 iznosi 35 mm Hg. i manje. Kako krv teče kroz kapilare, oksihemoglobin se disocira, a stepen disocijacije zavisi od intenziteta oksidativnih procesa u tkivima. Kiseonik difunduje iz crvenih krvnih zrnaca kroz plazmu u međućelijsku tečnost, a zatim u ćelije tkiva, gde se u mitohondrijima pretvara u vodu. U venskoj krvi u mirovanju pO2 je 40 mmHg, a venski hemoglobin je zasićen kisikom za približno 64%. Tako se otprilike jedna trećina vezanog kiseonika oslobađa u tkivima (6,5 ml O2 iz 100 ml krvi). Tokom fizičkog rada, pO2 u mišićima se smanjuje na 25-10 mm Hg. a hemoglobin daje više kiseonika. Osim toga, zbog rada mišića povećava se cirkulacija krvi.

Osim pO2, na vezivanje O2 hemoglobinom utiču temperatura, pH, koncentracija CO2 i 2,3-difosfoglicerat (DPG).
Povećanje koncentracije H+ i CO2 smanjuje afinitet hemoglobina za O2 i, obrnuto, potiče oslobađanje kisika iz oksihemoglobina. Ovaj fenomen se naziva K. Bohrov efekat. Djeluje i povećanje temperature i koncentracije DPG-a u eritrocitima. Pod uticajem ovih faktora kriva zasićenosti hemoglobinom kiseonikom pomera se udesno (slika 17.4). DPG, međuprodukt glikolize, nalazi se u eritrocitima i, vezujući se za oksihemoglobin, potiče disocijaciju kisika. Koncentracija DPG-a raste s izdizanjem na velike nadmorske visine (3-4 km nadmorske visine), kao i sa hipoksijom uzrokovanom patološkim procesima. Povećanje stepena disocijacije oksihemoglobina u tkivima će nadoknaditi smanjenje količine kiseonika koju će hemoglobin vezati u plućima u uslovima hipoksije.