hemoglobin

Hemoglobinet består av tre bestanddeler: Jern, hem og globin. Det er fire globinkjeder med en hem-ring i hver av dem. I sentrum av hver hem-ring er et jernatom. Det er jernatomet som binder oksygen. Hem er porfyrin-ringer og er plassert i hydrofobe (vannavstøtende) lommer i globinkjedene. De har evne til å holde på et ekstra elektron slik at jernatomet holdes toverdig, kun da kan det binde oksygen. Globinkjedene er proteiner der aminosyre-sammensetningen gjennom millioner av år er tilpasset slik at oksygen og karbondioksid kan transporteres på en ideell måte.

Det er fire forskjellige typer globinkjeder (α, β, γ og δ), og genene for dem finnes på kromosom 11 og 16. De forskjellige globinkjedene syntetiseres hver for seg og kombinerer seg med hverandre for å lage forskjellige typer hemoglobin. I fosterlivet, nyfødtperioden og voksenlivet aktiveres eller undertrykkes disse genene i et bestemt mønster.

I voksenlivet består hemoglobinet av type A (for adult). Det aller meste av A-hemoglobinet har to globinkjeder av α-type og to av β-type (HbA₁). En liten andel på om lag 2 prosent har δ-kjeder istedenfor β-kjeder (HbA₂).

I fosterlivet er hemoglobin F (for føtalt) den dominerende typen. Her er β-kjedene byttet ut med γ-kjeder. HbF har sterkere binding til oksygen enn HbA, slik at fosterets blod kan ta til seg oksygen fra morens blod i morkaken.

I lungene bindes oksygen til hemoglobin, mens i vevene frigis det. Når oksygenet frigis fra en av hem-ringene, vil det føre til en liten konformasjonsendring i hemoglobinmolekylet slik at de andre oksygen-atomene frigis lettere (hem-hem-interaksjonen). Derved er det mulig å få en S-formet dissosiasjonskurve, som er gunstig for å både frigi og binde opp mest mulig oksygen i henholdsvis vevene og lungene.

I tillegg kan hele dissosiasjonskurven forskyves slik at hemoglobinet tilpasses situasjonen:

Ute i vevene lages CO₂ gjennom celleånding. Dette vil ved hjelp av enzymet karbonsyreanhydrase i de røde blodcellene reagere med vann og gi bikarbonat og proton (CO₂ + H₂O HCO₃ ^- + H⁺). Protonet binder seg til globinet i hemoglobin og gir en liten konformasjonsendring slik at dissosiasjonskurven høyre-forskyves. På den måten frigis mer oksygen (allosterisk effekt). Når hemoglobinet når lungene, skjer det motsatte: CO₂ pustes ut og protonkonsentrasjonen avtar. Da vil protonet slippes fri fra hemoglobinet, som så endrer form slik at oksygen bindes sterkere. Dette kalles Bohr-effekten etter den danske fysiologen Christian Bohr (1855–1911), som oppdaget fenomenet på starten av 1900-tallet.

På samme måte som for protonet kan dissosiasjonskurven også forskyves mot høyre via økt produksjon av 2,3-difosfoglyserat, forkortet 2,3-DPG. Dette er et produkt fra glukosemetabolismen, og produksjonen av det øker for eksempel ved hardt muskelarbeid slik at mer oksygen frigis til musklene.

Karbondioksid (CO₂) er avfallsstoffet når kroppens celler bruker oksygen til energiproduksjon. Hvis CO₂ hoper seg opp, blir vevet og blodet surt (pH blir lav). Det er hemoglobinet som frakter det aller meste av karbondioksidet tilbake til lungene slik at det kan utåndes når vi puster. Noe CO₂ bindes til globin-delen av hemoglobinet, men mesteparten av karbondioksidet fraktes tilbake til lungene som bikarbonat (HCO₃^-) etter at karbondioksid omdannes til bikarbonat og vann inne i de røde blodcellene (CO₂ + H₂O HCO₃ ^- + H⁺). Denne reaksjon drives mot høyre fordi det ekstra protonet som lages, kan bindes opp til hemoglobinet.

For å kompensere for den sterke bindingen mellom HbF og oksygen er hemoglobin-konsentrasjonen høyere hos fostre og nyfødte enn ellers. Derved får fosteret tilført nok oksygen til vevene. Hos nyfødte er hemoglobinkonsentrasjonen cirka 18 gram per desiliter (dl) blod. Deretter faller hemoglobinkonsentrasjonen gradvis og når sitt laveste nivå i andre til fjerde måned. Gjennomsnittlig er hemoglobinkonsentrasjonen da 11 gram per dl. Deretter stiger hemoglobinkonsentrasjonen gradvis til 14 gram per dl ved 12–14-årsalderen, hvoretter det utvikler seg en forskjell mellom kjønnene. Hos kvinner kommer hemoglobkonsentrasjonen gjennomsnittlig ikke høyere enn 14 gram per dl blod, mens den hos menn kommer til 15,5 gram per dl.

Hemoglobin skiftes ikke ut i de røde blodcellenes levetid, som er cirka 120 døgn. Når de røde blodcellene når 120 dager, tas de ut i milten av makrofagene. Her brytes globin-delen ned til aminosyrer som gjenbrukes til andre proteiner. Jernet transporteres med transferrin til lever og beinmarg der det gjenbrukes. Hem brytes ned til bilirubin, som så skilles ut med gallen til tarmen.

Fritt hemoglobin er giftig for endotelet i blodårene, og kan gi betydelige skader på organer som nyrer og lever. Hvis fritt hemoglobin kommer ut i blodet, bindes det derfor til transportproteinet haptoglobin, som så frakter det til lever der det kan brytes ned.

Mutasjon i en eller flere globingener kan gi opphav til talassemi. Da lager man for lite α-kjeder (α-talassemi) eller β-kjeder (β-talassemi). De røde cellene blir små fordi de inneholder mindre hemoglobin enn normalt.

Sigdcelleanemi skyldes en punktmutasjon i β-globin-genet som resulterer i at hemoglobinmolekyler kobler seg sammen og lager lange kjeder (polymerisering).

Ved å gjøre hemoglobin-elektroforese kan man bestemme den innbyrdes fordelingen av hemoglobin-typene. Hvis det er relativt mye HbF i forhold til HbA, tyder det på β-talassemi.

Ved α-thalassemi vil det ikke være avvik på elektroforesen fordi det er α-kjeder i alle hemoglobintypene. Derfor må α-talassemi-diagnosen stilles gjennom gentest.

• syre-baseregulering
• respirasjon
• blodomløpet
• anemi