Как гемоглобин присоединяет кислород
Содержание статьи
Гемоглобин: роль в газообмене и процессе дыхания
Одним из самых сложных процессов, что происходят в организме человека, несомненно, является дыхание. И сложность эта не только в танце легких, благодаря которому человек получает кислород, но и в процессах, с помощью которых этот кислород проникает дальше, в ткани, где превращается в углекислый газ, что отправляется в обратное путешествие. О данных процессах и пойдет речь далее.
Итак, приступим. Человек делает вдох, иии… Далеко не весь кислород поступает в легкие, а затем и в кровь. Часть вдыхаемого воздуха остается в так называемом мертвом пространстве. Мертвое пространство, в свою очередь, делится на анатомическое (дыхательные пути), в котором остается около 30 % вдыхаемого воздуха, и функциональное (вентилируемые, но по каким-то причинам не перфузируемые альвеолы).
Ухудшение альвеолярного газообмена может происходить при неглубоком и частом дыхании (причиной может стать перелом ребер, паралич дыхательной мускулатуры различного генеза и др.), а также при увеличении мертвого пространства, вызванном разнообразными причинами (нарушение перфузии альвеол в результате воспалительных заболеваний легких, удаление доли или целого легкого и др.), при снижении скорости кровотока по альвеолярным капиллярам (ТЭЛА, инфаркт легкого), при наличии диффузионного барьера (отек легких) и в результате ослабления альвеолярной вентиляции при обтурации просвета бронха. Газообмен между легкими и кровью происходит путем диффузии в соответствии с законом Фика. В легочных капиллярах она происходит за счет разности парциальных давлений в альвеолах и эритроцитах.
В альвеолах парциальное давление кислорода значительно превышает таковое для углекислого газа и составляет примерно 13,3 кПа (100 мм рт. ст.) и 5,3 кПа (40 мм рт. ст.) соответственно. Альвеолы омываются приносимой легочными артериями венозной кровью, в которой соотношение парциальных давлений этих двух газов обратно пропорционально и составляет приблизительно 5,3 кПа (40 мм рт. ст.) для кислорода и 6,1 кПа (46 мм рт. ст.) для углекислого газа. В среднем разница парциальных давлений составляет около 8 кПа (60 мм рт. ст.) для кислорода и около 0,8 кПа для углекислого газа.
Как уже было сказано выше, кислород путем диффузии проникает в кровь легочных капилляров. Диффузионное расстояние для кислорода при этом составляет 1–2 мкм, то есть именно на такое расстояние он проникает внутрь капилляра. Обмен крови в легочном капилляре происходит примерно за 0,75 секунды, но этого времени хватает на то, чтобы парциальные давления в альвеолах и в крови пришли в равновесие.
Кровь, в которой показатели парциального давления для кислорода и углекислого газа примерно равны таковым в альвеолах, называется артериализированной. Однако за счет наличия в легких артериовенозных шунтов и притока венозной крови из бронхиальных вен такой она остается недолго. В результате парциальное давление кислорода в аорте составляет примерно 12,0 кПа (как уже было сказано выше, парциальное давление в артериализированной крови равно таковому в альвеолах и составляет 13,3 кПа), а давление углекислого газа меняется незначительно и не приводит к затруднению его диффузии из крови в альвеолы.
Но кислород непосредственно в ткани попадает лишь в крайне незначительных количествах: для свободного перемещения по организму ему необходим транспортер. Эту функцию выполняет содержащийся в эритроцитах белок — гемоглобин. Гемоглобин существует в оксигенированной и неоксигенированной формах. В дезокси-гемоглобине железо находится на уровне порфиринового кольца и стабилизируется электростатическими силами, что обеспечивает поддержание всей структуры. Появившись, кислород начинает «тянуть» за железо, которое переносится на проксимальный гистидин на другом конце полипептидной цепи и меняет структуру всего протеина.
В результате гемоглобин переходит в оксигенированную форму, альфа- и бета-цепи при этом поворачиваются относительно друг друга на 15 градусов, облегчая присоединение остальных молекул кислорода. В итоге каждый из четырех содержащихся в нем атомов двухвалентного железа обратимо связывается с молекулой кислорода, что превращает молекулу гемоглобина в оксигемоглобин. По сравнению с миоглобином гемоглобин имеет низкое сродство к кислороду, однако оно не статично. Так, миоглобин может связывать кислород только одним участком, поэтому кривая его связывания — гипербола. Кривая связывания гемоглобина с кислородом имеет S-образную форму, демонстрируя, что при его связывании с первой молекулой кислорода гемоглобин имеет очень низкое сродство к кислороду, но при связывании последующих молекул кислорода сродство остальных его субъединиц к нему значительно увеличивается и в конечном счете повышается примерно в 500 раз.
При этом альфа-цепи связывают кислород легче, чем бета-цепи. Этот процесс назван кооперативным взаимодействием. По мере снижения парциального давления кислорода в крови происходит его высвобождение из гемоглобина и поступление в ткани. Например, парциальное давление кислорода в работающих мышцах составляет всего 26 мм рт. ст, и при прохождении эритроцитов через капилляры, кровоснабжающие мышцы, происходит высвобождение и поступление в мышечные клетки примерно ⅓ всего переносимого гемоглобином кислорода. При повышении температуры тела также возрастает потребность в кислороде, что, в свою очередь, стимулирует высвобождение и поступление его в ткани. При снижении температуры, напротив, развивается гипоксия тканей, способствующая компенсаторному увеличению сродства гемоглобина к кислороду.
Гемоглобин также осуществляет перенос от тканей к легким продуктов тканевого дыхания — углекислого газа и ионов водорода. В ходе окислительных процессов в клетке выделяется углекислый газ, в результате гидратации которого образуются ионы водорода, что, в свою очередь, приводит к снижению рН. Давно известно, что снижение рН и повышение концентрации углекислого газа в крови оказывает сильное влияние на способность гемоглобина связывать кислород.
В периферических сосудах показатели рН низкие, и по мере связывания гемоглобина с ионами водорода и углекислым газом происходит снижение его сродства к кислороду. Это влияние величины рН и концентрации углекислого газа на способность гемоглобина связывать кислород называют эффектом Бора.
Обратная ситуация имеет место в альвеолярных капиллярах, где присоединение кислорода к гемоглобину превращает тот в более сильную кислоту.
При этом сродство гемоглобина к углекислому газу снижается, а повышение кислотности гемоглобина приводит к высвобождению излишка ионов водорода и образованию в крови из бикарбоната угольной кислоты, которая затем распадается на воду и углекислый газ. В обоих случаях углекислый газ из крови поступает в альвеолы, а затем в атмосферу. Данный процесс назван эффектом Холдейна. Стоит отметить, что важную роль в образовании углекислого газа в эритроцитах играет ион хлора, поступающий в плазму крови в обмен на бикарбонат при участии белка-переносчика АЕ1. Данный процесс в англоязычной литературе получил название «Chloride shift» или «перенос Хамбургера».
На сродство гемоглобина к кислороду оказывает влияние и присутствующее в эритроцитах вещество, получившее название 2,3-бисфосфоглицерат (БФГ). Его образование — своего рода побочная реакция анаэробного гликолиза, происходящего в эритроцитах в ходе ферментативного превращения глюкозы в пируват под действием фермента бифосфоглицератмутазы. БФГ способен самостоятельно связываться с неоксигенированной формой гемоглобина, образуя солевой мостик между двумя его бета-субъединицами и снижая сродство к кислороду.
При этом гемоглобин способен связать только одну молекулу БФГ, а при присоединении кислорода БФГ вытесняется из полости. В обычных условиях в эритроцитах крови содержится достаточно большое количество БФГ, которое может увеличиваться в условиях гипоксии (например, у дайверов при погружении на глубину), а также при восхождении на большую высоту. В первые часы подъема концентрация БФГ в эритроцитах будет возрастать, а сродство кислороду снижаться. Но на большой высоте парциальное давление будет значительно ниже такового на уровне моря, а значит, оно снизится и в тканях. При этом БФГ будет облегчать передачу кислорода от гемоглобина к тканям.
Некоторые вещества способны прочно связываться с гемоглобином или же вовсе менять его структуру. Одним из них является угарный газ, чье сродство к гемоглобину в 200 раз превышает таковое для кислорода. Отравления угарным газом часто происходят в помещениях с печным отоплением, при пожарах и авариях на производстве. Со временем кислород вытесняет угарный газ из гемоглобина, и в легких случаях пациенты помещаются под наблюдение и получают ингаляции с увлажненным кислородом. Необходимой мерой при тяжелых отравлениях угарным газом является переливание эритроцитарной массы.
К веществам, способным изменять структуру гемоглобина, относятся метгемоглобинобразователи — соединения, способные окислять двухвалентное железо в геме до трехвалентного. К ним относятся нитриты, нитраты, некоторые местные анестетики, аминофенолы, хлораты, примахин и некоторые сульфаниламиды. Состояние, характеризующееся появлением в крови окисленного гемоглобина, называют метгемоглобинемией. При высокой метгемоглобинемии капля крови, помещенная на фильтровальную бумагу, имеет характерный коричневый цвет, а при пропускании кислорода через пробирку с такой кровью ее цвет не меняется. Метгемоглобинемия выше 70 % от общего содержания гемоглобина часто приводит к гибели пациента еще до момента постановки диагноза.
Источники:
- Harrison’s hematology and oncology Longo, Dan L (Dan Louis), Third edition. New York : McGraw-Hill Education Medical, 2017.
- Наглядная физиология, С. Зильбернагль, А. Деспопулос, 2013.
- Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т. 1. /Д. Нельсон, М. Кокс ; Пер. с англ.-М.: БИНОМ: Лаборатория знаний, 2011.- 694 с.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Почему низкий гемоглобин и как от него избавиться
Гемоглобин — это особый белок крови, имеющийся в эритроцитах. Выполняет жизненно важную функцию. Благодаря ему клетки и ткани насыщаются кислородом, в организме происходит обмен газов и веществ. Поэтому значимость гемоглобина невозможно переоценить. Если его уровень падает, наблюдаются проблемы со здоровьем. Виной этому могут стать разные причины. Так что необходимо поддерживать в норме показатель белка и знать способы для его восстановления.
Содержание:
Симптомы и причины понижения гемоглобина
Какая норма гемоглобина
Как повысить гемоглобин
Симптомы и причины понижения гемоглобина
Недостаточное содержание гемоглобина в крови провоцирует частую усталость, недомогание, сонливость, наблюдается упадок сил, плохое настроение. Также больные жалуются на постоянную головную боль и головокружение. Помимо этого, отмечается бледность кожных покровов, плохой аппетит, шум в ушах, похолодание рук и ног, извращение вкуса, болевые ощущения в мышцах, также частое развитие простудных и вирусных инфекций.
В тяжелых случаях человек может терять сознание. Поэтому стоит в таком случае обязательно посетить врача и сдать необходимые анализы.
Ничего не происходит просто так. В том числе с гемоглобином, он не может снизиться без причин. На это недостаточность в организме указывают серьезные болезни и некоторые состояния:
Железодефицитная анемия в хронической форме.
Различные кровотечения.
Длительно текущий гастрит.
Воспалительные патологии кишечника, дисбактериоз.
Временной промежуток после операции.
Онкология клеток крови.
Новообразования в органах пищеварительного тракта.
Гепатит.
Туберкулез, пневмония.
Недостаток железа.
Дефицит витамина В12 и фолиевой кислоты.
Разрушение структуры эритроцитов вследствие тяжелых патологий.
Соблюдение диеты, которая предполагает ограничение большого количества продуктов питания.
Причинами снижения гемоглобина могут выступать всевозможные состояния. Однако, наибольшее влияние на дефицит белка оказывают разные кровопотери вследствие оперативного вмешательства, травм, ранения, геморроя.
У женского пола понижение гемоглобина чаще всего возникает на фоне менструации, которая длится свыше 5 дней.
Какая норма гемоглобина
Как уже известно, белок находится в красных кровяных тельцах и отвечает за перенос кислорода в организме.
Чтобы поддерживать нормальный уровень здоровья, исключить усталость, недомогание и другие характерные признаки низкого гемоглобина, рекомендуется регулярно сдавать анализ крови на определение белка.
Норма гемоглобина у всех разная, в зависимости от возраста, пола и физиологических особенностей организма. Так, для мужчин данный показатель составляет 125-160 г/л, для женщин 115-140 г/л. У новорожденных малышей уровень белка находится в пределах 140-195 г/л, для детей одного года жизни характерен гемоглобин 110 г/л. А в школьном возрасте показатель белка крови составляет не менее 150 г/л.
У женщин в период вынашивания ребенка гемоглобин падает и это считается нормой. В это время его значение около 110 г/л.
Как правило, низкий показатель связан с железодефицитной анемией, которая встречается у большинства людей вне зависимости от возраста и пола.
Как повысить гемоглобин
Для более эффективного лечения недостаточности белка крови, следует пройти медицинское обследование, в частности сдать лабораторные анализы для подтверждения диагноза. Поскольку дефицит гемоглобина может быть вызван различными состояниями, которые устраняются по-разному.
Самый основной и действенный метод терапии — это диета.
Следует обогащать рацион продуктами питания, которые содержат максимальное количество железа. Предпочтение стоит отдавать пище животного происхождения, поскольку она приносит больше пользы организму и лучше усваивается.
При анемии рекомендуется употреблять:
Свиное, куриное и говяжье мясо.
Печень любая.
Яйца, особенно желток.
Морепродукты — икра, рыба, устрицы.
Грецкие орехи, миндаль.
Овощи — сырые и вареные свекла, морковь, белокочанная и красная капуста, и другое.
Фрукты — яблоки, гранат, бананы, виноград.
Ягода — малина, шиповник.
Молочные продукты, особенно сливки и молоко высокой жирности.
Фруктовые и овощные соки.
Отвары лекарственных трав и их плодов.
Грибы.
Бобовые культуры.
Крупы — гречневая, овсяная.
Рацион питания должен быть сбалансированным, витаминизированным. Для максимального извлечения пользы от продуктов, их нужно уметь правильно готовить и употреблять. Например, свеклу желательно есть в сочетании с растительным маслом, грецкие орехи с жидким медом, сырую тертую морковь с жирной сметаной. Яблоки рекомендуется употреблять вместе с кожурой. Кофе, чаи следует заметить отваром шиповника, свежевыжетым соком из граната, свеклы или моркови.
Чтобы усвоение гемоглобина было максимальным, важно есть продукты питания вместе с пищей, содержащей аскорбиновую кислоту.
В случае тяжелой формы анемии, одной диетой не обойтись. В таком случае пациентам назначают лекарственные препараты, повышающие уровень гемоглобина в крови. Подобные средства отпускаются в разных формах: капсулы, таблетки, сироп, капли и инъекции. Курс лечения и дозировку препаратов рассчитывает врач с учетом сопутствующих заболеваний и тяжести анемии. Принимать лекарства следует в промежутках между приемами еды или после пищи.
При дефиците гемоглобина не стоит заниматься самолечением, чтобы еще больше не навредить своему здоровью. Важно обратиться к врачу, если наблюдаются какие-либо характерные симптомы и как можно раньше начать терапию.
Источник
Как повысить гемоглобин в крови
Гемоглобин (Hb или HGB) – это особый белок, входящий в состав эритроцитов и отвечающий за перенос кислорода и углекислого газа. Показатель имеет важное значение в диагностике заболеваний и оценке здоровья человека. Недостаточное количество вещества в крови называют анемией. Подобное состояние может сопровождать разные заболевания и проявляться серьезными симптомами.
Содержание:
- Признаки и причины низкого гемоглобина
- Основные способы повышения уровня HGB в крови
- Народные средства повышения гемоглобина
- Как повысить гемоглобин во время беременности
- Способы повышения HGB у детей
Признаки и причины низкого гемоглобина
Норма уровня гемоглобина у женщин составляет 120-140 г/л, у мужчин – 130-160 г/л. Появление следующих симптомов дает право заподозрить его снижение:
- Синдром хронической усталости. При плохом поступлении кислорода к мышцам и нервам человек чувствует разбитость и пассивность, концентрация внимания снижается, ухудшается память.
- Трудности с засыпанием и тревожный сон.
- Бледность кожных покровов и слизистых оболочек. Из-за низкого гемоглобина кровь не насыщается кислородом в достаточном количестве, поэтому яркий цвет отсутствует. При нехватке кислорода кровоток перераспределяется в пользу жизненно важных органов, а в капиллярах его недостаточно.
- Слабость мышц и головокружения. Из-за недостаточной поставки кислорода к мозгу возникают головокружения. Физические нагрузки переносятся с трудом.
- Сбои в работе сердца и одышка. Проявляется в поверхностном дыхании и учащенном сердцебиении. Свидетельствуют о тяжелой анемии, показана госпитализация.
- Плохая переносимость холода. Мерзнут уши, кончики пальцев рук и ног из-за замедления кровообращения.
Таким образом, на фоне сниженного уровня гемоглобина ткани организма снабжаются кислородом недостаточно. Заметность проявления симптомов зависит от тяжести анемии.
Снижение уровня HGB может быть вызвано:
- Потерей крови, которая вызывает снижение концентрации вещества в крови.
- Недостаточным поступлением/усвоением фолиевой кислоты и витамина В12.
- Разрушением эритроцитов. Это не дает гемоглобину выполнять функцию по переносу кислорода.
- Нарушением синтеза порфиринов или глобинов. Вызвано нехваткой белка или врожденными патологиями.
- Нарушением образования гема. Вызвано недостаточным поступлением железа.
- Сбоем в кроветворении.
Пониженный уровень наблюдается при дефиците некоторых веществ и заболеваниях: опухолях костного мозга, патологиях почек, хронических инфекциях, болезнях органов желудочно-кишечного тракта.
Повысить уровень гемоглобина можно только после выявления точной причины анемии.
Основные способы повышения HGB в крови
Чтобы терапия анемии была эффективной, важно установление точного диагноза. Разные виды анемии лечат по-разному. Срочность и радикальность лечения определяются и состоянием пациента.
- Если гемоглобин низкий из-за нехватки железа, то поможет особая диета. Употребляйте печень, гречку, говядину, зелень, кунжут, семечки, бобовые, отруби. При HGB менее 100 г/л назначаются специальные лекарства: Сорбифер, Актиферрин, Гемохелпер, Ферлатум.
- Если гемоглобин низкий из-за нехватки витамина В12, то увеличьте в рационе количество продуктов с его содержанием: печени, мяса, рыбы, сыра. При неэффективности диеты и выраженной анемии назначают медикаментозную терапию – уколы цианокобаламина или курсы инъекций витамина В12.
- Если гемоглобин низкий из-за дефицита фолиевой кислоты, то обратите внимание на рацион питания. Включайте в меню овощи и зелень, мандарины, орехи, печень и мясо, бобовые. При неэффективности или тяжелой анемии фолиевую кислоту принимают в таблетках, порошке или назначают инъекции.
- Если гемоглобин низкий из-за дефицита белка и аминокислот, то показана специальная диета, содержащая разнообразные продукты, богатые белком. Употребляйте мясо и рыбу, морепродукты, яйца, молочные продукты, бобовые и орехи или БАДы с аминокислотами.
При тяжелом течении анемии и критическом уровне гемоглобина из-за сильного кровотечения назначают переливание крови. Это экстренный метод, так как противопоказан при:
- Нарушении свертывания крови.
- Сердечной, почечной или дыхательной недостаточности.
- Бронхиальной астме.
- Атеросклерозе.
Кровь донора воспринимается как чужеродная, возникает риск побочных реакций, образования тромбов.
Народные средства повышения гемоглобина
Если HGB снижен незначительно (не ниже 100 г/л), тяжелые симптомы отсутствуют, то лечить анемию можно народными средствами.
В домашних условиях можно готовить отвары, настои из растений, содержащих фолиевую кислоту, железо, витамин В12, а также диетические блюда.
Основные рецепты:
- Отвар крапивы. Готовят из верхушек молодых побегов. К 1 л кипящей воды добавляют один стакан травы, варят около 5 минут и процеживают. Пить ежедневно по 1-2 стакана.
- Картофельный сок. Напиток стимулирует кроветворение. Пить на протяжении 2-3 недель по 100 мл до еды 2-3 раза в день.
- Настой рябины. Две чайные ложки спелых ягод заливают одним стаканом кипятка и настаивают не менее 1,5 часов. По 100 мл принимать 2-3 раза.
- Настой ягод шиповника. Горсть сушеных плодов заливают 500 мл кипятка, настаивают в термосе ночь и пьют по 100 мл перед едой несколько раз в день.
- Салат из моркови и сметаны. На завтрак употребляйте 100-150 г моркови, это стимулирует выработку эритроцитов и гемоглобина.
При низком HGB полезны свежевыжатые соки из граната, моркови, свеклы, а также грейпфруты, апельсины, киви, черника, черная смородина, малина, хурма.
Недостатками народных методов является длительность лечения, побочные эффекты в виде диареи, метеоризма, обострения гастрита.
Если при прохождении курса лечения уровень гемоглобина продолжает снижаться, то можно заподозрить нарушение всасывания питательных веществ или болезнь костного мозга. Требуется дополнительное обследование.
Как повысить гемоглобин во время беременности
В период вынашивания ребенка показатель имеет особое значение: по мере роста плод нуждается в большем количестве питательных веществ и кислорода, а организм женщины испытывает нехватку нужных веществ. Осложнения во время беременности, кровотечения также могут вызвать снижение гемоглобина.
По этим причинам будущей маме назначают фолиевую кислоту, витамин В12, препараты железа и рекомендуют придерживаться диеты. Обязательно употребление красного мяса, печени, шпината, свежевыжатых соков, орехов, круп.
Если гемоглобин все равно понижается, то назначают специальные препараты: Сорбифер, Мальтофер, Ферроплекс. Показаны комплексные лекарства, содержащие витамин С, В12, В9, фруктозу.
Способы повышения HGB у детей
В детском возрасте снижение уровня гемоглобина, как правило, объясняется несбалансированным питанием на фоне интенсивного роста. Организм ребенка нуждается в повышенном поступлении витаминов и микроэлементов.
Нормы показателя у детей различаются в зависимости от возраста:
- В первый месяц жизни значение может достигать 205 г/л.
- К 2-3 месяцу цифра снижается до 90-140 г/л.
- С трех до 12 лет уровень гемоглобина должен быть 110-150 г/л.
- В 13-16 лет – 115-155 г/л.
- В 17-19 лет – 120-160 г/л.
Самый доступный метод лечения анемии у детей – изменение рациона питания с включением продуктов, богатых железом, витамином В12, фолиевой кислотой. Основные – это печень, гречка, говядина, листовая зелень, орехи, гранаты.
При обнаружении значительного отклонения от нормы ребенка нужно показать врачу. В некоторых случаях анемия – это следствие или осложнение при хронических инфекциях, глистных инвазиях, недостатке ферментов. Одной диеты в данном случае будет недостаточно, показаны препараты: фолиевая кислота, Цианокобаламин, Ферронал, Мальтофер.
Если гемоглобин понижен, то все органы страдают от недостатка кислорода. Прогулки на свежем воздухе, правильное питание, зарядка по утрам, поддержание психологического комфорта помогут поддерживать HGB в норме. Регулярно сдавайте кровь на анализ, следите за самочувствием, чтобы не пропустить начало заболевания, а при необходимости вовремя начать лечение специальными препаратами.
Источник