È stato scoperto che un bambino di 3 anni aveva un numero ridotto di globuli rossi (RBC) ma mostrava pochissimi segni di anemia. Un'analisi dei globuli rossi marcati ha indicato una resa di ATP notevolmente ridotta rispetto a qualcuno senza anemia. In questo bambino, quale dei seguenti fattori dovrebbe aumentare i globuli rossi?
La durata della vita dei globuli rossi
La velocità di ossidazione degli acidi grassi
Produzione di ATP
I livelli di 2,3-bifosfoglicerato
Funzione dell'Hb. L'Hb, presente nei globuli rossi, trasporta l'ossigeno dai polmoni ai tessuti e restituisce l'anidride carbonica e i protoni dai tessuti ai polmoni.a. La curva di saturazione dell'ossigeno per l'Hb è sigmoidale (Figura I).(1). Ciascun eme lega una molecola di O2, per un totale di quattro molecole di O2 per molecola di HbA. L'HbA1c cambia dalla forma tesa o tesa (T) alla forma rilassata (R) quando l'ossigeno si lega.(2). Il legame dell'O2 ad un gruppo eme dell'Hb aumenta l'affinità per l'O2 degli altri gruppi eme. Questo effetto produce la curva sigmoidale di saturazione dell'ossigeno ed è noto come cooperatività positiva.b. Il legame dei protoni all'HbA1c stimola il rilascio di O2, una manifestazione dell'effetto Bohr (vedi Figura I).(1). Pertanto, l'O2 viene facilmente rilasciato nei tessuti dove è elevato a causa della produzione di CO2 da parte dei processi metabolici.(2). Queste reazioni sono invertite nei polmoni. L'O2 si lega all'HbA1c e la CO2 viene espirata (vedere Figura II).c. Il legame covalente della CO2 all'HbA nei tessuti provoca anche il rilascio di O2 .d. Il legame del 2,3-bifosfoglicerato (BPG), un prodotto collaterale della glicolisi nei globuli rossi, diminuisce l'affinità dell'HbA per l'O2. Di conseguenza, l'O2 viene rilasciato più facilmente nei tessuti quando la BPG è legata all'HbA (vedere Figura I).e. L'emoglobina fetale (HbF), composta da due subunità a e due subunità g, ha un'affinità inferiore per la BPG rispetto all'HbA e pertanto l'HbF ha un'affinità maggiore per l'O2 rispetto all'HbA. Il bambino ha un deficit ereditario di piruvato chinasi. Questo passaggio converte il fosfoenolpiruvato (PEP) in piruvato, producendo così ATP. Una carenza di piruvato chinasi rallenterebbe la glicolisi e verrebbe prodotta meno ATP. Man mano che il PEP si accumula, si accumulano anche 2-PG, 3-PG e 1,3-BPG. Lo shunt Luebering-Rapoport converte 1,3-BPG in 2,3-BPG (tramite la bisfosfoglicerato mutasi), che aiuta a rilasciare ossigeno dall'emoglobina nei tessuti. Gli altri intermedi della glicolisi prima della fase bloccata si accumulerebbero e il glucosio-6-fosfato inibirebbe l'esochinasi. A causa della mancanza di ATP, la durata della vita delle cellule diminuirebbe. Gli acidi grassi non possono fungere da fonte di energia perché i globuli rossi sono privi di mitocondri, che sono il sito dell'ossidazione degli acidi grassi.I. Curve di saturazione di ossigeno per mioglobina ed emoglobina adulta (HbA1c). La mioglobina ha una curva di saturazione iperbolica. L'HbA ha una curva sigmoidale. La curva dell'HbA1c si sposta verso destra a pH più bassi, con concentrazioni più elevate di BPG o quando la CO2 si lega all'HbA nei tessuti. In queste condizioni, l’O2 viene rilasciato più facilmente. P50 è la pressione parziale di O2 alla quale si verifica la semisaturazione di O2. BPG, 2,3-bifosfoglicerato.II. Effetto di H+ sul legame dell'ossigeno da parte dell'emoglobina (Hb). R. Nei tessuti viene rilasciata CO2. Nei globuli rossi, questa CO2 forma acido carbonico, che rilascia protoni. I protoni si legano all’Hb, provocandone il rilascio di ossigeno nei tessuti. B. Nei polmoni le reazioni sono invertite. L'O2 si lega all'Hb protonata, provocando il rilascio di protoni. I protoni si legano al bicarbonato, formando acido carbonico, che viene scisso in acqua e CO2, che viene espirata. RBC, globuli rossi
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