Kod ljudi embrionalni i fetalni oblici hemoglobina imaju veći afinitet za kisik od odraslih. To je zbog?

U ljudi, embrionalni i fetalni oblici hemoglobina imaju veći afinitet za kisik nego u odraslih. To je prvenstveno zbog prisutnosti specifične vrste globinskog lanca koji se naziva gama globinski lanac. Tijekom embrionalnog i fetalnog razvoja prevladavajući tip hemoglobina je hemoglobin F (HbF), koji se sastoji od dva alfa globinska lanca i dva gama globinska lanca. U usporedbi s hemoglobinom odraslih (hemoglobin A ili HbA), koji ima dva alfa globinska lanca i dva beta globinska lanca, HbF pokazuje veći afinitet za kisik.

Gama globinski lanci u HbF imaju veći intrinzični afinitet za kisik nego beta globinski lanci pronađeni u HbA. Ova razlika se pripisuje nekoliko strukturnih varijacija između gama i beta globinskih lanaca. Jedan ključni čimbenik je prisutnost specifične aminokiseline koja se zove serin na poziciji 143 u lancu gama globina. U HbA ovo mjesto zauzima histidin. Serinski ostatak u HbF omogućuje stvaranje dodatne vodikove veze s kisikom, što pridonosi povećanom afinitetu prema kisiku.

Nadalje, gama globinski lanci imaju viši stupanj kooperativnosti u usporedbi s beta globinskim lancima. Kooperativnost se odnosi na fenomen gdje vezanje kisika na jednu podjedinicu molekule hemoglobina olakšava vezanje kisika na druge podjedinice. Veća kooperativnost u HbF omogućuje strmiju krivulju vezanja kisika, što rezultira većim povećanjem zasićenja kisikom pri nižim koncentracijama kisika.

Veći afinitet HbF prema kisiku ključan je za razvoj fetusa. Osigurava da fetus može učinkovito izvlačiti kisik iz majčine cirkulacije, gdje je napetost kisika niža u usporedbi s onom u plućima odrasle osobe. Kao rezultat toga, fetus može dobiti dovoljno kisika za svoje metaboličke potrebe unatoč nižoj koncentraciji kisika u okolini maternice.

Nakon rođenja, proizvodnja HbF postupno opada, a proizvodnja HbA raste. Prijelaz s HbF na HbA obično je potpun unutar prvih nekoliko mjeseci života. Ova promjena tipova hemoglobina regulirana je različitim čimbenicima, uključujući promjene u ekspresiji gena, razine kisika i dostupnost globinskih lanaca.