До недавнего времени было затруднительно интерпретировать данные по связыванию кислорода цельной кровью на основе поведения гемоглобина в растворе: например, сродство крови миноги к кислороду оказалось намного больше, чем ожидаемое на основании поведения гемоглобина в растворе, а так же численное значение фактора Бора, оцененное для всей крови оказалось намного ниже, ожидаемого на основании данных из раствора.
Противоречие между данными по связыванию кислорода гемоглобином в растворах и в эритроцитах было разрешено после открытия уникального среди позвоночных свойства мембраны эритроцитов миноги: ее проницаемость для кислотных и основных эквивалентов, а так же для хлорида очень низка. Вследствие очень незначительного пассивного транспорта кислотных эквивалентов через эритроцитарную мембрану внутриклеточные значения pH поддерживаются на высоком уровне в основном Na+/H+ обменом через мембрану.
Это уникальное свойство мембраны влияет на функционирование гемоглобина в эритроцитах миноги, на газовый транспорт и кислотно-основную регуляцию.
Сродство гемоглобина к кислороду у миноги
Сродство гемоглобина к кислороду у миноги такое же, как и у других активных рыб. Поддержание этого сродства к кислороду требует, чтобы внутриэритроцинарный pH сохранялся на более высоком уровне, чем у костных рыб. Lampetra fluviatilis и Petromyzon marinus поддерживают внутриэритроцитарный pH используя механизм, подобный натриево-протоновому обмену.
Кооперативность связывания кислорода
Деоксигенированный гемоглобин миноги находится в олигомерной форме, обладающей низким сродством к кислороду, которая стабилизирована при низких значениях pH (при очень низком pH диссоциация не наблюдается). При увеличении значений pH взаимодействия между индивидуальными цепочками олигомеров ослабляются, и оксигенация вызывает диссоциацию обладающих низким сродством к кислороду олигомеров на обладающие высоким сродством мономеры. Чем выше значение pH, тем ниже требуемое для диссоциации олигомеров парциальное давление CO2.
Эффект протонов на функции гемоглобина
Ранние исследования влияния pH на кислород-связывающие свойства крови миноги допускали, что фактор Бора мал (примерно от -0,1 до -0,3). Однако в тех исследованиях сродство гемоглобина к кислороду рассматривалось как функция от внеклеточного pH, поскольку в то время уникальность регуляции внутриклеточного pH в эритроцитах миноги не была известна. Более поздние исследования, в которых изменение сродства к кислороду соотносили с внутриклеточным pH показали, что фактор Бора достаточно велик. У Petromyzon marinus при 10° С и pHi=7.3-7.6 значение фактора Бора (DlogP50/DpHi) оказались равны –0,63, а в Lampetra fluviatilis при 18°С и при pHi=6,7-8,0 фактор Бора равен 1,03. Для Lampetra fluviatilis это значение показывает освобождение одного протона на один мономерный гемоглобин. Подобное же значение было получено на основе небикарбонатной буферной способности эритроцита, внутриэритроцитарной концентрации гемоглобина и внутриклеточных изменений pH при оксигенации. Таким образом эффект Бора гемоглобина миноги происходит из-за выпуска одного протона на одну цепочку гемоглобина при оксигенации.
