Ini adalah hemoglobin dengan gugus heme dengan besi dalam keadaan besi, Fe (III) (yaitu, teroksidasi).
Empat spesies hemoglobin yang berbeda umumnya dikenal: oxyhemoglobin , deoxyhemoglobin, methemoglobin, dan hemicromes .
Methemoglobin adalah keadaan hemoglobin yang berubah yang dibuat dengan adanya stres oksidatif.
Proses ini terjadi secara alami di dalam tubuh pada tingkat rendah, dan sistem endogen ada untuk mengurangi keadaan besi dari besi ke keadaan besi.
Keadaan abnormal hemoglobin atau perubahan sisa besi mengganggu kemampuannya untuk mengikat dan melepaskan oksigen dan efek ini menyebabkan hipoksia jaringan dan anemia fungsional .
Hal ini membuat hemoglobin tidak dapat membawa oksigen, yang menyebabkan penurunan suplai oksigen ke jaringan.
edit efek
Ketika terjadi peningkatan abnormal kadar methemoglobin dan melebihi kemampuan tubuh untuk mereduksi methemoglobin, terjadi methemoglobinemia yang signifikan secara klinis.
Methemoglobinemia berat yang tidak diobati dapat menyebabkan gejala hipoksia parah dan kematian.
Methemoglobinemia harus dicurigai pada pasien sianotik tanpa penyebab kardiovaskular yang jelas.
Grup heme
Gugus heme terdiri dari ion besi, yang dikelilingi oleh cincin porfirin heterosiklik.
Pusat besi memiliki 6 situs koordinasi potensial, empat di antaranya ditempati oleh nitrogen porfirin.
Situs koordinasi kelima (di bawah bidang cincin) secara kovalen mengikat dengan residu histidin dari posisi F8 rantai globin masing-masing.
Situs koordinasi keenam (pada bidang cincin) adalah tempat semua “aksi” terjadi.
Ini adalah tempat di mana oksigen dan molekul kecil lainnya untuk sementara mengikat atom besi, mempengaruhi struktur elektronik dan sifat magnetiknya.
Hemoglobin
Sel darah merah berwarna merah karena adanya hemoglobin, makromolekul konglomerat yang bertanggung jawab untuk transportasi oksigen.
Fungsi utama protein hemoglobin yang terkandung dalam sel darah merah adalah pengangkutan oksigen dalam udara inspirasi dari paru-paru ke sel-sel jaringan.
Molekul hemoglobin dewasa terdiri dari empat rantai polipeptida yang terlipat atau subunit (dua alfa dan dua beta), masing-masing terdiri dari kelompok heme non-protein yang dikelilingi oleh protein melingkar (globin).
Di pusat masing-masing dari empat kelompok heme adalah atom besi dalam keadaan besi (Fe 2+).
Keempat atom besi ini merupakan pusat fungsional molekul hemoglobin karena di sinilah oksigen mengikat secara reversibel membentuk oksihemoglobin.
Ketika oksigen dilepaskan dari oksihemoglobin dalam jaringan, elektron yang digunakan bersama untuk sementara ditangkap kembali oleh atom besi, kembali ke keadaan besinya (Fe 2+).
Apapun detail yang tepat dari pengikatan oksigen ke hemoglobin, jelas bahwa untuk pengikatan terjadi, atom besi yang ada di masing-masing dari empat kelompok heme harus dalam keadaan besi.
Mekanisme fisiologis untuk konversi hemoglobin menjadi methemoglobin
Efek oksidasi yang dimediasi radikal bebas tidak terbatas pada molekul hemoglobin, banyak spesies molekul dalam sel di seluruh tubuh terpengaruh.
Jika dibiarkan, perubahan molekuler oksidatif ini dapat memengaruhi fungsi dan akhirnya menyebabkan kerusakan dan cedera sel.
Konversi besi dari keadaan besi ke besi mewakili hilangnya elektron, yaitu, itu adalah proses oksidatif.
Sel darah merah dan isinya (termasuk hemoglobin) dianggap sangat rentan terhadap stres oksidatif ini karena konsentrasi oksigen yang relatif tinggi dan produksi radikal bebas oksigen yang dihasilkan.
Dalam keadaan kimia hemoglobin, besi terdeoksigenasi dari keadaan divalen (Fe 2+) dari heme, kehilangan elektron dan dioksidasi untuk membentuk bentuk trivalen hemoglobin, besi besi (Fe 3+).
Besi methemoglobin tidak dapat mengikat oksigen secara reversibel. Selain itu, afinitas oksigen besi dari globin yang tersisa dalam tetramer hemoglobin meningkat.
Jadi, pembentukan methemoglobin dari hemoglobin dalam sel darah merah merupakan proses oksidatif berkelanjutan yang dihasilkan dari paparan hemoglobin ke berbagai molekul yang sangat reaktif (radikal bebas oksigen), yang dihasilkan selama metabolisme sel normal.
Satu-satunya perbedaan antara hemoglobin dan methemoglobin adalah bahwa satu atau lebih dari empat atom besi dalam molekul methemoglobin berada dalam keadaan besi (Fe 3+) daripada keadaan besi (Fe 2+) dan oleh karena itu mereka tidak dapat mengikat oksigen .
Methemoglobin juga terbentuk selama pelepasan oksigen dari deoxyhemoglobin di jaringan jika, seperti yang kadang-kadang terjadi, elektron yang disumbangkan sementara tidak ditangkap kembali oleh atom besi, proses ini disebut auto-oksidasi.
Diperkirakan sekitar 3% hemoglobin diubah menjadi methemoglobin setiap hari oleh dua mekanisme oksidatif ini.
Mekanisme fisiologis untuk konversi methemoglobin menjadi hemoglobin
Untungnya, mengingat potensi ancaman terhadap suplai oksigen yang ditimbulkan oleh methemoglobin, ada mekanisme perlindungan yang memastikan bahwa sebagian besar methemoglobin ini diubah kembali menjadi hemoglobin.
Mekanisme protektif memastikan bahwa jumlah methemoglobin dalam darah biasanya tidak lebih dari 1 sampai 2% dari total hemoglobin.
Agar methemoglobin diubah menjadi hemoglobin besi dalam keadaan besi (Fe 3+) di salah satu atau semua dari empat kelompok heme, mereka harus direduksi menjadi keadaan besi (Fe 2+); dengan kata lain, mereka harus mendapatkan elektron.
Karena loading oksigen muat hemoglobin dan interaksi agen oksidasi, tubuh memiliki tingkat rendah methemoglobin yang spontan dikurangi menjadi hemoglobin besi (Fe 2+) melalui aksi methemoglobin reduktase. Dan donor elektron dari nicotinamide adenin dinukleotida.
Sistem ini terdiri dari tiga unsur: nikotinamida adenin dinukleotida, protein yang mengandung heme, sitokrom b5, dan enzim, sitokrom b5 reduktase. Donor elektron adalah nicotinamide adenine dinucleotide, produk oksidasi glukosa (glikolisis).
Dalam kondisi fisiologis, sistem ini mewakili sekitar 99% dari pengurangan harian methemoglobin menjadi hemoglobin.
Ketika terkena sejumlah besar agen pengoksidasi, sistem endogen ini kewalahan dan hasilnya adalah peningkatan kadar methemoglobin (methemoglobinemia didapat).
Jalur pereduksi, yang bergantung pada enzim NADPH-MHb reduktase, juga mampu mengubah methemoglobin menjadi hemoglobin, tetapi dalam kondisi fisiologis normal hal ini tidak terlalu penting.
Namun, jalur alternatif ini signifikan dalam kasus defisiensi sitokrom-b5-reduktase dan penting untuk tindakan terapeutik metilen biru, obat yang digunakan untuk mengobati methemoglobinemia didapat.
Akhirnya, beberapa spesies antioksidan umum, yaitu donor elektron, hadir dalam sel darah merah, seperti reduksi glutathione dan asam askorbat, mungkin memainkan peran kecil dalam reduksi methemoglobin menjadi hemoglobin.