Hos människor har embryonala och fosterformerna av hemoglobin en högre affinitet för syre än vuxna. Detta beror på?

Hos människor har de embryonala och fetala formerna av hemoglobin en högre affinitet för syre än hos vuxna. Detta beror främst på närvaron av en specifik typ av globinkedja som kallas gamma-globinkedjan. Under embryonal och fosterutveckling är den dominerande hemoglobintypen hemoglobin F (HbF), som består av två alfa-globinkedjor och två gammaglobinkedjor. Jämfört med vuxenhemoglobin (hemoglobin A eller HbA), som har två alfa-globinkedjor och två beta-globinkedjor, uppvisar HbF en högre affinitet för syre.

Gamma-globinkedjorna i HbF har en högre inre affinitet för syre än beta-globinkedjorna som finns i HbA. Denna skillnad tillskrivs flera strukturella variationer mellan gamma- och beta-globinkedjorna. En nyckelfaktor är närvaron av en specifik aminosyra som kallas serin vid position 143 i gammaglobinkedjan. I HbA upptas denna position av histidin. Serinresten i HbF möjliggör bildandet av en ytterligare vätebindning med syre, vilket bidrar till den ökade syreaffiniteten.

Vidare har gammaglobinkedjorna en högre grad av kooperativitet jämfört med betaglobinkedjorna. Kooperativitet hänvisar till fenomenet där bindningen av syre till en subenhet av en hemoglobinmolekyl underlättar bindningen av syre till de andra subenheterna. Den högre kooperativiteten i HbF möjliggör en brantare syrebindningskurva, vilket resulterar i en större ökning av syremättnad vid lägre syrekoncentrationer.

Den högre syreaffiniteten hos HbF är avgörande för fostrets utveckling. Det säkerställer att fostret effektivt kan extrahera syre från moderns cirkulation, där syrespänningen är lägre jämfört med den i vuxna lungor. Som ett resultat kan fostret få tillräckligt med syre för sina metabola behov trots den lägre syrekoncentrationen i livmodermiljön.

Efter födseln minskar produktionen av HbF gradvis, och produktionen av HbA ökar. Övergången från HbF till HbA är vanligtvis fullständig inom de första månaderna av livet. Denna omställning i hemoglobintyper regleras av olika faktorer, inklusive förändringar i genuttryck, syrenivåer och tillgängligheten av globinkedjor.