Hos mennesker har embryonale og føtale former for hemoglobin en høyere affinitet for oksygen enn voksne. Dette skyldes?

Hos mennesker har de embryonale og føtale formene av hemoglobin en høyere affinitet for oksygen enn hos voksne. Dette skyldes først og fremst tilstedeværelsen av en spesifikk type globinkjede kalt gamma globinkjeden. Under embryonal og fosterutvikling er den dominerende hemoglobintypen hemoglobin F (HbF), som består av to alfa-globinkjeder og to gammaglobinkjeder. Sammenlignet med hemoglobin hos voksne (hemoglobin A eller HbA), som har to alfa-globinkjeder og to beta-globinkjeder, viser HbF en høyere affinitet for oksygen.

Gamma-globinkjedene i HbF har en høyere indre affinitet for oksygen enn beta-globinkjedene som finnes i HbA. Denne forskjellen tilskrives flere strukturelle variasjoner mellom gamma- og beta-globinkjedene. En nøkkelfaktor er tilstedeværelsen av en spesifikk aminosyre kalt serin i posisjon 143 i gammaglobinkjeden. I HbA er denne posisjonen besatt av histidin. Serinresten i HbF tillater dannelse av en ytterligere hydrogenbinding med oksygen, noe som bidrar til økt oksygenaffinitet.

Videre har gamma-globinkjedene en høyere grad av kooperativitet sammenlignet med beta-globinkjedene. Kooperativitet refererer til fenomenet der binding av oksygen til en underenhet av et hemoglobinmolekyl letter bindingen av oksygen til de andre underenhetene. Den høyere kooperativiteten i HbF gir mulighet for en brattere oksygenbindingskurve, noe som resulterer i en større økning i oksygenmetning ved lavere oksygenkonsentrasjoner.

Den høyere oksygenaffiniteten til HbF er avgjørende for fosterutviklingen. Det sikrer at fosteret effektivt kan trekke ut oksygen fra mors sirkulasjon, hvor oksygenspenningen er lavere sammenlignet med den i de voksne lungene. Som et resultat kan fosteret få tilstrekkelig oksygen til dets metabolske behov til tross for lavere oksygenkonsentrasjon i livmormiljøet.

Etter fødselen avtar produksjonen av HbF gradvis, og produksjonen av HbA øker. Overgangen fra HbF til HbA er vanligvis fullført i løpet av de første månedene av livet. Denne vekslingen i hemoglobintyper reguleres av ulike faktorer, inkludert endringer i genuttrykk, oksygennivåer og tilgjengeligheten av globinkjeder.