В сердце лосося нашли систему обогащения кислородом

Канадские ученые показали механизм, благодаря которому кровь обогащается свободным кислородом в сердце лосося. Фермент карбоангидраза может изменять кислотность крови в области сердца, что уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, и он выходит из эритроцитов. Исследование опубликовано в Journal of Experimental Biology.

Кижуч (Oncorhynchus kisutch). Фотография: Barney Burke Digital Photography / Flickr.com

Прочность связи между гемоглобином и кислородом у всех позвоночных зависит от рН. У рыб же с кислотностью среды связана еще и кислородная емкость этого белка. Чем в более кислой среде находится гемоглобин рыб, тем меньше кислорода он может удерживать и тем слабее с ним связан.

Один из ферментов, способных менять рН внутри организма — карбоангидраза, которая превращает углекислый газ и воду в бикарбонат и протон и обратно. Ранее было экспериментально показано, что активность карбоангидразы усиливает отдачу кислорода рыбьими эритроцитами.

В новой работе ученые продемонстрировали, что в клетках сердца кижуча (Oncorhynchus kisutch) синтезируется форма карбоангидразы, встраиваемая в клеточную мембрану. Находясь в стенке сердца, фермент контактирует с кровью, и его активность сказывается на кислотности крови в полости органа. Таким образом, карбоангидраза закисляет среду внутри сердца, что способствует высвобождению кислорода из эритроцитов именно там.

В отличие от млекопитающих, у рыб отсутствует система сосудов, обеспечивающих кровью сердечные мышцы. Кроме того, через сердце рыб проходит венозная кровь, которая бедна кислородом. Предложенный механизм объясняет, как проходным рыбам удается преодолеть гипоксию, особенно опасную в условиях активного движения, например, вверх по течению.