Что содержит гемоглобин эритроциты
Разбираем гемоглобин, гематокрит и эритроцитарные индексы.
Данной статьей я открываю давно запланированный мною цикл публикаций о том, как можно наладить своё здоровье собственными силами, используя самые простые анализы, доступные каждому по омс.
Для начала рассмотрим общий анализ крови, а именно всё, что связано с эритроцитами. Большинству людей знакомо лишь понятие “гемоглобин” и многие именно его считают основным показателем благополучия в здоровье человека. Но не всё так просто. Итак, начнем.
HGB Гемоглобин – сложный белок в составе эритроцитов, состоящий из 2х частей: белка (глобин) и соединения железа (гем). Именно атомы железа (Fe) делают кровь красной. Гемоглобин участвует в процессе транспорта кислорода и углекислого газа между лёгкими и клетками других органов, поддерживает рН крови. При недостатке гемоглобина в крови затрудняется перенос кислорода. В результате клетки не получают достаточно кислорода, нарушается обмен веществ и функции различных клеток. Нормальным содержанием гемоглобина в крови человека считается: у мужчин — 130—160 г/л, у женщин — 125—160 г/л; у детей нормальный уровень гемоглобина зависит от возраста и подвержен значительным колебаниям.
Причины понижения HGB: дефицит белка/меди/витаминов С/B1/B9/B12, недостаточное поступление железа и/или его плохое усвоение, скрытые/явные кровопотери, инфекция Helicobacter pylori, беременность, эрозии и язвы в желудке.
Причины повышения HGB: гипоксия, обезвоживание, переутомление, курение, синдром раздражённого кишечника, сахарный диабет.
Следовательно, нельзя только по уровню гемоглобина судить о наличии или отсутствии железодефицитной анемии!!!
Железо (Fe) и белок гемоглобин влияют друга на друга прямо и опосредованно. Прямое влияние заключено в том факте, что Fe – один из составных элементов HGB. Опосредованная взаимосвязь объясняется лишь частичным воздействием железа на уровень гемоглобина в крови. Его скачки происходят под воздействием самых разных внутренних и внешних факторов.
RBC Эритроциты — красные клетки крови, которые синтезируются красным костным мозгом и выполняют транспортную функцию. Большое значение имеет баланс Fe в составе эритроцитов. Если его меньше нормы, то кровь не переносит достаточный объем кислорода. Каждый атом Fe в молекуле гемоглобина захватывает молекулу O². На обратном пути они забирают накопившийся углекислый газ и выводят его из организма. Помимо дыхательной функции эритроциты принимают участие в водном, солевом обмене, регулируют кислотность крови.
Оптимум эритроцитов для женщин составляет 4,3-4,9 тера/л, для мужчин 4,5-5,5 тера/л.
Причины понижения RBC: скрытое воспаление, дефицит витаминов B6, B12 и/или B9 (при этом будет повышение MCV), заболевания почек (при этом будут отклонения в креатинине), беременность, токсичные металлы, катаболизм.
Причины повышения RBC: дефицит железа, истинная полицитемия, обезвоживание, курение.
HTC гематокрит – соотношение эритроцитарного объема к жидкому количеству крови (т.е. отношение объема красных кровяных телец к плазме). По значениям гематокритной величины судят о густоте крови и способности транспортировать кислород. Оптимум для женщин – 40%, для мужчин – 45%.
Причины понижения HTC: анемии любого рода, кровопотери явные и скрытые, беременность, гипергидратация.
Причины повышения HTC: гиперпротеинемия, отеки из-за нарушения функции почек, обезвоживание организма, гематологические заболевания.
MCV Средний объем эритроцитов. В кровяном русле присутствуют красные кровяные клетки различных объёмов, но большинство из них должно быть нормального, правильного размера. Это говорит о том, что клетки способны оптимально выполнять свои функции. Под давлением различных факторов процент аномально больших либо малых объёмов может значительно возрасти.
Оптимум 88-93 фл для женщин и 88-95 фл для мужчин.
MCH Среднее содержание гемоглобина в эритроците. В зависимости от того, сколько в крови эритроцитов и какова масса гемоглобина в них, будет установлена скорость поставки кислорода во все органы и системы организма. Вычисляется путём деления общего гемоглобина на число эритроцитов в объёме крови: МСН = HGB/RBC. Оптимум – 30 пг.
Причины понижения MCV и MCH: дефицит железа, меди, B6, недостаток витамина C, гемолитическая анемия, гипохлоргидрия (пониженное содержание соляной кислоты в желудке).
Причины повышения MCV и MCH: дефицит B12/B9/B2
MCHC Средняя концентрация HGB в эритроцитах. Это один из показателей функциональной состоятельности эритроцитов, того, сколько гемоглобина они могут перенести и насколько насыщены им, а расшифровать аббревиатуру можно как mean corpuscular hemoglobin concentration или концентрация гемокритического гемоглобина. В отличие от МСН определяет не количество, а плотность заполнения гемоглобином эритроцитов. Вычисляется при помощи деления общего гемоглобина на гематокрит: МСНС = HBG/HCT * 100. Высокий MCV и пониженный МСНС укажут на непропорциональное насыщение эритроцитов гемоглобином из-за их аномально большого объёма. Оптимум для всех: 320 г/л.
Причины понижения MCHC: железодефицитная анемия, гипохлоргидрия, дефицит B6/меди, недостаток витамина С, гемолитическая анемия, ревматоидный артрит.
Причины повышения MCHC: дефицит B9/B12/B2, гиперхромная анемия, микросфероцитоз, сахарный диабет, гипотиреоз, гипергликемия.
Основную часть крови составляют эритроциты. Если человек здоров, они не будут отличаться по размеру и форме. При наличии патологии в крови могут находиться эритроциты, разные по размеру.
Количество эритроцитов неправильного размера отражается в анализах значениями RDW_CV и RDW_SD.
RDW_CV (процент распределения эритроцитов по величине). Оптимум RDW_CV составляет 13%.
RDW_SD (стандартное отклонение, диапазон между большим и меньшим эритроцитом), оптимум для всех составляет 42 фл.
Причины понижения RDW_CV и RDW_SD: железодефицитная анемия, дефицит B6, ревматоидный артрит.
Причины повышения: дефицит B12, B9, начальная стадия железодефицита, гемолитическая анемия, первые 1,5-2 месяца терапии препаратами железа.
Таким образом, уже из простого общего анализа крови можно многое узнать о функционирования многих систем нашего организма. Понятное дело, нормы для людей разных возрастов, для мужчин и женщин, различны. Но разобравшись и взяв ответственность за своё здоровье на себя, устранив дефициты жизненно важных веществ, мы можем вовремя предотвратить серьезные заболевания.
Если данная тема интересна, пожалуйста, ставьте лайки, подписывайтесь на канал, будем дальше вместе разбираться, как улучшить своё здоровье и свою жизнь собственными силами без особых финансовых затрат!
Молекула гемоглобина: 4 субъединицы окрашены в разные цвета
Структура гемоглобина человека. Железосодержащие гем-группы показаны зелёным. Красным и синим показаны альфа- и бета- субъединицы.
Гемоглоби́н (от др.-греч. αἷμα «кровь» + лат. globus «шар») (Hb или Hgb) — сложный железосодержащий белок животных, обладающих кровообращением, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. У позвоночных животных содержится в эритроцитах, у большинства беспозвоночных растворён в плазме крови (эритрокруорин) и может присутствовать в других тканях[1]. Молекулярная масса гемоглобина человека — около 66,8 кДа. Молекула гемоглобина может нести до четырёх молекул кислорода. Один грамм гемоглобина может переносить до 1.34 мл. O2
Гемоглобин появился более чем 400 миллионов лет назад у последнего общего предка человека и акул в результате 2 мутаций, приведших к формированию четырёхкомпонентного комплекса гемоглобина, сродство которого к кислороду достаточно для связывания кислорода в насыщенной им среде, но недостаточно, чтобы удерживать его в других тканях организма.[2][3]
Большой вклад в исследование структуры и функционирования гемоглобина внёс Макс Фердинанд Перуц, получивший за это в 1962 году Нобелевскую премию[4].
Нормальным содержанием гемоглобина в крови человека считается: у мужчин — 130—160 г/л (нижний предел — 120, верхний предел — 180 г/л), у женщин — 120—160 г/л; у детей нормальный уровень гемоглобина зависит от возраста и подвержен значительным колебаниям. Так, у детей через 1—3 дня после рождения нормальный уровень гемоглобина максимален и составляет 145—225 г/л, а к 3—6 месяцам снижается до минимального уровня — 95—135 г/л, затем с 1 года до 18 лет отмечается постепенное увеличение нормального уровня гемоглобина в крови[5].
Во время беременности в организме женщины происходит задержка и накопление жидкости, что является причиной гемодилюции — физиологического разведения крови. В результате наблюдается относительное снижение концентрации гемоглобина (при беременности уровень гемоглобина в норме составляет 110—155 г/л). Кроме этого, в связи с внутриутробным ростом ребёнка происходит быстрое расходование запасов железа и фолиевой кислоты. Если до беременности у женщины был дефицит этих веществ, проблемы, связанные со снижением гемоглобина, могут возникнуть уже на ранних сроках беременности[6].
Главные функции гемоглобина: перенос кислорода и буферная функция. У человека в капиллярах лёгких в условиях избытка кислорода последний соединяется с гемоглобином. Потоком крови эритроциты, содержащие молекулы гемоглобина со связанным кислородом, доставляются к органам и тканям, где кислорода мало; здесь необходимый для протекания окислительных процессов кислород освобождается от связи с гемоглобином. Кроме того, гемоглобин способен связывать в тканях небольшое количество диоксида углерода (CO2) и освобождать его в лёгких.
Монооксид углерода (CO) связывается с гемоглобином крови намного сильнее (в 250 раз[7]), чем кислород, образуя карбоксигемоглобин (HbCO). Впрочем, монооксид углерода может быть частично вытеснен из гема при повышении парциального давления кислорода в лёгких. Некоторые процессы приводят к окислению иона железа в гемоглобине до степени окисления +3. В результате образуется форма гемоглобина, известная как метгемоглобин (HbOH) (metHb, от «мета-» и «гемоглобин», иначе гемиглобин или ферригемоглобин, см. Метгемоглобинемия). В обоих случаях блокируются процессы транспортировки кислорода.
Строение[править | править код]
Гемоглобин является сложным белком класса гемопротеинов, то есть в качестве простетической группы здесь выступает гем — порфириновое ядро, содержащее железо. Гемоглобин человека является тетрамером, то есть состоит из 4 протомеров. У взрослого человека они представлены полипептидными цепями α1, α2, β1 и β2. Субъединицы соединены друг с другом по принципу изологического тетраэдра. Основной вклад во взаимодействие субъединиц вносят гидрофобные взаимодействия. И α-, и β-цепи относятся к α-спиральному структурному классу, так как содержат исключительно α-спирали. Каждая цепь содержит восемь спиральных участков, обозначаемых буквами от A до H (от N-конца к C-концу).
Гем представляет собой комплекс протопорфирина IX, относящегося к классу порфириновых соединений, с атомом железа(II). Этот кофактор нековалентно связан с гидрофобной впадиной молекул гемоглобина и миоглобина.
Железо(II) характеризуется октаэдрической координацией, то есть связывается с шестью лигандами. Четыре из них представлены атомами азота порфиринового кольца, лежащими в одной плоскости. Две другие координационные позиции лежат на оси, перпендикулярной плоскости порфирина. Одна из них занята азотом остатка гистидина в 93-м положении полипептидной цепи (участок F). Связываемая гемоглобином молекула кислорода координируется к железу с обратной стороны и оказывается заключённой между атомом железа и азотом ещё одного остатка гистидина, располагающегося в 64-м положении цепи (участок E).
Всего в гемоглобине человека четыре участка связывания кислорода (по одному гему на каждую субъединицу), то есть одновременно может связываться четыре молекулы. Гемоглобин в лёгких при высоком парциальном давлении кислорода соединяется с ним, образуя оксигемоглобин. При этом кислород соединяется с гемом, присоединяясь к железу гема на 6-ю координационную связь. На эту же связь присоединяется и монооксид углерода, вступая с кислородом в «конкурентную борьбу» за связь с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин.
Связь гемоглобина с монооксидом углерода более прочная, чем с кислородом. Поэтому часть гемоглобина, образующая комплекс с монооксидом углерода, не участвует в транспорте кислорода. В норме у человека образуется 1,2 % карбоксигемоглобина. Повышение его уровня характерно для гемолитических процессов, в связи с этим уровень карбоксигемоглобина является показателем гемолиза.
Физиология[править | править код]
Изменение состояний окси- и дезоксигемоглобина
В отличие от миоглобина гемоглобин имеет четвертичную структуру, которая придаёт ему способность регулировать присоединение и отщепление кислорода и характерную кооперативность: после присоединения первой молекулы кислорода связывание последующих облегчается. Структура может находиться в двух устойчивых состояниях (конформациях): оксигемоглобин (содержит 4 молекулы кислорода; напряжённая конформация) и дезоксигемоглобин (кислорода не содержит; расслабленная конформация).
Устойчивое состояние структуры дезоксигемоглобина усложняет присоединение к нему кислорода. Поэтому для начала реакции необходимо достаточное парциальное давление кислорода, что возможно в альвеолах лёгких. Изменения в одной из 4-х субъединиц влияет на оставшиеся, и после присоединения первой молекулы кислорода связывание последующих облегчается.
Отдав кислород тканям, гемоглобин присоединяет к себе ионы водорода и углекислый газ, перенося их в лёгкие[8].
Гемоглобин является одним из основных белков, которыми питаются малярийные плазмодии — возбудители малярии, и в эндемичных по малярии районах земного шара весьма распространены наследственные аномалии строения гемоглобина, затрудняющие малярийным плазмодиям питание этим белком и проникновение в эритроцит. В частности, к таким имеющим эволюционно-приспособительное значение мутациям относится аномалия гемоглобина, приводящая к серповидноклеточной анемии. Однако, к несчастью, эти аномалии (как и аномалии строения гемоглобина, не имеющие явно приспособительного значения) сопровождаются нарушением кислород-транспортирующей функции гемоглобина, снижением устойчивости эритроцитов к разрушению, анемией и другими негативными последствиями. Аномалии строения гемоглобина называются гемоглобинопатиями.
Гемоглобин высокотоксичен при попадании значительного его количества из эритроцитов в плазму крови (что происходит при массивном внутрисосудистом гемолизе, геморрагическом шоке, гемолитических анемиях, переливании несовместимой крови и других патологических состояниях). Токсичность гемоглобина, находящегося вне эритроцитов, в свободном состоянии в плазме крови, проявляется тканевой гипоксией — ухудшением кислородного снабжения тканей, перегрузкой организма продуктами разрушения гемоглобина — железом, билирубином, порфиринами с развитием желтухи или острой порфирии, закупоркой почечных канальцев крупными молекулами гемоглобина с развитием некроза почечных канальцев и острой почечной недостаточности.
Ввиду высокой токсичности свободного гемоглобина в организме существуют специальные системы для его связывания и обезвреживания. В частности, одним из компонентов системы обезвреживания гемоглобина является особый плазменный белок гаптоглобин, специфически связывающий свободный глобин и глобин в составе гемоглобина. Комплекс гаптоглобина и глобина (или гемоглобина) затем захватывается селезёнкой и макрофагами тканевой ретикуло-эндотелиальной системы и обезвреживается.
Другой частью гемоглобинообезвреживающей системы является белок гемопексин[en], специфически связывающий свободный гем и гем в составе гемоглобина. Комплекс гема (или гемоглобина) и гемопексина затем захватывается печенью, гем отщепляется и используется для синтеза билирубина и других жёлчных пигментов, или выпускается в рециркуляцию в комплексе с трансферринами для повторного использования костным мозгом в процессе эритропоэза.
Экспрессия генов гемоглобина до и после рождения.
Также указаны типы клеток и органы, в которых происходит экспрессия гена (данные по Wood W. G., (1976). Br. Med. Bull. 32, 282.).[9]
Гемоглобин при заболеваниях крови[править | править код]
Дефицит гемоглобина может быть вызван, во-первых, уменьшением количества молекул самого гемоглобина (см. анемия), во-вторых, из-за уменьшенной способности каждой молекулы связать кислород при том же самом парциальном давлении кислорода.
Гипоксемия — это уменьшение парциального давления кислорода в крови, её следует отличать от дефицита гемоглобина. Хотя и гипоксемия, и дефицит гемоглобина являются причинами гипоксии.
Если дефицит кислорода в организме в общем называют гипоксией, то местные нарушения кислородоснабжения называют ишемией.
Прочие причины низкого гемоглобина разнообразны: кровопотеря, пищевой дефицит, болезни костного мозга, химиотерапия, отказ почек, атипичный гемоглобин.
Повышенное содержание гемоглобина в крови связано с увеличением количества или размеров эритроцитов, что наблюдается также при истинной полицитемии. Это повышение может быть вызвано: врождённой болезнью сердца, лёгочным фиброзом, слишком большим количеством эритропоэтина.
См. также[править | править код]
- Гемоглобин А
- Гемоглобин С (мутантная форма)
- Эмбриональный Гемоглобин (эмбриональный)
- Гемоглобин S (мутантная форма)
- Гемоглобин F (фетальный)
- Кобоглобин
- Нейроглобин
- Анемия
- Порфирия
- Талассемия
- Эффект Вериго — Бора
Примечания[править | править код]
- ↑ Haemoglobins of invertebrate tissues. Nerve haemoglobins of Aphrodite, Aplysia and Halosydna
- ↑ Ученые выяснили происхождение гемоглобина. РИА Новостей, 20.05.2020, 18:59
- ↑ Michael Berenbrink. Evolution of a molecular machine/Nature, NEWS AND VIEWS, 20 MAY 2020
- ↑ Лауреаты нобелевской премии. Макс Перуц.
- ↑ Назаренко Г. И., Кишкун А. А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. — 2005.
- ↑ Общий анализ крови и беременность Архивная копия от 10 марта 2014 на Wayback Machine
- ↑ Hall, John E. Guyton and Hall textbook of medical physiology (англ.). — 12th ed.. — Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier, 2010. — P. 1120. — ISBN 978-1416045748.
- ↑ Степанов В. М. Структура и функции белков : Учебник. — М. : Высшая школа, 1996. — С. 167—175. — 335 с. — 5000 экз. — ISBN 5-06-002573-X.
- ↑ Айала Ф., . Современная генетика: В 3-х т = Modern Genetics / Пер. А. Г. Имашевой, А. Л. Остермана, . Под ред. Е. В. Ананьева. — М.: Мир, 1987. — Т. 2. — 368 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-03-000495-5.
Литература[править | править код]
- Mathews, CK; KE van Holde & KG Ahern (2000), Biochemistry (3rd ed.), Addison Wesley Longman, ISBN 0-8053-3066-6
- Levitt, M & C Chothia (1976), “Structural patterns in globular proteins”, Nature
Ссылки[править | править код]
- Eshaghian, S; Horwich, TB; Fonarow, GC (2006). “An unexpected inverse relationship between HbA1c levels and mortality in patients with diabetes and advanced systolic heart failure”. Am Heart J. 151 (1): 91.e1—91.e6. DOI:10.1016/j.ahj.2005.10.008. PMID 16368297.
- Kneipp J, Balakrishnan G, Chen R, Shen TJ, Sahu SC, Ho NT, Giovannelli JL, Simplaceanu V, Ho C, Spiro T (2005). “Dynamics of allostery in hemoglobin: roles of the penultimate tyrosine H bonds”. J Mol Biol. 356 (2): 335—53. DOI:10.1016/j.jmb.2005.11.006. PMID 16368110.
- Hardison, Ross C. (2012). “Evolution of Hemoglobin and Its Genes”. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2 (12): a011627. DOI:10.1101/cshperspect.a011627. ISSN 2157-1422. PMC 3543078. PMID 23209182.