Что такое эмбриональный гемоглобин
Фетальный гемоглобин — это форменная единица крови, формирующаяся у зародыша человека на эмбриональном уровне. Впервые описан российским военным врачом и гигиенистом Кербером Эрнстом Фридрихом Эдуардом в 1866 году. Несмотря на то что гемобелок этого типа курсирует в крови ограниченное количество времени, он необходим для развития плода, так как отвечает за перенос кислорода через плаценту. Анализ на фетальный гемоглобин помогает выявить врожденные патологии и приобретенные заболевания не только у новорожденных, но и взрослых людей.
Что собой представляет эмбриональный гемобелок
В медицине сложный белок этого типа обозначают термином гемоглобин hbf или f. Формируется у эмбриона на 9-13 неделе. Основная функция — извлечение кислорода из крови, проходящей через плаценту из материнского организма, и распределением его по органам и тканям плода. После рождения младенца он заменяется гемоглобином А, форменным элементом крови взрослого человека.
На первых неделях образования эмбриона в его крови тоже курсирует гемоглобин, но другого вида — Р, который называют «примитивным». У него высокая резистентность к щелочной среде.
Строение эмбрионального гемобелка и синтез в человеческом организме
Белок, встречающийся у трехмесячного эмбриона, состоит из нескольких ДНК цепочек — 2 — α и такое же количество γ (α2γ2). Его можно встретить в крови взрослого, но в количестве менее 1-7% от общего содержания эритроцитов. У плода же эта форма основная. Это соединение имеет низкую стойкость к температурным перепадам, реагирует на внешние раздражители.
По структуре молекулы больше напоминают кислородные, что позволяет в полной мере осуществлять газообмен, несмотря на небольшой объем прокачиваемой крови. Особенность строения цепочки ДНК — лизин в γ-цепи заместил серин. Благодаря такому изменению, кислородная активность молекул повышается.
Выработка гемоглобина f начинается с замещения. Первичный гемобелок Р вытесняет примитивные форменные структуры кровяных клеток, трансформируется, повышается его устойчивость к щелочной среде. При биохимическом анализе можно выявить различия в 39 позициях. При беременности эти изменения ощущаются как временное ухудшение состояния — начало 2 триместра считается одним из самых нестабильных периодов.
Важно!
75% выкидышей происходят на 1-2-й неделе беременности. Состояние нормализуется только после 12-й недели, именно в это время эмбрион уже переходит в стадию плода.
С 8-й по 24-ю недели внутриутробного периода содержание hbf – 98%, после 24-й недели — уже 90%. При предродовой подготовке организма матери его количество постепенно уменьшается, а после родов у новорожденных его уровень колеблется на между 70-85% от гемоглобинов всех видов.
К концу первого года жизни младенца его показатель снижается до 1,5%. В этот период структурное сходство с кислородной молекулой становится опасным. Поскольку гемобелок отличается повышенной восприимчивостью к кислороду, снабжение органических тканей замедляется. Даже при незначительных патологиях дыхательной системы может развиваться гипоксия. Поэтому природа побеспокоилась о замене — к полутора годам практически весь эмбриональный гемоглобин замещается типом А, А1 и А2.
Читайте также
Отличия эмбрионального и взрослого гемобелка
Форменные фракции крови отличаются аббревиатурами и строением полипептидных цепочек, но органические функции у них аналогичные — осуществление газообмена. Разница в конструкции объясняется разными условиями существования организмов — эмбриональный гемоглобин извлекает кислород из водной среды, и содержание его в крови, проходящей через плаценту, ниже, чем в курсирующей по сосудам.
У беременных формируется плацентарный кровоток, но при дыхании в легкие попадает столько же воздуха, как и без «особого состояния». Именно поэтому необходимо особое соединение, позволяющее освоить весь кислород и доставить в полном объеме к плоду.
Важно!
К недостаткам гемобелка hbf относят длительную адаптацию к изменению кислотности физиологических жидкостей и отсутствие способности выдерживать температурные перепады.
В крови здорового человека возраста 25-45 лет циркулирует 97-98% гемоглобина А1, до 5% — А2 и А3 — менее 1%. Структурные единицы клеток крови незначительно меняются при температурных перепадах, выдерживают изменение давления, быстро перестраиваются при колебании кислотности. Если бы гемобелок взрослых трансформировался под воздействием внешних факторов и реагировали на них как f форма, после болезней выздоравливали бы единицы.
Полезные свойства эмбрионального гемоглобина
Анализы на гемоглобин f помогают выявить патологии на ранних стадиях развития. Исследования назначают:
- чтобы проверить, насколько физиологическое развитие недоношенного новорожденного отличается от нормы;
- для обнаружения лейкоза на ранней стадии;
- при подтверждении или опровержении диагноза гемолитическая анемия у младенцев возраста до 5 месяцев;
- для предупреждения апноэ;
- для того чтобы выявить предрасположенность к развитию гипоксии.
Увеличенное количество гемобелка hbf указывает на талассемию (патологическое изменение полипептидных цепочек форменных элементов крови), предрасположенность к заболеваниям дыхательной системы и анемиям различного типа, возможность развития лейкоза и состояний, при которых нарушается распределение кислорода по организму. Определить, с чем связано изменение значения, возможно только после тщательного обследования. Младенцев с отклонениями обычно ставят на учет.
Читайте также
Диагностирование заболеваний по количеству эмбрионального гемобелка
Увеличенное количество гемоглобина f считается нормальным у детей до достижения 5 месяцев. У взрослых нарастание форменного элемента крови может указывать на лейкоз в ранней стадии. Нарушается работа костного мозга, в кровоток выделяются незрелые несформировавшиеся красные кровяные клетки (эритроциты), развивается белокровие. По увеличенному количеству эмбрионального гемобелка можно оценивать состояние отдельных органов. Когда поступление кислорода нарушается, возникает некроз. Но не всегда превышение нормы фетального гемоглобина означает патологические нарушения организма. Во время беременности показатель помогает точно установить срок.
У взрослых забор крови проводят как при тестах на биохимию — из вены, на голодный желудок. Желательно за сутки до исследования исключить из рациона жирные блюда и алкоголь, не принимать, если это возможно, медицинские препараты, за 2-3 часа до процедуры отказаться от курения. У детей достаточно пункции из пальца — никакой особой подготовки не требуется. Для выявления гемобелка используется метод денатурации щелочью.
Внимание!
При неправильной подготовке, нарушении условий исследования — если прошло более 3 часов после забора — показатели оказываются недостоверными. Содержание гемобелка в крови увеличивается.
Фетальный гемоглобин необходим для полноценного насыщения кислородом органов и тканей развивающегося плода. Но не менее важно определить содержание гемоглобина f у взрослого. Благодаря ему можно на ранних стадиях выявить гемолитическую анемию новорожденных и патологические изменения в организме взрослого человека. Чем раньше будет поставлен диагноз, чем больше шансов остановить заболевание.
Гемоглобин представляет собой сложный белок, состоящий из железосодержащих гемовых групп и белкового компонента глобина. Динамическое взаимодействие гема и глобина сообщает гемоглобину уникальное свойство обратимого транспортирования кислорода. Молекула гемоглобина представляет собой тетрамер, состоящий из 4 полипептидных цепей, соединенных с 4 молекулами гема.
Полипептидные цепи разных гемоглобинов отличаются по химическому составу. Основной гемоглобин здорового взрослого человека (НbА) состоит из 2 полипептидных цепей-а и 2 полипептидных цепей-b, обозначаемых a2b2 Основной гемоглобин плода (HbF) представлен цепями а2y2.
Разные гемоглобиновые цепи отличаются количеством и последовательностью аминокислот, синтез которых регулируется отдельными генами. Хромосома 16 содержит два набора генов для a-цепей. Две пары аллелей обеспечивают генетическую информацию для структуры a-цепи. Гены для b-, у-, q-цепей тесно расположены на хромосоме 11.
В эритроцитах эмбриона, плода, ребенка и взрослого в норме присутствуют шесть типов гемоглобина: эмбриональные гемоглобины— Gower-1, Gower-2 и Portland, фетальный гемоглобин (HbF) и гемоглобины взрослого (НbА и НbА2). Электрофоретическая мобильность гемоглобинов варьирует в зависимости от их химической структуры. Время появления и количественные взаимоотношения гемоглобинов определяются комплексом процессов развития.
Эмбриональный гемоглобин. Кровь раннего эмбриона человека содержит два медленно мигрирующих типа гемоглобина— Gower-1 и Gower-2, а также Portland, подвижность которого аналогична таковой HbF. S-цепи гемоглобина Portland и Gower-1 структурно аналогичны а-цепям. Оба вида гемоглобина Gower содержат уникальную полипептидную е-цепь. Гемоглобин Gower-1 имеет структуру ?2е2, Gower-2 — а2е2, a Portland — ?2у У 4-8-недельного эмбриона преобладают гемоглобины Gower, но к 3-му месяцу они исчезают.
Фетальный гемоглобин. HbF содержит у-полипептидные цепи вместо b-цепей НbА. Его устойчивость к денатурации сильными щелочами служит указанием для определения наличия фетальных эритроцитов в кровотоке матери (тест Клейхауэр- Ветке). Начиная с 8-й недели внутриутробного развития HbF является преобладающим видом гемоглобина; на 24-й неделе он составляет 90 % всего гемоглобина. В течение III триместра содержание HbF постепенно снижается, и в момент рождения его уровень составляет 70 % всего гемоглобина.
В постнатальный период синтез HbF быстро снижается и к 6-12-му месяцу жизни он присутствует лишь в следовых количествах. У детей старшего возраста и у взрослых методом денатурации щелочью обнаруживается менее 2% HbF. Он является гетерогенным, поскольку содержит два типа у-цепей, синтез которых контролируется двумя наборами генов. Цепи различаются наличием разного кислотного остатка в позиции 136: глицина (Гу) или аланина (Ау). Отношение цепей Гу к Ау у новорожденных составляет 3:1.
– Читать “Соотношение разных видов гемоглобинов в организме. Гемоглобин при болезнях”
Оглавление темы “Анемии у детей”:
- Формирование гемопоэза. Гемопоэз плода – эмбриона
- Гранулоцитопоэз. Механизмы формирования нейтрофилов и макрофагов
- Тромбоцитопоэз – механизмы формирования тромбоцитов. Тромбопоэтин
- Эмбриональный и фетальный гемоглобины
- Соотношение разных видов гемоглобинов в организме. Гемоглобин при болезнях
- Метаболизм и время жизни эритроцитов
- Анемия у детей. Причины
- Транзиторная эритробластопения детей (ТЭД). Красноклеточные аплазии
- Анемии при заболеваниях почек у детей. Диагностика и лечение
- Врожденные дизэритропоэтические анемии (ВДА) у детей. Диагностика и лечение
Эмбриональный гемоглобин или эмбриональный гемоглобин, (также гемоглобин F, HbF или αγ) является главным белком транспорта кислорода в человеческом зародыше в течение прошлых семи месяцев развития в матке и сохраняется в новорожденном примерно до 6 месяцев. Функционально, эмбриональный гемоглобин отличается больше всего от взрослого гемоглобина, в котором он в состоянии связать кислород с большей близостью, чем взрослая форма, предоставляя развивающемуся зародышу лучший доступ к кислороду от кровотока матери.
В новорожденных эмбриональный гемоглобин почти полностью заменен взрослым гемоглобином приблизительно на 6 месяцев послеродовым образом, кроме нескольких случаев талассемии, в которых может быть задержка прекращения производства HbF до 3-5 лет возраста. Во взрослых эмбриональное производство гемоглобина может быть повторно активировано фармакологически (Lanzkron S, Страус Джей-Джей, Уилсон Р, и др. (июнь 2008)), который полезен в лечении болезней, таких как серповидно-клеточная анемия.
Обзор
Окисленная кровь поставлена зародышу через пупочную вену от плаценты, которая закреплена на стенке матки матери. Хорион действует как барьер между материнским и эмбриональным обращением так, чтобы не было никакой примеси материнской и эмбриональной крови. Кровь в материнском обращении поставлена через открытые законченные мелкие артерии intervillous пространству хориальной пластины, где это купает ворсины хориона, которые несут пупочные капиллярные кровати, таким образом позволяя газовому обмену произойти между материнским и эмбриональным обращением. Deoxygenated, в который материнская кровь стекает открытый, закончил intervillous venules, чтобы возвратиться к материнскому обращению. Из-за примеси окисленной и deoxygenated крови, материнская кровь в космосе intervillous ниже в кислороде, чем артериальная кровь. Также, эмбриональный гемоглобин должен быть в состоянии связать кислород с большей близостью, чем взрослый гемоглобин, чтобы дать компенсацию за относительно более низкую кислородную напряженность материнской крови, поставляющей хорион.
Влечение эмбрионального гемоглобина к кислороду существенно больше, чем тот из взрослого гемоглобина. Особенно, P50 оценивают за эмбриональный гемоглобин (т.е., парциальное давление кислорода, в котором белок составляет насыщаемых 50%; нижние значения указывают на большую близость), примерно 19 мм рт. ст., тогда как у взрослого гемоглобина есть стоимость приблизительно 26,8 мм рт. ст. В результате «кислородная кривая насыщенности», которая готовит насыщенность процента против почтового, лево-перемещена для эмбрионального гемоглобина по сравнению с той же самой кривой во взрослом гемоглобине.
Это большее влечение к кислороду объяснено отсутствием взаимодействия эмбрионального гемоглобина с 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-BPG или 2,3-DPG). Во взрослых эритроцитах это вещество уменьшает близость гемоглобина для кислорода. 2,3-BPG также присутствует в эмбриональных эритроцитах, но взаимодействует менее эффективно с эмбриональным гемоглобином, чем взрослый гемоглобин, из-за изменения в единственной аминокислоте, найденной в 2,3-BPG ‘обязательном кармане’: от Гистидина (заряженная положительность, взаимодействует хорошо с отрицательными зарядами, найденными на поверхности 2,3-BPG) к серину (который, имеет нейтрально заряженную цепь стороны в физиологическом pH факторе и взаимодействует менее хорошо). Это изменение результаты в 2,3-BPG закреплении менее хорошо с эмбриональным Hb, и в результате кислородом свяжет с ним с более высокой близостью, чем взрослый гемоглобин.
Для матерей, чтобы поставить кислород зародышу, необходимо для эмбрионального гемоглобина извлечь кислород из материнского окисленного гемоглобина через плаценту. Это требует, чтобы у эмбрионального гемоглобина была более высокая кислородная близость, чем тот из материнского перевозчика. Это достигнуто эмбриональной подъединицей гемоглобина γ (гамма) вместо b (бета) подъединица. У γ подъединицы есть меньше положительных зарядов, чем взрослый гемоглобин b подъединица. Это означает, что 2,3-BPG менее электростатически связан с эмбриональным гемоглобином по сравнению со взрослым гемоглобином и поэтому менее эффективный при понижении кислородной близости эмбрионального гемоглобина. Эта пониженная близость допускает взрослый гемоглобин (материнский гемоглобин), чтобы с готовностью передать его кислород эмбриональному гемоглобину.
Распределение
После первых 10 – 12 недель развития основная форма зародыша гемоглобина переключается от эмбрионального гемоглобина до эмбрионального гемоглобина. При рождении эмбриональный гемоглобин включает 50-95% гемоглобина младенца. Это снижение уровней после шести месяцев как взрослый синтез гемоглобина активировано, в то время как эмбриональный синтез гемоглобина дезактивирован. Вскоре после взрослый гемоглобин (гемоглобин в особенности) вступает во владение как преобладающая форма гемоглобина в нормальных детях.
Определенные генетические аномалии могут заставить выключатель к взрослому синтезу гемоглобина терпеть неудачу, приведя к условию, известному как наследственное постоянство эмбрионального гемоглобина (HPFH).
Структура и генетика
Большинство типов нормального гемоглобина, включая гемоглобин A, гемоглобин A2 и гемоглобин F, является tetramers, составленным из четырех подъединиц белка и четырех heme протезных групп. Принимая во внимание, что взрослый гемоглобин составлен из двух альф и двух бета подъединиц, эмбриональный гемоглобин составлен из двух альф и двух гамма подъединиц, обычно обозначаемых как αγ. Из-за его присутствия в эмбриональном гемоглобине гамма подъединицу обычно называют «эмбриональной» подъединицей гемоглобина.
В людях каждая хромосома 11 содержит две подобных копии гена, который кодирует гамма подъединицу, γG (глицин как остаток 136) и γA (аланин как остаток 136). (Бета подъединица находится также на Хромосоме 11), ген, который кодирует для альфа-подъединицы, расположен на хромосоме 16 и также присутствует в двойном экземпляре.
Клиническое значение
Лечение серповидно-клеточной анемии
Когда эмбриональное производство гемоглобина выключено после рождения нормальные дети начинают производить взрослый гемоглобин (HbA). Дети с серповидно-клеточной анемией вместо этого начинают производить дефектную форму гемоглобина, названного гемоглобином S. Это разнообразие совокупностей гемоглобина, формируя нити, которые заставляют эритроциты изменять свою форму от раунда до серповидных, у которых есть большая тенденция сложить сверху друг друга и кровеносных сосудов блока. Они неизменно приводят к так называемым болезненным vaso-преграждающим эпизодам, которые являются признаком болезни.
Если эмбриональный гемоглобин остается преобладающей формой гемоглобина после рождения, числа болезненных уменьшений эпизодов в пациентах с серповидно-клеточной анемией. Гидроксимочевина способствует производству эмбрионального гемоглобина и может использоваться, чтобы рассматривать людей с серповидно-клеточной анемией. Сокращение эмбрионального гемоглобина серьезности болезни прибывает из ее способности запретить формирование совокупностей гемоглобина в пределах эритроцитов, также содержащих гемоглобин S. Комбинированная терапия с гидроксимочевиной и рекомбинантным эритропоэтином – а не лечение одной только гидроксимочевиной – как показывали, далее подняла гемоглобин F уровни и способствовала развитию HbF-содержания F-клеток.
Внешние ссылки
- Гемоглобинопатии
- Транспорт через плаценту
- Американская ассоциация анемии серповидного эритроцита
- https://www .sicklecelldisease.org
- Синтез гемоглобина
- Структура гемоглобина и функция
- Гемоглобин F фактические данные
- Эмбриональный гемоглобин [доктор]
- Гидроксимочевина при серповидно-клеточной анемии
- Лечение серповидно-клеточной анемии