Дериват гемоглобина что это

Цифры напротив символа Hb, или гемоглобина, в бланке с результатами общего анализа крови могут раскрыть врачу причины низкого давления, головокружения, судорог ног пациента, а также оповестить о надвигающихся серьезных угрозах. Своевременное выявление отклонений и приведение концентрации гемоглобина в норму позволит избежать серьезных проблем со здоровьем. Речь идет о снижении рисков инфарктов и инсультов у людей в возрасте, патологий развития детей, ухудшения состояния матери и плода во время беременности.

Что такое гемоглобин и каковы его функции

Гемоглобин (Hb) — сложный железосодержащий белок, содержащийся в эритроцитах (красных кровяных тельцах) крови и частично присутствующий в свободном виде в плазме. Именно он осуществляет перенос кислорода от легких к клеткам и углекислого газа — в обратном направлении. Если говорить образно, то эритроцит — это своеобразное грузовое судно, курсирующее по кровяному руслу, а молекулы гемоглобина — контейнеры, в которых транспортируется кислород и углекислый газ. В норме один эритроцит вмещает порядка 400 млн молекул гемоглобина.

Участие в газообмене — важнейшая, но не единственная функция «кровяных шаров» (от греч. haima — «кровь» + лат. globus — «шар»). Благодаря своим уникальным химическим свойствам гемоглобин является ключевым элементом буферной системы крови, поддерживающим кислотно-щелочной баланс в организме. Hb связывает и выводит на клеточном уровне кислые соединения (препятствует ацидозу — закислению тканей и крови). А в легких, куда он поступает в форме карбгемоглобина (HbCO2), за счет синтеза углекислоты предотвращает противоположный процесс — защелачивание крови, или алкалоз[1].

Производная Hb — метгемоглобин (HbOH) — обладает еще одним полезным свойством: прочно связывать синильную кислоту и другие токсичные вещества. Таким образом, железосодержащий белок принимает удар на себя и снижает степень отравления организма[2].

Итак, гемоглобин крайне важный элемент жизнедеятельности и патологическое уменьшение его концентрации (анемия или малокровие) может спровоцировать в лучшем случае ломкость ногтей и волос, сухость и шелушение кожи, мышечные судороги, тошноту и рвоту, головокружение. Острая же форма анемии вызывает кислородное голодание клеток, приводящее к обморокам, галлюцинациям и фатальным последствиям — гипоксии мозга, атрофии нервных клеток, параличу дыхательной системы.

Как должно быть в норме

Уровень гемоглобина в нашей крови может несколько увеличиваться и уменьшаться по естественным причинам. Обновление гемоглобина связано с жизненным циклом эритроцита, к которому он прикреплен. Так, примерно каждые 120 дней часть молекул гемоглобина вместе с эритроцитами отправляется в печень — на расщепление и после вновь синтезируется, присоединяясь к свободному эритроциту[3].

Количество гемоглобина зависит от возраста и пола, меняется в процессе вынашивания и рождения ребенка[4].

На гемоглобин также оказывают влияние специфические условия труда или проживания (например, повышенные показатели бывают у пилотов и жителей гористой местности), приверженность вегетарианству и донорство (эти факторы, напротив, снижают гемоглобин)[5].

Согласно рекомендациям ВОЗ[6], нормой гемоглобина считается:

для детей от полугода до 5 лет — 110 г/л и выше;
для детей 5–11 лет — 115 г/л и больше;
для детей 12–14 лет, а также девушек и женщин (15 лет и старше) — 120 г/л и выше;
для мужчин (15 лет и старше) — 130–160 г/л.

Беременным женщинам, обеспечивающим минералами (в том числе железом) себя и малыша, важно следить, чтобы уровень гемоглобина не падал ниже 110 г/л. Отметим, что, по данным ВОЗ, железодефицитная анемия (ЖДА) диагностируется у 38,2% беременных на планете[7]. Дефицит молекул гемоглобина может возникнуть после 20-й недели «интересного положения»: из-за увеличения объема циркулирующей крови, растущих потребностей плода, уменьшения поступления и всасывания железа вследствие токсикоза и расстройств ЖКТ. В это время женщину может мучить слабость, головокружение, одышка даже при непродолжительной ходьбе, судороги нижних конечностей. Опасное следствие острых форм ЖДА — преждевременные роды, задержки в развитии плода.

Кстати, необычные вкусовые запросы беременных (вплоть до анекдотичных, таких как салат из жареной клубники и селедки) порой тоже связаны с потребностью в железе для синтеза гемоглобина. Роды, сопровождающиеся потерей крови, ведут к дополнительному понижению гемоглобина. В целом от зачатия до появления ребенка на свет организм женщины утрачивает порядка 700 мг железа, еще 200 мг — за период лактации[8]. На восстановление запасов требуется не менее трех лет.

Виды анализов на гемоглобин

Подсчет числа молекул гемоглобина производится при общем анализе крови. Помимо количества белка (строка Hb), в бланке анализа могут указать MCH/MCHC, что соответствует среднему содержанию/концентрации гемоглобина в эритроците. Это уточнение позволяет подсчитать полезный железопротеин и исключить из расчета аномальные, нестабильные формы гемоглобина, не способные переносить кислород.

Для измерения гемоглобина во внелабораторных условиях — в машинах скорой помощи или при проведении профилактических выездных осмотров — применяются специальные гемоглобинометры. Это портативные приборы, в которые помещается кровь с реагентом для фотометрического автоматического определения количества гемоглобина.

Для массового тестирования на анемию в странах третьего мира ВОЗ разработала малозатратный колорометрический метод исследования. При колориметрии каплю крови наносят на специальную хроматографическую бумагу и сопоставляют ее со шкалой цветов, соответствующих разным показателям гемоглобина с шагом 20 г/л[9].

Уровень гликированного гемоглобина определяется и при биохимическом анализе венозной крови. Цель исследования в данном случае — определение глюкозы в крови, которая образует прочное соединение с гемоглобином и лишает его возможности транспортировать кислород. Показатель важен для диагностики сахарного диабета и оценки эффективности его лечения.

Чем опасен повышенный гемоглобин в крови

Высокий гемоглобин может быть вызван объективной нехваткой кислорода, стимулирующей организм на увеличенное производство этого белка крови. Подобная патология часто фиксируется у экипажей воздушных судов и часто летающих пассажиров, жителей высокогорья, альпинистов, горнолыжников. В силу большей потребности в кислороде повышенный уровень гемоглобина свойственен профессиональным спортсменам, преимущественно лыжникам, легкоатлетам, борцам, тяжелоатлетам. Это физиологический механизм компенсации, не вызывающий никаких медицинских опасений (кавказское долголетие — яркий тому пример).

Повысить гемоглобин может и пагубная привычка: во время курения человек вдыхает меньше кислорода, чем требуется, и организм реагирует на это выработкой дополнительного гемоглобина.

К сожалению, повышенный гемоглобин может указывать и на патологии системы кроветворения: эритроцитоз, рак крови, обезвоживание организма, порок сердца и легочно-сердечную недостаточность, а также на непроходимость кишечника[10].

Увеличенное количество гликированного гемоглобина отмечается при сахарном диабете: часть молекул Hb «перетягивает» на себя глюкозу, и для нормального дыхания требуются добавочные кислородные «контейнеры»[11].

Повышенный свободный гемоглобин в плазме фиксируется и при ожоговых поражениях вследствие разрушения эритроцитов с высвобождением из них гемоглобина[12].

Опасность высокого гемоглобина (+20 г/л от нормы и более) заключается в сгущении и увеличении вязкости крови, приводящему к образованию тромбов. Тромбы, в свою очередь, могут вызвать инсульт, инфаркт, кровотечение в ЖКТ или венозный тромбоз[13].

Гемоглобин ниже нормы: что это значит и к чему приводит

Железо — один из самых распространенных и легко добываемых химических элементов на Земле. При этом, как ни парадоксально, от дефицита железа в организме страдает больше людей, чем от какого-либо другого нарушения здоровья[14]. В группе риска население из низких социальных слоев, не получающее достаточного количества железа из продуктов питания, женщины репродуктивного возраста и дети, то есть люди, у которых «приход» элемента меньше «расхода».

Причиной низкого уровня гемоглобина (минус 20 г/л от нормы и более) зачастую являются скудное или несбалансированное питание — недостаточное поступление железа и меди, витаминов A, С и группы B или употребление железосодержащей пищи совместно с цинком, магнием, хромом или кальцием, которые не позволяют Fe усваиваться[15].

Низкие показатели могут наблюдаться у вегетарианцев, т.к. негемовое железо из растительной пищи усваивается намного хуже, чем гемовое, источником которого служат продукты животного происхождения[16].

Смежная причина — наличие кишечных паразитов, которые перехватывают поступающие микроэлементы и витамины. Усвоению железа могут также мешать проблемы с желудочно-кишечным трактом.

Заметное снижение уровня гемоглобина сопровождает кровопотери, вызванные ранениями, оперативным вмешательством, менструацией, кровотечениями, возникающими во время родов и абортов, а также при донации крови и ее компонентов.

На уровень гемоглобина влияют и скрытые кровопотери при патологии ЖКТ (язвы желудка и ДКП), варикозе, миомах и кистах органов женской половой системы, кровоточивость десен.

Причины снижения гемоглобина, возникающие во время беременности и лактации, а также осложнения, к которым они могут привести, мы рассмотрели выше. Длительный железодефицит у мужчин, детей и небеременных женщин имеют сходную симптоматику: ухудшение состояния кожи, ногтей и волос, головокружение, обмороки, онемение рук и ног, беспричинная слабость.

Кислородное голодание вследствие недостатка гемоглобина может привести к ухудшению памяти, замедлению нервных реакций, в запущенной форме — к атрофии клеток мозга и других органов и систем организма.

Усиленное кровообращение (более частый прогон гемоглобина от легких к тканям и обратно) чревато проблемами с сердцем и сосудами: кардиомиопатией и развитием сердечной недостаточности.

Низкий гемоглобин негативно отражается на буферной функции: это значит, что закисление крови подрывает иммунную защиту организма, снижает сопротивляемость простудным и инфекционным заболеваниям.

Наиболее уязвимы перед анемией дети и подростки. Острый дефицит жизненно важного минерала может сказаться на их умственном и физическом развитии[17].

Гемоглобин — незаменимый участник жизнедеятельности, на который возложены важнейшие функции: перенос кислорода и углекислого газа, сохранение кислотно-щелочного баланса, противостояние ядам. Еще одна функция — сигнальная — помогает по отклонению уровня гемоглобина от нормы выявить риски развития патологий и принять контрмеры. Таким образом, контроль и оперативная коррекция уровня гемоглобина — не прихоть врачей, а действенный способ сохранить здоровье.

Источник

Торшин В. А., к. м. н., доцент кафедры биохимии РМАПО, г. Москва

В нормальных условиях в крови содержатся незначительные количества дериватов гемоглобина, не способных переносить кислород, так называемые дисгемоглобины: карбоксигемоглобин, метгемоглобин и сульфгемоглобин. При увеличении содержания дисгемоглобинов существенно страдает кислородотранспортная функция крови. Клинически наиболее значимы такие дисгемоглобины, как карбоксигемоглобин (СОНb) и метгемоглобин (MetHb).

Эндогенные и экзогенные источники метгемоглобина

Метгемоглобин постоянно образуется в результате нормального метаболизма клеток организма. Существует эндогенный механизм регуляции уровня метгемоглобина в крови, позволяющий поддерживать долю этой фракции не выше 1,0—1,5% от общего Hb. В отличие от карбоксигемоглобина, образованного в результате включения моноксида углерода в состав молекулы гемоглобина, метгемоглобин отличается от гемоглобина только наличием в геме окисленного трехвалентного железа Fe+++ вместо железа двухвалентного Fe++. В природе присутствует множество соединений, способных окислить Fe++ в Fe+++ в молекуле гемоглобина. Помимо внешних, известны и эндогенные воздействия, а также врожденные нарушения механизмов регуляции уровня метгемоглобина.

Виды воздействия и причины метгемоглобинемии

Врожденные

HbM
Дефицит метгемоглобинредуктазы (цитохром-b5-редуктазы)

Приобретенные (медикаментозные воздействия)

Амилнитрит
Новокаин
Лидокаин/прилокаин
Дапсон
Нитроглицерин
Нитропруссид
Фенацетин
Феназопиридин
Метоклопрамид
Сульфонамиды
Хиноны (хлорхинон, примаквин)
Оксид азота
Др.

Приобретенные (химические агенты)

Анилиновые красители
Бутил нитрит
Хлорбензол
Изобутил нитрит
Нафтален
Нитрофенол
Нитрат серебра
Тринитротолуол
Пищевые продукты и питьевая вода с высоким содержанием нитратов

Эндогенные причины (характерные для новорожденных и детей первого года жизни)

Сниженная активность метгемоглобинредуктазы (цитохром-b5-редуктазы) по сравнению со взрослыми (норма для взрослых 10—20 U/g, у детей в возрасте до 4 месяцев составляет не более 60%);
Диарея (непереносимость ряда белков, вирусный и бактериальный энтероколит и т. д. );
Состояния, вызывающие метаболический ацидоз;
Колонизация кишечника нитрообразующими бактериями.

Окисляющие вещества способны вызвать метгемоглобинемию либо прямым окислением железа гемоглобина, либо вследствие образования свободных радикалов. В дополнение к воздействию метгемоглобинобразующих лекарственных препаратов дети первого года жизни предрасположены к развитию метгемоглобинемии при приеме продуктов и питьевой воды с высоким содержанием нитратов. Кишечная флора, преобразующая нитраты в нитриты, также способствует увеличению образования метгемоглобина в детском возрасте. Кроме того, только к 4 месяцам жизни ребенка цитохром-b5-редуктаза достигает уровня активности взрослого индивидуума. Следует также отметить, что фетальный гемоглобин, характерный для новорожденных, легче подвергается окислению по сравнению с гемоглобином взрослых.

Новорожденные чаще подвержены диарее, которая может привести к развитию метаболического ацидоза. Известно, что в условиях метаболического ацидоза ферментная система восстановления гемоглобина способна терять до 50% своей активности. Метгемоглобинемия, связанная с диареей, вызывается комбинацией факторов даже при отсутствии системного ацидоза. В этом случае играет роль превращение нитратов в нитриты под действием грам-отрицательных бактерий, а также идиопатическая гиперчувствительная реакция на определенные протеины, содержащиеся в питательных смесях.

Механизмы регуляции уровня метгемоглобина

Основная система защиты от окисляющих агентов, позволяющая поддерживать фракцию метгемоглобина у здоровых субъектов на уровне 1,0—1,5%, включает в себя три компонента: восстановленный никотинамид динуклеотид (НАД-Н), гемсодержащий гемопротеин цитохром b5 и фермент цитохром- b5-редуктаза. Донором электронов является продукт гликолиза НАД-Н. Электрон передается от НАД-Н на цитохром b5 и в конечном счете на метгемоглобин. Транспорт электрона катализируется ферментом цитохром- b5-редуктазой. Этот механизм отвечает за восстановление 99% гемоглобина из метгемоглобина. Другой путь восстановления гемоглобина, связанный с активностью НАДФ-метгемоглобинредуктазы, в нормальных условиях оказывает незначительное влияние. Его роль повышается в случае дефицита цитохром- b5-редуктазы. Также этот альтернативный путь имеет значение для терапевтического воздействия основного антидота, применяемого при приобретенной метгемоглобинемии — метиленового синего. Наконец, восстанавливающим гемоглобин эффектом обладают такие антиоксиданты, как восстановленный глютатион и аскорбиновая кислота.

Врожденные метгемоглобинемии

Наследственная метгемоглобинемия является редкой генетической патологией, связанной с мутацией 22q13 хромосомы, на которой обнаружена цитохром-b5-редуктаза. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу и проявляется цианозом и высоким уровнем метгемоглобина в крови вскоре после рождения. Так как фермент цитохром-b5-редуктаза представлен как в свободной, так и связанной форме с митохондриальной мембраной, существуют два типа гомозиготных метгемоглобинемий. При 1-ом типе, связанном с дефицитом фермента только в свободной форме, заболевание проявляется только цианозом. При 2-ом типе, связанном с дефицитом фермента во всех клетках, течение болезни более тяжелое (отставание в умственном развитии, неврологические нарушения).

Клинические симптомы при гетерозиготной метгемоглобинемии могут появиться только в условиях так называемого «окислительного стресса».
Гемоглобин-М (HbM) представляет группу аномальных гемоглобинов с мутациями в глобиновой цепи, которые фиксируют железо гема в окисленной форме. Замена гистидина тирозином в альфа и бета цепях определяет основные характеристики HbM. Врожденная патология, связанная с образованием гемоглобина-М, наследуется по аутосомно-доминантному типу.

Важно отметить то, что структурные изменения гема в HbM приводят к тому, что спектр поглощения HbM при проведении абсорбционной спектрофотометрии отличается от спектра обычного метгемоглобина. Это создает проблемы при проведении ко-оксиметрии, когда отмечаются ложно-нормальные значения FМetHb, а анализатор выдает ложно-повышенные значения FCOHb или FSHb. В такой ситуации необходимо проведение исследования с цианидом калия, либо использованием метода газовой хроматографии.

Клинические проявления метгмоглобинемии

Клинические проявления метгемоглобинемии достаточно отчетливо коррелируют с фракцией метгемоглобина в крови, измеряемой с помощью много-волнового ко-оксиметра. Современные ко-оксиметры, входящие в состав анализаторов газов крови и кислотно-основного баланса, позволяют провести анализ методом абсорбционной спектрофотометрии по 128 длина волн с шагом в 1,5 нм. Взаимосвязь клинических симптомов с долей фракции метгемоглобина в крови представлена в таблице 2.

FMetHb%	Симптоматика
<3	Отсутствие клинических проявлений
3—15	Сероватый оттенок кожных покровов
15—30	Цианоз, шоколадно-коричневое окрашивание крови
30—50	Диспноэ, головная боль, слабость, головокружение, обмороки, показатель пульсоксиметра SpO2 около 85%
50—70	Тахипноэ, метаболический ацидоз, аритмии, судороги, угнетение ЦНС вплоть до комы
>70	Выраженная клиника гипоксии, смерть

При оценке клинической симптоматики метгемоглобинемии следует учитывать значительную ранимость детей раннего возраста. Дети до 6 месяцев достаточно часто переносят диарею различной этиологии. Также следует учитывать возможное воздействие таких окисляющих агентов, как поверхностные анестетики или зубные гели, сульфаниламиды, нафталин-содержащие шарики и т. д. Рядом авторов отмечено отсутствие цианоза у детей с выраженной метгемоглобинемией на фоне диареи. Другие авторы отмечают специфическую непереносимость протеинов питательных смесей, как основную причину клинически значимой метгемоглобинемии.

Диагностика метгемоглобинемии

В диагностике метгемоглобинемии, несомненно, основным тестом является измерение фракции MetHb на современном ко-оксиметре. Интерпретация данных пульсоксиметрии и анализа газов крови может быть обманчивой при наличии MetHb. Пульсоксиметрия определяет фракции деокси- и оксигемоглобина измерением отношения абсорбции в красном и инфракрасном спектре методом эмиссионной спектрометрии. При отсутствии дисгемоглобинов пик абсорбции деокси- и оксигемоглобина отмечается на волнах 660 и 940 нм с соотношением 0,43, соответствующим 100% сатурации. Пик абсорбции метгемоглобина может быть на обеих волнах в равной степени, то есть метгемоглобинемия создает соотношение 1,0, соответствующее сатурации 85%. Таким образом, при метгемоглобинемии свыше 30% данные пульсоксиметрии будут составлять плато 82—85%, независимо от роста уровня метгемоглобинемии, и соответственно, степени выраженности гипоксии. Результаты стандартного анализа газов крови также не позволят диагностировать метгемоглобинемию, так как анализаторы вычисляют сатурацию SaO2%, учитывая paO2, pH, ctHb и предполагая нормальное положение кривой диссоциации оксигемоглобина. Достаточно редко встречается так называемая «псевдогемоглобинемия», когда сульфгемоглобин ко-оксиметром идентифицируется как MetHb. «Золотым стандартом» диагностики в подобных случаях является газовая хроматография.

Цианоз является наиболее частым симптомом метгемоглобинемии и служит причиной проведения дифференциальной диагностики с заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Для метгемоглобинемии характерно несоответствие выраженности цианоза и степени гипоксемии. Заболевания, сопровождающиеся выраженным цианозом, например, тромбоэмболия легочной артерии, проявляются отчетливым снижением paO2, которое не наблюдается при метгемоглобинеии и paO2 может быть выше 150 мм Hg. Другим диагностическим тестом является ингаляция кислорода, которая не приводит к уменьшению степени цианоза при метгемоглобинемии.
Артериальная кровь при метгемоглобинемии, бывает настолько темной, что при пункции артерии специалист может заподозрить попадание в венозный сосуд. В этом случае могут быть полезны самозаполняющиеся шприцы для забора артериальной крови. Пульсирующее поступление крови в самозаполняющийся шприц подтверждает попадание в артериальный сосуд, так как давление около 10 мм Hg в венах недостаточно для поступления крови «самотеком».

Лечение метгемоглобинемии

Лечение метгмоглобинемии базируется на восстановлении окисленного трехвалентного железа до двухвалентного. Методом выбора является внутривенное введение метиленового синего в дозе 1—2 мг/кг в течение 3-5 минут. Метиленовый синий рекомендован для введения пациентам с FmetHb 20% при наличии клинической симптоматики, при отсутствии симптомов — при уровне FmetHb 30%. Улучшение обычно наступает в течение 1 часа. При отсутствии улучшения допустимо повторное введение метиленового синего в дозе 1 мг/кг. Необходимо помнить, что метиленовый синий сам по себе является окисляющим агентом и может вызвать развитие гемолитической анемии, особенно при превышении его дозы свыше 4 мг/кг или у пациентов с дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. При сопутствующем наличии метгемоглобинемии и дефицита глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы терапия метиленовым синим может быть неэффективна, так как у этих пациентов имеется недостаточность НАДФ-кофактора. Альтернативным методом лечения этих больных является обменная гемотрансфузия. Также применяется введение N-ацетилцистеина, как предшественника глютатиона или глюкозы, как кофактора синтеза НАДФ. Полезным также оказывается внутривенное введение такого антиоксиданта, как аскорбиновая кислота в дозе 1—2 г.

В заключение следует отметить, что активное внедрение в практику работы отделений интенсивной терапии современных ко-оксиметров позволяет выяснить причину развития гипоксических состояний и определить степень дисгемоглобинемии, в частности метгемоглобинемии, во многих ургентных ситуациях, ранее остававшихся в области «terra incognita».

Библиография

Челноков С. Б., Яковлева Е. А.,Пудина Н. А. Случай тяжелой метгемоглобинемии у недоношенного новорожденного ребенка// Вестник интенсивной терапии. 2002. № 2. С. 18-21.
Торшин В. А. Клинически значимые дисгмоглобины. Карбоксигемоглобин // Лаборатория. 2007. № 1. С. 17-18.
Kyle A. Nelson, Mark A. Hostetler An Infant with Methemoglobinemia// Hospital Physician. 2003. February. рр. 31-38.
Shannon Haymond, Rohit Cariappa, Charles S. Eby, Mitchell Scott Laboratory Assessment of Oxygenation in Methemoglobinemia // Clinical Chemistry. 2005; 51-2. рр. 434-444.
Chris Higgins Causes and clinical significance of increased methemoglobin. https://www.bloodgas.org/, 2006, October.

Источник