Фетальный и эмбриональный гемоглобин
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 декабря 2016;
проверки требует 1 правка.
Гемоглоби́н F (HbF) — фетальный, плодный тип гемоглобина человека.
Впервые описан в России в 1866 году Эрнстом Фридрихом Эдуардом Кёрбером — младшим братом профессора Дерптского университета Бернгарда Августовича Кёрбера[1], которому нередко приписывается это открытие, в диссертации на звание доктора медицины «Ueber Differenzen des Blutfarbstoffes» («О различиях в пигменте крови»)[2].
Строение[править | править код]
Гемоглобин F — это белок-гетеротетрамер из двух α-цепей и двух γ-цепей глобина, или гемоглобин α2γ2. Этот вариант гемоглобина есть и в крови взрослого человека, но в норме он составляет менее 1 % от общего количества гемоглобина крови взрослого и определяется в 1-7 % от общего числа эритроцитов крови. Однако у плода эта форма гемоглобина является доминирующей, основной.
Гемоглобин F обладает повышенным сродством к кислороду и позволяет сравнительно малому объёму крови плода выполнять кислородоснабжающие функции более эффективно. Однако гемоглобин F обладает меньшей стойкостью к разрушению и меньшей стабильностью в физиологически широком интервале pH и температур. В течение последнего триместра беременности и вскоре после рождения ребёнка гемоглобин F постепенно — в течение первых нескольких недель или месяцев жизни, параллельно увеличению объёма крови — замещается «взрослым» гемоглобином А (HbA), менее активным транспортёром кислорода, но более стойким к разрушению и более стабильным при различных значениях pH крови и температуры тела. Такое замещение происходит вследствие постепенного снижения продукции γ-цепей глобина и постепенного увеличения синтеза β-цепей созревающими эритроцитами.
Повышенное сродство к кислороду HbF определяется его первичной структурой: в γ-цепях вместо гистидина-143 (β-143 гистидин у HbA) находится серин-143, вносящий дополнительный отрицательный заряд. В связи с этим молекула HbF менее положительно заряжена и основной конкурент за связь гемоглобина с кислородом − 2,3ДФГ (2,3-дифосфоглицерат) — в меньшей степени связывается с гемоглобином, в этих условиях кислород получает приоритет и связывается с гемоглобином в большей степени.
Синтез в организме человека[править | править код]
Начинает вырабатываться с 6-7 недели развития плода (с начала формирования плаценты), начиная с 10-12 недели становится основным вариантом, замещая эмбриональный гемоглобин. Его первичная структура отличается от первичной структуры гемоглобина А в тридцати девяти позициях (последовательность β-цепей по сравнению с таковой у γ-цепей). Эти отличия лежат в основе отличий физико-химических свойств гемоглобина А от гемоглобина F. Фетальный гемоглобин является устойчивым к денатурирующему воздействию щёлочи. Это отличительное свойство легло в основу метода количественного определения фетального гемоглобина. Кроме того, фетальный гемоглобин в большей степени способен превращаться в метгемоглобин, имеет специфический спектр поглощения в ультрафиолетовой части спектра. К моменту рождения на долю фетального гемоглобина приходится 80-85 % от общего количества. Синтез фетального гемоглобина в течение первого года жизни замедляется, заменяясь гемоглобином взрослого типа. К трём годам его количество соответствует содержанию HbF у взрослого человека и составляет 1-1,5 %.
Диагностика[править | править код]
Определение фетального гемоглобина имеет большое диагностическое значение для ряда заболеваний и состояний. Так, по уровню фетального гемоглобина можно судить о «степени созревания» недоношенного ребёнка.
Определение уровня фетального гемоглобина важно для проведения лечебных мероприятий при гемолитической анемии новорождённых, касающихся заменных переливаний крови. Заменные переливания крови проводятся донорской кровью, в которой практически отсутствует фетальный гемоглобин. В связи с этим о полноте заменных переливаний можно судить по уровню фетального гемоглобина у новорождённого ребёнка.
С помощью определения фетального гемоглобина диагностируется анемия в случае фето-материнской и фето-фетальной гемотрансфузий. Если ребёнок рождается с анемией, то при определении HbF у матери он будет повышен. Следовательно, имеет место фето-материнская гемотранфузия, при которой эритроциты плода через плаценту проникают в организм матери. При рождении близнецов возможно обнаружение анемии у одного из новорождённых. В этом случае определение уровня фетального гемоглобина может подтвердить фето-фетальную гемотрансфузию, при которой у одного из близнецов уровень HbF повышен, а у другого он снижен.
Также определение фетального гемоглобина важно для диагностики лейкозов. Повышение фетального гемоглобина является показателем возврата к эмбриональному типу кроветворения, то есть свидетельствует о появлении молодых, незрелых клеток крови. На ранних стадиях заболевания это может быть одним из важных показателей. Уровень фетального гемоглобина может свидетельствовать также и о полноте ремиссии после проведённых курсов лечения, а также о новом обострении.
Содержание фетального гемоглобина повышается при гипоксии тканей и гипоксемии. Это происходит в результате компенсаторного повышения синтеза гемоглобина, обладающего повышенным сродством к кислороду. Гипоксия и гипоксемия являются следствием недостаточного снабжения тканей кислородом, что может быть при анемиях, заболеваниях легких.
См. также[править | править код]
- Гемоглобин E
- Гемоглобин А
Примечания[править | править код]
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
Образование гемоглобина у плода и новорожденного. Показатели в нормеГемопоэз — процесс, который поддерживает продукцию гемопоэтических клеток крови на протяжении всей жизни. Основным местом гемопоэза у плода является печень, в то время как на протяжении всей постнатальной жизни — костный мозг. Все гемопоэтические клетки образуются из полипотентных гемопоэтических стволовых клеток, которые являются ключевыми для нормального кровообразования; при их дефиците происходит недостаточность костного мозга, поскольку стволовые клетки требуются для продолжающегося замещения погибающих клеток. Число полипотентных стволовых клеток остаётся относительно постоянным на протяжении всей жизни, поскольку пул стволовых клеток поддерживается балансом между пролиферацией стволовых клеток и дифференциацией в более зрелые гемопоэтические клетки всех гемопоэтических линий дифференцировки. Гемопоэтические стволовые клетки от здоровых доноров используются для лечения детей с недостаточностью костного мозга (трансплантация стволовых клеток). Продукция гемоглобина у плода и новорождённогоНаиболее важное различие между гемопоэзом у плода по сравнению с постнатальной жизнью заключается в изменении принципа продукции Hb на каждой стадии развития. Первая формируемая глобиновая цепь — е-глобин, который практически немедленно дополняется а- и у-глобинами, которые экспрессируются с 4-5 нед гестации. Фетальный Hb (HbF) состоит из 2а- и 2у-цепей (2а2у) и является основным Нb в течение внутриутробной жизни. У него более высокая аффинность к кислороду, чем у Hb взрослого человека (HbA), которая позволяет ему экстрагировать и удерживать кислород, что является преимуществом в относительно гипоксической окружающей среде плода. Типы Hb у новорождённого, появившегося в срок: HbF, HbA и HbA2. HbF постепенно замещается HbA в течение первого года жизни. HbF и эмбриональный Hb в норме не определяются после периода младенчества, однако они продуцируются при врождённых нарушениях продукции Hb (гемоглобинопатиях) и определение их помогает в диагностике этих заболеваний. Гематологические показатели при рождении и в первые несколько недель жизни: • Запасы железа, фолиевой кислоты и витамина В12 у доношенных и недоношенных младенцев достаточные при рождении. Однако у недоношенных младенцев запасы железа и фолиевой кислоты ниже и снижаются быстрее, что приводит к недостаточности после 2-4 мес, если не осуществляется рекомендованный ежедневный приём. Гемоглобин при рождении: Примечание. Hb — гемоглобин; НbА — гемоглобин взрослого человека; HbF — фетальный гемоглобин. Схема обмена гемоглобина и билирубина – Также рекомендуем “Железодефицитная анемия у детей: клиника, диагностика, лечение” Оглавление темы “Болезни крови детей”:
|
Фетальный гемоглобин – это плодный подвид гемоглобина человека. В медицинском мире он обозначается аббревиатурой hbf. Важность этого элемента для человека невозможно переоценить. Хотя в большом количестве он присутствует в нашем организме сравнительно недолго, это соединение задействовано практически во всех жизненно важных процессах. Именно поэтому для диагностирования некоторых заболеваний у пациента проверяют его уровень.
Расшифровка понятия фетальный гемоглобин
Фетальным гемоглобином называется соединение гемоглобинового белка, который способствует правильному насыщению нашего организма кислородом. Это вещество образуется в эритроцитах эмбриона, поэтому часто его определяют как плодный гемоглобин.
Гемоглобин f характеризуется конкретной схемой развития в теле:
- Возникает у эмбриона на 9-10 неделе беременности.
- К первому триместру считается главным видом гемоглобина у будущего ребенка.
- Сохраняет приоритетность у новорожденного.
- Резко снижается с 25 дня рождения малыша.
- За временной промежуток с 25 по 105 день жизни грудничка гемоглобин f снижается к норме, допустимой для взрослого человека.
Важно! Безопасный показатель фетального гемоглобина для взрослого должен составлять только один процент от всех гемоглобиновых образований, главным среди которых теперь становится гемоглобин-А. Он заменяет фетальный и обеспечивает человеческому организму требуемое количество кислорода.
Ребенок в утробе матери
Важность фетального гемоглобина для новорожденного
Для данного белкового соединения характерно высокое химическое сродство с кислородом, поэтому оно эффективно работает при «извлечении» кислорода из гемоглобина беременной женщины и передаче к ребенку через плаценту. После рождения малыша это сродство уже не требуется, поскольку hbf гемоглобин хуже делится кислородом с тканями. В итоге это может стать решающим фактором при сердечной или легочной гипоксемии. Во избежание подобных патологий, фетальный гемоглобин начинает заменяться более функциональным гемоглобином-А еще до появления ребенка на свет.
Резкий скачок парциального давления кислорода в артериальной крови (раО2) с 25-32 мм ртутного столба у плода до 87-98 мм у новорожденного провоцирует недостаточный синтез эритроцитов в первые 6-9 недель жизни малыша. Данное негативное влияние на костномозговое кроветворение нередко вызывает физиологическую анемию. В зону риска попадают недоношенные дети, поскольку у них после рождения быстро увеличивается масса тела и литраж крови.
В конечном счете уменьшение количества гемоглобина снижает парциальное давление кислорода на ткани, что провоцирует увеличение уровня эритрпоэтина и продуцирование эритроцитов.
Польза эмбрионального гемоглобина
Это белковое соединение важно не только для плода и новорожденного, но и для специалистов при проведении диагностики различных недугов. Чаще всего он применяется в таких структурных анализах:
- Для проверки степени созревания ребенка при недоношенности.
- Для подтверждения/опровержения гемолитической анемии у грудничков. При такой патологии проводятся переливания крови, об их эффективности тоже судят по количеству этого соединения.
- Для обнаружения лейкоза, для которого характерен повышенный уровень фетального гемоглобина.
- Для выявления предрасположенности к гипоксии и гипоксемии. Если патология присутствует, уровень этого белкового соединения значительно выше нормы.
Гипоксия
Нередки случаи, когда при проблемах с кислородным насыщением организма гемоглобин-А замещается белком типа f, поскольку первый при таких условиях не может стать надежным источником кислорода для органов.
Отличия между белковыми соединениями А и F
Главное, что разделяет эти два типа белка – способность насыщать тело кислородом. Белок типа F выполняет данное задание лучше белка типа А. Обусловлено это несколькими факторами:
- Различиями полипептидной цепи в структуре.
- Необходимостью развивающегося плода получать кислород из внутриутробной водной среды, где его количество значительно ниже, чем в воздушной, в которую попадает малыш после рождения.
- В несколько раз меньшим литражом крови, которой надо перенести кислород по всем органам и системам организма.
К недостаткам белка типа F относят:
- Не способен выдержать перемену температурного режима.
- Сложно и длительно адаптируется к кислотности новой окружающей среды.
У ребенка, имеющего предрасположенность к легочным патологиям, усиленная отдача гемоглобином f кислорода организму может спровоцировать развитие гипоксии.
Диагностирование заболеваний по результату анализа на белок F
Информация о количестве фетального и гликированного (а1с) белка, которое может содержать наше тело, помогает при диагностике многих болезней и патологий. К примеру, при беременности количество этих соединений показывает врачу стадию созревания будущего малыша.
Если у рожденного малыша диагностировали гемолитическую анемию, инструкция предполагает использование данных анализа на количество фетального гемоглобина.
Кровь донора
По количеству присутствующего в организме фетального гемоглобина специалисты могут определить лейкемию у пациента. Если общий анализ и биохимия крови показали превышение нормы, это расценивается как признак возврата организма к эмбриональной стадии образования крови и появлению большого количества незрелых сформировавшихся клеток.
Еще завышенные показатели данного белкового соединения свидетельствуют о наличие в организме острого дефицита кислорода.