Гемоглобин крови плода от гемоглобина матери отличается

Чем отличается гемоглобин крови плода от гемоглобина матери

Гемопоэз — 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 новорождённого

Наиболее 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:
• При рождении Hb у младенцев, рождённых в срок, высокий, 14-21,5 г/дл, для того чтобы компенсировать низкую концентрацию кислорода у плода. Hb падает в первые несколько недель в основном за счёт сниженного эритропоэза, уровень которого достигает самого низшего уровня вплоть до 10 г/дл в возрасте 2 мес. Нормальные гематологические показатели при рождении и в детстве представлены в приложении.
• У недоношенных младенцев отмечается более крутое снижение Hb — в среднем до 6,5-9,0 г/дл в первые 4-8 нед календарного возраста.
• Нормальный объём крови при рождении варьирует в зависимости от гестационного возраста. У здоровых младенцев средний объём крови — 80 мл/кг, у недоношенных — 100 мл/кг.

• 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.
• Количество лейкоцитов у новорождённых выше, чем у старших детей (10-25х109/л).
• Количество тромбоцитов при рождении находится в пределах нормальных показателей взрослого возраста (150-400х109/л).

Гемоглобин при рождении:
• Концентрация Hb при рождении высокая (>14 г/дл), однако снижается до минимального уровня в возрасте 2 мес.
• HbF постепенно замещается НЬА в младенческом возрасте.

Примечание. Hb — гемоглобин; НbА — гемоглобин взрослого человека; HbF — фетальный гемоглобин.

Схема обмена гемоглобина и билирубина

источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Гемоглобин — плод

Гемоглобин плода имеет более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин взрослого человека, и поэтому эффективность газообмена повышается. Диоксид углерода, представляющий собой конечный продукт обмена при аэробном дыхании, диффундирует в противоположном направлении. [1]

Гемоглобин плода , так называемый Hb-F, несколько отличается и по своему химическому строению от гемоглобина взрослых людей ( стр. [2]

В гемоглобине плода ( HbF) две р-цепи замещены у-цепями той же длины. В крови взрослого организма присутствует также дополнительный минорный компонент, НЬАз, содержащий вместо р-цепей две 6-цепи. [4]

При смешивании гемоглобина плода HbF с меченым НЬА при рН4 и последующей нейтрализации раствора образуется гемоглобин плода с меткой в а-цепи. Очевидно, а-цепи, содержащиеся в НЬА и в HbF, идентичны. Индивидуумы, гомозиготные по гену HbS, должны иметь нормальный HbF. Вместе с тем у индивидуумов, гемоглобин которых имеет аномалии в а-цепях, можно ожидать аномалий в гемоглобине плода. Последовательности аминокислот в у — и р-цепях более сходны друг с другом, чем с последовательностью в а-цепи. [5]

При смешивании гемоглобина плода HbF с меченым НЬА при рН4 и последующей нейтрализации раствора образуется гемоглобин плода с меткой в а-цепи. Очевидно, а-цепи, содержащиеся в НЬА и в HbF, идентичны. Индивидуумы, гомозиготные по гену HbS, должны иметь нормальный HbF. Вместе с тем у индивидуумов, гемоглобин которых имеет аномалии в а-цепях, можно ожидать аномалий в гемоглобине плода. Последовательности аминокислот в у — и р-цепях более сходны друг с другом, чем с последовательностью в а-цепи. [6]

У плацентарных позвоночных плоду приходится конкурировать за О2 с тканями матери. Кровь плода должна извлекать кислород из материнской крови через плацентарный барьер, и эту задачу намного облегчает то, что эритроциты плода содержат особый вариант гемоглобина ( гемоглобин плода ), обладающий большим сродством к О2, чем гемоглобин взрослого животного. Таким образом, гемоглобин плода, который по сродству к О2 занимает промежуточное положение между гемоглобином взрослого типа и окислительными ферментами в тканях плода, функционирует аналогично миоглобину в том смысле, что он тоже служит посредником в передаче кислорода от крови дышащим тканям. [7]

У плацентарных позвоночных плоду приходится конкурировать за О2 с тканями матери. Кровь плода должна извлекать кислород из материнской крови через плацентарный барьер, и эту задачу намного облегчает то, что эритроциты плода содержат особый вариант гемоглобина ( гемоглобин плода), обладающий большим сродством к О2, чем гемоглобин взрослого животного. Таким образом, гемоглобин плода , который по сродству к О2 занимает промежуточное положение между гемоглобином взрослого типа и окислительными ферментами в тканях плода, функционирует аналогично миоглобину в том смысле, что он тоже служит посредником в передаче кислорода от крови дышащим тканям. [8]

В крови зародыша на ранних стадиях его развития присутствует гемоглобин третьего типа. Зародышевый гемоглобин F обладает более высоким сродством к кислороду, чем гемоглобин А взрослых людей. Благодаря этому возможен оптимальный перенос кислорода от гемоглобина А матери к гемоглобину F плода . [9]

Дана зависимость насыщения гемоглобина ( НЬ) кислородом при рН 7 2 от концентрации свободного кислорода. Концентрации 02 в капиллярах легких ( 125 мкМ) н в капиллярах тканей, потребляющих О2 ( 50 мкМ), зафиксированы в узких пределах. Кривая а: в отсутствие дифосфоглицерата ( ДФГ) гемоглобин насыщается Ог в легких, но не может доставлять его к тканям. Кривые бив: поскольку гемоглобин плода ( кривая в) имеет более низкое сродство к ДФГ. [10]

При смешивании гемоглобина плода HbF с меченым НЬА при рН4 и последующей нейтрализации раствора образуется гемоглобин плода с меткой в а-цепи. Очевидно, а-цепи, содержащиеся в НЬА и в HbF, идентичны. Индивидуумы, гомозиготные по гену HbS, должны иметь нормальный HbF. Вместе с тем у индивидуумов, гемоглобин которых имеет аномалии в а-цепях, можно ожидать аномалий в гемоглобине плода . Последовательности аминокислот в у — и р-цепях более сходны друг с другом, чем с последовательностью в а-цепи. [11]

В 1949 г. Полинг, Итано, Сэнгер и Уэллс обнаружили, что гемоглобин больных серповидноклеточной анемией, HbS, отличается по своей электрофоретической подвижности от нормального гемоглобина человека, НЬА. Это исследование, в котором было обнаружено различие зарядов двух форм молекул гемоглобина, положило начало изучению молекулярных болезней крови. Генетики установили, что серповидноклеточная анемия наследуется по простым менделевским законам. Индивидуумы, гомозиготные по гену HbS, обычно умирают в раннем возрасте. В их крови часто сохраняется значительное количество гемоглобина плода , У индивидуумов, гетерозиготных по этому гену, содержится примерно 40 % HbS. [12]

III указывалось, что первичная структура некоторых полипептидных гормонов ( в частности, вазопрессина и меланоцитстимулирующего гормона) у разных биологических видов не вполне одинакова. Такая же видовая специфичность наблюдается и у белков. В препаратах цитохрома с, выделенных от разных видов, также были обнаружены индивидуальные различия, определяющиеся природой аминокислот в ключевом пептидном сегменте. Помимо этих вариаций, обусловленных видовой специфичностью, встречаются также и различия в белках одного и того же вида, возникшие в результате мутаций. Большинство сведений о влиянии мутаций на структуру белка почерпнуто нами из прекрасных работ Ингрэма. Ингрэм и его сотрудники показали, что нормальный гемоглобин взрослого человека и гемоглобин больных таким наследственным заболеванием, как серповидноклеточная анемия, отличаются только тем, что в определенном положении р-цепи остаток глутаминовой кислоты в аномальном гемоглобине заменен валином. Напомним, что молекула гемоглобина состоит из двух пар идентичных цепей: а — и р-цепей в гемоглобине взрослого человека или ос — и у-цепей в гемоглобине плода . [13]

Гемоглобин — олигомерный белок, который состоит из четырех субъединиц. Субъединицы а и р в третичной структуре весьма напоминают молекулу миоглобина. При связывании первой молекулы О2 происходит втягивание атома железа в плоскость тема. В итоге кривая связывания кислорода гемоглобина имеет S-образный вид. Такой тип зависимости определяется кооперативным ( совместным) действием всех субъединиц в интересах целой молекулы гемоглобина. Очевидно, что оксигемоглобин будет отдавать О2, а миоглобин его связывать. Сродство гемоглобина к О2 характеризуется величиной Р5о — значение / Ю2, при котором наблюдается полунасыщение гемоглобина кислородом. Значение Р50 всегда превышает значение / Ю2 в периферических тканях. Например, Р50 для HbAj составляет 26 мм рт. ст., а для фетального HbF — 20 мм рт. ст. Благодаря этой разнице гемоглобин F плода отбирает кислород у НЬА ( плацентарной крови матери. После рождения HbF должен утратить свою функцию, так как, обладая более высоким сродством к кислороду, он хуже освобождает его в тканях. [14]

источник

Фетальный гемоглобин — Fetal hemoglobin

Фетальный гемоглобин или фетальный гемоглобин (также гемоглобин F , HbF , или & alpha ; 2 γ 2 ) является основным кислородом транспортного белка в человеческом плоде в течение последних семи месяцев развития в матке и не сохраняется у новорожденных до примерно 2-4 месяцев. Функционально, фетальный гемоглобин отличается наиболее от взрослого гемоглобина в том , что он способен связывать кислород с большей аффинностью , чем взрослая форма, давая развивающийся плоду лучшего доступ к кислороду от матери крови .

У новорожденных, фетальный гемоглобин почти полностью заменен взрослый гемоглобин примерно 6 месяцев после рождения, за исключением нескольких случаев талассемии , в которых может быть задержка в прекращении производства HbF до 3-5 лет. У взрослых плода производство гемоглобина может быть возобновлено фармакологический, который полезен при лечении таких заболеваний, как серповидно-клеточной анемии .

содержание

обзор

Кислородсодержащая кровь поступает к плоду через пупочную вену из плаценты , которая прикрепляется к стенке матери матки . Хориона действует как барьер между материнской и циркуляцией плода , так что не существует примеси материнской и крови плода. Кровь в материнском кровотоке доставляется через артериол с открытым концами к межворсинчатому пространству хорионическога пластины, где она омывает хорионические ворсинки , которые несут пупочные капиллярные кровати, тем самое позволяя газообмен происходить между циркуляцией матери и плодом. Дезоксигенированные водостоки материнской крови в открытый законченный межворсинчатоме венул , чтобы вернуться в материнский кровоток. В связи с примесью кислорода и венозной кровью, материнская кровь в пространстве межворсинчатого ниже кислороде , чем артериальная кровь. Таким образом , фетальный гемоглобин должен быть способен связывать кислород с большей аффинностью , чем взрослый гемоглобин с тем , чтобы компенсировать относительно более низкое напряжение кислорода из материнской крови , питающей хорион.

Сродства фетального гемоглобина для кислорода значительно больше , чем у взрослого гемоглобина. Следует отметить, что Р50 значение для фетального гемоглобина ниже , чем взрослого гемоглобина (то есть, парциальное давление кислорода , при котором белок составляет 50% насыщенными, более низкие значения указывают на большее сродство). Р50 фетального гемоглобина составляет примерно 19 мм ртутного столба , в то время как взрослого гемоглобина примерно 26,8 мм рт.ст.. В результате, на «кривой насыщения кислородом», что насыщение участков • процентов против рО 2 , остается смещенной для фетального гемоглобина по сравнению взрослого гемоглобина.

Это большее сродство к кислороду объясняется отсутствием взаимодействия фетального гемоглобина с 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-БПГ или 2,3-DPG). У взрослых красных кровяных клеток , это вещество снижает сродство гемоглобина к кислороду. 2,3-БПГ также присутствует в плодных красных кровяных клеток, но менее эффективно взаимодействует с фетального гемоглобина , чем взрослого гемоглобина. Это связанно с изменением одной аминокислоты ( остаток 143) , найденным в 2,3-БПГЕ «связывающего карман»: от гистидина до серина , что приводит к большому сродству кислорода.

В то время как гистидин положительно заряженный и хорошо взаимодействует с отрицательными зарядами, находящихся на поверхности 2,3-БПГА, серин имеет нейтральный заряженную боковую цепь при физиологическом рНе, и взаимодействует менее хорошо. Это изменение приводит к менее связывание 2,3-БПГА плод Hb, и в результате кислород будет связываться с ней с более высоким сродством, чем взрослый гемоглобин.

Для матерей , чтобы доставить кислород к плоду, это необходимо для того , фетальный гемоглобин , чтобы извлечь кислород из материнского оксигемоглобина через плаценту. Более высокое сродство кислорода , необходимое для фетального гемоглобина достигается за счет белковой субъединицы у (гамма), вместо & beta ; (бета) субъединицей. Так как γ — субъединица имеет меньше положительные заряды , чем (взрослая) -субъединица, 2,3-БПГ меньше электростатический привязан к фетальному гемоглобину по сравнению с взрослым гемоглобином. Это опускает сродство позволяет взрослый гемоглобин (материнский гемоглобина) , чтобы легко переносить кислород к его плоду кровотоку.

распределение

После первых 10 до 12 недель развития, плод первичная форма гемоглобина переключается с эмбрионального гемоглобина к фетального гемоглобина. При рождении фетального гемоглобина составляет 50-95% гемоглобина ребенка. Эти уровни снижаться после шести месяцев , как синтез гемоглобина взрослого активируются во время эмбрионального синтеза гемоглобина деактивируются. Вскоре после этого , взрослый гемоглобин ( Гемоглобин в частности) берет на себя в качестве преобладающей формы гемоглобина в нормальных детей. Однако HbF прослежена даже в крови взрослых ( Структура и генетика

Большинство типов нормального гемоглобина, в том числе гемоглобина А , гемоглобина А2 , а также гемоглобина F, являются тетрамеры , состоящие из четырех субъединиц белка и четыре гема протезных групп . В то время как взрослого гемоглобина состоит из двух альфа (альфа) и двух бета (бета) субъединиц, фетальный гемоглобин состоит из двух субъединиц альфа и двух гамма (гамма) субъединиц, и обычно обозначают как & alpha ; 2 γ 2 . Из — за присутствия в фетального гемоглобина, γ — субъединица обычно называют «фетальный» гемоглобин — субъединица.

В организме человека, гамма — субъединица кодируется на хромосоме 11 , как это бета — субъединица. Есть два аналогичных копий гамма — субъединицы гена : γG который имеет глицин в положении 136, и ГА , который имеет аланин . Ген , который кодирует альфа — субъединицы находится на хромосоме 16 , а также присутствует в двух экземплярах.

Клиническое значение

Лечение серповидно-клеточной

Когда плод производство гемоглобина выключено после рождения, нормальные дети начинают производить взрослый гемоглобин (HbA). Дети с серповидно-клеточной анемией , а не начать производить дефектную форму гемоглобина называется гемоглобин S , который агрегирует вместе и образует нить , которые вызывают красные кровяные клетки , чтобы изменить свою форму от круглого до серпа -образного. Эти дефектные эритроциты имеют большую тенденцию укладывать друг на друга и блокировать кровеносные сосуды . Это неизбежно приведет к так называемому болезненным сосудисто-окклюзионным эпизодам , которые являются признаком болезни.

Если фетальный гемоглобин остается преобладающей форма гемоглобина после рождения, число болезненных эпизодов снижается у пациентов с серповидно-клеточной анемией. Гидроксимочевину стимулирует выработку эмбрионального гемоглобина и , таким образом , может быть использована для лечения болезни серповидноклеточной. Снижение гемоглобина плода в тяжести заболевания происходит от его способности ингибировать образование гемоглобина внутри агрегатов красных кровяных клеток , которые также содержат гемоглобина S. комбинированной терапии с гидроксимочевина и рекомбинантного эритропоэтина -rather , чем лечение с гидроксимочевина только-было показано, дополнительно повысить уровень гемоглобина F и способствовать развитию HbF , содержащих F-клетки.

источник

Гемоглобин в крови грудничков: норма, низкое значение и способ повышения

Гемоглобин является основным белком эритроцитов, который переносит кислород от лёгких к органам ребёнка. У новорожденных и грудных детей он отличается количественно и качественно от гемоглобина детей старшего возраста. При его низком содержании в крови (анемии) нарушаются процессы метаболизма, отчего у ребёнка могут быть физические и психические нарушения.