Производные гемоглобина их свойства

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.

Источник

Гемоглобин со свободной шестой
координационной связью железа в составе
гема называется апогемоглобином.

Шестая координационная связь может
связывать различные лиганды, с образованием
следующих производных гемоглобина:

оксигемоглобинHbО2(Fe2+) – соединение
молекулярного кислорода с гемоглобином.
Процесс называется оксигенацией;
обратный процесс – дезоксигенацией.
карбоксигемоглобинHbСО
(Fe2+). Связь гема с
СО в двести раз прочнее, чем с О2.
В норме в крови содержится 1%HbСО.
У курильщиков к вечеру концентрацияHbСО достигает 20%. При
отравлении СО, из-за недостаточного
снабжения тканей кислородом может
наступить смерть.
метгемоглобинHbОН
(Fe3+). Образуется
при воздействии на гемоглобин окислителей
(оксидов азота, метиленового синего,
хлоратов). В норме в крови содержится<1%HbОН.
Накопление метгемоглобина при некоторых
заболеваниях (например, нарушение
синтеза ГЛ-6-фосфатДГ), отравлении
окислителями может стать причиной
смерти, так как метгемоглобин не способен
к переносу кислорода;
цианметгемоглобинHbСN(Fe3+). Образуется
при присоединении СN-к метгемоглобину. Эта реакция спасает
организм от смертельного действия
цианидов. Поэтому для лечения отравлений
цианидами применяют метгемоглобинообразователи
(нитритNa);

Карбгемоглобинобразуется,
когда гемоглобин связывается с СО2.
Однако СО2присоединяется не к
гему, а кNН2– группам
глобина, с образованием карбаматов:

HbNH2 +CO2=HbNHCOO-+H+

Карбгемоглобин выводит из организма
10-15% СО2.

ДезоксигемоглобинHb(Fe2+). Форма гемоглобина
не связанная скислородом.
Дезоксигемоглобин связывает больше
СО2, чем оксигемоглобин.

В цитохромахгем присоединяется
к белковой части через 5 и 6 координационные
связи железа (через гистидин и метионин
Е иFспиралей). Занятость
всех координационных связей не позволяет
цитохромам присоединять лиганды, поэтому
они могут переносить только по 1 электрону.

Механизм насыщения гемоглобина
кислородом

Гемоглобин присоединяет О2последовательно, по одной молекуле на
каждый гем.

В апогемоглобине,благодаря
координационной связи с белковой частью,
атом железа выступает из плоскости гема
в направлении гистидинаF8.

Присоединение О2к шестой
координационной связи железа вызывает
его перемещение в плоскость гема, за
ним перемещаются гистидинF8
и полипептидная цепь, в состав которой
он входит.

Происходит изменение конформации
текущего протомера и связанных с ним
оставшихся протомеров. При этом у
протомеров возрастает сродство к
кислороду, в результате каждый следующий
кислород присоединяется к гемоглобину
лучше предыдущего. Четвертая молекула
кислорода присоединяется к гемоглобину
в 300 раз легче, чем первая молекула.
Обратный процесс аналогичен, чем больше
О2отдают протомеры, тем легче
идет отщепление последующих молекул
О2.

Кривая диссоциации кислорода для
гемоглобина

Кооперативность в работе протомеров
гемоглобина формирует сигмовидный
характер кривой насыщения его кислородом
в зависимости от парциального давления
кислорода.

S–образная кривая насыщения
гемоглобина кислородом имеет важное
биологическое значение.

Во-первых, пологий участокS–образной
кривой (выше 60мм.рт.ст.)
обеспечивает максимальное насыщение
гемоглобина кислородом в легких, даже
если концентрация кислорода в альвеолярном
воздухе заметно снижена. Например, в
альвеолярной крови приРО2=95
мм.рт.ст. гемоглобин насыщается кислородом
на 97%, а при РО2=60
мм.рт.ст. – на 90%.

Во-вторых,Крутой наклон
среднего участка S–образной
кривой (от 10 до40 мм.рт.ст.)
обеспечивает максимальный переход
кислорода от гемоглобина к тканям.

В области венозного конца
капилляра приРО2
= 40 мм.рт.ст. гемоглобин насыщен кислородом
на 73%. При снижении РО2
на 5 мм.рт.ст. насыщение гемоглобина
кислородом уменьшается на 7%.

Аллостерическая регуляция насыщения
гемоглобина кислородом

Кроме РО2
на насыщение гемоглобина
кислородом влияют и другие факторы,
например, рН, температура, давление,
концентрация 2,3-ДФГ,РСО2.

Увеличение температуры, присоединение
к гемоглобину Н+, 2,3-ДФГ, СО2уменьшает сродство гемоглобина к
кислороду, при этом кривая диссоциации
оксигемоглобина сдвигается вправо и
гемоглобин легче отдает кислород тканям.

Эффект Бора

Влияние рН на характер кривой диссоциации
оксигемоглобина называется эффектом
Бора(по имени датского физиолога
Христиана Бора, впервые открывшего этот
эффект).

Гемоглобин в дезоксигенерированном
состоянии имеет более высокое сродство
к протонам, чем оксигемоглобин. Другими
словами R – форма (оксигенерированная)
является более сильной кислотой, чем
Т-форма (дезоксигенерированная). Поэтому
когда дезоксигемоглобин в легких
присоединяет кислород, происходит
переход в R – форму и разрыв некоторых
связей, в результате чего и высвобождаются
протоны, ответственные за эффект Бора.
Наоборот, при высвобождении кислорода
образуется Т-структура и разорванные
связи между субъединицами должны быть
восстановлены, и протоны вновь
присоединяются к остаткам гистидина
в - цепях. Таким
образом, протонирование гемоглобина
снижает его сродство к О2 и увеличивает
потребление О2 в ткани.

Эффект Бора имеет важное физиологическое
значение. Образующийся в тканях СО2
должен транспортироваться в легкие. Он
поступает в эритроциты по градиенту
напряжения. В них фермент карбоангидраза
превращает его в Н2СО3, который диссоциирует
на бикарбонат, ион и протон. Последний
сдвигает равновесие влево в уравнении
(1).

Hb + 4 O2= Hb (О2)4 + (H+)n

Где n – величина порядка 2; число зависит
от целого комплекса параметров, тем
самым заставляя Hb О2 отдавать свой
кислород.

НСО3- пассивно продвигается через ионный
канал по градиенту концентрации в
сыворотку.

Продвижение НСО3- не сопровождается
перемещением Н+, поскольку нет канала,
позволяющего ему пройти через мембрану
эритроцитов. Для сохранения ионного
равновесия при выходе НСО3- из клетки,
Cl- перемещаются внутрь её через тот же
ионный канал. Такое двойное перемещение
известно как хлоридный сдвиг (сдвиг
Хамбургера).

Растворенный НСО3- движется вместе с
венозной кровью обратно в легкие. Здесь
высвобождение протона из гемоглобина
при оксигениции приводит к образованию
НСО3- (по принципу Ле-Шателье).

НСО3-+ Н+= Н2СО3-,

что позволяет карбоангидразе образовать
СО2.

Разрушение НСО3- в эритроците обуславливает
вхождение в него НСО3- из сыворотки, так
что в легких происходит обратный
хлоридный сдвиг, приводящий к выведению
СО2 с выдыхаемым воздухом.

Аллостерическая регуляция сродства
гемоглобина к кислороду 2,3-ДФГ

2,3-ДФГ снижает сродство гемоглобина к
кислороду и, таким образом, повышает
отдачу кислорода тканям. Если кровь
израсходовала весь свой запас ДФГ,
гемоглобин остается фактически насыщенным
кислородом. При акклиматизации в условиях
высокогорья содержание ДФГ в эритроцитах
резко увеличивается. ДФГ является
аллотерическим лигандом, так как
связывается с гемоглобином в другом по
сравнению с О2 участком. ДФГ встраивается
в полость тетрамерной молекулы
гемоглобина, полость образована остатками
всех 4 протомеров.

В Т – форме (дезоксигенерированной)
молекулы Hb имеются дополнительные
связи, и поэтому размер центральной
полости больше, чем в R – форме
(дезоксигемоглобине). Поэтому ДФГ
взаимодействует только с Т – формой
стабилизируя её, путем образования
связи между атомами кислорода ДФГ и
тремя положительно заряженными группами
в каждой из - цепей.

В легких при высоком парциальном давлении
кислород взаимодействует с Hb, изменяется
конформация белка, уменьшается центральная
полость и ДФГ вытесняется из гемоглобина.

Виды гемоглобинов

Гемоглобины различаются по белковой
части. Бывают физиологические и аномальные
виды гемоглобинов. Физиологические
образуются на разных этапах нормального
развития организма, а аномальные –
вследствие нарушения последовательности
аминокислот в глобине физиологических
видов гемоглобина.

Физиологические виды гемоглобина

1) эмбриональные гемоглобины(Gover I, Gover II). На ранних этапах развития
плода в первые недели развития, когда
в желточном мешке возникают очаги
кроветворения идет синтез гемоглобина
Gover I (состоит из четырёх эпсилон цепей:
4). Затем у эмбриона,
длина которого не превышает 2,5 см,
начинается синтез-цепей,
образуется гемоглобин Gover II (22). Эти гемоглобины
полностью исчезают у трехмесячного
эмбриона. Если они остаются у новорожденного,
то это признак врожденной аномалии
развития.

2) фетальный гемоглобин– HbF (от
латинского fetus – плод). Фетальный
гемоглобин сменяет эмбриональные
гемоглобины, вместо эпсилон – цепей (- цепей) начинают синтезироваться
гамма-цепи (- цепи).
HbF состоит из 2и 2цепей. HbF – является главным гемоглобином
плода и составляет к моменту рождения
50-80% всего гемоглобина. HbF имеет более
высокое сродство к кислороду, что
позволяет ему забирать кислород от
гемоглобина матери и передавать его
тканям плода. Эта особенность связана
с низким сродством HbF к 2,3-ФГК.

Кроме перечисленных основных видов
гемоглобинов плода, у здорового плода
выделяются и другие виды гемоглобинов:
например, гемоглобин Bart`s, (4),
Portland–1 (S22).

Схема
электрофореза

гемоглобина
здорового плода



А1

А2

Gower I

Производные гемоглобина их свойства

Bart`s

Portland -1

Gower II

3) гемоглобин А1–
тетрамер (22)
составляет около 98% гемоглобина
эритроцитов взрослого человека. Начинает
синтезироваться на 8 месяце развития
плода.

4) гемоглобин А2–
тетрамер (22).
Его содержание в эритроцитах взрослого
человека равно 2%. Гемоглобин А2,
также как и гемоглобин F, обладает более
высоким сродством к кислороду по
сравнению с гемоглобином А1.

5) гемоглобин А3(22)
образуется по мере старения эритроцита,
при присоединении к цистеину-цепи
глутатиона.

6) гемоглобин А1С– гликозилированный гемоглобин А.

Аномальные виды гемоглобинов

Аномальные гемоглобины возникают в
результате мутации генов, кодирующих
ицепи. Известно несколько сотен мутантных
гемоглобинов человека (в большинстве
случаев функционально активных).

Таблица №1 замена аминокислот в ипептидных цепях
гемоглобина

тип гемоглобина	нормальный остаток и его положение в цепи	замена
С	глу 6 в - цепи	лиз
Д	лей 28 в - цепи	глу
Е	глу 26 в - цепи	лиз
G	глу 43 в - цепи	ала
GpH	асл 68 в - цепи	лиз
J	лиз 16 в - цепи	асл
М	вал 67 в - цепи	глу
О	глу 116 в - цепи	лиз
S	глу 6 в - цепи	вал

Болезни гемоглобинов

Болезни гемоглобинов называют
гемоглобинозами, их насчитывают
более 200.

Гемоглобинозы делятся на гемоглобинопатии
и таласемии.

Гемоглобинопатии, возникают в
результате точечных мутаций в структурных
генах, кодирующих полипептидные цепи
гемоглобина. Поэтому в крови появляется
аномальный гемоглобин.

Серповидноклеточная анемия–
классический пример наследственной
гемоглобинопатии. В норме в-субъединицах
гемоглобина в шестом положении находится
гидрофильная глутаминовая кислота. В
гемоглобине S глутаминовая кислота
заменена на гидрофобный валин. Такая
замена приводит к появлению на поверхности-субъединицы
гидрофобного («липкого») участка, который
соединяется с гидрофобным карманом
другой молекулы гемоглобина S. Происходит
полимеризация гемоглобина S и его
осаждение в виде длинных волокон. Длинная
волокнистая структура нарушает нормальную
форму эритроцитов, превращая её из
двояковогнутого диска в серповидную,
которая имеет тенденцию блокировать
капилляры. Такие эритроциты преждевременно
разрушаются, способствуя развитию
анемии. Если поражены обе гомологичные
хромосомы, заболевание может оказаться
смертельным. Заболевание широко
распространено в географических зонах,
где наиболее часто встречается
злокачественная форма малярии. Высокий
показатель заболеваемости можно
объяснить положительной селекцией
генома носителей аномальных генов.
Серповидная красная кровяная клетка
«неудобна» для развития малярийного
плазмодия.

Существенное ухудшение состояния
больных наблюдается в условиях высокогорья
при низких давлениях кислорода. Это
связано с тем, что полимеризоваться
способна только дезоксиформа S гемоглобина.
Так как в молекуле оксиформы S-гемоглобина
нет гидрофобного кармана («липкого
участка»), и она не способна к полимеризации.

Талассемия– генетическое заболевание,
обусловленное отсутствием или снижением
синтеза одной из цепей гемоглобина. При
данном заболевании отсутствуют дефекты
в структурных генах, кодирующих,,,-цепи.

Причиной талассемий являются мутации
генов-операторов, контролирующих
транскрипцию структурных генов ,,,-цепей гемоглобина.

В результате несбалансированного
образования глобиновых цепей образуются
тетрамеры гемоглобина, состоящие из
одинаковых протомеров.

В зависимости от того, формирование
какой глобиновой цепи нарушается,
выделяют ,
, ,
 –
талассемии.

Талассемии делятся так же на гомозиготныеигетерозиготные.

Гомозиготная -талассемия– формирование-цепи
полностью подавляется. Симптомы
заболевания появляются приблизительно
через полгода после рождения, когда
происходит полное переключение синтеза-цепи гемоглобина
F на-цепь. У ребенка
прогрессирует анемия. Увеличиваются
селезенка и печень. Лицо приобретает
монголоидные черты (из-за чрезмерного
разрастания костного мозга скулы
выдаются вперед, нос приплюснут), при
рентгенологическом исследовании черепа
наблюдается феномен «игл ежа» («hair –
standing –on –end»). В попытке восполнить
эритроциты, утраченные в результате не
эффективного эритропоэза и увеличении
гемолиза, ткани черепа, чрезмерно
разрастаясь и гипертрофируясь, порождают
такое изменение медуллярной пластинки.

α-талассемия
– недостаток образования
α-глобиновых цепей приводит к нарушению
образования HbF
у плода. Избыточные
γ-цепи образуют тетрамеры, называемые
гемоглобином
Барта. Этот гемоглобин при физиологических
условиях имеет повышенное сродство
к кислороду и не проявляет кооперативных
взаимодействий между протомерами. В
результате гемоглобин Барта не
обеспечивает
развивающийся плод необходимым
количеством
кислорода, что приводит к тяжёлой
гипоксии. При α-талассемии
отмечают высокий процент внутриутробной
гибели плода.
Выжившие новорождённые при переключении
с γ- на β-ген синтезируют β-тетрамеры
или
НbН,
который, подобно гемоглобину Барта,
имеет слишком высокое сродство к
кислороду,
менее стабилен, чем НbА
и быстро разрушается.
Это ведёт к развитию у больных тканевой
гипоксии и к смерти вскоре после рождения.

Для всех этих заболеваний характерны
некоторые общие закономерности:

1). нарушаются пропорции в составе
гемоглобина крови. Например, при -
талассемии в крови появляется 15%
гемоглобина А2, 15 – 60% гемоглобина
F;

2). эритроциты приобретают не нормальную
форму (мишеневидную, каплевидную). Такие
эритроциты в пределах 1 дня захватываются
ретикулярной соединительной тканью
(например, селезенкой) и подвергаются
распаду (по этой причине селезёнка
оказывается гипертрофированной), что
приводит к развитию гемолитической
анемии.

Катаболизм гемоглобина

Старые поврежденные эритроциты
фагоцитируются клетками РЭС и
перевариваются в лизосомах. При распаде
гемоглобина образуется жёлчный пигмент
билирубин. Дальнейший катаболизм
билирубина в печени, кишечнике и почках
приводит к образованию уробилиногенов
и уробилина, которые выходятся с калом
и мочой. Железо, освобождающееся при
распаде гема, снова используется для
синтеза железосодержащих белков.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

1. Количественное определение гемоглобина.

9. ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ НА ЗАДАЧИ, тестовые
вопросы, используемые при контроле
знаний на занятии (можно в виде приложения)

10. ХАРАКТЕР И ОБЪЕМ ВОЗМОЖНОЙ
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ ПО
ТЕМЕ

(Указать конкретно характер и форму
УИРС: подготовка реферативных выступлений,
проведение самостоятельных исследований,
имитационная игра, оформление истории
болезни с использованием монографической
литературы и др. формы)

11. ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ
ПРЕПОДАВАТЕЛЯМ:

Источник