Сродство к кислороду фетального гемоглобина
Фетальный гемоглобин обладает большим сродством к кислороду, чем гемоглобин А, входящий в эритроциты взрослых. Содержание HbF достигает 60 — 80% от всего гемоглобина эритроцитов доношенного новорожденного ребенка.
Замена фетального гемоглобина начинается еще в раннем неонатальном периоде и продолжается первые месяцы постнатального развития.
Сродство гемоглобина к кислороду снижается при повышении содержания органических фосфатов — 2,3-дифосфоглицерата, аденозинтрифосфата и инозитгексафосфата, участвующих в цикле расщепления глюкозы (дифосфоглицератный шунт в цикле Эмбдена — Мейергофа), который поставляет энергию для функциональной активности молекулы гемоглобина.
Так, 2,3-дифосфоглицерат, в частности, снижает сродство гемоглобина к кислороду тремя путями:
- прямым взаимодействием с молекулой гемоглобина;
- усилением эффекта Бора (т. е. увеличением скорости диссоциации оксигемоглобина);
- снижением рН внутри эритроцита, облегчающим диссоциацию оксигемоглобина.
О степени сродства гемоглобина к кислороду судят по положению кривой оксигемоглобина в системе координат, где по оси абсцисс отложены величины напряжения кислорода в крови, а по оси ординат — насыщение гемоглобина кислородом или концентрация оксигемоглобина.
«Гипоксия плода и новорожденного»,
М.Я.Студиникин
Среди торакальных рефлексов у новорожденных детей следует отметить рефлекс компенсации нагрузки, например при окклюзии дыхательных путей. Рефлекс опосредуется через рецепторы с веретен наружных межреберных мышц, импульсы с которых передаются к γ-мотонейронам спинного мозга, благодаря чему усиливается активность дыхательной мускулатуры. Рефлекс компенсации нагрузки связан с участием γ-нейронов спинного мозга. Его наличие у новорожденных детей свидетельствует о…
Оксигенация у здоровых доношенных детей в первые 30 с вызывает снижение минутного объема, а через 5 мин приводит к его увеличению на фоне сокращения длительности вдоха. Сокращение вдоха на фоне оксигенации проявляется у доношенных детей, по нашим данным, с первых суток постнатального развития. Метаболический контроль дыхания при изменении содержания кислорода в артериальной крови опосредуется через…
Функциональное закрытие овального окна обусловлено повышением давления в левом предсердии в результате увеличения интенсивности легочного кровотока и снижением давления в нижней полой вене после прекращения пупочного кровообращения; обычно оно занимает несколько суток после рождения. В это время возможно шунтирование крови через овальное окно из нижней полой вены в левое предсердие (справа налево), усиливающееся при увеличении…
Нейрогуморальный контроль общего кровообращения в раннем постнатальном периоде у детей остается неизученным. Судя по результатам экспериментальных исследований, можно предположить, что вагальные механизмы контроля кровообращения у новорожденных детей являются незрелыми, о чем свидетельствует меньшая, чем у взрослых, лабильность сердечного ритма. Контроль мозгового кровообращения — цереброваскулярного компонента системы кровоснабжения мозга — характеризуется величинами интенсивности мозгового кровотока, количества…
Со вторых суток жизни объемные параметры мозгового кровообращения уже не зависят от величины капиллярного гематокрита. Становление метаболического контроля мозгового кровообращения при повышении содержания кислорода в артериальной крови у здоровых доношенных детей завершается в первые сутки жизни: со вторых суток ингаляция кислородно-воздушной смеси (50 — 60% кислорода в воздухе) приводит к уменьшению объемных параметров мозгового кровообращения…
Оглавление темы “Вентиляция легких. Перфузия легких кровью.”: Сродство гемоглобина к кислороду. Изменение сродства гемоглобина к кислороду. Эффект Бора.Молекула гемоглобина может находиться в двух формах — напряженной и расслабленной. Расслабленная форма гемоглобина имеет свойство насыщаться кислородом в 70 раз быстрее, чем напряженная. Изменение фракций напряженной и расслабленной формы в общем количестве гемоглобина в крови обусловливает S-образный вид кривой диссоциации оксигемоглобина, а следовательно, так называемое сродство гемоглобина к кислороду. Если вероятность перехода от напряженной формы гемоглобина к расслабленной больше, то возрастает сродство гемоглобина к кислороду, и наоборот. Вероятность образования указанных фракций гемоглобина изменяется в большую или меньшую сторону под влиянием нескольких факторов. Основной фактор — это связывание кислорода с геминовой фуппой молекулы гемоглобина. При этом чем больше геминовых фупп гемоглобина связывают кислород в эритроцитах, тем более легким становится переход молекулы гемоглобина к расслабленной форме и тем выше их сродство к кислороду. Поэтому при низком Р02, что имеет место в метаболически активных тканях, сродство гемоглобина к кислороду ниже, а при высоком Р02 — выше. Как только гемоглобин захватывает кислород, повышается его сродство к кислороду и молекула гемоглобина становится насыщенной при связывании с четырьмя молекулами кислорода.
Когда эритроциты, содержащие гемоглобин, достигают тканей, то кислород из эритроцитов диффундирует в клетки. В мышцах он поступает в своеобразного депо кислорода — в молекулы миоглобина, из которого кислород используется в биологическом окислении мышц. Диффузия кислорода из гемоглобина эритроцитов в ткани обусловлена низким Р02 в тканях — 35 мм рт. ст. Внутри клеток тканей напряжение кислорода, необходимое для поддержания нормального метаболизма, составляет еще меньшую величину — не более 1 кПа. Поэтому кислород путем диффузии из капилляров достигает метаболически активных клеток. Некоторые ткани приспособлены к низкому содержанию Р02 в капиллярах крови, что компенсируется высокой плотностью капилляров на единицу объема тканей. Например, в скелетной и сердечной мышцах Р02 в капиллярах может снизиться чрезвычайно быстро во время сокращения. В мышечных клетках содержится белок миоглобин, который имеет более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин. Миоглобин интенсивно насыщается кислородом и способствует его диффузии из крови в скелетную и сердечную мышцы, где он обусловливает процессы биологического окисления. Эти ткани способны экстрагировать до 70 % кислорода из крови, проходящей через них, что обусловлено снижением сродства гемоглобина к кислороду под влиянием температуры тканей и рН. Эффект рН и температуры на сродство гемоглобина к кислороду. Молекулы гемоглобина способны реагировать с ионами водорода, в результате этой реакции происходит снижение сродства гемоглобина к кислороду. При насыщении гемоглобина менее 100 % низкое рН понижает связывание кислорода с гемоглобином — кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо по оси х. Это изменение свойства гемоглобина под влиянием ионов водорода называется эффектом Бора. Метаболически активные ткани продуцируют кислоты, такую как молочная, и С02. Если рН плазмы крови снижается от 7,4 в норме до 7,2, что имеет место при сокращении мыщц, то концентрация кислорода в ней будет возрастать вследствие эффекта Бора. Например, при постоянном рН 7,4 кровь отдавала бы порядка 45 % кислорода, т. е. насыщение гемоглобина кислородом снижалось до 55 %. Однако когда рН снижается до 7,2, кривая диссоциации смещается по оси х вправо. В результате насыщение гемоглобина кислородом падает до 40 %, т. е. кровь может отдавать в тканях до 60 % кислорода, что на 1/з больше, чем при постоянном рН.
Метаболически активные ткани повышают продукцию тепла. Повышение температуры тканей при физической работе изменяет соотношение фракций гемоглобина в эритроцитах и вызывает смещение кривой диссоциации оксигемоглобина вправо вдоль оси х. В результате большее количество кислорода будет освобождаться из гемоглобина эритроцитов и поступать в ткани. Эффект 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) на сродство гемоглобина к кислороду. При некоторых физиологических состояниях, например при понижении Р02 в крови ниже нормы (гипоксия) в результате пребывания человека на большой высоте над уровнем моря, снабжение тканей кислородом становится недостаточным. При гипоксии может понижаться сродство гемоглобина к кислороду вследствие увеличения содержания в эритроцитах 2,3-ДФГ. В отличие от эффекта Бора, уменьшение сродства гемоглобина к кислороду под влиянием 2,3-ДФГ не является обратимым в капиллярах легких. Однако при движении крови через капилляры легких эффект 2,3-ДФГ на снижение образования оксигемоглобина в эритроцитах (плоская часть кривой диссоциации оксигемоглобина) выражен в меньшей степени, чем отдача кислорода под влиянием 2,3-ДФГ в тканях (наклонная часть кривой), что обусловливает нормальное кислородное снабжение тканей. – Также рекомендуем “Углекислый газ. Транспорт углекислого газа.” |
Биологическая роль
В эритроцитах плода можно определить форму гемоглобина, отличную от формы взрослого.
- Со структурной точки зрения гемоглобин плода (α 2 γ 2 ) отличается от гемоглобина взрослого (α 22 ) из-за наличия двух гамма-цепей вместо двух альфа-цепей
- В частности, гемоглобин плода образован двумя α-цепями и две γ-цепи, состоящие из 141 и 146 аминокислот соответственно. Две альфа-цепи идентичны тем, которые присутствуют во взрослом гемоглобине, тогда как гамма-цепи отличаются от бета до 39 аминокислот
- Эта структурная модификация дает фетальный гемоглобин сродство к превосходному кислороду ; другими словами, он крепче связывается с кислородом, чем гемоглобин взрослого
С функциональной точки зрения гемоглобин плода ( HbF или гемоглобин F ) позволяет плоду более эффективно извлекать кислород из материнской крови .
- при низком значении PO 2 в крови плода гемоглобин плода может переносить на 20-30% больше кислорода, чем материнский, как показано на графике ниже; это связано с более низким сродством к 2, 3-бисфосфоглицерату по сравнению со взрослым гемоглобином
Наблюдается смещение влево от кривой диссоциации гемоглобина плода по сравнению со взрослым.
Переносу кислорода в кровь плода через плацентарный барьер также способствует более высокая концентрация гемоглобина, которая примерно на 50% выше, чем в материнской крови.
Нормальные значения
Синтез гемоглобина плода начинается примерно на шестой неделе беременности и постепенно заменяет эмбриональные гемоглобины Gower ( 2 ε 2 ), Gower II (α 2 ε 2 ) и Портленд (γ 2 γ 2 ), производимые в Первые недели зачатия.
Экспрессия во времени и в разных тканях разных типов глобиновых цепей человека.
Человеческие глобиновые цепи выражены в процентах от гемоглобина в общем объеме
Синтез бета-глобинов, характеризующих гемоглобин взрослого человека, едва заметный в течение жизни плода, достигает нормального режима только к концу третьего месяца внеутробной жизни.
- при рождении фетальный гемоглобин составляет около 70-90% общего гемоглобина, присутствующего в эритроцитах новорожденного
- синтез фетального гемоглобина продолжается даже после рождения, но постепенно уменьшается, составляя менее 8% всего гемоглобина при инсульте в течение шести месяцев жизни
- в течение первого года жизни внутриутробные концентрации гемоглобина падают до уровня, как правило, ниже 1%
- нормальные взрослые имеют фетальный уровень гемоглобина между 0, 3% и 1, 2%, менее 3, 5% гемоглобина А2 (α2, δ2), а оставшийся процент (как правило, > 96%) покрывается гемоглобином типа А.
Различная экспрессия с течением времени от зачатия до взрослой жизни различных цепей глобина у людей зависит от активации и исчезновения конкретных генов.
Высокий фетальный гемоглобин
| Возможные причины высокого уровня фетального гемоглобина у взрослых | |
| ГЕНЕТИЧЕСКАЯ | ПРИОБРЕТЕНИЯ |
| Наследственная персистенция фетального гемоглобина | беременность |
| Серповидноклеточная анемия | Восстановление от гипоплазии костного мозга |
| Бета-талассемия | Лейкоз, особенно хронический ювенильный миелоидный лейкоз |
| Дельта-бета талассемия | тиреотоксикоз |
| Нестабильные варианты цепи бета-глобина | Гепатома и хориокарцинома |
Патологическое значение
- В матке нормальный плод производит небольшую долю взрослого гемоглобина (2, 5-5%). Плод с талассемией майора производит еще меньше (менее 2%). Чтобы определить во время беременности, поражен ли талассемия плода, можно определить количество взрослого гемоглобина, присутствующего в образце крови, взятом при кордоцентезе.
- Небольшой процент фетального гемоглобина также экспрессируется в течение взрослой жизни, и его уровни также могут значительно варьироваться под влиянием таких факторов, как возраст, пол или особенности генома. Некоторые субъекты страдают от так называемой наследственной персистенции фетального гемоглобина, доброкачественного состояния, при котором важные концентрации фетального гемоглобина (> 10%) сохраняются даже в зрелом возрасте. Было отмечено, что эта особенность, как правило, бессимптомная, может облегчить тяжесть некоторых гемоглобинопатий и талассемий.
- Медикаментозная терапия, способная повысить концентрацию фетального гемоглобина, приносит значительные преимущества некоторым категориям пациентов, таким как больные серповидно-клеточной анемией или бета-талассемией. Прототипом этих препаратов была гидроксимочевина, противоопухолевое лекарственное средство с миелосупрессивным действием, которое доказало свою эффективность в повышении уровня фетального гемоглобина и снижении частоты возникновения болезненных кризов у пациентов, страдающих серповидно-клеточной анемией.
Фетальный гемоглобин (F) — плодный вид гемоглобина, который в медицинской терминологии обозначается специальной аббревиатурой — h b f. Понятие «плодный» означает, что вещество в норме бывает только в крови у младенцев, а в биожидкости взрослого показатель должен быть не более 1 %.
Фетальный гемоглобин у новорожденных отвечает не только за насыщение организма кислородом, но и за другие важные жизненные процессы.
По мере взросления фетальный гемоглобин заменяется другим веществом — его заменяет гемоглобин А, который выполняет такие же функции. Схема развития вещества hbf характеризуется следующим образом:
- формируется у эмбриона на 9–10 неделе развития;
- к концу первого триместра беременности становится одним из самых главных веществ для развития плода;
- с 25 дня после рождения ребенка его количество резко снижается;
- с 25 по 105 день объем снижается до безопасного для взрослого человека значения — не больше 1 % от общего количества вещества в крови.
Нехватка фетального гемоглобина в крови новорожденного может привести к следующим негативным факторам:
- гипоксемия легочная или сердечная;
- недостаточный синтез эритроцитов, вызывающий развитие физиологической анемии и нарушение костномозгового кроветворения;
- увеличенное количество эритроцитов.
В первом триместре закладываются и начинают развиваться жизненно важные функции организма, поэтому осложнения могут привести к крайне негативным последствиям.
Фетальный гемоглобин у новорожденных важен, потому что обеспечивает жизненно важные функции и дает возможность диагностировать некоторые патологические процессы.
В диагностике определение уровня гемоглобина hbf используется в следующих случаях:
- для определения степени созревания ребенка при недоношенности;
- для диагностирования гемолитической анемии у грудничка;
- для определения степени эффективности переливания крови;
- при подозрении на лейкоз — при заболевании показатель будет повышен;
- с целью выяснить предрасположенность к гипоксемии или гипоксии.
Контролировать фетальный гемоглобин очень важно в первые месяцы жизни малыша.
Метод определения этого типа гемоглобина заключается в проведении лабораторного анализа по забору крови для дальнейшего исследования.
Алгоритм действий следующий:
- Осуществляется забор крови из вены у взрослого человека и — из пальца, если анализ берется у ребенка;
- После пункции вены/пальца кровь набирают в пробирку с ЭДТА.
- Место прокола прижимают ватным шариком до полной остановки кровотечения.
- Если образуется гематома, дополнительно назначают согревающий компресс.
Как правило, особенных подготовительных мероприятий для проведения анализа не требуется. За сутки до забора крови взрослым следует исключить алкоголь и некоторые медицинские препараты, если это возможно. Точные рекомендации можно получить у врача, который будет давать направление на анализ.
Погрешности в результатах анализа могут быть обусловлены следующими факторами:
- гемолиз — при неправильном обращении с кровью;
- исследование биологической жидкости через 3 часа после забора — показатели могут быть завышены.
У взрослых будут встречаться только единично окрашенные эритроциты, которые содержат фетальный гемоглобин, увеличенное количество вещества может быть только у детей до 5 месяцев.
Увеличенное количество фетального гемоглобина может указывать на такие патологические процессы:
- талассемия;
- гемолитическая анемия;
- железодефицитная анемия;
- лейкоз;
- гипопластическая анемия;
- состояния, которые сопровождаются гипоксией.
Определить точно, что именно послужило увеличению или снижению количества этой составляющей крови, может только врач.
Фетальный гемоглобин – особый вид белка в крови пациента, уровень которого уменьшается по мере роста человека. Его физиологический показатель при сравнении анализов взрослых и детей кардинально отличается. Отклонение от нормы помогает определить скрытые заболевания и патологии.
Что такое фетальный гемоглобин
Во время формирование эмбриона в его кровеносной системе образуется особый гемоглобиновый белок. Он строится из телец эритроцитов, отвечает за перенос молекул кислорода, участвует во многих процессах. Поэтому фетальный гемоглобин часто называют плодным, обозначая его в анализах и медицинской документации аббревиатурой HBf.
В норме фетальный гемоглобин в большом объеме содержится в крови плода и новорожденного. Он постепенно замещается более «зрелым» белком, происходит плавное снижение показателя. Одновременно замедляется и стабилизируется процесс кровообращения, артериальное давление, метаболизм ребенка.
Читайте также
Строение фетального гемоглобина
Фетальный гемоглобин F – это сложный пигмент в составе эритроцитов, который относится к белкам типа хромопротеидов. Одна молекула состоит из 4% железа и 96 альбумина. Попадая в капилляры, снабжающие кровью легкие и органы дыхания, она связывается с молекулярным кислородом. После выполнения основной задачи она распадается в печени и выводится с желчью в виде билирубина и биливердина.
Молекула плодного гемоглобина имеет нестойкую формулу и легко распадается при изменении уровня рН и температуры тела, при лихорадке. У беременных он начинается вырабатываться в первом триместре, но практически не выявляется в анализах крови будущей матери.
Синтез в организме человека
Научные исследования показали, что первые молекулы HBf гемоглобина обнаруживаются в биохимии крови на 12–14 неделе. Показатель быстро нарастает и к моменту появления на свет занимает до 7% от всех кровяных телец и белков в организме малыша. Он проходит несколько стадий синтеза:
- На 2 триместре беременности фетальный гемоглобин играет главную роль в обеспечении кислородом всех внутренних органов и формирующегося мозга.
- После родоразрешения его объем достигает максимального пика.
- На 3–4 неделе рождения он замещается обычной молекулой гемоглобина.
- После 1 месяца жизни показатели становятся приближенными к значению взрослого родителя.
Важно!
При подозрении на врожденные аномалии нервной системы у плода анализ уровня фетального гемоглобина помогает подтвердить или опровергнуть диагноз. При его недостатке головной и спинной мозг могут развиваться с нарушениями.
Важность фетального гемоглобина для новорожденных
Фетальный гемоглобин прочно захватывает кислород, переносит его в организм эмбриона из крови беременной женщины. Он беспрепятственно проникает через плацентарный барьер, поставляя важный микроэлемент в необходимом количестве. Это помогает поддерживать развитие тканей, нервных волокон и кровеносных сосудов без отставаний по срокам и аномалий.
После родов организм малыша уже не требует материнской помощи, начинает самостоятельно вырабатывать кровеносные тельца, эритроциты и тромбоциты. Поэтому у новорожденных происходит естественное замещение на гемоглобин-А. Более длительный «переходный период» наблюдается у недоношенных детей, костный мозг которых еще недостаточно развит.
Полезные свойства плодного гемоглобинового белка:
- Позволяет неонатологам правильно определить степень созревания недоношенного младенца.
- Указывает на появление гемолитической анемии, которая опасна в первые 2 недели после родоразрешения.
- Показывает предрасположенность крохи к гипоксии головного мозга.
Важно!
Гемоглобин у новорожденных, появившихся раньше срока, измеряется 1–2 раза в сутки одновременно с круглосуточным мониторингом уровня кислорода. Это помогает снизить риск осложнений работы мозга, предотвращает развитие детского церебрального паралича.
Отличия между белковыми соединениями А и F
По многим показателям гемоглобин F лучше справляется с задачей и быстрее поставляет кислород к внутренним органам. Это связано с определенными факторами:
- У эмбриона и новорожденного небольшое количество крови в теле.
- При нахождении в матке плоду требуется получать кислород путем сложных биохимических реакций из крови матери. После рождения легкие поставляют достаточное количество воздуха.
Среди недостатков плодного типа белка – нестойкость молекулы при небольшом повышении температуры тела. Он с трудом перестраивается на поставку кислорода от легких при преждевременных родах. Гемоглобин А лишен подобных недостатков, быстрее восстанавливает оптимальный уровень после травм, операций или воспаления.
Читайте также
Диагностика заболеваний по уровню гемоглобина F
В норме у взрослых уровень фетального белка определяется на уровне 1–2 от общего объема гемоглобина разного типа. Но при скрытых воспалительных процессах или опасных патологиях показатель начинает увеличиваться. Это один из признаков болезней костного мозга: он перестает вырабатывать клетки крови и его функцию частично берет на себя печень больного человека.
Анализ на фетальный гемоглобин лежит в основе диагностики лейкемии и многих заболеваний органов кроветворения. Биохимия крови в динамике показывает рост объема плодного белка и означает, что организм пациента вырабатывает незрелые клетки, не справляется с функцией.
Повышенный показатель указывает на острую гипоксию. Она может возникать при скрытых внутренних кровотечениях, патологии селезенки или аутоиммунных болезнях:
- наследственный сфероцитоз;
- серповидноклеточная анемия;
- талассемия.
С помощью F показателя врач оценивает эффективность переливания крови при травмах, онкологии, после тяжелой интоксикации, корректирует дальнейшее лечение.
Читайте также
Заключение
Фетальный гемоглобин участвует во многих процессах в организме новорожденного. Но превышение уровня 1–2% у взрослого человека является поводом для комплексной диагностики онкологических заболеваний. Он помогает определить причину хронической анемии, поэтому все чаще входит в число обязательных анализов у пациентов старше 40–45 лет.