Виды гемоглобина у человека

Кровеносная система выполняет транспортную функцию в организме всех теплокровных животных, доставляя к тканям питательные вещества и кислород. Транспортировка кислорода и углекислого газа осуществляется благодаря красным тельцам крови, в состав которых входит важное вещество – гемоглобин. В этой статье мы рассмотрим виды и соединения гемоглобина.

Что такое гемоглобин

Гемоглобин – это компонент эритроцитов, относящийся к группе белков. Состоит из 96% белкового вещества глобина и 4% вещества с атомом 2-валентного железа – гем. В 1 клетке эритроцита его содержится порядка 280 млн молекул, что и формирует красный цвет крови.

Главное свойство гемоглобина – это способность железа присоединять и отщеплять газы, формируя перемещение кислорода из лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к лёгким. Таким образом, его роль в процессе газообмена в организме незаменима.

Структура и виды гемоглобина крови человека

На разных стадиях развития человеческого организма состав гемоглобина отличается по структуре полипептидных цепей. В зависимости от того, какие полипептидные цепи содержит гемоглобиновая структура, виды гемоглобина у человека следующие:

1. Взрослый гемоглобин (HbA) встречается в доминантном количестве (около 98-99% от общего количества в крови) у взрослых людей. HbA состоит из 2 и 2 полипептидных цепей. В каждой из аминокислотных спиралей содержится компонент гема с атомом, отвечающим за сродство с молекулой кислорода. HbA обладает меньшей способностью к сродству с кислородом нежели другие виды гемоглобина, но в то же время он более устойчив к колебаниям pH и t.
2. Фетальный (HbF) синтезируется у плода ещё в утробе матери начиная с 6-7 недель беременности с последующим его замещением на HbA. Уже с 1 месяца жизни синтез HbF замедляется, общий объём крови увеличивается, усиливается и синтез HbA, который к трём годам жизни ребёнка доходит до процентного соотношения состава крови взрослого человека. Фетальный гемоглобин от взрослого отличается составом цепей глобина, вместо цепи здесь присутствует тип спирали. HbF, по сравнению с HbA, обладает меньшей степенью устойчивости к изменениям pH крови и колебаниям температуры организма.

   

3. Эмбриональный (HbE). Первичная форма дыхательного белка вырабатывается у эмбриона ещё до формирования плаценты (уже на первой неделе беременности) и продолжается до 6-7 недель. Структура отличается наличием цепей и ζ-типов.

Патологические виды гемоглобина

В ряде случаев под влиянием генетических дефектов возникает аномальный синтез гемоглобиновых клеток. Патологические виды гемоглобина от физиологических отличаются составом полипептидных связей, а точнее, их мутацией.

В результате мутации ДНК, синтез компонентов эритроцитов осуществляется не с глутаминовой, а валиновой аминокислотой. Эта «кадровая» замена приводит к образованию белковой структуры типа 2 с «липким» участком на поверхности, способным присваивать структуры себе подобные. Таким образом, происходит полимеризация HbS-молекул и, как следствие, оседание тяжёлых и плохо транспортируемых эритроцитов в кровеносных сосудах. Данное отклонение носит название “серповидная анемия”.

Нормы содержания гемоглобина у человека

Содержание белковых дыхательных структур в крови у людей может отличаться в зависимости от пола, возрастной категории, образа жизни и некоторых других особенностей, как, например, беременность.

Нормальные значения содержания гемоглобина в крови, не считающиеся патологическим отклонением:

• У мужчин – 130-150 г/л.
• У женщин – 120-140 г/л.
• У детей до года 100-140 г/л, причём в первый месяц эти значения могут достигать до 220 г/л за счёт повышенной концентрации фетального гемоглобина. У детей с года до 6 лет – 110-145 г/л, а с 6 года жизни – 115-150 г/л вне зависимости от пола ребёнка.
• При беременности наблюдается снижение концентрация HbA до 110 г/л, что однако не считается анемией.
• У пожилых людей нормой считается тенденция понижения на 5 единиц от заявленной нормы в зависимости от пола пациента.

По возрастному цензу отличается и состав крови, содержащей одновременно разные виды гемоглобина. Так, например, у взрослого человека естественным соотношением является 99% HbA и до 1% HbF. У детей до года процент HbF значительно выше, чем у взрослых, что объясняется постепенным распадом изначально имеющейся формы фетального гемоглобина.

Физиологические формы

Поскольку дыхательный красный пигмент непрерывно участвует в газообменных процессах в организме, то его главным свойством является способность образовывать соединения с молекулами различных газов. В результате подобных реакций создаются физиологические виды гемоглобина, которые считаются нормальным явлением.

• Оксигемоглобин (Hb)– соединение с молекулой кислорода. Процесс происходит в органах дыхания, в альвеолах лёгких. Оксигенированные красные тельца окрашивают кровь в алый цвет, которая называется артериальной и движется от лёгких к тканям, обогащая их кислородом, необходимым для окислительных процессов.
• Дезоксигемоглобин (HbH) – восстановленный гемоглобин образуется в момент, когда красные тельца отдают кислород тканям, но ещё не успели забрать от них углекислый газ.
• Карбоксигемоглобин (Hb) образуется при выведении углекислого газа из тканей и выведении его к лёгким, завершая процесс дыхания человека. Карбоксигемоглобин придаёт венозной крови тёмный цвет – бордовый.

  

Патологические соединения

Эритроциты могут присоединять не только газы, участвующие в дыхательном процессе, но и другие, образуя патологические виды гемоглобина, представляющие опасность для человеческого здоровья и даже жизни. Эти соединения обладают низкой степенью распада, поэтому приводят к кислородному голоданию тканей и серьёзным нарушениям дыхательного процесса.

• Карбгемоглобин (HbCO) – крайне опасное соединение в крови человека, надышавшегося угарным газом. Блокирует способность красных телец переносить кислород к тканям. Даже незначительная концентрация угарного газа в воздухе 0,07% может привести к летальному исходу.

  

• Метгемоглобин (HbMet) образуется при отравлении нитробензольными соединениями, примерами которых являются алифатические растворители смол, эфиров, целлюлозы, широко применимые в текстильной промышленности. Нитраты при взаимодействии с гемоглобином преобразуют содержащиеся в геме 2-х валентное железо в 3-х валентное, что также приводит к гипоксии.

Диагностика гемоглобина

Для выявления концентрации глобиновых дыхательных структур в крови человека проводятся качественные и количественные виды анализов. Гемоглобин также исследуется на количество содержания в нём ионов железа.

Основным количественным методом определения концентрации гемоглобина сегодня является колориметрический анализ. Он представляет собой исследование цветовой насыщенности биологического материала при добавлении к нему специального реактива.

Качественные методы включают исследование крови на содержание в нём соотношения типов HbA и HbF. Также к качественному анализу относится определение количества содержания в крови молекул гликолизированного гемоглобина (соединения с углеродами) – метод используется для диагностики сахарного диабета.

Отклонение концентрации гемоглобина от нормы

Баланс HbA может варьировать как ниже, так и выше нормы. В любом случае это приводит к негативным последствиям. При понижении HbA ниже установленной нормы возникает патологический синдром, который носит название “железодефицитная анемия”. Выражается вялостью, упадком сил, невнимательностью. Негативно влияет на нервную систему, особенно опасен в детском возрасте, так как часто является причиной отставания в психо-моторном развитии.

Повышенный гемоглобин не является отдельным заболеванием, это, скорее, синдром, свидетельствующий о различных патологиях, таких как сахарный диабет, лёгочная недостаточность, порок сердца, заболевания почек, переизбыток фолиевой кислоты или витаминов группы В, онкология и др.

Гемоглобины – это железосодержащие белки крови сложной структуры, которые отвечают за газообмен и поддержание стабильного обмена веществ. В кровеносной системе гемоглобин выступает неким посредником между тканями и легкими в процессе обмена углекислым газом и кислородом.

Допустимый уровень гемоглобина меняется с возрастом, однако в показателях нормы возможны небольшие отклонения. Нарушение баланса приводит к развитию серьезных заболеваний, и некоторые из них носят характер необратимого патологического процесса.

Отклонение от нормы данного белка в любом случае будет сопровождаться соответствующей клинической картиной, поэтому при сторонней симптоматике следует незамедлительно обращаться за медицинской помощью, а не проводить лечение самостоятельно. Определить эффективное лечение можно только после того, как будет проведен анализ крови на гемоглобин.

Функции гемоглобина заключаются в обеспечении дыхательного процесса в организме, который осуществляется в три этапа:

• клеточное дыхание – клетки насыщаются кислородом;
• внешнее дыхание – в легкие поступает кислород, а организмом выделяется углекислый газ;
• внутреннее дыхание – в легких кислород захватывает гемоглобин, они трансформируются в оксигемоглобин и разносятся по всем клеткам.

Именно поэтому нарушение баланса данного белка может приводить к крайне негативным последствиям, а в отдельных случаях даже к летальному исходу.

В крови человека содержатся разные виды гемоглобина:

• фетальный или плодный – этот вид белка содержится в крови новорожденного и уменьшается до 1% от общего количества гемоглобина в организме к пятому месяцу жизни ребенка;
• оксигемоглобин – содержится в клетках артериальной крови и связан с молекулами кислорода;
• карбоксигемоглобин – содержится в венозной крови и связан с молекулами углекислого газа, с которыми транспортируется в легкие;
• гликированный – соединение белка и глюкозы, циркулирует в крови. Этот вид белка выявляется в анализах на сахар;
• метгемоглобин – связан с химическими веществами, его рост в крови может говорить об отравлении организма;
• сульфгемоглобин – эта молекула гемоглобина появляется в крови только при приеме некоторых препаратов. Допустимый уровень гемоглобина этого типа – не больше 10%.

Виды гемоглобина, а также определение, какое его количество находится в крови, выявляются только путем лабораторной диагностики.

Формула гемоглобина подразумевает неразрывную связь с количеством эритроцитов, на основе чего и составляются показатели нормы. Средний оптимальный показатель уровня этого белка для взрослого человека:

• у мужчин – 125-145 г/л;
• гемоглобин у женщин – 115-135 г/л.

Кроме этого, используется и цветовой показатель для определения нормы данного белка в крови. Оптимальная степень насыщенности составляет 0.8-1.1. Кроме этого, отдельно определяется степень насыщения каждого эритроцита гемоглобином, средняя норма при этом – 28-32 пиктограмма.

Строение гемоглобина нестабильно, и любое нарушение, происходящее в нем, приводит к развитию определенных патологических процессов. В результате воздействия тех или иных этиологических факторов может возникать:

• образование аномальных форм белка – на данный момент клинически установлено только 300 форм;
• образование стойкого, не пропускающего кислород соединения карбогемоглобин при отравлении углекислым газом;
• сгущение крови;
• снижение гемоглобина, приводящее к развитию определенной степени анемии.

Повышение белка возможно при следующих этиологических факторах:

• патологическое увеличение количества эритроцитов при онкологических процессах;
• увеличение вязкости крови;
• пороки сердца;
• ожоги;
• кишечная непроходимость;
• легочно-сердечная недостаточность.

В то же время следует отметить, что у жителей гор гемоглобин в крови постоянно повышен, что является нормальным физиологическим показателем. Также нормы этого белка завышены у людей, долго находящихся на свежем воздухе – летчиков, альпинистов, высотных работников.

Понижение гемоглобина в крови может быть обусловлено следующими факторами воздействия:

• переливание большого количества плазмы;
• острая кровопотеря;
• хронические микрокровотечения: при геморрое, десневые и маточные кровотечения;
• гемолиз, приводящий к разрушению эритроцитов;
• дефицит железа и витамина В12;
• при патологических процессах в костном мозге.

Кроме этого, снижение или повышение этого белка может быть обусловлено неправильным питанием – если в организме недостаточное количество или, напротив, чрезмерный объем некоторых продуктов с соответствующим химическим составом.

При пониженном гемоглобине может присутствовать симптоматика такого рода:

• быстрая утомляемость;
• сухость кожи и слизистых;
• слабость, общее недомогание;
• частые головокружения;
• задержка умственного и физического развития у детей;
• повышенная восприимчивость к инфекционным заболеваниям;
• нарушение цикла сна;
• плохой аппетит или его отсутствие.

Следует отметить, что пониженный уровень белка наиболее опасен для детей, так как приводит к отставанию в развитии.

Повышенный уровень данного белка в организме также негативно сказывается на здоровье человека, что будет проявляться в виде такой клинической картины:

• желтушность кожных покровов и слизистых, языка;
• бледность кожи;
• зуд;
• недобор массы тела;
• увеличение печени;
• нарастающая слабость;
• пигментация на ладонях и в области старых рубцов.

Как первое, так и второе может привести к крайне негативным последствиям.

Забор крови для определения того, какое количество эритроцитов входит в состав гемоглобина, а также других лабораторных данных, проводится по назначению врача. Анализ на гемоглобин сдается утром, натощак. Также за сутки до сдачи крови нужно отказаться от алкоголя и препаратов, которые воздействуют на кроветворную систему. Забор крови осуществляется из пальца. В перечень методик входит следующее:

• колориметрирование;
• газометрирование;
• определение железа.

Трактовать правильно то или иное обозначение может только квалифицированный специалист. Поэтому после получения результатов анализов следует отправиться с ними к лечащему врачу – он определит уровень гемоглобина и назначит дальнейшие терапевтические мероприятия.