Железо в составе гемоглобина
Оглавление темы “Функции клеток крови. Эритроциты. Нейтрофилы. Базофилы.”: Гемоглобин. Типы ( виды ) гемоглобина. Синтез гемоглобина. Функция гемоглобина. Строение гемоглобина.Гемоглобин — это гемопротеин, с молекулярной массой около 60 тыс., окрашивающий эритроцит в красный цвет после связывания молекулы O2 с ионом железа (Fe++). У мужчин в 1 л крови содержится 157 (140—175) г гемоглобина, у женщин — 138 (123—153) г. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц гема, связанных с белковой частью молекулы — глобином, сформированной из полипептидных цепей.
Синтез гема протекает в митохондриях эритробластов. Синтез цепей глобина осуществляется на полирибосомах и контролируется генами 11-й и 16-й хромосом. Схема синтеза гемоглобина у человека представлена на рис. 7.2. Гемоглобин, содержащий две а- и две В-цепи, называется А-тип (от adult — взрослый). 1 г гемоглобина А-типа связывает 1,34 мл O2. В первые три месяца жизни плода человека в крови содержатся эмбриональные гемоглобины типа Gower I (4 эпсилон цепи) и Gower II (2а и 25 цепи). Затем формируется гемоглобин F (от faetus — плод). Его глобин представлен двумя цепями а и двумя В. Гемоглобин F обладает на 20—30 % большим сродством к O2, чем гемоглобин А, что способствует лучшему снабжению плода кислородом. При рождении ребенка до 50—80 % гемоглобина у него представлены гемоглобином F и 15—40 % — типом А, а к 3 годам уровень гемоглобина F снижается до 2 %. Соединение гемоглобина с молекулой 02 называется оксигемоглобином. Сродство гемоглобина к кислороду и диссоциация оксигемоглобина (отсоединения молекул кислорода от оксигемоглобина) зависят от напряжения кислорода (Р02), углекислого газа (РС02) в крови, рН крови, ее температуры и концентрации 2,3-ДФГ в эритроцитах. Так, сродство повышают увеличение Р02 или снижение РС02 в крови, нарушение образования 2,3-ДФГ в эритроцитах. Напротив, повышение концентрации 2,3-ДФГ, снижение Р02 крови, сдвиг рН в кислую сторону, повышение РС02 и температуры крови — уменьшают сродство гемоглобина к кислороду, тем самым облегчая ее отдачу тканям. 2,3-ДФГ связывается с р-цепями гемоглобина, облегчая отсоединение 02 от молекулы гемоглобина. Увеличение концентрации 2,3-ДФГ наблюдается у людей, тренированных к длительной физической работе, адаптированных к длительному пребыванию в горах. Оксигемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным, или дезоксигемоглобином. В состоянии физиологического покоя у человека гемоглобин в артериальной крови на 97 % насыщен кислородом, в венозной — на 70 %. Чем выраженней потребление кислорода тканями, тем ниже насыщение венозной крови кислородом. Например, при интенсивной физической работе потребление кислорода мышечной тканью увеличивается в несколько десятков раз и насыщение кислородом оттекающей от мышц венозной крови снижается до 15 %. Содержание гемоглобина в отдельном эритроците составляет 27,5—33,2 пикограмма. Снижение этой величины свидетельствует о гипохромном (т. е. пониженном), увеличение — о гиперхромном (т. е. повышенном) содержании гемоглобина в эритроцитах. Этот показатель имеет диагностическое значение. Например, гиперхромия эритроцитов характерна для В|2-дефицитной анемии, гипохромия — для железодефицитной анемии. – Также рекомендуем “Старение эритроцитов. Разрушение эритроцитов. Длительность жизни эритроцита. Эхиноцит. Эхиноциты.” |
Гемоглобин (Hb) – сложный белок, обеспечивающий транспорт кислорода из легких к тканям. Гемоглобин состоит из белковых цепей и гема – порфиринового кольца, которое содержит железо.
Физиологически, основной функцией гемоглобина является перенос кислорода из легких к органам и тканям, но не меньшей важностью является перенос гемоглобином оксида азота (NO) и регуляция тонуса сосудов (вазомоторного тонуса).
Низкий уровень гемоглобина является одним из проявлений анемии, повышенный уровень гемоглобина также является признаком ряда заболеваний и патологических состояний.
Гемоглобин. Цифры и факты
- Одна молекула гемоглобина переносит четыре молекулы кислорода
- Во всем гемоглобине в организме содержит 2,5 грамма железа у мужчин и 1,9 грамма у женщин
- Паразит, вызывающий малярию, малярийный плазмодий, питается гемоглобином. Подробнее о малярии
ЭТО ИНТЕРЕСНО: физиологический процесс распада гемоглобина в организме называется гемоглобинолизом
Виды гемоглобинов
В организме здорового взрослого человека присутствует несколько типов гемоглобина:
- Гемоглобин А (HbA)
- Гемоглобин A2 (HbA2)
- Фетальный гемоглобин (HbF)
- Гликированный гемоглобин (HbA1C)
Гликированный гемоглобин имеет важнейшее значение в диагностике и лечении сахарного диабета
Нормы гемоглобина
Казалось бы, все знают, что норма гемоглобина для женщин составляет 120-140 г/л (грамм на литр), а для мужчин 140-160 г/л. Но как и с нормальными показателями уровня сывороточного железа, с нормами гемоглобина не все так просто.
ЭТО ИНТЕРЕСНО: Методы определения концентрации гемоглобин в крови называются гемоглобинометрией
Сначала интересные факты о том, откуда взялись вышеуказанные нормы. Эти нормы разработаны ВОЗ, но разработаны они не для оценки нормального уровня гемоглобина как такового, а для оценки питания. Т.е. проще говоря, эти уровни гемоглобина соответствующие указанному диапазону, с точки зрения экспертов ВОЗ, говорят о том, что человек, в общем то, неплохо питается, не более того.
Ассоциация гематологов США предлагает рассматривать нижнюю границу нормы гемоглобина, на следующем уровне:
Популяция* | Нижняя граница нормы гемоглобина |
Мужчины в возрасте от 20 до 59 лет | 137 г/л |
Мужчины в возрасте старше 60 лет | 132 г/л |
Женщины 20 лет и старше | 122 г/л |
* Нормы гемоглобин для представителей европеоидной расы
Как следует из приведенной таблицы, на уровень гемоглобина влияют пол и возраст, другие факторы, влияющие на уровень гемоглобина:
- Проживание на большой высоте
- Занятия спортом
- Курение
- Раса
- Сопутствующие заболевания
У курящих, живущих на большой высоте, спортсменов – уровень гемоглобина будет выше, т.е. то, что для других норма, для других будет уже анемией. Как и наоборот, то, что для людей живущих примерно на уровне моря будет повышенным уровнем гемоглобина, для курящих, спортсменов и живущих на большой высоте будет нормой.
Норма гемоглобина у беременных женщин*
Первый триместр | Второй триместр | Третий триместр | |
Гемоглобин (г/л) | 116-139 | 97-148 | 9.5-150 |
Гематокрит (в процентах) | 31.0-41.0 | 30.0-39.0 | 28.0-40.0 |
*Данные показатели получены в результате клинических исследований, но не являются нормативными. Подробнее о некоторых лабораторных нормах у беременных женщин.
Итак, после того, как мы рассказали о сложностях в оценке того, какой уровень является нормальным для гемоглобина, а какой нет, мы расскажем на какие нормативные показатели обычно ориентируются врачи.
Показатель | Мужчины | Женщины |
Гемоглобин г/л | 157 ± 17 | 138 ± 15 |
Гематокрит % | 46.0 ± 4.0 | 40.0 ± 4.0 |
Эритроцитов в мкл | 5.2 ± 0.7 | 4.6 ± 0.5 |
Ретикулоциты % | 1.6 ± 0.5 | 1.4 ± 0.5 |
Средний объем эритроцита, fL | 88.0 ± 8.0 | |
Среднее содержание гемоглобина в эритроците | 30.4 ± 2.8 | |
Средняя концентрация гемоглобина в эритроците | 34.4 ± 1.1 | |
Ширина распределения эритроцитов | 13.1 ± 1.4 | |
Напомним, что нормальные показатели гемоглобина у взрослых отличаются от показателей у детей.
Гемоглобин у детей
Возраст | Гемоглобин, г/л | Гематокрит, % | Средний эритроцитарный объем, мкм3 |
Новорожденные | 165 ± 30 | 51 ± 9 | 108 ± 10 |
1 мес | 140 ± 40 | 43 ± 12 | 104 ± 19 |
6 мес | 115 ± 20 | 35 ± 6 | 91 ± 17 |
1 год | 120 ± 15 | 36 ± 3 | 78 ± 8 |
2—6 лет | 125 ± 10 | 37 ± 3 | 81 ± 6 |
6—12 лет | 135 ± 20 | 40 ± 5 | 86 ± 9 |
12—18 лет | 140 ± 20 | 42 ± 6 | 89 ± 11 |
Подготовка к анализу на гемоглобин
Подготовка к анализу на гемоглобин обычно не требуется. Перед анализом необходимо пить достаточное количество жидкости, чтобы не допустить обезвоживания. Анализ на гемоглобин может быть сдан отдельно, но чаще всего, исследование гемоглобина проводится в рамках проведения общего анализа крови. В некоторых случаях общий анализ крови может потребовать подготовки в виде 12 часового голодания.
Симптомы пониженного гемоглобина
Пониженный гемоглобин приводит к недостаточному обеспечению органов и тканей кислородом. ОБычно симптомы низкого гемоглобина включают:
- слабость
- одышку
- головокружение
- учащенное сердцебиение
- шум в ушах
- головную боль
- похолодание конечностей
- побледнение или желтизну кожи
- боль в груди
Подробно симптомы связанные с пониженным гемоглобином обсуждаются в статье об анемиях.
Влияет железо (Fe) и белок гемоглобин друга на друга прямо и опосредованно. Прямо влияние заключено в том факте, что Fe – один из составных элементов белка. Опосредованная взаимосвязь объясняется лишь частичным воздействием железа на уровень гемоглобина в крови. Его скачки происходят под воздействием внутренних и внешних факторов, но при этом показатель Fe в крови остается на допустимом значении.
Физико-химическая структура
В кровотоке присутствуют красные кровяные тельца – одна из разновидностей форменных элементов. Они отвечают за перенос кислорода к органам и тканям. В отличие от других клеток, у красных кровяных телец нет ядра. Большую часть клетки занимают молекулы гемоглобина, уровень концентрации которого в крови прямо пропорционален количеству эритроцитов.
На заметку!
Структура гемоглобина представлена 4-мя белковыми цепями, называемыми глобинами и 2-мя структурами, содержащими Fe. Последние именуют гемами. Сочетание двух элементов дало название белку гемоглобину.
Значение имеет баланс Fe в составе эритроцитов. Если его меньше нормы, то кровь не переносит достаточный объем кислорода. Избыточный уровень концентрации делает кровь слишком густой. Каждый атом Fe в молекуле гемоглобина захватывает молекулу O². На обратном пути они забирают накопившийся углекислый газ и выводят его из организма.
Где происходит генерация
Красный костный мозг – человеческий орган, расположенный, как можно понять из названия, внутри костей. Наибольший объем производства белка гемоглобина зафиксирован внутри тазовых костей. На втором месте трубчатые кости, позвоночник. Производственный процесс организован на базе стволовых клеток, которые заполнили собой красный костный мозг. Под воздействием внутренней физико-химической реакции стволовые клетки превращаются в один из трех типов форменных элементов крови:
- эритроциты;
- тромбоциты;
- лейкоциты.
Организм оценивает текущую потребность в конкретных форменных элементах. Следующий шаг – удаление из стволовых клеток ядра, заменив его гемоглобином. Для упомянутого процесса требуется железо. Обеспечить объем последнего может здоровый образ жизни, сбалансированный рацион. Нормальный уровень гемоглобина будет рассчитан врачом с учетом возраста, пола и состояния здоровья больного.
Возраст | Значение (ммоль/л) |
До 2-х лет | 7-18 |
До 14-ти лет | 9-20 |
| Мужчины | 10-30 |
| Женщины | 11-30 |
Приведенные значения нельзя назвать эталонными. Отклонения в большую и меньшую сторону могут быть обусловлены условиями проживания, особенностями рациона.
Какова сфера ответственности гемоглобина
Внутри тела эритроциты и в частности и стабильный гемоглобин обеспечивают доставку молекул O². Вначале кислород проходит через верхние дыхательные пути. Достигнув альвеол легких, молекулярная форма кислорода доставляется в кровь ее форменными элементами. В гемах происходит связь O² и Fe. Результат физико-химической реакции будет доставлен к органам и тканям.
Стабильность процесса обеспечивает постоянное аэробное окисление клеток тела. Благодаря этому человек получает энергию. Последний этап физико-химической реакции – утилизации собранного углекислого газа. За это отвечает атомарная форма Fe. Продукты распада доставляют по венам до легких. С каждым выдохом организм теряет не нужный углекислый газ.
Как соотносится уровень концентрации Fe и гемоглобина
Объем производимых эритроцитов прямо пропорционален уровню концентрации железа. Здесь терапевты делают оговорки. Под воздействием внешних или внутренних факторов описанная взаимосвязь нарушается. С одной стороны, у пациента нормальный уровень белка, а вот Fe – не хватает. Проблемы с питанием и железом аккумулируются постепенно. Поклонники табака или спиртного, малоподвижные люди или те, кто страдает от хронических заболеваний, не сразу ощутят симптомы надвигающегося дефицита.
На заметку!
В зависимости от состояния здоровья, организм способен поддерживать требуемый уровень производства жизненно необходимых элементов. На первоначальном этапе спасают запасы Fe, расположенные в клетках. Второй этап предусматривает использование железа, расположенного в так-называемом тканевом депо.
Если все резервные источники исчерпаны, а дефицит необходимого железа продолжается, у больного формируется анемия. Патологическое состояние диагностируют на основании имеющихся симптомов. Клиническая картина зависит от стадии заболевания.
Стадия | Описание | Симптомы | Что покажет анализ крови |
I | Ощутив постепенно снижение объемов поступления питательных веществ, организм начинает использовать резервные источники (клетки, тканевое депо) | Постоянная слабость, головокружение, утомляемость | Уровень белка в установленной норме |
II | Дефицит не восполняется, поэтому тело пробует найти необходимый объем железа, уменьшая объем Fe, которое расположено не в составе форменных элементов крови | Слабость, утомляемость, сухость кожных покровов, потеря волос, ломкость ногтевых пластин | Гемоглобин или, как его еще называют, сывороточное кровяное железо, понижен, но уровень содержания других форменных элементов почти в норме |
III (анемия) | Организму больше негде брать ресурсы для поддержания требуемого объема Fe | Обмороки, головные боли, отсутствие аппетита, болевой синдром | Разница с нормативными показателями существенна |
Оценить состояние здоровья пострадавшего можно на основании общего анализа крови (ОАК). Если клиническая картина включает больше симптомов, больного направят к другим врачам для уточнения диагноза.
На заметку!
Клиническая картина при повышенном и пониженном гемоглобине мало чем отличается. Врач должен провести несколько тестов, чтобы объективно оценить состояние здоровья человека и назначить лекарство.
Как нормализовать значение
Самолечение опасно во всех отношениях, поэтому не стоит пить таблетки до разговора с доктором. Измерив гемоглобин и кровяное железо, терапевт даст рекомендации. Они могут быть направлены на повышение или понижение показателей.
Стабилизировать сывороточное кровяное железо нужно под присмотром врача. Пациент сдает ОАК с той регулярностью, которую рекомендовал медик. Цель всего – контролировать уровень динамику изменения уровня концентрации форменных элементов крови.
Забота о собственном здоровье
Профилактика – эффективное лекарство. Терапевт поможет с разработкой рациона, учитывая возраст, пол и общее состояние здоровья пациента. В меню преобладает свежая зелень, овощи, фрукты. Медик посоветует для поднятия уровня гемоглобина есть белок животного происхождения. Другие рекомендации:
- нормализовать питьевой режим;
- человеку требуются регулярные профессионально подобранные физические нагрузки;
- отказ от алкоголя и табака;
- отказ от жирного, пряного, жареного;
- кушать больше морепродуктов, содержащих фолиевую кислоту – вещество отвечает за скорость переработки Fe в организме;
- кушать продукты, содержащие B12.
Каждые полгода сдают ОАК. Чем раньше зафиксировано снижение жизненно важных показателей, тем быстрее получится исправить ситуацию.
Взаимосвязь гемоглобина и Fe в организме человека реализована на двух уровнях. Первый – железо входит в состав молекул гемоглобина. Из него строится каждая клетка, отвечающая за перенос кислорода к органам и тканям. Второй уровень – косвенный. Уровень концентрации Fe может вообще не воздействовать на белок. Последний нередко изменяется под воздействием неправильного рациона, нехватки двигательной активности.
Энциклопедия / Анализы / Гемоглобин в крови
Гемоглобин – это особый железо-содержащий белок крови сложной структуры, выполняющий в организме крайне важную функцию – газообмен и поддержание за счет этого стабильного обмена веществ.
Гемоглобин – своего рода посредник между тканями и легкими в обмене кислородом и углекислым газом. Для полноценного функционирования организма количество гемоглобина должно стабильным, с размахом колебаний (с учетом возраста и пола).
Увеличение количества гемоглобина, равно как и его уменьшение, приводит к расстройствам обмена веществ, к возникновению заболеваний и патологий.
В составе гемоглобина находится два составных элемента:
- белок глобин, являющийся основой для гемоглобина,
- железо в форме гемма, прикрепленное к определенным зонам белка.
Только в таком виде гемоглобин способен переносить в ткани кислород в виде оксигемоглобина, и уносить от них углекислоту в виде карбоксигемоглобина. Это окрашенные пигменты, оксигемоглобин имеет ярко-алый цвет, а карбоксигемоглобин – вишневый. Этим и обусловлена разница в окраске артериальной венозной крови, артериальная богата кислородом, венозная – углекислотой.
Обмен газов осуществляется в организме непрерывно, даже малейшее нарушение в системе дыхания или обмена газов немедленно приводит к сбоям в работе всего организма и развитию гипоксии (недостатка кислорода).
Гемоглобин находится внутри эритроцитов (красных кровяных телец), находящихся в крови в строго определенных количествах. При снижении количества эритроцитов закономерно снижается и количество гемоглобина в них.
За поддержание стабильного количества эритроцитов в организме человека отвечает костный мозг, где они образуются, а также селезенка и печень, где отжившие эритроциты разрушаются, а гемоглобин из них утилизируется.
Исследование гемоглобина проводят при общем анализе крови, параллельно изучая количество эритроцитов и их качественные характеристики.
Уровень гемоглобина сам по себе не дает возможности поставить диагноз, но является важной характеристикой нездоровья в организме, и оценивается врачом в сочетании с другими изменениями крови и клиническими симптомами.
Количество гемоглобина неразрывно связано с количеством эритроцитов, поэтому, нормы эритроцитов составляют:
- для мужчин 4.5-5.5*1012 /литр,
- для женщин – 3.7-4.6*1012/литр.
Количество гемоглобина составляет:
- у мужчин 125-145 г/л,
- у женщин 115-135 г/л.
Также существуют особые показатели, отражающие содержание гемоглобина в организме, необходимое для нормальной жизнедеятельности – цветовой показатель, то есть степень насыщенности эритроцитов гемоглобином, он составляет в норме 0.8-1.1 единиц. Также определяется и степень насыщения каждого эритроцита гемоглобином – в среднем это составляет 28-32 пикограмма.
Гемоглобин у детей
У взрослых в крови циркулирует только взрослая форма гемоглобина. У плода и новорожденных детей из-за особенностей кровообращения существует и особая форма гемоглобина – фетальная. После рождения ребенка она быстро разрушается и замещается на нормальный, взрослый гемоглобин. В норме фетального гемоглобина допускается в крови не более 0.5-1%.
Средняя продолжительность жизни эритроцита – около 120 суток, если жизнеспособность эритроцита уменьшается, это приводит к развитию различных аномалий в виде гемолитических анемий.
Нарушения в структуре гемоглобина
Гемоглобин в результате врожденных или приобретенных аномалий может приобретать неправильные формы или структуру, что отражается на способности эритроцита переносить кислород. Возникают такие нарушения как:
- аномальные гемоглобины (известно около 300 форм, одна из самых известных гемоглобин при талассемии),
- при отравлении угарным газом образуется карбогемоглобин, стойкое соединение, не способное переносить кислород,
- при отравлении многими ядами образуется метгемоглобин, также не способный переносить кислород.
- при избытке глюкозы крови при сахарном диабете формируется гликированный гемоглобин, также не способный полностью выполнять свои функции.
Могут быть и количественные нарушения:
- увеличение количества гемоглобина и эритроцитов при эритроцитозах и обезвоживании (сгущение крови),
- снижение гемоглобина при различных видах анемии.
В норме уровень гемоглобина повышен у спортсменов и альпинистов, летчиков и людей, длительно пребывающих на свежем воздухе. У жителей гор тоже физиологически повышен гемоглобин.
При патологии гемоглобин повышается:
- при эритроцитозе, патологическом увеличении количества эритроцитов при онкологии,
- при патологическом сгущении крови при обезвоживании и увеличении вязкости,
- при пороках сердца,
- при ожогах,
- при развитии легочно-сердечной недостаточности,
- при кишечной непроходимости.
Физиологическое снижение гемоглобина может возникать во время беременности за счет увеличения объема циркулирующей крови и разведения крови плазмой.
Обычно патологическое понижение количества гемоглобина называют анемией. Она может возникать:
- вследствие острой кровопотери при кровотечениях,
- в результате хронических микрокровотечений и потерь крови при геморрое, кишечных, маточных, десневых кровотечениях.
- при переливании плазмы, вливании большого количества жидкостей,
- при повышенном разрушении эритроцитов вследствие гемолиза,
- при дефиците железа, фолиевой кислоты, витамина В12,
- при хронической патологии организма,
- при поражении костного мозга с угнетением его функций.
О том, как правильно питаться для того, чтобы поднять гемоглобин – в нашей отдельной статье.
Любое патологическое изменение количества гемоглобина, как его повышение, так и понижение, требует консультации врача и всестороннего обследования.
Необходимо проведение адекватной терапии, особенно при анемиях. В среднем, при правильном лечении уровень гемоглобина при анемии повышается на 1-2 единицы в неделю.
Источник: diagnos.ru