Анатомия гемоглобина человека — информация:

Почему возникает анемия

Анемия может быть спровоцирована множеством факторов. Часто наблюдается сочетание причин, которые быстро приводят к нарушениям крови. Самыми распространенные факторы развития анемии:

• особенности диеты. Это наиболее коварная причина. Нехватка продуктов питания, богатых железом, витаминами группы В, может не восприниматься человеком всерьез. Это наблюдается при скудном рационе у женщин, стремящихся сбросить лишние килограммы, необходимости соблюдать определенный стол при заболеваниях ЖКТ и пр.;

• нарушения функции пищеварительной системы. Даже полноценный рацион не гарантирует отсутствие анемии, если железо не может усваиваться в полном объеме в связи с заболеваниями ЖКТ. Усвоение железа происходит в желудке и верхнем отделе тонкой кишки. Болезни этих органов могут привести к нарушению процесса и развитию ЖДА;

• заболевания, приводящие к нарушению продукции эритроцитов в костном мозге. К таким болезням относят патологии почек и эндокринной системы, белковое истощение, хронические инфекции, раковые опухоли;

• гемолиз. Это состояние, при котором эритроциты разрушаются раньше положенного срока. В норме физиологический гемолиз наступает не ранее, чем через 120 суток – столько «живет» эритроцит. При патологических состояниях срок жизни эритроцитов уменьшается, на фоне чего появляется анемия. Это может быть обусловлено длительной лекарственной терапией, инфекционными заболеваниями, ревматизмом, системными недугами (склеродермия и пр.), болезнями почек и др.;

• хронические кровопотери. Потери крови являются частой причиной анемии. К ним относят обильные менструации у женщин или короткий (21 день и менее) менструальный цикл, частые носовые кровотечения или кровоточивость десен, желудочно-кишечные кровотечения, незаживающие раны у лиц, больных сахарным диабетом, перенесенные операции, роды и пр.

Анемия — это всегда результат развития основного нарушения, поэтому важно получить точную информацию о причинах. Не рекомендуется заниматься самодиагностикой и самолечением

Прием препаратов железа может скорректировать состояние, но не избавит от основного недуга, поэтому будет неэффективным в полной мере и высока вероятность рецидива.

Подход к лечению анемии зависит от того, чем вызвано заболевание. Так, к вторичным причинам развития синдрома относят:

отказ от белковой пищи, голодание в связи с жизненными обстоятельствами или убеждениями. Если человек вынужден или предпочитает отказаться от пищи животного происхождения и не находит им замены по содержанию железа, развивается дефицит и связанная с этим анемия;

беременность. Гормональные изменения, повышенная потребность в витаминах и микроэлементах могут стать причиной дефицита в том числе железа, анемия у беременных женщин развивается достаточно часто

Важно регулярно посещать акушера-гинеколога и вовремя сдавать анализы, чтобы не пропустить возможные нарушения;

донорство крови. Несмотря на то что сдача крови осуществляется с учетом безопасной кровопотери, риски развития анемии возрастают

Необходимо проконсультироваться с врачом, если вы выступаете в качестве донора;

профессиональный спорт или повышенные физические нагрузки. Это связано с тем, что мышцы требуют повышенного количества железа. Особенностью этой причины является то, что анемия протекает в стертой форме, ведь обычно спортсмен ведет активный и здоровый образ жизни
Важно обращать внимание на утомляемость, непереносимость привычных ранее нагрузок, одышку.

состав

Неизмененная базовая структура

Млекопитающие гемоглобинов состоит из четырех субъединиц , каждая из двух альфа- и двух из бета-типа. В каждую из этих субъединиц встроена простетическая группа , в которой происходит связывание кислорода. Таким образом, одна молекула гемоглобинового комплекса может связывать четыре молекулы кислорода. Простетическая группа бескислородной формы представляет собой комплекс железа (II) с протопорфирином IX, который занимает четыре экваториальных положения иона железа. Ион железа находится в высокоспиновом состоянии и поэтому слишком велик, чтобы поместиться в отверстие порфирина. Так что это немного ниже уровня кольца. Этот гем b связан с белковой матрицей через аксиальное положение иона железа на нижней стороне через проксимальный остаток гистидина . Вторая осевая позиция наверху не занята и доступна для присоединения молекулы кислорода.

Посттрансляционные модификации

Помимо различных редких модификаций отдельных аминокислот в субъединицах гемоглобина человека, часто происходит гликирование обеих субъединиц на определенных аминокислотах. Это результат высокой концентрации глюкозы в крови, поэтому его можно использовать в лабораторной диагностике для определения среднего уровня сахара в крови за последние несколько месяцев.

Во время гликирования гемоглобина глюкоза ковалентно присоединяется к лизину -8, -17, -41, -62 α-субъединицы, а также к валину -2, лизину-9, -18, -67, -121 или — 145 связанной β-субъединицы. Если гликированный β-гемоглобин модифицирован по валину-2 и остаток глюкозы был преобразован в стабильный кетоамин через альдимин и перегруппировку Амадори , он обозначается как HbA1c .

Типы гемоглобина

Различные гемоглобины могут быть обнаружены у людей на разных этапах жизни (эмбриональная фаза, фаза плода и после рождения, т.е. «взрослая фаза»). Эти гемоглобины различаются по сродству к кислороду. Каждая из них состоит из четырех субъединиц в различных комбинациях попарно.

Синтез различных цепей гемоглобина и места их образования во время беременности и перинатально

Исторически различные субъединицы гемоглобина были созданы путем дублирования гена глобина. Комбинации этих субъединиц в виде тетрамеров синтезируются в разное время в зависимости от потребности в кислороде , например, для получения кислорода из материнской крови, когда плод находится в утробе матери.

Во время беременности кислород транспортируется через плаценту к плоду , который затем эффективно поглощается. Это обеспечивается тем фактом, что гемоглобин эмбриона и плода имеет значительно более высокую аффинность связывания кислорода, чем гемоглобин взрослого человека, образующийся позже после рождения. К тому же гематокрит сильно повышен по сравнению с материнским. Это позволяет достаточному количеству кислорода поступать к плоду через пуповину.

Эмбриональные гемоглобины

В эмбриональных гемоглобинах образуются в эмбриональной фазе, первые 8 недель после оплодотворения, на островах кровных желтка и имеют собственные имена:

• Гауэр-1 (ζ ₂ ε ₂ ) («дзета-эпсилон»)
• Гауэр-2 (α ₂ ε ₂ ) («альфа-эпсилон»)
• Портленд-1 (ζ ₂ γ ₂ ) («дзета-гамма»)
• Портленд-2 (ζ ₂ β ₂ ) («дзета-бета»)

Гемоглобины плода

Как фетального гемоглобина , гемоглобин F (HbF) , в основном формируется в плодный период (с 9 — й недели после зачатия до рождения) называется. Синтез гемоглобина плода начинается в предыдущей эмбриональной фазе и не прекращается сразу после рождения, а продолжается в течение нескольких месяцев. Место образования — печень и селезенка . У него гораздо более высокое сродство к кислороду, чем у взрослого гемоглобина, чтобы поглощать кислород из материнской крови.

Гемоглобин F (α 2 γ 2 ) — доминирующий гемоглобин у плода, обнаруживается только в следовых количествах у здоровых взрослых

Гемоглобины взрослых

В качестве гемоглобина взрослого человека допустим гемоглобин A ₁ (HbA ₁ ) (син. Гемоглобин A (HbA)) и гемоглобин A ₂ (HbA ₂ ). Синтез гемоглобинов взрослых начинается у плода, а затем замещает гемоглобин плода в первые несколько месяцев после рождения. Место образования — костный мозг . В течение первого года жизни экспрессия гена γ снижается, а экспрессия гена β увеличивается. Фактор транскрипции BCL11A является решающим репрессором гамма-глобина у взрослых. Следовательно, гемоглобин плода обнаруживается в следовых количествах только у взрослых.

• Гемоглобин А ₁ (α ₂ β ₂ ) — 98%
• Гемоглобин А ₂ (α ₂ δ ₂ ) — 2%.

Гликогемоглобины

Гликогемоглобины образуются путем связывания глюкозы с аминогруппами глобинов. В физиологических условиях это происходит неферментативно за счет контакта гемоглобина с сахаром крови ( гликирование ). Основной компонент HbA ₁ гемоглобина A в основном превращается в HbA _1c через промежуточные стадии HbA _1a и HbA _1b , доля которых, следовательно, представляет собой средний уровень сахара в крови за последние несколько недель.

Метгемоглобин

Метгемоглобин (Met-Hb) — это деактивированная, не аффинная по отношению к кислороду форма гемоглобина, в которой ион железа находится на уровне окисления III вместо II. НАДНО -зависимый фермент метгемоглобин редуктазы (Диафораз I) , способно превращать метгемоглобин назад в гемоглобин. Обычно два процента гемоглобина человека составляет метгемоглобин. Более высокая доля может быть генетической или результатом отравления. Высокая доля метгемоглобина приводит к недостаточному снабжению организма кислородом.

Методы диагностики

Для определения стадии анемии Всемирная организация здравоохранения рекомендует использовать следующие методы:

1. измерение цианметгемоглобина;
2. система HemoCue.

При методе измерения цианметгемоглобина фиксированное количество крови растворяется в реактиве и концентрация гемоглобина определяется через установленный интервал времени с помощью точного, хорошо откалиброванного фотометра. Измерение цианметгемоглобина является стандартным лабораторным методом количественного определения гемоглобина.

Система HemoCue основана на методе цианметгемоглобина и показала стабильность и надежность при использовании в полевых условиях. При определении концентраций гемоглобина следует также учитывать источник пробы крови. Некоторые исследования свидетельствуют, что значения гемоглобина, измеренные из проб капиллярной крови, выше, чем измеренные из проб венозной крови, что может привести к ложноположительным результатам.

Что такое гемоглобин?

Гемоглобин является многосубъединичным глобиновым белком с четвертичной структурой и состоит из четырех полипептидных цепей, двух α и двух β субъединиц. Каждая альфа-цепь состоит из 144 остатков, а каждая бета-цепь состоит из 146 остатков. Противоположные субъединицы, такие как альфа и бета, ассоциируются сильнее, чем аналогичные субъединицы альфа-альфа или бета-бета. Это железосодержащий металлопротеин. В гемоглобине каждая из четырех субъединиц присоединена к небелковой протезной гем-группе, где молекула кислорода связывается. Таким образом, это означает, что гемоглобин может связывать четыре молекулы кислорода с четырьмя гем-группами в каждой цепи. Он имеет низкое сродство к кислороду в своем дезоксигенированном состоянии, но когда первая молекула кислорода связывается с гемоглобином, это приводит к изменению его структуры, что облегчает связывание других молекул кислорода. Этот процесс называется аллостерическим (через пространство) взаимодействием / кооперативностью. Гемоглобин обнаружен в избытке в эритроцитах и ​​дает им красный цвет. Это вовлекает в транспортировку кислорода и углекислого газа к или от всех частей тела. Это также вовлекает метаболизм эритроцитов и также поддерживает pH крови.

Роль в болезни

Мутации в HBA1 — ген , могут быть дефекты в альфа-субъединицу и это телец Гейнца — анемия и α-талассемии свинца. Мутации в гене HBB могут вызывать анемию тела Хайнца, β-талассемию и серповидно-клеточную анемию . Некоторые варианты генов HBG1 / HBG2 могут вызывать желтуху новорожденных .

Снижение уровня гемоглобина, со снижением количества эритроцитов или без него, приводит к симптомам анемии . Есть много причин анемии, из которых дефицит железа является наиболее частой причиной в западном мире. Синтез гема тормозится дефицитом железа. В результате красные кровяные тельца становятся гипохромными (лишены красного цвета) и микроцитарными (меньше нормального).

В гемолиз (повышенная деградация эритроцитов) вступает желтуха , вызванная метаболитом гемоглобина билирубином . До 135 мг / дл гемоглобин, высвобождаемый в кровеносных сосудах, связывается с гаптоглобином ; если кровь сильно падает, в крови появляется свободный гемоглобин ( гемоглобинемия ).

Группа генетических дефектов, известных как порфирии, нарушает синтез гема. Накопление предшественников гема приводит , среди прочего, к светочувствительности, болям в животе и неврологическим проблемам, а также к порфиринурии.

При метгемоглобинемии гемоглобин, присутствующий в красных кровяных тельцах, который используется для транспортировки кислорода, превращается в нефункциональный метгемоглобин и, следовательно, больше не доступен для транспорта кислорода. Причина может быть наследственной ( врожденная метгемоглобинемия ) или вызвана токсинами.

Мутации в цепях глобина связаны с различными гемоглобинопатиями , такими как серповидно-клеточная анемия и талассемия .

Возбудители малярии расщепляют гемоглобин в инфицированных ими эритроцитах, чтобы производить белки для собственного метаболизма. Гем создает гемозоин , который кристаллизуется паразитом, и его можно увидеть как пигмент в инфицированных эритроцитах под микроскопом . Хлорохин, противомалярийный препарат, подавляет эту кристаллизацию, и паразит отравляется гемом.

Диагностическое значение

Выраженная Г. (125—200 мг% и выше) патогномонична для гемолитических анемий, протекающих с внутрисосудистым гемолизом: при острых отравлениях гемолитическими ядами, энзимопенических гемолитических анемиях, пароксизмальной ночной гемоглобинурии, гемолитической болезни новорожденных, а также при гемолитических кризах в результате тяжелых посттрансфузионных реакций, при групповой или резус-несовместимости. При гемолитических анемиях, обусловленных преимущественно внутриклеточным гемолизом, выраженную Г. не обнаруживают. Легкая Г. (до 25 мг%) отмечается при некоторых гемоглобинопатиях (серповидноклеточная анемия и ее варианты, талассемия, гемоглобиноз С), при аутоиммунной гемолитической и пернициозной анемии, резорбции гематом. Легчайшая Г. (5—15 мг%) может иметь место при отравлении концентрированной уксусной к-той и при инфаркте миокарда.

Библиография Алексеев Г. А. и Берлинер Г. Б. Гемоглобинурии, М., 1972; Кассирский И. А. и Алексеев Г. А. Клиническая гематология, М., 1970; М о 1 1 i s о n P. L. Blood transfusion in clinical medicine, Philadelphia, 1972; Wintrobe М. M. Clinical hematology, Philadelphia, 1974.

Что такое миоглобин?

Миоглобин представляет собой белок мономера глобина, который проявляет вторичную структуру. Он состоит из одной полинуклеотидной цепи, которая состоит из 153 остатков. Он имеет единственную группу heam, присоединенную к своей единственной полипептидной цепи. Таким образом, одна молекула кислорода может связываться с ним. Но его связывающая способность выше, чем у гемоглобина, поэтому он служит в качестве запасающего кислород белка, который высвобождается во время функционирования мышц. Он содержится в мышечных клетках и обеспечивает их кислородом по требованию. Помогает организму в голодных условиях кислорода, особенно в анаэробных условиях. Он также регулирует температуру тела. Миоглобин не имеет никакого типа.

Что влияет на усвояемость железа

Важный вопрос, насколько хорошо железо усваивается организмом. Самый простой вариант улучшить этот показатель — употреблять богатые микроэлементом продукты с добавлением витамина С. Например, заправить салат лимонным соком, добавить в него побольше темной листовой зелени или клубники. Витамин А также участвует в процессах усвоения железа. Он содержится в продуктах животного происхождения — рыбе и печени, а также в сливочном и растительном масле.

Учитывайте, что кальций ухудшает усвояемость железа. Это не значит, что нужно исключить богатые им молочные продукты, инжир, семена и соевые бобы. Но постарайтесь есть их отдельно от добавок железа, назначенных врачом. И наоборот — не ешьте железосодержащие продукты незадолго до и после употребления кальция. Еще одно вещество, ухудшающее всасываемость железа, — фитиновая кислота, которая содержится в грецких и бразильских орехах, кунжуте.

Гемоглобин в искусстве и музыке

Скульптура «Стальное сердце» (Гемоглобин) работы Джулиана Восс-Андреэ в городе Лейк-Освего в американском штате Орегон . Снимок слева был сделан сразу после открытия, снимок посередине — через 10 дней, а снимок справа — после того, как пластик подвергался воздействию элементов в течение нескольких месяцев.

• В 2005 году немецко-американский художник Джулиан Фосс-Андреэ создал скульптуру, основанную на структуре гемоглобина. Предполагаемое ржавление работы — намек на насыщение гема кислородом.
• Британская рок-группа Placebo записала песню под названием Hemoglobin .
• Французский рэпер MC Solaar выпустил успешный сингл в 1994 году под названием La concubine de l’hémoglobine .
• У немецкой мелодик-дэт-метал-группы Deadlock есть песня под названием «Killing The Time With Hemoglobin» длительностью 11 минут на их альбоме «The Arrival».

Гемоглобин: клиническое значение

При снижении нормальных форм гемоглобина в крови ставят диагноз анемии, клиническое значение имеют показатели ниже 100 г/л при норме 120-140 г/л для женщин и 135-160 г/л для мужчин. Для детей результат рассматривают в зависимости от возраста – нижняя граница может быть от 90 единиц для грудничков и 105-115 для ребенка в 7-12 лет.

Симптоматика сниженного гемоглобина в крови включает признаки дефицита кислорода: общая и мышечная слабость, одышка, частый пульс, быстрая утомляемость, головная боль, головокружение, обморочные состояния. Анализ крови на эритроциты и гемоглобин покажет их нехватку, но не дает возможности определить причину. Поэтому требуется обследование: тесты на ферритин, трансферрин, железо и способность к его связыванию.

Реже обнаруживают гемоглобин выше нормы, это состояние называется полиглобулией и бывает при опухолевом процессе, длительной дыхательной и сердечной недостаточности. Для высоких показателей типично покраснение кожи, синева в носогубном треугольнике, головные боли, снижение зрения, тяжесть в правом подреберье.

Какую структуру имеет молекула гемоглобина

Молекула гемоглобина в структуре содержит белковую часть – глобин и пигментный комплекс с железом (гем). У взрослого человека белок имеет 2 альфа и 2 бета цепи, они состоят из 141 и 146 аминокислот соответственно. Нормальный гемоглобин имеет обозначение HbA1. Следовые количества представлены HbA2, в нем вместо бета-цепей есть дельта-цепи. Такой комплекс прочно удерживает кислород и с трудом его отдает тканям.

В крови у плода есть два вида гемоглобина – эмбриональный и фетальный. Они имеют другую первичную структуру. У новорожденного 80% составляет фетальный, а к концу первого месяца молекула приобретает вид обычного, характерного для взрослого.

Комментарий эксперта

Наталья Поленова, кандидат медицинских наук, кардиолог, терапевт GMS Clinic

К сожалению, очень часто пациентки с дефицитом железа длительное время пребывают в этом состоянии, страдают от неспецифических симптомов, таких как тахикардия, головокружение, общая слабость, выпадение волос. Они посещают врачей самых разных специальностей: кардиологов, неврологов, дерматологов, проходят множество дополнительных видов обследования, но так и не получают необходимого им простого и эффективного лечения. Если женщина детородного возраста обращается к врачу любой специальности с указанными выше неспецифическими симптомами, начинать диагностический поиск следует именно с железодефицитного состояния.

Корректировать дефицит железа можно довольно быстро, у врачей внушительный арсенал таблетированных, жидких, парентеральных лекарственных форм, а также БАДов. После коррекции железодефицитного состоянии многие пациентки сожалеют, что столько лет их качество жизни страдало, они находились в сниженном ресурсном состоянии, в то время как помочь им можно было довольно быстро и просто.

Среди пациентов мужского пола железодефицитная анемия встречается в десятки раз реже, чем у девушек. Зоной особого внимания здесь считаются доноры, регулярно участвующие в сдаче крови. Этой категории лиц тоже время от времени требуется назначение препаратов железа в адекватной дозировке. У всех остальных представителей сильного пола (без известных хронических заболеваний) риск избытка железа, конечно, выше, чем его дефицит. Поэтому самостоятельное и необоснованное применение препаратов железа молодыми здоровыми мужчинами не просто бесполезно, но и опасно.

Когда целевые показатели обмена железа на фоне приема препаратов будут достигнуты (цель лечения ЖДА — введение железа в количестве, необходимом для нормализации уровня гемоглобина: у женщин 120-140 г/л, у мужчин 130-160 г/л) и произошло восполнение тканевых запасов железа (ферритин сыворотки> 40-60 мкг/л), возникает задача в закреплении результата. Для этого необходимо профилактическое (курсовое) назначение препаратов железа группам риска: женщинам при обильных мено/метроррагиях, донорам крови, веганам, пациентам с хроническими заболеваниями ЖКТ.

Очень важно при выявлении анемии не просто назначить железосодержащие препараты, но и выявить причину дефицита, чтобы не пропустить дебют опасного, в том числе, онкологического заболевания. Исключив угрожающую здоровью патологию, можно спокойно и методично корректировать обмен железа до достижения нормальных показателей. 

Дефицит железа

Если наступает железодефицит, то ткани и мышцы перестают получать необходимый объем кислорода, который способствует их эффективному функционированию. Это может привести к анемии.

Причины, по которым может наступить анемия :

• недостаточное поступление железа с пищей;
• снижение всасываемости железа из-за нарушения работы ЖКТ;
• повышенная потребность в железе во время беременности;
• чрезмерные кровопотери (например, во время месячных).

Снижение уровня железа может также происходить во время внешних и внутренних кровотечений, операций с кровопотерями, частого донорства. Влияют на уровень этого минерала перенесенная анорексия и хронические заболевания, связанные с нарушением всасывания железа. Также риск дефицита повышается во время активного роста ребенка, при приеме антикоагулянтов и антиагрегантов. Анемия может быть вызвана нерегулярным питанием, скудным и однообразным рационом, а также питанием, основанным на схемах вегетарианства и веганства.

Дефицит железа приводит к симптомам, которые могут значительно повлиять на качество жизни. Признаки его нехватки в организме бывают разными в зависимости от тяжести анемии, скорости ее развития, возраста, состояния здоровья. В некоторых случаях люди долгое время не испытывают никаких симптомов.

Симптомы дефицита железа

Самыми распространенными признаками дефицита считаются:

• Повышенная утомляемость, чувство сильной усталости . Когда организму не хватает железа для производства гемоглобина, который распространяет кислород по телу, многие ткани и органы недополучают энергию.
• Головокружение, шум в ушах, головные боли, обмороки, мелькание «мушек» перед глазами, снижение памяти.
• Тахикардия, учащенное сердцебиение при нагрузке и без. Из-за недостатка кислорода в тканях сердцу приходится работать усерднее, чтобы нивелировать дефицит и разогнать больше насыщенной кислородом крови. Поскольку такое состояние может быть симптомом разных заболеваний, диагностировать дефицит железа только по этому признаку достаточно сложно, необходимо комплексное обследование.
• Бледность. Восковой цвет лица или бледная окраска внутренней поверхности нижних век — частый признак дефицита железа . Он может проявляться как по всему телу, так и только на лице, деснах или других частях тела. Чаще всего бледность появляется в случаях средней и тяжелой анемии .
• Изменения ногтей, ломкость волос. На ногтях, которые становятся хрупкими, появляются плоские или вогнутые участки.
• Одышка. Из-за низкого уровня гемоглобина падает уровень кислорода в крови, поэтому увеличивается частота дыхания — так тело пытается восполнить этот дефицит . Если обычные физические нагрузки, которые раньше выполнялись без усилий, вдруг начали вызывать трудности с дыханием, стоит обратиться к врачу.
• Изменения вкуса и обоняния. Поражение слизистой полости рта, языка и губ. Опухший язык, неприятные ощущения в полости рта (сухость, жжение), язвы на слизистой, трещины в уголках губ могут быть признаком анемии .
• Синдром беспокойных ног. Сильное желание двигать ногами в состоянии покоя, неприятные и странные ощущения зуда в ступнях, от которых сложно заснуть, могут быть симптомом дефицита железа . Причины такого состояния до конца не изучены, но около 25% людей с железодефицитной анемией имеют синдром беспокойных ног .

Также при дефиците железа встречаются следующие симптомы:

• головные боли, головокружение;
• учащенное сердцебиение;
• сухие, поврежденные волосы, кожа, ногти;
• тяга к употреблению несъедобных продуктов (лед, глина, грязь, мел, бумага);
• постоянно холодные руки и ноги;
• чувство подавленности, депрессия;
• частые инфекционные заболевания.

Длительная железодефицитная анемия приводит к тяжелым последствиям. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта, развивается постепенная атрофия мышц. У женщин происходят сбои менструального цикла, а при беременности возникает угроза выкидыша и преждевременных родов.