Гемоглобин

Практически весь объём лишённой органелл цитоплазмы эритроцита заполнен гемоглобином (Hb). Молекула Hb — тетрамер, состоящий из четырёх полипептидных цепей глобина, каждая из которых ковалентно связана с одной молекулой гема. Основная функция Hb — перенос O₂. Существует несколько типов Hb, образующихся на разных сроках развития и различающихся строением цепей глобина. Эмбриональные Hb появляются у 19-дневного эмбриона, присутствуют в эритроидных клетках в первые 3–6 месяцев беременности. Фетальный Hb (HbF) появляется на 8–36 неделях беременности и составляет 90–95% всего Hb плода. После рождения его количество постепенно снижается и к 8 месяцам составляет 1%. Дефинитивные Hb составляют основное количество Hb эритроцитов взрослого человека (96–98% — HbA₁, 1,5–3% — HbA₂), при этом эритроциты содержат и 0,5–1% HbF.

 Дефинитивные гемоглобины.HbA₁ состоит из двух  и двух  глобиновых СЕ (₂₂), HbA₂ состоит из двух- и двух -глобиновых СЕ (₂₂).

 Глобины. Синтез -цепей глобина кодируют гены хромосомы 16, -цепей — хромосомы 11. При мутациях этих генов нарушается или полностью блокируется образование одной или нескольких цепей глобина, что приводит к развитию анемии.

Талассемия гетерогенная группа генетических дефектов, характеризующихся отсутствием или сниженной экспрессией генов, кодирующих - (-талассемия) или - (-талассемия) цепи глобинов.

Серповидно-клеточная анемия. Эритроциты содержат HbS (мутация в 6-м положении -цепи, Glu  Val), имеют форму серпа, что увеличивает риск повреждения и гибели эритроцитов, приводящей к анемии.

 Гем построен из четырёх молекул пиррола, образующих порфириновое кольцо, в центре которого находится атом железа. Гем связывает кислород и высвобождает электроны для ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции. Недостаточность ферментов, необходимых для синтеза гема, — причина снижения количества Hb и развития гипохромной анемии.

-Аминолевулинат дегидратаза.Недостаточность фермента приводит к развитию врождённой порфирии и сидеробластической анемии. При отравлении свинцом значительно снижается активность этого фермента, и развивается порфирия (плюмбопорфирия).

 Фетальный гемоглобинсостоит из двух  и двух  глобиновых СЕ (₂₂). HbF обладает большим сродством к кислороду, что позволяет эритроцитам плода извлекать кислород из материнских эритроцитов, содержащих HbA.

2,3-Бифосфоглицерат. В зрелых эритроцитах матери 2,3-бифосфоглицерат (промежуточный продукт гликолиза) связывается с -субъединицей глобина, что снижает сродство Hb к О₂ и способствует диссоциации О₂ из капилляров в ткани.

 Формы гемоглобина

 Оксигемоглобин. В лёгких при повышенном pO₂ Hb присоединяет O₂, образуя оксигемоглобин. Для присоединения и отделения O₂ необходимо, чтобы атом железа гема был в восстановленном состоянии (Fe₂⁺). При включении в гем трёхвалентного железа образуется метгемоглобин.

 Метгемоглобин — Hb с Fe₃⁺, прочно связывает O₂, так что отделение последнего затруднено. Это приводит к нарушениям газообмена в тканях (метгемоглобинемия). Образование метгемоглобина в эритроцитах может быть наследственным или приобретённым. В последнем случае это результат воздействия на эритроциты сильных окислителей. К ним относят нитраты и неорганические нитриты, лекарственные препараты (сульфаниламиды) и местные анестетики (лидокаин).

 Карбоксигемоглобин. Hb легче, чем с O₂, связывается с окисью углерода СО (угарный газ), образуя карбоксигемоглобин. При отравлении угарным газом больным назначают оксигенотерапию (100% O₂) с целью конкурентного замещения СО в молекуле Hb на O₂.

 ГликозилированныйHb (A_Ia1, A_Ia2, A_Ib, A_Ic). В норме Hb, связавший d-глюкозу, составляет менее 4% общего Hb крови. Содержание гликозилированного Hb увеличено при сахарном диабете пропорционально содержанию глюкозы в плазме крови.