Гемоглобин какой орган ответственный за выработку

Гемоглобин

Молекула гемоглобина: 4 субъединицы окрашены в разные цвета

Структура гемоглобина человека. Железосодержащие гем-группы показаны зелёным. Красным и синим показаны альфа- и бета- субъединицы.

Гемоглоби́н (от др.-греч. αἷμα «кровь» + лат. globus «шар») (Hb или Hgb) — сложный железосодержащий белок животных, обладающих кровообращением, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. У позвоночных животных содержится в эритроцитах, у большинства беспозвоночных растворён в плазме крови (эритрокруорин) и может присутствовать в других тканях[1]. Молекулярная масса гемоглобина человека — около 66,8 кДа. Молекула гемоглобина может нести до четырёх молекул кислорода. Один грамм гемоглобина может переносить до 1,34 мл кислорода.

Гемоглобин появился более чем 400 миллионов лет назад у последнего общего предка человека и акул в результате 2 мутаций, приведших к формированию четырёхкомпонентного комплекса гемоглобина, сродство которого к кислороду достаточно для связывания кислорода в насыщенной им среде, но недостаточно, чтобы удерживать его в других тканях организма.[2][3]

Большой вклад в исследование структуры и функционирования гемоглобина внёс Макс Фердинанд Перуц, получивший за это в 1962 году Нобелевскую премию[4].

Нормальным содержанием гемоглобина в крови человека считается: у мужчин — 130-160 г/л (нижний предел — 120, верхний предел — 180 г/л), у женщин — 120-160 г/л; у детей нормальный уровень гемоглобина зависит от возраста и подвержен значительным колебаниям. Так, у детей через 1-3 дня после рождения нормальный уровень гемоглобина максимален и составляет 145-225 г/л, а к 3-6 месяцам снижается до минимального уровня — 95-135 г/л, затем с 1 года до 18 лет отмечается постепенное увеличение нормального уровня гемоглобина в крови[5].

Во время беременности в организме женщины происходит задержка и накопление жидкости, что является причиной гемодилюции — физиологического разведения крови. В результате наблюдается относительное снижение концентрации гемоглобина (при беременности уровень гемоглобина в норме составляет 110-155 г/л). Кроме этого, в связи с внутриутробным ростом ребёнка происходит быстрое расходование запасов железа и фолиевой кислоты. Если до беременности у женщины был дефицит этих веществ, проблемы, связанные со снижением гемоглобина, могут возникнуть уже на ранних сроках беременности[6].

Главные функции гемоглобина: перенос кислорода и буферная функция. У человека в капиллярах лёгких в условиях избытка кислорода последний соединяется с гемоглобином. Потоком крови эритроциты, содержащие молекулы гемоглобина со связанным кислородом, доставляются к органам и тканям, где кислорода мало; здесь необходимый для протекания окислительных процессов кислород освобождается от связи с гемоглобином. Кроме того, гемоглобин способен связывать в тканях небольшое количество диоксида углерода (CO2) и освобождать его в лёгких.

Монооксид углерода (CO) связывается с гемоглобином крови намного сильнее (в 250 раз[7]), чем кислород, образуя карбоксигемоглобин (HbCO). Впрочем, монооксид углерода может быть частично вытеснен из гема при повышении парциального давления кислорода в лёгких. Некоторые процессы приводят к окислению иона железа в гемоглобине до степени окисления +3. В результате образуется форма гемоглобина, известная как метгемоглобин (HbOH) (metHb, от «мета-» и «гемоглобин», иначе гемиглобин или ферригемоглобин, см. Метгемоглобинемия). В обоих случаях блокируются процессы транспортировки кислорода.

Строение[править | править код]

Гемоглобин является сложным белком класса гемопротеинов, то есть в качестве простетической группы здесь выступает гем — порфириновое ядро, содержащее железо. Гемоглобин человека является тетрамером, то есть состоит из 4 протомеров. У взрослого человека они представлены полипептидными цепями α1, α2, β1 и β2. Субъединицы соединены друг с другом по принципу изологического тетраэдра. Основной вклад во взаимодействие субъединиц вносят гидрофобные взаимодействия. И α-, и β-цепи относятся к α-спиральному структурному классу, так как содержат исключительно α-спирали. Каждая цепь содержит восемь спиральных участков, обозначаемых буквами от A до H (от N-конца к C-концу).

Гем представляет собой комплекс протопорфирина IX, относящегося к классу порфириновых соединений, с атомом железа(II). Этот кофактор нековалентно связан с гидрофобной впадиной молекул гемоглобина и миоглобина.

Железо(II) характеризуется октаэдрической координацией, то есть связывается с шестью лигандами. Четыре из них представлены атомами азота порфиринового кольца, лежащими в одной плоскости. Две другие координационные позиции лежат на оси, перпендикулярной плоскости порфирина. Одна из них занята азотом остатка гистидина в 93-м положении полипептидной цепи (участок F). Связываемая гемоглобином молекула кислорода координируется к железу с обратной стороны и оказывается заключённой между атомом железа и азотом ещё одного остатка гистидина, располагающегося в 64-м положении цепи (участок E).

Всего в гемоглобине человека четыре участка связывания кислорода (по одному гему на каждую субъединицу), то есть одновременно может связываться четыре молекулы. Гемоглобин в лёгких при высоком парциальном давлении кислорода соединяется с ним, образуя оксигемоглобин. При этом кислород соединяется с гемом, присоединяясь к железу гема на 6-ю координационную связь. На эту же связь присоединяется и монооксид углерода, вступая с кислородом в «конкурентную борьбу» за связь с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин.

Читайте также:  Причина низкого гемоглобина что делать

Связь гемоглобина с монооксидом углерода более прочная, чем с кислородом. Поэтому часть гемоглобина, образующая комплекс с монооксидом углерода, не участвует в транспорте кислорода. В норме у человека образуется 1,2 % карбоксигемоглобина. Повышение его уровня характерно для гемолитических процессов, в связи с этим уровень карбоксигемоглобина является показателем гемолиза.

Физиология[править | править код]

Изменение состояний окси- и дезоксигемоглобина

В отличие от миоглобина гемоглобин имеет четвертичную структуру, которая придаёт ему способность регулировать присоединение и отщепление кислорода и характерную кооперативность: после присоединения первой молекулы кислорода связывание последующих облегчается. Структура может находиться в двух устойчивых состояниях (конформациях): оксигемоглобин (содержит 4 молекулы кислорода; напряжённая конформация) и дезоксигемоглобин (кислорода не содержит; расслабленная конформация).

Устойчивое состояние структуры дезоксигемоглобина усложняет присоединение к нему кислорода. Поэтому для начала реакции необходимо достаточное парциальное давление кислорода, что возможно в альвеолах лёгких. Изменения в одной из 4 субъединиц влияют на оставшиеся, и после присоединения первой молекулы кислорода связывание последующих облегчается.

Отдав кислород тканям, гемоглобин присоединяет к себе ионы водорода и углекислый газ, перенося их в лёгкие[8].

Гемоглобин является одним из основных белков, которыми питаются малярийные плазмодии — возбудители малярии, и в эндемичных по малярии районах земного шара весьма распространены наследственные аномалии строения гемоглобина, затрудняющие малярийным плазмодиям питание этим белком и проникновение в эритроцит. В частности, к таким имеющим эволюционно-приспособительное значение мутациям относится аномалия гемоглобина, приводящая к серповидноклеточной анемии. Однако, к несчастью, эти аномалии (как и аномалии строения гемоглобина, не имеющие явно приспособительного значения) сопровождаются нарушением кислород-транспортирующей функции гемоглобина, снижением устойчивости эритроцитов к разрушению, анемией и другими негативными последствиями. Аномалии строения гемоглобина называются гемоглобинопатиями.

Гемоглобин высокотоксичен при попадании значительного его количества из эритроцитов в плазму крови (что происходит при массивном внутрисосудистом гемолизе, геморрагическом шоке, гемолитических анемиях, переливании несовместимой крови и других патологических состояниях). Токсичность гемоглобина, находящегося вне эритроцитов, в свободном состоянии в плазме крови, проявляется тканевой гипоксией — ухудшением кислородного снабжения тканей, перегрузкой организма продуктами разрушения гемоглобина — железом, билирубином, порфиринами с развитием желтухи или острой порфирии, закупоркой почечных канальцев крупными молекулами гемоглобина с развитием некроза почечных канальцев и острой почечной недостаточности.

Ввиду высокой токсичности свободного гемоглобина в организме существуют специальные системы для его связывания и обезвреживания. В частности, одним из компонентов системы обезвреживания гемоглобина является особый плазменный белок гаптоглобин, специфически связывающий свободный глобин и глобин в составе гемоглобина. Комплекс гаптоглобина и глобина (или гемоглобина) затем захватывается селезёнкой и макрофагами тканевой ретикуло-эндотелиальной системы и обезвреживается.

Другой частью гемоглобинообезвреживающей системы является белок гемопексин[en], специфически связывающий свободный гем и гем в составе гемоглобина. Комплекс гема (или гемоглобина) и гемопексина затем захватывается печенью, гем отщепляется и используется для синтеза билирубина и других жёлчных пигментов или выпускается в рециркуляцию в комплексе с трансферринами для повторного использования костным мозгом в процессе эритропоэза.

Экспрессия генов гемоглобина до и после рождения.

Также указаны типы клеток и органы, в которых происходит экспрессия гена (данные по Wood W. G., (1976). Br. Med. Bull. 32, 282.).[9]

Гемоглобин при заболеваниях крови[править | править код]

Дефицит гемоглобина может быть вызван, во-первых, уменьшением количества молекул самого гемоглобина (см. анемия), во-вторых, из-за уменьшенной способности каждой молекулы связать кислород при том же самом парциальном давлении кислорода.

Гипоксемия — это уменьшение парциального давления кислорода в крови, её следует отличать от дефицита гемоглобина. Хотя и гипоксемия, и дефицит гемоглобина являются причинами гипоксии. Если дефицит кислорода в организме в общем называют гипоксией, то местные нарушения кислородоснабжения называют ишемией.

Прочие причины низкого гемоглобина разнообразны: кровопотеря, пищевой дефицит, болезни костного мозга, химиотерапия, отказ почек, атипичный гемоглобин.

Повышенное содержание гемоглобина в крови связано с увеличением количества или размеров эритроцитов, что наблюдается также при истинной полицитемии. Это повышение может быть вызвано: врождённой болезнью сердца, лёгочным фиброзом, слишком большим количеством эритропоэтина.

См. также[править | править код]

  • Гемоглобин А
  • Гемоглобин С (мутантная форма)
  • Эмбриональный гемоглобин
  • Гемоглобин S (мутантная форма)
  • Гемоглобин F (фетальный)
  • Кобоглобин
  • Нейроглобин
  • Анемия
  • Порфирия
  • Талассемия
  • Эффект Вериго — Бора

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Haemoglobins of invertebrate tissues. Nerve haemoglobins of Aphrodite, Aplysia and Halosydna
  2. ↑ Ученые выяснили происхождение гемоглобина. РИА Новостей, 20.05.2020, 18:59
  3. ↑ Michael Berenbrink. Evolution of a molecular machine/Nature, NEWS AND VIEWS, 20 MAY 2020
  4. ↑ Лауреаты нобелевской премии. Макс Перуц.
  5. ↑ Назаренко Г. И., Кишкун А. А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. — 2005.
  6. ↑ Общий анализ крови и беременность Архивная копия от 10 марта 2014 на Wayback Machine
  7. ↑ Hall, John E. Guyton and Hall textbook of medical physiology (англ.). — 12th ed.. — Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier, 2010. — P. 1120. — ISBN 978-1416045748.
  8. ↑ Степанов В. М. Структура и функции белков : Учебник. — М. : Высшая школа, 1996. — С. 167-175. — 335 с. — 5000 экз. — ISBN 5-06-002573-X.
  9. ↑ Айала Ф., . Современная генетика: В 3-х т = Modern Genetics / Пер. А. Г. Имашевой, А. Л. Остермана, . Под ред. Е. В. Ананьева. — М.: Мир, 1987. — Т. 2. — 368 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-03-000495-5.
Читайте также:  Свекла повышает гемоглобин или нет

Литература[править | править код]

  • Mathews, CK; van Holde, KE & Ahern, KG (2000), Biochemistry (3rd ed.), Addison Wesley Longman, ISBN 0-8053-3066-6
  • Levitt, M & Chothia, C (1976), Structural patterns in globular proteins, Nature

Ссылки[править | править код]

  • Eshaghian, S; Horwich, TB; Fonarow, GC (2006). «An unexpected inverse relationship between HbA1c levels and mortality in patients with diabetes and advanced systolic heart failure». Am Heart J. 151 (1): 91.e1-91.e6. DOI:10.1016/j.ahj.2005.10.008. PMID 16368297.
  • Kneipp J, Balakrishnan G, Chen R, Shen TJ, Sahu SC, Ho NT, Giovannelli JL, Simplaceanu V, Ho C, Spiro T (2005). «Dynamics of allostery in hemoglobin: roles of the penultimate tyrosine H bonds». J Mol Biol. 356 (2): 335-53. DOI:10.1016/j.jmb.2005.11.006. PMID 16368110.
  • Hardison, Ross C. (2012). «Evolution of Hemoglobin and Its Genes». Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2 (12): a011627. DOI:10.1101/cshperspect.a011627. ISSN 2157-1422. PMC 3543078. PMID 23209182.

Источник

Отчего снижается гемоглобин, появляется дефицит железа и почему так важен в

Но что это означает, знают немногие. Отчего снижается гемоглобин, появляется дефицит железа и какое лечение в этом случае рекомендуют врачи?

На эти вопросы отвечает наш эксперт — врач-гематолог Людмила Папуша.

Ниже планки

Что такое анемия? Девять человек из десяти ответят: малокровие. Это понятие настолько прижилось в обиходе, что над его расшифровкой никто и не задумывается. Но «мало» вовсе не означает, что крови в вашем теле не хватает. С ее количеством как раз все в порядке. Проблемы с «качеством»: при анемии в крови не хватает полноценных эритроцитов — красных кровяных телец. А они содержат гемоглобин, который отвечает за «доставку» кислорода в каждую клеточку тканей организма. И если его уровень понижен, происходят очень неприятные вещи: органы и ткани испытывают кислородное голодание, а значит, неспособны работать в полную силу.

Анемия может быть наследственной болезнью крови, а может, и временным «аномальным» состоянием. Например, когда организм испытывает дефицит витамина В12, фолиевой кислоты, после травмы с большой кровопотерей и т. д. Но 90% анемий — это так называемые железодефицитные: само название говорит о том, что организму не хватает железа. Почему? Попробуем разобраться.

И взрослые, и дети

При железодефицитной анемии нарушается баланс: потери железа в организме превышают его всасывание. Это бывает у детей в периоды быстрого роста (на втором году жизни и в подростковом возрасте) или из-за заражения глистами. Анемия — частая спутница беременных и кормящих женщин, у которых потребности в железе резко увеличиваются — ведь приходится «делиться» им с ребенком.

Но самая частая причина дефицита железа у взрослых — часто повторяющиеся небольшие кровотечения (от 5-10 мл в сутки). Вызывать их могут самые разные заболевания: от кровоточащих язв и геморроидальных узлов до рака желудка. У женщин основная причина нехватки железа — маточные кровотечения (вызванные эндометриозом или другими гинекологическими заболеваниями) и обильные менструации, у мужчин — кровотечения из желудочно-кишечного тракта.

Нередко мы сами обворовываем себя: разгрузочные дни, самостийные диеты — очень короткий путь к дефициту железа.

Явно или скрыто?

Анемия — не грипп: заразился и заболел. Она развивается медленно, и долгое время человек даже не подозревает, что «процесс пошел». А поймать анемию важно на старте, тогда и справиться с ней будет несравнимо легче. Тревожных симптомов этой болезни немало, но важно знать об основных — это светлый цвет языка и десен, ломкость ногтей, общая слабость. У пожилых людей анемия может вызывать одышку, учащенное сердцебиение, нарушения мозгового кровообращения — потемнение в глазах, шум в ушах, головокружения.

Подозрения на анемию возникают у врача, когда у пациента общий анализ крови показывает пониженный уровень гемоглобина в крови и снижение количества эритроцитов. Но всегда важны подробности, нужно докопаться до причин, вызывающих такое состояние. Особенно у пожилых людей — у них нередко «совмещаются» разные виды анемий.

Смотрите также: Витамины для пожилых людей старше 80 лет →

Диагностика начинается с анализов крови. Например, чтобы установить железодефицитную анемию, нужно проверить уровень сывороточного железа крови. При подозрении на дефицит витамина В12 — определить его уровень в крови, а при нехватке фолиевой кислоты — ее уровень в сыворотке крови и эритроцитах. Но будьте готовы к тому, что потребуется гораздо больше анализов и придется пройти обследования, например желудка и кишечника, а женщине провериться у гинеколога.

Читайте также:  Гемоглобин 117 у женщин

Анемии у взрослых людей для врача всегда сигнал к тому, чтобы начать поиск основного заболевания, потому что, как правило, анемия — лишь его попутчик.

Железо железу рознь

Считается, что лучший способ поднять уровень гемоглобина — есть больше продуктов, содержащих железо. Старые народные рецепты советуют: готовьте блюда из печени, ешьте морковь, свеклу, грецкие орехи, яблоки, пейте гранатовый сок, и вы быстро поднимите гемоглобин.

На самом деле это не так. Потому что железо — разное. Действительно, во многих фруктах и овощах, в бобовых железа много, но усваивается оно плохо. Как и из печени, где соединения железа представлены в виде сложных белков, которые организму «забрать» непросто. Лучше всего усваивается так называемое гемовое железо, содержащееся только в мясе и птице.

Но чтобы оно усвоилось, важно и то, с чем мясо есть. Например, если на гарнир макароны или каши — железа усвоится гораздо меньше: в злаках содержатся фитаты, которые его связывают. Отличный партнер мясных блюд — овощные гарниры из кабачков, брокколи, лука, зелени (они содержат вещества, стимулирующие кроветворение). Затрудняет усвоение железа и кальций, поэтому молочные и мясные продукты плохо совместимы.

Жиры угнетают кроветворение, так что жирные сорта мяса и рыбы и тем более сало исключаются. А вот сливочное масло и любое растительное — подсолнечное, оливковое, кукурузное, тыквенное и т. д. — обязательно должно быть на вашем столе. Не пейте чай сразу после еды — танин связывает железо, не давая ему поглощаться. И не слишком увлекайтесь кофе — этот напиток «вымывает» железо из организма.

Помогают усвоению железа витамины, особенно С. Полезно каждый день пить апельсиновый и томатный соки. И ешьте больше фруктов и овощей: лучшие поставщики аскорбиновой кислоты — черная смородина, цитрусовые, киви, болгарский сладкий перец. Зимой, когда содержание витамина С в свежих фруктах и овощах резко падает, отлично восполняют его квашеная капуста и настой шиповника.

По форме и по существу

Если при повторных анализах крови гемоглобин остается на том же уровне или продолжает снижаться, необходимо переходить на препараты железа. Для детей они выпускаются в форме драже, капсул, сиропов (есть и растворы для инъекций). Для взрослых — в таблетках и инъекционные. Существуют монокомпонентные препараты — то есть те, которые содержат только железо (их назначают обычно тем, кто страдает аллергией) и комбинированные, где железо сочетается с различными витаминами, способствующими его лучшему усвоению.

Инъекции врач может назначить в тех случаях, если резко нарушено усвоение железа в кишечнике (при воспалительных заболеваниях кишечника, сильных поносах).

Но у нас, как правило, предпочтение отдают таблеткам. Потому что, с одной стороны, железо «в уколе» усваивается хуже, с другой (парадокс!) — можно переборщить с его дозировкой. Что тоже нехорошо. Потому что железо, раз попав в организм, само из него не выводится, а лежит в так называемых «депо». Лишнее запасное железо может спровоцировать развитие сахарного диабета, тяжелые заболевания печени, сердца и даже рака молочной железы.

Не делайте ошибок!

Чтобы таблетки хорошо работали, важно правильно их принимать. Лучше всего — во второй половине суток, именно в это время железо поглощается активнее. И не позднее чем за час до еды, — попав в кишечник, оно должно всасываться, не контактируя с пищей.

Длительность лечения зависит от степени тяжести анемии. В период приема железосодержащих препаратов стул может быть темного цвета — это нормально. Но иногда возникают запоры или разжиженный стул, появляется тошнота. Если такие симптомы сохраняются долго, необходимо заменить препарат или снизить дозу. Если при анемии вы подхватили ОРВИ или грипп, то препараты железа во время болезни принимать не стоит.

После месяца лечения делают контрольный анализ крови. Если за это время уровень гемоглобина не повысился или продолжает снижаться, врач приостанавливает лечение и направляет пациента на новое обследование, так как диагноз нужно уточнять — возможно, анемия вызвана не дефицитом железа, а другими причинами.

Интересно

Если вы много курите, у вас может быть анемия, несмотря на то, что анализ крови показывает: уровень гемоглобина в норме. А происходит это потому, что моноокись углерода, содержащаяся в сигаретах, соединяется с гемоглобином и образуется его особая форма. Такой гемоглобин не способен переносить кислород. И чтобы восполнить его нехватку, организм увеличивает выработку гемоглобина, его уровень высок, но толку от этого мало. Поэтому за рубежом, например, уровень гемоглобина у курильщиков рассчитывают в зависимости от числа выкуриваемых за день сигарет.

Смотрите также:

  • Профилактика остеопороза: «наращивать» крепкий костяк нужно с юности →
  • Как избавиться от симптомов ПМС? Советы гинеколога →
  • Есть ли у вас анемия: признаки и решения проблемы →

Источник