Медико биологическое значение гемоглобина
Содержание статьи
Значение гемоглобина в организме: диагностика, нормальные показатели
Нормальное значение гемоглобина в крови
Средние значения гемоглобина, то есть те, которые находятся в границах нормы, какими они должны быть? Прежде чем вести речь о показателях гемоглобина, целесообразно разобраться с тем, какую роль он играет в человеческом теле.
Гемоглобин: биологическое значение
Гемоглобин и его значение в организме сложно переоценить. Гемоглобин – сложная структура белка, содержащая железо. Состоит он из четырех структурных цепей белков, одна из которых как раз-таки и содержит железо, ввиду чего она получила название «гем». Железо выполняет важную функцию: оно связывает кислород и осуществляет его передачу тканям. Локализация гемоглобина – красные кровяные тельца. Кровяной ток разносит связанный с ним кислород, что было осуществлено при помощи гемоглобина, затем данный кислород освобождается вблизи органов и систем тела, что и помогает ему нормально и полноценно функционировать. Таким образом, значение гемоглобина в газообмене – транспорт кислорода к тканям и органам тела.
Диагностическое значение определения гемоглобина
Для чего нужно знать собственный уровень гемоглобина в крови? Каждый человек в норме должен быть осведомлен о данном значении. Однако иногда это может потребоваться и докторам, чтобы поставить правильный диагноз. Если в крови, например, повышен уровень гемоглобина, можно вести речь о первичных и вторичных эритремиях и начале процесса обезвоживания в теле пациента. Если гемоглобин, наоборот, понижен, можно вести речь об анемии или повышенном содержании жидкости в организме.
Таким образом, диагностика играет ключевую роль в постановке верного диагноза и, как следствие, выборе правильной терапевтической тактики.
Каким образом осуществляется диагностика уровня гемоглобина в крови человека? В этом призван помочь общий анализ крови. При наличии в данном анализе отклонений от нормы, будет назначен биохимический анализ крови. Он позволяет изучить информацию о количестве фетального и гликозилированного белка в человеческом организме. Гликозилированный белок, точнее, его показатель, используется в диагностике сахарного диабета. Общий анализ крови не позволяет получить такую информацию.
Некоторые люди пытаются искусственно поднять уровень железа в крови перед сдачей данного анализа, но делать это категорически не рекомендуется, поскольку это исказит общую картину состояния организма человека. Вечером и утром накануне сдачи общего или биохимического анализа крови не рекомендуется есть или пить. Желательно сдавать анализу утром натощак. При сдаче анализа в вечернее время суток можно столкнуться с тем, что уровень гемоглобина будет либо завышен, либо занижен.
Нормальное значение гемоглобина в крови
Иначе нормальные показания уровня гемоглобина в крови можно именовать как гемоглобин: референсные значения. Сложно назвать какую-то одну цифру, которая бы говорила о нормальном уровне гемоглобина в крови. Дело в том, что в разные жизненные периоды уровень гемоглобина в крови будет варьироваться. Кроме того, существует некая зависимость показателя гемоглобина от пола человека.
Для взрослого человека нормальные показатели будут следующими:
- Нормальные значения гемоглобина у женщин: 120/150;
- Показатели в пределах нормы для мужчин: 130/170.
В период беременности уровень гемоглобина у женщин падает до отметки 110.
У детей норма гемоглобин приближается к взрослой приблизительно к возрасту совершеннолетия. Что касается людей пожилых, у них гемоглобин будет снижен по сравнению с нормальными показателями, однако отличия большими не будут. Все это считается нормой.
Иногда, если человек подвергается повышенным физическим нагрузкам, уровень гемоглобина может снизиться. Чтобы вернуть его в нормальное состояние, будет необходимо достаточно отдохнуть.
Значение гликированного гемоглобина
Анализ на детерминирование концентрации гликированного гемоглобина в крови позволяет подтвердить или опровергнуть диагноз сахарного диабета. Такой анализ способен продемонстрировать концентрацию глюкозы в зависимости от гемоглобиновой гликированности на протяжении трех месяцев. Данный тест призван дать больше информации, нежели обычное определение уровня сахара или глюкозы в человеческой крови.
Неверные результаты анализа возможны в случае, если понизится ложный фетальный гемоглобин. Значения ниже нормы могут наблюдаться при геморрагии, уремии и гемолитической анемии. Уровень гликированного гемоглобина зависит от человеческого телосложения, веса и возраста.
Какие основные значения может показать такой анализ?
- Менее 5.7%. Такой показатель свидетельствует о нормальном углеводном обмене, риска развития диабета нет;
- 5.7 – 6.0%. Высок риск приобретения диабета. Важно привести в норму глюкозу путем диеты;
- 6.1 – 6.4%. Нужна очень строгая диета, так как шанс появления диабета слишком высок;
- Более 6.5%. Данный случай свидетельствует о наличии диабета, но такие данные должны быть дополнительно проверены.
Гликозилированный гемоглобин: значение
Данный тип гемоглобина признан указывающим на пролонгированное увеличение концентрации сахара в крови (больше, чем три месяца) из-за его соединения с гемоглобином. Данный анализ нужен для того, чтобы зафиксировать определенные нарушения в углеводном обмене и вовремя их скорректировать.
Норма такого гемоглобина в крови должна составлять 4 – 6% от общего уровня концентрации гемоглобина, а содержание сахара принято считать нормальным, если оно соответствует 3 – 5 ммоль на литр. Повышение свидетельствует о высокой глюкозе в крови и указывает на патологию углеводного обмена. Это дает основания для постановки таких диагнозов как:
- Сахарный диабет первого типа. Углеводы не могут утилизироваться клетками человеческого тела, вследствие чего концентрация сахара в крови длительно остается высокой;
- Второй тип. Инсулин производится нормально, но углеводы не утилизируются.
Приведенные результаты требуют экстренного обращения к врачу.
Источник
За что отвечает гемоглобин и что значит пониженный и повышенный показатель?
Цифры напротив символа Hb, или гемоглобина, в бланке с результатами общего анализа крови могут раскрыть врачу причины низкого давления, головокружения, судорог ног пациента, а также оповестить о надвигающихся серьезных угрозах. Своевременное выявление отклонений и приведение концентрации гемоглобина в норму позволит избежать серьезных проблем со здоровьем. Речь идет о снижении рисков инфарктов и инсультов у людей в возрасте, патологий развития детей, ухудшения состояния матери и плода во время беременности.
Что такое гемоглобин и каковы его функции
Гемоглобин (Hb) — сложный железосодержащий белок, содержащийся в эритроцитах (красных кровяных тельцах) крови и частично присутствующий в свободном виде в плазме. Именно он осуществляет перенос кислорода от легких к клеткам и углекислого газа — в обратном направлении. Если говорить образно, то эритроцит — это своеобразное грузовое судно, курсирующее по кровяному руслу, а молекулы гемоглобина — контейнеры, в которых транспортируется кислород и углекислый газ. В норме один эритроцит вмещает порядка 400 млн молекул гемоглобина.
Участие в газообмене — важнейшая, но не единственная функция «кровяных шаров» (от греч. haima — «кровь» + лат. globus — «шар»). Благодаря своим уникальным химическим свойствам гемоглобин является ключевым элементом буферной системы крови, поддерживающим кислотно-щелочной баланс в организме. Hb связывает и выводит на клеточном уровне кислые соединения (препятствует ацидозу — закислению тканей и крови). А в легких, куда он поступает в форме карбгемоглобина (HbCO2), за счет синтеза углекислоты предотвращает противоположный процесс — защелачивание крови, или алкалоз[1].
Производная Hb — метгемоглобин (HbOH) — обладает еще одним полезным свойством: прочно связывать синильную кислоту и другие токсичные вещества. Таким образом, железосодержащий белок принимает удар на себя и снижает степень отравления организма[2].
Итак, гемоглобин крайне важный элемент жизнедеятельности и патологическое уменьшение его концентрации (анемия или малокровие) может спровоцировать в лучшем случае ломкость ногтей и волос, сухость и шелушение кожи, мышечные судороги, тошноту и рвоту, головокружение. Острая же форма анемии вызывает кислородное голодание клеток, приводящее к обморокам, галлюцинациям и фатальным последствиям — гипоксии мозга, атрофии нервных клеток, параличу дыхательной системы.
Как должно быть в норме
Уровень гемоглобина в нашей крови может несколько увеличиваться и уменьшаться по естественным причинам. Обновление гемоглобина связано с жизненным циклом эритроцита, к которому он прикреплен. Так, примерно каждые 120 дней часть молекул гемоглобина вместе с эритроцитами отправляется в печень — на расщепление и после вновь синтезируется, присоединяясь к свободному эритроциту[3].
Количество гемоглобина зависит от возраста и пола, меняется в процессе вынашивания и рождения ребенка[4].
На гемоглобин также оказывают влияние специфические условия труда или проживания (например, повышенные показатели бывают у пилотов и жителей гористой местности), приверженность вегетарианству и донорство (эти факторы, напротив, снижают гемоглобин)[5].
Согласно рекомендациям ВОЗ[6], нормой гемоглобина считается:
- для детей от полугода до 5 лет — 110 г/л и выше;
- для детей 5–11 лет — 115 г/л и больше;
- для детей 12–14 лет, а также девушек и женщин (15 лет и старше) — 120 г/л и выше;
- для мужчин (15 лет и старше) — 130–160 г/л.
Беременным женщинам, обеспечивающим минералами (в том числе железом) себя и малыша, важно следить, чтобы уровень гемоглобина не падал ниже 110 г/л. Отметим, что, по данным ВОЗ, железодефицитная анемия (ЖДА) диагностируется у 38,2% беременных на планете[7]. Дефицит молекул гемоглобина может возникнуть после 20-й недели «интересного положения»: из-за увеличения объема циркулирующей крови, растущих потребностей плода, уменьшения поступления и всасывания железа вследствие токсикоза и расстройств ЖКТ. В это время женщину может мучить слабость, головокружение, одышка даже при непродолжительной ходьбе, судороги нижних конечностей. Опасное следствие острых форм ЖДА — преждевременные роды, задержки в развитии плода.
Кстати, необычные вкусовые запросы беременных (вплоть до анекдотичных, таких как салат из жареной клубники и селедки) порой тоже связаны с потребностью в железе для синтеза гемоглобина. Роды, сопровождающиеся потерей крови, ведут к дополнительному понижению гемоглобина. В целом от зачатия до появления ребенка на свет организм женщины утрачивает порядка 700 мг железа, еще 200 мг — за период лактации[8]. На восстановление запасов требуется не менее трех лет.
Виды анализов на гемоглобин
Подсчет числа молекул гемоглобина производится при общем анализе крови. Помимо количества белка (строка Hb), в бланке анализа могут указать MCH/MCHC, что соответствует среднему содержанию/концентрации гемоглобина в эритроците. Это уточнение позволяет подсчитать полезный железопротеин и исключить из расчета аномальные, нестабильные формы гемоглобина, не способные переносить кислород.
Для измерения гемоглобина во внелабораторных условиях — в машинах скорой помощи или при проведении профилактических выездных осмотров — применяются специальные гемоглобинометры. Это портативные приборы, в которые помещается кровь с реагентом для фотометрического автоматического определения количества гемоглобина.
Для массового тестирования на анемию в странах третьего мира ВОЗ разработала малозатратный колорометрический метод исследования. При колориметрии каплю крови наносят на специальную хроматографическую бумагу и сопоставляют ее со шкалой цветов, соответствующих разным показателям гемоглобина с шагом 20 г/л[9].
Уровень гликированного гемоглобина определяется и при биохимическом анализе венозной крови. Цель исследования в данном случае — определение глюкозы в крови, которая образует прочное соединение с гемоглобином и лишает его возможности транспортировать кислород. Показатель важен для диагностики сахарного диабета и оценки эффективности его лечения.
Чем опасен повышенный гемоглобин в крови
Высокий гемоглобин может быть вызван объективной нехваткой кислорода, стимулирующей организм на увеличенное производство этого белка крови. Подобная патология часто фиксируется у экипажей воздушных судов и часто летающих пассажиров, жителей высокогорья, альпинистов, горнолыжников. В силу большей потребности в кислороде повышенный уровень гемоглобина свойственен профессиональным спортсменам, преимущественно лыжникам, легкоатлетам, борцам, тяжелоатлетам. Это физиологический механизм компенсации, не вызывающий никаких медицинских опасений (кавказское долголетие — яркий тому пример).
Повысить гемоглобин может и пагубная привычка: во время курения человек вдыхает меньше кислорода, чем требуется, и организм реагирует на это выработкой дополнительного гемоглобина.
К сожалению, повышенный гемоглобин может указывать и на патологии системы кроветворения: эритроцитоз, рак крови, обезвоживание организма, порок сердца и легочно-сердечную недостаточность, а также на непроходимость кишечника[10].
Увеличенное количество гликированного гемоглобина отмечается при сахарном диабете: часть молекул Hb «перетягивает» на себя глюкозу, и для нормального дыхания требуются добавочные кислородные «контейнеры»[11].
Повышенный свободный гемоглобин в плазме фиксируется и при ожоговых поражениях вследствие разрушения эритроцитов с высвобождением из них гемоглобина[12].
Опасность высокого гемоглобина (+20 г/л от нормы и более) заключается в сгущении и увеличении вязкости крови, приводящему к образованию тромбов. Тромбы, в свою очередь, могут вызвать инсульт, инфаркт, кровотечение в ЖКТ или венозный тромбоз[13].
Гемоглобин ниже нормы: что это значит и к чему приводит
Железо — один из самых распространенных и легко добываемых химических элементов на Земле. При этом, как ни парадоксально, от дефицита железа в организме страдает больше людей, чем от какого-либо другого нарушения здоровья[14]. В группе риска население из низких социальных слоев, не получающее достаточного количества железа из продуктов питания, женщины репродуктивного возраста и дети, то есть люди, у которых «приход» элемента меньше «расхода».
Причиной низкого уровня гемоглобина (минус 20 г/л от нормы и более) зачастую являются скудное или несбалансированное питание — недостаточное поступление железа и меди, витаминов A, С и группы B или употребление железосодержащей пищи совместно с цинком, магнием, хромом или кальцием, которые не позволяют Fe усваиваться[15].
Низкие показатели могут наблюдаться у вегетарианцев, т.к. негемовое железо из растительной пищи усваивается намного хуже, чем гемовое, источником которого служат продукты животного происхождения[16].
Смежная причина — наличие кишечных паразитов, которые перехватывают поступающие микроэлементы и витамины. Усвоению железа могут также мешать проблемы с желудочно-кишечным трактом.
Заметное снижение уровня гемоглобина сопровождает кровопотери, вызванные ранениями, оперативным вмешательством, менструацией, кровотечениями, возникающими во время родов и абортов, а также при донации крови и ее компонентов.
На уровень гемоглобина влияют и скрытые кровопотери при патологии ЖКТ (язвы желудка и ДКП), варикозе, миомах и кистах органов женской половой системы, кровоточивость десен.
Причины снижения гемоглобина, возникающие во время беременности и лактации, а также осложнения, к которым они могут привести, мы рассмотрели выше. Длительный железодефицит у мужчин, детей и небеременных женщин имеют сходную симптоматику: ухудшение состояния кожи, ногтей и волос, головокружение, обмороки, онемение рук и ног, беспричинная слабость.
Кислородное голодание вследствие недостатка гемоглобина может привести к ухудшению памяти, замедлению нервных реакций, в запущенной форме — к атрофии клеток мозга и других органов и систем организма.
Усиленное кровообращение (более частый прогон гемоглобина от легких к тканям и обратно) чревато проблемами с сердцем и сосудами: кардиомиопатией и развитием сердечной недостаточности.
Низкий гемоглобин негативно отражается на буферной функции: это значит, что закисление крови подрывает иммунную защиту организма, снижает сопротивляемость простудным и инфекционным заболеваниям.
Наиболее уязвимы перед анемией дети и подростки. Острый дефицит жизненно важного минерала может сказаться на их умственном и физическом развитии[17].
Гемоглобин — незаменимый участник жизнедеятельности, на который возложены важнейшие функции: перенос кислорода и углекислого газа, сохранение кислотно-щелочного баланса, противостояние ядам. Еще одна функция — сигнальная — помогает по отклонению уровня гемоглобина от нормы выявить риски развития патологий и принять контрмеры. Таким образом, контроль и оперативная коррекция уровня гемоглобина — не прихоть врачей, а действенный способ сохранить здоровье.
Источник
медико биологическое значение гемоглобина
Гемоглобин, строение, свойства, биологическая роль.
Гемоглобины — родственные белки, находящиеся в эритроцитах человека и позвоночных животных. Эти белки выполняют 2 важные функции:
• перенос О2 из лёгких к периферическим тканям;
• участие в переносе СО2 и протонов из периферических тканей в лёгкие для последующего выведения из организма.
Кровь ежедневно должна переносить из лёгких в ткани около 600 л О2. Так как О2 плохо растворим в воде, то практически весь кислород в крови связан с гемоглобином эритроцитов.
От способности гемоглобина насыщаться О2 в лёгких и относительно легко отдавать его в капиллярах тканей зависят количество получаемого тканями О2. и интенсивность метаболизма. С другой стороны, О2 — сильный окислитель, избыток поступления О2 в ткани может привести к повреждению молекул и нарушению структуры и функций клеток. Поэтому важнейшая характеристика гемоглобина — его способность регулировать сродство к О2 в зависимости от тканевых условий.
Гемоглобины, так же как миоглобин, относят к гемопротеинам, но они имеют четвертичную структуру (состоят из 4 полипептидных цепей), благодаря которой возникает возможность регуляции их функций.
Гемоглобин состоит из белкового и не белкового компонента:
— две пары альфа и бета цепей
— четыре молекулы гема с двухвалентным железом.
В зависимости от этапа отнологического развития могу быть вариации в строении гемоглобина: эмбриональный и фетальный. Также может отличаться при патологиях.
Варианты первичной структуры гемоглобина человека. Гемоглобинопатии.
Источник:
— Северин стр. 46.
— Коровкин стр. 81-84.
Гемоглобины взрослого человека
В эритроцитах взрослого человека гемоглобин составляет 90% от всех белков данной клетки.
— Гемоглобин А — основной гемоглобин взрослого организма, составляет около 98% от общего количества гемоглобина, тетрамер, состоит из 2 полипептидных цепей α и 2 β (2α2β).
— Гемоглобин А2 находится в организме взрослого человека в меньшей концентрации, на его долю приходится около 2% общего гемоглобина. Он состоит из 2 α- и 2 δ-цепей.
— Гемоглобин А1с — гемоглобин А, модифицированный ковалентным присоединением к нему глюкозы (так называемый гликозили-рованный гемоглобин).
Гемоглобины, синтезирующиеся в период внутриутробного развития плода:
— Эмбриональный гемоглобин синтезируется в эмбриональном желточном мешке через несколько недель после оплодотворения. Представляет собой тетрамер 2ξ2ε. Через 2 нед после формирования печени плода в ней начинает синтезироваться гемоглобин F, который к 6 мес замещает эмбриональный гемоглобин.
— Гемоглобин F — фетальный гемоглобин, синтезируется в печени и костном мозге плода до периода его рождения. Имеет тетрамерную структуру, состоящую из 2 α- и 2 γ-цепей. После рождения ребёнка постепенно замещается на гемоглобин А, который начинает синтезироваться в клетках костного мозга уже на 8-м месяце развития плода.
Болезни гемоглобинов (их насчитывают более 200) называют гемоглобинозами. Принято делить их на гемоглобинопатии, в основе развития которых лежит наследственное изменение структуры какой-либо цепи нормального гемоглобина (часто их относят также к «молекулярным болезням»), и талассемии, обусловленные наследственным нарушением синтеза какой-либо нормальной цепи гемоглобина. Различают также железодефицитные анемии.
Классическим примером наследственной гемоглобинопатии является
серповидно-клеточная анемия, широко распространенная в странах
Южной Америки, Африки и Юго-Восточной Азии. При этой патологии
эритроциты в условиях низкого парциального давления кислорода прини-
мают форму серпа (рис. 2.2). Гемоглобин S, как показали Л. Полинг и др.,
отличается рядом свойств от нормального гемоглобина: в частности, после
отдачи кислорода в тканях он превращается в плохо растворимую дез-
окси-форму и начинает выпадать в осадок в виде веретенообразных
кристаллоидов, названных тактоидами. Последние деформируют клетку
и приводят к массивному гемолизу.
Талассемии, строго говоря, не являются гемоглобинопатиями. Это генетически обусловленное нарушение синтеза одной из нормальных цепей гемоглобина. Если угнетается синтез β-цепей, то развивается β-талассемия; при генетическом дефекте синтеза α-цепей развивается α-талассемия. При β-талассемии в крови наряду с HbA1 появляется до 15% НЬА2 и резко повышается содержание HbF – до 15–60%. Болезнь характеризуется гиперплазией и разрушением костного мозга, поражением печени, селезенки, деформацией черепа и сопровождается тяжелой гемолитической анемией. Эритроциты при талассемии приобретают мишеневидную форму.
Механизм изменения формы эритроцитов объяснить пока не удалось.
(?) 6. Схема связывания газов гемоглобином. Карбокси- и метгемоглобин.
источник
Гемоглобины человека: иммунобиохимическая характеристика и медико-биологическое значение
Сравнительная характеристика физико-химических свойств основных типов гемоглобина. Оптимизация клинической оценки состояния красной крови. Формирование комплексной схемы количественного анализа гемоглобинового спектра на основе иммунохимических тестов.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на https://www.allbest.ru/
На правах рукописи
диссертации на соискание ученой степени
ГЕМОГЛОБИНЫ ЧЕЛОВЕКА: ИММУНОБИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
КРИВЕНЦЕВ ЮРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ
Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
доктор медицинских наук, профессор АГМА Никулина Дина Максимовна.
член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор Терентьев Александр Александрович,
доктор медицинских наук, профессор Хватов Валерий Борисович,
доктор медицинских наук, профессор Сучков Сергей Викторович.
Ведущая организация: — ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», Адрес: 127473, Москва, ул. Делегатская, д. 20/1.
Защита диссертации состоится 28 декабря 2009 г. в 15.00. часов на заседании Диссертационного Совета Д.208.072.01 при ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО РГМУ по адресу: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1.
Автореферат разослан 15 сентября 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор П.Х. Джанашия.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В последние годы повышается интерес к отдельным типам гемоглобина как диагностически значимым маркерам. Существует разнообразие патологических состояний красной крови (талассемии, онкопатология, гипоксии и др.), при которых важное диагностически-прогностическое значение имеет не только изменение количества общего гемоглобина крови, но и отдельных его типов. К наиболее физиологически и диагностически значимым типам гемоглобина человека относятся гемоглобины взрослого HbА 1, HbА 2, фетальный гемоглобин (HbF) и эмбриональный гемоглобин (HbP).
В современной клинической практике большинства стран для количественного анализа гемоглобинов в качестве стандартных применяются колориметрические циангемоглобиновые методы, рекомендованные комитетом по стандартизации Европейского и Международного Общества по Гематологии (Deutscher Normenausschuss, Normentwurf DIN 58931, 1964), основным из которых является унифицированный гемоглобинцианидный метод [Зорина, 1980; Делекторская Л.Н., 1992; Гаранина Е.Н., 1997]. Большинство колориметрических методов количественного определения гемоглобина не отличаются избирательностью: с их помощью определяется лишь общее количество гемоглобина крови, а не отдельных его типов. Даже в случае определения щелочеустойчивой фракции гемоглобина по Зингеру и Бетке регистрируются несколько типов гемоглобина, а не только фетальный [Betke K., 1958; Betke K., 1979]. Кроме того, методы Бетке и Зингера несовершенны при определении малых концентраций гемоглобина. Методика определения гемоглобинов путем электрофореза в геле крахмала, агарозы или ацетата целлюлозы при рН 8,4-8,6 [Huisman, T.H.J. 1996, Тиц Н.У. 1997, Fairbanks, V.P. 1999] является полуколичественной.
В современной медицинской лабораторной практике четко прослеживается тенденция перехода от определений фракций веществ к индикации каждого вещества фракции в отдельности, что, очевидно, повышает качество диагностики и оценки состояния пациента. Безусловно, современная медицина нуждается в появлении новой схемы тестирования гемоглобинового спектра человека, которая позволяла бы определять уровень каждого из основных типов гемоглобина. В последние годы появились единичные работы по изучению отдельных типов гемоглобина с помощью иммунохимических тест-систем [Никулина 2002; Токарев Ю.Н. 2003].
Огромным преимуществом иммунохимических методов является их высокая специфичность, которую обеспечивают интимные избирательные взаимодействия: антиген-антитело. Кроме того, к преимуществам иммунохимических методов можно отнести высокую чувствительность, позволяющую количественно определять белки в малых пробах, а также то, что эти методы позволяют исследовать сложные биологические смеси без какой-либо предварительной очистки и выделения исследуемого белка.
Таким образом, моделирование моноспецифических иммунохимических тест-систем на основные типы гемоглобина (HbА 1, HbF, HbP и др.), разработка комплексной схемы оценки гемоглобинового спектра крови и их внедрение в клиническую практику актуально и целесообразно.
Цель исследования: оптимизация клинической оценки состояния красной крови путем пополнения фундаментальных сведений по основным типам гемоглобина и формирования комплексной иммунохимической схемы оценки гемоглобинового спектра.
1. Провести сравнительное иммунобиохимическое изучение физико-химических свойств HbА1, HbА2, HbF и HbP.
2. Разработать рациональные способы выделения и очистки основных типов гемоглобина.
3. Смоделировать моновалентные иммунохимические тест-системы на гемоглобины А1, А2, F и P.
4. Разработать способы количественного иммунохимического анализа основных типов гемоглобина.
5. Определить сроки начала и динамику продукции HbР и HbF на ранних этапах онтогенеза человека.
6. Создать комплексную схему оценки гемоглобинового спектра крови на основе иммунохимических тест-систем и установить ее клинико-диагностическое значение при патологии эритрона и заболеваниях, сопровождающихся гипоксией.
Научная новизна исследования. Пополнены фундаментальные данные по физико-химическим свойствам HbA1, HbA2, HbF, получены новые сведения по некоторым физико-химическим свойствам эмбрионального гемоглобина: относительной электрофоретической подвижности в полиакриламидном и агарозном гелях, изоэлектрической точке, степени щелочной резистентности и отношению к осаждающим агентам, на основании чего разработаны и апробированы оригинальные алгоритмы их выделения и очистки.
Сконструирована моновалентная иммунохимическая тест-система на эмбриональный гемоглобин. Смоделированы и успешно апробированы новые точные и надежные оптимальные алгоритмы количественного анализа по гемоглобинам A1, A2, F и P. Впервые разработана комплексная схема количественной оценки гемоглобинового спектра, отличающаяся точностью, специфичностью, надежностью и экономичностью.
Уточнены сроки начала продукции антенатальных гемоглобинов и проведен параллельный иммунохимический анализ динамики концентрации HbР и HbF в раннем эмбриогенезе.
Впервые выявлен HbР и отмечено повышение концентарции HbF в крови больных эритремией, сублейкемическим миелозом, острым и хроническим миелолейкозом, что доказывает значение этих белков как канцероэмбриональных антигенов в диагностике миелопролиферативных заболеваний.
Впервые показано появление HbР и достоверное изменение уровня HbF в крови новорожденных с тяжелой внутриутробной гипоксией, задержкой внутриутробного развития и глубокой недоношенностью, доказывающее диагностическую роль тестов на HbP и HbF при патологии новорожденных.
Впервые отмечено значительное превышение концентрации фетального гемоглобина в крови больных опийной наркоманией и алкоголизмом.
Практическая значимость работы. Предложенные оригинальные алгоритмы выделения и очистки гемоглобинов А 1, А 2, F и P, позволят экономить исходный биоматериал, реактивы, временные и финансовые ресурсы. Полученные белковые препараты могут быть использованы для научных исследований и для практического применения.
Разработаны и используются в клинической практике следующие тесты: способ количественного анализа HbF ракетным электрофорезом с додецилсульфатом натрия, способ полуколичественного анализа HbP путем трехэтапной иммунодиффузии по Оухтерлони, способ количественного анализа HbA1 и HbA2 радиальной иммунодиффузией по Манчини. Составлена инструкция по применению сформированного набора реагентов для иммунохимической индикации HbF, HbP, HbA1 и HbA2. Разработана и используется в клинической практике комплексная схема оценки гемоглобинового спектра, основанная на сочетании оптических и иммунохимических методов индикации гемоглобинов.
Результаты диссертационного исследования и предложенные рекомендации могут быть использованы в работе клинико-диагностических лабораторий, поликлинических, гематологических, педиатрических, неонатологических, наркологических, пульмонологических, кардиологических, онкологических и терапевтических лечебно-профилактических учреждений.
Внедрение результатов исследования позволит оптимизировать способы аналитической и препаративной работы с основными типами гемоглобина человека, осуществлять более точный и полный анализ гемоглобинового статуса и состояния красной крови, что будет способствовать улучшению диагностики, лечения и прогноза заболеваний, сопровождающихся изменением концентрации общего гемоглобина или отдельных его типов.
Внедрение результатов исследования в практику. Разработанные в диссертации методики и полученные результаты исследований внедрены в практическую деятельность КДЛ учебно-научно-диагностического центра ГОУ ВПО АГМА; МУЗ «Клинический родильный дом» г. Астрахань; ГУЗ Александро-Мариинской ОЦКБ, г. Астрахань; НУЗ Медико-санитарная часть, г. Астрахань; МУЗ клиническая больница №5, г. Астрахань. Теоретические положения используются в учебном процессе на биохимии с курсом клинической лабораторной диагностики, патологической физиологии ГОУ ВПО АГМА Росздрава.
Материалы научных исследований используются в научных разработках и в педагогическом процессе на всех факультетах на кафедрах биохимии с курсом клинической лабораторной диагностики и патологической физиологии Астраханской государственной медицинской академии.
Положения, выносимые на защиту:
1. При очистке основных типов гемоглобина наиболее эффективны методы фракционирования, основанные на разделении по изоэлектрической точке: ионообменная хроматография и препаративный электрофорез. При электрофоретическом разделении гемоглобинов оптимальным является диапазон рН рабочего буфера от 6,0 до 6,6. Значительное влияние на электрофоретическую подвижность HbA1, HbA2, HbF и HbP в агарозе и ПААГ оказывают додецилсульфат натрия, тритон, мочевина и бихромат калия. На ранних этапах выделения HbP следует использовать модифицированную методику щелочной денатурации с 40-секундной экспозицией в 1,2 н NaOH.
2. Оптимальными для количественного определения основных типов гемоглобина являются методы иммунохимического анализа. Разработаны точные алгоритмы селективного количественного анализа HbA1, HbA2, HbF и HbP, основанные на методах двойной иммунодиффузии, ракетного иммуноэлектрофореза и РИД по Манчини. Создана и внедрена в клиническую практику комплексная схема количественной оценки гемоглобинового спектра по основным типам гемоглобина, основанной на модифицированных иммунохимических методах.
3. Иммунохимическим путем проведен количественный анализ динамики концентраций HbР и HbF в раннем эмбриогенезе (с 4 по 12 нед гестации), и уточнены сроки начала продукции антенатальных гемоглобинов.
4. Доказано значение HbP и HbF как канцероэмбриональных антигенов в диагностике миелопролиферативных заболеваний, оценке степени тяжести и прогноза гипоксии новорожденных, ЗВУР и глубокой недоношенности. Впервые отмечено значение иммунохимического теста на HbF в оценке тяжести и эффективности лечения больных опийной наркоманией и алкогольной зависимостью.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на V научной конференции с международным участием «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» 2001; на III съезде биохимического общества РАН (Санкт-Петербург, 2002); на 2-й и 3-й научно-практической конференции и школе-семинаре для молодых ученых с международным участием «Белки-маркеры патологических состояний» (Астрахань-Москва, 2001, 2003); на научно-практической конференции с международным участием «Современные достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань-Москва, 2004), (Астрахань-Волгоград-Москва, 2006), (Астрахань-Москва 2008); на VIII Международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2005); на международной научной конференции, посвященной 450-летию г. Астрахани (Астрахань. 2007), на VI Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной онкологии» (Москва. 2007), IV съезде Российского общества биохимиков и молекулярных биологов (Новосибирск. 2008), межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные