Распад гемоглобина

ГЕМОГЛОБИН

ГЕМОГЛОБИН (от греч. haima — кровь и лат. globus — шар) — дыхательный пигмент (красящее вещество) крови.

Гемоглобин — сложное белковое соединение, обладающее способностью образовывать непрочные, легко распадающиеся соединения с кислородом и некоторыми другими газами.

Гемоглобин обеспечивает перенос кислорода из легких к тканям организма и участвует в переносе углекислоты из тканей в легкие.

Гемоглобин человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных находится в красных кровяных тельцах — эритроцитах и придает им красный цвет.

Содержание гемоглобина в эритроцитах характеризуется так называемым цветным показателем, колеблющимся в норме от 0,7 до 1,0 и получаемым делением количества гемоглобина на удвоенное число сотен тысяч красных кровяных телец.

Таким образом, при 85% гемоглобине и 5 ООО ООО эритроцитов
цветной показатель будет равен 85/50×2 = 0,85.

В легких, где содержание кислорода высокое, происходит присоединение его к гемоглобину с образованием оксигемоглобина; последний имеет свойство легко отдавать кислород: кровь, насыщенная кислородом, имеет характерный для оксигемоглобина ярко-алый цвет (артериальная кровь).

При прохождении ее по сосудистым капиллярам, где напряжение кислорода более низкое, происходит распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород и поглощение кислорода тканями.

Кровь при этом приобретает темный цвет (венозной кровь).

Около 20% углекислоты, которая выделяется тканями, соединяется с гемоглобином и образует карбогемоглобин, распадающийся в легких с выделением углекислоты.

Гемоглобин легко связывается также с угарным газом (окисью углерода), образуя стойкое соединение — карбоксигемоглобин (распадается в 300 раз медленнее, чем оксигемоглобин); гемоглобин при этом теряет способность присоединять кислород, вследствие чего нарушается процесс дыхания.

Количество гемоглобина в крови человека — величина довольно постоянная; однако при некоторых заболеваниях она может изменяться.

Возрастные изменения содержания гемоглобина в крови мужчин и женщин.

Пониженное содержание гемоглобина в крови (см. ) наблюдается при недостаточном содержании в пище витаминов, ряда минеральных солей или является одним из симптомов болезней крови, а также сопровождает некоторые заболевания (злокачественные опухоли) и кровопотери.

Поэтому определение количества гемоглобина в крови широко используется в медиинской практике с диагностическими целями.

Измерение количества гемоглобина производится с помощью особого прибора — гемометра.

Применение его основано на сравнении интенсивности окраски цельной или специально обработанной крови с окраской стандарта (раствор или цветное стекло).

Количество гемоглобина выражается в грамм-процентах (количество граммов гемоглобина в 100 мл крови) или в условных процентах (100% соответствуют 16,7 г гемоглобина в 100 мл крови).

Нормально у взрослого мужчины содержится 13-16 грамм-процентов гемоглобина (80-95% по Сали), у женщины — на 2% меньше.

После разрушения эритроцитов гемоглобин превращается в печени в желчные пигменты (билирубин и биливердин), выделяющиеся с желчью.

Функции гемоглобина как базового химического соединения в организме человека

Основные этапы использования гемоглобина в организме человека

Многие годы безуспешно боретесь с ГИПЕРТОНИЕЙ?

Глава Института: «Вы будете поражены, насколько просто можно вылечить гипертонию принимая каждый день…

Таким образом, можно определить основные функции гемоглобина в организме человека:

  • обеспечение жизнедеятельности тканей в организме человека за счет насыщения их кислородом;
  • освобождение тканей от токсичных отходов окислительных процессов путем частичного связывания двуокиси углерода и последующего освобождения его в легких.

Перенос кислорода от легких ко всем остальным органам можно разделить на несколько основных этапов:

  • На первом этапе происходит непосредственное присоединение молекулы кислорода к молекуле гемоглобина.
  • Второй этап представляет собой комплекс сложных химических преобразований, в ходе которых происходит последовательная трансформация кислорода в реакционную форму, нужную для непосредственного взаимодействия с клетками организма.
  • Третий этап — это переход уже подготовленной формы кислорода в окружающие ткани.
Читайте так же:  Колющие боли в области сердца

В общем, можно определить следующую цепочку действий: в легких в условиях повышенного содержания кислорода осуществляется образование комплекса гемоглобин — кислород, далее током крови он разносится по всему организму, комплекс разрывается — кислород используется для окислительных процессов, необходимых для поддержания жизнедеятельности. Таким образом, функции гемоглобина сложно переоценить.

Примеры патологий в медицине, связанные с гемоглобином

Окись углерода гораздо легче связывается с гемоглобином (имеет большее сродство) нежели молекула кислорода, за счет может препятствовать образованию оксигемоглобина и нарушать нормальное кислородное обеспечение тканей организма человека. Именно эта особенность лежит в основе опасности отравления окисью углерода. Это химическое соединение не имеет запаха и цвета, образуется при горении различных веществ. При его накоплении в ограниченных помещениях в большом количестве происходит быстрое замещение оксигемоглобина карбоксигемоглобином в организме человека, вызывающее кислородное голодание тканей и быструю смерть. В таких случаях говорят, что человек «угорел», кожные покровы при этом имеют характерный красноватый оттенок.

Структура и функции гемоглобина неразрывно связаны между собой. При различных аномалиях строения молекулы гемоглобина (гемоглобинопатиях) неизбежно страдает его основная функция — транспортировка кислорода. Помимо этого нарушение структуры вызывает устойчивость к разрушению, а массовая гибель (гемолиз) эритроцитов сопровождается выбросом большого количества токсических веществ.

Function

This gene encodes a preproprotein that is processed to yield both alpha and beta chains, which subsequently combines as a tetramer to produce haptoglobin. Haptoglobin functions to bind free plasma hemoglobin, which allows degradative enzymes to gain access to the hemoglobin while at the same time preventing loss of iron through the kidneys and protecting the kidneys from damage by hemoglobin. For this reason, it is often referred to as the suicide protein.

 

The cellular receptor target of Hp is the monocyte/macrophage scavenger receptor, CD163. Following Hb-Hp binding to CD163, cellular internalization of the complex leads to globin and heme metabolism, which is followed by adaptive changes in antioxidant and iron metabolism pathways and macrophage phenotype polarization.

Differentiation with hemopexin

When Hb is released from RBCs within the physiologic range of Hp, the potential deleterious effects of Hb are prevented. However, during hyper-hemolytic conditions or with chronic hemolysis, Hp is depleted and Hb readily distributes to tissues where it might be exposed to oxidative conditions. In such conditions, heme can be released from ferric Hb. The free heme can then accelerate tissue damage by promoting peroxidative reactions and activation of inflammatory cascades. Hemopexin (Hx) is another plasma glycoprotein able to bind heme with high affinity. Hx sequesters heme in an inert, non-toxic form and transports it to the liver for catabolism and excretion.

Определение железосвязывающей способности сыворотки крови батофенантролиновым методом по набору фирмы Lachema

Принцип

Исследуемую сыворотку выдерживают с раствором трехвалентного железа, при этом весь трансферрин насыщается. Избыток солей железа удаляют адсорбцией на карбонате магния, определяют содержание железа в надосадочной жидкости любым методом.

Нормальные величины

Общая железосвязывающая способность
Сыворотка крови (указанный метод)
дети до 2 лет 17,9‑75,6 мкмоль/л
впоследствии 44,7‑71,6 мкмоль/л
Насыщение железом трансферрина
Сыворотка 20‑55%
Латентная железосвязывающая способность
Сыворотка 18‑54 мкмоль/л
Ферритин
Сыворотка крови (радиоиммунный анализ)
Дети новорожденные 25‑200 мкг/л
1 мес 200‑600 мкг/л
2‑5 мес 50‑200 мкг/л
6 мес‑15 лет 7‑140 мкг/л
Взрослые мужчины 15‑200 мкг/л
женщины 12‑150 мкг/л
Трансферрин
Сыворотка крови (радиальная иммунодиффузия, нефелометрия)  
новорожденные 1,30‑2,75 г/л
взрослые 2,20‑4,0 г/л
Десфераловая проба
Моча 0,6‑1,6 мг/сут

Влияющие факторы

Физиологическое повышение уровня железа отмечается при употреблении пероральных контрацептивов, этанола, аскорбиновой кислоты. Снижение — при приеме больших количеств ацетилсалициловой кислоты, потреблении крепкого чая, кофе, повышенном содержании кортизона, кортикотропина, адреналина при усиленной выработке или приеме соответствующих препаратов. Обследуемый не должен принимать препаратов железа по крайней мере 5 дней.

Снижение in vitro наблюдается при использовании цитрата натрия, фторид‑оксалата, ЭДТА. Сыворотка или ликвор должны быть свободны от гемолиза и примесей крови. Необходимо использовать тщательно промытую, обработанную бихроматом калия и бидистиллированной водой, посуду.

Читайте так же:  Шкала риска РейнольдсаШкала риска Рейнольдса

Сыворотка

Увеличение имеет место:

  • При недостаточном использовании железа — гемолитических, гипопластических и апластических анемиях, хронических гепатитах и циррозах печени, ферментативных нарушениях синтеза гема при свинцовых интоксикациях;
  • При повышенном поступлении железа в организм — наблюдается при первичном и вторичном гемохроматозе, когда из‑за наследственного нарушения механизмов регуляции всасывания в желудочно‑кишечном тракте в организм поступает огромное количество железа; также накопление железа может быть при частом переливании крови, избыточном внутривенном и внутримышечном введении препаратов железа. Высокий уровень бывает при талассемиях, при всех формах желтух.

Снижение наблюдается при железодефицитных анемиях, при активном эритропоэзе (начальная форма злокачественной анемии), обтурационной желтухе, острых и хронических инфекциях, дефиците в пище янтарной и пировиноградной кислот, фруктозы, витамина С (переводит трехвалентное железо в кишечнике в усвояемую двухвалентную форму), избытке оксалатов, фитатов, гемосидерозе внутреннних органов, нефрозе, квашиоркоре, при всех воспалительных процессах.

Общая железосвязывающая способность

Возрастание ОЖСС выявляется при гипохромных анемиях, остром гепатите, поздних сроках беременности.

Снижение — при анемиях, хронических инфекциях, гемохроматозе, циррозе, опухолях и заболеваниях почек.

Трансферрин

Увеличение содержания трансферрина отмечается при хронических железодефицитных анемиях различной этиологии.

Снижение — при потерях белка: нефротический синдром и хроническая почечная недостаточность, гастроэнтеропатии, ожоги; злокачественные опухоли, анемии при хронических инфекциях, белководефицитные состояния, тяжелые заболевания печени, наследственные состояния.

Ферритин

Увеличение содержания ферритина в сыворотке отмечается при остром миелобластном и лимфобластном лейкозе, лимфогрануломатозе, воспалительных процессах, поражении печеночных клеток.

Снижение концентрации сопровождает уменьшение уровня железа, при эпидемическом гепатите в зависимости от тяжести может выявляться 2‑3‑кратное снижение уровня белка.

Clinical significance

Mutations in this gene or its regulatory regions cause ahaptoglobinemia or hypohaptoglobinemia. This gene has also been linked to diabetic nephropathy, the incidence of coronary artery disease in type 1 diabetes,Crohn’s disease, inflammatory disease behavior, primary sclerosing cholangitis, susceptibility to idiopathic Parkinson’s disease, and a reduced incidence of Plasmodium falciparum malaria.

Since the reticuloendothelial system will remove the haptoglobin-hemoglobin complex from the body, haptoglobin levels will be decreased in case of intravascular hemolysis or severe extravascular hemolysis. In the process of binding to free hemoglobin, haptoglobin sequesters the iron within hemoglobin, preventing iron-utilizing bacteria from benefiting from hemolysis. It is theorized that, because of this, haptoglobin has evolved into an acute-phase protein. HP has a protective influence on the hemolytic kidney.

Some studies associate certain haptoglobin phenotypes with the risk of developing schizophrenia.

Test protocol

Measuring the level of haptoglobin in a patient’s blood is ordered whenever a patient exhibits symptoms of anemia, such as pallor, fatigue, or shortness of breath, along with physical signs of hemolysis, such as jaundice or dark-colored urine. The test is also commonly ordered as a hemolytic anemia battery, which also includes a reticulocyte count and a peripheral blood smear. It can also be ordered along with a direct antiglobulin test when a patient is suspected of having a transfusion reaction or symptoms of autoimmune hemolytic anemia. Also, it may be ordered in conjunction with a bilirubin.

Interpretation

A decrease in haptoglobin can support a diagnosis of hemolytic anemia, especially when correlated with a decreased red blood cell count, hemoglobin, and hematocrit, and also an increased reticulocyte count.

If the reticulocyte count is increased, but the haptoglobin level is normal, this may indicate that cellular destruction is occurring in the spleen and liver, which may indicate a , or a red cell dysplasia. The spleen and liver recognize an error in the red cells (either drug coating the red cell membrane or a dysfunctional red cell membrane), and destroy the cell. This type of destruction does not release hemoglobin into the peripheral blood, so the haptoglobin cannot bind to it. Thus, the haptoglobin will stay normal if the hemolysis is not severe. In severe extra-vascular hemolysis, haptoglobin levels can also be low, when large amount of hemoglobin in the reticuloendothelial system leads to transfer of free hemoglobin into plasma.

Читайте так же:  Причины и последствия водянки головного мозга у взрослых и детей

If there are symptoms of anemia but both the reticulocyte count and the haptoglobin level are normal, the anemia is most likely not due to hemolysis, but instead some other error in cellular production, such as aplastic anemia

Haptoglobin levels that are decreased but do not accompany signs of anemia may indicate liver damage, as the liver is not producing enough haptoglobin to begin with.

As haptoglobin is indeed an acute-phase protein, any inflammatory process (infection, extreme stress, burns, major crush injury, allergy, etc.) may increase the levels of plasma haptoglobin.

References

This article incorporates text from the United States National Library of Medicine, which is in the public domain.

  1. ^
  2. ^
  3. Dobryszycka W (September 1997). «Biological functions of haptoglobin—new pieces to an old puzzle». European Journal of Clinical Chemistry and Clinical Biochemistry. 35 (9): 647–54. PMID .
  4. Wassell J (2000). «Haptoglobin: function and polymorphism». Clinical Laboratory. 46 (11–12): 547–52. PMID .
  5. ^
  6. ^
  7. Pintera J (1968). «The protective influence of haptoglobin on hemoglobinuric kidney. I. Biochemical and macroscopic observations». Folia Haematol. Int. Mag. Klin. Morphol. Blutforsch. 90 (1): 82–91. PMID .
  8. Miederer SE, Hotz J (December 1969). «». Bruns Beitr Klin Chir (in German). 217 (7): 661–5. PMID .

Обмен гемоглобина

Hb содержится в эритроцитах, составляет 95% от их сухой массы. Эритроциты живут 100–120 дней. Ежедневно образуется 250 млрд эритроцитов. Синтез гемоглобина происходит в кроветворных органах, причем гем и глобин синтезируются по отдельности. Затем соединяются, и образуется третичная и четвертичная структура гемоглобина. Источник железа для синтеза гема — белок ферритин, в комплексе с которым оно депонируется в организме.

Распад гемоглобина происходит в мононуклеарных фагоцитах (в селезенке и печени). Сначала происходит разрыв связи между I-м и II-м кольцами, катализируемый НАД-зависимой оксигеназой. Образуется пигмент зеленого цвета — вердоглобин, в составе которого сохраняются и железо, и белок. В дальнейшем вердоглобин распадается на составные части: белок, железо и пигмент-биливердин. Железо образует комплекс с белком трансферрином, и этот комплекс поступает в ткани, где железо снова может быть использовано для синтезов или депонироваться в виде комплекса с белком ферритином.

Билирубин плохо растворим в воде, поэтому он адсорбируется на альбумине крови, образуя свободный, или непрямой, билирубин. Он свободный, потому что не связан ни с каким другим веществом ковалентными связями; непрямой, потому что не дает прямой реакции с диазореактивом Эрлиха (для определения этого вида билирубина необходимо предварительно осадить альбумины). В печени непрямой билирубин обезвреживается путем связывания с глюкуроновой кислотой с затратой УТФ. При этом к молекуле билирубина присоединяются две молекулы глюкуроновой кислоты — образуется билирубиндиг-люкуронид, или прямой связанный билирубин. Он малотоксичен и хорошо растворяется в воде, поступает в желчь и с ней выводится из организма. Диазореактив Эрлиха дает розовую окраску с билирубином, и по ее интенсивности судят о концентрации билирубина в крови. В крови человека около 75% непрямого билирубина от его общего количества. Общее содержание билирубина в норме (прямой + непрямой) 8–20 мкмоль/л.

Билирубин — конечный продукт распада гемоглобина у человека. Поступая с желчью в кишечник, он превращается под действием ферментов микрофлоры кишечника. Сначала от него отщепляется глюкуроновая кислота, затем происходит частичное восстановление и образуется мезобилиноген, а затем стеркобилиноген. Стеркобилиноген выводится с калом и на воздухе (в кале) превращается в стеркобилин, а мезобилиноген частично всасывается из кишечника по системе v. portae, попадает в печень и там разрушается. Небольшая часть стеркобилиногена всасывается из кишечника через систему геморроидальных вен, попадает сразу в большой круг кровообращения, минуя печень, поэтому часть его выводится с мочой.

Нарушение обмена гемоглобина вызывает накопление его в слизистых оболочках, коже, склерах — возникает желтуха. Она наблюдается при желчно-каменной болезни, гемолизе, инфекционном или токсическом гепатитах.