Гемоглобин. Строение, свойства.

РЕФЕРАТ

по теме:

«Гемоглобинопатии»

 

 

Подготовила

студентка группы Д – 201

Семенчукова Виктория Валентиновна

 

Проверила

Свергун В. Т.

 

Гомель, 2013

1.1. Гемоглобин. Строение, свойства.

1.2. Гемоглобинопатии.

1.2.1. Дефекты, обусловленные заменой аминокислотного остатка в пептидной цепи гемоглобина.

1.2.1.1. HbS – серповидноклеточная анемия.

1.2.1.2. М-гемоглобины (Саскатон, Бостон, Миллуоки, Гайд-Парк, Ивет).

1.2.2. Дефекты, обусловленные нарушением синтеза цепей гемоглобина.

1.2.3. Дефект, обусловленный преобладанием полипептидный цепей гемоглобина, включающих фрагменты β- и δ- цепей.

1.2.4. Метгемоглобинемии.

1.3. Анемии.

1.3.1. Железодефицитная анемия.

1.3.2. Мегалобластическая анемия.

1.3.3. Врожденные гемолитические анемии.

1.3.3.1. Микросфероцитарная гемолитическая анемия.

1.3.3.2. Овалоцитарная (элиптоцитарная) гемолитическая анемия.

1.3.3.3. Акантоцитарная гемолитическая анемия.

1.3.3.4. Энзимопенические анемии.

1.3.4. Приобретенные мембранопатии.

 

 

Гемоглобин. Строение, свойства.

Гемоглобин – сложный железосодержащий белок животных, обладающих кровообращением, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. Содержится в эритроцитах.

Нормальное содержание гемоглобина в крови: у мужчин – 130 – 160 г/л, у женщин – 115 – 125 г/л.

Молекула гемоглобина состоит из 4-х субъединиц, каждая из которых представляет собой полипептидную цепь, связывающую 1 молекулу гема. Известны 4 типа полипептидных цепей гемоглобина: α-, β-, γ- и δ-цепи. α-цепь содержит 141 аминокислотный остаток, остальные – по 146. Атом железа расположен в центре молекулы, связанный с атомами азота пиррольных колец (4 связи) и с гистидиновыми остатками полипептидных цепей (2 связи).

Гемоглобин взрослого человека представляет собой смесь, состоящую из гемоглобина А1 (96 – 96%), гемоглобина А2 (2 – 3,5%) и гемоглобина F (фетальный гемоглобин).Фетальный гемоглобин при рождении составляет от 60 до 80% общего количества гемоглобина, а у взрослого – 0,2 – 1,0%.

Гемоглобин А1 содержит по 2 цепи α и β, гемоглобин А2 – две α- и две δ-цепи, гемоглобин F – две α- и две γ-цепи. Эмбриональный гемоглобин (HbP) включает в себя две фракции: гемоглобин Говар I и гемоглобин Говар II. В состав первого из них входят четыре Σ-цепи, в состав второго – две α- и две Σ-цепи. По мере созревания плода Σ-цепи заменяются α-, β-, γ- и δ-цепями.

Молекулы кислорода связывают атом железа.

После присоединения молекулы кислорода к одной из цепей происходит пространственная перестройка молекулы гемоглобина, облегчающая связывание кислорода остальными цепями (кооперативный эффект). Интенсивность связывания кислорода определяется его парциальным давлением в крови и концентрацией CO₂, протонов и 2,3-диглицерофосфата. Углекислота и протоны облегчают диссоциацию HbO₂, а недостаток их способствует его образованию. 2,3-диглицерофосфат снижает сродство гемоглобина к кислороду, также способствует диссоциации HbO₂.

 

Гемоглобинопатии.

Гемоглобинопатии – группа заболеваний, к которой относят аномалии, вызванные нарушениями механизма синтеза белкового компонента гемоглобина при нормальной структуре гема. Известно более 200 вариантов гемоглобинопатий. Из них лишь некоторые проявляются в виде заболеваний, в основе которых лежит нарушение транспорта кислорода или накопление метгемоглобина.

 

Дефекты, обусловленные заменой аминокислотного остатка в пептидной цепи гемоглобина.

Известно более 20 видов гемоглобина, в α- или β-цепи которых одна из аминокислот заменена другой. Такая замена изменяет электрофоретическую подвижность белка, что позволяет идентифицировать вариант гемоглобина. Варианты обозначают по названию местности, где был впервые выявлен носитель аномального гемоглобина, и описывают формулой, содержащей указание на место и характер замены.

 

HbS – серповидноклеточная анемия.

Серповидноклеточная анемия сопровождается присутствием в эритроцитах больного аномального гемоглобина (HbS), описываемого формулой β6Глу àВал (в β-цепях гемоглобина остаток Глу в положении 6 заменен на остаток Вал).

Указанное замещение существенно отразилось на свойствах гемоглобина – HbS в восстановленной форме образует длинные ассоциированные цепи и его растворимость снижается на 50% по сравнению с растворимостью окисленной формы. Эти особенности гемоглобина определяют укорочение жизни эритроцитов в связи со снижением их толерантности к гемолизу.

Причиной сравнительно широкого распространения серповидноклеточной анемии в районах, эндемичных по тропической малярии, считают способность малярийного плазмодия вызывать в эритроцитах образование HbS.

Больные серповидноклеточной анемией обладают повышенной (хотя и не абсолютной) врожденной устойчивостью к заражению различными штаммами малярийного плазмодия.

У взрослых с гомозиготной формой спокойное течение болезни характеризуется умеренной анемией, слегка снижающей трудоспособность. Количество ретикулоцитов составляет около 10%, необратимосерповидных эритроцитов – около 12%. Кризы (повышенный гемолиз, боль в костях) провоцируются инфекциями, стрессовыми факторами. Эта форма обратима при энергичном лечении.

В детском возрасте гомозиготная форма отличается более тяжёлым течением, высокой летальностью. Осложняется язвами конечностей, переломами, тромбозами сосудов головного мозга.

 

М-гемоглобины (Саскатон, Бостон, Миллуоки, Гайд-Парк, Ивет).

М-гемоглобины – группа гемоглобинопатий, патогенетический фактор которых – дефект, затрудняющий восстановление железа из трёх- в двухвалентное состояние.

У этой группы гемоглобинов остаток Гис, участвующий в связывании железа, замещён другими аминокислотами:

М-гемоглобин Саскатон (β 63 Гис à Тир);

М-гемоглобин Бостон (α 58 Гис à Тир);

М-гемоглобин Миллуоки (β 67 Гис à Глу);

М-гемоглобин Гайд-Парк (β 92 Гис à Тир);

М-гемоглобин Ивет (α 87 Гис à Тир).

Замещение остатка гистидина приводит к тому, что в мутированной цепи атом железа в составе гема окислен до трёхвалентного состояния. Его восстановление метгемоглобинредуктазой или редуцирующими веществами не происходит. В связи с этим способность гемоглобина к транспорту кислорода утрачена. Главный признак заболевания – метгемоглобинемия, более выраженная у гомозигот, для которых это заболевание смертельно. У гетерозигот в крови имеется смесь гемоглобина и метгемоглобина. От соотношения между ними зависит способность крови транспортировать кислород.

 

Метгемоглобинемии.

У здоровых лиц в метгемоглобин, отличающийся наличием трёхвалентного (окисленного) железа, за 24 ч превращается примерно 3% общего количества гемоглобина. Восстановление метгемоглобина в гемоглобин происходит при участии НАДФ ∙ Н₂-метгемоглобинредуктазы, в присутствии аскорбиновой кислоты.

Метгемоглобинемия – повышенное содержание метгемоглобина в эритроцитах крови.

Метгемоглобинемия развивается при отравлении нитратами, нитритами, анилином и бромидами. Для новорождённых особую опасность представляет собой нитратсодержащая вода.

Метгемоглобинемия может явиться результатом наследственного дефицита НАДФ-метгемоглобинредуктазы. Низкая активность фермента проявляется в раннем возрасте, но клинических последствий не имеет, исключая несущественный клинический дефект (лёгкая цианотичность).

Метгемоглобинемия возможна и при наличии аномальных гемоглобинов: Hb Фрейбург, Hb Тьюбинген, Hb Хиросима и Hb Чисапик.

Нормальное содержание гемоглобина в крови: у мужчин – 130 – 160 г/л, у женщин – 115 – 125 г/л.

Гемоглобин: А1 у здорового взрослого – 96 – 98% от общего содержания; А2 – не более 3%; А3 – следовые количества; F у новорождённого – 20% (остальной представлен типом А).

Метгемоглобин – 0,1 – 0,3% от общего гемоглобина, при концентрации выше 15 г/л – выраженный цианоз.

 

Анемии.

Анемия – состояние, при котором в крови снижено содержание эритроцитов. Количественно она выражается степенью снижения концентрации гемоглобина.

Анемия возникает во все периоды жизни человека не только при различных заболеваниях, но и при некоторых физиологических состояниях, например, при беременности, в период усиленного роста, лактации.

В зависимости от выраженности снижения уровня гемоглобина выделяют три степени тяжести анемии:

Легкая – уровень гемоглобина выше 90 г/л;

Средняя – гемоглобин в пределах 90-70 г/л;

Тяжелая – уровень гемоглобина менее 70 г/л.

ОБЩИЕ СИМПТОМЫ АНЕМИЙ.

· Слабость, повышенная утомляемость, снижение работоспособности, раздражительность, сонливость;

· Головокружение, головные боли, шум в ушах, мелькание "мушек" перед глазами;

· Сердцебиение при небольшой физической нагрузке или в покое;

· Одышка при небольшой физической нагрузке или в покое.

Большое значение в диагностике анемии имеет лабораторное исследование крови – определение концентрации гемоглобина, количества эритроцитов, величины и насыщенности их гемоглобином.

 

Железодефицитная анемия.

Патогенетический фактор заболевания – недостаточность железа, которая может быть определена рядом причин:

· алиментарным дефицитом при одностороннем или недостаточном питании;

· нарушением распределения железа при инфекционных заболеваниях, воспалительных процессах и новообразованиях;

· замедленной мобилизацией и нарушением транспорта железа из депо, гипосидеринемией при избыточном накоплении железа в клетках РЭС;

· нарушением всасывания железа из пищеварительного тракта при заболеваниях желудка или кишечника, после операций (гастроэктомия и др.);

· потерями трансферрина при нефротическом синдроме или энтеропатии;

· хроническими рецидивирующими кровопотерями из ЖКТ (язвенная болезнь желудка или 12-перстной кишки, геморроидальные кровотечения), интенсивными менструальными кровопотерями (потери железа в этом случае могут составлять до 300 мкмоль);

· потерями железа при беременности (до 7 000 мкмоль за весь период).

Клинические проявления сводятся к снижению работоспособности, появлению глоссита.

Признаки железодефицитной анемии. Протекает заболевание обычно длительно, с частыми обострениями. Характерны бледность кожи и слизистых оболочек, одутловатость лица, слабость, утомляемость (как физическая, так и психическая), одышка при движениях, частые головокружения, шум в ушах. Хроническая кислородная недостаточность тканей (мало гемоглобина, который доставляет кислород к тканям) ведет к нарушениям работы печени, сердечной мышцы и других органов. Дефицит железа проявляется извращением вкуса – появляется пристрастие к мелу, иногда к углю, сухой крупе. Такому человеку нравятся запахи бензина, керосина, выхлопных газов, асфальта. Характерны изменения ногтей – появляется их продольная или поперечная исчерченность, иногда ногти становятся ложкообразными (вдавленными). Происходит атрофия (усыхание) слизистой оболочки глотки и пищевода, иногда – спазм начальной части пищевода, что создает трудности при глотании пищи.

В крови обнаруживается снижение гемоглобина, а на более поздних стадиях и эритроцитов.

Последствия железодефицита. Нехватка железа может привести к весьма неприятным последствиям, поскольку любой дефицит железа в организме способствует ухудшению поступления кислорода в клетки. Вследствие этого формируется железодефицитная анемия, иначе говоря, малокровие, ухудшается иммунитет, в результате чего возрастает опасность вирусных заболеваний. У детей замедляется процесс роста и умственное развитие, увеличивается усталость, ухудшается успеваемость. Люди старшего возраста чувствуют непрерывную утомляемость. Начинаются неприятные перемены в тканях и органах.

Наиболее сильному воздействию железодефицита подвержены эпителиальные ткани: кожа, слизистые оболочки ротовой полости, желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Одним из источников разнообразных воспалений кожа, экзем и иных кожных заболеваний является нехватка железа. Воспаление слизистой желудочно-кишечного тракта способствует ухудшению процесса впитывания питательных веществ. Возможность подхватить кишечную инфекцию либо ОРЗ при недостатке железа возрастает в два раза.

При железодефиците у подростков ухудшается способность сосредоточения внимания, возрастает утомляемость, понижается уровень интеллектуальности. Помимо этого, они испытывают ухудшение артериального давления, регулярные головные кружения, усиливается частота биения сердца.

 

Мегалобластическая анемия.

Заболевание развивается вследствие дефицита витамина В12 и Вс. Дефицит цианкобаламина может быть вызван недостаточной продукцией внутреннего фактора Касла, связанный с хроническим атрофическим гастритом или гастроэктомией, развитием патологической микрофлоры в кишечнике, гельминтозами, а также избирательным нарушением всасывания цианкобаламина или образованием антител к внутреннему фактору Касла.

К клиническим признакам относятся снижение трудоспособности, жалобы, характерные для атрофического гастрита, глоссит Гунтера («лаковый» язык), симптоматика фуникулярного миелоза.

 

Энзимопенические анемии.

Энзимопенические анемии, в отличие от описанных выше, относят к истинным энзимопатиям. В их числе гемолитические анемии, вызванные дефицитом:

o Ферментов пентозофосфатного пути превращения углеводов (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, 6-фосфоглюконатдегидрогеназы);

o Ферментов гликолиза (пируваткиназы, триозофосфатизомеразы, 2,3-дифосфоглицеромутазы и др.);

o Ферментов метаболизма глутатиона (синтетазы, редуктазы и пероксидазы);

o АТФазы, аденилаткиназы, рибофосфат-пирофосфаткиназы;

o Ферментов синтеза порфиринов.

Из перечисленных дефектов наиболее распространена анемия, вызванная недостаточностью глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах. Наследуется заболевание по сцепленному с полом типу (с Х-хромосомой).

Первые проявления у большей части пациентов провоцируется какими-либо внешними воздействиями: некоторыми медикаментами (противомалярийными средствами, ПАСК, хлорамфениколом, антипирином), вирусными заболеваниями (гепатитом, инфекционным мононуклеозом), диабетической комой. В качестве провоцирующего агента могут выступать и некоторые пищевые продукты, например, грибы.

 

По тяжести течения выделяют 5 классов заболевания:

1. Практически полное выпадение активности энзима (хроническая гемолитическая анемия);

2. Остаточная активность энзима – 10% от нормы (клинические симптомы проявляются только после провокации);

3. Активность энзима – 10 – 60% от нормы;

4. Нормальная и несколько сниженная активность энзима 60 – 100% нормы;

5. Активность энзима – в 2 раза выше нормы.

Повреждение эритроцитарной мембраны во всех случаях связано с нарушением восстановления НАДФ, регенерирующей глутатион, который защищает эритроциты от распада при контакте с оксидантами.

Другой вид энзимопенической анемии, имеющий меньшее распространение, связан с недостаточностью пируваткиназы, катализирующей реакцию ФЕП + АДФ à ПВК + АТФ. Это влечёт за собой недостаточное образование АТФ, ведущее к дефекту мембраны.

 

Литература

1. Биологическая химия / В.К. Кухта, Т.С. Морозкина. Э.И. Олецкий, А.Д. Таганович; // под ред. А.Д. Тагановича. – Минск: Асар, М.: Издательство БИНОМ, 2008. – с. 515–541.

2. Бышевский, А.Ш. Биохимия для врача / А.Ш. Бышевский, О.А. Терсенов – Екатеринбург, 1994. – с. 261 – 266.

3. http://ekf-diagnostic.ru/library/low_hemo.html

4. http://anaemia.narod.ru/klass.htm

РЕФЕРАТ

по теме:

«Гемоглобинопатии»

 

 

Подготовила

студентка группы Д – 201

Семенчукова Виктория Валентиновна

 

Проверила

Свергун В. Т.

 

Гомель, 2013

1.1. Гемоглобин. Строение, свойства.

1.2. Гемоглобинопатии.

1.2.1. Дефекты, обусловленные заменой аминокислотного остатка в пептидной цепи гемоглобина.

1.2.1.1. HbS – серповидноклеточная анемия.

1.2.1.2. М-гемоглобины (Саскатон, Бостон, Миллуоки, Гайд-Парк, Ивет).

1.2.2. Дефекты, обусловленные нарушением синтеза цепей гемоглобина.

1.2.3. Дефект, обусловленный преобладанием полипептидный цепей гемоглобина, включающих фрагменты β- и δ- цепей.

1.2.4. Метгемоглобинемии.

1.3. Анемии.

1.3.1. Железодефицитная анемия.

1.3.2. Мегалобластическая анемия.

1.3.3. Врожденные гемолитические анемии.

1.3.3.1. Микросфероцитарная гемолитическая анемия.

1.3.3.2. Овалоцитарная (элиптоцитарная) гемолитическая анемия.

1.3.3.3. Акантоцитарная гемолитическая анемия.

1.3.3.4. Энзимопенические анемии.

1.3.4. Приобретенные мембранопатии.

 

 

Гемоглобин. Строение, свойства.

Гемоглобин – сложный железосодержащий белок животных, обладающих кровообращением, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. Содержится в эритроцитах.

Нормальное содержание гемоглобина в крови: у мужчин – 130 – 160 г/л, у женщин – 115 – 125 г/л.

Молекула гемоглобина состоит из 4-х субъединиц, каждая из которых представляет собой полипептидную цепь, связывающую 1 молекулу гема. Известны 4 типа полипептидных цепей гемоглобина: α-, β-, γ- и δ-цепи. α-цепь содержит 141 аминокислотный остаток, остальные – по 146. Атом железа расположен в центре молекулы, связанный с атомами азота пиррольных колец (4 связи) и с гистидиновыми остатками полипептидных цепей (2 связи).

Гемоглобин взрослого человека представляет собой смесь, состоящую из гемоглобина А1 (96 – 96%), гемоглобина А2 (2 – 3,5%) и гемоглобина F (фетальный гемоглобин).Фетальный гемоглобин при рождении составляет от 60 до 80% общего количества гемоглобина, а у взрослого – 0,2 – 1,0%.

Гемоглобин А1 содержит по 2 цепи α и β, гемоглобин А2 – две α- и две δ-цепи, гемоглобин F – две α- и две γ-цепи. Эмбриональный гемоглобин (HbP) включает в себя две фракции: гемоглобин Говар I и гемоглобин Говар II. В состав первого из них входят четыре Σ-цепи, в состав второго – две α- и две Σ-цепи. По мере созревания плода Σ-цепи заменяются α-, β-, γ- и δ-цепями.

Молекулы кислорода связывают атом железа.

После присоединения молекулы кислорода к одной из цепей происходит пространственная перестройка молекулы гемоглобина, облегчающая связывание кислорода остальными цепями (кооперативный эффект). Интенсивность связывания кислорода определяется его парциальным давлением в крови и концентрацией CO₂, протонов и 2,3-диглицерофосфата. Углекислота и протоны облегчают диссоциацию HbO₂, а недостаток их способствует его образованию. 2,3-диглицерофосфат снижает сродство гемоглобина к кислороду, также способствует диссоциации HbO₂.

 

Гемоглобинопатии.

Гемоглобинопатии – группа заболеваний, к которой относят аномалии, вызванные нарушениями механизма синтеза белкового компонента гемоглобина при нормальной структуре гема. Известно более 200 вариантов гемоглобинопатий. Из них лишь некоторые проявляются в виде заболеваний, в основе которых лежит нарушение транспорта кислорода или накопление метгемоглобина.