1.4.2. Патологические формы гемоглобина
HbS – это особая мутантная форма гемоглобина, образующаяся у больных с серповидно-клеточной анемией и склонная к кристаллизации вместо образования нормальной четвертичной структуры.
MetHb – метгемоглобин, форма гемоглобина, включающая трехвалентный ион железа вместо двухвалентного. Такая форма обычно образуется спонтанно, в этом случае ферментативных мощностей клетки хватает на его восстановление. При использовании сульфаниламидов, употреблении нитрита натрия и нитратов пищевых продуктов, при недостаточности аскорбиновой кислоты ускоряется переход Fe2+ в Fe3+. Образующийся МetHb не способен связывать кислород и возникает гипоксия тканей.
HbCO – карбоксигемоглобин, образуется при наличии СО (угарный газ) во вдыхаемом воздухе. Он постоянно присутствует в крови в малых концентрациях, но его доля может колебаться от условий и образа жизни. Угарный газ является активным ингибитором гем-содержащих ферментов, в частности, цитохромоксидазы, 4-го комплекса дыхательной цепи.
HbA1С – гликозилированный гемоглобин. Концентрация его нарастает при хронической гипергликемии и является хорошим скрининговым показателем уровня глюкозы крови за длительный период времени.
Глава 2. Метгемоглобин - биологический маркер загрязнения окружающей среды
2.1. Образование метгемоглобина
Окисление ферро(Fe2+)-формы железа гема в ферри(Fe3+)-форму приводит к образованию метгемоглобина – функционально неактивной формы гемоглобина, лишенной возможности связывать кислород. Обычно в эритроцитах накапливается до 1% метгемоглобина в сутки, что связанно с обычным процессом автоокисления нормального гемоглобина. Метгемоглобин образуется в результате реакции окисления железа в геме гемоглобина: HbFe+2 – e- → MetHbFe3+ , т.е. образование метгемоглобина идет под воздействием любых веществ с дефицитом e-. Этому способствует изменение конформации белковой части молекулы гемоглобина вследствие окисления ряда функциональных групп белка.
В крови здорового человека содержание метгемоглобина не превышает 3%, что достигается равновесием между реакциями его образования и реакциями восстановления метгемоглобина. Наиболее значимые из них это реакция под действием НАДФН-зависимой MetHb-редуктазы с образованием окисленного НАДФ+ и реакция под действием НАДН-зависимой MetHb-редуктазы с образованием окисленного НАД+, а также неферментативная реакция образования дегидроаскорбиновой кислоты из аскорбиновой кислоты. Если содержание метгемоглобина в крови превышает 3% - это называется метгемоглобинемия.
Схема 1. Метаболизм эритроцита и пути дезактивации АФК.
Схема 2. Образование активных форм кислорода и возможные пути потери электронов.
Схема 3. Образование МеtHb.
2.2.Метгемоглобинообразователи
Метгемоглобинообразователи являются одними из наиболее распространенных факторов загрязнения окружающей среды. Определяя содержание метгемоглобина в крови, можно косвенно судить о степени ее загрязнения амидо- и нитросоединениями.
Таблица 2. Перечень основных метгемоглобинобразователей
аллоксон альфа нафтиламин аминофенол (и его производные) аммония нитрат анилин (и его производные) антипирин арсин ацетанилид бензол (и его производные, в том числе нитропроизводные) бензокаин диаминодифенилсульфон диметиламин динитрофенол динитротолуол гидразин гидрохинон гидроксиламин лидокаин метиленовый синий нафтиламин нитриты (в том числе органические) нитраты (в том числе органические) нитропрусид натрия оксиды азота |
нитрофураны нитроглицериннитрофенол озон пара-аминопропиофенол пара-толуидин перекись водорода плазмохин пиридин пирогаллол пиридин сульфанол сульфонамиды дапсон пронтозил сульфаниламиды сульфатиазол сульфоны тетралин толулдиамнтолуидин тринитротолуол трионал и т.д.фенацетин фенолы фенилендиамин фенилгидразин хлораты хлоранилин хлорбензол хлорнитробензол |
Этот перечень показывает, сколь велика в производственных и бытовых условиях вероятность блокирования кислородпередающей функции крови вследствие образования метгемоглобина. Например, соли азотной кислоты, содержащиеся в питьевой воде, могут вызвать у людей синдром метгемоглобинемии. Серьезную опасность они представляют для детей, как наиболее ранимых. Выяснилось, что такого рода заболевание связано чаще всего с потреблением колодезной воды, богатой нитратами. Источником последних являются аммиачно-селитровые удобрения, попадающие в грунтовые воды и воды открытых водоемов. Поступая в организм, нитраты под влиянием микрофлоры кишечника переходят в нитриты (соли азотистой кислоты), которые всасываются в кровь и превращают большее или меньшее количество гемоглобина в метгемоглобин.[15] Кроме того, известно, что нитраты и нитриты довольно широко используются при обработке мяса в консервном и колбасном производстве. Это также может наносить вред здоровью, прежде всего лицам с сердечнососудистой патологией, заболеваниями органов дыхания и страдающим малокровием, т. е. живущим и без того на пределе кислородного обеспечения. Вот почему вопрос о необходимости исключения солей азотной и азотистой кислот из состава пищевых продуктов приобретает все большую актуальность.
Многие лекарственные вещества, особенно при их длительном применении в больших дозах, могут вызывать метгемоглобинемию. Однако у большинства людей после отмены препаратов под влиянием метгемоглобинредуктазы происходит восстановление MetHb в Hb.
В основе всякой метгемоглобинемии лежит острая или хроническая гипоксия вследствие снижения насыщения кислородом артериальной крови. Причем метгемоглобин не только сам не участвует в переносе кислорода, но и ухудшает транспортную функцию имеющегося оксигемоглобина.