VIII. Особенности синтеза и распада гемоглобина в онтогенезе

7. 1. Особенности строения и синтеза гемоглобина в детском возрасте

По структуре аминокислотных остатков в молекуле глобина в различные возрастные периоды, различают 5 типов цепей, обозначаемых начальными буквами греческого алфавита – α, β, γ, δ, ε. Гемоглобин Говера, синтезируемый в первые 3 мес внутриутробной жизни, состоит из 2 цепей α и 2 цепей ε. Фетальный, или гемоглобин плода (HbF), образующийся главным образом после 3-го месяца внутриутробной жизни, состоит из 2 α-цепей и 2 γ-цепей. Строение цепей гемоглобина А₁ характеризуется формулой α₂ β₂, т.е. они состоят из 2 α-цепей и 2 - β-цепей. Цепь α содержит 141 остаток аминокислот, цепь β – 146. Гемоглобин А₂ взрослого типа синтезируется из 2 α- и 2 δ-цепей.

Цепи HbF содержат 146 аминокислотных остатков, причем не менее 70% из них включены в такой же последовательности, как и в β-цепи взрослого типа. Однако различия в строении этих цепей определяют более высокое сродство HbF к кислороду. В первые месяцы жизни HbF заменяется HbA. Все нормальные типы гемоглобина отличаются друг от друга по электрофоретической подвижности, а также по иммунохимическим и некоторым физико-химическим свойствам.

Синтез пигментов, относящихся к гемопротеинам, наиболее существенно изменяется у новорожденных и детей первых месяцев жизни, причем возрастные различия процессов образования гема выражены в меньшей степени, чем особенности, которые обусловлены изменением структуры глобина – белкового компонента гемопротеинов. Синтез ближайшего предшественника гема – протопорфирина – достигает высокой степени зрелости уже в конце беременности, о чем свидетельствует примерно одинаковое содержание гемоглобина в эритроцитах у новорожденных и взрослых.

На напряженность синтеза порфиринового кольца у детей раннего возраста указывает также высокая чувствительность ключевого энзима этого процесса – синтетазы δ-аминолевулиновой кислоты (δ-АЛК) к недостатку кофакторов – пиридоксина и биотина, что определяет высокую частоту нарушений синтеза гема и развитие анемии у грудных детей. В связи с тем, что синтез δ-АЛК представляет собой энергозависимый процесс, требующий активации янтарной кислоты и ее преобразования в сукцинил-КоА, снижение синтеза АТФ в тканях после рождения ребенка оказывает тормозящее влияние на синтез предшественников гема в первые дни жизни. При нарушении последнего этапа синтеза гема – включения атома железа в молекулу протопорфирина (при дефиците железа в питании ребенка) - в эритроцитах обнаруживается накопление копропорфирина III и протопорфирина.

При повышении содержания порфиринов в крови увеличивается фоточувствительность кожи, что, вероятно, связано с их способностью флюоресцировать под влиянием солнечного света и стимулировать выход

в тканях гистамина и лизосомальных ферментов. Порфирин обладает токсическим эффектом, вызывая спазм гладкой мускулатуры кишечника и неврологические симптомы, подавляет высвобождение ацетилхолина и активность Na-K-АТФазы.

Снижение синтеза гемоглобина обусловлено в большей степени перестройкой молекулы глобина. Это сопряжено с адаптацией функциональной системы дыхания и транспорта кислорода к поглощению его из воздуха. В эмбриональном периоде, до 12-й недели беременности синтезируется эмбриональный гемоглобин (тип Говера I - тетрамер пептидных ε-цепей и тип Говера II – состоящий из 2 α- и 2 ε-цепей), который в последующем сменяется гемоглобином HbF (2 α- и 2 γ-цепи). HbF отличается более высоким сродством к кислороду, обеспечивающим его извлечение из материнской крови.

Содержание гемоглобина в крови повышено в первые дни жизни.

Для детей первых месяцев жизни характерны высокое содержание HbF в эритроцитах и их меньшая жизнеспособность, так как полупериод распада HbF в 2 раза короче, чем HbA. Атом железа в молекуле HbF легко окисляется, образуется метгемоглобин, содержание которого в крови у новорожденных составляет 2 % от общего количества гемоглобина, у взрослых – примерно 0,8 %. Восстановление метгемоглобина, т.е. его преобразование в гемоглобин, у новорожденных замедлено по сравнению со взрослыми, что объясняется низкой активностью некоторых НАД-зависимых дегидрогеназ. Система глутатионредуктазы недостаточно эффективна в первые месяцы жизни.

Воздействие различных окислителей и образование перекисей ведет к денатурации молекулы HbF и появлению его в виде включений в эритроцитах (тельца Гейнца-Эрлиха), которые особенно часто выявляются у недоношенных.

Ферментные системы синтеза гема созревают в процессе внутриутробного развития и довольно устойчивы у детей. Отклонения в содержании гемоглобина в крови, наблюдающиеся в раннем возрасте, чаще обусловлены дефицитом железа или задержкой перестройки белковых цепей глобина и лишь при наследственной патологии могут быть связаны с нарушениями синтеза гема.