10.3. Метаболизм гемоглобина

Биосинтез гемоглобина происходит в молодых формах эритроцитов (эрнтробластах, нормобластах, ретикулоцитах), куда проникают атомы железа, включаемые в состав гемоглобина. В синтезе порфиринового кольца принимают участие глицин и янтарная кислота с образованием β-аминолевулиновой кислоты. Две молекулы последней превращаются в пиррольное производное — предшественник порфирина. Глобин образуется из аминокислот, т. е. обычным путем синтеза белка. Распад гемоглобина начинается в эритроцитах, заканчивающих свой жизненный цикл. Гем окисляется по α-метиновому мостику с разрывом связи между соответствующими кольцами пиррола.

Полученное производное гемоглобина называют вердоглобином (пигмент зеленого цвета). Он очень неустойчив и легко распадается на ион железа (Fe³⁺) , денатурированный глобид и биливердин.

Большое значение в катаболизме гемоглобина отводят гаптоглобин-гемоглобиновому комплексу (Нр—Нb). При выходе из эритроцита в кровяное русло гемоглобин необратимо связывается с гаптоглобином в Нр— Нb комплекс. После истощения всего количества Нр в плазме гемоглобин абсорбируется проксимальными канальцами почек. Основная масса глобина распадается в почках в течение 1 часа.

Катаболизм гема в Нр—Нb комплексе осуществляется ретикулоэндотелиальными клетками печени, костного мозга и селезенки с образованием желчных пигментов. Отщепляющееся при этом железо очень быстро поступает в метаболический фонд и используется в синтезе новых молекул гемоглобина.

10.4. Методы определения концентрации гемоглобина

В клинической практике гемоглобин определяют обычно колориметрическим методом с помощью гемометра Сали, основанном на измерении количества гемина, образующегося из гемоглобина. Однако в зависимости от содержания в крови билирубина и метгемоглобина, а также при некоторых патологических состояниях ошибка метода достигает ±30%. Более точными являются спектрофотометрические методы исследования. Для определения общего гемоглобина в крови используют цианметгемоглобиновый метод, основанный на превращении всех производных гемоглобина (дезокси-Hb, НbО₂, НbСО, мет-Hb и др.) в циан-мет-Hb и измерении величины оптической плотности раствора при 540 нм. Для той же цели используют пиридин-гемохромогенный метод. Концентрацию НbО₂ обычно определяют по поглощению света при 542 нм или газометрическим методом (по количеству связанного кислорода).

Определение количественного содержания и качественного состава гемоглобина используется в комплексе с другими гематологическими показателями (показатель гематокрита, числа эритроцитов, их морфология и др.) для диагностики ряда патологических состояний красной крови (анемии, эритремии и вторичные эритроцитозы, оценка степени кровопотери, сгущения крови при дегидратации организма и ожогах и др.), для оценки эффективности гемотрансфузий в процессе терапии и т. д.

В норме содержание гемоглобина в крови составляет в среднем для мужчин 14,5 ± 0,06 г% (колебания 13,0— 16,0 г%) и для женщин 12,9 ± 0,07 г% (12,0—14,0 г%).

Колебания зависят от возрастных и конституциональных особенностей организма, физической активности, характера питания, климата, парциального давления кислорода в окружающем воздухе. Концентрация гемоглобина в крови является относительной величиной, зависящей не только от абсолютного количества общего гемоглобина в крови, но и от объема плазмы. Увеличение объема плазмы при неизменном количестве гемоглобина в крови может давать при определении гемоглобина заниженные цифры и имитировать анемию.

Для более полной оценки содержания гемоглобина применяют также косвенные показатели: определение цветного показателя, среднего содержания гемоглобина в одном эритроците, среднеклеточной концентрации гемоглобина по отношению к показателю гематокрита и т. д. Встречающееся при тяжелых формах анемии снижение концентрации гемоглобина в крови до определенной критической величины — 2—3 г% и ниже (гемоглобинопения, олигохромемия)— обычно ведет к смерти, однако при некоторых видах хронических анемий отдельные больные вследствие развития компенсаторных механизмов адаптируются и к такой концентрации.

При патологических состояниях содержание гемоглобина и количество эритроцитов не всегда изменяются параллельно, что находит отражение в классификации анемий (различают нормо-, гипо- и гиперхромные формы анемии); эритремия и вторичные эритроцитозы характеризуются повышенной концентрацией гемоглобина (гиперхромемией) и увеличением количества эритроцитов одновременно.

Практически весь гемоглобин крови находится внутри эритроцитов; часть его находится в плазме в виде комплекса Нр—Нb. Свободный гемоглобин плазмы составляет в норме 0,02—2,5 мг% (по Г. В. Дервизу и Н. К. Бялко). Содержание свободного гемоглобина в плазме повышается при некоторых гемолитических анемиях, протекающих преимущественно с внутрисосудистым гемолизом.

В связи с наличием нескольких нормальных типов гемоглобина, а также c появлением в крови при некоторых заболеваниях аномальных гемоглобинов различного происхождения большое внимание уделяется определению качественного состава гемоглобина эритроцитов («гемоглобиновой формулы»). Так, обнаружение повышенных количеств гемоглобина типа HbF и НbА₂ характерно обычно для некоторых форм (3-талассемии. Повышение содержания HbF отмечено и при других гематологических болезнях (острый лейкоз, апластическая анемия, пароксизмальная ночная гемоглобинурия и др.), а также при инфекционном гепатите, при бес­симптомном наследственном персистировании фатального гемоглобина и беременности. Концентрация фракции НbА₂, в крови повышается при наличии некоторых нестабильных гемоглобинах, интоксикациях и снижается при железодефицитной анемии.

В онтогенезе у человека отмечается смена различных типов нормальных гемоглобинов. У плода (до 18 недель) обнаруживают первичный, или примитивный, гемоглобин Р (англ. primitive); его разновидности обозначают так же, как Hb Gower₁ и Hb Gower₂ .

Преобладание первичного гемоглобина соответствует периоду желточного кроветворения, а в следующий за ним период печеночного кроветворения синтезируется уже преимущественно HbF.

Синтез «взрослого» НbА резко интенсифицируется в период костномозгового кроветворения; содержание HbF у новорожденного ребенка составляет до 70—90 % общего количества гемоглобина, (остальные 10— 30% приходятся на фракцию НbА). К концу первого года жизни концентрация HbF обычно снижается до 1—2%, и соответственно возрастает содержание НbА.

Известно свыше 200 аномальных (патологических или необычных) вариантов гемоглобина, появление которых обусловливается различными наследственными дефектами образования полипептидных цепей глобина. Открытие Л. Полинга, Итано в 1949 г. патологического гемоглобина S (англ. Sicle cell серповидно клеточный) положило начало учению о молекулярных болезнях. Наличие в эритроцитах аномального гемоглобина обычно (но не всегда) приводит к развитию синдрома наследственной гемолитической анемии.

Большинство из описанных вариантов гемоглобина следует считать не патологическими, а скорее редкими необычными формами гемоглобина. С медицинских позиций определенное значение имеют гемоглобины S,C,D,E,Bart, H, M и большая группа (около 60) нестабильных гемоглобинов. Нестабильными гемоглобинами называют аномальные варианты гемоглобина, у которых в результате замены одной из аминокислот возникла неустойчивость молекулы к действию окислителей, нагревания и ряда других факторов. Гемоглобины М-группы возникают вследствие замен аминокислот в полипептидных цепях в области контактов гема и глобина, что приводит не только к неустойчивости молекулы, но и к повышенной склонности к метгемоглобинообразованию. М-гемоглобинопатия нередко является причиной наследственной метгемоглобинемии.

Классификация гемоглобинов первоначально была основана на изображении их в порядке открытия буквами латинского алфавита; исключение сделано для нормальных «взрослых» гемоглобинов, обозначенных буквой А, и гемоглобина плода (HbF). Буквой S обозначен аномальный серповидноклеточный (синоним НbВ). Таким образом, буквы латинского алфавита от А до S считались общепризнанными обозначениями гемоглобинов. Согласно принятой на X Международном гематологическом конгрессе (Стокгольм, 1964) номенклатуре гемоглобин впредь для обозначения новых вариантов не рекомендуется использовать остальные буквы алфавита.

Вновь открываемые формы гемоглобина теперь принято называть по месту открытия с использованием названия города (области), больницы или лаборатории, где новый гемоглобин был впервые обнаружен, и с указанием (в скобках) его биохимической формулы, места и характера аминокислотной замены в пораженной цепи.

Все разновидности гемоглобина отличаются друг от друга по физико-химическим и физическим свойствам, а некоторые и по функциональным свойствам, на чем основаны методы обнаружения различных вариантов гемоглобина в клинике. Открыт новый класс аномальных гемоглобинов с измененным сродством к кислороду. Типирование гемоглобина производится с помощью электрофореза и ряда других лабораторных методов (пробы на щелочеустойчивость и тепловую денатурацию, спектрофотометрия и др.).

По электрофоретической подвижности гемоглобины делятся на быстродвижущиеся, медленные и нормальные (имеющие подвижность, одинаковую с НbА). Однако замена аминокислотных остатков не всегда приводит к изменению заряда молекулы гемоглобина, поэтому некоторые варианты не могут быть выявлены с помощью электрофореза.