Гемоглобин А
Гемоглобин А (HbA), также известный как взрослый гемоглобин, гемоглобин А1 или α 2 β 2 , является наиболее распространенным тетрамером человеческого гемоглобина , на его долю приходится более 97% общего гемоглобина эритроцитов . [ 1 ] Гемоглобин — это кислородсвязывающий белок, обнаруженный в эритроцитах , который переносит кислород из легких в ткани. [ 2 ] Гемоглобин А является наиболее распространенной формой гемоглобина у взрослых и существует в виде тетрамера, содержащего две альфа-субъединицы и две бета-субъединицы (α2β2). [ 3 ] Гемоглобин А2 (HbA2) представляет собой менее распространенную форму гемоглобина у взрослых и состоит из двух субъединиц альфа-глобина и двух субъединиц дельта-глобина. Этот гемоглобин составляет 1-3% гемоглобина у взрослых. [ 4 ]
Структура и функции
[ редактировать ]Гемоглобин А (HbA) является наиболее распространенной формой гемоглобина у взрослых и существует в виде тетрамера, содержащего две альфа-субъединицы и две бета-субъединицы (α2β2). [ 3 ] Каждая субъединица содержит гемовую двухатомные молекулы кислорода (O 2 ). группу, с которой могут связываться [ 5 ] Известно, что помимо кислорода важную роль в сродстве Hb играют сборка субъединиц и четверичная структура. Когда гемоглобин связывается с O2 ( оксигемоглобином ), он присоединяется к железу II (Fe2+) гема, и именно этот ион железа может связывать и развязывать кислород для транспортировки кислорода по всему организму. [ 2 ] Чтобы гемоглобин мог захватывать и выделять кислород в нормальных условиях, должны присутствовать все субъединицы. [ 6 ]
Синтез
[ редактировать ]
Синтез гема
[ редактировать ]Синтез гема включает ряд ферментативных этапов, которые происходят в митохондриях и цитозоле клетки. Сначала в митохондриях конденсация сукцинил-КоА и глицина происходит под действием АЛК-синтазы с образованием 5-аминолевулиновой кислоты (АЛК). Затем АЛК перемещается в цитозоль и после серии реакций создает копропорфиринген III . Эта молекула возвращается в митохондрии, где реагирует с оксидазой протопорфирина-III с образованием протопорфирина IX . Затем железо ферментативно вставляется в протопорфирин через феррохелатазу с образованием гема. [ 7 ]
Синтез глобина
[ редактировать ]Синтез глобина происходит в рибосомах , расположенных в цитозоле. Две цепи глобина, содержащие гемовые группы, объединяются, образуя гемоглобин. Одна из цепей является альфа-цепью, а другая — неальфа-цепью. Природа неальфа-цепей в молекулах гемоглобина варьируется в зависимости от разных переменных. У плода есть неальфа-цепь, называемая гамма, а после рождения она называется бета. Бета-цепочка будет сочетаться с альфа-цепочкой. Это соединение двух альфа- и неальфа-цепей, которые создают молекулу гемоглобина. Две альфа- и две гамма-цепи образуют фетальный гемоглобин или гемоглобин F (HbF). Через первые пять-шесть месяцев после рождения соединение двух альфа-цепей и двух бета-цепей образует гемоглобин взрослого человека (HbA). Гены, кодирующие альфа-цепи, расположены на хромосоме 16 , тогда как гены, кодирующие не-альфа-цепи, расположены на хромосоме 11 . [ 7 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Из-за многочисленных этапов и процессов синтеза гемоглобина существует множество мест, в которых могут возникнуть ошибки. В синтезе гема участвует множество ферментов , и когда эти ферменты недостаточны или не функционируют должным образом, могут возникнуть такие последствия, как мутации или делеции в генах, кодирующих цепь глобина. [ 2 ] Это приводит к нарушениям генов глобина ( гемоглобинопатиям ), которые могут быть либо аномальными вариантами цепей глобина ( серповидноклеточная анемия ), либо снижением синтеза цепей в эритроидных клетках ( талассемия ) во время клеточного процесса кроветворения . [ 8 ] Эти гемоглобинопатии часто наследуются как аутосомно-рецессивные признаки. [ 9 ]
Альфа-талассемия
[ редактировать ]Альфа-талассемия (α-талассемия) определяется отсутствием выработки цепи α-глобина в гемоглобине, и те, у кого есть мутация, затрагивающая цепь α-глобина только на одной хромосоме, считаются больными «тихой» α-талассемией, тогда как , если мутация присутствует в обоих случаях, это считается признаком α-талассемии. [ 9 ] α-талассемия чаще всего встречается в субтропических и тропических регионах, где люди, носители этого гена, составляют 80–90% населения. [ 10 ] Как и при других заболеваниях, связанных с гемоглобином (серповидноклеточная и β-талассемия), предполагается, что α-талассемия выбирается внутри популяций из-за того, что носители лучше защищены от малярии falciparum . [ 9 ] Большинство носителей альфа-талассемии протекают бессимптомно и диагностируются, если ее обнаруживают после рутинных гематологических анализов или до скрининга при рождении. [ 11 ] У носителей одиночного гена α-глобина обычно нет глубокой усталости или анемии , поскольку у них наблюдается компенсирующее увеличение количества микроцитарных эритроцитов. [ 9 ] [ 11 ] Напротив, у легких носителей альфа-талассемии симптомы анемии могут быть вызваны другими факторами, не связанными конкретно с заболеванием: плохим питанием, падением уровня гемоглобина из-за кровопотери или другими заболеваниями. [ 9 ]
Самая тяжелая форма α-талассемии – это состояние, которое начинается в младенчестве, при котором отсутствует экспрессия α-генов и приводит к большому производству гемоглобина Барта (Hb Bart’s) . [ 11 ] Наиболее распространенной причиной гемоглобина Барта является наследование делеционного аллеля , в котором отсутствуют функциональные гены α-глобина от обоих родителей. [ 9 ] Hb Барта представляет собой тетрамер четырех субъединиц гамма-глобулина и неэффективен при транспортировке кислорода к тканям из-за очень высокого сродства к кислороду. [ 12 ] Обычно это приводит к смертельной водянке плода, а сопутствующие симптомы включают внутриутробную анемию, замедление роста мозга, отеки , деформации скелета и сердечно-сосудистые деформации, которые могут привести к сердечной недостаточности . [ 13 ]
Бета-талассемия
[ редактировать ]Бета-талассемия (β-талассемия) — наследственная мутация гена β-глобулина, вызывающая снижение синтеза β-глобиновой цепи гемоглобина. [ 14 ] Большинство мутаций представляют собой точечные мутации, которые влияют на трансляцию , транскрипционный контроль и сплайсинг гена гемоглобина β и генного продукта. [ 15 ] Лица с одной генной мутацией ( гетерозиготность ) считаются больными малой β-талассемией (носитель или признак β-талассемия), тогда как у лиц с двумя генными мутациями ( гомозиготность или сложная гетерозиготность) диагностируется β-талассемия или промежуточная. [ 14 ] [ 2 ] Из-за недостатка бета-глобина начинают накапливаться субъединицы альфа-глобина и альфа-тетрамеры, что приводит к повреждению эритроцитов. [ 2 ] Люди азиатского, ближневосточного и средиземноморского происхождения гораздо чаще заболевают β-талассемией. [ 14 ] Установлено, что существует большое разнообразие фенотипов и генотипов заболевания, поскольку в гене бета-глобина обнаружено более 200 различных мутаций, связанных с талассемией. [ 15 ] Лицам с большой β-талассемией обычно требуется медицинская помощь в течение первых 2 лет жизни, а для выживания им необходимы регулярные переливания крови . Пациенты, у которых заболевание появляется позже, обычно не нуждаются в переливании крови , и у них диагностируется промежуточная талассемия. [ 16 ]
здоровье/здоровье-темы/темы/sca/
Серповидно-клеточная анемия
[ редактировать ]Серповидный гемоглобин (HbS) является наиболее распространенным вариантом гемоглобина и возникает вследствие аминокислотной замены в субъединице бета-глобина по шестому остатку с глутаминовой кислоты на валин . Существуют различные формы серповидноклеточной анемии . HB SS, который является наиболее распространенной и тяжелой формой серповидноклеточной анемии. Hb SC возникает в результате наследования Hb S от одного родителя и Hb C ( гемоглобина C ) от другого родителя. Бета-талассемия Hb S встречается реже и наблюдается у пациентов, унаследовавших гемоглобин бета-талассемии от одного родителя и HbS от другого. [ 17 ] Кроме того, существует признак серповидноклеточной анемии (HbAS), который определяется наличием HbA и HbS. Это делает человека гетерозиготным по серповидноклеточным клеткам. По оценкам, в мире насчитывается около 300 миллионов людей с серповидноклеточной анемией, и около 100 миллионов из них проживают в Африке к югу от Сахары. [ 18 ] Также наблюдается более высокая распространенность серповидноклеточной анемии в районах, где обычно встречается малярия: распространенность в некоторых частях Африки и Саудовской Аравии достигает 25% и 60% соответственно. [ 19 ] Лица с HbAS имеют около 40% HbS, 56% HBA и обычно не имеют симптомов, если только нет серьезного недостатка кислорода в организме (гипоксии), который может привести к симптомам серповидноклеточной анемии. [ 12 ] Однако HbAS не вызывает вазоокклюзионного криза, который, как известно, связан с серповидноклеточной анемией. [ 17 ]
Пациенты, гомозиготные по HbS, имеют многонитевые волокна, которые вызывают изменение формы эритроцитов от двояковогнутых дисков до удлиненных полулуний. Реакция серповидности обратима после реоксигенации гемоглобина, поэтому эритроциты могут проходить циклы серповидности и несерповидности в зависимости от концентрации кислорода, присутствующего в кровотоке. [ 12 ] Красные кровяные тельца, имеющие серповидную форму, лишены гибкости и прилипают к стенкам кровеносных сосудов, уменьшая или останавливая приток кислорода к близлежащим тканям. Это снижение поступления кислорода в ткани вызывает вазоокклюзионный криз , который проявляется в мышечных болях и повреждении тканей. Некоторые симптомы серповидноклеточной анемии включают лихорадку, усталость от анемии , отеки рук и ног, инсульт и недостаточность органов. [ 20 ] Текущие методы лечения включают переливание крови , которое помогает увеличить количество нормальных эритроцитов, трансплантацию костного мозга , чтобы помочь организму пациента вырабатывать здоровые эритроциты, и лекарства, помогающие облегчить симптомы, перечисленные ранее. [ 21 ]
См. также
[ редактировать ]Варианты гемоглобина:
Белковые субъединицы гемоглобина (гены):
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Гемоглобинопатии» . Проверено 6 февраля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Фарид, Йостина; Лекат, Пол (2019), «Биохимия, синтез гемоглобина» , StatPearls , StatPearls Publishing, PMID 30725597 , получено 10 апреля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Иммигрантская медицина . Уокер, Патрисия Фрай, Барнетт, Элизабет Д. (Элизабет Дэй). Сент-Луис, Миссури: Эльзевир Мосби. 2007. ISBN 9780323034548 . OCLC 489070888 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Като, Грегори Дж.; Скин, Фредерик Б.; Рид, Кларис Д.; Гастон, Мэрилин Х.; Охене-Фремпонг, Кваку; Кришнамурти, Лакшманан; Смит, Уолли Р.; Панепинто, Джули А.; Уэзеролл, Дэвид Дж. (15 марта 2018 г.). «Серповидноклеточная анемия» (PDF) . Обзоры природы. Учебники по болезням . 4 : 18010. дои : 10.1038/nrdp.2018.10 . hdl : 10044/1/57817 . ISSN 2056-676X . ПМИД 29542687 . S2CID 3870507 .
- ^ Баррик, Дуг; Лукин, Джонатан А; Симплачану, Вирджил; Хо, Чиен (2004), «Спектроскопия ядерного магнитного резонанса в изучении кооперативности гемоглобина», Энергетика биологических макромолекул, Часть D , Методы энзимологии, том. 379, Elsevier, стр. 28–54, номер документа : 10.1016/s0076-6879(04)79002-3 , ISBN. 9780121827830 , PMID 15051350
- ^ «Обзор гемоглобина» . Sickle.bwh.harvard.edu . Проверено 10 апреля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Синтез гемоглобина» . Sickle.bwh.harvard.edu . Проверено 11 апреля 2019 г.
- ^ Уэзералл, диджей (1980–1981). «Синдромы талассемии». Техасские отчеты по биологии и медицине . 40 : 323–333. ISSN 0040-4675 . ПМИД 7034274 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Фараши, Самане; Хартевельд, Корнелис Л. (май 2018 г.). «Молекулярные основы α-талассемии» . Клетки крови, молекулы и болезни . 70 : 43–53. дои : 10.1016/j.bcmd.2017.09.004 . hdl : 1887/79403 . ПМИД 29032940 .
- ^ Пиль, Фредерик Б.; Уэзеролл, Дэвид Дж. (13 ноября 2014 г.). Лонго, Дэн Л. (ред.). «Альфа-талассемия» (PDF) . Медицинский журнал Новой Англии . 371 (20): 1908–1916. дои : 10.1056/NEJMra1404415 . hdl : 10044/1/40453 . ISSN 0028-4793 . ПМИД 25390741 .
- ^ Jump up to: а б с Манси, Герберт Л.; Кэмпбелл, Джеймс (15 августа 2009 г.). «Альфа и бета-талассемия». Американский семейный врач . 80 (4): 339–344. ISSN 1532-0650 . ПМИД 19678601 .
- ^ Jump up to: а б с Забудь, Б.Г.; Банн, ХФ (01 февраля 2013 г.). «Классификация заболеваний гемоглобина» . Перспективы Колд-Спринг-Харбора в медицине . 3 (2): а011684. doi : 10.1101/cshperspect.a011684 . ISSN 2157-1422 . ПМЦ 3552344 . ПМИД 23378597 .
- ^ Сомервейл, Тим (ноябрь 2001 г.). «Нарушения гемоглобина: генетика, патофизиология и клиническое лечение» . Журнал Королевского медицинского общества . 94 (11): 602–603. дои : 10.1177/014107680109401119 . ISSN 0141-0768 . ПМЦ 1282256 .
- ^ Jump up to: а б с Потребности, Тодд; Линч, Дэвид Т. (2019), «Бета-талассемия» , StatPearls , StatPearls Publishing, PMID 30285376 , получено 10 апреля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Цао, Антонио; Галанелло, Ренцо (февраль 2010 г.). «Бета-талассемия» . Генетика в медицине . 12 (2): 61–76. doi : 10.1097/GIM.0b013e3181cd68ed . ISSN 1098-3600 . ПМИД 20098328 .
- ^ Ашиотис, Т.; Захариадис, З.; Софрониаду, К.; Лукопулос, Д.; Стаматояннопулос, Г. (7 апреля 1973 г.). «Талассемия на Кипре » Британский медицинский журнал . 2 (5857): 38–42. дои : 10.1136/bmj.2.5857.38 . ISSN 0007-1447 . ПМК 1588975 . ПМИД 4695698 .
- ^ Jump up to: а б Ашороби, Дамилола; Бхатт, Ручи (2019), «Признак серповидноклеточной анемии» , StatPearls , StatPearls Publishing, PMID 30725815 , получено 10 апреля 2019 г.
- ^ Царас, Джеффри; Овусу-Анса, Амма; Боатенг, Фреда Овусуа; Амоатенг-Аджепонг, Йо (июнь 2009 г.). «Осложнения, связанные с серповидноклеточной анемией: краткий обзор». Американский медицинский журнал . 122 (6): 507–512. doi : 10.1016/j.amjmed.2008.12.020 . ПМИД 19393983 .
- ^ Ли, Эйлина Дж.; Кэрролл, Ванесса Г. (сентябрь 2014 г.). «Серповидноклеточный признак и почечно-папиллярный некроз». Клиническая педиатрия . 53 (10): 1013–1015. дои : 10.1177/0009922814533418 . ISSN 0009-9228 . ПМИД 24807983 . S2CID 13268104 .
- ^ «Серповидно-клеточная анемия | Национальный институт сердца, легких и крови (NHLBI)» . www.nhlbi.nih.gov . Проверено 11 апреля 2019 г.
- ^ «Серповидно-клеточная анемия – Диагностика и лечение – Клиника Майо» . www.mayoclinic.org . Проверено 11 апреля 2019 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Гемоглобин + А в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)