Гемоглобин А - Hemoglobin A
Гемоглобин A (HbA), также известный как взрослый гемоглобин, гемоглобин A1 или α 2 β 2 , является наиболее распространенным тетрамером человеческого гемоглобина , составляющим более 97% от общего гемоглобина эритроцитов . Гемоглобин - это связывающий кислород белок, содержащийся в эритроцитах , который переносит кислород из легких в ткани. Гемоглобин А является наиболее распространенной взрослой формой гемоглобина и существует в виде тетрамера, содержащего две альфа-субъединицы и две бета-субъединицы (α2β2). Гемаглобин А2 (HbA2) является менее распространенной формой гемоглобина у взрослых и состоит из двух альфа и двух дельта-глобиновых субъединиц. Этот гемоглобин составляет 1-3% гемоглобина у взрослых.
Структура и функции
Гемоглобин A (HbA) является наиболее распространенной формой гемоглобина у взрослых и существует в виде тетрамера, содержащего две альфа-субъединицы и две бета-субъединицы (α2β2). Каждая субъединица содержит группу гема, с которой могут связываться молекулы двухатомного кислорода (O 2 ). Помимо кислорода, сборка субъединиц и четвертичная структура, как известно, играют важную роль в сродстве Hb. Когда гемоглобин связывается с O2 ( оксигемоглобином ), он присоединяется к железу II (Fe2 +) гема, и именно этот ион железа может связывать и расщеплять кислород для транспортировки кислорода по всему телу. Все субъединицы должны присутствовать, чтобы гемоглобин мог улавливать и выделять кислород в нормальных условиях.
Синтез
Синтез гема
Синтез гема включает серию ферментативных стадий, которые происходят в митохондриях и цитозоле клетки. Во-первых, в митохондрии происходит конденсация сукцинил-КоА и глицина под действием АЛК-синтазы с образованием 5-аминолевулиновой кислоты (АЛК). Затем ALA перемещается в цитозоль и после серии реакций создает копропорфиринген III . Эта молекула возвращается в митохондрию, где она реагирует с оксидазой протопорфирин-III с образованием протопорфирина IX . Затем железо ферментативно вставляется в протопорфирин через феррохелатазу с образованием гема.
Синтез глобина
Синтез глобина происходит в рибосомах , расположенных внутри цитозоля. Две цепи глобина, содержащие гемовые группы, объединяются, образуя гемоглобин. Одна из цепей является альфа-цепью, а другая - не-альфа-цепью. Природа не-альфа-цепей в молекулах гемоглобина варьируется в зависимости от различных переменных. У плода есть не-альфа-цепь, называемая гамма, а после рождения она называется бета. Бета-цепочка будет соединена с альфа-цепочкой. Это соединение двух альфа и не альфа цепей, которые создают молекулу гемоглобина. Две альфа- и две гамма-цепи образуют гемоглобин плода или гемоглобин F (HbF). По прошествии первых пяти-шести месяцев после рождения при объединении двух альфа-цепей и двух бета-цепей образуется гемоглобин взрослого человека (HbA). Гены, кодирующие альфа-цепи, расположены на хромосоме 16 , в то время как гены, кодирующие не-альфа-цепи, расположены на хромосоме 11 .
Клиническое значение
Из-за многочисленных этапов и процессов синтеза гемоглобина существует множество мест, в которых могут возникать ошибки. В синтезе гема участвует множество ферментов, и когда эти ферменты недостаточны или не функционируют должным образом, могут возникать такие последствия, как мутации или делеции в генах, кодирующих глобиновую цепь. Это приводит к нарушениям генов глобина ( гемоглобинопатиям ), которые могут быть либо аномальными вариантами цепи глобина ( серповидноклеточная анемия ), либо сниженным синтезом цепи в эритроидных клетках ( талассемия ) во время клеточного процесса кроветворения . Эти гемоглобинопатии часто наследуются по аутосомно-рецессивным признакам.
Альфа-талассемия
Альфа-талассемия (альфа-талассемия) определяется отсутствием продукции цепи альфа-глобина в гемоглобине, и те, кто несет мутацию, влияющую на цепь альфа-глобина только на одной хромосоме , считаются больными «тихой» альфа-талассемией, тогда как , если мутация присутствует на обоих, это считается признаком α-талассемии. α-талассемия чаще всего встречается в субтропических и тропических регионах, где люди, несущие этот ген, составляют 80-90% населения. Как и другие заболевания, связанные с гемоглобином (серповидно-клеточная анемия и β-талассемия), предполагается, что α-талассемия выбирается для популяций из-за того, что носители лучше защищены от малярии falciparum . Большинство носителей α-талассемии протекает бессимптомно и диагностируется, если она обнаруживается после обычных гематологических анализов или до обследования при рождении. Единичные носители гена α-глобина обычно не испытывают сильной усталости или анемии, поскольку у них есть компенсирующее увеличение количества микроцитарных эритроцитов. Напротив, у носителей легкой степени альфа-талассемии могут быть симптомы анемии из-за других факторов, не связанных конкретно с заболеванием: неправильного питания, падения уровня гемоглобина из-за кровопотери или других заболеваний.
Самая тяжелая форма альфа-талассемии - это состояние, которое начинается в младенчестве, при котором нет экспрессии альфа-генов и приводит к большому производству гемоглобина Барта (Hb Bart's) . Наиболее частой причиной гемоглобина Барта является наследование делеционного аллеля, в котором отсутствуют функциональные гены альфа-глобина от обоих родителей. Hb Bart's представляет собой тетрамер из четырех субъединиц гамма-глобулина и неэффективен для транспортировки кислорода к тканям из-за его очень высокого сродства к кислороду. Обычно это приводит к фатальной водянке плода и сопутствующим симптомам, включая внутриматочную анемию, замедление роста мозга, отек , деформации скелета и сердечно-сосудистые деформации, которые могут привести к сердечной недостаточности .
Бета-талассемия
Бета-талассемия (β-талассемия) - это наследственная мутация гена β-глобулина, которая вызывает снижение синтеза β-глобиновой цепи гемоглобина. Большинство мутаций представляют собой точечные мутации, которые влияют на трансляцию , контроль транскрипции и сплайсинг гена β гемоглобина и продукта гена. Считается, что лица с одной генной мутацией ( гетерозиготность ) имеют малую β-талассемию (носитель или признак β-талассемии), в то время как тем, у кого есть две генные мутации ( гомозиготность или сложная гетерозиготность), диагностируется β-талассемия или промежуточная среда. Из-за недостатка бета-глобина происходит накопление субъединиц альфа-глобина и альфа-тетрамеров, что приводит к повреждению эритроцитов. Люди азиатского, ближневосточного и средиземноморского происхождения гораздо чаще страдают β-талассемией. Было установлено, что фенотипы и генотипы заболевания сильно различаются из-за того, что в гене бета-глобина было обнаружено более 200 различных мутаций, связанных с талассемией. Людям с большой β-талассемией обычно требуется медицинская помощь в течение первых 2 лет жизни, а также регулярные переливания крови, чтобы выжить. Пациенты, у которых заболевание появляется позже, обычно не нуждаются в переливании крови, и у них диагностируется промежуточная талассемия.
здоровье / темы здоровья / темы / sca /
Серповидно-клеточная анемия
Серповидный гемоглобин (HbS) является наиболее распространенным вариантом гемоглобина и возникает из-за замены аминокислоты в субъединице бета-глобина в шестом остатке от глутаминовой кислоты на валин . Существуют разные формы серповидно-клеточной анемии . HB SS, который является наиболее распространенной и тяжелой формой серповидноклеточной анемии. Hb SC возникает из-за наследования Hb S от одного родителя и Hb C ( гемоглобина C ) от другого родителя. Hb S бета-талассемия встречается реже и встречается у пациентов, унаследовавших гемоглобин бета-талассемии от одного родителя и HbS от другого. Кроме того, есть серповидно-клеточный признак (HbAS), который определяется наличием HbA и HbS. Это делает особь гетерозиготной по серповидным клеткам. По оценкам, около 300 миллионов человек в мире страдают серповидно-клеточной анемией, и около 100 миллионов из них проживают в Африке к югу от Сахары. Также наблюдается более высокая распространенность серповидно-клеточного синдрома в районах, где обычно встречается малярия, при этом распространенность в некоторых частях Африки и Саудовской Аравии достигает 25% и 60%, соответственно. Люди с HbAS имеют около 40% HbS, 56% HBA и обычно протекают бессимптомно, за исключением случаев острой нехватки кислорода в организме (гипоксии), которая может привести к симптомам серповидно-клеточной анемии. Однако HbAS не вызывает вазоокклюзионного криза, который, как известно, связан с серповидно-клеточной анемией.
Пациенты, гомозиготные по HbS, имеют многонитевые волокна, которые вызывают изменение формы эритроцитов от двояковогнутых дисков до удлиненных полумесяцев. Серповидная реакция обратима после повторного насыщения кислородом гемоглобина, поэтому красные кровяные тельца могут проходить циклы серповидного и некорпусного действия в зависимости от концентрации кислорода, присутствующего в кровотоке. Серповидные эритроциты не обладают гибкостью и прилипают к стенкам кровеносных сосудов, уменьшая или останавливая приток кислорода к близлежащим тканям. Это уменьшение кислорода в тканях вызывает вазоокклюзионный кризис, который проявляется в мышечной боли и повреждении тканей. Некоторые симптомы серповидно-клеточной анемии включают лихорадку, усталость от анемии , отек рук и ног, инсульт и органную недостаточность. Текущие методы лечения включают переливание крови, которое помогает увеличить количество нормальных эритроцитов, трансплантацию костного мозга, чтобы помочь организму пациента производить здоровые эритроциты, и лекарства, которые помогают облегчить симптомы, перечисленные ранее.
Смотрите также
|
Варианты гемоглобина: Белковые субъединицы (гены) гемоглобина: РекомендацииВнешние ссылки
|