бх крови 1

41

электрофоретической подвижности, устойчивости к тепловой денатурации и др. В крови новорожденного ребенка содержится ~ 80% HbF, который к концу первого года жизни почти целиком заменяется на HbA (в крови взрослого человека содержится до ~ 1,5% HbF от общего количества гемоглобина).

Физиологические гемоглобины:

Первый гемоглобин – зародышевый в 3 месяца сменяется на плодный или фетальный гемоглобин НвF (он состоит из альфа2 + гамма2 цепей - ), который присутствует в период эмбриогенеза, и полностью замещается гемоглобином взрослого к концу 1 – го года жизни. Гемоглобин взрослого – А1 и А2, начинают синтезироваться в плодный период и после 1- го года жизни процент HbА1 составляет 97 – 98% - основной компонент эритроцитов взрослого, он состоит из альфа2 + бетта2 цепей ( ).

2-3% - гемоглобин А2, процент НвF к концу 1-го года – не более 1%. Фетальный гемоглобин по сравнению с гемоглобином взрослого обладает более высоким сродством к кислороду, т.к. фетальный гемоглобин связывает 2,3-дифосфоглицерат труднее, чем НвА.

Растворы гемоглобина окрашены в темно-красный цвет и имеют характерные спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Изоэлектрическая точка гемоглобина ~ 7. В кислой и щелочной среде гемоглобин легко денатурируется, скорость денатурации различна у различных видов гемоглобинов.

Синтез гемоглобина

Функция гемоглобина требует наличия обоих компонентов гема и глобина. Синтез гемоглобина осуществляется 2 путями – синтез гема и глобина. Затем эти составные объединяются и составляют молекулу гемоглобина. Синтез гемоглобина начинается в митохондриях с конденсации молекул: глицина и сукцинил – КоА,

аминолевулиновой кислоты образует пироловое кольцо, которое подвергаясь действию аминолевулинатдегидрогеназы переходит в порфобилиноген, конденсация 4 – х колец которого даёт образование уропорфириногена, эта реакция катализируется комплексом 2 – х

42

уропорфириноген I, эта реакция активна при некоторых видах порфирий. В нормальных условиях работает, почти исключительно, уропорфириноген-III-косинтетаза при этом образуется уропорфириноген III, который при декарбоксилировании образует копропорфириноген. Копропорфириноген подвергаясь процессам декарбосилирования превращается в протопорфириноген III, далее под воздействием оксидазы образуется протопорфирин 9. Завершающей стадией является включение в протопорфирин 2 – х валентного железа, эта реакция катализируется митохондриальным ферментом гем – синтетаза или ферро-хелатаза (однако эта реакция хорошо идёт и без ферментов). Биосинтез гемма идёт в большинстве тканей млекопитающих, за исключением зрелых эритроцитов, которые не содержат митохондрий. Преимущественныи местом синтеза является печень, т.к. именно в печени протекает основной метаболизм порфиринов. Все порфобилиногены бесцветны, тогда как порфирины – имеют окраску.

Регуляция синтеза гема

Скорость – лимитирующей реакцией синтеза гема является конденсация сукцинил-КоА и глицина, приводящая к образованию амино – левуленовой кислоты. Т.О. основным регуляторным ферментом является АЛК - синтетаза.

1.Гем является аллостерическим ингибитором АЛК – синтетазы, по принципу обратной связи.

2.Гем является корепрессором синтеза самого фермента АЛК - синтетазы.

3.Железо регулирует синтез этого фермента на этапе трансляции.

Механизм: На матричной РНК, кодирующей АЛК – синтетазу имеется определённая последовательность нуклеотидов, которая называется железо – чувствительным элементом. Этот участок связывается с регуляторным железо-связывающим белком, который ингибирует процесс трансляции. При высоких концентрациях железа в клетках, оно образует комплекс с регуляторным железосвязывающим белком и снижает сродство этого белка к железочувствительному элементу мРНК, тем самым, активируя трансляцию АЛК - синтетазы. При низких концентрациях железо не связывается с регуляторным белком и трансляция тормозится.

43

На индукцию АЛК – синтетазы в печени оказывают действие и другие факторы: при приёме лекарственных средств, метаболизм которых происходит в печени при участии цитохрома Р450, возрастает потребность в геме за счёт повышенного расхода, соответственно активируется АЛК – синтетаза. Глюкоза может тормозить индукцию АЛК – синтетазы. Гипоксия способствует повышению активности АЛК – синтетазы в клетках костного мозга, а в печени не изменяет активность этого фермента.

ПАТОЛОГИЯ СИНТЕЗА ГЕМОГЛОБИНА

Патологические гемоглобины

Может нарушаться синтез гема – Порфирии или синтез глобина – гемоглобинопатии и гемоглобинозы

ДЕФЕКТ

цепей

нормальных цепей

Об участии гемоглобина в мембранной организации эритроцитов свидетельствует феномен образования серповидной и других форм эритроцитов при различных гемоглобинопатиях, первооснову которого и составляет аномальное взаимодействие эритроцитарной мембраны с мутантными гемоглобинами. Не исключено, что изменение упруго-механических свойств эритроцитарных мембран при повышении отрицательного заряда их внешней поверхности происходит вследствие улучшения условий для создания и структурирования белкового слоя, формируемого с участием гемоглобина на внутренней поверхности эритроцитарных мембран.

Показано, что во фракции эритроцитарных мембран с большим содержанием гемоглобина разрушение липопротеиновой структуры мембран при их дегидротации происходит намного

44

слабее, чем в случае с фракцией эритроцитарных мембран с малым содержанием гемоглобина.

Таким образом, в поддержании структурной целостности эритроцитов важное значение имеют внутренние примембранные белковые слои, структура и взаимодействие которых с эритроцитарными мембранами взаимно обусловлены и в целом представляют собой единую структурную организацию. Поэтому всякая модификация как самой мембраны, так и содержащегося в них гемоглобина в конечном счете сопровождается и модификацией этой особой организации, частным примером проявления которой может быть изменение ее механических свойств. Приведенные данные побудили нас провести исследование с целью оценки количественного содержания мембрансвязанного гемоглобина эритроцитов человека и его связи со структурными белками.

Нарушение синтеза глобина 1. Синтез патологичных цепей глобина

Незначительное изменение аминокислотного состава глобина, иногда замена лишь одной аминокислоты, оказывается достаточным для полного изменения свойств гемоглобина.

Так, замена в HbA глутаминовой кислоты на валин обусловливает появление гемоглобина S (HbS ), который имеет структуру и обнаружен у больных серповидно-клеточной анемией.

HbS по ряду свойств отличается от нормального гемоглобина. После отдачи кислорода в тканях он превращается в плохо растворимую форму и выкристаллизовывается в эритроцитах, вызывая их деформацию (образование серповидных форм), что и приводит к нарушению функции крови.

Связано это с тем, что появление гидрофобной кислоты вблизи от начала молекулы способствует возникновению нового центра связывания, поэтому при низком парциальном давлении кислорода тетрамеры дезоксигемоглобина ассоциируют, образуя длинные микротрубчатые образования, которые полимеризуются внутри эритроцитов.

45

HbA

- О2

HbS

- О2

Рисунок 4. Оксигенированный HbA после отдачи кислорода в тканях переходит в дезоксигемоглобин ; HbS после отдачи кислорода формирует конгломераты, изменяющие структуру и соответственно свойства эритроцита.

2. Дефект синтеза нормальных цепей

Примером служат талассемии – это наследственные заболевания, обусловленные отсутствием или снижением скорости синтеза альфа или бетта цепей. При этом образуется четвертичная структура глобина, состоящего из одинаковых цепей.

Дефект синтеза цепей приводит к нарушению основной функции функции гемоглобина – транспорта кислорода к тканям. Нарушение

46

эритропоэза и ускоренный гемолиз эритроцитов и клеток - предшественников приводят к анемии.

Альфа – талассемия – недостаток образования альфа – глобиновых цепей При этой патологии нарушается в первую очередь синтез фетального гемоглобина. Избыточные гамма – цепи формируют гемоглобин Барта. Этот гемоглобин имеет повышенное сродство к кислороду и не проявляет кооперативных взаимодействий. Поэтому у плода развивается тяжелейшая внутриутробная гипоксия, плод погибает внутриутробно или сразу после рождения. После рождения бета – цепи формируют гемоглобин Н.

Бетта – талласемия – не синтезируются бетта цепи. Внутриутробно плод не испытывает каких – либо проявлений болезни. Симптомы болезни появляются после замены фетального гемоглобина на гемоглобин взрослого. При бетта – талассемии в костном мозге из – за преципитации нестабильных альфа – цепей разрушаются эритробласты, а в крови эритроциты. Заболевание проявляется гемолитической анемией, изменениями со стороны костной системы выраженные деформации костей черепа, спленомегалия, задержка развития. Компенсация кислородной недостаточности осуществляется за счёт повышения содержания HbA2 и появления

HbF.

Выделяют также дельта – талласемию – дефект гемоглобина

HbA2.

Порфирии – группа гетерогенных заболеваний, характеризующихся повышенным выделением порфиринов или их предшественников. Приобретённые Наследственные

Эритропоэтические

Печёночные

Смешанные

Для наследственных форм характерно наличие метаболических нарушений во всех тканях, однако проявляются они в каком – то одном типе тканей.

Порфирии характеризуются накоплением порфириногенов и продуктов их окисления в тканях и крови, появление их в моче.

47

При тяжёлых формах порфирий наблюдаются нервно – психические расстройства, нарушение функции РЭС, повреждения кожи.

Порфириногены на свету не ферментативно превращаются в порфирины, которые в УФ – лучах дают интенсивную красную окраску.

Характеристика порфирий Таблица 1.

Порфирии с преимущественным поражением эритроидной ткани

Вкоже от взаимодействия солнечных лучей с

порфиринами кислород переходит в синглентное состояние. Синглентный кислород вызывает активизацию ПОЛ клеточных мембран и разрушение клеток, поэтому Порфирии сопровождаются фотосенсибилизацией и изъязвлением открытых участков кожи.

Нейропсихические расстройства связаны с тем, что аминолевулинат и порфириногены являются нейротоксинами.

Лёгкие формы могут протекать бессимптомно, однако прием некоторых лекарств (барбитураты, гестагены, НПВС, сульфаниламиды) может индуцировать аминолевулинатсинтетазу и вызвать обострение болезни.

В период полового созревания и активного стероидогенеза также индуцируется этот фермент.

Обострение болезни может быть связано с отравлением например солями свинца, гербицидами, инсектицидами, т.к. эти вещества блокируют такие ферменты как аминолевулинатдегидратазу и феррохелатазу.

Приобретённые порфирии – токсические порфирии – как правило вызвана действием токсических соединений (соли тяжёлых металлов - свинец, лек. препараты – гризеофульвин и т.д.) – при этом ингибируются некоторые ферменты синтеза гемма, включая АЛК – дегидратазу, уропорфириноген – синтетазу и феррохелатазу.

Старение эритроцита.

Сохранение химической структуры гемоглобина зависит от целостности мембраны эритроцита, обеспечивающей «защитное пространство» от повреждения; в связи с этим оболочка эритроцита основной физический элемент целостности.

49

На протяжении 4-х месячной жизни в кровообращении эритроциты испытывают физическую и химическую нагрузку. В течении каждой минуты эритроциты проходят примерно 2 раза через капиллярный сосуд меньшего диаметра, где подвергаются сдавлению и искажению. За период своего существования, благодаря проталкивающей силе сердца, эритроциты проходят примерно 150 – 200 км, из которых примерно половину составляют узкие территории, где им приходится сужаться, а затем возвращаться к исходной форме. Значительную часть своей жизни эритроциты проводят в кровяных сосудах синуовидной структуры, где застаиваются долгие часы, подвергаясь физико – биохимическим проверкам на устойчивость, в частности – это синусоиды селезёнки.

В результате своей функциональной жизнедеятельности ферментативные системы эритроцита снижают свою активность (износ белковых молекул). Мембрана теряет свою эластичность, а эритроцит гибкость. Эритроцит вследствие особенностей своего строения не распологается возможностью обновлять клеточные структуры. Эритроцит становится неполноценным. На этой стадии эритроцит «распознаётся» макрофагами селезёнки за счет хемотаксиса в сторону гемотоксинов определённого типа и фагоцитируется.

Катаболизм гемоглобина

При физиологических условиях в организме взрослого человека разрушается 1-2*10*8 эритроцитов в час, за сутки этот показатель соответствует 1% циркулирующих эритроцитов с образованием 100250 мг билирубина, при этом 5 – 20% билирубина образуется из гемоглобина незрелых, преждевременоо разрушенных эритроцитов и гемсодержащих белков – это тка называемый шунтовой или ранний билирубин. При разрушении гемоглобина его белковая часть, глобин, может быть использована в нативном виде и после гидролиза в виде аминокислот.

Выделяют основные 4 этапа распада гема:

1.внутриэритроцитарный

2.эритрофагальный

3.гепатоцеллюлярный

4.энтеральный.