Что принимает активное участие в образовании эритроцитов у взрослого человека

Эритроциты в крови: норма по возрасту, причины повышенных и пониженных значений

Эритроциты – красные кровяные тельца, самые многочисленные клетки крови. Формально они не являются клетками, так как в процессе созревания теряют многие необходимые для клеток структуры. Например, в них отсутствуют ядра, и они не синтезируют никакие белковые молекулы, в отличие от остальных клеток организма. Так что название «клетка» в данном случае используется для удобства. Эритроциты образуются в костном мозге и постоянно циркулируют в организме, выполняя важнейшую функцию поддержания жизни – они переносят кислород из легких к тканям и органам и удаляют углекислый газ.

Кроме эритроцитов, кровь содержит плазму, тромбоциты, лейкоциты. Однако количество эритроцитов так велико, что всего пара капель крови содержит около одного миллиарда этих клеток. Они составляют около 40% всего объема крови. Собственно, именно эритроциты и придают нашей крови характерный красный цвет за счет содержания гемоглобина.

Эритроциты не вечны, со временем они изнашиваются и в конечном итоге умирают. Средний жизненный цикл эритроцита составляет примерно 120 дней – всего четыре месяца. Однако не стоит переживать, костный мозг постоянно производит новые клетки и поддерживает нужный уровень красных кровяных телец. Различные неблагоприятные обстоятельства могут сокращать или, наоборот, увеличивать их скорость воспроизводства и влиять на продолжительность их жизни – таким образом, нарушается баланс состава крови. Повышение или понижение красных кровяных телец связано с разными патологическими состояниями. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Эритроциты в крови в норме

Границы нормы различаются в зависимости от пола, возраста и других особенностей.

Так, для взрослого мужчины она составляет от 4,0 до 5,1×10¹² единиц на литр крови, а для женщин — 3,7 до 4,7×10¹² в 1 л.

У беременных женщин эритроциты могут снижаться до 3–3,5 х 10¹² в 1 л.

У детей до года концентрация красных кровяных телец постоянно меняется, поэтому для оценки состава их крови существует специальная таблица, которой руководствуются врачи при расшифровке анализов.

В детском возрасте после года еще существуют небольшие отклонения от «взрослой» нормы, но к подростковому возрасту уровень эритроцитов выравнивается.

Повышенные эритроциты

Эритроциты могут быть повышены из-за множества причин, начиная от банального обезвоживания и заканчивая эритремией – хроническим лейкозом. Поэтому при любых отклонениях в результатах анализов необходимо проконсультироваться со специалистом, чтобы определить причину.

Увеличение числа эритроцитов называют эритроцитозом, который бывает:
1. Первичный. Редкое наследственное заболевание, характеризующееся упадком сил, головокружением и более темным цветом слизистых оболочек.
2. Вторичный. Вызван другими заболеваниями или состояниями (например, курением или пребыванием в высокогорных районах) и связан с кислородным голоданием клеток.

Часто повышенный уровень эритроцитов объясняется обезвоживанием, жаркой погодой, сильным стрессом или чрезмерными физическими нагрузками. Патологическое повышение эритроцитов – достаточно редкая патология. Намного чаще пациенты сталкиваются с их пониженным уровнем.

Пониженные эритроциты

Есть много форм анемии, каждая из которых имеет свою причину. Анемия может быть временной или приобретенной; в зависимости от выраженности – от легкой до тяжелой степени. Согласно публикации журнала The Lancet от 2015 года, около одной трети населения мира страдает анемией.

Отклонение от нормы – не всегда болезнь

Если уровень эритроцитов при первом анализе несколько выходит за границы нормы, не стоит паниковать. Врач поможет интерпретировать результаты верным образом, учитывая ваши индивидуальные особенности и историю болезни. Единичный слегка повышенный или слегка пониженный результат может не иметь медицинского значения.

Анализы на эритроциты в крови

Подсчет красных кровяных телец и оценка их строения обычно производятся как часть общего анализа крови (ОАК). Общий анализ крови – самый частый анализ, информативный практически при любых патологических процессах. Этот тест также может использоваться для диагностики и/или мониторинга ряда заболеваний, которые влияют на выработку или продолжительность жизни эритроцитов.

Сдать общий анализ крови с определением 5 фракций лейкоцитов вы можете в любом медицинском центре Ситилаб.

Источник

Что принимает активное участие в образовании эритроцитов у взрослого человека

Эритропоэз и механизмы его регуляции

В эмбриональном периоде кроветворение осуществляется вначале в кровяных островках желточного мешка, затем примерно спустя 5 недель эмбрионального развития – в печени. Селезенка включается в процесс кроветворения с 16 недели внутриутробного развития. Первые гемопоэтические элементы появляются в костном мозге на 2-ом месяце эмбрионального развития, однако миелоидный период кроветворения начинается на 4-5-м месяцах эмбрионального развития, вытесняя постепенно кроветворение в печени и селезенке. Костномозговой эритропоэз осуществляется вне синусов, в строме костного мозга, то есть эктраваскуляторно. К моменту рождения ребенка костный мозг развивается полностью, а экстрамедуллярное кроветворение практически завершается. Постэмбриональный период кроветворения начинается после рождения ребенка и продолжается на протяжении всей жизни. Гемопоэз осуществляется в специализированных гемопоэтических тканях: миелоидной (эпифизы трубчатых костей и полости многих губчатых костей) и лимфоидной (тимус, селезенка, лимфатические узлы). В миелоидной ткани образуются эритроциты, лейкоциты, тромбоциты. В лимфоидной ткани идет дальнейшая дифференцировка и созревание лимфоцитов, а также плазматических клеток – основных продуцентов антител.

Постэмбриональный гемопоэз обеспечивает процессы физиологической регенерации крови, то есть её обновление, что компенсирует физиологические процессы разрушения дифференцированных клеток крови.

В условиях нормы функциональная активность органов кроветворения и кроверазрушения строго сбалансирована, что обеспечивает относительное постоянство содержания эритроцитов и других клеток в периферической крови. Разрушение эритроцитов происходит примерно после 120-дневного пребывания их в системной циркуляции при участии тканевых макрофагов селезенки, лимфатических узлов, печени. Гемоглобин, освобождающийся в процессе распада эритроцитов, трансформируется в билирубин в клетках моноцитарно-макрофагальной системы, а затем в гембилирубин (непрямой билирубин), вступая во взаимодействие с белками крови или липопротеидами. Гембилирубин в свою очередь элиминируется из системного кровотока печеночными клетками, где превращается в прямой билирубин (соединение билирубина с глюкуроновой кислотой). Прямой билирубин вместе с желчью поступает в кишечник, постепенно превращается в другие желчные пигменты (стеркобилиноген, уробилиноген) которые, выделяясь с калом и мочой, придают им окраску. При внутриклеточном разрушении эритроцитов основным продуктом, образующимся после распада гемоглобина, является билирубин, а при внутрисосудистом гемолизе большие количества гемоглобина соединяются с α2-гликопротеином-гаптоглобином, который не проникает в мочу.

Основным регулятором эритропоэза является эритропоэтин – гликопротеид, интенсивно вырабатывающийся в условиях гипоксии. При гипоксических состояниях различного генеза концентрация эритропоэтина возрастает в десятки раз по сравнению с нормой. Основным источником синтеза эритропоэтина являются почки (до 90 %), печень (около 10 %), а также макрофаги костного мозга и селезенки. Для эритропоэтина характерен мембранный тип рецепции эритропоэтинчувствительными клетками костного мозга с последующими активацией митоза и дифференцировки клеток, в частности, стимуляцией транспорта железа в эритрокариоцитах, синтеза цепей глобина, ферментов образования гема, синтеза мембранных белков и эритроцитарных антигенов.

Эритропоэз стимулируется под влиянием катехоламинов, глюкокортикоидов, андрогенов, гормонов щитовидной железы, инсулина, плацентарного пролактина, ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-9, ИЛ-11, КСФ, фолиевой кислоты, витаминов С, В12, железосодержащих препаратов.

Эритропоэз угнетается при повышенной оксигенации тканей, когда снижается образование эритропоэтина, а также под влиянием эстрогенов, глюкагона, ацетилхолина, интерферонов, ФНО-а, ИЛ-1, ИЛ-5, эритроцитарных кейлонов.

После рождения у ребенка в течение нескольких дней отмечают эритроцитоз – содержание эритроцитов составляет 5,5⋅1012/л, в то же время имеется высокое содержание гемоглобина (156-200 г/л). В течение первого года жизни изменяется антигенная структура эритроцитов, возникает прогрессирующее снижение фетального гемоглобина. К концу первого года жизни содержание фетального гемоглобина не превышает 1 %.

Общая характеристика эритроцитов

Эритроциты – самая многочисленная популяция клеток крови, обладающих разнообразными функциями, в частности дыхательной, трофической, детоксицирующей. Количество эритроцитов довольно вариабельно в условиях нормы: так, у женщин оно колеблется от 3,7⋅1012/л до 4,7⋅1012 /л, а у мужчин – от 4,5⋅1012/л до 5,5⋅1012 /л. Сдвиг этих показателей до нижней или верхней границы нормы может быть одним из признаков болезни.

Около 85 % всех эритроцитов имеют форму двояковогнутого диска, то есть являются дискоцитами. Форма эритроцита определяет цепь ауторегулирующих процессов, направленных на поддержание движения крови, её реологических свойств. В условиях патологии появляются эритроциты различной формы, такие состояния именуют пойкилоцитозом. Среди аномальных по форме эритроцитов различают овалоциты, аннулоциты, сфероциты, акантоциты, стоматоциты, щизоциты и другие формы, имеющие в ряде случаев определённое диагностическое значение.

Обычная в условиях нормы форма дискоцита значительно увеличивает площадь диффузии газов, электролитов и других субстратов. Средний диаметр эритроцита (нормоцита) в области краёв составляет 7,5 мкм, а максимальная толщина эритроцита в области краёв составляет 2 мкм. Эритроциты с диаметром от 2 до 6 мкм – микроциты, а с диаметром от 9 до 16 мкм – макроциты. Количество макро- и микроцитов в крови здорового человека в среднем составляет 15–20 %. Резкое увеличение содержания в крови микро- и макроцитов, именуемое анизоцитозом, является одним из признаков нарушения гемопоэза, характерным для анемий, лейкоцитозов, заболеваний инфекционно-аллергической природы. За время свой жизни в периферической крови эритроцит совершает кругооборот более 1 млн. раз, что вызывает развитие механических и метаболических изменений в эритроцитах. Эритроциты обладают пластичностью, то есть способностью к деформации при прохождении через узкие извитые капилляры диаметром 2,5–7,5 мкм. По мере старения их способность к деформации снижается, они застревают в капиллярах красной пульпы селезенки и там разрушаются в процессе фагоцитоза тканевыми макрофагами. Эластичность эритроцитов определяется особенностями структуры белка спектрина, гемоглобина, а также соотношением различных фракций липидов в мембране клеток.

Эритроциты играют важную роль в регуляции кислотно-основного состояния организма, в процессах свертывания крови и фибринолиза за счет адсорбции на их мембране разнообразных ферментных факторов этих систем. Эритроциты являются регуляторами водно-солевого обмена в связи со способностью депонировать воду и минеральные соли при нахождении их в венозной крови. Одной из главных функций эритроцитов является участие в иммунологических реакциях организма за счет наличия в мембранах эритроцитов комплекса полисахаридо-аминокислотных соединений, обладающих свойствами антигенов. Следует помнить, что суммарный объем эритроцитов приблизительно в 160 раз превышает таковой лейкоцитов и тромбоцитов, а потому кровь можно рассматривать как двухфазную систему, представляющую собой взвесь (суспензию) эритроцитов в плазме. При этом эритроцит подвергается в токе крови действию напряжения сдвига – оно более значительно у края и направлено в сторону стенки и менее выражено в центре сосуда. Разница действующих векторов силы у разных краёв обеспечивает вращательное движение эритроцитов в текущей жидкости, что при столкновении с тромбоцитами, имеющими меньший размер и худшую деформируемость по сравнению с эритроцитами, приводит к отбрасыванию кровяных пластинок к стенке сосуда. Благодаря этому пристеночный слой оказывается обогащенным тромбоцитами. Указанный эффект обусловлен величиной гематокрита, размером эритроцитов и тромбоцитов и ригидностью их мембран. Увеличение любого из указанных параметров сопровождается усилением передвижения кровяных пластинок к стенке сосуда, а при наличии повреждения эндотелия – адгезией к субэндотелию.

Буферные свойства эритроцитов. Как известно, на единицу объема эритроцит связывает в 60 раз большее количество О2, чем плазма крови. О2 хорошо растворим в воде, поэтому диффузия его в растворе происходит очень быстро. Связывание О2 с эритроцитами определяется парциальным давлением газа в плазме и сорбционными свойствами Нв. В капиллярах легких, где давление О2 высоко (рО2 = 133 гПа), высоко и сродство Нв к О2, что обеспечивает трансмембранный перенос газа и связывание его с гемоглобином. В капиллярах тканей, где рО2 равно 40-50 гПа, сродство Нв к О2 резко снижается. При этом происходит выход кислорода из эритроцитов.

Транспорт СО2 через мембрану эритроцита также осуществляется за счет диффузного давления (в капиллярах легких рСО2 = 53гПа, а в капиллярах тканей – 61 гПа). Диффузия СО2 в растворах происходит примерно в 20 раз быстрее, чем О2.

Высокая скорость равновесия содержания СО2 в системе эритроцит – плазма крови обеспечивается наличием в эритроцитах особого фермента – карбоангидразы, катализирующего реакции трансформации СО2 и Н2О в углекислоту (Н2СО3), а также мощными системами трансмембранного обмена анионами.

При понижении концентрации СО2 в эритроцитах возникает отрицательный заряд Нв, что приводит к уменьшению содержания внутриклеточной воды, а при увеличении содержания СО2 в эритроцитах – они набухают.

Известно, что осмотическое давление в эритроцитах несколько выше, чем в плазме крови, что связанно с высокой внутриклеточной концентрацией белков по сравнению с плазмой крови. При этом содержание низкомолекулярных осмотически активных веществ (ионов натрия) в эритроцитах значительно меньше, чем в плазме крови. Величина осмотического давления в эритроцитах обеспечивает достаточный или нормальный тургор этих клеток. Осмотическое давление плазмы и эритроцитов в условиях нормы находится в динамическом равновесии, что обуславливает стабильность структуры эритроцитов.

При помещении эритроцитов в коллоидно-осмотическую среду с более низким осмотическим давлением (гипотонические растворы) может наступить осмотический или коллоидно-осмотический гемолиз. Последний обусловлен тем, что вода поступает в эритроциты до того момента, пока не разрывается мембрана и гемоглобин выходит в окружающую среду.

В умеренногипотонической среде эритроциты приобретают сферическую форму, их называют в связи с этим сфероцитами. Способность эритроцитов сохранять свою структуру при развитии гипоосмотических состояний или в гипоосмотической среде получила название осмотической устойчивости, или резистентности эритроцитов. Верхняя граница резистентности или максимальная устойчивость эритроцитов соответствует примерно 0,5–0,4 % раствора хлорида натрия.

При помещении эритроцитов в гипертоническую среду происходит их сморщивание в связи с потерей воды и уменьшением объема.

Эритроцитам свойственна способность к оседанию. Удельная масса цельной крови в норме для взрослого составляет в среднем 1,05–1,06. Удельная масса эритроцитов (1,085–1,096) выше, чем плазмы крови (1,02–1,027), поэтому эритроциты в пробирке с кровью, лишенной возможности свертываться, способны медленно оседать на дно. Скорость оседания эритроцитов в значительной мере определяется белковым составом плазмы крови, в частности уровнем мелкодисперсных белков-альбуминов. В связи с этим важная роль в обеспечении величины СОЭ отводится соотношению альбуминово-глобулиновых фракций белков крови. СОЭ у мужчин в среднем составляет 1–10 мм/ч, у небеременных женщин 2-15 мм/ч. При некоторых патологических процессах и заболеваниях, а также во второй половине беременности СОЭ повышается, так как увеличивается содержание в крови грубодисперсных белков глобулиновой фракции, получивших название аггломеринов, а также за счет усиления образования фибриногена.

При замедлении скорости кровотока и повышении вязкости крови эритроциты проявляют способность к агрегации. Вначале агрегация носит обратимый характер, при этом образуются ложные агрегаты, или монетные столбики. В случае быстрого восстановления кровотока они распадаются на полноценные клетки с сохраненной мембраной и внутриклеточной структурой.

Пластичность или деформируемость – это способность эритроцитов к обратимой деформации при прохождении через узкие извитые капилляры, микропоры. Данное свойство определяется особенностями структуры мембраны эритроциты, наличием в ней особого белка спектрина.

Таким образом, основными физиологическими и физико-химическими свойствами эритроцитов являются следующие:

– способность к оседанию;

– способность к агрегации;

– деструкция после определенного периода циркуляции в кровотоке.

1. Дыхательная функция заключается в захвате и переносе кислорода к тканям и экскреции СО2 из организма. Это обеспечивается содержащимся в эритроцитах белком гемоглобином. Гемоглобин – сложный белок состоит из групп гема и белкового остатка – глобина. Содержание гемоглобина у мужчин составляет 130-160 г/л, у женщин 120-140 г/л.

2. Трофическая функция эритроцитов связана с их способностью транспортировать аминокислоты, нуклеотиды, пептиды к различным органам и тканям, способствуя обеспечению репаративных процессов. В ряде случаев эту функцию называют транспортной.

3. Детоксиксицирующая функция эритроцитов обусловлена их способностью адсорбировать токсические продукты эндогенного или экзогенного происхождения и частично инактивировать их.

4. Участие в процессах свертывания крови за счет адсорбции на их мембране плазменных факторов свертывания крови

5. Участие в регуляции кислотно-основного состояния организма (буферная функция) за счет гемоглобина обеспечивающего до 70 % буферной ёмкости крови.

6.– Ферментативная функция связана с наличием в эритроцитах большого количества ферментов, в частности карбоангидразы, метгемоглобинредуктазы, ферментов гликолиза.

Источник

Что принимает активное участие в образовании эритроцитов у взрослого человека

Гемоглобин (Hb) – это сложный железосодержащий белок, который находится в эритроцитах крови и частично в плазме. Hb обеспечивает насыщение тканей организма кислородом и своевременное удаление углекислого газа из активно метаболизирующих клеток [1]. Помимо этого, исходя из своих уникальных химических свойств, гемоглобин является основным компонентом буферной системы крови, который поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, предотвращая алкалоз или ацидоз. Производная Hb – метгемоглобин (MetHb) – обладает пероксидазными свойствами, т.е. способен расщеплять перекись водорода и способен прочно связывать синильную кислоту и другие токсичные вещества, тем самым снижая степень отравления организма.

Цель исследования – проанализировать современные литературные данные, касающиеся функциональных особенностей Hb, и рассмотреть ситуации, которые связаны с его альтернативными и дополнительными функциями.

Материалы и методы исследования

Проведен поиск и анализ публикаций, посвященных альтернативным и дополнительным функциям эритроцитарного Hb в базах данных PubMed, WebofScience.

Гемоглобин – это гетеротетрамерный белок, состоящий из двух субъединиц α и двух субъединиц β, каждая из которых содержит один гем, способный обратимо связывать кислород [1]. Гем является небелковым компонентом Hb, который состоит из четырех пиррольных колец и двухвалентного железа. Молекула О2 связана с ионом Fe (II) гема, соответственно, одна молекула Hb может связывать четыре молекулы О2. Структура гема представлена на рис. 1 [2].

Рис. 1. Структура гема [2]

Гемоглобин переносит связанный с гемом кислород из легких во все ткани организма посредством связанных с оксигенацией сдвигов конформационного равновесия между напряженным состоянием (состояние T; дезоксигенированный) и расслабленным состоянием (состояние R; насыщенный кислородом). R-форма Hb обладает более высоким сродством к кислороду, чем Т-форма. Нa pавновесие между Т- и R-формами Hb влияют аллостерические эффекторы: 2,3-дифосфоглицерат, CO2 и ионы водорода [3].

В эритрoцитaх челoвекa oбнаруженo несколько фoрм Hb. Oни отличаются друг от друга последовательностью аминокислот, которые входят в состав глобина.

Выделяют физиологический (нормальный) и патологический Hb.

HbA – это «зрелый» гемоглобин, который имеется у каждого человека. При рождении его содержание составляет 80 %, а затем повышается до 95–98 %.

HBF – фетальный гемоглобин. Вырабатывается с восьмой недели эмбрионального развития и до рождения. В отличие от HbA, HBF обладает большим сродством к кислороду.

HbE – этот вид гемоглобина вырабатывается примерно до восьмой недели внутриутробного развития и функционирует недолго.

В настоящее время известно более 250 видов патологического Hb. Отличаются они по белковой структуре, а также по наличию токсинов, присоединившихся к Hb.

MetHb – метгемоглобин – содержит трехвалентный ион железа. Он формируется при действии на Hb оксидов азота и хлоратов. MetHb не способен связывать кислород, из-за этого возникает гипоксия тканей.

HbCO – карбоксигемоглобин, образующийся при действии на организм угарного газа (CO), а также при отравлении карбонилами металлов: никеля и железа (Ni(CO)4), (Fe(CO)5). HbCO постоянно находится в крови в небольшом количестве, но его концентрация может колебаться от условий и образа жизни.

HbS – гемоглобин серповидно-клеточной анемии. Серповидно-клеточная анемия – это наследственное заболевание системы крови, для которого характерно нарушение образования нормальных цепей гемоглобина. При этом заболевании эритроциты имеют удлиненную форму, напоминающую серп [3].

Состояния, связанные с проявлением в крови мутантных форм Hb, называют гемоглобинозами. Классификация гемоглобинозов представлена на рис. 2 [4].

Рис. 2. Классификация гемоглобинозов [4]

Гемоглобинозы делятся на гемоглобинопатии и талассемии. Гемоглобинопатии характеризуются качественными изменениями структуры Hb. Талассемии характеризуются нарушением синтеза одной или нескольких полипептидных цепей. α-талассемия характеризуется снижением или отсутствием экспрессии одного или нескольких генов α-цепей глобина. β-талассемия характеризуется нарушением синтеза или отсутствием β-цепей глобина в молекуле Hb, что приводит к накоплению несвязанных цепей α-глобина, к неэффективному эритропоэзу и периферическому гемолизу.

Реакции гемоглобина с оксидом азота и его производными. Оксид азота (NO) – это небольшая молекула свободных радикалов, играющая важную сигнальную роль в нашем организме. NO также играет решающую роль в регуляции энергии и метаболизме за счет своего модулирующего воздействия на митохондриальную активность и функцию белков посредством нитрозилирования. Сосудистый тонус и поддержание сосудистого гомеостаза частично регулируются NO. Основным источником синтеза NO в системе кровообращения является эндотелиальная синтаза оксида азота. Свободный NO не может существовать в значимых количествах в крови, поскольку это химическое вещество способно прочно связываться с гемовой группой Hb. Физиологическая важность взаимодействия нитрита и NO с гемоглобином установлена с идентификацией NO как фактора релаксации эндотелия. Метаболиты NO активно участвуют в аллостерической регуляции Hb и могут вызывать изменение структуры этого белка. Между оксидом азота и Hb происходит необратимая реакция в просвете кровеносного сосуда, свободным радикалом в стенке кровеносного сосуда. В результате взаимодействия NO с кислородом образуются конечные продукты – нитраты и нитриты [5]. Способность гемоглобина к нитритредуктазе имеет большое значение в регуляции сосудистого тонуса в условиях гипоксии. Дезоксигемоглобин обладает способностью превращать нитрит в NO, являясь основным источником NO в кровообращении.

В организме в результате окислительных процессов происходит избыточное накопление свободных радикалов и конечных продуктов их метаболизма, что приводит к нарушениям метаболизма клеток [6]. Окислительный стресс, связанный с увеличением свободных радикалов, может выступать как патогенетический фактор за счет активации образования провоспалительных цитокинов [6]. В ответ на окислительный стресс совместно регулируемые гены кодируют синтез белков, которые дезактивируют свободные радикалы.

Гемоглобиновая буферная система. Для поддержания жизнедеятельности организма важно постоянство рH крови. В этом участвуют буферные системы. Самой мощной буферной системой является гемоглобиновая. Кислую часть буфера составляет оксигенированный гемоглобин H-HbO2. Он почти в 80 раз легче отдает ионы водорода, чем восстановленный Н-Нb.

Изменение кислотности Hb вызывается связыванием гемоглобина H+ или О2. Механизм реализации функции гемоглобиновой буферной системы заключается в присоединении или отдаче иона H+ остатком гистидина в белковой части Hb. Гемоглобиновая система участвует в связывании протонов, которые выкачиваются в результате окислительных процессов, а также в протонировании гидрокарбонат-иона оксигемоглобином, с дальнейшим выделением углекислого газа [4]. Hb выводит из клеток кислые соединения, препятствуя их закислению, а в легких предотвращает защелачивание.

Связывание гемоглобина с мембраной. Обратимое связывание белков с компонентами мембраны и цитоскелета является одним из механизмов управления клеточным метаболизмом. Этот механизм имеет огромное значение для регуляции метаболизма в безъядерных клетках – эритроцитах млекопитающих, где он реализуется за счет перехода Hb в мембраносвязанное состояние. Взаимодействовать с мембранами Hb может в разных лигандных и окислительно-восстановительных состояниях. Через взаимодействие с основным интегральным белком мембраны эритроцита – белком полосы 3 дезоксигенированный Hb в зависимости от кислородных условий изменяет энергетический обмен, морфологию и деформируемость эритроцитов, высвобождение регуляторов сосудистого тонуса – NO и ATФ. Сигнальную функцию выполняют также и продукты окислительной денатурации Hb – необратимые гемихромы. Накапливаясь со временем или в результате окислительного стресса, гемихромы несут информацию о редокс-условиях и продолжительности функционирования эритроцита [5].

Методологии количественного определения гемоглобина. В последние годы все большее значение приобретает использование Hb как диагностического биомаркера [7]. Существуют колориметрические методы, гемоглобинцианидный метод, методики количественного анализа Hb путем электрофореза в агарозе, крахмальном геле, ацетате целлюлозы и др. Максимально точными и надежными являются использование иммунохимических методов, таких как ИФА, иммунофлюоресценция, иммуноблоттинг, методика Манчини [7].

Одним из важных показателей является концентрация Hb. Снижение концентрации наблюдается при анемиях. Повышение уровня Hb встречается при гемоглобинуриях [2].

Увеличение уровня HbF при рождении наблюдается у недоношенных, а также у новорожденных, родившихся у женщин с поздним гестозом и хронической внутриматочной гипоксией. Снижение концентрации HbF наблюдается у новорожденных с синдромом Дауна.

Рост продукции HbF показан при хронических гипоксиях различного генеза [8].

Метгемоглобин и карбоксигемоглобин при COVID-19. После вспышки новой коронавирусной инфекции, уделено место метгемоглобину (MetHb) и карбоксигемоглобину (COHb), поскольку у тяжелобольных пациентов часто наблюдаются повышенные концентрации данных соединений гемоглобина в крови. Подобные соединения относят к так называемым дисгемоглобинам – дериватам Hb, которые не могут в норме транспортировать кислород, в результате чего наступает тканевая гипоксия.

У пациентов после COVID-19 наблюдается пониженная концентрация Hb. В 2020 г. после проведенных исследований ученые выдвинули предположение, что инфекция взаимодействует в организме с железосодержащим белком и впоследствии разрушает его. Этот вывод был сделан на основе того, что в организмах пациентов с анемией был выявлен в большом количестве гем [8].

Синдром матового стекла, обнаруживаемый в легких на КТ – это скопление [8], атакованного вирусом и утратившего способность к переноске кислорода [8]. Ученые обнаружили, что у пациентов наблюдается низкий уровень ферритина – белка, который является «хранилищем» железа в организме. На фоне недостаточного количества ферритина развивается анемия.

Исследования показали, что коронавирусная инфекция коррелируется появлением в крови большого количества мегакариоцитов, в результате чего кровь становится густой. Эритроцитам труднее перемещаться по густой крови, в результате чего возникает гипоксия.

Ученые полагают, что причиной гибели пациентов может быть атака вируса на красный костный мозг, внутренний эндотелий и эритроциты [8].

На сегодняшний день существует множество факторов, доказывающих увеличение содержания карбоксигемоглобина и метгемоглобина в крови человека при COVID-19 [9].

Дефицит глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы (Г-6-ФД) также может увеличить вероятность метгемоглобинемии. Недостаточность Г-6-ФД имеет серьезные патологические последствия в эритроцитах. Для лиц с дефицитом Г-6-ФД инфекция SARS-CoV-2 представляет собой дополнительный фактор риска [8]. Г-6-ФД катализирует реакцию образования восстановленного NADPH, который, в свою очередь, участвует в поддержании антиоксидантной системы защиты эритроцитов от свободных радикалов.

MetHb может образовываться как побочный продукт физиологической реакции в виде адаптивной повышенной передачи сигналов оксида азота (NO) вследствие острой анемии. Анемия может быть связана с инфекцией или системной воспалительной реакцией, называемой «анемией воспаления», как часть физиологической реакции на заболевание [9]. Согласно исследованию Bellmann-Weiler et al. [9] из 259 госпитализированных пациентов с COVID-19 24,7 % были анемичны при поступлении, причем большинство страдало воспалительной анемией (68,8 %). Во время госпитализации процент пациентов с анемией увеличился (около 68,8 % на 7-й день). Значительно более высокая смертность во время госпитализации была также обнаружена у пациентов с анемией при поступлении. Анемия связана с повышенной концентрацией NO, приводящей к вазодилатации. Она предотвращала тканевую гипоксию, но в то же время вызывала NO-основанное окисление Hb в MetHb. MetHb активирует путь NF-kB в эндотелиальных клетках, связанный с продукцией хемокинов (IL-8) и цитокинов (IL-6). Активация путей NF-kB и MAPK с последующим высвобождением хемокинов IL-8 и хемокинового моноцитарного хемоаттрактантного белка-1 (MCP-1) также наблюдалась в эндотелиальных клетках, подвергнутых воздействию MetHb [8]. Это подчеркивает, что повышение уровня MetHb в крови оказывает влияние на выработку цитокинов/хемокинов – факт, который может иметь особое значение для COVID-19, поскольку при тяжелом течении заболевания наблюдается «цитокиновый шторм». И следует иметь в виду, что гипоксия также вызывает выработку IL-8 и IL-6 [9].

Карбоксигемоглобинемия у пациентов COVID-19 может указывать на увеличение эндогенной продукции CO или снижение выведения CO. Эндогенная продукция СО обусловлена активацией гемоксигеназной ферментной системы, катализирующей распад гема и высвобождение СО в ходе реакции. Затем CO может реагировать с Hb, что приводит к образованию COHb. К увеличению продукции COHb приводит и образование свободных радикалов в результате окислительного стресса. Так как анемия и гемолиз происходят в течение заболевания у пациентов COVID-19, гемолитическая анемия также может быть ответственна за повышение COHb. Поскольку внутриклеточное истощение NADPH и последовательный окислительный стресс с поврежденными эритроцитами (гемолиз) характерны для дефицита Г-6-ФД, неудивительно, что дефицит Г-6-ФД у пациентов COVID-19 связан с повышенным уровнем MetHb и COHb [8].

При нарушении дыхания происходит снижение элиминации СО. Пациенты с COVID-19 характеризуются нарушением дыхания. Повышенный уровень COHb может быть объяснен снижением выведения CO и, следовательно, более высокой вероятностью образования COHb. Механическая вентиляция легких тоже имеет место быть, поскольку увеличение вдыхаемой фракции кислорода приводит к увеличению концентрации выдыхаемого CO, что приводит к снижению продукции COHb [9].

Заключение

По данным Всемирной организации здравоохранения, нарушения, связанные с патологией гемоглобина, представляет собой серьезную проблему общественного здравоохранения. Необходимо разрабатывать программы по скрининговым лабораторным дифференциально-диагностическим тестам, специальные биохимические, иммунологические и морфологические методы определения гемоглобина крови.

Источник