Министерство здравоохранения
Республики Беларусь
«Витебский государственный
ордена Дружбы народов медицинский университет»
Кафедра общей и клинической
биохимии
Реферат на тему: «Молекулярная
патология гемоглобина. Серповидноклеточная
анемия »
Выполнил:
Студент 15 гр. 2 курса
Лечебного факультета
Ивашкевич А.А.
Проверил: Куликов В.А.
Витебск 2014
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………..1
Типы нормального
гемоглобина2
Примитивный гемоглобин (гемоглобин
Р)
Фетальный гемоглобин (гемоглобин
F) ............................................................2
Гемоглобин взрослых
(гемоглобин А)3
Аномальные гемоглобины………………………….……………………….
3
Гемоглобин S…………………………………………………………………...4
Гемоглобин F
Гемоглобин C………………...…………………………………………………5
Гемоглобин D
Гемоглобин E ………………..…….…………………………………………..
6
Серповидноклеточная
анемия6
Симптомы8
Список использованной
литературы 12
Введение
Гемоглобин - дыхательный пигмент, содержащийся
в эритроцитах, с помощью которого
осуществляется транспорт молекулярного
кислорода из легких к тканям. Относится
к сложным белкам - хромопротеидам. Молекула
гемоглобина состоит из двух частей: простетической
группы (гема), в состав которой входит
атом железа, и белка типа альбуминов -
глобина. На долю гема приходится 4 % молекулы
гемоглобина, а глобина - 96 %. Гем относится
к порфиринам, он содержит 4 пирроловые
группы, соединенные в центре атомом железа.
При потере железа гем превращается в
гематопорфирин. Как в оксигемоглобине,
так и в редуцированном гемоглобине железо
находится в двухвалентной закисной форме.
Трехвалентная (окисная) форма железа,
не способная переносить молекулярный
кислород, может образовываться при окислении
в метгемоглобин. При разрушении эритроцитов
(гемоглобина) в конечном счете в печени
образуются желчные пигменты - билирубин
и биливердин; в течение суток 3,6 г гемоглобина
превращается в желчные пигменты.
В капиллярах легких гемоглобин (гем) вступает
с кислородом в непрочное соединение,
образуя оксигемоглобин, а в капиллярах
тканей происходит отщепление кислорода
и восстановление гемоглобина. Последний
вновь легко вступает в соединение с кислородом.
Нарушение дыхательной функции крови
может наблюдаться при уменьшении количества
гемоглобина, эритроцитов в крови (анемии)
и изменении качества гемоглобина: образовании
карбоксигемоглобина (отравлении окисью
углерода), метгемоглобина (отравлении
гемолитическими ядами) сульфгемоглобина.
Типы нормального
гемоглобина
С помощью физико-химических
методов исследования (электрофорез, хроматография)
удалось установить неоднородность человеческого
гемоглобина, существование различных
его типов как в нормальных, так и в патологических
условиях. В настоящее время известны
три формы нормального гемоглобина:
Примитивный
гемоглобин (гемоглобин Р)
Это гемоглобин, который может
быть обнаружен у трехсантиметрового
зародыша, характеризуется высокой щелочной
резистентностью и малой электрофоретической
подвижностью. Находится в эритроцитах
зародыша до 18 - недельного возраста (в
основном между 7 - й и 12 - й неделями), затем
сменяется фетальным гемоглобином.
Фетальный
гемоглобин (гемоглобин F)
Представляет собой основную
массу гемоглобина с 9 - 13 недельного возраста
эмбриона. После третьего месяца - основной
гемоглобин плода. Затем содержание его
постепенно уменьшается за счет образования
с 13 - й недели гемоглобина А. К моменту
рождения гемоглобина F остается около
20 %, а 80 % приходится на гемоглобин А. К
4 - 5 месяцу жизни гемоглобина F остается
всего 1 - 2 %. Существует метод цитологической
дифференцировки гемоглобина F путем обработки
мазка крови лимоннокислофосфатной буферной
смесью с рН = 3,4. В этих условиях эритроциты,
содержащие преимущественно гемоглобин
А, подвергаются гемолизу и представляются
на препарате в виде теней (стром). Эритроциты,
в которых преобладает гемоглобин F, оказываются
резистентными и контрастно окрашиваются.
Гемоглобин
взрослых (гемоглобин А)
Представляет основную массу
гемоглобина взрослых людей. С помощью
электрофореза на крахмале установлено
наличие нескольких фракций гемоглобина
А:
гемоглобин A1 (основная фракция,
на долю которой приходится 96 - 98 % всей
массы гемоглобина).
гемоглобин A3 (содержание менее
1 %).
Содержание гемоглобина F в
крови взрослого человека составляет
1 - 2 %. Повышение этих величин возможно
в условиях патологии. Преобладание того
или иного типа гемоглобина совпадает
во времени с периодами эмбрионального
кроветворения: гемоглобин Р характерен
для периода желточного кроветворения,
гемоглобин F - для печеночного, гемоглобин
А - для периода костномозгового кроветворения.
Аномальные гемоглобины
Наличие в эритроцитах людей
аномальных или патологических гемоглобинов
определяет состояния, обозначаемые как
гемоглобинозы, или гемоглобинопатии.
Это наследственные аномалии кроветворения,
при которых молекулы патологических
гемоглобинов имеют измененную структуру,
поэтому подобные заболевания относятся
к группе так называемых молекулярных
болезней. Аномальные гемоглобины различаются
своими физико - химическими свойствами
(электрофоретической подвижностью, резистентностью
к щелочам, растворимостью, изоэлектрической
точкой), а также по молекулярной структуре
глобиновой части (по одному из пептидов,
в котором изменена последовательность
аминокислот). Появление аномальных гемоглобинов
объясняется мутационной теорией, передача
потомкам аномального гена осуществляется
по законам наследственности. У гетерозиготных
особей (Аа) заболевание отсутствует или
обнаруживаются субклинические признаки,
у гомозиготных (от брака гетерозиготных
особей) наблюдается развитие тяжелых
анемий гемолитического типа. В настоящее
время установлено более 200 аномальных
гемоглобинов: B (S), С, D, Е, G, J, I, К, L, M, N, О,
Р, Q и других, а также возможные их комбинации
(SC, SD и др.). На XVI Международном конгрессе
гематологов (Япония, 1976 г.) сделаны сообщения
о новых аномальных гемоглобинах: Hb Beth
(Nagel, США), Hb Austin (Moo-Peen, США), Hb Djelfa (Labie, Франция),
Hb Hrosaki (Ohba, Япония), Hb Waco (Moo-Peen, США).
Гемоглобинозы в гетерозиготной и гомозиготной
форме имеют распространение в экваториальной
Африке, странах, омываемых Средиземным
морем, на Аравийском полуострове, в Южной
Индии, на острове Шри-Ланка, в Юго-Восточной
Азии, Южном Китае, южных районах США. Причину
появления аномальных гемоглобинов объясняет
малярийная гипотеза, согласно которой
мутации в гене, контролирующем образование
гемоглобина, возникли в странах с широким
распространением тропической малярии.
Было установлено, что наличие аномального
гена в гетерозиготной форме повышает
устойчивость людей к заболеванию, создает
иммунитет к малярии, так как изменения
молекулы гемоглобина препятствуют использованию
его малярийным плазмодием.
Гемоглобин
S
Отличается от гемоглобина
А строением четвертого пептида, в котором
на шестом месте вместо глутаминовой кислоты
находится электрически нейтральный валин.
Гемоглобин S менее растворим, нейтрален
по заряду, электрофоретически менее подвижен.
В капиллярах при отдаче кислорода гемоглобин
S выпадает в осадок в форме веретенообразных
кристаллоидов (тактоидов), которые растягивают
оболочку и ведут к распаду эритроцитов.
У гетерозиготов содержание гемоглобина
S равняется 20 - 45 %, у гомозиготов - 60 - 90
%. Гетерозиготная форма аномалии протекает
бессимптомно или сопровождается легкой
гемолитической анемией. У гомозиготных
особей уже с первых месяцев жизни развивается
тяжелая форма серповидноклеточной анемии.
Гемоглобин
F
Его глобин представлен двумя
цепями а и двумя В. Гемоглобин F обладает
на 20—30 % большим сродством к O2, чем гемоглобин
А, что способствует лучшему снабжению
плода кислородом.Характерный для крови
плода фетальный гемоглобин может быть
обнаружен в повышенных количествах в
эритроцитах крови недоношенных детей,
при коклюше, серповидноклеточной анемии,
талассемии, врожденной микроцитарной
анемии, пернициозной анемии, острых и
хронических лейкозах, миеломной болезни.
Наибольшее содержание (до 97 %) наблюдается
при большой талассемии.
Гемоглобин
С
Отличается строением четвертого
пептида молекулы гемоглобина, в котором
на шестом месте вместо глутаминовой кислоты
находится лизин. Центр распространения
гена С - северная часть Ганы. Частота гетерозиготности
по данным одних авторов, до 15 %, по данным
других, - 16,5 - 28 %, среди негров США - 1,8 -
3% на Ямайке - 2,7 % (В. П. Эфроимсон). Наличие
гена С в гомозиготном состоянии ведет
к развитию выраженной спленомегалии,
умеренной микроцитарной анемии с наличием
эритроцитов мишеневидной формы. При наличии
комбинации гемоглобинов С и S анемия оказывается
более тяжелой.
Гемоглобин
D
гемоглобин D - аномальный Г., отличающийся от гемоглобина
А заменой в α-цепи глутаминовой кислоты
в 121-м положении на глутамин; при высоком
содержании гемоглобина D (в гомозиготном
организме) развивается легкая форма гемолитической
анемии. Обнаружен у 2 % берберов Марокко
и у 0,4 % негров США. У гомозиготов наблюдается
микроцитоз, слабый анизо- и пойкилоцитоз
и мишеневидность эритроцитов. Описано
несколько гемоглобинов D (в северо-западной
Индии, среди сикхов в Индии, на острове
Кипр, в Турции).
Гемоглобин
Е
Гемоглобин Е - это аномальный тип гемоглобина,
который вызван одной точечной мутацией
гена кодирующего синтез β-цепей
гемоглобина. В 26 позиции β-глобина происходит
замена глутамата лизином. Обнаружен у
жителей Юго-Восточной Азии: в Кампучии,
Таиланде, Бирме, Бенгалии, у веддов Шри-Ланки,
в северо-восточной Малайе, у населения
Калимантана и Сулавеси. Частота распространения
гена С в разных местностях колеблется
от 1 - 3 до 13 (Таиланд) - 20 (Бирма) - 28 - 37 % (Кампучия).
У гомозиготов ЕЕ наблюдается микроцитоз,
компенсируемый развитием эритроцитоза
(до 7 - 8 x 1012 /л). Отмечены
комбинации генов ES и ЕТ, дающие сублетальный
эффект. Клинические проявления при других
гемоглобинозах выражены слабо, а распространение
более ограниченное (гены G, I, J, К, L, M, N,
О, Р, Q).
Серповидноклеточная
анемия
Серповидноклеточная анемия
— это наследственная гемоглобинопатия,
связанная с таким нарушением строения
белка гемоглобина, при котором он приобретает
особое кристаллическое строение — так
называемый гемоглобин S. Эритроциты ,
несущие гемоглобин S вместо нормального
гемоглобина А, под микроскопом имеют
характерную серпообразную форму (форму
серпа), за что эта форма гемоглобинопатии
и получила название серповидноклеточной
анемии.
Эритроциты, несущие гемоглобин
S, обладают пониженной стойкостью и пониженной
кислород-транспортирующей способностью,
поэтому у больных с серповидноклеточной
анемией повышено разрушение эритроцитов
в селезенке, укорочен срок их жизни, повышен
гемолиз и часто имеются признаки хронической
гипоксии (кислородной недостаточности)
или хронического «перераздражения» эритроцитарного
ростка костного мозга.
Серповидноклеточная анемия
наследуется по аутосомно-доминантному
типу (с неполным доминированием). У носителей,
гетерозиготных по гену серповидноклеточной
анемии, в эритроцитах присутствуют примерно
в равных количествах гемоглобин S и гемоглобин
А. При этом в нормальных условиях у носителей
симптомы практически никогда не возникают,
и серповидные эритроциты выявляются
случайно при лабораторном исследовании
крови. Симптомы у носителей могут появиться
при гипоксии (например, при подъеме в
горы) или тяжелой дегидратации организма.
У гомозигот по гену серповидноклеточной
анемии в крови имеются только серповидные
эритроциты, несущие гемоглобин S, и болезнь
протекает тяжело.
Серповидноклеточная анемия
весьма распространена в регионах мира,
эндемичных по малярии , причем больные
серповидноклеточной анемией обладают
повышенной (хотя и не абсолютной) врожденной
устойчивостью к заражению различными
штаммами малярийного плазмодия. Серповидные
эритроциты этих больных также не поддаются
заражению малярийным плазмодием в пробирке.
Повышенной устойчивостью к малярии обладают
и гетерозиготы-носители, которые анемией
не болеют (преимущество гетерозигот),
что объясняет высокую частоту этого вредного
аллеля в африканских популяциях.
Симптомы
Отек и воспаление пальцев рук
и/или ног и артрит
Тромбоз крови в селезенке и
печени
Легочные и сердечные травмы
Симптомы серповидноклеточной анемии
делятся на две основные категории. Из-за
хрупкости красных клеток крови всегда
наблюдается анемия, которая может привести
к потере сознания, делает больного физически
менее выносливым и может вызвать желтуху
(связанную с чрезмерным распадом гемоглобина).
Кроме этого, периодическая
закупорка мелких капилляров в любой части
тела может привести к широкому спектру
различных симптомов.
Почти невозможно описать «типичного
пациента», страдающего серповидноклеточной
анемией, поскольку симптомы и их тяжесть
широко варьируются. Некоторые характерные
особенности являются общими почти для
всех пациентов с серповидноклеточной
анемией.
Обычно новорожденные вполне
здоровы, имеют нормальный вес и нормально
развиваются, никаких симптомов у них
не проявляется до 3-месячного возраста.
Первыми признаками серповидноклеточной
анемии у младенца обычно являются опухание
и болезненность кистей рук или стоп, слабость
и искривление конечностей и иногда, несколько
позднее, отказ от ходьбы. Этот симптом
является результатом закупорки эритроцитами
капилляров мелких костей кистей и стоп
и нарушения кровотока. Эритроциты выпадают
из жидкой части крови и откладываются
в капиллярах в виде осадка. Скопление
эритроцитов постепенно рассасывается
само по себе, но до тех пор, пока этого
не произойдет, требуется помощь врача,
чтобы смягчить боль и обнаружить возможные
сопутствующие заболевания. Ребенок с
серповидноклеточной анемией обычно выглядит
бледным, возможно, слегка желтушным, но
в остальных отношениях, как правило, здоров.
Единственным очень серьёзным
осложнением серповидноклеточной анемии
у ребенка до 5-летнего возраста является
инфекция. Скопление эритроцитов и закупорка
капилляров в селезенке, органе, который
в норме отфильтровывает бактерии из кровотока,
происходит в течение первых лет жизни,
что делает ребенка особенно восприимчивым
к смертельному заражению крови — сепсису.
Поэтому родителей маленьких детей, страдающих
серповидноклеточной анемией, предупреждают,
чтобы они были внимательны и не пропустили
ранних симптомов инфекции, таких как
раздражительность, нервозность, повышенная
температура и плохой аппетит. Родители
должны немедленно обращаться за медицинской
помощью, если у ребенка наблюдается какой-либо
из этих симптомов. Если при заражении
крови достаточно рано начинать применять
антибиотики, фатальных осложнений можно
избежать. После 5-летнего возраста, когда
у ребенка уже выработались соответствующие
естественные антитела к такого рода бактериям,
вероятность смертельной бактериальной
инфекции существенно снижается.