Какая норма гемоглобина у человека: О чем расскажет анализ крови на гемоглобин

Содержание

Пониженный гемоглобин - причины, симптомы и последствия

Как добраться в медицинский центр

1-й Нагатинский проезд, дом 14.

от метро Нагатинская:

Из метро выход №4, автобусная остановка «Метро Нагатинская». Автобус 142 до остановки 1-й Нагатинский проезд. Перейти дорогу, идти вдоль Почты и Вестерн Юнион по Проектируемому проезду. Выйти к 1-му Нагатинскому проезду. Слева будет большое красное здание с балконом, подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

от метро Пражская:

От м. Пражская доехать до м. Нагатинская.

Из метро выход №5. Трамваи: 3, 16 до остановки 1-й Нагатинский проезд.

Из метро выход № 4, автобусная остановка «Метро Нагатинская», автобус т8 до остановки 1-й Нагатинский проезд.

от метро Анино:

Из метро выход №4. Дойти до автобусной остановки «Метро Анино», сесть на автобус т40 до остановки 1-й Нагатинский проезд.

метро Южная:

От метро Южная доехать до метро Нагатинская.

Из метро выход №4, к автобусу т8, или выход №5 к трамваям 3, 16. До остановки 1-й Нагатинский проезд.

от метро Варшавская:

От метро пройти к автобусной остановке и автобусам т40, 142, т8 до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Нагорная:

От метро Нагорная доехать до метро Нагатинская. Выход №4 к автобусам т8, 142, н8(ночной), т40, или выход №5 к трамваям 3, 16 до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Тульская:

Из метро выход №2, перейти Большой Староданиловский переулок, слева будет аптека «Ригла» и сеть магазинов. Пройти через парк к Даниловской часовне, повернуть направо и выйти к трамвайной остановке «Серпуховская застава». Сесть на 3-й трамвай, доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Царицыно:

От Царицыно доехать до метро Каширская, дойти до автобусной остановки. Сесть на автобус т71, Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Орехово:

От метро Орехово доехать до метро Каширская, выход №4, повернуть направо, пройти памятник Г.К. Жукову, дойти до автобусной остановки. Сесть на автобус т71, Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Домодедовская:

Из метро выход №12, слева будет автобусная остановка. Сесть на автобус т71. Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от ж/д станция Чертаново:

От станции перейти дорогу, пройти вдоль Проектируемого проезда к Дорожной улице, повернуть налево, идти к автобусной остановке «Центр боевых искусство». Автобусы: 683, 225, 241. Доехать до остановки «Метро Варшавская». Перейти дорогу, пройти к автобусной остановке и автобусам т40, 142. Доехать до остановки 1-й Нагатинский проезд.

от метро Коломенская:

Из метро перейти дорогу и пройти Билайн и Юнистрим к остановке «Метро Коломенская». Сесть на 47, 49 трамвай, доехать до остановки «Ювелирный завод». Повернуть налево к Проектируемому проезду, пройти вдоль медицинского центра и Следственного отдела, пройти Дикси. Обогнуть жилое здание и идти по Проектируемому проезду до светофора. Перейти дорогу к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

Из метро выход №7, к автобусной остановке «Метро Коломенская». Автобусы: 751, 351. Доехать до остановки «Нагатинская набережная, 10». Пройти вдоль набережной до автозаправки «Татнефть» и шлагбаум. Пройти до жилого дома и повернуть налево. Выйти на 1-й Нагатинский проезд. Пройти кофейню «Глафира» до светофора. Перейти дорогу. Пройти вперед и выйти к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

Из метро выход №5, справа будет автобусная остановка. Автобусы: 901, 299, 608, т71. Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд». Пройти Пятерочку (будет слева), повернуть налево к Почте и Вестерн Юнион, идти прямо по Проектируемому проезду. Выйти к 1-вому Нагатинскому проезду. Слева будет большое красное здание с балконом, подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

от метро Технопарк:

От Технопарка доехать до метро Коломенская, выход №1, пройти «Французскую выпечку», выйти к трамвайной остановке. Сесть на 47, 49 трамвай, доехать до остановки «Ювелирный завод». Повернуть налево к Проектируемому проезду, пройти вдоль медицинского центра и Следственного отдела, пройти Дикси. Обогнуть жилое здание и идти по Проектируемому проезду до светофора. Перейти дорогу к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

от метро Автозаводская:

От метро Автозаводская доехать до метро Коломенская, выход №1, пройти «Французскую выпечку», выйти к трамвайной остановке. Сесть на 47, 49 трамвай, доехать до остановки «Ювелирный завод». Повернуть налево к Проектируемому проезду, пройти вдоль медицинского центра и Следственного отдела, пройти Дикси. Обогнуть жилое здание и идти по Проектируемому проезду до светофора. Перейти дорогу к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

Описание и норма гликозилированного гемоглобина, антитела к гемоглобину человека в Москве

Диабет является одной из основных проблем системы здравоохранения 21 века и одной из ведущих причин смертности не только в большинстве развитых, но и, что особенно тревожно, развивающихся стран. Диабет наносит серьезный ущерб здоровью человека, вызывает такие осложнения, как заболевания коронарной артерии и периферических сосудов, инсульт, диабетическую невропатию, ампутации, почечную недостаточность и слепоту.

Диабет 2 типа характеризуется наличием существенно повышенных уровней глюкозы в плазме (гипергликемия). Неоднократные измерения уровня глюкозы являются неотъемлемой частью ежедневного ухода за пациентом, однако, в связи с тем, что уровень глюкозы в крови существенно изменяется в течение дня, для оценки долгосрочного гликемического контроля пациентов с диабетом также необходимо использовать и иные инструменты.

Однако, как диабет связан с гликозилированным гемоглобином? Гликозилирование белков в кровообращении представляет собой неферментативный процесс добавления глюкозы к белкам, при этом большинство белков гликозилируются в крови и, соответственно, долгоживущие белки в крови могут служить косвенным показателем концентрации глюкозы в крови. Гемоглобин является внутриклеточным тетрамерным белком, продолжительность жизни которого составляет около 120 дней. Гемоглобин состоит из 4 полипептидных цепей: 2 α-глобинов и 2 β-глобинов (рис. 1). Гемоглобин, как и другие белки, при выдерживании его в растворе глюкозы или другого редуцирующего моносахарида присоединяет углевод к своей структуре с образованием шиффовых оснований. Известно, что гемоглобин имеет несколько аминокислотных остатков, которые могут быть гликозилированными, однако только гликозилирование группы α-NH

2 N-концевого валина приводят к изменению общего заряда гемоглобина и делают возможным его использование в ионообменной хроматографии для измерения концентрации HbA1c.



Рис.1. Четырехмерная структура гликозилированного гемоглобина.

По показаниям многочисленных исследований измерение концентрации гликозилированного гемоглобина HbA1c (процентное содержание HbA1c в общем гемоглобине) применяется для оценки риска микро- и макрососудистых осложнений диабета, патологий беременности и плода. Измерение уровня гликозилированного гемоглобина способно представить более точную оценку среднего показателя гипергликемии, чем неоднократные определения концентрации глюкозы в крови, в результате чего измерение HbA1c получило наиболее широкое применение среди всех показателей хронической гипергликемии. Содержание HbA1c позволяет получить информацию о концентрации глюкозы в крови за последние 2-3 месяца, в связи с этим, указанный маркер используется для контроля хода лечения среди пациентов, страдающих сахарным диабетом 2 типа.

Сегодня считается, что нормальное количество HbA1c составляет 4-6,5% от уровня общего гемоглобина. При этом уровень гликозилированного гемоглобина, зависящий от концентрации глюкозы, может не зависеть от концентрации гемоглобина в крови. У больных сахарным диабетом уровень HbA1c может быть повышен в 2–3 раза.

Содержание гликозилированного гемоглобина исследуют химическими, электрофоретическими и хроматографическими методами. Однако, хроматографические методы исследований позволяют получить наиболее точные результаты, хотя и не могут использоваться для оказания медицинской помощи на месте, в связи с чем, возникла потребность в надежных методах иммунологической диагностики. Американская ассоциация диабета, Всемирная организация здравоохранения и Международная федерация диабета рекомендуют измерение HbA1c при диагностике сахарного диабета 2 типа.

Компания Биалекса предлагает моноклональные антитела, специфичные к HbA1c, которые могут использоваться как для проведения прямого иммуноферментного анализа, так и для проведения иммуноферментного анализа сэндвич-типа.

Как повысить уровень гемоглобина без дорогих лекарств

Содержание гемоглобина определяет самочувствие человека
Фото: focus online

Привычные нам продукты нормализуют уровень гемоглобина без медицинских препаратов.

Гемоглобин ​​отвечает за транспортировку кислорода в крови. Если его уровень слишком низкий, вы будете чувствовать усталость и недостаток энергии. С помощью простых домашних средств можно естественным образом повысить уровень гемоглобина.

Главную роль в борьбе с низким гемоглобином выполняют следующие продукты:

  1. Содержащие витамин С. Организму необходим витамин С, чтобы усваивать железо, которое влияет на уровень гемоглобина. Продукты с большим содержанием витамина С - это не только цитрусовые, но и клубника.
    Из овощей подойдут перец, помидоры, брокколи и шпинат.
  2. Мясо и морепродукты. Красное и белое мясо является отличным источником железа. С мидиями и устрицами, а также с некоторыми видами рыб, такими как тунец, сом, лосось и сардина, вы также можете повысить уровень гемоглобина.
  3. Зерновые и бобовые. Фасоль, нут, горох, чечевица, пшеница и овес, являются хорошими источниками железа.
  4. Овощи. Некоторые овощи содержат не только витамин С, но и железо. К ним относятся листовая зелень, такая как шпинат. Наши бабушки и дедушки ели свеклу, когда хотели оздоровить свою кровь. Кстати, картофель также является хорошим источником железа.

Вышеназванные продукты снабжают организм железом, но есть и такие, что обладают обратным эффектом. Среди них:

  • безалкогольные напитки с кофеином, такие как кола;

  • танины в кофе и черном чае мешают организму усваивать железо;

  • пища, богатая кальцием, полезна для здоровья, но ее следует употреблять только в умеренных количествах, когда речь идет об уровне гемоглобина. Кальций снижает усваиваемость железа, поэтому с молочными продуктами, если у вас низкий гемоглобин, лучше подождать.

Ранее "Кубанские новости" рассказали о необычных продуктах, повышающих гемоглобин.

Анализ крови на гемоглобин: эффекты высокого уровня и нормальные диапазоны

Гемоглобин - чрезвычайно важный белок. Являясь неотъемлемой частью красных кровяных телец, он доставляет кислород ко всем частям тела. В этом посте (часть 1) мы рассмотрим роли, пользу для здоровья, а также потенциальные недостатки гемоглобина. Кроме того, мы обсуждаем лабораторные тесты на гемоглобин, нормальные значения и контрольные диапазоны.

Что такое гемоглобин?

Структура Hb

Гемоглобин человека (Hb) состоит из четырех белков (субъединиц), называемых цепями.Большая часть нормального взрослого гемоглобина состоит из двух альфа- и двух бета-цепей [1].

Каждая из четырех цепочек содержит «гемовую» часть. «Гем» - это молекула, содержащая железо. Он связывает кислород, диоксид углерода или другие небольшие молекулы, такие как оксид азота [2, 1].

Железо, содержащееся в гемоглобине, отвечает за красный цвет крови.

Функция гемоглобина

Основная функция гемоглобина - переносить кислород из легких в ткани , и углекислый газ ( CO 2 ) из тканей в легкие [3, 4 ].

Однако он также взаимодействует с двумя другими газами, оксидом углерода (CO) и оксидом азота (NO) [3].

В организме человека содержится около 750 г гемоглобина, в основном содержащегося в красных кровяных тельцах (эритроцитах) [5].

Зрелый эритроцит содержит около 270 миллионов молекул гемоглобина [5].

Наконец, каждая молекула Hb способна связывать до четырех молекул кислорода, позволяя каждому эритроциту переносить более одного миллиарда молекул кислорода [5]!

https: // www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3824146/

На кислородную функцию гемоглобина влияет [1]:

  • pH - более низкий pH (более кислый) в тканях увеличивает выделение кислорода и стимулирует связывание углекислого газа. Более высокий pH (более щелочной) в легких вызывает выделение углекислого газа и стимулирует связывание кислорода
  • Уровни других молекул (ионы водорода, углекислый газ, 2,3-бисфосфоглицериновая кислота, IHP, хлорид и фосфат) - У людей, привыкших к большой высоте, концентрация 2,3-БПГ в крови увеличивается, что позволяет большему количеству кислорода доставляться к тканям
  • Температура - Повышение температуры снижает насыщение гемоглобина кислородом

Обратите внимание, что внутри тела pH и температура обычно находятся в очень узком диапазоне от 7. 35 - 7,45 и 97,0 - 99,8 градусов по Фаренгейту (36,1 - 37,7 градусов по Цельсию) соответственно [6].

Исследования показывают, что гемоглобин, помимо крови, также может играть неожиданную роль в других тканях. Цепи гемоглобина также обнаружены в лейкоцитах (макрофагах), стенках кровеносных сосудов (эндотелиальные клетки), легких (альвеолярные клетки), хрусталике глаза, почках (мезангиальные клетки) и нейронах, высвобождающих дофамин [7, 8].

Исследование предполагает, что в стенках кровеносных сосудов гемоглобин может помочь контролировать уровень оксида азота и, таким образом, участвовать в сужении или расширении кровеносных сосудов.Это означает, что гемоглобин может влиять на кровяное давление, кровоток и доставку кислорода к тканям извне эритроцитов [8].

Типы гемоглобина

В эритроцитах здоровых взрослых [5]:

  • 97% общего гемоглобина составляет HbA типа (с двумя альфа- и двумя бета-цепями)
  • 2,5% - HbA2 (с двумя альфа и две дельта цепи)
  • 0,5% - это HbF или гемоглобин плода (с двумя альфа и двумя гамма цепями)

Как следует из названия, гемоглобин плода составляет 80% гемоглобина у новорожденных.У него немного более высокое сродство к кислороду, чем у взрослого гемоглобина. После рождения производство постепенно переключается на гемоглобин взрослых в течение нескольких месяцев. В норме к концу первого года жизни преобладают «взрослые» гемоглобины (А и А2) [5, 3, 4].

В некоторых случаях HbF сохраняется в эритроцитах взрослых. Это состояние, в основном бессимптомное, известное как наследственная стойкость гемоглобина плода [3].

Метаболизм гемоглобина

Когда эритроциты стареют и / или повреждаются, гемоглобин попадает в кровь.В нашей крови есть несколько молекул, которые распознают и связывают свободный гемоглобин, включая гаптоглобин (Hp) и гемопексин (Hpx) [9].

Гаптоглобин ( Hp ) - первичный поглотитель гемоглобина в крови [9].

Он необратимо связывает гемоглобин, циркулирующий в крови, и переносит его к специальным лейкоцитам, называемым моноцитами или макрофагами [9].

Эти клетки трансформируют группу гема в биливердин (желчный пигмент), окись углерода и железо [10].

Железо обычно перерабатывается для включения в новые эритроциты [10].

В случаях массивного разрушения эритроцитов, которое случается при некоторых заболеваниях, Hb также выводится почками. Однако, если гаптоглобин и гемопексин не функционируют должным образом, это может вызвать повреждение почек в результате окислительного стресса [10].

Тестирование гемоглобина

Вы можете легко проверить уровень гемоглобина, выполнив общий анализ крови ( CBC ) test .Общий анализ крови - это обычный тест, результаты которого обычно готовы через пару часов.

Этот тест проверяет количество и свойства ваших кровяных телец, включая эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Уровень гемоглобина обычно указывается в граммах (г) на децилитр (дл) или литр (л) цельной крови (децилитр равен 100 миллилитрам или 1/10 литра).

Нормальный уровень гемоглобина

Нормальный уровень гемоглобина зависит от вашего возраста и пола.Они также могут незначительно отличаться между лабораториями и в разных популяциях:

  • Новорожденные: от 14 до 24 г / дл
  • Дети: от 9,5 до 13 г / дл
  • Взрослые Мужчины : 13 . 5 до 17 . 5 г / дл
  • Взрослые женщины : 12-15 . 5 г / дл

Нормальный уровень гемоглобина незначительно снижается во время беременности [11, 12].

Афроамериканцы могут иметь более низкий уровень гемоглобина, чем белые [13].

Гемоглобин: преимущества

1) Обеспечивает ткани кислородом

Мы не можем жить без гемоглобина. Он снабжает ткани кислородом и поддерживает все функции организма.

Тем не менее, гемоглобин также имеет некоторые другие менее известные полезные функции, перечисленные ниже.

2) Способствует расширению кровеносных сосудов

Гемоглобин способен производить и высвобождать молекулы оксида азота (NO) [3].

Исследования показывают, что гемоглобин все больше производит оксид азота, когда красные кровяные тельца попадают в области с низким содержанием кислорода (гипоксия).Там оксид азота увеличивает кровоток за счет расширения кровеносных сосудов и тем самым увеличивает поступление кислорода [3].

3) Важно для когнитивной функции

Несколько исследований показали, что низкий гемоглобин и анемия могут помочь предсказать деменцию или снижение когнитивных функций. Вероятно, это связано с хроническим снижением поступления кислорода в мозг [14, 15].

Исследование с участием 1435 пожилых людей показало, что люди с низким уровнем гемоглобина (ниже 13 г / дл у мужчин и 12 г / дл женщин) имели более высокий риск развития деменции в течение следующих трех лет [15].

Аналогичным образом, в другом исследовании 881 пожилого человека, тех, у кого была анемия, имели на 60% повышенный риск развития болезни Альцгеймера в течение следующих 3 лет [16].

Кроме того, в другом исследовании с участием 558 пожилых женщин снижение гемоглобина было связано как с когнитивным, так и с физическим снижением при ежегодных контрольных визитах [17].

Однако влияние низкого гемоглобина на когнитивные функции не ограничивается пожилыми людьми.

В исследовании 322 детей дети с анемией показали худшие результаты по двум тестам когнитивной функции [18].

4) Повышает вероятность заболеваний

Адекватный уровень гемоглобина важен для правильного функционирования нашего организма. Особенно это актуально для людей с различными расстройствами и заболеваниями.

Анемия была связана с худшими клиническими исходами, включая более длительное пребывание в больнице , снижение качества жизни , и повышенный риск заболеваемости и смертности [19].

5) Обезболивающее?

Исследователи обнаружили, что некоторые пептиды, производные от гемоглобина, обладают опиатоподобной активностью [20, 21].Это означает, что они потенциально могут облегчить боль. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы установить, какую роль эти пептиды играют в нашем организме, если таковая имеется.

Гемоглобин: отрицательные

Гемоглобин вызывает ряд побочных эффектов. Это происходит либо при высоком уровне гемоглобина из-за слишком большого количества эритроцитов в кровотоке, либо когда большее количество свободного гемоглобина выбрасывается в кровоток из-за повышенного разрушения эритроцитов.

1) Свободный гемоглобин увеличивает окислительный стресс

Гемоглобин производит значительное количество активных форм кислорода ( ROS ) [10].

Чтобы справиться с этим, красные кровяные тельца оснащены высокоэффективной антиоксидантной защитой. Они содержат ферменты, такие как супероксиддисмутаза Cu / Zn (SOD1), каталаза (Cat), глутатионпероксидаза (Gpx-1) и пероксиредоксины (Prdx1 и Prdx2). Глутатион (GSH) также способствует этой защите [10].

Пока гемоглобин содержится в красных кровяных тельцах, об этих активных формах кислорода заботятся. Однако, когда красные кровяные тельца разрываются и высвобождают свободный гемоглобин в кровь без всех антиоксидантных молекул, гемоглобин может потенциально нанести окислительный ущерб кровеносным сосудам и обнаженным тканям [22].

Это происходит, когда поглотители (такие как гаптоглобин) не могут эффективно удалить свободный гемоглобин из крови [9].

Когда системы очистки и детоксикации перегружены, гемоглобин может вызвать дисфункцию кровеносных сосудов и органов [22].

Состояния, которые приводят к разрушению эритроцитов и высвобождению большого количества свободного гемоглобина в кровоток, включают:

  • Инфекции, вызываемые бактериями, паразитами (малярия) и вирусом гриппа [23].
  • Унаследованные и приобретенные заболевания крови, такие как серповидноклеточная анемия, дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и пароксизмальная ночная гемоглобинурия [23].
  • Лечение антибиотиками, противовоспалительными и другими препаратами, такими как котримоксазол, ципрофлоксацин, флударабин, лоразепам и диклофенак [23].

2) Свободный гемоглобин увеличивает воспаление

Свободный гем ( железосодержащая часть гемоглобина ) может вызывать воспаление [23].

Как свободный гем, полученный из гемоглобина, так и продукты распада гемоглобина действуют провоспалительно. Они увеличивают воспалительные цитокины (такие как IL-8) и привлекают провоспалительные клетки [9].

3) Увеличивает риск образования тромбов

Когда концентрация гемоглобина достигает ≥ 18 г / дл , , толщина крови ( вязкость ) достигает уровня, который нарушает микроциркуляцию .Микроциркуляция - это циркуляция крови в мельчайших кровеносных сосудах [11].

В результате к тканям поступает меньше кислорода . Эффекты аналогичны ситуации, наблюдаемой при тяжелой анемии (очень низкий гемоглобин). Это часто проявляется в виде цианоза (синюшного обесцвечивания) и нарушения психической функции в результате нарушения мозгового кровообращения [11].

Кроме того, из-за плохого кровотока существенно возрастает риск закупорки кровеносных сосудов сгустками крови (тромбоэмболия) [11].

С другой стороны, в условиях повышенной деструкции красных кровяных телец бесклеточный гемоглобин связывает оксид азота, который обычно играет важную полезную роль, расширяя кровеносные сосуды. Без оксида азота могут возникнуть непроизвольные сокращения мышц (дистония гладких мышц), образование тромбов (тромбоз) и дисфункция кровеносных сосудов [23].

4) Высокий уровень связан с высоким кровяным давлением

Высокий уровень гемоглобина может способствовать развитию высокого кровяного давления.

В исследовании с участием более 100 тысяч здоровых людей более высокий уровень гемоглобина был связан с более высоким кровяным давлением [24].

5) Высокий уровень связан с нарушением когнитивной функции

Более высокий уровень гемоглобина был связан с более высокой скоростью глобального когнитивного снижения у пожилых людей [16].

В исследовании 881 пожилого человека участники с высоким гемоглобином имели повышенный риск развития болезни Альцгеймера в течение следующих трех лет [16].

У 793 пожилых людей с высоким гемоглобином результаты тестов памяти и скорости восприятия были хуже [25].

Обратите внимание, что низкий уровень гемоглобина также ухудшает когнитивные функции, и поэтому важно контролировать уровень гемоглобина.

6) Свободный гемоглобин может обострить болезнь

Свободный гемоглобин отрицательно влияет на исход многих состояний, включая гемолитические анемии, сепсис и малярию [9].

Острое воздействие свободного гемоглобина преувеличивает воспалительное и окислительное повреждение тканей у нетолерантных людей, инфицированных малярией [9].

Появление свободного гемоглобина в крови связывают с развитием малярии головного мозга, которая остается наиболее тяжелым и трудно поддающимся лечению осложнением болезни [9].

Серия гемоглобина

Это первая часть серии из трех частей:

Анемия у детей - Американский семейный врач

ДЖОЗЕФ Дж. ИРВИН, доктор медицины, и ДЖЕФФРИ Т. КИРЧНЕР, доктор медицины, Ланкастерская больница общего профиля, Ланкастер , Пенсильвания

Am Fam Physician. , 15 октября 2001 г .; 64 (8): 1379-1387.

С анемией у детей обычно сталкивается семейный врач. Существует несколько причин, но при наличии подробного анамнеза, физического осмотра и ограниченного лабораторного анализа обычно можно установить конкретный диагноз. Использование среднего корпускулярного объема для классификации анемии как микроцитарной, нормоцитарной или макроцитарной является стандартным диагностическим подходом. Наиболее распространенной формой микроцитарной анемии является дефицит железа, вызванный пониженным потреблением с пищей.Это легко поддается лечению добавками железа, и раннее вмешательство может предотвратить потерю когнитивной функции в дальнейшем. Менее распространенными причинами микроцитоза являются талассемия и отравление свинцом. Нормоцитарная анемия имеет множество причин, что затрудняет диагностику. Подсчет ретикулоцитов поможет сузить дифференциальный диагноз; однако может потребоваться дополнительное тестирование, чтобы исключить гемолиз, гемоглобинопатии, дефекты мембран и энзимопатии. Макроцитарная анемия может быть вызвана дефицитом фолиевой кислоты и / или витамина B 12 , гипотиреозом и заболеванием печени.Эта форма анемии редко встречается у детей.

Анемия - частое лабораторное отклонение у детей. До 20 процентов детей в Соединенных Штатах и ​​80 процентов детей в развивающихся странах будут иметь анемию в какой-то момент к 18 годам.1

Физиология производства гемоглобина

Эритропоэтин является основным гормональным регулятором красной крови. производство клеток (эритроцитов). У плода эритропоэтин поступает из системы моноцитов / макрофагов печени.Постнатально эритропоэтин вырабатывается перитубулярными клетками почек. Ключевые этапы дифференцировки красных кровяных телец включают конденсацию ядерного материала красных кровяных телец, выработку гемоглобина до 90 процентов от общей массы красных кровяных телец и вытеснение ядра, которое вызывает потерю способности к синтезу эритроцитов. Нормальные эритроциты выживают в среднем 120 дней, в то время как аномальные эритроциты - всего 15 дней.1

Молекула гемоглобина представляет собой гемопротеиновый комплекс из двух пар похожих полипептидных цепей.У развивающихся людей существует шесть типов гемоглобина: эмбриональный, Gower-I, Gower-II, Portland, фетальный гемоглобин (HbF) и нормальный взрослый гемоглобин (HbA и HbA 2 ). HbF - это основной гемоглобин плода. Он имеет более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин взрослого, что увеличивает эффективность переноса кислорода к плоду. Относительные количества HbF быстро снижаются до следовых уровней к возрасту от шести до 12 месяцев и в конечном итоге заменяются взрослыми формами HbA и HbA 2

Общий подход к лечению

Большинство детей с анемией не имеют симптомов и имеют аномальный уровень гемоглобина или гематокрита при обычном скрининге (таблица 1).2 Нечасто ребенок с анемией может иметь бледность, утомляемость и желтуху, но может быть или не быть в критическом состоянии. Ключевые исторические моменты и результаты физикального обследования могут выявить основную причину анемии.

Организм новорожденного восстанавливает и накапливает железо, поскольку уровень гематокрита снижается в течение первых нескольких месяцев жизни. Таким образом, у доношенных детей дефицит железа редко является причиной анемии до достижения шестимесячного возраста. У недоношенных детей дефицит железа может возникнуть только после удвоения веса при рождении.Х-сцепленные причины анемии, такие как дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD), следует учитывать у мужчин. Дефицит пируваткиназы является аутосомно-рецессивным и связан с хронической гемолитической анемией различной степени тяжести. Недостаток питания, пика или геофагия в анамнезе предполагают дефицит железа. Недавнее употребление рецептурных препаратов может указывать на дефицит G6PD или апластическую анемию. Недавнее вирусное заболевание может указывать на аплазию эритроцитов. Рецидивирующая диарея вызывает подозрение на мальабсорбцию и скрытую кровопотерю, возникающую при чревном спру и воспалительном заболевании кишечника.

Посмотреть / распечатать таблицу

ТАБЛИЦА 1
Рекомендации по скринингу анемии у детей
  1. Целевая группа профилактических служб США рекомендует проверять гемоглобин или гематокрит в возрасте от шести до 12 месяцев у младенцев из группы высокого риска. К группе высокого риска относятся: чернокожие, коренные американцы, коренные жители Аляски, младенцы, живущие в бедности, иммигранты из развивающихся стран, недоношенные младенцы и младенцы с низкой массой тела при рождении, а также младенцы, основным пищевым рационом которых является не обогащенное коровье молоко.Новорожденных следует обследовать на гемоглобинопатию с помощью электрофореза гемоглобина. Выборочный скрининг уместен в регионах с низкой распространенностью.

  2. Рекомендации Американской академии семейных врачей аналогичны рекомендациям Целевой группы США по профилактическим услугам.

  3. Американская педиатрическая академия рекомендует проверять гемоглобин или гематокрит при посещении через шесть, девять или 12 месяцев всем младенцам. Универсальный скрининг новорожденных на анемию не требуется.

ТАБЛИЦА 1
Рекомендации по скринингу анемии у детей
  1. Целевая группа профилактических служб США рекомендует проверять гемоглобин или гематокрит в возрасте от шести до 12 месяцев у младенцев из группы высокого риска. К группе высокого риска относятся: чернокожие, коренные американцы, коренные жители Аляски, младенцы, живущие в бедности, иммигранты из развивающихся стран, недоношенные младенцы и младенцы с низкой массой тела при рождении, а также младенцы, основным пищевым рационом которых является не обогащенное коровье молоко.Новорожденных следует обследовать на гемоглобинопатию с помощью электрофореза гемоглобина. Выборочный скрининг уместен в регионах с низкой распространенностью.

  2. Рекомендации Американской академии семейных врачей аналогичны рекомендациям Целевой группы США по профилактическим услугам.

  3. Американская педиатрическая академия рекомендует проверять гемоглобин или гематокрит при посещении через шесть, девять или 12 месяцев всем младенцам. Универсальный скрининг новорожденных на анемию не требуется.

Медицинский осмотр важен, но для большинства детей с анемией он ничем не примечателен. Данные, указывающие на хроническую анемию, включают раздражительность, бледность (обычно не наблюдается до тех пор, пока уровень гемоглобина не станет менее 7 г на дл [70 г на л]), глоссит, систолический шум, задержку роста и изменения ногтевого ложа. У детей с острой анемией часто наблюдаются более серьезные клинические проявления, включая желтуху, тахипноэ, тахикардию, спленомегалию, гематурию и застойную сердечную недостаточность.

Лабораторная оценка

Анемия определяется как снижение концентрации гемоглобина и массы эритроцитов по сравнению с таковыми в контрольной группе того же возраста. В ситуациях скрининга, таких как годовой осмотр, обычно определяется только уровень гемоглобина. Если во время этого скрининга обнаруживается анемия, образец следует обновить до полного количества клеток крови (CBC), поскольку в некоторых лабораториях образцы крови хранятся до семи дней. Врачи должны сначала посмотреть на средний корпускулярный объем (MCV), который позволяет отнести анемию к одной из стандартных классификаций микроцитарной, нормоцитарной и макроцитарной (Таблица 2).3,4 После сужения дифференциального диагноза на основе MCV клиницист может перейти к дополнительному диагностическому обследованию.

Следующий этап обследования на анемию должен включать периферический мазок и измерение количества ретикулоцитов. Патологические находки периферического мазка могут указывать на этиологию анемии на основании морфологии эритроцитов. Базофильная пунктирная линия (рис. 1а), представляющая агрегированные рибосомы, может наблюдаться при синдромах талассемии, дефиците железа и отравлении свинцом.Тельца Хауэлла-Джолли (рис. 1b) представляют собой ядерные остатки, наблюдаемые при асплении, злокачественной анемии и тяжелой недостаточности железа. Кольцевые тельца Кэбота (рис. 1c) также являются остатками ядра и проявляются при токсичности свинца, злокачественной анемии и гемолитической анемии. Тела Хайнца (рис. 1d) состоят из денатурированного агрегированного гемоглобина и могут быть обнаружены при талассемии, асплениях и хронических заболеваниях печени.

Подсчет ретикулоцитов (или процентное содержание) помогает отличить гипопродуктивную анемию (снижение выработки эритроцитов) от деструктивного процесса (усиление разрушения эритроцитов).Низкое количество ретикулоцитов может указывать на нарушения костного мозга или апластический криз, в то время как высокое количество обычно указывает на гемолитический процесс или активную кровопотерю. Скорректированное количество ретикулоцитов корректирует различия в гематокрите и является более точным индикатором эритропоэтической активности. Чтобы рассчитать скорректированное количество ретикулоцитов, умножьте количество ретикулоцитов пациента (или процент) на результат деления уровня гематокрита пациента на нормальный уровень гематокрита. Скорректированное количество ретикулоцитов выше 1.5 предполагает повышенное производство эритроцитов. В случае снижения выживаемости эритроцитов костный мозг обычно реагирует увеличением продукции ретикулоцитов, обычно более 2 процентов или с абсолютным количеством более 100 000 клеток на мм 3 (100 × 10 6 на л). Это предположительное свидетельство хронического гемолиза, если ретикулоцитоз сохраняется.

Просмотр / печать Рисунок

РИСУНОК 1.

Изображение морфологии эритроцитов, которые могут появляться на периферическом мазке, показывая: (A) базофильную штриховку, (B) тельца Хауэл-Джолли, ( C) Кольцевые тела Кабота и (D) тела Хайнца.


РИСУНОК 1.

Изображение морфологии эритроцитов, которые могут появиться на периферическом мазке, показывая: (A) базофильную штриховку, (B) тельца Хауэлла-Джолли, (C) кольцевые тельца Кэбота и (D) Тела Хайнца.

Если после анализа первоначальных лабораторных данных диагноз все еще неясен, могут потребоваться другие подтверждающие исследования. Тесты для определения того, является ли MCV слишком низким, включают уровень железа в сыворотке, общую железосвязывающую способность (TIBC) и уровень свинца.Уровень ферритина в сыворотке может быть приемлемой заменой уровня железа в сыворотке или уровня TIBC. Уровни ферритина в сыворотке крови первыми снижаются у пациентов с дефицитом железа, они чувствительны и специфичны. Однако, поскольку сывороточный ферритин является реагентом острой фазы, он может быть ошибочно повышен. Если есть подозрение на гемолиз, прямой тест Кумбса, анализ G6PD, электрофорез гемоглобина и определение лактатдегидрогеназы (ЛДГ), гаптоглобина и билирубина (непрямые) могут помочь подтвердить диагноз.У ребенка с анемией и повышенным MCV врач должен проверить уровень витамина B 12 , фолиевой кислоты и тиреотропного гормона.

Другие тесты для диагностического подтверждения включают панель ферментов эритроцитов для диагностики энзимопатий, осмотической хрупкости для диагностики наследственного сфероцитоза, изоэлектрическое фокусирование гемоглобина для диагностики вариантов гемоглобина, исследования мембранных белков для диагностики мембранопатий и цитогенетические исследования3. при подозрении на гематологическое злокачественное новообразование может быть показана аспирация костного мозга.Перед заказом этих более сложных анализов обычно требуется консультация гематолога.

ТАБЛИЦА 2
Классификация анемий по размеру красных кровяных телец

Правообладатель не предоставил права на воспроизведение этого элемента на электронных носителях. Сведения об отсутствующем элементе см. В исходной печатной версии данной публикации.

Типы анемии на основе MCV

МИКРОЦИТИЧЕСКИЕ АНЕМИИ

Наиболее распространенной и предотвратимой формой микроцитарной анемии является железодефицитная анемия.1 Распространенность железодефицитной анемии в Соединенных Штатах колеблется от 3 до 10 процентов и может достигать 30 процентов в группах населения с низким доходом. в возрасте от одного года до трех лет при анемии. Дети с хроническим или острым заболеванием, преждевременными родами или с известной дискразией крови были исключены из исследования. Авторы обнаружили, что примерно 7 процентов детей в этой популяции страдали железодефицитной анемией и 10 процентов страдали железодефицитной анемией.6

Просмотр / печать таблицы

ТАБЛИЦА 3
Возрастные индексы клеток крови
от 1 до 3 дней

18,5 (185)

для взрослых

Возраст Гемоглобин, г / дл (г / л) Гематокрит (%) MC4V31, мкм (fL) MCHC, г / дл (г / л) Ретикулоциты

Гестация от 26 до 30 недель *

13,4 (134)

41,5

118,2 (118,2)

37.9 (379)

-

Срок беременности 28 недель

14,5 (145)

45 (0,45)

120 (120)

  • )

  • (от 5 до 10)

    Срок беременности 32 недели

    15,0 (150)

    47 (0,47)

    118 (118)

  • 320)

  • (от 3 до 10)

    Срок действия † (шнур)

    16.5 (165)

    51 (0,51)

    108 (108)

    33,0 (330)

    (от 3 до 7)

    56 (0,56)

    108 (108)

    33,0 (330)

    (1,8–4,6)

    9039 2 недели

    16,6 (166)

    53 (0.53)

    105 (105)

    31,4 (314)

    1 месяц

    13,9 (139)

    1010002

    44 (0,44397) 101)

    31,8 (318)

    (от 0,1 до 1,7)

    2 месяца

    11,2 (112)

    35 (0,35)

  • )

  • 31.8 (318)

    6 месяцев

    12,6 (126)

    36 (0,36)

    76 (76)

    35,0 (76)

    35,0 ( (0,7 - 2,3)

    От 6 месяцев до 2 лет

    12,0 (120)

    36 (0,36)

    78 (78)

    33,0

    От 2 до 6 лет

    12.5 (125)

    37 (0,37)

    81 (81)

    34,0 (340)

    (0,5–1,0)

    от 6 до 12 лет

    13,5 (135)

    40 (0,40)

    86 (86)

    34,0 (340)

    (0,5–1,0)

    от 12 до 18392 лет

    Мужской

    14.5 (145)

    43 (0,43)

    88 (88)

    34,0 (340)

    (0,5–1,0)

    Женский 14,0 (140)

    41 (0,41)

    90 (90)

    34,0 (340)

    (0,5–1,0)

    Мужской

    15.5 (155)

    47 (0,47)

    90 (90)

    34,0 (340)

    (0,8–2,5)

    Женский 14,0 (140)

    41 (0,41)

    90 (90)

    34,0 (340)

    (0,8–4,1)

    ТАБЛИЦА 3
    Возрастной индекс клеток крови
    9500003

    56 (0,56)

    (314)

    43 (0,47)

    Возраст Гемоглобин, г / дл (г / л) Гематокрит (%) MCV, мкм 3 (фл) MCHC, г / дл (г / л)

    Беременность от 26 до 30 недель *

    13.4 (134)

    41,5 (0,42)

    118,2 (118,2)

    37,9 (379)

    -

    (145)

    (145 9392) )

    45 (0,45)

    120 (120)

    31,0 (310)

    (от 5 до 10)

    32 недели беременности 90,0 (

    9039) 150)

    47 (0.47)

    118 (118)

    32,0 (320)

    (от 3 до 10)

    Термин † (шнур)

    16,5 (165)

    51 (0,51)

    108 (108)

    33,0 (330)

    (от 3 до 7)

    от 1 до 3 дней

    18,5

    108 (108)

    33.0 (330)

    (1,8 - 4,6)

    2 недели

    16,6 (166)

    53 (0,53)

    105 (105)

    1 месяц

    13,9 (139)

    44 (0,44)

    101 (101)

    31,8 От 0,1 до 1,7)

    2 месяца

    11.2 (112)

    35 (0,35)

    95 (95)

    31,8 (318)

    6 месяцев

    12,69 36 (0,36)

    76 (76)

    35,0 (350)

    (0,7–2,3)

    от 6 месяцев до 2 лет

    002 12,0 (12039)

    36 (0.36)

    78 (78)

    33,0 (330)

    От 2 до 6 лет

    12,5 (125)

    37 (0,37392)

    37 (0,37392) 81 (81)

    34,0 (340)

    (от 0,5 до 1,0)

    от 6 до 12 лет

    13,5 (135)

    40 (90 0,40) 9500003 40 (90 0,40) 9500003

    86 (86)

    34.0 (340)

    (от 0,5 до 1,0)

    от 12 до 18 лет

    Мужской

    14,5 (145)

    88 (88)

    34,0 (340)

    (от 0,5 до 1,0)

    Женский

    14,0 (140)

    14,0 (140)

    90 (90)

    34.0 (340)

    (от 0,5 до 1,0)

    Взрослый

    Мужской

    15,5 (155)

    470003 (90)

    34,0 (340)

    (от 0,8 до 2,5)

    Женский

    14,0 (140)

    41 (0,41) (90)

    34.0 (340)

    (от 0,8 до 4,1)

    Тяжелый дефицит железа обычно легко диагностируется; однако более легкие формы дефицита железа представляют собой большую проблему. Нормальные значения соответствующих возрасту индексов эритроцитов перечислены в таблице 37.

    Если анамнез и лабораторные данные предполагают железодефицитную анемию, у бессимптомных младенцев от 9 до 12 месяцев уместно провести одномесячное эмпирическое испытание приема добавок железа. . Низкий MCV и повышенная ширина распределения эритроцитов (RDW) предполагают дефицит железа.8 RDW - это показатель изменчивости размера красных кровяных телец (анизоцитоз), который является самым ранним проявлением дефицита железа.9 Таблица 48 показывает, как RDW помогает отличить дефицит железа от других причин микроцитоза.10

    Добавки железа дают ребенку в дозировке от 3 до 6 мг на кг в день в форме сульфата железа перед завтраком. Повышение уровня гемоглобина более чем на 1,0 г на дл (10,0 г на л) к четырем неделям является диагностическим признаком железодефицитной анемии и требует продолжения терапии в течение двух-трех дополнительных месяцев для надлежащего восполнения запасов железа.11 В течение этого времени могут быть проведены дополнительные диетические вмешательства и обучение пациентов. Если анемия рецидивирует, необходимо обследование для определения источника скрытой кровопотери.

    Широко признано, что дефицит железа может иметь долгосрочные последствия, часто необратимые. Несколько исследований показали, что обращение анемии не улучшило результаты стандартизированных тестов.12,13 В одном исследовании14 была изучена группа коста-риканских детей в возрасте пяти лет. У детей с железодефицитной анемией средней степени тяжести (гемоглобин менее 10 г на дл [100 г на л]) в младенчестве результаты стандартизированных тестов в возрасте пяти лет были значительно ниже, несмотря на восстановление нормального гематологического статуса и роста.Исследования на моделях крыс показали, что железодефицитная анемия в раннем возрасте вызывает дефицит дофаминовых рецепторов, который нельзя исправить, обращая анемию вспять15,16. Поэтому крайне важно, чтобы врачи пытались предотвратить дефицит железа у детей до второго года жизни. . Стратегии профилактики железодефицитной анемии могут снизить вероятность развития заболевания (Таблица 517).

    Показания, перечисленные в таблице 48, могут помочь дифференцировать другие микроцитарные анемии.Талассемии - это генетическая недостаточность гена, кодирующего цепи глобина. У пациентов с талассемией ни α-цепь, ни β-цепь не могут быть синтезированы в достаточных количествах, что соответствует номенклатуре α-талассемии или β-талассемии. Этот дефицит вызывает несбалансированный синтез глобиновой цепи, что приводит к преждевременной гибели эритроцитов (таблица 618 (p1403)). Существует около 100 мутаций разной степени тяжести, вызывающих талассемию. Они чаще встречаются у лиц средиземноморского, африканского, индийского и ближневосточного происхождения.Они вызывают нарушение синтеза полипептида гемоглобина, которое может протекать бессимптомно, с легкими симптомами или вызывать тяжелую анемию.

    Направление подходит для случаев неясного диагноза и для лечения более тяжелых типов анемии.

    Клиницист часто сталкивается с микроцитарной анемией в популяции с более высокой распространенностью талассемии. Индекс Ментцера был разработан, чтобы помочь отличить талассемию от дефицита железа. Он рассчитывается путем деления количества эритроцитов на MCV.Когда коэффициент меньше 13, более вероятна талассемия, а если коэффициент больше 13, дефицит железа более вероятен.19 Таким образом, у ребенка с факторами риска дефицита железа и индексом Ментцера, указывающим на дефицит железа, a как указано выше, оправдано испытание добавок железа. При повторной проверке общего анализа крови через четыре-шесть недель можно взять дополнительные пробирки с кровью и удерживать их в зависимости от результатов общего анализа крови. Затем их можно направить на электрофорез гемоглобина или другие клинически значимые тесты, если не было адекватного ответа на испытание с добавками железа.

    Просмотр / печать таблицы

    ТАБЛИЦА 4
    Соотношение ширины распределения эритроцитов и среднего корпускулярного объема
  • Нормальный

  • Ширина распределения эритроцитов Средний корпускулярный объем
    Нормальный Высокий

    Нормальный (от 11,5 до 14,5) *

    Гетерозиготная α- или ß-талассемия

    Апластическая анемия

    3

    Прелейкоз

    Высокий (более 14.5)

    Дефицит железа, болезнь HgH или серповидноклеточная β-талассемия

    Хроническое заболевание

    Дефицит фолиевой кислоты

    3

    3

    82

    Дробление красных клеток

    Витамин B 12 дефицит

    ТАБЛИЦА 4
    Соотношение ширины распределения эритроцитов и среднего корпускулярного объема
    Нормальный
    Ширина распределения эритроцитов Средний корпускулярный объем
    Высокий

    Нормальный (11.От 5 до 14,5) *

    Гетерозиготная α- или ß-талассемия

    -

    Апластическая анемия

    003

  • 002

  • Высокий (более 14,5)

    Дефицит железа, болезнь HgH или серповидно-β-талассемия

    Хроническое заболевание

    Дефицит фолиевой кислоты

  • 000 красных клеток фрагментация

    Болезнь печени

    Дефицит витамина B 12

    Другими причинами микроцитарной анемии являются отравление свинцом и сидеробластная анемия.Отравление свинцом диагностируется у ребенка с повышенным уровнем свинца в сыворотке крови. Приобретенные и наследственные формы сидеробластной анемии у детей встречаются очень редко.

    ТАБЛИЦА 5
    Рекомендации по питанию для профилактики дефицита железа Американской академии педиатрии

    Правообладатель не предоставил права на воспроизведение этого элемента на электронных носителях. Сведения об отсутствующем элементе см. В исходной печатной версии данной публикации.

    Просмотреть / распечатать таблицу

    ТАБЛИЦА 6
    Клинические и гематологические характеристики основных форм талассемии
    Клинические проявления

    3

    2 нормальный

    нормальный

    Тип талассемии Экспрессия глобинового гена Гематологические признаки

    β-талассемия

    β ° гомозиготный

    β ° / β °

    Тяжелая анемия; нормобластемия

    Анемия Кули

    HbF более 90% Нет HbA HbA 2 повышен

    β +

    β0003

    903

    Анизоцитоз, пойкилоцитоз; умеренно тяжелая анемия

    Промежуточная талассемия

    HbA: от 20 до 40 процентов HbF: от 60 до 80 процентов

    β ° гетерозиготный

    82 β °

    82 β гипохромия, анемия легкой и средней степени

    Может иметь спленомегалию, желтуху

    Повышает HbA 2 и HbF

    β

    β

    Микроцитоз, гипохромия, легкая анемия

    Нормальный

    Повышенный HbA 2 и HbF

    β-молчащий носитель, гетерозиготный

    β0003

  • β-молчащий
  • Нормальный

    Нормальный

    δβ гетерозиготный

    δβ / (δβ) °

    Микроцитоз, гипохромия, легкая анемия

    Обычно нормальный

    HbF: от 5 до 20 процентов HbF: от 5 до 20 процентов

    γδβ гетерозиготный

    γδβ / (γδβ) °

    Новорожденный: гемолитическая анемия с микроцитозом нормобластемия Взрослый: похож на гетерозиготную гемолитическую анемию с нормобластемией

    Новорожденный: аналогичен гетерозиготному δβ

    Нормальный

    α-талассемии

    α сайлентблок

    -, α / α, α

    Нормальный

    α признак

    -, α / -, α или -, - / α α

    Микроцитоз, гипохромия, легкая анемия

    Обычно нормальный

    Новорожденный: Hb Barts (γ 4 ) от 5 до 10 процентов Ребенок или взрослый: нормальный

    Болезнь HbH

    -, α / -, -

    Микроцитоз, тельца включения при наджизненном окрашивании; умеренно тяжелая анемия

    Промежуточная талассемия

    Новорожденный: Hb Barts (γ 4 ) от 20 до 30 процентов Ребенок или взрослый: HbH (β 4 ) от 4 до 20 процентов

  • 9 α − hydrops fetalis

    -, - / -, -

    Анизоцитоз, пойкилоцитоз; тяжелая анемия

    Водянка плода; обычно мертворожденная или неонатальная смерть

    Hb Barts (y 4 ) 80–90 процентов; нет HbA или HbF

    ТАБЛИЦА 6
    Клинические и гематологические характеристики основных форм талассемии

    3

    2 нормальный

    нормальный

    Тип талассемии Экспрессия глобинового гена Гематологические признаки Клинические проявления Клинические данные

    β-талассемия

    β ° гомозиготная

    β ° / β °

    Тяжелая анемия; нормобластемия

    Анемия Кули

    HbF более 90% Нет HbA HbA 2 повышен

    β +

    β0003

    903

    Анизоцитоз, пойкилоцитоз; умеренно тяжелая анемия

    Талассемия промежуточная

    HbA: от 20 до 40 процентов HbF: от 60 до 80 процентов

    β ° гетерозиготный

    82 β °

    82 β гипохромия, анемия легкой и средней степени

    Может иметь спленомегалию, желтуху

    Повышает HbA 2 и HbF

    β

    β

    Микроцитоз, гипохромия, легкая анемия

    Нормальный

    Повышенный HbA 2 и HbF

    β-молчащий носитель, гетерозиготный

    β0003

  • β-молчащий
  • Нормальный

    Нормальный

    δβ гетерозиготный

    δβ / (δβ) °

    Микроцитоз, гипохромия, легкая анемия

    Обычно нормальный

    HbF: от 5 до 20 процентов HbF: от 5 до 20 процентов

    γδβ гетерозиготный

    γδβ / (γδβ) °

    Новорожденный: гемолитическая анемия с микроцитозом нормобластемия Взрослый: похож на гетерозиготную гемолитическую анемию с нормобластемией

    Новорожденный: похож на гетерозиготную δβ

    Нормальный

    α-талассемии

    α сайлентблок

    -, α / α, α

    Нормальный

    α признак

    -, α / -, α или -, - / α α

    Микроцитоз, гипохромия, легкая анемия

    Обычно нормальный

    Новорожденный: Hb Barts (γ 4 ) от 5 до 10 процентов Ребенок или взрослый: нормальный

    Болезнь HbH

    -, α / -, -

    Микроцитоз, тельца включения при наджизненном окрашивании; умеренно тяжелая анемия

    Промежуточная талассемия

    Новорожденный: Hb Barts (γ 4 ) от 20 до 30 процентов Ребенок или взрослый: HbH (β 4 ) от 4 до 20 процентов

  • 9 α − hydrops fetalis

    -, - / -, -

    Анизоцитоз, пойкилоцитоз; тяжелая анемия

    Водянка плода; обычно мертворожденная или неонатальная смерть

    Hb Barts (y 4 ) 80–90 процентов; нет HbA или HbF

    НОРМОЦИТИЧЕСКИЕ АНЕМИИ

    Установление диагноза нормоцитарной анемии у ребенка может быть клинически трудным.Во-первых, получите количество ретикулоцитов, чтобы определить, снижается ли продукция красных кровяных телец или увеличивается их разрушение. Когда происходит усиление деструкции, количество ретикулоцитов будет высоким, уровни ЛДГ и непрямого билирубина увеличатся, и в периферическом мазке могут быть признаки разрушения красных кровяных телец (т. Е. Шистоцитов, серповидных клеток, слезных форм и пойкилоцитов). При снижении выработки эритроцитов количество ретикулоцитов будет снижено по сравнению с концентрацией гемоглобина.В зависимости от тяжести анемии оценка может в конечном итоге потребовать аспирации костного мозга (таблица 7) .18 (p1399)

    Физиологическую анемию младенчества часто путают с патологическим состоянием. В течение первых недель жизни синтез эритропоэтина резко снижается. В последующие шесть-восемь недель гемоглобин достигает нижней точки от 9 до 11 г на дл (от 90 до 110 г на л) или от 7 до 9 г на дл (от 70 до 90 г на л) у недоношенных детей, эритропоэтин производство снова стимулируется, и уровень гемоглобина возвращается к норме.Это часто вызывает беспокойство при рутинном осмотре ребенка с лихорадкой. Общий анализ крови, полученный для оценки количества лейкоцитов, может выявить «аномальный» уровень гемоглобина. Эта физиологическая анемия, если она не ниже ожидаемого диапазона для этой возрастной группы, не требует дальнейшего изучения.

    Просмотреть / распечатать таблицу

    ТАБЛИЦА 7
    Клинически важные серповидно-клеточные синдромы
    Клинический объем Эритроцитов.

    HbO: от 40 до 45

  • + + + + + +

    Клеточный Клинически важный
    Серповидно-клеточное заболевание Состав гемоглобина (%) HbAity 2 уровень Клинические особенности

    HbSS

    HbS: 80-95

    Нормальный

    Нормальный

    + до + до + + +

    9227

    HbF: от 2 до 20

    HbS-β ° -талассемия

    HbS: от 75 до 90

    Повышенный

    Сниженный +

    +

    Пониженный +

    909

    В целом неотличимы от SS

    HbF: от 5 до 25

    HbS-β + -талассемия

    HbS: от 5 до 85

    Повышенный

    Пониженный

    + до + +

    + до + +

    более мягкий, чем

    HbA: от 10 до 30

    HbF: от 5 до 10

    HbSS с признаком α-талассемии (-, α / -, α)

    HbS: от 80397 до 90 33

    Нормальный

    Сниженный

    + + to + + + +

    Может быть мягче, чем SS

    HbF: 10-20

    SC : От 45 до 50

    Нормальный

    Нормальный

    + to + + +

    Обычно мягче, чем SS; более высокая частота костных инфарктов и пролиферативного заболевания сетчатки

    HbC: от 45 до 50

    HbF: от 2 до 5

    HbSo Arab

    :

    Нормальный

    Нормальный

    от + + до + + + +

    В целом неотличим от SS

    HbO: от 40 до 45

    HbSD Лос-Анджелес

    HbS: от 45 до 50

    Нормальный

    Нормальный

    + + to + + + +

    9000 как серьезный 9000

    HbD: от 30 до 40

    HbF: от 5 до 20

    HbS / HPFH *

    HbS: От 65 до 80

    Нормальный

    Нормальный

    0 до +

    Обычно бессимптомный

    HbF: 15–30

    : От 32 до 45

    Нормальный

    Нормальный

    0 до +

    Бессимптомный

    HbA: 52-65

    9226 9382 к 95

    HbO: от 40 до 45

  • + + + + + +

    HbA: от 52 до 65

  • ) является частой причиной угнетения костного мозга, обычно вызывая от четырех до восьми дней аплазии.20 У здоровых детей гематологические осложнения возникают редко; однако у детей с серповидно-клеточной анемией или наследственным сфероцитозом или эллиптоцитозом последствия этой вирусной аплазии эритроцитов могут быть катастрофическими. Это связано с тем, что средняя продолжительность жизни сфероцита или эллиптоцита заметно снижается с 120 дней до 10–30 дней. Таким образом, объем циркулирующей крови значительно больше зависит от продукции костного мозга. Детей с острой парвовирусной инфекцией обычно госпитализируют для внутривенного введения иммуноглобулина и переливания крови, если анемия симптоматическая или тяжелая (гемоглобин ниже 3.5 г на дл [35 г на л]) 21

    Дефицит ферментов, таких как G6PD и пируваткиназа, характеризуется приступами гемолиза во время некоторой формы стресса. Дефицит G6PD является наиболее распространенной энзимопатией и присутствует у 13 процентов чернокожих мужчин, 2 процентов чернокожих женщин и у некоторых детей средиземноморского и юго-восточного азиатского происхождения.22 В случае дефицита G6PD окислительный стресс может вызвать гемолитическую анемию. это может быть драматичным. Клинически это проявляется желтухой, а также другими признаками и симптомами низкого уровня гемоглобина.Пониженный уровень G6PD подтвердит диагноз, но может быть нормальным при остром гемолизе. В этом случае тест следует повторить через несколько месяцев после разрешения эпизода. В настоящее время большинство больниц тестируют на G6PD и пируваткиназу в рамках скрининга новорожденных перед выпиской из больницы.

    МАКРОЦИТИЧЕСКИЕ АНЕМИИ

    Макроцитарные анемии у детей относительно редки, но обычно вызваны дефицитом витамина B 12 и фолиевой кислоты. Другие возможные причины включают хроническое заболевание печени, гипотиреоз и миелодиспластические расстройства.

    Дефицит фолиевой кислоты обычно является вторичной причиной недостаточного питания. Человеческое и коровье молоко являются достаточными источниками фолиевой кислоты. Этот дефицит лечат парентеральным или пероральным приемом фолиевой кислоты в дозировке от 1 до 3 мг один раз в день.23 Гематологический ответ на добавление фолиевой кислоты можно увидеть в течение 72 часов.

    Витамин B 12 Дефицит витамина B в результате недоедания в Соединенных Штатах встречается редко. Врожденная злокачественная анемия возникает из-за неспособности секретировать внутренний фактор желудка.Неврологические симптомы появляются примерно в девяти месячном возрасте в зависимости от запасов витамина B 12 с рождения4. Предпочтительным лечением является прием добавок витамина B 12 на протяжении всей жизни.

    Заключительный комментарий

    Методы лечения и диагностики анемии у детей были четко определены. Одной из основных областей для улучшения первичной медико-санитарной помощи является предотвращение дефицита железа, поскольку он связан с постоянной задержкой психомоторного развития.Соответствующий скрининг и последующее диагностическое обследование позволят семейному врачу правильно диагностировать большинство случаев анемии у детей. Направление к гематологу всегда уместно в сложных или менее определенных случаях.

    % PDF-1.3 % 171 0 объект > эндобдж xref 171 103 0000000016 00000 н. 0000003102 00000 п. 0000003301 00000 н. 0000003337 00000 н. 0000003654 00000 п. 0000003771 00000 н. 0000003913 00000 н. 0000004030 00000 н. 0000004172 00000 н. 0000004290 00000 н. 0000004432 00000 н. 0000004551 00000 н. 0000004693 00000 н. 0000004812 00000 н. 0000004954 00000 н. 0000005073 00000 н. 0000005215 00000 н. 0000005334 00000 п. 0000005476 00000 п. 0000005595 00000 н. 0000005737 00000 н. 0000005856 00000 н. 0000005998 00000 н. 0000006118 00000 п. 0000006260 00000 н. 0000006380 00000 н. 0000006522 00000 н. 0000006789 00000 н. 0000006967 00000 н. 0000011841 00000 п. 0000011891 00000 п. 0000012069 00000 п. 0000017497 00000 п. 0000017547 00000 п. 0000017717 00000 п. 0000019915 00000 п. 0000020822 00000 п. 0000020872 00000 п. 0000021777 00000 п. 0000022304 00000 п. 0000023211 00000 п. 0000024116 00000 п. 0000024294 00000 п. 0000024331 00000 п. 0000028097 00000 п. 0000028147 00000 п. 0000028218 00000 п. 0000029456 00000 п. 0000030748 00000 п. 0000035357 00000 п. 0000035407 00000 п. 0000035577 00000 п. 0000036096 00000 п. 0000037262 00000 п. 0000038167 00000 п. 0000039072 00000 н. 0000039122 00000 п. 0000041838 00000 п. 0000042016 00000 п. 0000042066 00000 п. 0000045988 00000 п. 0000046166 00000 п. 0000047408 00000 п. 0000048792 00000 п. 0000048838 00000 п. 0000050126 00000 п. 0000051029 00000 п. 0000052001 00000 п. 0000052051 00000 п. 0000053480 00000 п. 0000053655 00000 п. 0000055701 00000 п. 0000056741 00000 п. 0000121209 00000 н. 0000121238 00000 н. 0000121288 00000 н. 0000121768 00000 н. 0000121946 00000 н. 0000121996 00000 н. 0000122788 00000 н. 0000122965 00000 н. 0000123037 00000 н. 0000123393 00000 н. 0000123526 00000 н. 0000123657 00000 н. 0000123807 00000 н. 0000123951 00000 н. 0000124120 00000 н. 0000124269 00000 н. 0000124420 00000 н. 0000124602 00000 н. 0000124759 00000 н. 0000124900 00000 н. 0000125046 00000 н. 0000125218 00000 п. 0000125366 00000 н. 0000125519 00000 н. 0000125743 00000 н. 0000125951 00000 н. 0000126203 00000 н. 0000126391 00000 н. 0000126540 00000 н. 0000002356 00000 н. трейлер ] / Назад 248159 >> startxref 0 %% EOF 273 0 объект > поток hb```f`} A ؀,; 0 H

    Объем in vivo и динамика гемоглобина эритроцитов человека

    Цитата: Malka R, Delgado FF, Manalis SR, Higgins JM (2014) In Vivo Volume и динамика гемоглобина эритроцитов человека.PLoS Comput Biol 10 (10): e1003839. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003839

    Редактор: Дэниел А. Бирд, Мичиганский университет, Соединенные Штаты Америки

    Поступила: 15 мая 2014 г .; Принята к печати: 1 августа 2014 г .; Опубликовано: 9 октября 2014 г.

    Авторские права: © 2014 Malka et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Авторы подтверждают, что все данные, лежащие в основе выводов, полностью доступны без ограничений. Все соответствующие данные находятся в документе.

    Финансирование: Эта работа финансировалась по контракту W911NF-09-D-0001 Института совместных биотехнологий с Исследовательским офисом армии США (SRM). Премия директора NIH "Новый новатор" и грант NIH 1DP2DK098087 (JMH). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

    Введение

    Типичный эритроцит теряет 30% своего объема и 20% своего внутриклеточного гемоглобина (Hb) в течение своей 100-дневной продолжительности жизни в кровотоке [1] - [6]. Эти физические характеристики контролируют способность эритроцитов выполнять свою основную функцию доставки кислорода к тканям. При установившейся скорости производства и рециркуляции около 2,5 клеток в секунду у взрослого человека эти процессы должны строго регулироваться, но, несмотря на доступность эритроцитов и многолетние исследования [7], механизмы этих явлений потери объема и гемоглобина не ясны [ 8].

    Общий анализ крови включает характеристики популяции эритроцитов и используется для диагностики и мониторинга почти всех заболеваний и медицинских состояний. Эти характеристики эритроцитов в значительной степени определяются событиями созревания. Количественная оценка созревания эритроцитов может помочь диагностировать и контролировать многие патологические состояния [9], [10]. Недостаток питания, воспаление и рак часто приводят к изменениям в циркулирующей популяции эритроцитов.

    эритроцитов выделяют везикулы по мере их циркуляции, и считается, что этот процесс доминирует над изменениями физических характеристик эритроцитов, происходящими во время созревания (см. E.г., [11] - [14]). Поскольку образование пузырьков невозможно контролировать непосредственно in vivo, необходимы теоретические исследования. Чтобы исследовать роль пузырьков в созревании эритроцитов, мы используем преимущества новых мощных измерений отдельных клеток (см., Например, [15] - [18]). Несмотря на большое количество методов измерения характеристик отдельных клеток эритроцитов, существует не так много теоретических исследований, объединяющих эти данные. Мы разрабатываем модель, сочетающую биофизические соображения с измерениями объема и содержания гемоглобина (как на рисунке 1).Модель предсказывает характеристики сухой массы и плотности эритроцитов (т. Е. Массу и плотность неводного клеточного содержимого), и мы используем измерения этих количеств для проверки моделей и определения физических требований к процессам созревания эритроцитов.

    Рис. 1. Одноклеточные измерения объема клеток и массового содержания гемоглобина (Hb) как для общей популяции эритроцитов (синий), так и для некоторых из самых молодых клеток (ретикулоциты, красный цвет).

    И объем, и гемоглобин выше в молодых клетках.Измерения проводились на 38 545 клетках здорового человека с использованием автоматического клинического гематологического анализатора Siemens Advia 2120 [30].

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003839.g001

    На рисунке 1 показано изменение объема и массы гемоглобина для некоторых из самых молодых клеток (возрастом менее 2 дней), называемых ретикулоцитами, идентифицированных с помощью окрашивания РНК [19 ], и общая популяция эритроцитов от одного здорового человека. В таблице 1 мы суммируем наши оценки объема и потери гемоглобина при переходе от ретикулоцитов к зрелым клеткам.

    Сначала мы предлагаем теоретическую основу для исследования влияния пузырьков на биофизические свойства эритроцитов по мере их старения. Чтобы применить теорию, мы оцениваем скорость везикуляции на основе существующих эмпирических данных. Затем мы описываем требования к процессу уменьшения объема, к процессу уменьшения гемоглобина и к процессу уменьшения площади поверхности. Мы показываем, что везикуляция не может учитывать весь объем и потерю гемоглобина эритроцитами, поскольку сумма потерянного объема или массы гемоглобина в везикулах значительно меньше, чем потеря клетками.Мы обнаружили, что везикуляция может объяснить потерю площади поверхности и что потеря площади поверхности должна быть связана с потерей гемоглобина, чтобы объяснить наблюдаемый профиль сухой плотности эритроцитов.

    Результаты

    Теоретический анализ биофизического эффекта везикуляции на единичный RBC

    Здесь мы предлагаем семейство случайных процессов, которые описывают, как биофизические свойства клетки меняются по мере ее старения и высвобождения пузырьков в процессе без утечек, когда предполагается, что вся масса, теряемая клеткой, находится в пузырьках.

    Модель описывает, как свойство, например, объем, масса и т. Д., Изменяется, когда количество теряется в одной везикуле. Таким образом, (по возрасту) - это разница между исходным значением и общим количеством, потерянным в пузырьках, (1)

    - это пуассоновский процесс с постоянной скоростью, подсчитывающий количество везикул, потерянных с возрастом. Мы предполагаем, что это не зависит от возраста и от того, на что указывает анализ везикул из хранимой крови [20]. Таким образом, для простоты наше первое приближение редукционного члена представляет собой сложный случайный процесс Пуассона [21].Используя эти предположения, мы можем рассчитать ожидание относительно возраста: (2)

    Поскольку популяция эритроцитов имеет разный возраст, мы рассматриваем возраст как случайную величину и рассматриваем как условное ожидание при условии, что возраст клетки равен:. Принимая второе математическое ожидание, теперь в отношении возраста, с учетом и предположительно не зависящим от него, мы получаем: (3)

    Этот анализ позволяет делать выводы даже на основе грубых измерений, поскольку для расчета разницы требуется только среднее значение исходной и генеральной совокупности.Более подробный анализ и моделирование (с использованием траекторий Пуассона, см., Например, [22]) обсуждаются в материалах и методах. Чтобы применить модель, нам необходимо оценить характеристики везикуляции.

    Уменьшение объема за счет везикуляции

    В этом разделе мы используем оценочные средние скорости везикуляции (в таблице 2) и эмпирические размеры везикул (см. Материалы и методы), чтобы показать, что большая часть (> 80%) уменьшения объема во время старения клеток не может быть объяснена везикуляцией.Мы моделируем уменьшение объема ячейки с помощью уравнения. (1), заменив на: (6)

    - это объем клетки в возрасте, и это объем -го пузырька (аппроксимируется как шар с радиусом), ведущего, как в формуле. (3), к следующему соотношению между размером везикулы и: (7)

    Мы оцениваем по популяции молодых ретикулоцитов (красные точки на рис. 1), предположительно возрастной (используя интенсивность окрашивания ретикулоцитов Advia, мы берем клетки, связанные с высшей третью).Мы оцениваем от общей численности населения РБК. Максимальная оценка составляет (везикулы / клетка / день) и потребует среднего радиуса везикул> 185 нм для учета общего потерянного объема (как указано в Таблице 3). Радиус везикулы вдвое больше, чем при любом среднем измерении везикул (см. Материалы и методы). Сообщенные средние радиусы везикул составляют 53–93 нм, что потребует> 75, что больше, чем самая большая эмпирическая оценка. На рисунке 2 мы можем видеть большую разницу между прогнозами модели (логарифм уравнения(7) синим цветом) и диапазон экспериментальных наблюдений, основанных на измерениях клеток крови у 21 здорового взрослого человека (сплошные линии обозначают средние значения, а соответствующие заштрихованные области обозначают диапазоны). Большая разница между диапазоном наблюдаемых значений и значений, предсказываемых моделью, указывает на то, что везикуляция может объяснить только небольшую часть (<20%) наблюдаемой потери объема (см. Таблицу 3). В материалах и методах мы делаем то же самое, используя независимые данные и геометрическую аргументацию.

    Рис. 2. Измерения в сравнении с прогнозируемым изменением объема, массы Hb и площади поверхности из-за образования пузырьков.

    (a) Измерения крови человека (n = 21) используются для исследования взаимосвязи между радиусом везикул () и скоростью выделения (), как предсказано моделью потери объема (логарифм уравнения (7), синяя линия (сплошная линия) для среднего значения, заштрихованная область для диапазона) и модели массы Hb (логарифм уравнения (8), черная линия) в сравнении с наблюдаемыми значениями параметров (серая область). Средний возраст эритроцитов был принят равным 50 дням.Прогнозы модели площади (логарифм уравнения (9), пунктирно-красный) получены с использованием данных из таблицы 4. (b) диапазон средней скорости везикуляции (таблица 2) и (c) средний размер пузырьков (см. Материалы и методы). для подробностей.)

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003839.g002

    Снижение массы гемоглобина за счет везикуляции

    Теперь мы используем уравнение. (1) для описания уменьшения массы Hb. Масса гемоглобина в возрастной клетке () - это разница между исходной массой гемоглобина () и общей массой, потерянной в пузырьках (масса гемоглобина в одной пузырьке).Связь между потерянной массой и параметрами везикуляции, как в уравнении. (3) определяется выражением (8) где - концентрация Hb, [Hb] в везикуле. Комбинируя измерения клеточной массы гемоглобина в крови (как показано на рисунке 1) с уравнением (8), мы получаем предсказанное соотношение между размером пузырьков и размером везикул на рисунке 2 (черная линия для среднего прогноза). Модель везикуляции может объяснить только общую потерю гемоглобина и самое большее при крайних допущениях (см. Таблицу 3). Таким образом, мы пришли к выводу, что в созревании эритроцитов должны участвовать другие процессы, кроме пузырьков.

    В нашей модели масса гемоглобина в везикулах пропорциональна средней концентрации гемоглобина в шедших клетках (30–35 г / дл). Если бы везикула [Hb] была по крайней мере в пять раз больше, в среднем, везикуляция могла бы объяснить общую потерю Hb, но такая концентрация Hb физически невозможна и также потребовала бы неизвестного процесса для упаковки Hb в везикулы. С другой стороны, измерения могут недооценивать фракцию мелких везикул, но мы покажем позже, что увеличенная фракция мелких везикул несовместима с измерениями сухой массы, предполагая, что дополнительный механизм действительно вовлечен в снижение Hb.

    Уменьшение площади поверхности за счет образования пузырьков

    Эволюция площади поверхности и соотношение между потерянной площадью и параметрами пузырьков, как в формуле. (3) дается формулой (9)

    - площадь поверхности мембраны везикулы сферической формы. Мы используем значения из таблицы 4, чтобы оценить потерю площади и уравнение. (9) для прогнозов на рисунке 2 (пунктирно-красная линия). Мы обнаружили, что в случае потери площади поверхности, везикуляция сама по себе является достаточным механизмом для потери площади поверхности, учитывая ограничения на размер везикул (средний радиус 53-93 нм) и (4-13 везикул / день).

    Уменьшение сухой массы за счет образования пузырьков

    Мы можем отделить динамику массы гемоглобина от динамики объема, измеряя сухую массу клеток (безводную массу) и сухую плотность клеток (плотность неводных компонентов). Теперь мы интегрируем модели уменьшения Hb и уменьшения площади поверхности (уравнение (8) и уравнение (9)), в результате чего получаем уравнение. (15) изучить изменения сухой массы и плотности клеток в процессе созревания. Масса гемоглобина в клетке оценивается примерно в 95–97% от ее сухой массы [27].Мы используем недавно доступные измерения сухой массы одноклеточных и сухой плотности (называемые SMR) [16]. На рисунке 3 показаны сухая масса и плотность клеток (фиолетовые точки) для популяции эритроцитов, полученные с помощью SMR. Плотность в сухом состоянии очень мало изменяется с сухой массой, несмотря на большое изменение сухой массы в течение срока службы элемента (коэффициент вариации сухой массы составляет 16,9% по сравнению с 0,3% для сухой плотности).

    Рис. 3. Начальные значения клеточной сухой массы и плотности (красные точки) соответствуют среднему значению верхних 20% значений сухой массы, измеренным с помощью SMR (фиолетовые точки).

    Сухая масса и плотность ячеек изменяются в соответствии с моделями 1 и 2, описанными в основном тексте. Зеленая линия представляет собой подробный путь к примерной ячейке, другие пути выбираются случайным образом (синие точки), чтобы соответствовать размеру выборки измеренных данных SMR. ( a ) Везикула [Hb] идентична везикуле отщепляющейся клетки, и эта модель требует в 10 раз больше пузырьков на клетку, чем эмпирические оценки. ( b ) Потерянная масса гемоглобина делится между фиксированным количеством пузырьков (N = 550) для каждой клетки, и эта модель затем требует недопустимой везикулы [Hb] 260 г / дл.( Вставка ) Плотность в сухом состоянии определяется отношением массы гемоглобина к мембране. На диаграмме показано ожидаемое изменение траектории клетки при увеличении соотношения, что произойдет, когда скорость везикуляции увеличивается, в то время как общая потеря массы Hb остается постоянной, оставляя зрелую клетку с меньшим количеством мембран.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003839.g003

    Мы предполагаем следующее: I. Сухая масса эритроцитов состоит из мембраны и гемоглобина. II. Hb и плотность мембраны и постоянны в течение жизни клетки, и (см. Таблицу 5).III. Масса и объем мембраны линейно связаны с площадью поверхности мембраны, см. Уравнение. (14). Переписывая уравнение (8), используя количество везикул: (10) показывает, что масса потерянного Hb определяется количеством везикул, их концентрацией Hb и их объемом. Подробности моделирования приведены в материалах и методах. Вкратце, мы моделируем эволюцию плотности сухой массы клетки, используя уравнение. (15), данные Advia (см. Рис. 1) и случайную выборку размеров пузырьков (см. «Материалы и методы») при двух наборах допущений.

    Модель 1 : Зафиксируйте массу гемоглобина в везикуле, установив значение гемоглобина [Hb] везикулы, равное массе отторгающей клетки.

    Модель 2 : зафиксируйте количество пузырьков на самом высоком уровне в соответствии с эмпирическими данными ().

    Мы сравниваем результаты моделирования с измерениями массовой плотности сухого вещества SMR. Рисунок 3a показывает, что когда молодые клетки (красные точки) развиваются в соответствии с моделью 1, их сухая плотность увеличивается (см. Синие точки), что несовместимо с экспериментальным наблюдением (фиолетовые точки), и определяет N (), несовместимое с эмпирическими оценками () .Таким образом, мы исключаем возможность недооценки количества мелких пузырьков. Когда молодые клетки развиваются в соответствии с моделью 2 (рис. 3b), тенденция их плотности в сухом состоянии соответствует экспериментальным данным, демонстрируя, что скорость потери гемоглобина соответствует скорости потери мембраны во время старения. Однако эта модель требует, чтобы содержание Hb в пузырьках было физически нереалистичным, исходя из значений в Таблице 5 и [26]. Согласованность модели с данными подразумевает, что некоторая часть гемоглобина теряется по механизму, отличному от везикуляции, и этот механизм синхронизируется с везикуляцией.Одним из механизмов, который может вызвать такую ​​синхронизацию между потерей поверхности и потерей гемоглобина, является протекающая везикуляция, при которой часть гемоглобина теряется в окружающую среду в процессе высвобождения везикул.

    Обсуждение

    Мы установили, что хотя везикуляция сама по себе может объяснить наблюдаемую потерю мембраны во время созревания эритроцитов, она не может объяснить потерю всего гемоглобина или объема. Необходим дополнительный процесс для объяснения оставшихся 60–90 объемов и снижения гемоглобина, происходящих во время созревания эритроцитов.

    Плотность в сухом состоянии определяется соотношением массы Hb и площади поверхности клеточной мембраны. Поскольку мы видим очень небольшие изменения в сухой плотности клеток, несмотря на большие изменения в сухой массе, мы заключаем, что изменения массы Hb должны быть связаны с изменениями площади поверхности клеточной мембраны. Мы предполагаем, что неизвестные процессы, ответственные за уменьшение массы и объема до 90% Hb, поэтому физически связаны с изменениями площади поверхности на основе везикуляции. Возможно, что неизвестные процессы включают протекающую везикуляцию, внутриклеточную деградацию и экскрецию и / или взаимодействия с лейкоцитами или другими клетками.Индексы эритроцитов используются в клинике для мониторинга и диагностики широкого спектра состояний. Наша работа помогает сфокусировать будущее исследование молекулярных механизмов созревания эритроцитов, характеристика которых может помочь в раннем выявлении клинических состояний, при которых изменен паттерн созревания.

    Материалы и методы

    Оценка скорости выведения пузырьков

    Мы оцениваем скорость клиренса пузырьков на основании данных, представленных в [26], где исследования мечения пузырьков были выполнены на крысах.Эти данные эквивалентны траектории системы в формуле. (4) с, что позволяет нам получить физиологическую оценку. Сообщалось, что в этих экспериментах везикулы эритроцитов были значительно обогащены по сравнению с везикулами тромбоцитов (16,7 ± 1). Таким образом, данные фракции везикул, представленные на рисунке 4 (синие точки), представляют собой сумму везикул эритроцитов () с некоторой небольшой начальной фракцией везикул тромбоцитов (). Результаты экспериментов описывают общую концентрацию везикул с течением времени:. Мы предполагаем здесь линейную модель ODE для очистки пузырьков без взаимодействия, а именно, принимая уравнение.(4) дважды, заменяя и с и, чтобы сформировать модель зазора для тромбоцитов. Сумма решений этих двух моделей дает общую концентрацию везикул с течением времени

    .

    Данные, представленные в [26], представляют собой оставшуюся часть пузырьков в кровотоке, а не абсолютное количество. Таким образом, мы выводим параметр зазора из оставшейся фракции, где. Сообщаемая чистота везикул, полученных из эритроцитов, по сравнению с общими везикулами составляет () и аналогично для везикул, полученных из тромбоцитов.Таким образом, (11) и у нас есть два параметра для оценки, и. Результат подбора этих двух параметров показан на рисунке 4 (красная / пунктирная кривая). Игнорируя заявленную чистоту, мы подобрали 3 параметра, используя, (12), и улучшили соответствие, как и ожидалось (см. Черную / сплошную кривую на рисунке 4). Подбираемое значение поднимает гипотезу о том, что описанный протокол приводит к 80% обогащению везикул эритроцитов.

    Примечание по моделированию: в линейной модели разные начальные нагрузки ведут себя одинаково. Текущие данные не позволяют нам исследовать этот вопрос.Будущие исследования по маркировке везикул должны включать различные дозы везикул, чтобы проверить, является ли ответ чувствительным к начальной нагрузке или нет.

    Геометрические ограничения на уменьшение объема

    Здесь мы утверждаем, что геометрически невозможно объяснить потерю объема только везикуляцией, подтверждая выводы, полученные в основном тексте с использованием нашей теории случайных процессов, с независимыми данными. Предыдущие измерения [3], сравнивающие молодые эритроциты с общей популяцией, показали, что процентное изменение площади аналогично процентному изменению объема.Формулируя математически, (13) где и - общая потерянная поверхность и общий объем. Используя эмпирические значения из таблицы 4, равенство в (13) выполняется с ошибкой менее 1%. Если везикуляция ответственна за потерю всего объема и площади поверхности, тогда и, где N - общее количество везикул (предполагается, что они имеют фиксированный размер). Вышеупомянутое соотношение требует, чтобы отношение поверхности к объему оставалось постоянным в течение всего срока службы эритроцитов (как в таблице I из [3]). Однако это соотношение подразумевает, что отношение поверхности к объему клетки (в исходном состоянии) идентично таковому у везикулы ().Учитывая ячейку с объемом V и площадью поверхности S, мы определяем как решение. Из изопериметрического неравенства в [28] мы знаем, что для заданного объема минимальная ограничивающая площадь поверхности - это сфера. Следовательно, в общем случае для данного объема (с равенством для сферы). Для пузырька разумно принять сферическую форму, так как. Например, если, то. Оценки для эритроцитов примерно на порядок меньше и, следовательно, несовместимы с везикуляцией как единственным механизмом потери объема.

    Оценка размера пузырьков

    Здесь мы сообщаем о результатах других исследований относительно размеров пузырьков, которые вместе со скоростью пузырьков завершают текущую характеристику процесса пузырьков, необходимую для применения теории в основном тексте. Мы воспроизводим распределение везикул по размерам из [25] рис. 1D (называемое АСМ) и распределение везикул из крови, хранящейся в условиях банка крови [20] (называемое ЯМР). Обратите внимание, что здесь размер - это радиус (для согласования с математическим анализом), а не диаметр, как это чаще всего используется в литературе, особенно в [20], [25].Везикулы в [25] были индуцированы с использованием Ca ++ / ионофора A23187 (Sigma, St Louis, MO). Везикулы меньшего размера называются «нановезикулами», а более крупные - «микровезикулами». Мы используем их подсчеты и объединяем два типа, чтобы сформировать функцию плотности вероятности размера везикул, pdf (рис. 5, слева, синяя линия) и кумулятивная функция распределения, cdf, (рис. 5, справа, синяя линия). AFM cdf показывает, что (для ЯМР это), который является средним размером везикул, который мы использовали в некоторых моделированиях (он выше 95% ДИ среднего значения даже для данных ЯМР).Даже если размер везикул зависит от возраста клеток, мы используем реалистичный размер выборки или размер везикул, превышающий средний, и поэтому мы ожидаем, что простая возрастная зависимость не позволит объяснить результаты, основанные только на везикуляции. Обратите внимание, что небольшое количество очень больших везикул в течение жизни эритроцитов с большим объемом (например, всего 15 мкл) может объяснить потерю объема, но будет несовместимо с измеренными концентрациями везикул в установившемся состоянии.

    Модель и симуляция эволюции сухой массы

    Расчет сухой плотности ячейки требует использования объема и массы мембраны, которые, как предполагается, следующие: (14)

    - площадь мембраны.Предполагается, что это соотношение сохраняется независимо от возраста клетки, с использованием значений и из Таблицы 5.

    Следующие условия используются как в модели 1, так и в модели 2. Мы оцениваем потерю массы гемоглобина из измерений как, то есть, разницу между средней массой гемоглобина молодых эритроцитов и массой общей популяции эритроцитов (данные Advia, как на рисунке 1). Затем мы генерируем путь пробы Пуассона [22] и используем случайную выборку радиусов везикул из распределения на рисунке 5. Предполагая, что везикулы имеют сферическую форму, мы можем вывести площадь и объем поверхности везикул.Для моделирования требуются начальные значения массы Hb и площади поверхности. Массу гемоглобина на образец получают с помощью клинического анализатора Advia, а начальная площадь поверхности согласовывается по объему с данными [29]. Под «согласованным по объему» мы подразумеваем, что для каждой молодой клетки с известной массой и объемом Hb мы находим ячейку с ближайшим объемом в данных об объеме и площади поверхности из [29] и используем эту площадь поверхности для формирования массы Hb. -поверхность пара. Мы используем формулу. (8) и уравнение. (9) для эволюции массы Hb и площади поверхности, их суммы для сухой массы и уравнения.(15) для сухой плотности.

    Тенденция сухой массы и сухой плотности предсказывается путем объединения данных клинического анализатора крови Advia и согласованной по объему площади поверхности из [29]. Данные SMR являются третьим источником данных, и каждый набор данных может иметь фиксированное смещение в зависимости от конкретной калибровки устройства (см. Таблицу 7 для обзора используемых наборов данных). Данные на рисунке 3 получены путем сопоставления средних значений сухой массы и сухой плотности исходных данных, используемых при моделировании, со средними значениями для верхних 20% измеренной сухой массы SMR (смещение 14.6% по массе и 0,9% по плотности). Смещение не влияет на соотношение между сухой массой и сухой плотностью, поскольку мы просто добавляем константу.

    Обратите внимание, что предположение о пузырьке в форме шара является консервативным, поскольку оно приводит к оценке нижнего предела фактического увеличения плотности. Любая другая форма потребует большей площади поверхности везикулы, чтобы содержать такой же объем, что потребует увеличения плотности сбрасывающих клеток больше, чем в случае везикулы шарообразной формы.

    Анализ плотности в сухом состоянии по траектории клетки

    Следующие расчеты показывают при допущениях в формуле.(8) и уравнение. (9), и в частности, что для отделения каждой везикулы клеткой необходимо, чтобы ее плотность в сухом состоянии увеличивалась. Используя уравнение. (10) рассчитываем сухую плотность клеток: (15)

    Тенденция к увеличению плотности вдоль траектории требует этого, если то (со строгим неравенством, по крайней мере, для некоторых возрастов). Теперь посмотрим на эффект отхождения единственной везикулы. Этого анализа достаточно из-за независимого свойства предлагаемой модели приращения. Если это время отделения пузырька, мы сравниваем с для (т.е.,). Переставляя уравнение. (15) получаем, если (16) где - [Hb] в везикуле. Уравнение (16) дает верхнюю границу концентрации Hb в везикулах. Связь рассчитывается из исходной клеточной массы гемоглобина и площади поверхности мембраны, а также радиуса везикулы. Принимая (пг), ( µ m 2 ) и (нм), предел концентрации составляет 600. Для справки, [Hb] в эритроцитах человека никогда не выходит за пределы диапазона 20-50 г / дл, и это физически невозможно достичь такого высокого [Hb] (на основе значений в Таблице 5).Непосредственный вывод состоит в том, что у нас всегда увеличивается плотность сухого вещества вдоль траектории клетки. Этот результат можно было бы продемонстрировать экспериментально, если бы было возможно контролировать одиночный циркулирующий эритроцит в течение как минимум нескольких часов.

    Таким образом, мы обнаружили, что сухая плотность клеток должна монотонно увеличиваться с каждым сбрасыванием пузырьков. Этот анализ сухой плотности вдоль трассы показывает, что разница в двух моделях (как показано на Рисунке 3 a-b) является количественной, а не качественной, поскольку обе модели имеют основную тенденцию к увеличению.Вторая модель (см. Рис. 3b) имеет более умеренное увеличение на везикулу и меньшее количество пузырьков вдоль траектории, что делает тенденцию менее очевидной на фоне изменчивости популяции.

    Данные SMR и моделирование

    На рисунке 6 мы показываем необработанные данные SMR: сухая масса по сравнению с сухой плотностью. Данные о молодых эритроцитах (ретикулоцитах) не были собраны для всех образцов и необходимы для моделирования. На рисунке 7 мы показываем эти образцы с одновременным измерением массы Hb и плотности в сухом состоянии.Здесь сообщаемая скорость везикуляции рассчитывается на образец в соответствии с формулой. (7) с поправкой на модель массы гемоглобина (уравнение (8)) для модели 1, предполагая для модели 2. Модель площади (уравнение (9)) может дать оценку, но поскольку у нас нет отдельных измерений площадь ячейки, мы используем 3 измерения объема и площади поверхности по одной ячейке и сравниваем исходные объемы, как описано выше. Эти предположения, вероятно, уменьшают вариабельность как внутри, так и между выборками. Полученные нами оценки находятся в диапазоне.Обратите внимание, что параметры площади поверхности, используемые в формуле. (9) и на рисунке 2 основаны на таблице 4, которая не зависит от площади поверхности, используемой в моделировании здесь, в контексте прогнозирования профилей плотности сухой массы, которые основаны на данных из [29].

    Рис. 7. Измерения SMR сухой массы и плотности в сухом состоянии, образцы (S1-S5) с соответствующим моделированием на основе данных Advia (первая строка, модель 1, вторая строка модели 2, каждый столбец представляет собой один и тот же образец SMR).

    Для модели 1 рассчитывается по модели массы Hb (уравнение.(8)), а для модели 2 - 11. Молодые клетки (красные точки) эволюционируют с использованием модели 1 или 2 для получения более старых клеток (синие точки) и сравнивают с измеренными данными SMR (фиолетовые точки). . Зеленая линия - это пример траектории одиночного RBC. Обратите внимание, что результаты моделирования (синие точки) представляют собой небольшую случайную выборку из всех смоделированных данных, размер которой соответствует размеру выборки SMR.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003839.g007

    Среди образцов на рисунке 7, S2 (используется на рисунке 3), S4 и S5 более типичны для здоровых взрослых людей на основе среднего Hb. потеря массы.S1 и S3 показывают меньшую, чем обычно, потерю массы Hb (измерение Advia). Для S3 мы видим, что хотя расчетная скорость везикуляции только в 2,5 раза больше при оценке с использованием модели массы Hb по сравнению с моделью площади поверхности, плотность в сухом состоянии охватывает тот же диапазон, и, таким образом, разница между моделями 1 и 2 сохраняется. В образце S1 мы видим, что скорость везикуляции аналогична при оценке либо с помощью модели массы Hb, либо модели площади поверхности. В этом случае потеря массы Hb составляет 0,33 пг, что составляет 13,75% от средней потери у 21 здорового взрослого человека.Дальнейшее исследование этой аномалии выходит за рамки настоящего исследования. Возможно, что новые биофизические измерения, такие как сухая масса и сухая плотность, имеют диагностический потенциал в контексте некоторых форм анемии, которые связаны с популяцией ретикулоцитов, расположенной намного ближе к общей популяции (в отличие от рисунка 1). Вероятно, что эти патологические состояния демонстрируют разные модели созревания эритроцитов.

    Обзор методов измерения

    В этой работе несколько источников данных были интегрированы с помощью нашего математического моделирования.Мы собрали имена параметров, методы и ссылки в таблице 7. Здесь мы кратко опишем эти методы.

    Объем эритроцитов и содержание гемоглобина измеряются с помощью автоматического клинического гематологического анализатора Siemens Advia 2120 [30]. Этот прибор по сути представляет собой проточный цитометр, в котором перед светорассеянием используется изоволюметрический сферический реагент для обеспечения инвариантности измерения к представлению клеток. Используя пару интенсивностей рассеяния света под малым и большим углом и теорию рассеяния Ми, рассчитывают объем клетки и концентрацию гемоглобина для каждой клетки.

    Площадь поверхности измеряется с помощью микрожидкостного устройства либо путем фиксации ячеек в узлах известной геометрии [3], либо путем управления потоком и использования расчетов на основе симметрии для формирования двухмерного изображения [29].

    Клеточная сухая масса и сухая плотность измеряются с помощью SMR, микропроцессорного датчика массы, который реализует принцип Архимеда в микрожидкостном устройстве для отдельных клеток. Измерение плавучей массы или массы в жидкости клетки последовательно в двух жидкостях известной плотности позволяет сделать вывод о массе, объеме и плотности клетки.Когда двумя жидкостями являются H 2 O на основе и D 2 O, ячейка обменивает свое содержание воды на D 2 O, и, таким образом, измерения дают только сухую массу и сухую плотность RBC, поскольку только содержание сухого вещества, а не содержание воды, способствует плавучести в любой жидкости [16].

    Радиусы везикул были измерены либо с помощью изображений атомно-силовой микроскопии (АСМ), предполагая сферическую симметрию [25], либо недавно с помощью мкм ЯМР [20]. Метод μ ЯМР включает мечение микровезикул с помощью магнитных наночастиц, специфичных для мишени (антитело CD235a), и количественное определение их концентрации с использованием миниатюрной системы ядерного магнитного резонанса.

    Как для оценки времени жизни эритроцитов [26], так и для скорости выведения из пузырьков [11], [26], [31], [32], план эксперимента включает выделение эритроцитов / везикул из образца крови, маркировку изолятов, реинфузию меченого образца и многократное измерение доли меченых клеток / везикул с течением времени.

    Заявление об этике

    Протокол исследования был одобрен местным наблюдательным советом (IRB) Массачусетской больницы общего профиля в соответствии с принципами, изложенными в Хельсинкской декларации.Мы использовали образцы крови, которые были собраны исключительно в не исследовательских целях (например, для лечения или диагностики).

    Электрофорез гемоглобина: цель, процедура, риски, результаты

    Электрофорез гемоглобина - это анализ крови, который измеряет различные типы белка, называемого гемоглобином, в ваших эритроцитах. Иногда это называют «оценкой гемоглобина» или «серповидно-клеточным скринингом».

    Новорожденные автоматически проходят этот тест, потому что это закон. Есть ряд причин, по которым вы можете получить его во взрослом возрасте:

    • У вас есть симптомы заболевания крови.
    • У вас высокий риск заболевания крови из-за вашей расы.
    • У вашего ребенка заболевание крови.
    • Другой ваш анализ крови показал ненормальный результат.
    • У вас серповидноклеточная анемия, и вам сделали переливание крови. В этом случае анализ покажет врачам, достаточно ли у вас нормального гемоглобина из новой крови.

    Для подготовки к этому тесту не нужно делать ничего особенного. Но вы должны сообщить своему врачу, если вам делали переливание крови в течение последних 12 недель.В таком случае тест может дать ложный результат.

    Тест предполагает взятие крови иглой. Риски низкие и могут включать:

    • Кровотечение
    • Обморок или головокружение
    • Скопление крови под кожей (гематома)
    • Инфекция

    В лаборатории техник нанесет кровь на специальную бумагу и заполни его электричеством. Гемоглобины перемещаются и образуют на бумаге линии, которые показывают, сколько у вас каждого типа.

    Что нужно для электрофореза гемоглобина?

    Этот тест может помочь вашему врачу определить, есть ли у вас заболевание крови и какой это тип заболевания. Обычно это делается вместе с другими анализами крови.

    Ваш врач может сказать вам, что он назначил этот тест для выявления гемоглобинопатии. Это универсальное слово, означающее аномальный гемоглобин. Нормальный гемоглобин переносит кислород и высвобождает его, чтобы ваши мышцы и органы могли его использовать. Аномальный гемоглобин несет меньше кислорода.Эти клетки крови также имеют более короткую продолжительность жизни, чем нормальный гемоглобин. Это может привести к так называемой гемолитической анемии. Вот где ваши эритроциты умирают раньше, чем должны.

    Аномальный гемоглобин также может быть признаком других состояний, например:

    • Серповидноклеточная болезнь. Обычно ваши кровяные тельца плоские, круглые и немного тоньше в центре. Они выглядят как круглый кусок теста, который вы зажали посередине между большим и большим пальцем. Они гибкие и могут проходить через крошечные кровеносные сосуды.При серповидно-клеточной анемии они имеют форму серпа или четверти луны. Они жесткие и могут застревать в мелких кровеносных сосудах, так что кровь не может пройти. Это может вызвать сильную боль, когда ваши органы и мышцы не получают необходимого им кислорода. Афроамериканцы имеют более высокий риск серповидно-клеточной анемии, чем люди других рас.
    • Болезнь гемоглобина С. Это может вызвать легкую анемию и увеличить селезенку. Но в большинстве случаев это не вызывает особых проблем, если только у вас нет других видов аномальных гемоглобинов.Афроамериканцы имеют более высокий риск заболевания гемоглобином С.
    • Талассемия. Существует более одного типа этого расстройства. Если он у вас есть, ваше тело не вырабатывает достаточно красных кровяных телец или внутри них недостаточно гемоглобина. В зависимости от того, какой вид гемоглобина поражен, талассемия может вызвать анемию легкой, средней или тяжелой степени. Эти расстройства передаются от родителей к детям через гены. Люди итальянского, греческого, ближневосточного, южноазиатского и африканского происхождения чаще болеют талассемией.

    Молекула месяца: гемоглобин

    Красная кровь, голубая кровь
    Вы когда-нибудь задумывались, почему кровеносные сосуды кажутся синими? Кислородная кровь ярко-красная: когда вы порезаетесь, кровь, которую вы видите, - это ярко-красная насыщенная кислородом кровь. Деоксигенированная кровь темно-фиолетового цвета: когда вы сдаете кровь или сдаете образец крови в кабинете врача, она втягивается в трубку для хранения вдали от кислорода, поэтому вы можете видеть этот темно-фиолетовый цвет. Однако темно-фиолетовая деоксигенированная кровь кажется синей, когда течет по нашим венам, особенно у людей со светлой кожей.Это связано с тем, что свет разных цветов проходит через кожу: синий свет отражается в поверхностных слоях кожи, а красный свет проникает глубже. Темная кровь в вене поглощает большую часть этого красного света (а также любого синего света, который проникает так далеко), поэтому мы видим синий свет, который отражается от поверхности кожи. С другой стороны, некоторые организмы, такие как улитки и крабы, используют медь для переноса кислорода, поэтому у них действительно голубая кровь.

    Гемоглобин - это белок, который делает кровь красной.Он состоит из четырех белковых цепей, двух альфа-цепей и двух бета-цепей, каждая с кольцеобразной гемовой группой, содержащей атом железа. Кислород обратимо связывается с этими атомами железа и переносится через кровь. Каждая из белковых цепей похожа по структуре на миоглобин, белок, используемый для хранения кислорода в мышцах и других тканях. Однако четыре цепи гемоглобина дают ему некоторые дополнительные преимущества, как описано ниже.

    Использование и злоупотребление гемоглобином
    Помимо транспорта кислорода, гемоглобин может связывать и переносить другие молекулы, такие как оксид азота и оксид углерода.Оксид азота влияет на стенки кровеносных сосудов, заставляя их расслабляться. Это, в свою очередь, снижает кровяное давление. Недавние исследования показали, что оксид азота может связываться со специфическими остатками цистеина в гемоглобине, а также с железами в гемовых группах, как показано в записи PDB 1buw . Таким образом, гемоглобин способствует регулированию артериального давления, распределяя оксид азота через кровь. С другой стороны, окись углерода - ядовитый газ. Он легко заменяет кислород в гемовых группах, как видно из записи PDB 2hco и многих других, образуя устойчивые комплексы, которые трудно удалить.Это злоупотребление гемовыми группами блокирует нормальное связывание и транспорт кислорода, удушая окружающие клетки.
    Искусственная кровь
    Переливания крови спасли бесчисленное количество жизней. Однако необходимость подбора группы крови, короткий срок хранения крови и возможность заражения по-прежнему вызывают серьезную озабоченность. Понимание того, как работает гемоглобин, основанное на десятилетиях биохимических исследований и множестве кристаллографических структур, побудило к поиску кровезаменителей и искусственной крови.Самый очевидный подход - использовать раствор чистого гемоглобина для восполнения потерянной крови. Основная задача - сохранить вместе четыре белковые цепи гемоглобина. В отсутствие защитной оболочки эритроцита четыре цепи быстро распадаются. Чтобы избежать этой проблемы, были разработаны новые молекулы гемоглобина, в которых две из четырех цепей физически связаны вместе, как показано в записи PDB 1c7d . В этой структуре два дополнительных остатка глицина образуют связь между двумя цепями, предотвращая их разделение в растворе.
    Hemoglobin Cousins ​​
    Просматривая PDB, вы найдете много разных молекул гемоглобина. Вы можете найти новаторскую структуру гемоглобина лошади Макса Перуца в записи 2dhb , показанной на картинке здесь. Есть структуры гемоглобинов человека, как взрослого, так и эмбрионального. Вы также можете найти необычные гемоглобины, такие как леггемоглобин, который содержится в бобовых. Считается, что он защищает чувствительные к кислороду бактерии, которые фиксируют азот в корнях бобовых растений. В последние несколько лет были идентифицированы некоторые родственники гемоглобина, называемые «усеченными гемоглобинами», такие как гемоглобин в записи PDB 1idr , из которых несколько частей классической структуры были вырезаны.Единственная особенность, которая является абсолютно консервативной в этом подсемействе белков, - это аминокислота гистидин, которая связывается с гемовым железом.

    Аллостерическое движение гемоглобина с молекулой кислорода бирюзового цвета.

    Сотрудничество упрощает работу
    Гемоглобин - замечательная молекулярная машина, которая использует движение и небольшие структурные изменения для регулирования своего действия. Связывание кислорода в четырех участках гема в гемоглобине не происходит одновременно. Как только первый гем связывает кислород, он вносит небольшие изменения в структуру соответствующей белковой цепи.Эти изменения подталкивают соседние цепи к другой форме, заставляя их легче связывать кислород. Таким образом, сложно добавить первую молекулу кислорода, но связывание второй, третьей и четвертой молекул кислорода становится все легче и легче. Это дает большое преимущество в функции гемоглобина. Когда кровь находится в легких, где много кислорода, кислород легко связывается с первой субъединицей, а затем быстро заполняет остальные. Затем, когда кровь циркулирует по телу, уровень кислорода падает, а уровень углекислого газа увеличивается.В этой среде гемоглобин выделяет связанный кислород. Как только первая молекула кислорода отпадает, белок начинает менять свою форму. Это побуждает к быстрому высвобождению оставшихся трех атомов кислорода. Таким образом, гемоглобин улавливает максимально возможную нагрузку кислорода в легких и доставляет его туда, где и когда это необходимо.

    На этом анимированном рисунке группа гема одной субъединицы, показанная в маленьком круглом окошке, хранится в одном месте, так что вы можете видеть, как белок перемещается вокруг нее при связывании кислорода.Молекула кислорода показана сине-зеленым цветом. Когда он связывается с атомом железа в центре гема, он тянет аминокислоту гистидин вверх на нижней стороне гема. Это смещает положение всей альфа-спирали, показанной здесь оранжевым цветом под гемом. Это движение распространяется по всей белковой цепи и на другие цепи, в конечном итоге вызывая большое качательное движение двух субъединиц, показанных синим цветом. Показаны две структуры: записи PDB 2hhb и 1hho .

    Проблемные гемоглобины
    Гены белковых цепей гемоглобина имеют небольшие различия в разных человеческих популяциях, поэтому аминокислотная последовательность гемоглобина немного отличается от человека к человеку. В большинстве случаев изменения не влияют на функцию белков и часто даже не замечаются. Однако в некоторых случаях эти разные аминокислоты приводят к серьезным структурным изменениям. Одним из таких примеров является гемоглобин серповидных клеток, где глутамат 6 в бета-цепи мутирован в валин.Это изменение позволяет деоксигенированной форме гемоглобина прилипать друг к другу, как показано в записи PDB 2hbs , производя жесткие волокна гемоглобина внутри эритроцитов. Это, в свою очередь, деформирует эритроцит, который обычно представляет собой гладкий диск, в форму С или серпа. Деформированные клетки хрупкие и часто разрываются, что приводит к потере гемоглобина. Это может показаться ужасной вещью, но в одном случае это действительно преимущество. Паразиты, вызывающие тропическую болезнь малярию, которые проводят часть своего жизненного цикла в красных кровяных тельцах, не могут жить в серповидных клетках, заполненных клетчаткой.Таким образом, люди с серповидноклеточным гемоглобином в некоторой степени устойчивы к малярии. Другие обстоятельства, приводящие к проблемным гемоглобинам, возникают из-за несоответствия в производстве альфа- и бета-белков. Структура требует равного производства обоих белков. Если один из этих белков отсутствует, это приводит к состоянию, называемому талассемией.

    типов гемоглобина на протяжении всей жизни человека - журнал молодых ученых

    Типы гемоглобина на протяжении всей жизни человека.

    Введение:

    В этой статье я кратко рассмотрю различные формы гемоглобина, присутствующие в организме человека; от эмбриона до взрослого человека.

    Во-первых, давайте вспомним роль и структуру гемоглобина.

    роль:

    Роль гемоглобина очень похожа на роль водителя грузовика. Это потому, что гемоглобин загружает кислород, транспортирует кислород и, наконец, выгружает кислород.

    Процесс, посредством которого гемоглобин загружает кислород, называется ассоциацией, и это происходит в регионах с высокой концентрацией кислорода - в легких. Здесь кислород и гемоглобин объединяются, образуя оксигемоглобин.

    Процесс, при котором гемоглобин разгружает кислород, называется диссоциацией и происходит в областях с низкой концентрацией кислорода - в тканях. Здесь оксигемоглобин снова расщепляется на кислород и гемоглобин.

    Следовательно, обратимая реакция может быть описана уравнением:

    Кислород + гемоглобин ⇌ оксигемоглобин

    Состав:

    Гемоглобин - это большая молекула белка, состоящая из четырех атомов железа и имеющая четвертичную структуру.Четвертичная структура - это когда две или более полипептидных цепей соединяются вместе за счет химических связей, которые могут быть ионными, ковалентными или водородными связями.

    В случае гемоглобина имеется четыре полипептидных цепи. Каждая из этих полипептидных цепей содержит группу гема, которая способна связываться с одной молекулой кислорода. Таким образом, каждая молекула гемоглобина может переносить четыре молекулы кислорода. В каждом эритроците содержится около 270 миллионов молекул гемоглобина, поэтому каждый эритроцит может нести около 1080 миллионов молекул кислорода!

    Типы гемоглобина:

    На протяжении всей жизни человека существует семь типов молекул гемоглобина.Четыре, когда вы являетесь эмбрионом, один, когда вы разовьетесь в плод, а затем, когда вы станете взрослым, у вас появятся два.

    Эмбриональный гемоглобин:

    Форма гемоглобина, наиболее распространенная и в наибольшей степени в эмбрионе, - это гемоглобин Гауэр I (ζ 2 ε 2 ). Четыре полипептидные цепи, составляющие этот тип гемоглобина, представляют собой две дзета-цепи и две эпсилон-цепи.

    Остальные три формы гемоглобина присутствуют на гораздо более низких уровнях:

    • Гемоглобин Гауэр II (α 2 ε 2 ) - состоит из двух альфа- и двух эпсилон-цепочек.
    • Гемоглобин Портланд I (ζ 2 γ 2 ) - Состоит из двух дзета- и двух гамма-полипептидов.
    • Гемоглобин Портланд II (ζ 2 β 2 ) - состоит из двух дзета- и двух бета-полипептидных цепей.

    Гемоглобин плода:

    Когда эмбрион превращается в плод и четыре типа эмбриональных молекул гемоглобина исчезают, они заменяются гемоглобином F (α 2 γ 2 )

    Этот тип гемоглобина используется из-за того, что он имеет большее сродство к кислороду, чем взрослый гемоглобин.Таким образом, растущий плод может получать кислород матери, который находится в ее кровотоке.

    Гемоглобин взрослого:

    Гемоглобин F остается в крови ребенка, пока ему не исполнится около шести месяцев, а затем почти весь он замещается гемоглобином взрослого человека.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    © 2019 - Правила здоровья и долголетия
  • Серповидно-клеточная патология Состав гемоглобина (%) HbA 2 уровень Объем эритроцитов (MCV) Клиническая степень тяжести Клинические признаки

    Нормальный

    Нормальный

    + + to + + + +

    Тяжелое заболевание

    HbF: от 2 до 20

    HbS-β ° -талассемия

    Повышенный HbS: от 90 до 90 3

    Снижено

    + + to + + + +

    В целом неотличимо от SS

    HbF: от 5 до 25

    -932assemia

    HbS: от 5 до 85

    Повышенный

    Пониженный

    + до + +

    Обычно мягче, чем SS

    HbS

    HbF: от 5 до 10

    HbSS с признаком α-талассемии (-, α / -, α)

    HbS: от 80 до 90

    Нормальный

    903 97

    Снижено

    + + to + + + +

    Может быть мягче, чем SS

    HbF: 10–20

    457S

    HbSC

    50

    Нормальный

    Нормальный

    + to + + +

    Обычно мягче, чем SS; более высокая частота костных инфарктов и пролиферативного заболевания сетчатки

    HbC: от 45 до 50

    HbF: от 2 до 5

    HbSo Arab

    :

    Нормальный

    Нормальный

    от + + до + + + +

    В целом неотличим от SS

    HbO: от 40 до 45

    HbSD Лос-Анджелес

    HbS: от 45 до 50

    Нормальный

    Нормальный

    + + to + + + +

    9000 как серьезный 9000

    HbD: от 30 до 40

    HbF: от 5 до 20

    HbS / HPFH *

    HbS: От 65 до 80

    Нормальный

    Нормальный

    0 до +

    Обычно бессимптомный

    HbF: 15–30

    : От 32 до 45

    Нормальный

    Нормальный

    От 0 до +

    Бессимптомный

    HbA: 52-65