Гемоглобин и его анализ является чрезвычайно важным белком в нашем организме. Как неотъемлемая часть красных кровяных клеток (эритроцитов), он доставляет кислород ко всем частям тела. В этой статье будет показана польза и вред для здоровья повышенного уровня гемоглобина. Кроме того, мы обсудим лабораторные анализы на гемоглобин, нормальные значения и контрольные диапазоны.
Это третья статья из серии статей о гемоглобине
В основу этой статьи положены выводы 28 научных исследований.
В статье цитируются такие авторы исследований:
- Кафедра биологических наук университета Карнеги-Меллон Питтсбург
- Кафедра молекулярной физиологии и биофизики Университета Вирджинии
- Кафедра нейробиологии Гарвардской медицинской школы
- Отдел лабораторной медицины и патологии, Университета Альберты
- Центр эволюционной медицины, Университет Цюриха
- Каролинский институт и Стокгольмский исследовательский центр геронтологии
- и другие.
Обратите внимание, что цифры в скобках (1, 2, 3 и т.д.) являются кликабельными ссылками на рецензируемые научные исследования. Вы можете перейти по этим ссылкам и ознакомиться с первоисточником информации для статьи.
Содержание
Структура гемоглобина
Гемоглобин (Hb) человека состоит из четырех белков (субъединиц). Эти белки называются цепями. Большинство нормального гемоглобина состоит из двух альфа – и двух бета-цепей. [Р].
Каждая из четырех цепей содержит часть “heme”. “Хем” – это химическая структура, где находится железо. Он связывает кислород, монооксид углерода, или другие небольшие молекулы, таких как оксид азота. [р, р]
Железо, найденное в гемоглобине, отвечает за красный цвет нашей крови.
Функция гемоглобина
Основной функцией гемоглобина является перенос кислорода из легких к тканям тела, и углекислого газа (СО2) от тканей к легким. [р, р]
Однако он также взаимодействует с двумя другими газами – окисью углерода (CO) и окисью азота (NO). [Р]
В организме человека содержится около 750 грамм гемоглобина, в основном, находящегося в красных кровяных клетках (эритроцитах). [Р]
Зрелый эритроцит содержит примерно 270 миллионов молекул гемоглобина. [Р]
Наконец, каждая молекула гемоглобина способна связать четыре молекулы кислорода, что позволяет каждому эритроциту носить в себе более одного миллиарда молекул кислорода. [Р]
Обратите внимание, что внутри тела, рН (кислотно-щелочной баланс) и температура, как правило, находятся в очень узком диапазоне – 7.35-7.45 и 36.11-37.67 градусов, соответственно [Р].
Кроме крови, гемоглобин, кажется, играет некоторые неожиданные роли в других тканях.
Цепи гемоглобина присутствуют также в белых кровяных клетках (макрофаги), стенках кровеносных сосудов (эндотелиальные клетки), легких (альвеолярные клетки), хрусталика глаза, почек (мезангиальные клетки) и допамин-выпускающих (рилизинг) нейронов. [р, р]
В стенке кровеносного сосуда помощь цепей гемоглобина связана с контролем уровня азотоводородной окиси, и таким образом участвует в сжатии или расширении кровеносных сосудов. Это значит, что гемоглобин влияет на кровяное давление, поток крови, и доставку кислорода к тканям.
С другой стороны, гемоглобин в дофамин-рилизинг нейронах, кажется, участвует в митохондриальной функции и может играть роль в нормальной физиологии мозга. [Р]
Типы гемоглобина
В клетках крови здоровых взрослых [Р]:
- 97% общего гемоглобина относится к типу HbA (с двумя альфа-и двумя бета-цепями)
- 2.5% – тип HbA2 (с двумя альфа-и двумя дельта-цепями)
- 0,5% – тип HbF или фетальный гемоглобин (с двумя цепями альфа и двумя гамма-цепями).
Как подсказывает название, фетальный гемоглобин составляет 80% гемоглобина у новорожденных детей. [Р] Фетальный гемоглобин имеет чуть более высокую возможность захвата кислорода, чем это происходит в гемоглобине взрослого человека. [Р]
После рождения, организм ребенка постепенно переходит на взрослый тип гемоглобина в течение нескольких месяцев. [Р] Как правило, к концу первого года жизни, у детей уже преобладает “взрослый” гемоглобин (тип А и А2). [Р]
В некоторых случаях фетальный гемоглобин сохраняется во взрослых эритроцитах. Это состояние в основном не проявляет симптомов, и известна как наследственное персистирование фетального гемоглобина. [Р]
Метаболизм гемоглобина
Когда клетки крови стареют и/или повреждаются, то гемоглобин переходит в кровь. Существует несколько молекул в нашей крови, которые распознают и связывают свободный гемоглобин, в том числе гаптоглобин и hemopexin. [Р].
Гаптоглобин является первичным мусорщиком в крови по поиску и сбору свободного гемоглобина. [Р]
Он необратимо связывается с гемоглобином, который в свободном состоянии циркулирует в крови и транспортирует его в специальные белые кровяные клетки, называемые моноцитами или макрофагами. [Р]
Эти клетки преобразуют группы «heme» в биливердин (пигмент желчи), а также в окиси углерода и железа. [Р]. Железо обычно используется в новых красных кровяных клетках. [Р]
В случае массивного разрушения эритроцитов, которое происходит при некоторых заболеваниях, свободный гемоглобин также очищается почками. Однако экскреция почек сопровождается высвобождением свободного железа, что вызывает повреждение органов от окислительного стресса. [Р]
Гемоглобин. Анализ.
Вы можете легко проверить свои значения гемоглобина, выполнив общий клинический анализ крови. Это обычный тест, и результаты будут готовы через пару часов.
Этот анализ дает вам несколько важных показателей, включая количество красных клеток крови (эритроцитов) и количество гемоглобина в вашей крови.
Уровень гемоглобина дается в граммах (g) в децилитре (dL) или в литре (L) всей крови (децилитр = 100 миллилитров или 1/10 литра).
Нормальный уровень гемоглобина
Нормальные значения гемоглобина при анализе могут быть различны в зависимости от возраста и пола. Они также могут незначительно отличаться в разных лабораториях
- Новорожденные дети: от 14 до 24 г/дл
- Дети: от 9,5 до 13 г/дл
- Мужчины: от 13,5 до 17,5 г/дл
- Женщины: 12 до 15,5 г/дл
- Пожилые мужчины: от 12,4 до 14,9 г/дл
- Пожилые женщины: от 11,7 до 13,8 г/дл
Нормальные уровни гемоглобина уменьшаются во время беременности [р, р].
Гемоглобин: польза повышенных значений
Гемоглобин поставляет кислород
Мы не можем жить без гемоглобина. Он поставляет в ткани организма кислород и поддерживает в рабочем состоянии все функции тела.
Однако, гемоглобин также имеет некоторые другие, менее известные полезные функции, перечисленные ниже.
Гемоглобин расширяет кровеносные сосуды
Гемоглобин способен производить и высвобождать молекулы оксида азота (NO). [Р]
Кажется, что гемоглобин не может все больше и больше захватывать и переносить кислород, когда организм попадает в среду с низким уровнем кислорода (гипоксия). Но, как оказалось, гемоглобин способен увеличить приток крови и кислорода к органам тела, расширяя кровеносные сосуды и тем самым увеличивая поток крови. [Р].
Гемоглобин важен для работы головного мозга
Несколько крупных исследований показали, что анемия или низкий гемоглобин может предсказать развитие слабоумия или нарушений в работе мозга. [Р].
Анемия повышает риск развития деменции из-за хронического снижения доставки кислорода к мозгу [Р].
Исследование с участием 322 пациентов показало, что дети с анемией были хуже по решению двух тестов умственных задач. [Р]
У пожилых людей с низким уровнем гемоглобина (ниже 13 г/дл у мужчин и 12 г/дл у женщин) проявлялся более высокий риск развития деменции спустя 3 года после снижения гемоглобина (исследование с участием 1.435 пожилых). [Р]
Аналогичным образом, люди, страдающие анемией, демонстрировали повышенный на 60% риск развития болезни Альцгеймера (исследование с участием 881 пожилых людей). [Р]
Гемоглобин защищает от инфекций легких
Низкий уровень гемоглобина является фактором риска развития острых инфекций нижних дыхательных путей у детей (исследование с участием 110 детей с низким гемоглобином и 110 детей в контрольной группе). Пациенты с анемией в 4.6 раза более восприимчивы к инфекции нижних дыхательных путей. [Р]
Нормальный уровень гемоглобина предотвращает послеродовую депрессию
Женщины, страдающие от раннего послеродового малокровия, имеют повышенный риск развития послеродовой депрессии (исследование с участием 37 женщин). [Р]
Гемоглобин способствует более быстрому выздоровлению
Адекватные уровни гемоглобина важны для нашего тела, чтобы правильно функционировать. Особенно это касается людей с различными расстройствами и заболеваниями.
Малокровие (анемия) связано с худшими клиническими исходами, включая увеличение продолжительности пребывания в стационаре, снижения качества жизни, а также с повышенным риском заболеваемости и смертности. [Р]
Гемоглобин может помочь снизить боль
Некоторые гемоглобин-производные пептиды обладают активности опиатов. [Р] Это означает, что они потенциально могут снимать (снижать) боль.
Гемоглобин: вред от повышенных значений
Гемоглобин оказывает ряд побочных эффектов. Это происходит либо когда его уровни высоки, либо когда большое количество свободного гемоглобина высвобождается в кровоток из-за повышенного разрушения эритроцитов.
Гемоглобин увеличивает окислительный стресс
Гемоглобин выпускает значительное количество активных форм кислорода (АФК) [Р].
Чтобы справиться с этой проблемой, красные кровяные клетки оснащены высокоэффективной антиоксидантной защитой. Они содержат ферменты, такие как Cu/Zn супероксиддисмутазы (SOD1), каталазу, глутатионпероксидазу (GPX в-1), и peroxiredoxins (Prdx1 и Prdx2). Глутатион (GSH) также способствует этой защите [Р].
До тех пор, пока гемоглобин содержится в красных кровяных клетках, эти активные виды кислорода сдерживаются. Однако, когда красные кровяные клетки лопаются и позволяют гемоглобину попасть в кровь в свободном виде без этих антиоксидантов, то такой гемоглобин начинает наносить окислительное разрушение кровеносных сосудов и тканей организма. [Р]
Это происходит, когда мусорщики (такие, как гаптоглобин) не могут эффективно удалить весь свободный гемоглобин из крови. [Р]
Условия, которые приводят к разрушению клеток крови, выпуская огромное количество свободного гемоглобина в жидкость крови, включают:
- Инфекции, бактерии, паразиты (малярия) и вируса гриппа. [Р]
- Наследственные и приобретенные заболевания крови, такие как серповидно-клеточная анемия, дефицит глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы и пароксизмальная ночная гемоглобинурия [Р]
- Лечение антибактериальными противовоспалительными препаратами, такими как ко-тримоксазол, ципрофлоксацин, флударабин, лоразепам, и диклофенак. [Р]
Гемоглобин увеличивает воспаление
Свободные, вне связи с гемоглобином, «heme» (железосодержащая часть гемоглобина) могут вызвать воспаление. [Р]
И гемоглобин-производные свободные «heme» и ухудшение качества самого гемоглобина действуют как про-воспалительные агенты (вызывают воспаление). Они увеличивают количество воспалительных цитокинов (например, IL-8) и привлекают к себе про-воспалительные иммунные клетки. [Р]
Гемоглобин увеличивает риск образования тромбов
Как только концентрация гемоглобина достигает ≥ 18 г/дл, то вязкость крови достигает уровня, который повреждает микроциркуляцию. Микроциркуляция – это циркуляция крови в самых мелких кровеносных сосудах доставляющие кислород в самые удаленные участки органов. [Р] В результате резко уменьшается количество кислорода, доставк ленного к тканям. Последствия этого аналогичны ситуации, когда развивается тяжелая анемия при очень низком гемаглобине. [Р]
Часто это состояние проявляется цианозом (посинением) и нарушением психических функций в результате изменения мозгового кровообращения. [Р] Кроме того, из-за плохого кровотока существенно возрастает возникновения тромбов (тромбоэмболии). [Р]
Высокая концентрация гемоглобина в крови указывает на повышенный риск инсульта (исследование с участием 143 пациентов). [Р]
Повышенный гемоглобина (>15.2 г/дл) был связан с увеличением заболеваемости инфарктом мозга у жителей Тибета (в исследовании участвовало 284 взрослых людей). [Р]
Также, при состояниях и заболеваниях с повышенным разрушением эритроцитов, внеклеточный ободный гемоглобин связывает оксид азота, который обычно играет важную полезную роль для расширения кровеносных сосудов. [Р] А при уменьшении количества оксида азота в крови может наступить непроизвольные сокращения мышц, образование сгустков крови (тромбоз), и нарушение работы кровеносных сосудов. [Р]
Гемоглобин может способствовать атеросклерозу
Гемоглобин может способствовать упрочнению (затвердению) артерий. Про-воспалительное и окислительное воздействие свободного гемоглобина (вне эритроцитов) инициирует и стимулирует образование бляшек в артериях. [Р]
Кроме того, свободный гемоглобин эффективно связывает оксид азота (NO). Снижение доступности оксида азота делает кровеносные сосуды менее гибкими. [Р]
Немного сниженные уровни гемоглобина при анализе благотворно влияли на снижение артериального давления у женщин, но не у мужчин (исследование с участием 343 пациентов). [Р]
Однако, в некоторых случаях, немного повышенные значения гемоглобина также полезны. Свободный гемоглобин является молекулой сигнала тревоги, которая сигнализирует нашему организму, что где-то есть кровотечение или повреждение тканей. Этот сигнал стимулирует макрофагов (тип лейкоцитов – иммунных клеток) к защитной и антиокислительной деятельности, что останавливает прогрессирование поражения тканей на продвинутых стадиях заболевания. [Р]
Высокий гемоглобин повышает кровяное давление
Высокий уровень гемоглобина может способствовать развитию высокого кровяного давления у здоровых взрослых людей (исследование, охватывающее 101.377 участников). [Р]
Высокий гемоглобин может способствовать метаболическому синдрому
Повышенный гемоглобин был связан с метаболическим синдромом в ряде исследований. [р, р]
Повышенный гемоглобин способен снизить работу мозга
Высокие показатели гемоглобина при анализах были связаны с более высокими темпами нарушения работы головного мозга у людей в пожилом возрасте. [Р]
Участники исследования с более высоким гемоглобином имели повышенный риск развития болезни Альцгеймера (при наблюдении 881 пожилого человека). [Р]
Пожилые люди с высоким гемоглобином показывали худшие результаты тестов на смысловую память и скорость восприятия (исследование с участием 793 пожилых людей) [Р].
Обратите внимание, что низкий гемоглобин также ухудшает функцию мозга, поэтому важно держать уровни гемоглобина в нормальном диапазоне и под постоянным контролем.
Гемоглобин способен обострять заболевания
Свободный гемоглобин (вне эритроцитов) негативно влияет на исход многих заболеваний, в том числе гемолитической анемии, сепсиса и малярии. [Р] Большое количество свободного гемоглобина резко увеличивает воспалительное и окислительное повреждение тканей у болеющих малярией. [Р]
Высокий гемоглобин может отрицательно повлиять на результаты переливания крови
Кровь, которую хранят для переливания, имеет больше свободного гемоглобина, из-за разрушения клетки крови в течение времени. Переливание такой крови увеличивает подавление иммунитета, риски развития инфекций, осложнений на сердце, травматизма почек и рост смертности. [Р]
Морские свинки, подвергшиеся значительному переливанию крови от пожилых животных, продемонстрировали рост случаев гемоглобинурии (аномально высокому гемоглобину в моче), случаев острой почечной недостаточности, приступов высокого кровяного давления, и травм кровеносных сосудов. [Р]
Введение в кровь «мусорщиков», таких как гаптоглобин, вместе с переливанием крови от пожилых животных, снижает негативные эффекты для почек и кровеносных сосудов. [Р].
Подпишитесь на рассылку полезной информации
Читайте нас