_ТИПЫ ГЕМОГЛОБИНА

Недавно еще считалось, что гемоглобин взрослого человека представляет собой одно единственное соединение. Известно было только то, что в эмбриональной жизни имеется особенный тип гемоглобина, называемый HbF, в 155 раз более устойчивый к n/12 натриевой щелочи, чем нормальный гемоглобин. В последнее время, благодаря работам Полинга и его сотрудников и др.,выяснилось, что гемоглобин взрослого человека и при нормальных, и при патологических состояниях не представляет собой гомогенного химического соединения. Открыто было много нормальных и патологических типов гемоглобина, которые представили в новом свете обмен гемоглобина и указали пути для исследования патогенеза некоторых анемий. Установлено было,что при некоторых заболеваниях наблюдаются особые типы гемоглобина, характерные для данной анемии. Типы гемоглобина имеют большое значение не только для диагноза, но и перемежают вопрос о патогенезе анемии из чисто морфологической области в биохимическую. Анемии, вызванные появлением патологического типа гемоглобина, называются гемоглобинопатиями или гемоглобинозами.

Выяснилось, что у человека имеются три основных типа нормального гемоглобина: эмбриональный U , фетальный - F и гемоглобин взрослого человека - А. HbU (назван по начальной букве слова uterus) встречается в эмбрионе между 7 и 12 неделями жизни, затем он исчезает и появляется фетальный гемоглобин, который после третьего месяца является основным гемоглобином плода. Вслед за этим появляется постепенно обыкновенный гемоглобин взрослого человека, называемый Hb A, по начальной букве английского слова "adult". Количество фетального гемоглобина постепенно уменьшается, так что в момент рождения 80% гемоглобина представляет собой Hb A и только 20% - HbF. После рождения фетальный гемоглобин продолжает убывать и к 2-3 году жизни составляет всего 1-2%(рис.15). Тоже количество фетального гемоглобина и у взрослого. Количество HbF, превышающее 2% считается патологическим для взрослого человека и для детей старше 3 лет.

Кроме нормальных типов гемоглобина в настоящее время известно свыше 50 его патологических вариантов. Они сначала были названы латинскими буквами. Буква В в обозначениях типов гемоглобина отсутствует, т.к. ею обозначен первоначально Hb S.

Вскоре выяснилось, что букв азбуки не хватит для обозначения всех патологических типов гемоглобина. Поэтому стали применять для этого имена пациентов, больниц,лабораторий, названия мест и округов. Самой удобной является номенклатура по структурной формуле (см. ниже).

Как нормальные, так и патологические типы гемоглобина различаются не по структуре протопорфиринового кольца, а построению глобина. Разница может заключаться в изменении целых пар полипептидных цепей в гемоглобиновой молекуле, или при сохранении тех же полипептидных цепей, замещаются на определенном месте в первичной структуре одна аминокислота другой.

Первая возможность встречается у гемоглобинов H, F, Бартс,А2 и U. Вместо нормальной структуры гемоглобина А -альфа-альфа/бета-бета, соответственно альфа2/бета2 ,гемоглобин Н имеет структуру бета-бета-бета-бета,соответственно бета4, что значит, что по обе альфа-полипептидные цепи замещены новыми двумя бета-полипептидными цепями. У гемоглобинов F, Бартс и А2 появляются две новые цепи, обозначаемые гамма и дельта, а у гемоглобина U новая цепь, обозначаемая ипсилон. Структура HbF альфа-альфа/гамма-гамма, соответственно альфа2/гамма2, структура гемоглобина Бартс гамма-гамма-гамма-гамма, соотв. гамма4, структура HbА2 альфа-альфа/дельта-дельта,соответственно альфа2/гамма2, структура гемоглобина U -альфа-альфа/ипсилон-ипсилон, соответственно альфа2/ипсилон2.

Патологические гемоглобины, которые состоят из четырех одинаковых полипептидных цепей, обозначают тетрамерами.Тетрамеры альфа4 и дельта4 до сих пор in vivo не наблюдались.

Вторая возможность встречается у большинства типов гемоглобина. Так например единственная разница между HbS и HbA состоит в том, что на 6-ом месте в бета-полипептидной цепи вместо глутамина находится валин, единственная разница между HbI и HbA в том, что на 16-ом месте в альфа-полипептидной цепи лизин замещен аспарагиновой кислотой. На рис. 16 даны рад других подобных примеров.

Когда аномалия состоит в замещении аминокислоты в альфа-полипептидной цепи, то говорят об альфа-аномалии, когда состоит в бета-полипептидной цепи - о бета-цепной аномалии, когда в гамма-полипептидной цепи - о гамма-цепной аномалии (патологические варианты HbF) и когда в дельта-цепи - о дельта-цепной аномалии (патологические варианты HbA2).

При изучении гемоглобиновых типов имеет большое значение вопрос о структуре глобинов. С одной стороны, структура является самым верным способом отдифференцирования отдельных типов гемоглобина один от другого, с другой стороны создается возможность для составления строго научной номенклатуры последних.

МЕТОДЫ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ВИДОВ ГЕМОГЛОБИНА

1. Для разграничения отдельных типов человеческого гемоглобина пользуются электрофорезом на блоке крахмала, на крахмальном геле, на геле агара, на целлюлозно-ацетатных листах, на акриламидном геле, на карбоксиметилцеллюлозном геле, электрофорезом при высоком напряжении тока.

2. Вторым по значению методом, которым пользуются в настоящее время для дифференциации отдельных видов гемоглобина, является хроматография .

Особенно хорошие результаты получается при употреблении в качестве адсорбирующего вещества ионообменной смолы амберлита и ионообменный декстрановый гель. На рис. 17 даны характеристики различных типов гемоглобина, полученных при применении амберлита при рН=6,0.

3. Для разграничения некоторых видов гемоглобина пользуются также их растворимостью в некоторых растворителях 0.

Наиболее известным тестом этой группы является проба Итано для доказательства наличия HbS. При этой пробе нам служит то обстоятельство, что редуцированный HbS осаждается в 2,24 m буфере, в противоположность другим типам гемоглобина(рис. 18). Проба эта имеет значение в особенности для дифференцирования HbS и HbD, потому что, как видно из рис. 18, HbS и HbD обладают одинаковой электрофоретической и хроматографической подвижностью.

4. Для отличия HbA от HbF пользуются, как было подчеркнуто выше, устойчивостью при денатурации растворами натриевой щелочи. Это известный в истории метод, которым Кербер в 1886 году дифференцировал HbA и HbF.

5. Гемоглобины группы F (HbF, Hb Феллас, Hb Александра и Hb Бартс) отличается от других гемоглобиновых типов и по своей характерной триптофановой полосе при 289,8 нм ультрафиолетового спектра. Гемоглобины, обладающие группой М, не имеют абсорбционной полосы при длине волны 630 нм, но зато показывают увеличенную абсорбцию при 600 нм.

6. " Отпечатковый метод " .Дело касается важнейшего метода установления "первичной структуры" гемоглобина при различных гемоглобиновых типах. Исследуемый гемоглобин гидролизуют трипсином, при чем полипептидные цепи глобиновой молекулы распадаются на большое число пептидов. Пептидную смесь подвергают электрохроматографии на бумаге, т.е. в одном направлении проводится электрофоретическое, в другом хроматографическое разделение. Получаются характерные для отдельных типов гемоглобинов электрохроматограммы, по которым их можно точно различить (рис. 19). Определение аминокислотного состава отдельных пептидов дает возможность первичную структуру глобина соответствующего гемоглобинового типа. Делая аналогию с соответствующей по сложности и точности криминалистической техникой для изучения отпечатков пальцев