HEMOGLOBINA NORMALĂ

Hb = constituientul principal al E, rol în transportul O2; 95% din proteinele solubile ale E şi 35% din greutatea totală a E.

BIOSINTEZĂ - în cel. nucleate ale seriei E. din MO (din std. Ebl. bazofil), în cele 6-8 zile de

maturare; în proporţie mică în reticulocit; - o hemoproteină:

- compon. proteică = globina 96% G.molec. Hb, tetramer cu 2 perechi lanţuri polipeptidice (2a, 2 non-a);

- compon. prostetică = hem, 4% G.molec.Hb, metaloporfirină Fe2+; - d = 50-60Ǻ, GM=64.458d; 4 subunităţi, fiecare formată dintr-un hem legat de

un lanţ polipeptidic.

Principalele etape în sinteza hemului :

▪ în mitocondrie: glicină + succinil CoA (D amino-levulinat sintetaza) ® acidul delta-aminolevulinic (D ALA)

▪ în citoplasmă: din 2 molecule de D ALA ® porfobilinogenul (PBG)

▪ condensarea a 4 molecule de PBG ® uroporfirinogenul (UPG), care reprezintă nucleul tetrapirolic. Apar 3 izomeri, din care numai izomerul III este folosit în continuare

▪ UPG III (prin reducerea lanţurilor laterale ale nucleului tetrapirolic – oxidaze) ® protoporfirina IX

▪ în mitocondrie: Fe2+ este inserat în nucleul protoporfirinic ® hem.

Hemul este expulzat din mitocondrie în citoplasmă, unde 4 grupări hem se leagă de 4 lanţuri de globină ® Hb.

Hem = componenta fiziologic activă a Hb (datorită proprietăţii de a forma legături reversibile cu O2).

SINTEZA HEMULUI. Calea sintezei hemului este relativ bine cunoscuta astazi.Procesul se desfasoara in sapte etape succesive:

1. FORMAREA SUCCINIL COENZIMEI A ( SucCoA ) - provenita mai ales din ciclul Krebs

2. FORMAREA ACIDULUI DELTA-AMINOLEVULINIC (ALA) din SucCoA + glicina

3. PORFOBILINOGENUL ( PBG ) - apare prin condensarea a doua molecule ALA, formand nucleulpirolic

4. UROPORFIRINOGENUL ( UPG ) - format din patru molecule de PBG, reprezinta nucleultetapirolic al hemului

5. COPROPORFIRINOGENUL ( CPG ) - apare prin procese de decarboxilare a UPG.

6. PROTOPORFIRINA, forma definitiva a nucleului tetrapirolicse formeaza in urma actiunii uneioxidaze asupra CPG

7. INSERTIA FIERULUI in centrul protoporfirinei reprezinta etapa finala a sintezei. Se realizeazacu participarea ferochelatazei.

Biosinteza globinelor

Globina = proteină cu caracter bazic din subclasa histonelor, sintetizată la nivel ribozomal din acizi nucleici pe calea sintezei proteinelor;

imprimă specificitatea diverselor tipuri de Hb; tetramer cu 4 lanţuri polipeptidice, două câte două identice: 2a, 2non-a (b, g, d,

e, x); lanţuri a - sinteză dublu codificată de 2 gene identice de pe cr.16, fiecare lanţ

având 141 de aminoacizi; lanţuri non- a - sinteză codificată de gene aflate pe cr.11, fiecare lanţ având 146

de aminoacizi, dar în succesiune diferită.

Defecte în sinteza hemului = porfirii. Defecte în sinteza globinelor = hemoglobinopatii prin:

- ¯ sintezei unui lanţ globinic (talasemii); - substituţia/absenţa unor AA.

Globinele patologice duc la ¯ rezistenţei membranei E cu apariţia anemiilor hemolitice (icter prin acumulare de pigmenţi biliari).

Hemoglobina are 2 configuraţii spaţiale: deoxihemoglobina oxihemoglobina. În forma deoxigenată sau T (tensionată), redusă,

disociată (fără O2) există o multitudine de legături întremonomeri; după oxigenare, aceste legături se rup şimolecula trece în forma R (relaxată). În cavitatea centralăse găseşte 2,3-DPG.

În cursul oxigenării, poziţia spaţială a dimerilor a-b semodifică, lanţurile a se depărtează, iar lanţurile b seapropie unul de altul cu 7 Å, micşorând spaţiul central altetramerului, consecinţa fiind expulzarea 2,3-DPG dincavitatea centrală, determinând creşterea afinităţiimoleculei de Hb pentru oxigen.

Tipuri de Hb normale (fiziologice) Hb embrionare : Gower I = 2e2x (primele 25-30 zile v.i.); Gower II = 2a2e

(primele 3 luni de v.i.); Portland = 2g2x; când embrionul atinge 10 cm, dispar Hb embrionare.

Hb fetală HbF = 2a2g - (principala Hb din perioada fetală, în sângele din cordonul ombilical şi la naştere 70-80%, scade treptat, la sfârşitul primului an sub 2,5%); la adult HbF sub 1%.- prezintă afinitate crescută ptr. O2 în raport cu HbA1, leagă mai greu 2,3-DPG;- prezintă rezistenţă crescută la denaturarea alcalină ® se determină cantitativ;- valori mai mari de 1% - la populaţia de culoare 20-30%, greacă 11-19%, tipul

elveţian 1-6%; în anemii severe (b-talasemia, an. Biermer gravă), leucemii. Hb adultului HbA1 = 2a2b (97-98%)

HbA2 = 2a2d (2-3%). Hb glicosilată HbA1c – modificări ale Hb normale, apărute “in vivo“ sau “in

vitro“;- reprezintă 7,3% din totalul Hb adultului;- procentul creşte direct proporţional cu nivelul mediu al glicemiei, fiind mai bine

corelat cu glicozuria pe 24 ore;- în D.Z. (diabet zaharat), creşterea glicemiei duce la creşterea procentului Hb

glicosilate pentru cel puţin 2 luni de zile, deci dozarea acestei Hb reprezintă o modalitate de evaluare pe termen lung a glicemiei. Tipul de hemoglobină

Structura moleculară

Vârsta la care apare

Proporţie nou-născut (%)

Proporţie adult (%)

Portland Gower IGower II

x2g2x2e2a2e2

Numai în viaţa embrionară

000

000

HbFHb A1Hb A2

a2g2a2b2a2d2

La nou-născut şi la adult

70-80%20%< 0,5%

< 1%97-98%2-3%

Tipuri de hemoglobine fiziologice

Rolurile hemoglobinei Transportul oxigenului: 1 g Hb leagă 1,34-1,39 cm3 de O2; cele 15-16 g Hb transportă 20,9 ml O2; saturarea Hb cu O2 depinde de pO2, care variază de la 100 mmHg în sângele

arterial, la 35 mm Hg în sângele venos şi este descrisă prin curba de fixare-disociere a Hb;

afinitatea Hb pentru O2 se exprimă prin pO2 la care se realizează saturarea a 50% din Hb –figura;

factorii care influenţează afinitatea Hb pentru O2 sunt pH-ul (efectul Bohr) şi concentraţia de 2,3-DPG:

- creşterea 2,3-DPG, în hipoxie (altitudine, boli cardio-vasculare, anemii) determină scăderea afinităţii Hb pentru O2, facilitând eliberarea O2 la ţesuturi;

- scăderea 2,3-DPG duce la creşterea afinităţii Hb pentru O2.

Transportul bioxidului de carbon nu se face prin legarea directă de hem, ca la transportul oxigenului; CO2 difuzează rapid în eritrocit, unde sub acţiunea anhidrazei carbonice se

formează acidul carbonic, care disociază în H+ şi HCO3- H+ este acceptat de Hb deoxigenată, iar bicarbonatul traversează liber membrana

eritrocitară sau este schimbat cu Cl-. Astfel, bicarbonatul este transportat în plasmă până la nivelul plămânilor unde are loc un proces invers, cu eliminarea CO2 în aerul expirat şi menţinerea pCO2 constante.

Rolul hemoglobinei în menţinerea echilibrului acido-bazic Hemoglobina asigură 88% din capacitatea de tampon a sângelui prin intermediul

bicarbonatului (în special), dar şi a sistemelor tampon proprii (HbK/HbH; sistemul proteinelor).

Derivaţii hemoglobinei (“hemoglobinele anormale dobândite²)

Carboxihemoglobina (HbCO) afinitatea Hb ptr. CO este de 210 ori mai mare decât ptr. O2;legarea se face la

atomul de Fe normal în sânge < 2% HbCO, 4% la fumători şi în zonele poluate (surse: gaze de

eşapament, sobe cu tiraj deficitar, furnale); intoxicaţii uşoare 10-20% HbCO – cefalee, ameţeli, iritabilitate, greaţă, dispnee intoxicaţii severe 50% HbCO - vomă, convulsii, tulburări respiratorii, comă,

moarte; Semn caracteristic: culoare roşie aprinsă a tegumentelor şi mucoaselor;

tratament: scoaterea din mediul toxic şi administrare de O2 pur, hiperbar (2-3 atm.);

în intoxicaţiile grave pot rămâne sechele – la nivelul cordului şi SNC.

Carbaminhemoglobina (carbHb) - Legarea CO2 la Hb (la grupările aminice libere ale globinei)Þcompus

carbaminic:- o parte transportat de la nivel tisular la alveolele pulmonare;- restul se elimină sub formă dizolvată în plasmă legat de bicarbonatul

plasmatic sau de proteine

Methemoglobina rezultă în urma oxidării Fe2+ (feros) al Hb şi trecerea lui în Fe3+ (feric);

MetHb nu poată îndeplini rolul de transportor de O2; MetHb poate apărea în următoarele circumstanţe: -expunerea eritrocitelor la agenţi oxidanţi - nitriţi

La sugari intoxicaţia cu nitriţi din apă poate fi fatală (subs. reducătoare - albastru de metilen şi vit. C i.v.)

-prezenţa hemoglobinei anormale M; -în caz de deficienţă congenitală de NADH-methemoglobin reductază –

tratament cu albastru de metilen → pielea şi urina sunt albastre (“oamenii albaştri“);

- 10-25% - cianoza, 35% - cefalee, dispnee, oboseală musculară, la 70% moarte; Semn caracteristic: sg. brun-ciocolatiu.

Sulfhemoglobina – în cazul administrării de Fenacetină, sg. brun-mov; îndepărtată prin flebotomie.

Anomalii ale sintezei globinei

Hemoglobinopatii cantitative - Sindroamele talasemice (anemia mediteraneană):

Talasemia a - Hb Barth (4g) şi HbH (4b); Talasemia β: - majoră - deficit homozigot = anemia Cooley (HbF = 20-80%)

- A.H. severă dependentă de transfuzii - hepatosplenomegalie

- modificări osoase- sfârşit letal în a-II-a decadă a vieţii

(hemocromatoză)- pe frotiu anemie, poikilocitoză, hematii în

“semn de tras la ţintă”, în picătură, ovalocite, schizocite; - minoră – forma heterozigotă (HbF< 4%, HbA2 = 3,5-7,5%); aspect frotiu de anemie

hipocromă.

Hemoglobinopatii calitative

- dat. unor mutaţii genetice, care se exprimă prin:substituţia, deleţia unor AA sau prin crossing-over.

Prin substituţie în: lanţul a (Hb Torino, Hb Boston); b (HbS, HbC, HbE).

Prin substituţie atât lanţurile a cât β - hemoglobinopatia O (HbX).

Prin deleţie – Hb instabile (A.H., corpi Heinz); Hb Zurich, Hb Bucureşti.

Prin crossing-over: Hb Lepore (încrucişarea informaţiei între genele a şi d)

Anomalii ale sintezei hemului

tulb. de sinteză şi acumulări crescute de porfirine, precursori porfirinici, însoţite de excreţii masive ale acestora prin urină şi materii fecale.

clinic: manifestări cutanate (fotodermatoze) neuropsihice, gastrointestinale

Porfirii ereditare: eritropoietică, hepatică. Porfirii secundare:

-toxice (Pb, etilism, substanţe chimice); -boli endogene (anemii megaloblastice, A.H., leucemii, ciroze hepatice,

adenocarcinom).