Н. Р. Аблаев, д. м. н., профессор, У. А. Ускенбаева, Л. Б. Шакенова,
кафедра лабораторной диагностики и молекулярной медицины
КазНМУ им. С. Д. Асфендиярова, г. Алматы

Молекула гемоглобина (Hb) состоит из 4 полипептидных цепей (двух α-цепей по 141 аминокислоте и двух β-цепей по 146 аминокислотных остатков). Указанные 4 цепи гемоглобина – это белковый компонент гемоглобина, называемый глобином. Каждая цепь связана с одним гемом (небелковое вещество, простетическая группа) (рис. 1).

Связь между гемом и соответствующей полипептидной цепью осуществляется за счет координационных связей атома железа (показана пунктирной линией) с остатками гистидина в цепях. Причем один остаток более отдален от атома железа в центре гема, значит, связь слабее и при наличии определенной концентрации кислорода соединение этого остатка гистидина с Fe прерывается, его место занимает молекула кислорода (красным цветом). Связь О2 с Fe также непрочная: гем (железо) не окисляется. Происходит оксигенация Hb (прикрепление молекулы кислорода).

Именно эти обстоятельства обеспечивают присоединение и отдачу кислорода (дезоксигенацию) в зависимости от определенных факторов (см. ниже). Один моль гемоглобина может связать до 4 молей кислорода. Объем одного моля идеального газа составляет 22,4 л. Уровень количества всего гемоглобина в крови 64,5 г. Весь гемоглобин крови может связать 4 • 22,4 л кислорода, а 1 г гемоглобина может связать 1,39 мл кислорода. Но при реальном химическом анализе получают меньшую величину – 1,34÷1,36 мл кислорода на 1 г гемоглобина. Это обусловлено тем, что небольшая часть гемоглобина (в норме) находится в химически неактивной форме (при некоторых заболеваниях уровень неактивной формы может сильно увеличиваться). Таким образом, ориентировочно можно считать, что в организме здорового человека 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. Этот показатель способности гемоглобина связывать кислород называют по имени первооткрывателя коэффициентом Хюфнера. В одном эритроците содержится до 250 млн молекул гемоглобина, т. е. 1 эритроцит может переносить до 1 млрд молекул О2.

Итак, основной функцией Hb является перенос газов.

Одна молекула гемоглобина, как уже сказано, переносит 4 молекулы кислорода, причем больше времени требуется для присоединения первой молекулы кислорода, далее, вследствие конформационных изменений при оксигенации гемоглобина, каждая последующая молекула кислорода присоединяется к гемоглобину более легко, т. е. в данном процессе наблюдается кооперативность действия.

Связывание 2,3-дифосфоглицерата (2,3 ДФГ), который получается в эритроцитах при особом пути метаболизма глюкозы, с гемоглобином происходит по принципу эквимолярности, т. е. 1 молекула 2,3 ДФГ/1 молекула Hb. Молекула 2,3 ДФГ прикрепляется между 2β-цепями HbA. Она формируется из 1,3 ДФГ при гликолизе. В периферических тканях уровень 2,3 ДФГ достаточно высокий, поэтому он связывается с Hb и ослабляет его сродство к О2, который при этом отделяется от гемоглобина и поступает в плазму крови, а оттуда в клетки органов и тканей (О2 беспрепятственно проходит через мембранные структуры клеток и через цитозоль, так же как вода, углекислый газ, оксид азота, окись углерода). HbF (фетальный гемоглобин) не связывается с 2,3 ДФГ и поэтому постоянно имеет более высокое сродство к кислороду. О2 может транспортироваться от матери в кровь плода. Изменение уровня 2,3 ДФГ играет важную роль в адаптации к гипоксии: в ситуациях, ассоциированных с гипоксемией, количество 2,3 ДФГ в эритроцитах повышается, сродство Hb к О2 падает и поступление О2 в ткани усиливается.

Перенос гемоглобином СО2 от тканей к легким

СО2 (углекислый газ) – конечный продукт метаболизма: он получается в результате окислительного декарбоксилирования пирувата, α-кетоглутарата, ряда аминокислот при образовании из них биогенных аминов, но основным поставщиком СО2 является цикл трикарбоновых кислот, в который, как известно, включаются 90–95% ацетил-КоА, общего промежуточного продукта, образующегося при катаболизме углеводов, липидов и аминокислот. СО2 поступает из тканей в кровь, часть его (~5%) переносится плазмой крови, а остальная часть попадает в эритроциты, где под влиянием фермента карбоангидразы превращается в угольную кислоту:

Существуют два пути переноса угольной кислоты гемоглобином:

1. Прямой путь:
Карбаминогемоглобин вместе с венозной кровью попадает в легкие, где происходит обратный процесс, освободившаяся угольная кислота разлагается карбоангидразой на Н2О и СО2, которые выделяются с выдыхаемым воздухом.

2. Непрямой путь. В данном случае имеют значение буферные системы, образуемые гемоглобином: HHb/ KHb (гемоглобиновый буфер, эритроциты венозной крови) и HHbO2/KHbO2 (оксигемоглобиновый буфер, эритроциты артериальной крови). Угольная кислота диссоциирует сильнее, чем гемоглобиновая кислота (HHb), поэтому происходит реакция (буферное действие):
Содержащаяся в эритроцитах артериальной крови оксигемоглобиновая кислота – HHbO2 – уже сильнее, чем угольная кислота, поэтому происходит реакция:

Угольная кислота, которой в артериальной крови немного, разлагается в альвеолах легких карбоангидразой на Н2О и СО2. Последние удаляются из легких с выдыхаемым воздухом. Непрямым путем выводится около 20% СО2. Перенося СО2, гемоглобин предохраняет организм от закисления (ацидоза), так как задержка угольной кислоты в крови приводит к накоплению Н+ и сдвигу рН в кислую сторону; на долю гемоглобиновой буферной системы приходится около 75% от всей буферной емкости крови. Из сказанного понятно, что при гипогемоглобинемии ухудшаются и транспорт СО2, и буферное действие гемоглобина, а не только транспорт кислорода.

Без кислорода жизнь животных и человека невозможна: именно в присутствии кислорода совершаются все наиболее эффективные энергетические процессы. Для сравнения: в анаэробных условиях расщепление одной молекулы глюкозы дает 2 молекулы АТФ (аденозинтрифосфата, универсальной энергетической валюты в клетках), а окисление той же глюкозы в аэробных условиях (в присутствии кислорода) дает в 18 раз больше АТФ.

Итак, гемоглобин является единственным переносчиком кислорода, по уровню гемоглобина в крови судят о снабжении органов и тканей кислородом. Если это неоспоримый факт, то необходимо применять очень точный метод определения гемоглобина.

Как в общей практике исследуется содержание гемоглобина в крови?

Из сказанного выше понятно, что гемоглобиновый тест крови является очень важным показателем в общем клиническом анализе крови. Изменения величины данного показателя, особенно ее снижение, указывают на наличие или отсутствие анемии у обследуемого больного. Существует несколько методик для выполнения этой задачи.

Гемиглобинцианидный метод. Метод основан на переводе всех форм Hb в одну форму – HbCN (цианметгемоглобин). Перевод Hb в HbCN осуществляется при его взаимодействии с трансформирующим раствором, содержащим феррицианид калия, цианид калия, дигидрофосфат калия и неионный детергент.

В настоящее время для определения Hb в крови разработан новый колориметрический метод, получивший название гемихромного. Гемихромный метод основан на переводе всех форм Hb в одну форму – гемихром (HbChr). При этой модификации не применяются опасные для лаборанта цианиды. При взаимодействии Hb с трансформирующим раствором происходит его превращение в окисленную низкоспиновую форму – гемихром, который имеет красноватый цвет; интенсивность его прямо пропорциональна концентрации Hb в пробе. Оба метода позволяют получить количественные представления лишь об общем уровне гемоглобина, который складывается, по крайней мере, из 5 форм: дезоксигемоглобин (Hb), оксигемоглобин (HbO ) и 4 так называемых патологических форм (хотя они формируются и в здоровом организме) – карбоксигемоглобин (HbCO), metHb (Fe3+) и гликозилированный гемоглобин (HbA1с). Имеется еще одна форма гемоглобина, HbS, сульфгемоглобин. Нормальную дыхательную функцию выполняют лишь две формы – Hb и HBO2.

Когда цианметгемоглобиновый метод внедрялся в лабораторную диагностику как стандартный метод во всем мире (это было в 1963 г.), уже были известны метгемоглобин и карбоксигемоглобин. Но считалось, что они образуются лишь при отравлениях, например, нитритами и угарным газом, поэтому их назвали патологическими производными гемоглобина, и общепринятый метод определения гемоглобина особых вопросов не вызывал. Полагалось, что с его помощью выявляется только функционально активный гемоглобин. Но со временем в биографии гемоглобина появились новые факты.

Считавшиеся патологическими формы гемоглобина, как выяснилось, образуются постоянно и в организме здорового человека, причем не за счет поступления извне различных ядов. В ходе жизнедеятельности клеток органов и тканей появляются вещества, которые превращают гемоглобин в метгемоглобин, карбоксигемоглобин, сульфгемоглобин, гликозилированный гемоглобин. И такого рода веществ может появляться в клетках разное количество, в некоторых случаях – очень много. «Ненормальные» типы гемоглобина не приходят из других мест, а свои, нормальные, активные формы гемоглобина все больше и больше превращаются в этих «плохишей», своих, «хороших», остается все меньше, а значит, с газообменом дела будут обстоять все хуже и хуже. Но если при этом провести анализ на общий гемоглобин, то он отклонений от нормы не покажет, ставя лечащего врача в тупик. Все это напоминает картину девальвации валюты. Но пора уже говорить не о патологических производных гемоглобина, а о гиперметгемоглобинемии, гиперкарбоксигемоглобинемии и т. д. Как о гипергликемии (повышении концентрации глюкозы в крови), гиперхолестеринемии, гиперазотемии (повышение в крови уровня азотсодержащих продуктов метаболизма) и т. д. В настоящее время рекомендуется называть перечисленные «патологические» производные гемоглобина дисгемоглобинами.

Ясно, что тактика выявления уровня общего Hb не?отвечает ни запросам практической медицины, ни потребностям чистой науки. Учитывая, что речь идет ?о больных, с картиной патологии у которых предстоит?врачу хорошо разобраться, необходимо исследование в одной и той же пробе крови содержания «патологичес?ких» типов Hb и обязательно – содержания активного?гемоглобина (Hb + HbO2). Только тогда можно говорить об обеспеченности организма больного жизненно важ?ным кислородом.

Чтобы сказанное стало более очевидным, следует кратко сказать, когда и почему накапливаются «патологические» типы гемоглобина, или, как принято их теперь именовать, дисгемоглобины.

Надо сказать, что молекула гемоглобина – весьма притягательная особа, гены, ее кодирующие, также не остаются в стороне от разного рода соблазнов. Различные факторы оставляют свои «следы» как на белковом компоненте, так и на простетической (небелковой) группе, т. е. на гемах Hb.

К первой группе изменений относятся гемоглобинопатии. Известно от 200 до 600 вариантов гемоглобинопатий. Из них лишь некоторые проявляются в виде заболеваний, в основе которых лежит нарушение транспорта кислорода или накопление метгемоглобина.

Дефекты, обусловленные заменой аминокислоты в полипептидной цепи гемоглобина (или качественные изменения). Известно более 20 видов гемоглобина, в α- или β-цепи которых одна из аминокислот заменена другой. Такая замена изменяет ряд физико-химических свойств белка, в частности электрофоретическую подвижность, что позволяет идентифицировать вариант гемоглобина.

При серповидноклеточной анемиии в эритроцитах больного содержится гемоглобин (HbS): β6Глу → Вал (в β-цепях Hb остаток Глу в положении 6 заменен на остаток Вал, нарушается заряд белка, так как глутаминовая кислота содержит лишнюю диссоцииоующую карбоксильную группу, а валин – моноаминомонокарбоновая кислота). Глу – глутаминовая кислота, Вал – остаток валина.

Указанное замещение вызывает снижение растворимости Hb внутри эритроцитов, отдельные молекулы Hb образуют длинные цепи, что приводит к снижению устойчивости эритроцитов, к гемолизу (разрушению) и укорочению жизни красных кровяных телец, которые под микроскопом имеют форму серпа. Причиной сравнительно широкого распространения серповидноклеточной анемии в районах, эндемичных по тропической малярии, считают способность малярийного плазмодия вызывать в эритроцитах образование HbS. У взрослых течение болезни характеризуется умеренной анемией, снижающей трудоспособность. Кризы (повышенный гемолиз, острая болезненность в участках эритростаза, боль в костях) провоцируются инфекциями, стрессовыми факторами.

Метгемоглобинемии – группа гемоглобинопатий, при которых имеется дефект, затрудняющий восстановление железа из трех- в двухвалентное состояние. У этой группы гемоглобинов остаток гистидина, участвующий в связывании железа, замещен другими аминокислотами – тирозином, глутаматом; при таких изменениях связь между Fe и указанными остатками аминокислот становится более прочной, чем в норме, поэтому даже при высокой концентрации О2 не способен прикрепиться к гему Hb. Из этого становится понятным, что способность к транспорту кислорода утрачивается. В крови нередко возрастает уровень метгемоглобина.

Дефекты, обусловленные нарушением синтеза цепей гемоглобина (количественные изменения). Имеется несколько вариантов патологии.

α-Талассемия. В основе заболевания лежит нарушение синтеза α-цепей, что ведет к уменьшению образования всех физиологических видов гемоглобина. Избыточно появляющиеся β- и γ-цепи не могут взаимодействовать с мутантными α-цепями, вследствие чего возникают два вида гемоглобина: Hb β4 (HbH) и Hb γ4 (гемоглобин Бартса).

β-Талассемия вызвана нарушением синтеза β-цепей, что приводит к относительному избытку α-цепей и сопровождается усиленным образованием гемоглобина F (фетальный гемоглобин) (α2 γ2) и А2 (α2 δ2). Последняя форма гемоглобина обладает достаточной способностью к транспорту кислорода, обеспечивающей компенсацию дефицита гемоглобина А.

σ-Талассемия связана с торможением синтеза β и σ-цепей, что ведет к увеличенной продукции гемоглобина F (α2 γ2).

При всех видах талассемии нарушается продукция эритроидных клеток в костном мозге и насыщение эритроцитов гемоглобином. Это проявляется в виде микроцитоза (уменьшение размеров эритроцитов) и снижения эритроцитарных индексов.

Метгемоглобинемии. У здоровых лиц метгемоглобин, отличающийся наличием трехвалентного (окисленного) железа, составляет до 4% от всего гемоглобина. При продолжительных воспалительных процессах фагоцитами нарабатывается большое количество оксида азота (NO), значительная часть которого переводит HbO2 в метгемоглобин (HbFe3+), не способный осуществлять транспорт O2 и СО2 вместо нормального гемоглобина. Макрофаги (одни из белых клеток крови) для борьбы с бактериями вырабатывают большие количества свободных радикалов, в том числе и оксид азота (NO). При этом в макрофагах под влиянием бактериального липополисахарида (компонент стенки бактерий) активируется очень мощный, сложно устроенный фермент индуцибельная синтаза оксида азота, которая из аминокислоты аргинина нарабатывает NO. От оксида азота у большинства бактерий нет защиты, поэтому они умерщвляются и затем пожираются (фагоцитируются). Но некоторые бактерии (туберкулезная палочка, хеликобактер пилори и др.) научились увертываться от такого грозного оружия. Но макрофаги все равно продолжают выполнять свои обязанности. В очаге инфицирования их накапливается очень много, соответственно, они и вырабатывают огромные концентрации NO, от которого организм вынужден каким-то образом избавляться. Часть такого рода снарядов утилизируется эритроцитами: гемоглобин в десятки тысяч раз сильнее притягивает к себе NO, чем свой «родной» молекулярный кислород.

Оксид азота, преодолевая все преграды – гидрофильную цитоплазму клетки и ее липофильную мембрану, – неистово стремится в эритроциты – к ней, к вожделенной молекуле гемоглобина. Далее происходят жаркие объятия между оксигемоглобином и NO, в результате чего нарождается нитрат (NO ). Но за все приходится платить, и гемоглобин окисляется (Fe2+ → Fe3+) и превращается в совершенно немощный (с точки зрения способности переносить О2) метгемоглобин. Такие процессы совершаются постоянно и в здоровом организме, но в умеренных количествах. Природой это учтено: с участием специальной ферментной системы метгемоглобинредуктазы и расходования продукта гликолиза, который довольно интенсивно протекает в эритроцитах, а именно кофермента никотинамидадениндинуклеотида (НАДН), метгемоглобин худо-бедно приобретает прежние силы (Fe3+ + e → Fe2+). Однако многочисленные исследования показали, что мощность данной ферментной системы ограничена. Нередко один из активных компонентов ее цитохром b5, переносящий электрон (е) непосредственно на атом окисленного железа, оказывается с генетическим дефектом, реакции восстановления метгемоглобина тогда не происходит. По той и/или другой причине MetHb постепенно накапливается в эритроцитах (крови). А это значит, что нормального гемоглобина остается все меньше и меньше: ткани не дополучают жизненно важного кислорода. Но если при этом измерить содержание общего гемоглобина существующими методами, ничего подобного выявить не удастся. Он может быть в пределах нормы (у мужчин 130–150 г/л, у женщин – 120–140 г/л). В этом главный изъян данного метода.

В эритроцитах постоянно присутствует ферментная система, которая должна своевременно восстанавливать метгемоглобин (HbFe3) в нормальный гемоглобин (HbFe2) (рис. 4).

У некоторых лиц и их потомков встречается генетическая патология, очень плохо диагностируемая (дефект метгемоглобинредуктазы), в основе которой лежит дефект цитохрома b5: в таком случае электроны невозможно передать на трехвалетное железо, оно остается окисленным, уровень метгемоглобина постепенно нарастает, приводя к гипоксии и другим клиническим проявлениям. Поскольку при этом метгемоглобин, пигмент коричневого цвета, накапливается не только в крови, но и в коже и слизистых оболочках, такого рода гиперметгемоглобинемия расценивается как разновидность желтухи, следовательно, больной не получает экстренной помощи и может умереть от тяжелой гипоксической комы.

Гиперметгемоглобинемия служит маркером гиперпродукции оксида азота, который не только переводит Hb в MetHb, но еще и, как свободный радикал, в различных частях организма инициирует оксидативный стресс, повреждающий мембраны, белки и хромосомы; в результате создается опасная картина заболевания, которой, если судить по показателю общего гемоглобина, не должно быть. Поскольку по разным причинам в клинических лабораториях химические проявления оксидативного стресса не всегда исследуются, то не все врачи своевременно замечают молекулярные нарушения у больных. Высокая концентрация оксида азота в крови нарушает агрегацию тромбоцитов, ослабляя свертывающую систему. Результаты анализа общего гемоглобина могут ввести в заблуждение врачей и некоторых научных работников.

В современной хирургии и стоматологии очень часто применяются местные анестетики. Почти всегда при появлении неожиданных проблем с состоянием больного, ему приписывают «аллергию» или «анафилактический шок», который нередко заканчивается смертью больного. Но истинная природа таких явлений чаще всего иная: у 1–2% человечества имеются аномалии в метаболизме бензокаина, урикаина и других производных кокаина, и эти соединения не выводятся из организма своевременно, способствуя накоплению большого количества свободных радикалов, превращающих гемоглобин в метгемоглобин.

Эндогенные и экзогенные источники метгемоглобина. Метгемоглобин постоянно образуется в результате нормального метаболизма клеток организма. Существует эндогенный механизм регуляции уровня метгемоглобина в крови, позволяющий поддерживать долю этой фракции не выше 1,0–1,5% от общего Hb. В отличие от карбоксигемоглобина, образованного в результате включения моноксида углерода в состав молекулы гемоглобина, метгемоглобин отличается от гемоглобина только наличием в геме окисленного трехвалентного железа Fe3+ вместо железа двухвалентного Fe2+. В природе присутствует множество соединений, способных окислить Fe2+ в Fe3+ в молекуле гемоглобина. Помимо внешних, известны и эндогенные воздействия, а также врожденные нарушения механизмов регуляции уровня метгемоглобина.

Виды воздействия и причины метгемоглобинемии:

— врожденные (HbM, дефицит метгемоглобинредуктазы (цитохром-b5-редуктазы);
— приобретенные (медикаментозные воздействия).

Вполне возможно, что при различных онкологических заболеваниях также может быть обнаружены изменения тех или иных производных гемоглобина: метгемоглобина (воспалительные процессы), снижение синтеза гемоглобина и его активности (изменения образования цитокинов, участвующих в регуляции гемопоэза, уровня 2,3-дифосфоглицерата, эротропоэтина ) и т. д.

Диагностика метгемоглобинемии. В диагностике метгемоглобинемии, несомненно, основным тестом является измерение фракции MetHb на современном СО-оксиметре. Интерпретация данных пульсоксиметрии и анализа газов крови может быть обманчивой при наличии MetHb. Пульсоксиметрия определяет фракции деоксии оксигемоглобина измерением отношения абсорбции в красном и инфракрасном спектре методом эмиссионной спектрометрии. При отсутствии дисгемоглобинов пик абсорбции деокси- и оксигемоглобина отмечается на волнах 660 и940нмссоотношением0,43,соответствующим100% сатурации. Пик абсорбции метгемоглобина может быть на обеих волнах в равной степени, то есть метгемоглобинемия создает соотношение 1,0, соответствующее сатурации 85%. Таким образом, при метгемоглобинемии свыше 30% данные пульсоксиметрии будут составлять плато 82–85%, независимо от роста уровня метгемоглобинемии, и, соответственно, степени выраженности гипоксии. Результаты стандартного анализа газов крови также не позволят диагностировать метгемоглобинемию, так как анализаторы вычисляют сатурацию SaO2%, учитывая paO2, pH, ctHb и предполагая нормальное положение кривой диссоциации оксигемоглобина. Достаточно редко встречается так называемая «псевдогемоглобинемия», когда сульфгемоглобин СО-оксиметром идентифицируется как MetHb. «Золотым стандартом» диагностики в подобных случаях является газовая хроматография. Возможна также диагностика гиперметгемоглобинемии на современных СOBAS при использовании соответствующих реагентов-калибраторов.

Для обнаружения метгемоглобинемии и ориентировочной характеристики степени ее выраженности возможно также (на худой конец) использование приведенной ниже схемы (рис. 5).

Во всем мире существует пока единственный способ оказания немедленной помощи больным с гиперметгемоглобинемией: это внутривенное введение раствора метиленового синего из расчета 1–2 мг/кг массы тела, в течение 5 минут. Метиленовый синий – антидот при гиперметгемоглобинемии.

Понятно, что для своевременного обнаружения гиперметгемоглобинемии необходимо существенно изменить подход к данной проблеме в медицинских вузах – на теоретических и клинических кафедрах будущие врачи должны получать необходимый объем знаний о природе метгемоглобинемии, способах ее выявления и оказании экстренной помощи.

Карбоксигемоглобинемия

Эритроциты в конце их 120-дневного жизненного цикла секвестрируются ретикулоэндотелиальной системой, при этом гемоглобин распадается на составляющие части: гем и протеин. Протеин возвращается в сосудистое русло, а гем подвергается дальнейшему превращению под воздействием фермента гем-оксидазы с образованием эквимолярных количеств биливердина, железа и моноксида углерода. Биливердин последовательно конвертируется в желтый пигмент билирубин, экскретируемый с желчью, а железо подвергается рециркуляции. Катаболизм гема из других гем-содержащих протеинов, например, из миоглобина и цитохромов, также вносит вклад в эндогенное образование моноксида углерода. Кроме этого, источником эндогенного образования моноксида углерода является перекисное окисление липидов. Биологическое воздействие эндогенно образуемого моноксида углерода определяется его высоким аффинитетом к гем-содержащим протеинам, особенно к гемоглобину. Тем не менее, важно осознавать, что моноксид углерода является не просто потенциально токсическим продуктом метаболизма, а также регулирующим фактором таких физиологических процессов, как дыхание, нейромышечная трансмиссия, регуляция артериального давления, регуляция сократимости матки в течение беременности. Эндогенно образующийся моноксид углерода, связываясь с гемоглобином, обеспечивает содержание 0,5–1,0% COHb в крови в норме. При гемолитических процессах возможно повышение фракции COHb до 10%. Моноксид углерода обладает сродством к гемоглобину в 200–250 раз выше, чем у кислорода. Помимо вытеснения О2 из O2Hb моноксид углерода изменяет аллостерическую структуру гемоглобина, увеличивая аффинитет гемоглобина к кислороду, то есть затрудняя отдачу кислорода в тканях. Вследствие этого снижается как кислород-транспортная функция крови, так и экстракция кислорода тканями. В результате развивается прогрессирующая гипоксия, которой подвержены в большей степени органы с высокимуровнемметаболизма(мозг,сердце,печень, почки). Моноксид углерода оказывает также прямое токсическое воздействие на ткани, конкурируя за Ов таких тканевых гемопротеинах, как миоглобин, пероксидаза, каталаза, цитохромы. В частности, связывание CO с миоглобином сердечной мышцы приводит к депрессии миокарда и гипотензии, усугубляющих ишемию и гипоксию других органов. Основными клиническими симптомами острого отравления CO являются головная боль, тошнота, нарушение сознания вплоть до комы. Относительно диагностического и прогностического значения уровня COHb при острых отравлениях CO существует достаточно много противоречивых данных. Например, часто проба крови на COHb отправляется в лабораторию уже на фоне терапии 100% О2. При этом CO вытесняется из связи с гемоглобином и уровень COHb не отражает уровня CO в тканях. Представляется важным отметить, что CO не связывается с гемоглобином достаточно быстро. Например, в эксперименте было показано, что перемешивание эритроцитов в среде со 100% содержанием CO требует для насыщения около 20 минут, а после 5-минутной экспозиции только 25% гемоглобина конвертируется в COHb. Вследствие этого значительное количество вдыхаемого CO, физически растворенного в плазме крови, до связывания с гемоглобином имеет возможность достигнуть жизненно важных органов с риском повреждения клеточных энзимов (каталазы, пероксидазы, цитохромов). CO сохраняется в клетках после нормализации уровня COHb в течение длительного времени и фактически является причиной повреждения клетки. Период полураспада COHb у пациента, дышащего атмосферным воздухом, составляет 230–320 минут. Показаниями для ГБО, принятыми в ряде стран (например, в Дании) в случае экспозиции CO, являются:

— любые неврологические нарушения (помимо головной боли);
— признаки нарушения сердечной деятельности;
— нарушение сознания вплоть до комы;
— наличие беременности;
— уровень фракции COHb > 25% после 2 часов дыхания 100% О2.

Несмотря на то, что не существует жесткой корреляции между уровнем COHb и клиникой, тем не менее с ростом уровня фракции COHb отчетливо нарастает тяжесть клинических проявлений острого отравления CO:

— 0–2% – нормальный уровень среди некурящих;
— 5–6% – нормальный уровень для курильщиков. Возможно нарушение навыков вождения автомобиля и снижение толерантности к физической нагрузке у некурящих;
— 10–20% – головная боль, слабость;
— 20–30% – сильная головная боль, тошнота, рвота, головокружение, нарушение зрения;
— 30–40% – тошнота, рвота, обморок, тахикардия и тахипноэ, неврологическая симптоматика;
— 40–50% – кома, судороги, нарушения дыхания и сердечно-сосудистой деятельности;
— 50–60% – кома, судороги, глубокое угнетение дыхания и сердечной деятельности;
— 60–70% – кома, судороги, артериальная гипотензия, брадикардия, угнетение дыхания;
— >70% – дыхательная недостаточность. Смерть.

Измерение FCOHb наиболее часто используется для диагностики острого отравления моноксидом углерода. Другими показаниями являются:

— подтверждение уровня гемолиза у новорожденных;
— изучение влияния хронической экспозиции CO на здоровье (например, на рабочих местах);
— судебно-медицинское определение уровня COHb в трупной крови жертв экспозиции CO (например, при пожарах, суицидах и т. д.).

Методы исследования уровня COHb. Среди множества методов измерения уровня COHb в настоящее время превалируют два метода:

— газовая хроматография, основанная на химическом освобождении моноксида углерода из крови и прямом или непрямом измерении газа;
— СО-оксиметрия, в основе которой лежит метод абсорбционной спектрофотометрии с одновременным автоматизированным измерением поглощения по множеству длин волн (например, современные СО-оксиметры позволяют оценить абсорбцию по 128 длинам волн с шагом в 1,5 нм).

Первый метод как наиболее точный, но технически достаточно сложный и медленный, применяется наиболее широко в судебно-медицинских исследованиях трупной крови, либо в производственной практике при определении невысоких концентраций COHb. Метод СО-оксиметрии нашел применение в диагностике острых и хронических отравлений моноксидом углерода. В настоящее время СО-оксиметры входят в состав современных анализаторов газов крови и кислотно-основного баланса, то есть являются компонентов основных анализаторов в лабораторной экспресс-диагностике неотложных состояний.

Гликозилированный гемоглобин

При хронической гипергликемии, помимо повышения уровня HbA1c, подвергаются изменениям вследствие гликирования и многие другие внеклеточные и внутриклеточные белки с образованием поздних продуктов гликации, которые свидетельствуют о глубоких повреждениях в органах и тканях: межцепочечные сшивки, изменения межпозвоночных дисков, нарушение зрения и т. д. Так что не всегда сладкое (много сахара) означает сладкую жизнь.

Совсем недавно немецкими учеными (Berndt Zur) открыт новый тип гемоглобина, который в последствии получил название Haemoglobin Bonn. В отличие от других типов гемоголобина, HbBonn очень быстро насыщается кислородом (для сравнения: остаток желудка после резекции наполняется пищей гораздо быстрее, чем нормальный желудок), так что при нормальном уровне гемоглобина кровь содержит кислорода значительно ниже положенной концентрации, нередко данную патологию путают с врожденными пороками сердца, сердечной недостаточностью и т. д.

Уважаемые коллеги, хочется, чтобы у вас по прочтении данного материала возник вопрос: сколько же человек в мире ходит с неправильно установленной картиной гемоглобинемии = с не замеченной вовремя гипоксией?

Hb-A1c обозначают гемоглобин взрослого, уровень которого в крови здорового человека около 12–14%. HbA1 – глюкозосодержащий гемоглобин (связанный с сахаром), и он составляет около 5–7% от гемоглобина взрослого человека. HbA1 разделяется на подгруппы в зависимости от того, какой вид сахара он связывает, в частности, HbA1c является подгруппой HbA1 и поэтому его процентное содержание ниже, чем общего HbA1. Гликогемоглобин – маркер многих осложнений при сахарном диабете (рис. 8).

Накопление в крови гликозилированного гемоглобина является явным свидетельством того, что при этом происходит также присоединение глюкозы ко многим другим белкам (альбуминам, рецепторным белкам, внутриклеточным белкам и др.). В результате такого рода процессов формируются конечные продукты гликации. Конечные продукты гликирования, образующиеся при неферментативной гликации и окислении белков, являются биомаркерами метаболического стресса и фактором, способствующим прогрессированию целого ряда хронических заболеваний: атеросклероза, диабета и болезни Альцгеймера. Накопление конечных продуктов гликирования у здоровых людей происходит с возрастом. Однако данный процесс протекает значительно быстрее у людей с диагнозом «диабет» или «почечная недостаточность». КПГ могут запускать множество аномальных процессов в клетках и тканях: патологическую выработку цитокинов и других факторов роста, аккумуляцию внеклеточного матрикса, прогрессирование сосудорегуляторной дисфункции, инициирование клеточной смерти. Как указывал Балаболкин М. И. («Роль гликирования белков, окислительного стресса в патогенезе сосудистых осложнений при сахарном диабете»), гликозилирование белков и образование КПГ – сложная многоэтапная цепь метаболических процессов. Первым этапом гликозилирования является образование альмидина (N-гликозиламина) или соединения глюкоза-белок. Альмидин является лабильным и обратимым соединением, для образования которого требуется всего несколько часов. При условии сохранения повышенного уровня глюкозы образуется вещество Амадори (1-амино, 1-деоксикетоза), стабильная форма), которое окисляется в так называемые «реактивные дикарбониловые интермедиаты» (3-деоксиглюкозон и метил глиоксаль). Окисляясь, дикарбониловые интермедиаты превращаются в КПГ. Кроме того, специфические редуктазы процессом «детоксикации» могут трансформировать дикарбониловые интермедиаты в неактивные метаболиты. Второй путь метаболизма дикарбониловых интермедиатов предпочтителен, так как его конечные продукты не участвуют в механизмах повреждения функции многих белков и тканей. В последние годы показано, что КПГ могут образовываться другим более коротким метаболическим путем, т. е. путем метал-катализируемого аутоокисления различных сахаров и образования из них реактивных дикарбониловых интермедиатов, минуя перечисленные этапы метаболизма. Так, в исследованиях in vitro установлено, что около 50% КПГ (в частности, карбоксиметиллизин) образуются путем окисления вещества Амадори, а около 50% – другими метаболическими путями, включая аутоокисление различных сахаров. Таким образом, оценка и контролирование данного показателя являются очень важными, особенно при диагностике осложнений диабета (атеросклероз, почечная недостаточность, слепота), сердечно-сосудистых заболеваний, почечной недостаточности, неврологических расстройств и др.. Прибор для измерения уровня КПГ (= AGE – advanced glycated end products) создан. Это AGE–Reader.

Исходя из сказанного выше, можно утверждать, что проблема развития дисгемоглобинемий является не только научно-информационной, но также актуальной медико-социальной проблемой. Для ее решения считаем нужным рекомендовать:

1. На медико-биологических кафедрах, а также на кафедрах терапии, хирургии, педиатрии и стоматологии расширить преподаваемую информацию о гемоглобине и его производных.
2. Органам здравоохранения сделать обязательным определение не только общего гемоглобина, но также дисгемоглобинов (на рынке появился прибор СО-оксиметр, позволяющий легко определять уровень метгемоглобина, карбоксигемоглобина) в крови всех исследуемых в медучреждениях больных.
3. Коллективам клинических кафедр и медучреждений обучить соответствующий медперсонал навыкам оказания экстренной и специализированной помощи больным в случаях острого и опасного развития у них дисгемоглобинемий, в частности в/в введению метиленового синего, который спасает больных с тяжелой метгемоглобинемией.

Литература
1. Козлов А.А. Гемоглобинометрия. // Лаборатория, 1998; № 11, 20–21.2. 
2. Пупкова В.И., Офицеров В.И. Набор реагентов «Гемоглобин-Ново» для бесцианидного определения гемоглобина. // Новости «Вектор-Бест», 1998; № 4, 8–9. 
3. Осипов А.Н., Борисенко Г.Г, Владимиров Ю.А. Биологическая роль нитрозильных комплексов гемопротеинов. //Успехи биологической химии. 2007. т. 47, с. 259–292. 
4. Энциклопедия клинических лабораторных тестов. Под ред. проф. Норберта У. Тица. Гл. редактор русского изд. проф. В.В. Меньшиков. Издательство «Лабинформ», М., 1997, 128.