Гемоглобина

тип гемоглобина	нормальный остаток и его положение в цепи	замена
С	глу 6 в  - цепи	лиз
Д	лей 28 в  - цепи	глу
Е	глу 26 в  - цепи	лиз
G	глу 43 в  - цепи	ала
GpH	асл 68 в  - цепи	лиз
J	лиз 16 в - цепи	асл
М	вал 67 в  - цепи	глу
О	глу 116 в  - цепи	лиз
S	глу 6 в  - цепи	вал

В семействе гемоглобинов М остатки проксимального или дистального гистидина в  или  субъединицах заменены на остатки тирозина. Атом железа в составе гема находится в этом случае в Fe³⁺ - состоянии, что обусловлено образованием прочного ионного комплекса с фенолятным анионом тирозина. Результатом такой аномалии является метгемоглобинемия, поскольку ферри-гем не способен связывать О₂.

Болезни гемоглобинов (их насчитывают более 200) называют гемоглобинозами.

Гемоглобинозы делятся на: 1). гемоглобинопатии; 2) таласемии.

Гемоглобинопатии, возникают в результате точечных мутаций в структурных генах, кодирующих полипептидные цепи гемоглобина. Поэтому в крови появляется аномальный гемоглобин.

Серповидноклеточная анемия – классический пример наследственной гемоглобинопатии. В норме в  -субъединицах гемоглобина аминокислотой в шестом положении является глутаминовая кислота, боковая группа которой заряжена отрицательно и характеризуется высокой гидрофильностью. В гемоглобине больных серповидноклеточной анемией глутаминовая кислота заменена на гидрофобный остаток валина. Замена Glu на Val приводит к появлению на поверхности - субъединицы гидрофобного («липкого») участка. Этот гидрофобный участок соединяется с гидрофобным карманом другой молекулы гемоглобина S. Происходит полимеризация гемоглобина S и его осаждение в виде длинных волокон. Длинная волокнистая структура нарушает нормальную форму эритроцитов, превращая её из двояковогнутого диска в серповидную, которая имеет тенденцию блокировать капилляры. Такие эритроциты преждевременно разрушаются, способствуя развитию анемии. Если поражены обе гомологичные хромосомы, заболевание может оказаться смертельным. Заболевание широко распространено в географических зонах, где наиболее часто встречается злокачественная форма малярии. Высокий показатель заболеваемости можно объяснить положительной селекцией генома носителей аномальных генов. Серповидная красная кровяная клетка «неудобна» для развития малярийного плазмодия.

Замечено, что существенное ухудшение состояния больных наблюдается в условиях высокогорья при низких давлениях кислорода. Это связано с тем, что полимеризоваться способна только дезоксименерированая форма S гемоглобина, так как в молекуле оксиформы S-гемоглобина нет гидрофобного кармана («липкого участка»), следовательно его молекула не способна к полимеризации.

Талассемия – генетическое заболевание, обусловленное нарушением синтеза одной из нормальных цепей гемоглобина. Почему же появляется генетическое заболевание, если отсутствуют дефекты в структурных генах, кодирующих , , , -цепи?

Причина находится на другом уровне. Структурный ген своими собственными силами не в состоянии образовать мРНК. Он находится под контролем гена-оператора, регуляторных генов, поэтому мутации этих генов, аномалии самой мРНК могут приводить к нарушению синтеза полипептидных цепей. Для того чтобы гемоглобин вырабатывался с нормальной скоростью и в нормальных количествах, компоненты, формирующие его молекулы ( - цепи и не - цепи, например  - цепи), должны обладать сбалансированными пропорциями, а именно 1:1. Если данное условие не будет удовлетворено, например, если ухудшается формирование  - цепи, т.е. :1:05, то образование ₂ ₂=HbА₂ снизится на 50%. Это и есть талассемия. В зависимости от того, формирование какой глобиновой цепи нарушается, выделяют , , ,  - талассемии. Для всех этих заболеваний характерны некоторые общие закономерности:

1. нарушаются пропорции в составе гемоглобина крови. Например, при - талассемии в крови появляется 15% гемоглобина А₂, 15 – 60% гемоглобина F;

2. эритроциты приобретают не нормальную форму (мишеневидную, каплевидную), поэтому в пределах 1 дня захватываются ретикулярной соединительной тканью (например, селезенкой) и подвергаются распаду (по этой причине селезёнка оказывается гипертрофированной). Заболевание приводит к гемолитической анемии.

Талассемии делятся так же на гомозиготные и гетерозиготные. Гомозиготная  - талассемия – формирование  - цепи полностью подавляется. Симптомы заболевания появляются приблизительно через полгода после рождения, когда происходит полное переключение синтеза  - цепи гемоглобина F на  -цепь. У ребенка прогрессирует анемия. Увеличиваются селезенка и печень. Лицо приобретает монголоидные черты (из-за чрезмерного разрастания костного мозга скулы выдаются вперед, нос приплюснут), при рентгенологическом исследовании черепа наблюдается феномен «игл ежа» («hair – standing –on –end»). В попытке восполнить эритроциты, утраченные в результате не эффективного эритропоэза и увеличении гемолиза, ткани черепа, чрезмерно разрастаясь и гипертрофируясь, порождают такое изменение медуллярной пластинки.