В чем содержится гемоглобин: Что повышает гемоглобин? Список продуктов, повышающих гемоглобин в крови

Содержание

Продукты повышающие гемоглабин — Кулинарная энциклопедия от 1001 ЕДА

Низкий гемоглобин является очень распространенным явлением как у взрослых, так и у детей. А между тем, гемоглобин выполняет в нашем организме очень важную функцию.

Гемоглобин содержится в красных клетках крови, благодаря чему она имеет красный цвет. Однако у самого гемоглобина цвет синий – в этом можно убедиться, если взглянуть на вены, которые проходят под самой кожей на тыльной стороне запястья: они голубого цвета. Когда гемоглобин с током крови проходит через легкие, он присоединяет к себе молекулы кислорода, которые находятся в воздухе, вдыхаемом человеком. В результате получается оксигемоглобин ярко-красной окраски, которая характерна для крови.

Сердце разгоняет кровь по всему организму, и кислород из оксигемоглобина постепенно переходит в клетки. Так оксигемоглобин превращается обратно в гемоглобин и возвращается к легким по венам, поэтому они голубые. Может возникнуть вопрос: почему же тогда кровь, даже из вены, ярко-красная? Объяснение простое: как только кровь вступает в контакт с воздухом, к ней присоединяется кислород.

Если железа не хватает, это приводит к анемии – она выражается в общей слабости, быстрой утомляемости, бледности, потому организм при анемии не усваивает кислород должным образом. При дефиците железа происходит снижение иммунитета и увеличивается риск инфекционных заболеваний, а у детей даже может происходить задержка роста и умственного развития, снижение успеваемости.

Наш организм не мог бы существовать без кислорода, а гемоглобин, в свою очередь, не может «работать» без железа. Именно поэтому нам необходимо постоянно восполнять содержание железа в организме, употребляя в пищу продукты, богатые железом. Согласно научным исследованиям, больше всего железа содержится в красной свекле (в различных вариантах), яблоках, зелени, морской капусте, гречке, гранатах и гранатовом соке, красном винограде и соке из него, орехах, сухофруктах, яичном желтке, свежих мясных продуктах.

Следует помнить, что кальций препятствует усвоению железа, поэтому молочные продукты желательно принимать отдельно. Повышению гемоглобина способствует также витамин С, поэтому рекомендуется пить апельсиновый и томатный сок и заправлять блюда свежим лимонным соком, сладким перцем, луком, зеленью. При пониженном гемоглобине лучше мясо есть без хлеба, макарон и каш, а в качестве гарнира использовать картофель, зеленый горошек, капусту и фасоль.

Согласно рейтингу продуктов, составленному диетологами, больше всего железа в мясных продуктах (печени, почках, языке), гречневой крупе, фасоли, горохе, шоколаде, чернике, белах грибах; полезны также яблоки, груши, инжир, хурма, орехи, шпинат, айва, инжир, овсяная крупа и желток яйца.

Однако лишь 10% поступающего с пищей железа усваивается нашим организмом. Оно транспортируется в основном в костный мозг, где происходит постоянное образование красных кровяных телец, каждое из которых живет в среднем 120 суток.

Facebook

Мой мир

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Как повысить гемоглобин и бороться с железодефицитной анемией?

13.05.2019 14:58

Уровень гемоглобина в крови является одним из значимых показателей состояния нашего здоровья. Гемоглобин — это сложный белок, который входит в состав эритроцитов (красных кровяных телец), и отвечает за «доставку» кислорода к нашим органам и тканям.

Люди с пониженным гемоглобином могут чувствовать вялость, слабость, быструю утомляемость, головокружение, характерны также бледность и сухость кожи, т. е. организм попросту не обеспечивается в достаточной мере кислородом. Уровень гемоглобина можно определить, сдав анализ крови. Для женщин нормой является 120 г/л, для мужчин — 130 г/л и выше, для детей первого года жизни и беременных женщин — 110 г/л.

В строительстве гемоглобина участвует, наряду с другими, один очень важный микроэлемент — железо. Именно железодефицитная анемия (малокровие) — наиболее распространённый тип этого заболевания.

Любую болезнь легче предупредить, чем лечить. В основу профилактики анемии заложены, в первую очередь, принципы правильного питания. Ежедневный пищевой рацион человека должен содержать не менее 20 мг железа, а для беременных женщин эта цифра должна составлять 30 мг. Надо отметить, что женщины каждый месяц теряют в 2 раза больше железа, чем мужчины, и им особенно надо помнить о восполнении этого элемента.

В списке продуктов, содержащих железо, на первом месте стоит, несомненно, мясо, а именно телятина. Из неё всасывается 22% железа. Немного меньше этот показатель у говядины и свинины. Из рыбы усваивается 11%. Богата железом и печень.

Раньше больным малокровием рекомендовалось вводить в рацион больше яблок, моркови, граната. Но дело в том, что трёхвалентное железо, входящее в состав овощей и фруктов, практически не усваивается. А вот витамин C, которым богата растительная пища, может существенно усилить всасывание железа, содержащееся в мясных блюдах. Поэтому свежие овощи нужно употреблять только в сочетании с мясными блюдами. Полезно также после приёма пищи, богатой железом, выпивать стакан апельсинового сока, при этом количество усвоенного железа может увеличиться вдвое. Улучшает усвоение железа и фруктоза, которая в достаточном количестве содержится в мёде. Лучше всего использовать тёмные сорта меда, т.к. они более богаты полезными микроэлементами.

Значимые дозы железа и меди (которая, кстати, также необходима для нормального процесса кроветворения) присутствуют в зерновых, бобовых и в крупах. Но следует помнить, что эти продукты содержат ещё и фитаты — фосфорные соединения, препятствующие усвоению железа (хотя у них есть и другое, полезное свойство — связывать и выводить шлаки из организма). Снизить их дозу можно, например, при помощи размалывания, замачивания или проращивания. Так, заливая крупу на два часа водой, вы можете значительно снизить их количество.

А теперь внимание тем, кто любит почаёвничать или отведать ароматного кофе. Чай, и чёрный и зелёный, наряду с кофе содержат большое количество танинов, которые, так же как и фитаты, значительно ограничивают усвоение железа. Так что этими напитками лучше не злоупотреблять. Время от времени их лучше заменять соками и компотами.

Врачи советуют людям, страдающим железодефицитной анемией, пользоваться чугунной посудой для приготовления блюд. Так, один опыт показал, что приготовление соуса в чугунной кастрюле медленным кипячением в течение 20 минут, увеличило количество железа в блюде в 9 раз!

Но не забудьте, что избыток железа в крови ещё страшнее его недостатка. Поэтому все наши рекомендации относятся к людям, железодефицит у которых установлен врачом. Правда, в отличие от лекарственных препаратов, железо, получаемое с пищей, просто перестанет усваиваться, если только человек не страдает наследственным гемохроматозом — генетическим заболеванием избыточного всасывания железа. А ещё медь и цинк, также необходимые организму, могут не всасываться из-за того, что он «занят» усвоением железа.

И, напоследок, ещё об одном занимательном эксперименте, как говорится на злобу дня. Британские учёные провели обследование 164 англичанок, увлекающихся диетами. У 25% девушек была обнаружена выраженная анемия, а тест на уровень их интеллекта в среднем был на 10 баллов ниже. После приёма железосодержащих препаратов, через какое-то время уровень IQ нормализовался. По мнению специалистов более всего подвержены снижению уровня интеллекта женщины, увлекающиеся вегетарианскими диетами. Вот так!

Ред.

показатели гемоглобина крови | МРТ Эксперт

«Нужно сделать анализ на гемоглобин». Подобную фразу (часто подкрепляемую письменным направлением на исследование) слышал, наверное, почти каждый. Делается он и с профилактическими целями — тогда, когда человека ничего не беспокоит.

Почему же так важен этот самый гемоглобин? Что это вообще такое и о чём он может рассказать? Каковы причины повышенного и пониженного его уровня?

Кто такой и что делает

Гемоглобин — это вещество белковой природы, содержится в эритроцитах. Состоит из двух частей, отражённых в его названии — гема (небелковой части) и простого белка глобина. Термины «гемоглобин» и «железо» связаны друг с другом настолько прочно, что об этом известно, пожалуй, каждому. Так вот железо как раз и входит в состав гема.

Функция гемоглобина фундаментальна: он переносит кислород от лёгких к тканям, а обратно от них несёт углекислый газ. Содержится в эритроцитах.

Читайте материал по теме: Уильям Гарвей против Клавдия Галена: как устроена система кровообращения человека?

Каков в норме

В учебниках и руководствах можно увидеть разнящиеся цифры нормы гемоглобина в крови. Возможно, это связано с тем, что в зависимости от периода времени и страны его содержание измеряли по-разному.

Нормальные колебания у взрослого человека, по разным источникам, составляют — вне зависимости от пола — от 120 г/л до 177 г/л. Однако уровень гемоглобина в норме у мужчин выше, чем у женщин. Это объясняется рядом факторов, среди которых стимулирующее влияние мужских половых гормонов (прежде всего тестостерона) на кроветворение, а также регулярные менструальные кровопотери у женщин.

Границы нормы: 120-172 г/л — для женщин, и 130-177 г/л — для мужчин.

Важно помнить, что в зависимости от лаборатории, используемого аппарата нормы могут отличаться.

Чаще — ниже

Зачем нам знать, сколько гемоглобина содержится в крови? Исходя из его функции, ответ на поверхности: его количество будет влиять на газотранспортную функцию крови.

НОРМАЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ У ВЗРОСЛОГО ЧЕЛОВЕКА,
ПО РАЗНЫМ ИСТОЧНИКАМ, СОСТАВЛЯЮТ —
ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛА — ОТ 120 Г/Л ДО 177 Г/Л

Понижение уровня гемоглобина может наблюдаться при анемиях. Это состояние, характеризующееся уменьшение концентрации гемоглобина и гематокрита. Обычно при этом также уменьшается число эритроцитов.

Почему может обнаруживаться низкое содержание гемоглобина? Такое бывает при различных заболеваниях.

УРОВЕНЬ ГЕМОГЛОБИНА В НОРМЕ
У МУЖЧИН ВЫШЕ, ЧЕМ У ЖЕНЩИН

Значительную долю в структуре анемий имеют так называемые железодефицитные анемии. Уже по названию понятно, что в этом случае организм испытывает нехватку этого элемента. Причины могут быть разными. Это периоды быстрого роста у детей, глистные заболевания, беременность (когда ребёнок «забирает» часть железа у мамы). Наиболее распространённая причина — частые небольшие кровотечения. Кровоточит язва желудка или видите кровь в кале из-за геморроя? А может вас беспокоят обильные менструации или было маточное кровотечение? Железо «уходит» из организма по этим и другим причинам.

Отдельная статья — разгрузочные дни, самостоятельно проводимые диеты, стиль питания. Необходимо понимать, что железо приобретается извне. А значит в его отношении вполне справедливо образное «я есть то, что я ем». Здесь же дополнительно можно упомянуть и недостаток в пище белка (не забываем про строение молекулы гемоглобина).

Читайте материал по теме: Вегетарианство: мода, философия или польза телу?

Следующий механизм развития дефицита железа — плохое всасывание. Железа и белка достаточно, а гемоглобин ниже нормы. Почему? Возможно, что проблема во всасывании компонентов пищи. Такое может встречаться, в частности, при некоторых заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Читайте материал по теме: Что такое гастрит и как его лечить?

Снижается уровень гемоглобина и при других видах анемий (витамин В12-дефицитной, гемолитической, апластической и др.). Для них характерны свои механизмы, приводящие к снижению содержания гемоглобина в крови.

Как заподозрить

В ряде случаев, даже когда процесс снижения количества гемоглобина уже идёт, жалоб может не быть. По мере усугубления патологии начинают проявляться признаки.

Симптомов, возникающих при пониженном уровне гемоглобина, немало. Среди них:

— общая слабость;

— быстрая утомляемость;

— возможны головокружения и головные боли;

— шум в ушах;

— одышка;

— учащённое сердцебиение.

Кожа и видимые слизистые оболочки бледные. При определении уровня гемоглобина отмечается его снижение.

Помимо общих признаков могут отмечаться и специфические, характерные для различных видов анемий.

Например, при железодефицитной анемии могут отмечаться изменения слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, снижение кислотности желудочного сока, мышечная слабость, в том числе и сфинктеров.

Существует гипотеза, что недостаток железа может приводить к ухудшению когнитивных процессов. Особенно явно это проявляется у детей. Также нехватка этого элемента предположительно способна приводить к ослаблению иммунитета.

Всегда ли много — это хорошо?

Иногда в анализе можно увидеть, что уровень гемоглобина не понижен, а наоборот, повышен. Что это значит?

Как оказалось, такое состояние также может свидетельствовать о патологии. Некоторые из них: истинная полицитемия (эритремия, болезнь Вакеза), болезни почек — в частности, при нарушении их кровоснабжения и недостаточном поступлении к ним кислорода; курение; заболевания лёгких; уменьшение объёма жидкой части крови.

Есть сообщения, что повышение гемоглобина может отмечаться при нахождении в условиях гор; ряде злокачественных новообразований; сердечной недостаточности.

Как узнать

Диагноз анемии уточняется и подтверждается/исключается с помощью определения количества гемоглобина в единице объёма крови (г/л). Обычно это исследование является частью общего анализа крови, при котором также уточняется ряд других важных параметров — в частности, число эритроцитов, концентрация гемоглобина в эритроците и др. Кроме того, может выполняться биохимический анализ крови с определением уровня ферритина и иных показателей.

Поскольку причин анемий много, по показаниям могут применяться инструментальные методы исследований: УЗИ, гастро- и колоноскопия.

Читайте материал по теме: Где раздобыть смелость, чтобы решиться? Гастроскопия – БЕЗ страха!

Спектр необходимых исследований определяется лечащим врачом с зависимости от конкретной ситуации.

Что дальше

В зависимости от диагноза назначается соответствующее лечение. Нередко спрашивают, можно ли повысить уровень гемоглобина с помощью питания. Ответ — не всегда. Это во многом зависит от причины, которая привела к его снижению.
ЭФФЕКТИВНЫМ ИСТОЧНИКОМ ЖЕЛЕЗА
МОГУТ БЫТЬ ДАЛЕКО НЕ ВСЕ ПРОДУКТЫ.
МНОГИЕ ФРУКТЫ И ОВОЩИ, БОБОВЫЕ
НА САМОМ ДЕЛЕ БОГАТЫ ЖЕЛЕЗОМ,
ОДНАКО УСВАИВАЕТСЯ ОНО ПЛОХО

Ну а если речь идёт о железодефицитной анемии, когда доказано недостаточное поступление железа в организм? Безусловно, сбалансированное и грамотное питание будет способствовать повышению уровня гемоглобина. Однако следует помнить, что клинически явный дефицит железа должен лечить только доктор с помощью необходимых медикаментов. Только продукты не в состоянии полностью устранить его дефицит, даже когда речь идёт о сравнительно невыраженном понижении уровня гемоглобина. Поэтому до нормализации уровня железа в организме могут понадобиться соответствующие лекарственные средства.

Какие же продукты повышают гемоглобин? Вам наверняка приходилось встречаться с советами употреблять блюда из печени, морковь, свёклу, грецкие орехи, яблоки, гранатовый сок.

Тем не менее эффективным источником железа могут быть далеко не все продукты. Многие фрукты и овощи, бобовые на самом деле богаты железом, однако усваивается оно плохо. Лидерами же по усвояемости является железо из нежирного мяса и птицы.

Имеет значение и то, с чем потребляется мясо. Макароны, каши молочные снижают его усвоение, а вот гарнир из кабачков, брокколи, лука, зелени — вполне приемлемые «спутники» мяса. Усвоиться железу помогут и витамины — особенно аскорбиновая кислота.

Читайте материал по теме: Знакомая с детства аскорбинка: зачем организму нужен витамин С?

Рекомендуется также употреблять растительные масла, а если нет противопоказаний — и сливочное.

Не следует сразу после приёма пищи пить чай. Необходимо ограничить потребление кофе.

Также рекомендуется исключить из рациона сало и жирную рыбу. В отношении последней обговорите этот вопрос с лечащим врачом: возможно, это временная мера, поскольку сама рыба полезна для организма.

Если вам необходимо сдать анализ крови на гемоглобин, стоимость исследования можно узнать, позвонив по телефону, указанному на вкладке контакты

Справлюсь сам?

Если в анализе крови был обнаружен пониженный или повышенный уровень гемоглобина, это всегда повод обратиться к врачу. Теперь вы знаете, что причин изменения его содержания множество. А потому самолечение недопустимо: можно не только навредить себе, но и упустить ценное время, особенно когда речь идёт о серьёзном недуге.

Текст: Энвер Алиев

Также вам могут быть интересны:

Мы с тобой одной крови. Как стать донором в России?

Что такое гемофилия?

Общий анализ крови

Общий анализ крови (Complete Blood Count, CBC).
Это самое распространенное исследование крови, которое включает определение концентрации гемоглобина, количества эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в единице объема, величины гематокрита и эритроцитарных индексов (MCV,MCH, MCHC).

Показания к назначению анализа:

скрининговые и диспансерные обследования;
мониторинг проводимой терапии;
дифференциальная диагностика заболеваний крови.

Подготовка к исследованию: исследование проводят натощак или как минимум через 2 часа после последнего приема пищи, при взятии крови необходимо избегать длительного сжатия вены жгутом.
Материал для исследования: цельная стабилизированная кровь.
Срок исполнения: 1 рабочий день.

Что такое гемоглобин (Hb, Hemoglobin)?

Гемоглобин – это дыхательный пигмент крови, который содержится в эритроцитах и участвует в транспортировке кислорода и углекислоты, регуляции кислотно-основного состояния.
Состоит гемоглобин из двух частей белковой и железосодержащей. У мужчин содержание гемоглобина несколько выше, чем у женщин. У детей до года имеется физиологическое снижение показателей гемоглобина.
Что такое эритроцит (Red Blood Cells, RBC)?
Эритроциты – это высокоспециализированные безъядерные клетки крови, имеющие форму двояковогнутых дисков. Благодаря такой форме поверхность эритроцитов больше, чем если б он имел форму шара. Такая особая форма эритроцитов способствует выполнению ими основной функции — переносу кислорода из легких к тканям и углекислоты от тканей к легким.
Что такое гематокрит (Ht, hematocrit)?
Это объемная фракция эритроцитов в цельной крови (соотношение объемов эритроцитов и плазмы), которая зависит от количества и объема эритроцитов.

Что такое лейкоцит ( White Blood Cells, WBC)?

Лейкоциты, или белые кровяные тельца, представляют собой бесцветные клетки разной величины округлой или неправильной формы. Эти клетки имеют ядро и способны самостоятельно передвигаться подобно одноклеточному организму — амебе. Количество этих клеток в крови значительно меньше, чем эритроцитов. Лейкоциты — главный защитный фактор в борьбе организма человека с различными болезнями. Кроме того, некоторые формы лейкоцитов вырабатывают антитела — белковые частицы, поражающие любые чужеродные микроорганизмы, попавшие в кровь, на слизистые оболочки и другие органы и ткани организма человека.

Существует 5 видов лейкоцитов:

нейтрофилы,
лимфоциты,
моноциты,
эозинофилы,
базофилы.

Что такое тромбоцит (Platelet count , PLT)?

Тромбоциты, или кровяные пластинки, наиболее мелкие среди клеточных элементов крови, размер которых составляет 1,5–2,5 микрона. Тромбоциты выполняют ангиотрофическую, адгезивно-агрегационную функции, участвуют в процессах свертывания и фибринолиза, обеспечивают ретракцию кровяного сгустка.

Что такое скорость оседания эритроцитов (СОЭ, Erythrocyte Sedimentation Rate, ESR)?

Это показатель скорости разделения крови в пробирке с добавленным антикоагулянтом на 2 слоя: верхний (прозрачная плазма) и нижний (осевшие эритроциты). Скорость оседания эритроцитов оценивается по высоте образовавшегося слоя плазмы в мм за 1 час. Удельная масса эритроцитов выше, чем удельная масса плазмы, поэтому в пробирке при наличии антикоагулянта под действием силы тяжести эритроциты оседают на дно. Скорость, с которой происходит оседание эритроцитов, в основном определяется степенью их агрегациии, т. е. их способностью слипаться вместе. Агрегация эритроцитов главным образом зависит от их электрических свойств и белкового состава плазмы крови. В норме эритроциты несут отрицательный заряд (дзета-потенциал) и отталкиваются друг от друга. Степень агрегации (а значит и СОЭ) повышается при увеличении концентрации в плазме так называемых белков острой фазы — маркеров воспалительного процесса. В первую очередь — фибриногена, C-реактивного белка, церулоплазмина, иммуноглобулинов и других. Напротив, СОЭ снижается при увеличении концентрации альбуминов. На дзета-потенциал эритроцитов влияют и другие факторы: рН плазмы (ацидоз снижает СОЭ, алкалоз повышает), ионный заряд плазмы, липиды, вязкость крови, наличие антиэритроцитарных антител. Число, форма и размер эритроцитов также влияют на оседание. Снижение содержания эритроцитов (анемия) в крови приводит к ускорению СОЭ и, напротив, повышение содержания эритроцитов в крови замедляет скорость седиментации (оседания).
При острых воспалительных и инфекционных процессах изменение скорости оседания эритроцитов отмечается через 24 ч после повышения температуры и увеличения числа лейкоцитов.

Показатель СОЭ меняется в зависимости от множества физиологических и патологических факторов. Значения СОЭ у женщин несколько выше, чем у мужчин. Изменения белкового состава крови при беременности ведут к повышению СОЭ в этот период. В течение дня возможно колебание значений, максимальный уровень отмечается в дневное время.

Показания к назначению исследования:

воспалительные заболевания;
инфекционные заболевания;
опухоли;
скрининговое исследование при профилактических осмотрах.

Что такое лейкоцитарная формула (Differential White Cell Count)?

Лейкоцитарная формула – это процентное соотношение различных видов лейкоцитов.

По морфологическим признакам (вид ядра, наличие и характер цитоплазматических включений) выделяют 5 основных видов лейкоцитов:
нейтрофилы;
эозинофилы;
базофилы;
лимфоциты;
моноциты.

Кроме того, лейкоциты различаются по степени зрелости. Большая часть клеток-предшественников зрелых форм лейкоцитов (юные, миелоциты, промиелоциты, пролимфоциты, промоноциты, бластные формы клеток) в периферической крови появляются только в случае патологии.

Исследование лейкоцитарной формулы имеет большое значение в диагностике большинства гематологических, инфекционных, воспалительных заболеваний, а также для оценки тяжести состояния и эффективности проводимой терапии.
Различные виды лейкоцитов выполняют разные функции, поэтому определение соотношения разных видов лейкоцитов, содержания молодых форм, выявление патологических клеточных форм несет ценную диагностическую информацию.

Гемоглобин — одна из мишеней коронавируса COVID-19

Перевод на русский язык компании Logrus Global: https://logrusglobal.ru

COVID-19: атакует 1-бета-цепь гемоглобина и захватывает порфирин, чтобы ингибировать метаболизм человеческого гема.

14 апреля 2020 г.

Скачать PDF-версию

Авторы: Вэньчжун Лю^1,2,*, Хуалань Ли²

¹ Факультет информатики и инженерии, Сычуаньский инженерно-технический университет, Цзыгун, 643002, Китай;
² Факультет медико-биологической и пищевой промышленности, Ибиньский университет, Ибинь, 644000, Китай;
^* Адрес для переписки: [email protected].

Конспект

Новая коронавирусная пневмония (COVID-19) представляет собой контагиозную острую респираторную инфекцию, вызванную новым коронавирусом. Этот вирус представляет собой РНК-вирус с позитивной полярностью цепи, имеющий высокую степень гомологии с коронавирусом летучей мыши. В этом исследовании для сравнения биологических ролей некоторых белков нового коронавируса использовали анализ консервативных доменов, гомологическое моделирование и молекулярную стыковку. Результаты показали, что белок ORF8 и поверхностный гликопротеин могут связываться с порфирином. В то же время белки orf1ab, ORF10 и ORF3a могут координированно атаковать гем, находящийся на 1-бета-цепи гемоглобина, что приводит к отщеплению железа с образованием порфирина. В результате такой атаки количество гемоглобина, который может переносить кислород и углекислый газ, становится все меньше и меньше. Клетки легких испытывают чрезвычайно сильное отравление и воспаление из-за невозможности обеспечения интенсивного обмена углекислым газом и кислородом; в конечном итоге изображения ткани легких принимают вид матового стекла. Этот механизм также нарушает нормальный анаболический путь гема в организме человека, что, как ожидается, приводит к развитию заболевания. Согласно валидационному анализу полученных результатов, хлорохин может предотвратить атаку белков orf1ab, ORF3a и ORF10 на гем с образованием порфирина и в определенной степени ингибировать связывание ORF8 и поверхностных гликопротеинов с порфиринами, эффективно облегчая симптомы респираторного дистресса. Поскольку способность хлорохина ингибировать структурные белки не слишком велика, терапевтический эффект для разных людей может быть различным. Фавипиравир может ингибировать связывание белка оболочки и белка ORF7a с порфирином, предотвращать проникновение вируса в клетки-хозяева и может связывать свободный порфирин. Данная работа предназначена только для научного обсуждения, правильность выводов должна быть подтверждена другими лабораториями. В связи с побочными действиями таких препаратов, как хлорохин, и возможностью аллергических реакций на них, обращайтесь к квалифицированному врачу для получения подробной информации о лечении и не принимайте препарат самостоятельно.

Ключевые слова: новый коронавирус; респираторный дистресс; вид матового стекла изображения легкого; гликопротеин E2; ОRF8; оrf1ab; хлорохин; кровь; диабетический; флуоресцентный резонансный энергоперенос; древний вирус; цитокиновый шторм.

1. Введение

Новая коронавирусная пневмония (COVID-19) — контагиозное острое респираторное инфекционное заболевание. Пациенты с коронавирусной пневмонией страдают от лихорадки с температурой выше 38 градусов с такими симптомами, как сухой кашель, усталость, одышка, затрудненное дыхание, при визуализации легких они имеют вид матового стекла^1-3. При морфологическом исследовании образцов тканей можно обнаружить большое количество слизи без явных вирусных включений. Эта пневмония была впервые обнаружена в декабре 2019 года на южнокитайском рынке морепродуктов провинции Хубэй, Китай⁴. Инфекция имеет высокую контагиозность^5,6. Сейчас количество инфицированных людей достигло десятков тысяч по всему миру, и распространение инфекции не ограничено расой и границами. Исследователи провели тесты на выделение вирусов и секвенирование нуклеиновых кислот, чтобы подтвердить, что заболевание было вызвано новым коронавирусом^7,8. Отмечено, что нуклеиновая кислота нового коронавируса представляет собой РНК с позитивной полярностью цепи⁸. Его структурные белки включают: белок-шип (S), белок оболочки (E), мембранный белок (M) и нуклеокапсидный фосфопротеин. Транскрибируемые неструктурные белки включают: orf1ab, ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF10 и ORF8. Новый коронавирус высоко гомологичен коронавирусу летучих мышей^9,10 и обладает значительной гомологией по отношению к вирусу SARS^11,12. Исследователи изучили функцию структурных белков и некоторых неструктурных белков нового коронавируса^13,14. Но новый коронавирус обладает целым набором потенциальных геномных характеристик, часть которых в основном является причиной вспышки в человеческой популяции^15,16. Например, CoV EIC (белок оболочки коронавируса с функцией ионного канала) участвует в модулировании высвобождения вириона и взаимодействия «CoV — хозяин»¹⁷. Шип-белки, белки ORF8 и ORF3a значительно отличаются от белков других известных SARS-подобных коронавирусов, и они могут вызывать более серьезные различия в патогенности и передаче по сравнению с известными для SARS-CoV¹⁸. Более ранние исследования показали, что новый коронавирус проникает в эпителиальные клетки с использованием шип-белка, взаимодействующего с рецепторным белком ACE2 человека на поверхности клетки, что и вызывает инфекцию у людей. Однако структурный анализ шип-белка (S) нового коронавируса показывает, что белок S лишь слабо связывается с рецептором ACE2 по сравнению с коронавирусом SARS¹⁹. Из-за ограничений существующих экспериментальных методов специфические функции вирусных белков, таких как ORF8 и поверхностный гликопротеин, до сих пор неясны. Механизм патогенности нового коронавируса остается загадочным²⁰.

В литературе²¹ описаны показатели биохимического исследования 99 пациентов с вызванной новым коронавирусом пневмонией, и в этом отчете отражены аномалии связанных с гемоглобином показателей биохимических анализов пациентов. Согласно отчету, количество гемоглобина и нейтрофилов у большинства пациентов снизилось, а индексные значения сывороточного ферритина, скорости оседания эритроцитов, С-реактивного белка, альбумина и лактатдегидрогеназы у многих пациентов значительно возросли. Эти изменения предполагают, что содержание гемоглобина у пациента уменьшается, а гема увеличивается, и организм будет накапливать слишком много вредных ионов железа, что вызовет воспаление в организме и увеличит уровни С-реактивного белка и альбумина. Клетки реагируют на стресс, вызванный воспалением, производя большое количество сывороточного ферритина для связывания свободных ионов железа, чтобы уменьшить повреждения. Гемоглобин состоит из четырех субъединиц, 2-α и 2-β, и каждая субъединица имеет железосодержащий гем^22,23. Гем является важным компонентом гемоглобина. Это порфирин, содержащий железо. Структура без железа называется порфирином. Когда железо находится в двухвалентном состоянии, гемоглобин может отщеплять углекислый газ и связывать атомы кислорода в альвеолярных клетках, при этом железо окисляется до трехвалентного уровня. Когда гемоглобин становится доступен другим клеткам организма через кровь, он может высвобождать атомы кислорода и присоединять углекислый газ, а железо восстанавливается до двухвалентного.

Особо эффективных лекарств и вакцин для борьбы с болезнью, вызванной новым коронавирусом, не существует²⁴. Однако в недавних поисках клинических методов лечения было обнаружено несколько старых препаратов, которые могут подавлять некоторые функции вируса, например, хлорохина фосфат оказывает определенное влияние на новую коронавирусную пневмонию²⁵. Хлорохина фосфат — это противомалярийный препарат, который применяется в клинике уже более 70 лет. Эксперименты показывают, что эритроциты, инфицированные возбудителем малярии, могут накапливать большое количество хлорохина. Препарат приводит к потере фермента гемоглобина и смерти паразита из-за недостаточности аминокислот для его роста и развития. Предполагается, что терапевтический эффект хлорохина фосфата в отношении новой коронавирусной пневмонии может быть тесно связан с аномальным метаболизмом гемоглобина у человека. Между тем мы можем отметить, что хлорохин также широко используется для лечения порфирии^26,27.

Поэтому мы предположили, что присоединение вирусных белков к порфиринам вызовет ряд патологических реакций у человека, таких как снижение уровня гемоглобина. Из-за тяжелой эпидемии и существующих условий с ограниченными экспериментальными методами тестирования функций белков большое научное значение имеет анализ функции белков нового коронавируса методами биоинформатики.

В этом исследовании для анализа функций белков, связанных с вирусом, использовались методы прогнозирования консервативных доменов, гомологического моделирования и молекулярной стыковки. Это исследование показало, что белок ORF8 и поверхностный гликопротеин способны объединяться с порфирином с образованием комплекса, в то время как белки orf1ab, ORF10, ORF3a скоординировано атакуют гем на 1-бета-цепи гемоглобина и отщепляют железо с образованием порфирина. Этот механизм вируса подавляет нормальный метаболический путь гема и приводит к проявлению у людей симптомов заболевания. Основываясь на результатах вышеупомянутых исследований, с помощью технологии молекулярной стыковки мы также проверили то, каким образом хлорохина фосфат и фавипиравир могут быть полезны в клинической практике.

2. Материалы и методы

2.1. Набор данных

Следующие последовательности белка загружали из NCBI: все белки нового коронавируса Ухань, гем-связывающий белок; гемоксидаза; для анализа консервативного домена использовали белковые последовательности.

Все белки нового коронавируса Ухань также использовали для конструирования трехмерных структур путем гомологического моделирования.

В то же время следующие файлы были загружены из базы данных PDB: кристаллическая структура MERS-CoV nsp10_nsp16 комплекс—5yn5, гем, оксигемоглобин человека 6bb5; дезоксигемоглобин человека 1a3n; 0TX; Rp. Комплекс MERS-CoV nsp10_nsp16—5yn5 использовался для гомологического моделирования. Гем, 0TX и 1RP использовались для молекулярной стыковки. Два оксигемоглобин был использован для стыковки белков.

2.2. Блок-схема биоинформационного анализа

На основе опубликованных в данном исследовании биологических белковых последовательностей была проведена серия биоинформационного анализа. Этапы показаны на рисунке 1:1. Консервативные домены вирусных белков анализируются^28-30 онлайн-сервером МЕМЕ. Консервативные домены использовались для прогнозирования функциональных различий вирусных белков и белков человека. 2. Трехмерная структура вирусных белков была построена путем гомологического моделирования в средстве Swiss-model^31,32. Если длина последовательности превышала 5000 нуклеотидов, использовался инструмент гомологического моделирования Discovery-Studio 2016. 3. Использование технологии молекулярной стыковки (инструмент LibDock) Discovery-Studio 2016³³ позволило смоделировать рецептор-лигандное соединение вирусных белков с гемом человека (или порфиринами). С учетом результатов биоинформационного анализа была построена модель жизненного цикла вируса и предложена соответствующая молекулярная картина заболевания.

Рисунок 1. Блок-схема биоинформационного анализа.

Рабочий процесс основан на эволюционных принципах. Хотя биологическая последовательность, характерная для развитых форм жизни и вируса, отличается, молекулы с аналогичными структурами всегда могут играть аналогичные биологические роли. В методе гомологического моделирования используется принцип, согласно которому аналогичная первичная структура белковых последовательностей имеет аналогичную пространственную структуру. Метод молекулярной стыковки построен на гомологическом моделировании реальных трехмерных молекул.

2.3. Анализ консервативного домена

MEME Suite — это онлайн-сайт, который объединяет множество инструментов прогнозирования и описания мотивов. Алгоритм максимального ожидания (EM) является основой для идентификации мотива на сайте MEMЕ. Мотив представляет собой консервативный домен небольшой последовательности в белке. Модели, основанные на мотивах, помогают оценить надежность филогенетического анализа. После открытия онлайн-инструмента MEME интересующие белковые последовательности объединяют в текстовый файл, при этом сохраняется формат файла .fasta. Затем выбирают нужное количество мотивов и нажимают кнопку «Перейти». В конце анализа консервативные домены отображаются после нажатия на ссылку.

2.4. Гомологическое моделирование

SWISS-MODEL — это полностью автоматический сервер гомологического моделирования структуры белка, доступ к которому можно получить через веб-сервер. Первый шаг — войти на сервер SWISS-MODEL, ввести последовательность и нажать Search Template («Поиск шаблона»), чтобы выполнить простой поиск шаблона. После завершения поиска можно выбрать шаблон для моделирования. Поиск шаблонов выполняется нажатием кнопки Build Model, и модель шаблона выбирается автоматически. Как видно, было найдено несколько шаблонов, а затем построено множество моделей. Здесь выбирается только модель. Модель в формате PDB загружается и визуализируется в VMD. SWISS-MODEL моделирует только белковые модели, соответствующие последовательностям менее 5000 нуклеотидных оснований. Для моделирования белка, соответствующего последовательности более 5000 нуклеотидов, можно использовать инструмент гомологического моделирования Discovery-Studio.

Перед использованием Discovery-Studio для гомологического моделирования неизвестного белка (такого, как orf1ab) файл структуры pdb матричного белка, такого как MERS-CoVnsp10_nsp16 комплекс 5yn5, должен быть загружен из базы данных PDB. Затем для сопоставления гомологичных последовательностей белков 5yn5 и orf1ab был применен инструмент сопоставления последовательностей Discovery-Studio. Затем был построен файл пространственной структуры orf1ab на основе матричного белка 5yn5.

2.5. Технология молекулярной стыковки

Молекулярная стыковка — это процесс нахождения наилучшего соответствия между двумя или более молекулами посредством определения геометрического и энергетического соответствия. Этапы использования молекулярной стыковки LibDock с Discovery-Studio следующие:

1. Подготовка модели лиганда. Откройте файл лиганда, например, гема, и нажмите кнопку Prepare Ligands («Подготовка лигандов») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды») меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептор-лиганд»), чтобы создать модель лиганда гема для стыковки. Сначала удалите FE (атом железа) из гема, а затем нажмите кнопку Prepare Ligands («Подготовка лигандов»), после чего будет сгенерирована модель лиганда порфирина. При открытии 0 XT снова нажмите кнопку Prepare Ligands («Подготовка лигандов»), чтобы получить модель хлорохинового лиганда.

2. Подготовьте модель белкового рецептора. Откройте файл pdb белка (сгенерированный с помощью гомологического моделирования) и нажмите Prepare protein («Подготовка белка») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды») меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом»), чтобы создать модель рецептора белка для стыковки.

3. Установите параметры стыковки для ее достижения. Выберите модель генерируемого белкового рецептора. В подменю Define and Edit Binding Site («Определение и редактирование сайта связывания») в меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом») нажмите кнопку From receptor Cavities («Из полостей рецептора»). На диаграмме модели рецептора белка появляется красная сфера. После щелчка правой кнопкой мыши по красному шару можно изменить его радиус. Затем в меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом») выберите Dock Ligands (LibDock) («Док-лиганды LibDock») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды»). Во всплывающем окне выберите лиганд в качестве вновь созданной модели лиганда (ALL) и выберите рецептор в качестве вновь созданной модели рецептора (ALL), а для сфер сайтов задайте только что установленные координаты сфер. Наконец, нажмите RUN («Выполнить»), чтобы начать стыковку.

4. Рассчитайте энергию связывания и выберите положение с наибольшей энергией связывания. После завершения стыковки будет отображено множество местоположений лиганда. Откройте окно стыковки и нажмите кнопку Caculate Binding Energies («Рассчитать энергии связывания») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды») меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом»). Во всплывающем окне выберите рецептор в качестве значения по умолчанию, лиганд в качестве стыкуемой модели (ALL), а затем запустите вычисление энергии связывания. Наконец, сравните энергию связывания и выберите положение с наибольшей энергией связывания. Чем выше стабильность комплекса, тем больше энергия связывания.

5. Экспортируйте вид совместного сечения. Для вида в состоянии стыковки после установки стиля отображения области связывания нажмите кнопку Show 2D Map («Показать 2D-карту») в подменю View Interaction («Просмотр взаимодействия») меню Receptor-Ligand Interaction («Взаимодействие между рецептором и лигандом»), чтобы открыть вид участка связывания. Это представление может быть сохранено в виде файла изображения.

2.6. Технология стыковки белков

ZDOCK от Discovery-Studio — это еще один инструмент молекулярной стыковки для изучения взаимодействий белков. Мы использовали его для изучения атаки гемоглобина вирусными неструктурными белками. Ниже приведено описание стыковки orf1ab и гемоглобина, при изучении стыковки с другими неструктурными белками вируса применяли аналогичные методы стыковки. После открытия PBD-файлов человеческого оксигемоглобина 6bb5 и белка orf1ab нажмите кнопку Dock proteins (ZDOCK) в меню Dock and Analyze Protein Comlexes («Стыковка и анализ белковых комплексов»). Во всплывающем интерфейсе выберите человеческий оксигемоглобин 6bb5 в качестве рецептора, а orf1a в качестве лиганда, а затем нажмите кнопку Run («Выполнить»). После того как компьютер закончит вычисления, нажмите на интерфейс proteinpose («положение белка») и выберите положение и кластер с самым высоким баллом ZDOCK. Так можно получить положение белка orf1ab на человеческом оксигемоглобине 6bb5. Дезоксигемоглобин человека 1a3n имеет сходную схему стыковки с белком orf1ab.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. Вирусные структурные белки, связывающие порфирин

У человека гемоглобин может разлагаться на глобин и гем. Гем состоит из порфирина и иона железа, при этом ион железа находится в середине порфирина. Гем нерастворим в воде и может быть объединен с гем-связывающими белками с образованием комплекса и транспортироваться в печень. Порфирин разлагается до билирубина и выводится через желчный проток, а железо, содержащееся в молекуле, может повторно использоваться организмом. Если вирусные белки могут связываться с порфирином гема, они должны обладать связывающей способностью, аналогичной гем-связывающему белку человека, то есть вирусные белки и гем-связывающие белки должны иметь аналогичные консервативные домены. Для изучения связывания структурных белков вируса и порфирина в настоящей работе были применены следующие методы биоинформатики.

Сначала на онлайн-сервере MEME был выполнен поиск консервативных доменов в каждом структурном белке вируса и человеческом гем-связывающем белке (ID:NP_057071.2 гем-связывающий белок 1, ID: EAW47917.1 гем-связывающий белок 2). На рисунке 2 показано, что три вирусных белка (поверхностный гликопротеин, белок оболочки и нуклеокапсидный фосфопротеин) и белки связывания гема имеют консервативные домены, но мембранный гликопротеин не имеет консервативных доменов, p-значения малы, различия статистически значимы. Домены в трех вирусных белках различны, что позволяет предположить некоторое различие способностей структурных белков связывать порфирин. Мембранный гликопротеин не может связываться с порфирином.

Рисунок 2. Консервативные домены в структурных белках и гем-связывающих белках человека. A. Консервативные домены поверхностного гликопротеина. B. Консервативные домены белка оболочки. C. Консервативные домены мембранного гликопротеина. D. Консервативные домены нуклеокапсидного фосфопротеина.

Затем онлайн-сервер Swiss-model смоделировал поверхностные гликопротеины для получения трехмерной структуры, и были выбраны два вида файлов на основе шаблонов Spike и E2. 3D-структурный файл гема был загружен из базы данных PDB.

В конце концов Discovery-Studio реализовала молекулярную стыковку поверхностных гликопротеинов и порфирина. Сначала не удалось стыковать белок-шип с гемом (и порфирином). Гликопротеин Е2 (рисунок 3.A) получен из матриц 1zva.1.A. Стыковка гликопротеина Е2 и гема также была безуспешной. Когда удалили ион железа и гем стал порфирином, удалось выполнить множество видов стыковки между гликопротеином E2 и порфирином. После вычисления энергии связывания за результат была принята позиция стыковки с самой высокой энергией связывания (7 530 186 265,80 ккал/моль). Результат стыковки показан на рисунке 4.A-1, где представлена молекулярная модель связывания гликопротеина E2 с порфирином.

На рисунке 4.A-2 представлен двухмерный вид участка связывания, в котором 18 аминокислот гликопротеина Е2 взаимодействуют с порфирином.

При анализе белка оболочки использовались те же методы. Шаблон 5×29.1. A был выбран в качестве шаблона 3D-структуры белка оболочки (рисунок 3.B). Discovery-Studio обнаружила несколько видов стыковки белка оболочки и порфирина, где было выбрано положение стыковки с самой высокой энергией связывания (219 317,76 ккал/моль). На рисунке 4.B-1 показан результат стыковки, представляющий собой молекулярную модель связывания белка оболочки с порфирином. Рисунок 4.В-2 представляет двухмерный вид участка связывания, в котором 18 аминокислот белка оболочки взаимодействуют с порфирином.

Те же методы использовались для анализа нуклеокапсидного фосфопротеина. В качестве шаблона фосфопротеина нуклеокапсида использовали 1ssk.1.А (рисунок 3.С). Discovery-Studio позволила выявить вариант стыковки между нуклеокапсидным фосфопротеином и порфирином с самой высокой энергией связывания (15 532 506,53 ккал/моль). На рисунке 4.С-1 показан результат стыковки, представляющий собой молекулярную модель связывания нуклеокапсидного фосфопротеина с порфирином. На рисунке 4.C-2 представлен двухмерный вид связывающего участка, где 22 аминокислоты нуклеокапсидного фосфопротеина связаны с порфирином. Мембранный белок получен из шаблонов 1zva.1.A. Состыковать мембранный белок с гемом (и порфирином) не удалось. Полученные результаты свидетельствуют, что поверхностный гликопротеин, белок оболочки и нуклеокапсидный фосфопротеин могут связываться с порфирином с образованием комплекса.

Было обнаружено, что энергия связывания белка оболочки была самой низкой, энергия связывания гликопротеина Е2 была самой высокой, а энергия связывания нуклеокапсидного фосфопротеина была средней. Это означает, что связывание гликопротеина Е2 с порфирином является наиболее стабильным, связывание нуклеокапсидного фосфопротеина с порфирином является неустойчивым, а связывание белка оболочки с порфирином является наиболее неустойчивым.

После этого был проведен следующий анализ, чтобы выяснить, атакуют ли структурные белки гем с отщеплением атома железа и образованием порфиринов. Гем имеет оксидазу, называемую гемоксидазой, которая окисляет гем и отщепляет ион железа. Если структурные белки могут атаковать гем и отщеплять ионы железа, они должны иметь такой же консервативный домен, как гемоксидаза. Онлайн-сервер MEME был использован для поиска консервативных доменов структурных белков и белков гемоксидазы (NP_002124.1: гемоксигеназы-1; BAA04789.1: гемоксигеназы-2; AAB22110.2: гемоксигеназы-2). В результате консервативных доменов структурных белков обнаружено не было (рисунок 5). Объединяя этот результат с результатом предыдущего анализа, можно предположить, что структурные белки могут объединяться только с порфирином. Можно сделать вывод, что структурные белки не атакуют гем, вызывая диссоциацию атома железа с образованием порфирина.

Рисунок 3. Трехмерные структурные схемы новых белков коронавируса, полученные с помощью гомологического моделирования. A. Гликопротеин E2 поверхностного гликопротеина. B. Белок оболочки. C. Нуклеокапсидный фосфопротеин. D. Белок orf1ab. E. Белок ORF8. F. Белок ORF7a.

Рисунок 4. Результаты молекулярной стыковки структурных белков вируса и порфирина (красная структура). A. Результаты молекулярной стыковки гликопротеина E2 и порфирина. B. Результаты молекулярной стыковки белка оболочки и порфирина. C. Результаты молекулярной стыковки нуклеокапсидного фосфопротеина и порфирина. 1. Структурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

Рисунок 5. Консервативные домены структурных белков и белков гемоксигеназы человека. A. Консервативные домены поверхностного гликопротеина. B. Консервативные домены белка оболочки. C. Консервативные домены мембраны. D. Консервативные домены нуклеокапсидного фосфопротеина.

3.2. Неструктурные белки вируса, связывающие порфирин

Рисунок 6. Консервативные домены в неструктурных белках и гем-связывающих белках человека. A. Консервативные домены orf1ab. B. Консервативные домены ORF3a. C. Консервативные домены ORF6. D. Консервативные домены ORF7a. E. Консервативные домены ORF8. F. Консервативные домены ORF10.

Гомологическое моделирование и технология молекулярной стыковки были применены для изучения способности белка orf1ab связывать гем. Поскольку Swiss-model не может моделировать 3D-структуру белковой последовательности orf1ab из-за ограничения на длину кодирующей последовательности (не более 5000 нуклеотидов), для гомологического моделирования использовалась программа Discovery-Studio. Кристаллическая структура комплекса MERS-CoV nsp10_nsp16 5yn5 и гема была загружена из базы данных PDB. В этом исследовании кристаллическая структура комплекса MERS-CoV nsp10_nsp16 5yn5 была взята в качестве матрицы для создания гомологичной структуры белка orf1ab. В качестве 3D-структуры белка orf1ab была выбрана гомологичная структура по умолчанию (рисунок 3.D). Затем в программе Discovery-Studio была проведена молекулярная стыковка белка orf1ab и порфирина. Белок orf1ab и гем не удалось состыковать, но после удаления ионов железа и превращения гема в порфирин радиус действия увеличился и несколько типов стыковки удалось довести до конца. Путем вычисления энергии связывания была выбрана модель стыковки с наибольшей энергией связывания (561 571,10 ккал/моль). Результат стыковки показан на рисунке 7.A-1, где представлена молекулярная модель связывания белка orf1ab с порфирином. Связывающая часть белка orf1ab действует как зажим. Именно этот зажим захватывает порфирин без иона железа. На рисунке 7.A-2 показан двухмерный вид участка связывания. Видно, что 18 аминокислот белка orf1ab связаны с порфирином.

Для изучения свойств связывания белка ORF8 с гемом использовались те же этапы анализа, что и для структурного белкового метода. Файл структуры был создан на основе шаблона ORF7 (рисунок 3.E). Было обнаружено несколько видов стыковки белка ORF8 и порфирина, из которых выбрано стыковочное положение, имеющее наибольшую энергию связывания (12 804 859,25 ккал/моль). Результат стыковки (рисунок 7.В-1) представляет собой молекулярную модель связывания белка ORF8 с порфирином. Рисунок 7.В-2 представляет собой двухмерный вид участка связывания, где 18 аминокислот ORF8 связаны с порфирином.

Для анализа белка ORF7a использовались те же методы, что и при анализе белка ORF8. Шаблон ORF7a — 1yo4.1.A (рис. 3.F). Белок ORF7a и порфирин имели наивысшую энергию связывания (37 123,79 ккал/моль). На рисунке 7.С-1 показана молекулярная модель связи ORF7a с порфирином. Пятнадцать аминокислот ORF7a связаны с порфирином (рис. 7.C-2). Связывающая часть белка ORF7a также действует как зажим.

Swiss-модель не может предоставить шаблон для ORF10. ORF6a и ORF3a получены из шаблонов 3h08.1.A и 2m6n.1.A соответственно, но состыковать ORF6a (ORF3a) с гемом и порфирином не удалось.

Рисунок 7. Результаты молекулярной стыковки неструктурных белков вируса и порфирина (красный). A. Результаты молекулярной стыковки белка orf1ab и порфирина. B. Результаты молекулярной стыковки для белка ORF8 и порфирина. C. Результаты молекулярной стыковки белка ORF7a и порфирина. 1. Неструктурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

Наконец, был проведен следующий анализ, чтобы выяснить, могли ли неструктурные белки атаковать гем и отщеплять атом железа с образованием порфиринов. Здесь для анализа консервативных доменов неструктурных белков и белков гемоксидазы использовался тот же метод, что и для предыдущего структурного белка — онлайн-сервер MEME (NP_002124.1: гемоксигеназа-1; BAA04789.1: гемоксигеназа-2; AAB22110.2: гемоксигеназа-2). Как показано на рисунке 8, ORF10, orf1ab и ORF3a имеют консервативные домены. Учитывая результаты предыдущего анализа, можно сказать, что неструктурные белки ORF10, orf1ab и ORF3a могут атаковать гем и отщеплять атом железа с образованием порфирина. Однако р-значение для orf1ab и ORF3a больше, чем 0,1 %. Поэтому ORF10 может быть основным белком, атакующим гем, тогда как orf1ab и ORF3a захватывают гем или порфирин.

Результаты показали, что orf1ab, ORF7a и ORF8 могут связываться с порфирином, в то время как ORF10, ORF3a и ORF6 не могут связываться с гемом (и порфирином). ORF10, ORF1ab и ORF3a также обладают способностью атаковать гем с образованием порфирина. Энергии связывания orf1ab, ORF7a, ORF8 и порфирина сравнивали между собой. Было обнаружено, что энергия связывания ORF7a была самой низкой, энергия связывания ORF8 была самой высокой, а энергия связывания orf1ab была средней. Это означает, что связывание ORF8 с порфирином является наиболее стабильным, связывание orf1ab с порфирином является неустойчивым, а связывание ORF7a с порфирином является наиболее неустойчивым. Последовательности ORF10 и ORF6 короткие, поэтому они должны быть короткими сигнальными пептидами. Следовательно, механизм, с помощью которого неструктурные белки атакуют гем, может быть такой: ORF10, ORF1ab и ORF3a атакуют гем и образуют порфирин; ORF6 и ORF7a отправляют порфирин в ORF8; и ORF8 и порфирин образуют стабильный комплекс.

Рисунок 8. Консервативные домены неструктурных белков и белков гемоксигеназы человека. A. Консервативные домены orf1ab. B. Консервативные домены ORF3a. C. Консервативные домены ORF6. D. Консервативные домены ORF7a. E. Консервативные домены ORF8. F. Консервативные домены ORF10.

3.3. Вирусный неструктурный белок атакует гем на бета-цепи гемоглобина

Порфирины в организме человека — это в основном железосодержащие порфирины, то есть гем. Большая часть молекул гема не свободна, а связана в составе гемоглобина. Для выживания вирусов им требуется большое количество порфиринов. Поэтому новый коронавирус нацелен на гемоглобин, атакует гем и охотится на порфирины. Результаты предыдущего анализа показали, что ORF1ab, ORF3a и ORF10 имеют домены, сходные с гемоксигеназой, но только ORF1ab может связываться с порфирином. Чтобы изучить атакующее поведение белков orf1ab, ORF3a и ORF10, мы использовали технологию молекулярной стыковки ZDOCK. Технология молекулярной стыковки ZDOCK позволяет анализировать взаимодействия белков и находить приблизительные положения этих трех белков на гемоглобине.

Сначала мы загрузили гемоксигеназу 2 (5UC8) из PDB и использовали ее в качестве шаблона, а затем использовали инструмент гомологического моделирования Discovery-Studio для создания трехмерной структуры ORF10 (рисунок 9). Поскольку гемоглобин имеет две формы: окисленную и восстановленную, в приведенном ниже анализе выполнена молекулярная стыковка белков в этих двух случаях, а в качестве результата принята позиция с наивысшей оценкой ZDOCK.

Рисунок 9. Моделирование гомологии ORF10.

На дезоксигемоглобине orf1ab располагается в нижне-среднем участке 1-альфа- и 2-альфа-цепи вблизи 2-альфа-цепи (рисунок 10.A). ORF3a располагается в нижне-среднем участке 1-альфа и 2-альфа-цепи вблизи 2-альфа цепи (рисунок 10.B). ORF10 располагается в нижне-средней части 1-бета- и 2-бета-цепи вблизи 1-бета-цепи (рисунок 10.C). Предполагается следующий механизм: orf1ab атакует 2-альфа-цепь, вызывая изменения конформации белка глобина. Связывание ORF3A с цепью 2-альфа приводит к атаке ею цепи 1-бета, открывающей гем. ORF10 быстро присоединяется к 1-бета-цепи и непосредственно воздействует на гем 1-бета-цепи. Когда атом железа отщепляется, гем превращается в порфирин, и orf1ab получает возможность захватить порфирин. Белок orf1ab играет критически важную роль на протяжении всей атаки.

Рисунок 10. Вирусный неструктурный белок атакует гемоглобин. A. orf1ab атакует дезоксигемоглобин. B. ORF3a атакует дезоксигемоглобин. C. ORF10 атакует дезоксигемоглобин. D. orf1ab атакует окисленный гемоглобин. E. ORF10 атакует окисленный гемоглобин. F. ORF3a атакует окисленный гемоглобин.

На окисленном гемоглобине orf1ab располагается в нижне-средней части альфа- и бета-цепи вблизи альфа-цепи (рисунок 10.A). ORF10 располагается в нижней части бета-цепи, ближе к внешней (рисунок 10.B). ORF3a располагается в нижне-средней части альфа- и бета-цепи и приближен к бета-цепи (рисунок 10.C). Возможный механизм состоит в том, что orf1ab связывается с альфа-цепью и атакует бета-цепь, вызывая конфигурационные изменения в альфа- и бета-цепях; ORF3 атакует бета-цепь и обнажает гем. ORF10 быстро прикрепляется к бета-цепи и непосредственно влияет на атомы железа в геме бета-цепи. Гем после отщепления железа превращается в порфирин, и orf1ab получает возможность захватить порфирин. Белок orf1ab играет ключевую роль на протяжении всей атаки.

Атака вирусных белков на оксигемоглобин приводит к прогрессирующему уменьшению количества гемоглобина, который может переносить кислород. Влияние вирусных белков на дезоксигемоглобин будет еще сильнее уменьшать количество гемоглобина, доступного для переноса диоксида углерода и глюкозы крови. Люди с диабетом могут иметь нестабильный уровень глюкозы крови. Состояние пациента дополнительно ухудшается от отравления диоксидом углерода. Клетки легких испытывают чрезвычайно сильное воспаление из-за невозможности обеспечения интенсивного обмена углекислым газом и кислородом; в конечном итоге изображения ткани легких принимают вид матового стекла. Состояние пациентов с респираторными расстройствами ухудшится.

3.4. Валидация воздействия хлорохина фосфата

Химические компоненты хлорохина фосфата конкурируют с порфирином и связываются с вирусным белком, тем самым ингибируя атаку вирусного белка на гем или связывание с порфирином. Для проверки влияния хлорохина фосфата на молекулярный механизм действия вируса была принята технология молекулярной стыковки. Структурный файл 0TX (хлорохин) был загружен из базы данных PDB. Затем была использована технология молекулярной стыковки Discovery-Studio 2016 для тестирования эффектов вирусных белков и хлорохина.

Рисунок 11.A-1 представляет собой схему связывания хлорохина с поверхностным гликопротеином вируса. На рисунке 11.A-2 показана область связывания вирусного поверхностного гликопротеина. В связывании участвуют 13 аминокислот. Энергия связывания хлорохина с гликопротеином Е2 вируса составляет 3 325 322 829,64 ккал/моль, что составляет около половины энергии связывания гликопротеина Е2 и порфирина. Согласно результатам рис. 4.А-2, дальнейший анализ показал, что некоторые аминокислоты (например, VAL A:952, ALA A:956, ALA B:956, ASN A:955 и др.) гликопротеина Е2 могут связываться не только с хлорохин-фосфатом, но и с порфиринами. Другими словами, хлорохин имеет одну треть шансов ингибировать вирусный гликопротеин E2 и уменьшить симптомы у пациента.

Вид связывания хлорохина и белка оболочки показан на рисунке 11.В-1. Энергия связывания хлорохина и белка оболочки 7852,58 ккал/моль, что эквивалентно лишь 4 % энергии связывания белка оболочки и порфирина. Участок связывания показан на рисунке 11.B-2. На рисунках 4.В-2 и 11.В-2 представлены некоторые аминокислоты (такие, как LEV E:28, PHE: D:20, VAL E:25) белка оболочки, которые связываются не только с хлорохин-фосфатом, но и с порфирином.

Рисунок 11.С-1 представляет собой схему связывания хлорохина с фосфопротеином нуклеокапсида. Энергия связывания хлорохина с нуклеокапсидным фосфопротеином составляет 198 815,22 ккал/моль, что эквивалентно лишь 1,4 % энергии связывания нуклеокапсидного фосфопротеина и порфирина. ALA A:50 и т. д. нуклеокапсида фосфопротеина участвуют в связывании (рисунок 12.C-2). Рисунки 4.C-2 и 11.C-2 свидетельствуют о том, что аминокислоты нуклеокапсидного фосфопротеина могут связывать порфирин, но не могут связывать хлорохин. Стыковка мембранного белка с хлорохином не произошла.

Рисунок 11. Результаты молекулярной стыковки структурных белков вируса и хлорохина (красный). A. Результаты молекулярной стыковки гликопротеина E2 и порфирина. B. Результаты молекулярной стыковки белка оболочки и порфирина. C. Результаты молекулярной стыковки нуклеокапсидного фосфопротеина и порфирина. 1. Структурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

Принципиальная схема связывания хлорохина с белком orf1ab показана на рисунке 12.A-1. Участок связывания белка orf1ab представлен на рисунке 12.A-2. Энергия связывания хлорохина и белка orf1ab составляет 4 584 302,64 ккал/моль, что в 8 раз больше энергии связывания между orf1ab и порфирином. Согласно результатам на рисунке 7.A-2, было показано, что некоторые аминокислоты, такие как MET 7045, PHE 7043, LYS 6836 белка orf1ab, могут быть связаны не только с фосфатом хлорохина, но и с порфирином.

Принципиальная схема связывания хлорохина с белком ORF8 показана на рисунке 12.B-1. На рисунке 12.B-2 показан участок связывания ORF8. Энергия связывания хлорохина с белком ORF8 составляет 4 707 657,39 ккал/моль, что эквивалентно лишь 37 % энергии связывания белка ORF8 с порфирином. Согласно результату, показанному на рисунке 7.B-2, аминокислоты, такие как ILE A: 74, ASP A:75, LYS A: 53 ORF8, могут связываться не только с фосфатом хлорохина, но и с порфирином.

Принципиальная схема связывания хлорохина с белком ORF7a показана на рисунке 12.C-1. На рисунке 12.C-2 представлен вид участка связывания. Энергия связывания хлорохина с белком ORF7a составляет 497 154,45 ккал/моль, что в 13 раз превышает энергию связи белка ORF7a с порфирином. Согласно результатам, показанным на рисунке 7.C-2, аминокислоты, такие как GLN A:94, ARG A:78 и LEU A:96 белка ORF7 могут связываться не только с фосфатом хлорохина, но и с порфирином.

Стыковка белков ORF3a, ORF6 и ORF10 с хлорохином не удалась.

Эти результаты показали, что хлорохин может в определенной степени ингибировать связывание E2 и ORF8 с порфирином с образованием комплекса. Кроме того, хлорохин может предотвратить атаку orf1ab, ORF3a и ORF10 на гем с образованием порфирина.

Рисунок 12. Результаты молекулярной стыковки вирусных неструктурных белков и хлорохина (красная структура). A. Результаты молекулярной стыковки белка orf1ab и хлорохина. B. Результаты молекулярной стыковки белка ORF8 и хлорохина. C. Результаты молекулярной стыковки белка ORF7a и хлорохина. 1. Неструктурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

3.5. Валидация эффекта фавипиравира

Таблица 1. Эффект фавипиравира

Белок вируса	Порфирин (ккал/моль)	Фавипиравир (ккал/моль)	Имеет идентичные остатки	Мишень	Отношение связывания с мишенью (фавипиравир/ порфирин)
Гликопротеин E2	7,530,186,265.80	—	—	—	—
Белок оболочки	219,317.76	597,814,480.55	Да	Да	2,725.79
Нуклеокапсид	15,532,506.53	—	—	—	—
orf1ab	561,571.10	1,052,489.88	Да	Да	1.87
ORF8	12,804,859.25	348,589.80	Да	—	—
ORF7a	37,123.79	17,034,560.60	Да	Да	458.86

4. Обсуждение

4.1. Новый коронавирус произошел от древнего вируса

Для самых примитивных форм жизни, коими являются вирусы, не так-то просто увидеть их роль в связывании порфирина. Соединения порфирина широко распространены в фотосинтезирующих и нефотосинтезирующих организмах и связаны с критическими физиологическими процессами, такими как катализ, перенос кислорода и энергии. Порфирин также является древним соединением, широко распространенным на Земле. Порфирин впервые обнаружен в сырой нефти и асфальтовой породе в 1934 году. Порфирин обладает уникальными фотоэлектронными свойствами, отличной термостабильностью и имеет широкие перспективы применения в химии материалов, медицине, биохимии и аналитической химии. Его характеристики отлично подходят для применений, связанных с двухфотонным поглощением, флуоресценцией, передачей энергии и других. Перенос энергии флуоресцентного резонанса (FRET) — это безызлучательный процесс, при котором донор в возбужденном состоянии передает энергию реципиенту в основном состоянии посредством дипольного эффекта дальнего действия. FRET-характеристики порфирина могут быть основой способа выживания, на который опирался исходный вирус.

Существует множество теорий о происхождении вирусов, одна из которых называется теорией совместной эволюции, в которой вирусы могут эволюционировать из комплексов белка и нуклеиновой кислоты. Различные методы не объясняют, как вирус выжил независимо от не существовавших в начале жизни клеток, поэтому происхождение вирусов остается загадкой. В этой статье предполагается, что вирус может связываться с порфирином, что может объяснить проблему выживания оригинального вируса. Поскольку порфирин обладает характеристикой передачи энергии флуоресцентного резонанса, вирусы, которые связываются с порфиринами, могут получить энергию с помощью этого светоиндуцированного метода. Вирус, получивший энергию, может использовать ее для минимального перемещения, для выхода из состояния гибернации или перехода в него из активного состояния. Согласно результатам нашего исследования, новый коронавирус был формой жизни, зависящей от порфирина. Поэтому мы можем предположить, что новый коронавирус происходит от древнего вируса, который мог развиваться у летучих мышей на протяжении бесчисленных поколений.

4.2. Более высокая проницаемость порфиринов сквозь клеточные мембраны обуславливает большую инфекционность

Быстрая эволюция нового коронавируса также сопровождается некоторыми парадоксальными особенностями. Нынешняя теория предполагает, что новый коронавирус связывается с рецептором ACE2 человека через белок-шип. Он попадает в клетки человека по механизму фагоцитоза. Модели инфекционных заболеваний показали, что новая коронавирусная пневмония очень контагиозна. Следовательно, способность связывания белка-шипа и белка ACE2 человека должна быть большой, но в литературе имеются сообщения о том, что эта способность связывания является слабой. Что вызывает высокую инфекционность нового коронавируса? Мы считаем, что в дополнение к методу инвазии через взаимодействие шип-ACE2 вирус должен обладать оригинальным механизмом инвазии.

Медицинские работники обнаружили новый коронавирус в моче, слюне, кале и крови. Жизнеспособный вирус также может обнаруживаться в биологических жидкостях. В таких средах порфирин является доминирующим веществом. Порфириновые соединения относятся к классу азотсодержащих полимеров, и существующие исследования показали, что они обладают выраженной способностью обнаруживать клеточные мембраны и проникать сквозь них. В начале жизни молекулы вирусов с порфиринами непосредственно перемещались в исходную мембранную структуру за счет проницаемости порфирина. Это исследование показало, что гликопротеин E2 и белок оболочки нового коронавируса могут хорошо связываться с порфиринами. Поэтому коронавирус в связи с порфирином может также напрямую проникать через клеточную мембрану человека, что делает процесс инфицирования надежным. Наш валидационный анализ показал, что фавипиравир может предотвратить связывание только белка оболочки и порфирина. В то же время хлорохин может предотвращать связывание гликопротеина Е2 с порфирином лишь в определенной степени. Следовательно, инфекционность новой коронавирусной пневмонии не предотвращается этими препаратами полностью, так как связывание гликопротеина E2 и порфирина ингибируется не полностью.

4.3. Сложность индивидуального иммунитета

В некоторых теориях предполагается, что иммунный ответ возникает в организме после того, как у пациента разовьется заболевание. У некоторых пациентов после выздоровления вырабатываются иммунные антитела. Согласно нашему исследованию, гликопротеин E2, белок оболочки, нуклеокапсидный фосфопротеин, orf1ab, ORF7a и ORF8 вируса могут связываться с порфирином. Но из текущего исследования неясно, какие иммунные антитела возникали против вирусных белков.

Кроме того, некоторые пациенты могут погибнуть в результате цитокинового шторма. По сравнению с пациентами с атипичной пневмонией, анатомические характеристики умерших отличаются. Комплекс вирусных белков и порфирина может быть малорастворимым. Избыток слизи в тканях умерших пациентов был причиной избытка муцинового белка. Муцин может превратить слабо соединенные клетки в плотно соединенные и увеличить смазку между ними. Можно предположить, что действующее соединение приводит к уменьшению связи между клетками, в результате чего клетки начинают нуждаться в муцине для укрепления связи между собой в пределах тканей и для обеспечения смазывающего эффекта. Кроме того, когда пациент вступает в тяжелый инфекционный период, вирусные структурные белки, в основном, используются для сборки вирусов. Поэтому мы не можем обнаружить заметных вирусных включений в клетках тканей при аутопсии умерших пациентов.

4.4. Иммунные клетки заражаются и секретируют антитела и вирусные белки

Иммунные клетки, такие как плазматические клетки, также известны как эффекторные В-клетки. Плазматические клетки в основном наблюдаются в соединительной ткани слизистой оболочки как в пищеварительном тракте, так и в дыхательных путях. Это клетки, секретирующие антитела. Плазматические клетки выполняют функцию синтеза и хранения антител, а именно иммуноглобулинов, и участвуют в гуморальных иммунных ответах. В зависимости от источника выработки антител выделяют естественные антитела, такие как антитела анти-А и анти-В в системе групп крови ABO. По способности к участию в процессе агглютинации в ходе антигенной реакции антитела делят на полные антитела IgM и неполные антитела IgG. Обнаружение IgM и IgG в крови помогает определить, является ли организм человека инфицированным вирусом. В крови пациентов с подозрением на новую коронавирусную пневмонию содержится большое количество IgM. При лечении количество IgM у пациента снижается, а количество IgG повышается, указывая на то, что его организм вырабатывает резистентность и иммунитет. Имеются сообщения о том, что плазматические клетки также имеют рецептор ACE2, то есть для них существует путь инфекции шип-ACE2. Учитывая сообщения о том, что селезенка, костный мозг и лимфатические узлы тяжелых пациентов также сильно повреждены, мы предполагаем, что плазматические клетки также тесно связаны с инфекцией и выздоровлением пациентов с коронавирусом.

Плазматические клетки могут секретировать различные антитела, что также объясняет высвобождение вирусных белков в организме. Вирусные белки orf1ab, ORF3a и ORF10 синтезировались в клетках и атаковали гемоглобин и гем вне клеток. Вирусные белки могли покидать клетки через механизмы секреции белков. К числу секретируемых белков в основном относятся пищеварительные ферменты, антитела и некоторые гормоны. Исходя из вышеизложенной точки зрения, что инфицирование было связано с плазматическими клетками, мы полагали, что вирусные белки секретировались главным образом изнутри клетки наружу по механизму секреции антител. Один из возможных путей заключается в том, что после инфицирования плазматической клетки в ней запускаются процессы вирусной транскрипции и трансляции, а затем из клетки секретируются вирусные белки, такие как orf1ab, ORF3a и ORF10. Однако неясно, секретируются ли вирусные белки за пределы клетки путем связывания с антителами группы крови.

Мы планировали смоделировать этот механизм, но объем вычислений оказался слишком велик. После того, как мы ввели «антитела крови» в поисковую строку базы данных PDB, веб-страница показала почти 160 000 записей и почти 47 000 записей, связанных с человеком. Кроме того, моделирование молекулярной стыковки антител и белков, таких как orf1ab, представляет собой стыковку белков, процесс расчета которой является очень сложным. Поэтому мы не можем смоделировать этот механизм. Мы предлагаем другим лабораториям использовать суперкомпьютеры для моделирования этого механизма.

4.5. Вирусный белок атакует гемоглобин, высвобожденный за счет иммунного гемолиза эритроцитов

Эритроциты в основном содержат гемоглобин. Во время гемолиза гемоглобин выходит из клеток и растворяется в плазме. В этот момент способность гемоглобина переносить кислород теряется. Гемолиз происходит из-за разрыва мембран эритроцитов и растворения матрикса. Либо может происходить расширение пор мембраны эритроцита до степени, позволяющей гемоглобину покидать клетку, оставляя за собой двояковогнутую дискообразную клеточную мембрану — «гематоцит». Иммунный гемолиз — это специфический гемолиз, вызванный реакцией «антиген-антитело». Неспецифический гемолиз вызывается физическими, химическими или биологическими факторами. После гемолиза эритроцитов вирусные белки могут атаковать гемоглобин. Учитывая, что некоторые исследователи подсчитали, что люди с кровью типа O хуже заражаются COVID-19, мы предполагаем, что иммунный гемолиз может быть основным методом обеспечения атаки гемоглобина вирусными белками. Вирусные белки атакуют гемоглобин после заражения. Из-за ограниченных возможностей вычислительных инструментов мы не можем смоделировать, атакуют ли вирусные белки гемоглобин снаружи или внутри эритроцитов.

4.6. Более высокий уровень гемоглобина вызывает более высокую болезненность

Показано, что терапевтический эффект хлорохина фосфата в отношении новой коронавирусной пневмонии может быть тесно связан с аномальным метаболизмом гемоглобина у человека. Количество гемоглобина является основным биохимическим показателем крови, и его содержание различается в зависимости от пола. В норме у мужчин его уровень значимо выше, чем у женщин, что также может быть причиной того, почему мужчины заражаются новой коронавирусной пневмонией чаще, чем женщины. Кроме того, большинство пациентов с новой коронавирусной пневмонией составляют людей среднего и старшего возраста. Многие из этих пациентов имеют сопутствующие заболевания, такие как сахарный диабет. Пациенты с диабетом имеют более высокий уровень гликированного гемоглобина. Гликированный гемоглобин представляет собой дезоксигемоглобин. Гликированный гемоглобин представляет собой комбинацию гемоглобина и глюкозы крови, что является еще одной причиной высокого уровня инфицирования среди пожилых людей.

Это исследование подтвердило, что белки orf1ab, ORF3a и ORF10 могут скоординированно атаковать гем на бета-цепи гемоглобина. Атаке подвергаются как оксигенированный, так и дезоксигенированный гемоглобин. Во время атаки позиции orf1ab, ORF3 и ORF10 немного отличаются. Было показано, что, чем выше содержание гемоглобина, тем выше риск заболевания. Однако нет уверенности в том, что частота заболеваний, вызванных аномальным гемоглобином (структурным), относительно невелика. Гемоглобин пациентов и выздоравливающих должен быть объектом дальнейших исследований и лечения.

4.7. Ингибирование анаболического пути гема и развитие заболевания

В данной статье рассматривалось непосредственное вмешательство вируса в сборку гемоглобина человека. Основной причиной был слишком низкий уровень нормального гема. Гем участвует в критических биологических процессах, таких как регуляция экспрессии генов и трансляции белка. Порфирин является важным материалом для синтеза гема. Поскольку существующие данные показывают, что в организме оказывается слишком много свободного железа, это должно быть следствием того, что вирус-продуцирующая молекула конкурирует с железом за порфирин. Ингибирование анаболического пути гема и возникновение симптомов у человека.

Неясно, является ли пространственная молекулярная структура гема и порфирина у пациентов с порфирией такой же, как и у здоровых людей. При наличии аномальной структуры неясно, может ли такой порфирин связываться с вирусным белком с образованием комплекса, и может ли вирусный белок атаковать подобный гем. Эти вопросы должны быть рассмотрены в клинических и экспериментальных исследованиях.

5. Выводы

С момента возникновения эпидемии использование методов биоинформатики имеет большое научное значение для анализа ролей белков нового коронавируса (таких, как ORF8 и поверхностные гликопротеины). В этом исследовании методы прогнозирования доменов применялись для поиска консервативных доменов. Структуру белковых молекул, таких как ORF8 и поверхностных гликопротеинов, получали с помощью методов гомологического моделирования. Технология молекулярной стыковки использовалась для анализа взаимодействия связывающей части вирусных белков с гемом и порфирином. Результаты исследования показывают, что ORF8 и поверхностные гликопротеины могут объединяться с порфирином с образованием комплекса. В то же время белки orf1ab, ORF10 и ORF3a могут координированно атаковать гем, находящийся на 1-бета-цепи гемоглобина, что приводит к отщеплению железа с образованием порфирина. В результате такой атаки количество гемоглобина, который может переносить кислород и углекислый газ, уменьшается. Клетки легких испытывают чрезвычайно сильное воспаление из-за невозможности обеспечения интенсивного обмена углекислым газом и кислородом; в конечном итоге изображения ткани легких принимают вид матового стекла. Состояние пациентов с респираторными расстройствами ухудшится. Пациенты с диабетом и пожилые люди имеют более высокий уровень гликированного гемоглобина. Уровень гликированного гемоглобина снижается в результате вирусной атаки, что делает уровень глюкозы в крови пациентов нестабильным. Поскольку порфириновые комплексы вируса, продуцируемого в организме человека, ингибировали анаболический путь гема, они вызывали широкий спектр инфекций и заболеваний.

С учетом этих выводов дальнейший анализ показал, что хлорохин может предотвратить атаку orf1ab, ORF3a и ORF10 на гем с образованием порфирина и в определенной степени ингибировать связывание ORF8 и поверхностных гликопротеинов с порфиринами, эффективно облегчая симптомы респираторного дистресса. Поскольку способность хлорохина ингибировать структурные белки не слишком велика, терапевтический эффект для разных людей может быть различным. Фавипиравир может ингибировать связывание белка оболочки и белка ORF7a с порфирином, предотвращать проникновение вируса в клетки-хозяева и может связывать свободный порфирин. В связи с побочными действиями таких препаратов, как хлорохин, и возможностью аллергических реакций на них обращайтесь к квалифицированному врачу для получения подробной информации о лечении и не принимайте препарат самостоятельно.

На основании компьютерного моделирования и дискуссионного анализа этого исследования мы выдвинули предположение об основном механизме патогенности этого вируса. Вирус может сначала инфицировать клетки с рецепторами ACE2, включая иммунные клетки. Иммунные клетки производят антитела и вирусные белки. Антитела действуют на эритроциты, вызывая иммунный гемолиз. Гемоглобин высвобождается и подвергается атаке. Вирус захватывает порфирин и ингибирует метаболизм гема. Поэтому мы считаем, что поражение организма человека вирусом носит системный характер, а не ограничивается дыхательной системой.

Данная работа предназначена только для научного обсуждения, правильность выводов должна быть подтверждена другими лабораториями. Мы с нетерпением ожидаем сообщений от лабораторий, которые смогут доказать, является ли эта теория неправильной или правильной из следующих экспериментов: 1) используйте рентгеноструктурный анализ для определения структуры гемоглобина у тяжелобольных пациентов, чтобы выяснить, есть ли какие-либо отклонения; 2) в эксперименте с вирусами должны быть показаны следующие этапы: вирусные белки могут связывать порфирин; вирусные белки могут атаковать гем; вирусные белки могут атаковать гемоглобин в крови.

Заявления/h5>

Согласие этического комитета и согласие на участие

Согласие на публикацию

Доступность данных и материалов

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование

Эта работа финансировалась за счет гранта Фонда естественных наук для проекта по внедрению талантов Сычуанского университета науки и техники (номер награды 2018RCL20, грантополучатель WZL).

Вклад авторов

Финансирование получил WZL. Дизайн, анализ, написание: WZL. Курирование данных, проверка рукописи: HLL. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Благодарности

Об авторах

¹ Факультет информатики и инженерии, Сычуаньский инженерно-технический университет, Цзыгун, 643002, Китай;
² Факультет медико-биологических наук и технологии пищевых продуктов, Ибиньский университет, Ибинь, 644000, Китай.

Список литературы

Дяо, K., Хань, P., Пан, T., Ли, И. и Ян, Ц. Характерные особенности визуализации HRCT в репрезентативных случаях завозной инфекции новой коронавирусной пневмонии 2019 г. (Diao, K., Han, P., Pang, T., Li, Y. & Yang, Z. HRCT Imaging Features in Representative Imported Cases of 2019 Novel Coronavirus Pneumonia). Precision Clinical Medicine (2020).
Чан, Д. и др., Эпидемиологические и клинические характеристики новой коронавирусной инфекции на примере 13 пациентов за пределами Уханя. Китай (Chang, D. et al. Epidemiologic and clinical characteristics of novel coronavirus infections involving 13 patients outside Wuhan, China). JAMA (2020).
Хуан С. и др. Клинические характеристики пациентов, инфицированных новым коронавирусом 2019 в Ухане, Китай (Huang, C. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China). The Lancet (2020).
Ли, С., Цай, Цз., Ван, С. и Ли, Ю. Возможность крупномасштабного переноса инфекции 2019 nCov от человека к человеку в первом поколении (Li, X., Zai, J., Wang, X. & Li, Y. Potential of large ‘first generation’human‐to‐human transmission of2019‐nCoV). Journal of Medical Virology (2020).
Ван, Д. и др., Клинические характеристики 138 госпитализированных пациентов с вирусной пневмонией, вызванной новым коронавирусом 2019, Ухань, Китай (Wang, D. et al. Clinical characteristics of 138 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus–infected pneumonia in Wuhan, China). Jama (2020).
Ли, Ц. и др. Ранняя динамика передачи пневмонии, вызванной новой коронавирусной инфекцией, в Ухане, Китай (Li, Q. et al. Early transmission dynamics in Wuhan, China, of novel coronavirus–infected pneumonia). New England Journal of Medicine (2020).
Чжу, Н. и др. Новый коронавирус, выделенный у пациентов с пневмонией в Китае в 2019 г. (Zhu, N. et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019). New England Journal of Medicine (2020).
Ву, Ф. и др. Новый коронавирус, ассоциируемый с респираторными заболеваниями людей в Китае (Wu, F. et al. A novel coronavirus associated with human respiratory disease in China). Nature, 1-8 (2020).
Лу, Х., Страттон, С. У. и Тан, И. В. Вспышка пневмонии неизвестной этиологии в Ухане, Китай: загадка и чудо (Lu, H., Stratton, C. W. & Tang, Y. W. Outbreak of Pneumonia of Unknown Etiology in Wuhan China: the Mystery and the Miracle). Journal of Medical Virology.
Чу, Н. и др. Исследовательская группа по новому китайскому коронавирусу. Новый коронавирус, выделенный у пациентов с пневмонией в Китае (Zhu, N. et al. China Novel Coronavirus Investigating and Research Team. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019). N Engl J Med (2020).
Лу, Р. и др. Геномная характеристика и эпидемиология нового коронавируса 2019: заключения по поводу происхождения вируса и связывания его с рецепторами (Lu, R. et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding). The Lancet (2020).
Ван, М. и др. Прецизионно-медицинский подход в отношении лечения коронавирусной уханьской пневмонии (Wang, M. et al. A precision medicine approach to managing Wuhan Coronavirus pneumonia). Precision Clinical Medicine (2020).
Шехер, С. Р., Пекош, А. в сборнике «Молекулярная биология коронавируса SARS» (Schaecher, S. R. & Pekosz, A. in Molecular Biology of the SARS-Coronavirus) 153-166 (Springer, 2010).
МакБрайд, Р. и Филдинг, Б. Ч. Роль вспомогательных белков вируса тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) в патогенезе вируса (McBride, R. & Fielding, B. C. The role of severe acute respiratory syndrome (SARS)-coronavirus accessory proteins in virus pathogenesis). Viruses 4, 2902-2923 (2012).
Ву, А. и др. Состав и дивергенция генома нового коронавируса (2019-nCoV) родом из Китая (Wu, A. et al. Genome Composition and Divergence of the Novel Coronavirus (2019-nCoV) Originating in China). Cell Host & Microbe (2020).
Параскевис, Д. и др. Полногеномный эволюционный анализ нового коронавируса (2019-nCoV) позволяет отклонить гипотезу о его появлении в результате недавнего события рекомбинации (Paraskevis, D. et al. Full-genome evolutionary analysis of the novel corona virus (2019-nCoV) rejects the hypothesis of emergence as a result of a recent recombination event). Infection, Genetics and Evolution, 104212 (2020).
Ли, С. и др. Регуляция отклика на стресс со стороны эндоплазматического ретикулума активностью ионных каналов, образуемых белком оболочки коронавируса, вызывающего инфекционный бронхит, модуляцией выброса вирионов, влиянием на апоптоз, репликативную способность и патогенез (Li, S. et al. Regulation of the ER Stress Response by the Ion Channel Activity of the Infectious Bronchitis Coronavirus Envelope Protein Modulates Virion Release, Apoptosis, and Pathogenesis). Frontiers in Microbiology 10, 3022 (2020).
То, К.-К. В. и др. Постоянное выявление нового коронавируса 2019 в слюне (To, K. K.-W. et al. Consistent detection of 2019 novel coronavirus in saliva). Clinical Infectious Diseases (2020).
Дон, Н. и др. Анализ моделей генома и белковой структуры отображает происхождение и патогенность вируса 2019-nCoV, нового коронавируса, вызвавшего вспышку пневмонии в Ухане, Китай (Dong, N. Et al Genomic and protein structure modelling analysis depicts the origin and pathogenicity of 2019-nCoV, a novel coronavirus which caused a pneumonia outbreak in Wuhan, China). F1000Research 9, 121 (2020).
Роте, К. и др. Передача инфекции 2019-nCoV при контакте с бессимптомным носителем в Германии (Rothe, C. et al. Transmission of 2019-nCoV infection from an asymptomatic contact in Germany). New England Journal of Medicine (2020).
Чен, Н. и др., Эпидемиологические и клинические характеристики 99 случаев пневмонии, вызванной новым коронавирусом 2019 года в Ухане, Китай: дескриптивное исследование (Chen, N. et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study). The Lancet (2020).
Дас, Р. и Шарма, П., в сборнике «Клиническая молекулярная медицина» (Das, R. & Sharma, P. in Clinical Molecular Medicine) 327-339 (Elsevier, 2020).
Казазян-мл., Х. Х. и Вудхэд, А. П. Синтез гемоглобина А в развивающемся плоде (Kazazian Jr, H. H. & Woodhead, A. P. Hemoglobin A synthesis in the developing fetus). New England Journal of Medicine 289, 58-62 (1973).
Лю, Дж. и др. Общие и отличающиеся аспекты патологии и патогенеза новых патогенных для человека коронавирусных инфекций SARS‐CoV, MERS‐CoV и 2019‐nCoV. (Liu, J. et al. Overlapping and discrete aspects of the pathology and pathogenesis of the emerging human pathogenic coronaviruses SARS‐CoV, MERS‐CoV, and 2019‐nCoV). Journal of Medical Virology (2020).
Ван, М. и др. Ремдесивир и хлорохин эффективно ингибируют недавно появившийся коронавирус (2019-n-CoV) in vitro (Wang, M. et al. Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro). Cell Research, 1-3 (2020).
Бернардо-Сейсдедос, Г., Джил, Д., Блуэн, Ж-М., Ришар, Э. и Милле, О. Заболевания белкового гомеостаза (Bernardo-Seisdedos, G., Gil, D., Blouin, J.-M., Richard, E. & Millet, O. in Protein Homeostasis Diseases) 389-413 (Elsevier, 2020).
Ламеда, И. Л. и Кох, Т. Р в сборнике «Заболевания печени» (Lameda, I. L. P. & Koch, T. R. in Liver Diseases) 107-116 (Springer, 2020).
Бэйли, Т. Л., Джонсон, Дж., Грант, К. Э., Нобл, У. С. Программа МЕМЕ SUITE (Bailey, T. L., Johnson, J., Grant, C. E. & Noble, W. S. The MEME suite). Nucleic acids research 43, W39-W49 (2015).
Бэйли, Т. Л. и др. ПРОГРАММА МЕМЕ SUITE: средство поиска известных мотивов и открытия новых (Bailey, T. L. et al. MEME SUITE: tools for motif discovery and searching). Nucleic acids research 37, W202-W208 (2009).
Бэйли, Т. Л., Уильямс, Н., Мислех, С. и Ли, У. У. МЕМЕ: обнаружение и анализ мотивов с последовательностях ДНК и белков (Bailey, T. L., Williams, N., Misleh, C. & Li, W. W. MEME: discovering and analyzing DNA and protein sequence motifs). Nucleic acids research 34, W369-W373 (2006).
Шведе, Т., Копп, Й., Гуэ, Н. и Петиш, М. SWISS-MODEL: автоматизированный сервер гомологического моделирования белков (Schwede, T., Kopp, J., Guex, N. & Peitsch, M. C. SWISS-MODEL: an automated protein homology-modeling server). Nucleic acids research 31, 3381-3385 (2003).
Бьязини, М. и др. SWISS-MODEL: моделирование третичной и четвертичной структуры белков и использованием эволюционной информации (Biasini, M. et al. SWISS-MODEL: modelling protein tertiary and quaternary structure using evolutionary information). Nucleic acids research 42, W252-W258 (2014).
Studio, D. Discovery Studio. Accelrys [2.1] (2008).

Низкий уровень гемоглобина

Низкий уровень гемоглобина является распространенным результатом анализов крови. Гемоглобин (в бланках анализов может обозначаться как Hb или Hgb) – это белок крови, который содержится в эритроцитах, переносящих кислород по всему организму. У многих людей имеется незначительное снижение уровня гемоглобина, что никак не влияет на самочувствие самого человека. Анемия – это более серьезное состояние, при котором кроме снижения уровня гемоглобина имеются еще и другие симптомы.

Низким уровнем гемоглобина считается его содержание менее, чем 13,5 грамм на децилитр крови (или 135 грамм на литр крови) у мужчин и менее, чем 12 грамм на децилитр крови (или 120 грамм на литр крови) у женщин. У детей значения нормального и пониженного уровня гемоглобина зависит от возраста и пола.

Легкое снижение уровня гемоглобина в периферической крови не всегда является признаком заболевания. Для некоторых людей данное состояние может быть вариантом нормы. Например, низкий уровень гемоглобина характерен для беременных женщин.

Низкий уровень гемоглобина может быть связан с различными заболеваниями или состояниями организма, которые приводят к уменьшению количества эритроцитов в периферической крови (эритроцитопения).

Эритроцитопения может возникать из-то того, что:

Организм вырабатывает меньше эритроцитов, чем обычно
Эритроциты разрушаются быстрее, чем образуются новые
Была массивная кровопотеря

Причины низкого уровень гемоглобина

Заболевания и состояния, которые приводят к пониженному содержанию эритроцитов, а следовательно – к снижению уровня гемоглобина в крови:

Злокачественные (раковые) опухоли
Анемия на фоне дефицита витаминов
Железодефицитная анемия
Апластическая анемия
Цирроз печени
Лимфома Ходжкина
Гипотиреодизм
Хроническая болезнь почек
Цистит
Гастрит
Лейкемия
Множественная миелома
Миелодиспластический синдром
Прием некоторых лекарств (антиретровирусные препараты для лечения ВИЧ инфекции, химиотерапия для лечения рака и другие)

Заболевания и состояния, которые приводят к ускоренному разрушению эритроцитов, а следовательно – к снижению уровня гемоглобина в крови:

Спленомегалия
Порфирия
Инфекции мочеиспускательного тракта
Талассемия
Васкулит
Гемолиз
Снижение уровня гемоглобина также возможно при значительной потере крови во время:
Кровотечения из раны или ран
Кровотечения из язвы желудка или двенадцатиперстной кишки
Кровотечения из опухоли кишечника
Кровотечения из анального канала, например при геморрое
Кровотечения из мочеиспускательного тракта
Частого донорства крови
Обильных менструальных кровотечений

Норма гемоглобина

Мы часто слышим или читаем о том, что спортсмена сняли с соревнований за высокий уровень гемоглобина, а также советы о том, как поднять уровень гемоглобина в крови. Что же хорошо? Высокий или низкий? Какова норма? И что такое гемоглобин?

Гемоглобин – это белок крови, содержащий железо, с его помощью в крови переносится кислород из органов дыхания к тканям, также он участвует и в обратном процессе — доставке углекислого газа от тканей в органы дыхания.

Соответственно, чем больше гемоглобина в крови человека, тем лучше у него идет доставка кислорода к клеткам, тем выше работоспособность мышц. Поэтому спортсмены так гонятся за высоким уровнем гемоглобина, ведь с его помощью они способны вынести большую нагрузку.

Какова же норма гемоглобина в крови человека? Норма отличается для мужчин и женщин, зависит от возраста, отдельные нормы для новорожденных детей и беременных женщин.

Норма гемоглобина в крови у мужчин – 140-160 граммов на литр (16-18 лет — 117-166 г/л, 19-45 лет — 132-173 г/л, 46-65 лет — 131-172 г/л, 66-90 лет — 126-174 г/л), у женщин – 120-150 г/л (15-18 лет — 117-153 г/л, 19-45 лет — 117-155 г/л, 46-65 лет — 117-160 г/л, 66-90 лет — 117-161 г/л)

Повышенный гемоглобин может наблюдаться после физических нагрузок, у жителей высокогорья, у летчиков после полетов на высоте, у альпинистов. То есть в условиях нехватки кислорода.

Пониженный гемоглобин (анемия) может возникнуть при нехватке железа или витаминов (В12, фолиевой кислоты). Поэтому важно поддерживать витаминно-минеральных баланс в организме. Например, используйте витаминный комплекс Доппельгерц® актив от А до Цинка, который поможет избежать снижения гемоглобина, так как содержит и железо, и необходимые витамины. Анемия также может возникнуть после потери крови, при заболеваниях крови, разрушающих эритроциты, в которых и содержится гемоглобин, при переливании крови.

Если наблюдается повышенный гемоглобин, выходящий за верхний предел нормы, то это может указывать на различные заболевания. Например, на увеличение эритроцитов в крови – эритроцитоз, сгущение крови, врожденные пороки сердца, кишечную непроходимость, сердечно-легочную недостаточность. А еще высокий уровень одного из видов гемоглобина (гликолизированного) является симптомом сахарного диабета и дефицита железа.

То есть хорошо, когда гемоглобин в норме, плохо – когда мы видим повышенный и пониженный гемоглобин. Сдавайте время от времени анализ крови, принимайте витамины, и вы сможете избежать больших проблем.

Высокое содержание гемоглобина: причины, методы лечения

Обзор

Почему важен гемоглобин A1c.

Что такое высокий уровень гемоглобина?

Гемоглобин — это белок красных кровяных телец, который помогает крови переносить кислород по всему телу.(Гемоглобин содержит железо, которое придает крови красный цвет.) Подсчет гемоглобина — это косвенное измерение количества красных кровяных телец в вашем теле. Когда уровень гемоглобина выше нормы, это может быть признаком проблемы со здоровьем.

Нормальный уровень гемоглобина составляет от 14 до 17 г / дл (граммов на децилитр) для мужчин и от 12 до 15 г / дл для женщин. Уровни гемоглобина зависят от многих факторов, включая возраст, расу, пол и общее состояние здоровья человека.

Гемоглобин обычно измеряется как часть общего анализа крови (стандартный анализ крови) вместе с гематокритом (процент крови, состоящей из эритроцитов), чтобы помочь диагностировать заболевания и узнать больше о здоровье человека. .

Симптомы и причины

Что может вызвать повышенный уровень гемоглобина?

На уровень гемоглобина могут влиять многие факторы. Иногда высокий уровень гемоглобина является результатом образа жизни или побочного эффекта приема лекарств.

Заболевания, которые могут вызвать высокий уровень гемоглобина, включают:

Истинная полицитемия (костный мозг производит слишком много красных кровяных телец)
Заболевания легких, такие как ХОБЛ, эмфизема или фиброз легких (на легочной ткани появляются рубцы)
Порок сердца, особенно врожденный порок сердца (с ним рождается ребенок)
Опухоли почек
Обезвоживание (от диареи или недостатка жидкости)
Гипоксия (низкий уровень кислорода в крови)
Воздействие окиси углерода (обычно связанное с курением)

Факторы образа жизни, которые могут вызвать высокий уровень гемоглобина, включают:

Курение сигарет
Жизнь на большой высоте
Прием препаратов, улучшающих работоспособность, таких как анаболические стероиды (например, синтетический тестостерон) или эритропоэтин

Диагностика и тесты

Чего я могу ожидать, когда мой врач обнаружит высокий уровень гемоглобина?

Врачи обычно обнаруживают высокий уровень гемоглобина при проведении тестов на другое заболевание.Ваш врач может провести дополнительные тесты, чтобы определить причину повышенного уровня гемоглобина. Эти тесты могут искать условия, которые заставляют ваше тело вырабатывать слишком много красных кровяных телец, или нарушения, ограничивающие поступление кислорода.

Ведение и лечение

Как лечить высокий уровень гемоглобина?

Если заболевание вызывает высокий уровень гемоглобина, ваш врач может порекомендовать процедуру или лекарство для его снижения.

Во время процедуры, называемой флеботомией, медицинский работник вводит иглу в вашу вену и сливает кровь через трубку в мешок или контейнер. Возможно, вам потребуется повторять эту процедуру до тех пор, пока уровень гемоглобина не станет близким к норме.

Определение гемоглобина по Merriam-Webster

he · mo · glo · bin | \ ˈHē-mə-ˌglō-bən \

1 : железосодержащий респираторный пигмент эритроцитов позвоночных, который состоит из глобина, состоящего из четырех субъединиц, каждая из которых связана с молекулой гема, которая выполняет функцию транспорта кислорода к тканям после преобразования в оксигенированную форму в жабрах или легкие, и это помогает транспортировать углекислый газ обратно к жабрам или легким после того, как отдается кислород.

2 : любой из многочисленных железосодержащих респираторных пигментов различных организмов (например, беспозвоночных и дрожжей)

Что такое гемоглобин и стоит ли беспокоиться, что он у вас в крови?

Если вам нравится дышать и быть живым, вы должны очень полюбить гемоглобин.Это железосодержащее соединение является определяемым биологами переносчиком кислорода.

Изображение предоставлено Муртада аль Мусави / Flickr.

За очень немногими исключениями, кровь имеет ярко-красный цвет. Цвет определяется высоким уровнем гемоглобина (также обозначаемого как «гемоглобин») в эритроцитах, красных кровяных тельцах. Хотя это звучит как причудливый тип гоблина, на самом деле это металлопротеин. И мы должны быть очень благодарны за то, что это есть! Пожалуй, животные нашего размера были бы невозможны без гемоглобина.

Важная доставка

Ваши эритроциты примерно на 96% состоят из гемоглобина по сухому весу и примерно на 35% при гидратации. Это чрезвычайно высокое содержание должно быть нашим первым признаком того, насколько важен белок для наших организмов. Так что именно он делает? По сути, он работает как поставщик топлива для тела. Клетки, нагруженные гемоглобином, следят за тем, чтобы в ткани вашего тела поступало достаточно кислорода, чтобы они могли генерировать энергию (дыхание).

Гемоглобин — это назначенный переносчик кислорода в организме.Каждая его молекула — по крайней мере, в той версии, которую использует человеческий организм — может надежно связываться с четырьмя молекулами кислорода и быстро отпускать их, когда это необходимо. В то время как кровь естественным образом может переносить кислород, растворенный в плазме, гемоглобин в наших красных кровяных тельцах увеличивает его способность переносить кислород в семьдесят раз. Что для нас очень хорошо.

Хотя его основная задача — переносить кислород туда и сюда, это не единственный газ, который он может переносить. Гемоглобин также участвует в очистке «выхлопных газов» клеток, неся около 25% CO ₂, производимого нашими клетками, и переносит оксид азота (NO) по всему телу.

Что именно?

Как и все другие белки, гемоглобин представляет собой трехмерную структуру, созданную из нескольких аминокислот, которые связаны вместе, а затем свернуты вокруг себя. Термин «гемоглобин» является прямым намеком на форму молекулы от корня латинского слова «глобус» (что означает шар). В то время как разные клоны могут использовать гем / глобиновые белки (так называется более широкое семейство этих белков) с разными структурами, тот, который используют люди и млекопитающие, состоит из четырех подгрупп, называемых «глобулярными белками».Конкретный способ их связывания известен как паттерн глобиновых складок и широко используется в семействе гем / глобин.

Молекула гемоглобина. Изображение с сайта Pixabay.

То, что делает гемоглобин таким важным, — это ион (атом) железа, расположенный в середине этих четырех подразделов. Это особая область, где молекулы O ₂ обратимо связываются с белком и уносятся. Этот атом железа, в свою очередь, связан с белком четырьмя ковалентными связями с атомами азота.В зависимости от точной валентности этого атома железа, будь то трехвалентное или двухвалентное железо, белок сможет связывать кислородные соединения. «Трехвалентное» железо или железо (II) может связывать его, а «двухвалентное» железо (III) — нет. Когда этот атом железа не используется, он связывается с молекулой воды в качестве заполнителя.

Углекислый газ, с другой стороны, связывается с другими участками гемовых белков, составляющих молекулу гемоглобина.

Что происходит, когда он не работает?

Реакционная способность гемоглобина и способность связываться с длинным списком соединений обычно является его ключевой силой, но в основном потому, что он также может легко расщеплять эти молекулы.Один из газов, который бросает вызов при таком подходе, — это окись углерода: бесцветный газ без запаха, который очень опасен.

Проблема с этим оксидом углерода (CO) заключается в том, что, как только он связывается с гемоглобином, он образует карбоксигемоглобин. Это соединение делает связь между клеткой и кислородом намного более стабильной и, следовательно, ее труднее разрушить в дальнейшем. Во-первых, это означает, что у любого эритроцита, столкнувшегося с молекулой монооксида углерода, резко (если не полностью) снижена способность переносить кислород.Во-вторых, реакция между ними вызывает высвобождение митохондриальных свободных радикалов. Они вызывают окислительный стресс, который может быть основным фактором старения, а также привлекают лейкоциты (белые кровяные тельца) в эту область.

Некоторые из последствий отравления угарным газом на биологическом уровне включают повреждение эндотелиальных клеток (тех, из которых состоят мембраны и кровеносные сосуды), в первую очередь повреждение сосудистой сети головного мозга и перекисное окисление липидов (химические клетки повреждение) оболочек головного мозга.Поскольку карбоксигемоглобин очень ярко-красный, кожа жертв отравления угарным газом может иметь розовый или фиолетовый оттенок. Достаточно концентрации в окружающей среде около 0,1%, чтобы вызвать потерю сознания и, возможно, смерть.

Окись углерода — продукт неполного сгорания. Чаще всего он содержится в дыме от тлеющих или слабых пожаров. Любой огонь, у которого нет доступа к такому количеству кислорода, которого он в идеале требует, будет производить некоторое количество CO. Этот окись углерода также вырабатывается в сигаретах и является одной из основных причин ощущения одышки после дыма.У заядлых курильщиков углекислый газ может блокировать до 20% всех сайтов связывания кислорода.

Изображение предоставлено ZEISS Microscopy / Flickr.

По иронии судьбы, процесс, посредством которого гемоглобин перерабатывается в нашей селезенке, является единственным естественным источником монооксида углерода в человеческом организме, и он составляет базовые уровни этого газа, обнаруженного в нашем кровотоке. Каждый здоровый эритроцит живет около 120 дней, прежде чем будет переработан.

Цианид (CN-), оксид серы (SO), сульфид (S ₂ -) и сероводород (H ₂ S) также любят связываться с гемоглобином и не отпускать его, что делает их очень токсичными для нас.Избегайте их вдыхания любой ценой.

Слишком низкое количество красных кровяных телец — и, следовательно, недостаточное количество гемоглобина для переноса газов — известно как «анемия». Анемия — наиболее распространенное заболевание крови в США, которым страдает около 6% населения. В очень широком смысле, это вызвано либо потерей крови, неспособностью производить достаточное количество эритроцитов, либо условиями, которые приводят к быстрой потере таких клеток, хотя некоторые случаи вызваны генетикой.

Женщины, пожилые люди и люди с хроническими заболеваниями чаще страдают анемией.Старость и хронические заболевания могут вызвать анемию из-за нарушения способности организма производить и перерабатывать гемоглобин; женщины более склонны к развитию железодефицитной анемии из-за кровопотери, связанной с их менструальным циклом.

Симптомы анемии включают головокружение или ощущение, что вы вот-вот потеряете сознание; головные боли; необычные паттерны сердцебиения, одышка, холодные руки и ноги, усталость и физическая слабость; боль в груди, животе, костях или суставах или припухлость также могут быть симптомом.

Есть альтернативные варианты?

Окисленный гемоглобин придает крови в наших артериях алый цвет; неоксигенированная кровь, текущая обратно к сердцу и легким, имеет более темный цвет, хотя вены, по которым она течет, часто кажутся немного более фиолетовыми или голубоватыми. Связанное с этим соединение, известное как миоглобин, является причиной того, что наши мышцы или мышцы в красном мясе ярко-красные, но также немного серые. Миоглобин работает почти так же, как гемоглобин, с той разницей, что он не предназначен для переноса кислорода, а скорее для хранения его для использования.Структурно миоглобин имеет только один сайт связывания (он может удерживать меньше кислорода, чем гемоглобин), но связь намного более стабильна.

Но если вы хотите получить полную синюю кровь, вы можете пойти на гемоцианин. Это вторая по распространенности молекула, используемая для переноса кислорода в крови после гемоглобина, и встречается у многих моллюсков и антроподов. Он заменяет группы гема железа на группы, содержащие медь, и при насыщении кислородом приобретает очень насыщенный синий цвет.

Если вы хотите использовать розовый или фиолетовый цвет, попробуйте гемеритрин.Это не очень часто встречающееся соединение, его используют несколько видов, в основном морские позвоночные и несколько червей (кольчатых червей). Он выделяется тем, что становится прозрачным, когда не насыщен кислородом.

Однако кольчатые червя любят использовать гемеритрин и эритрокруорин. Они довольно похожи по структуре, но со значительно разными группами гема. Гемеритрин кажется красным, когда он насыщен кислородом, и зеленым, когда нет. Эритрокруорин часто встречается у дождевых червей и отличается тем, что представляет собой огромную молекулу, содержащую до сотен частей гемопротеина и сайтов связывания ионов железа.

Наконец, более экзотическое применение гемовых белков можно найти в бобовых растениях, таких как бобы. Они используют леггемоглобин, чтобы отводить кислород от азотфиксирующих бактерий вокруг их корней; кислород здесь может нарушить процесс восстановления газообразного азота до азота, который является ключевым питательным веществом для всех растений и ограничивает их способность к росту.

Низкое содержание эритроцитов (анемия)

Что такое анемия?

Когда у вас недостаточно здоровых эритроцитов, у вас заболевание, называемое анемией.Это означает, что в вашей крови уровень гемоглобина (Hgb) ниже нормы уровни . Гемоглобин — это часть красных кровяных телец (эритроцитов), которая переносит кислород ко всем клеткам вашего тела. Анемия — частый побочный эффект у онкологических больных.

Что вызывает анемию?

Есть много разных причин, по которым человек, страдающий раком, может болеть анемией. Некоторые частые причины:

Сам рак
Лечение рака, например лучевая или химиотерапия
Кровопотеря (это может быть кровотечение из опухоли, кровотечение из раковых клеток, попадающих в кровеносные сосуды, или кровотечение, вызванное другими состояниями, такими как обильная менструация или кровотечение из язвы желудка)
Отсутствие в рационе определенных витаминов или минералов из-за недостаточного питания
Низкий уровень железа в крови
Серьезные проблемы с органами (включая тяжелые заболевания сердца, легких, почек или печени)
Эритроциты (эритроциты) разрушаются организмом до того, как они заменяются
Тело, вырабатывающее меньше эритроцитов
Хроническая болезнь почек
Наличие таких состояний, как серповидноклеточная анемия или талассемия (наследственные нарушения эритроцитов)
Сочетание любого из этих факторов

Некоторые факторы риска могут повысить вероятность анемии у человека, больного раком.К ним относятся:

Некоторые химиотерапевтические препараты, такие как химиотерапия на основе платины (это определенная группа химиопрепаратов)
Определенные типы опухолей (например, опухоли легких или яичников)
У вас был низкий уровень гемоглобина до рака

Симптомы анемии

Анемия часто начинается медленно, поэтому сначала вы можете не заметить симптомы. По мере снижения уровня гемоглобина у вас могут появиться один или несколько из следующих симптомов:

Учащенное сердцебиение
Частота дыхания
Одышка (затрудненное дыхание)
Проблемы с дыханием при ходьбе, подъеме по лестнице или даже при разговоре (при физических нагрузках)
Головокружение или дурноту
Боль в груди
Отек рук и / или ног
Цвет кожи, ногтевого ложа, рта и десен более бледный, чем обычно
Сильная усталость (утомляемость)

Анемия может варьироваться от легкой до опасной для жизни, в зависимости от уровня гемоглобина и симптомов, которые вы испытываете.Некоторые из этих симптомов более серьезны, чем другие. Врач объяснит вам уровень гемоглобина и степень тяжести анемии.

Если у вас есть какие-либо из этих симптомов, немедленно сообщите об этом своему врачу или медсестре. Если вы не можете сразу связаться со своей онкологической бригадой, вам может потребоваться немедленная помощь в отделении неотложной помощи.

Сообщите своей бригаде по лечению рака, если у вас есть другие проблемы со здоровьем, такие как болезнь сердца или легких, поскольку это может усугубить ваши симптомы анемии.Во время лечения важно следить за анемией и ее симптомами. Сообщите своей онкологической бригаде, если у вас есть какие-либо из описанных здесь симптомов. Не забудьте упомянуть, как симптомы влияют на вашу повседневную жизнь. Это поможет вам получить необходимое лечение, когда оно вам понадобится.

Тесты на причины анемии

Полный анализ крови (CBC) — это анализ крови, который измеряет уровень гемоглобина и другие характеристики эритроцитов (например, их размер).Этот тест не только показывает, есть ли у вас анемия, но также может помочь вашему врачу выяснить, что может быть ее причиной.

Вам также могут потребоваться другие тесты, чтобы помочь определить причину этого. Сюда могут входить:

Биохимические анализы крови для проверки функций органов и уровня витаминов и минералов
Анализ крови называется ретикулоцитов количество (Ретикулоциты — это очень молодые эритроциты, только что выпущенные из костного мозга, поэтому этот тест показывает, сколько новых эритроцитов вырабатывает ваше тело.)
Исследование костного мозга , чтобы убедиться, что ваш костный мозг работает должным образом
Анализы крови для определения уровня железа , витамина B12 и фолиевой кислоты
Анализ стула (кал) на наличие крови (так называемый анализ кала на скрытую кровь или FOBT )

Ваш врач или медсестра могут использовать результаты этих тестов, а также вашу медицинскую информацию и медицинский осмотр, чтобы понять, что может быть причиной вашей анемии.Иногда не удается найти никакой другой причины, кроме «анемии хронического заболевания». Этот тип анемии часто встречается у людей с хроническими проблемами, такими как застойная сердечная недостаточность, воспалительные заболевания или рак.

Проблемы, которые может вызвать анемия

Первое, что нужно знать врачу, — это степень тяжести вашей анемии. Анемия может повлиять на качество вашей жизни, и было установлено, что она сокращает выживаемость у людей, больных раком. Это может вызвать сильную усталость, потому что клетки вашего тела не получают достаточно кислорода.В некоторых случаях недостаток кислорода может быть достаточно серьезным, чтобы угрожать вашей жизни. Анемия также может заставить ваше сердце работать тяжелее. Так что, если у вас уже есть проблема с сердцем, анемия может усугубить ситуацию. Анемия также может затруднить нормальное дыхание, что затрудняет выполнение ваших обычных дел.

Тяжелая анемия может означать, что вам придется отложить лечение рака или снизить дозу лечения. Это также может привести к тому, что некоторые методы лечения рака не будут работать должным образом.

Ваша команда по лечению рака может попытаться определить ваш риск серьезных проблем, связанных с анемией, на основе любых симптомов, которые у вас есть, и вашего уровня гемоглобина.Если у вас нет симптомов, они попытаются выяснить, насколько высока вероятность их появления в ближайшем будущем. Это будет основано на ряде вещей, в том числе:

Ваш уровень гемоглобина и другие лабораторные результаты
Тип лечения рака, который вы получали в прошлом
Вероятность того, что любое лечение, которое вы сейчас проходите, может усугубить анемию
Есть ли у вас проблемы с легкими, сердцем или кровеносными сосудами (кровообращением)
Ваш возраст

Если вам кажется, что у вас нет проблем с анемией, ваша команда по лечению рака будет внимательно следить за уровнем гемоглобина и спрашивать о симптомах каждый раз, когда вы посещаете офис.

Лечение анемии

Анемию у онкологических больных обычно лечат в зависимости от причины. Иногда лечение анемии откладывает лечение рака до восстановления красных кровяных телец. Лечение анемии преследует 2 основные цели:

Лечить причину анемии
Повысить уровень гемоглобина, чтобы облегчить симптомы

Наиболее распространенные методы лечения анемии у онкологических больных включают:

Железная терапия
Переливание эритроцитов, широко известное как переливание крови
Средства, стимулирующие эритропоэз (ЭСС)
Препараты прочие

Ваш врач рассмотрит результаты ваших анализов, симптомы, длительность этих симптомов, тип рака, лечение рака и другие факторы.Поговорите со своей командой по лечению рака о том, какое лечение вам подходит. Как и в случае с любой другой медицинской проблемой, ожидаемая польза от лечения всегда должна перевешивать возможные риски.

Железная терапия

Если у вас низкий уровень железа, ваш врач может дополнить их таблетками железа или железом, вводимым через вены (вливание железа). Настои железа несут в себе риск аллергической реакции. Ваш врач обсудит с вами, какая форма железа лучше всего подходит для вашей ситуации. Ваш врач может также попросить вас есть больше продуктов, богатых железом.В пище содержится два типа железа: гемовое и негемовое.

Гемовое железо содержится в продуктах животного происхождения. Гемовое железо легче усваивается организмом, чем негемовое железо. Примеры продуктов, содержащих гемовое железо:

Красное мясо
Жирная рыба
Курица и индейка

Негемовое железо содержится в продуктах растительного происхождения. Примеры продуктов, содержащих большое количество негемового железа, включают:

Темно-зеленые листовые овощи, такие как шпинат, капуста, листовая капуста или мангольд
Бобы и чечевица
Тофу
Крупы обогащенные
Сухофрукты, такие как изюм, абрикосы и персики
Обогащенные макаронные изделия и рис.

Негемовое железо лучше всего усваивается организмом, когда его едят одновременно с фруктами и овощами с высоким содержанием витамина С. Примеры продуктов с высоким содержанием витамина С включают

Цитрусовые
Помидоры
Темно-зеленые листовые овощи
Ягоды.

Переливания крови для лечения анемии

Переливание клеток крови — это безопасный и распространенный способ лечения анемии у онкологических больных. Это может помочь пациенту почувствовать себя лучше и помочь кислороду добраться до жизненно важных органов.Хотя переливание крови может очень быстро облегчить симптомы, иногда облегчение временное, в зависимости от причины анемии.

Потребность в переливании крови зависит от тяжести симптомов и уровня гемоглобина. Переливание крови может быть выполнено, если уровень гемоглобина достигает определенного значения или если ваши симптомы слишком беспокоят.

Переливание крови требует тщательного сопоставления сданной крови с кровью реципиента. Продукты крови проверяются, чтобы убедиться, что они безопасны и принадлежат к той же группе крови, что и получатель.Но переливание крови также сопряжено с определенными рисками

Реакция переливания : Это происходит, когда иммунная система пациента атакует белки чужеродных клеток крови. Часто это выглядит как аллергическая реакция. Большинство этих реакций незначительны и поддаются лечению, но иногда они могут быть более серьезными.
Повреждение легких, связанное с переливанием крови : Это один из наиболее серьезных рисков. Это может вызвать проблемы с дыханием и потребовать лечения в больнице.
Контакт с определенными микробами, такими как вирус гепатита B или C : Тщательный анализ крови и скрининг, которые используются сегодня, значительно снизили риск инфекций.
Перегрузка кровообращения, связанная с переливанием крови (TACO): Это может произойти, если кровь подается слишком быстро, чтобы сердце могло с ней справиться.
Перегрузка железом : Люди, которым делают много переливаний крови, могут в конечном итоге получить слишком много железа, и тогда потребуется лечение.

Средства, стимулирующие эритропоэз (ЭСС)

Еще один способ лечения анемии у некоторых пациентов — это использование лекарств, которые заставляют организм вырабатывать больше красных кровяных телец. ЭСС действуют как гормон (называемый эритропоэтин ), вырабатываемый почками, чтобы помочь организму вырабатывать собственные новые эритроциты. Если один из этих препаратов рекомендован, ваш лечащий врач расскажет вам о рисках и преимуществах этого препарата. Эти препараты могут вызывать очень серьезные побочные эффекты.Тем не менее, они могут помочь пациентам, получающим химиотерапию, иметь более высокий уровень гемоглобина и им нужно реже переливать кровь. Это может привести к постепенному уменьшению симптомов, связанных с анемией.

ESA делаются в виде уколов под кожу, и время, необходимое для начала работы, может быть разным для разных пациентов. Поговорите со своим врачом о рисках и преимуществах ESA, которые вы будете получать.

Другие препараты для лечения анемии

В зависимости от типа анемии ее также можно лечить с помощью добавок витамина B12 или фолиевой кислоты.

Поговорите со своим врачом о типе анемии, рекомендуемом лечении, а также о рисках и преимуществах лечения.

Лечение анемии в домашних условиях

На что обратить внимание

Новая или усиливающаяся усталость, затрудняющая выполнение обычных дел
Боль в груди или одышка во время активности
Кожа, ногтевые ложа или десны более бледные, чем обычно
Головокружение
Слабость
Ярко-красный, темно-красный или черный табурет
Темно-коричневая или ярко-красная рвота

(Последние 2 признака кровотечения, которое может быть причиной анемии.)

Что может делать пациент

Баланс отдыха и деятельности. Выполняйте только те действия, которые вы можете терпеть
Записывайте свои симптомы, когда они возникают и что их усугубляет или улучшает, и обсудите это со своим врачом на приеме.
Сообщите своей онкологической бригаде, если вы не можете передвигаться так хорошо, как обычно.
Планируйте важные дела, когда у вас больше всего энергии.
Соблюдайте сбалансированную диету, включающую белок (например, рыбу, мясо, яйца, сыр, молоко, орехи, горох и бобы).Постарайтесь включить в свой рацион продукты, богатые железом
Выпивайте от 8 до 10 стаканов (8 унций) воды в день, если врач-онколог не дал вам других указаний. Можно пить другие жидкости вместо воды — только не пиво, вино или другие алкогольные напитки. Посоветуйтесь со своим врачом, чтобы узнать, какое количество жидкости для вас безопасно.

Чем могут заниматься лица, обеспечивающие уход

Запланируйте друзей и членов семьи на приготовление еды, уборку в доме, работу во дворе или выполнение поручений для пациента.Вы можете использовать веб-сайты, которые помогают организовать эти вещи, или попросить кого-нибудь разобраться в этом за вас.
Следите за замешательством, обмороком или головокружением.

Позвоните в бригаду по лечению рака, если пациент

Боли в груди
Имеет одышку в покое
Ощущение головокружения или обморока
Запутывается или не может сосредоточиться
Не может встать с постели более 24 часов
Кровь в стуле
Имеет темно-коричневую или ярко-красную рвоту

Что такое тест на гемоглобин (HGB)?

Тест на гемоглобин используется для определения количества гемоглобина в крови.Гемоглобин — это вещество, отвечающее за красный цвет крови. Это тип белка, присутствующего в красных кровяных тельцах, который переносит кислород в важные части тела, такие как легкие и ткани. Гемоглобин также помогает переносить углекислый газ из различных частей тела обратно в легкие.

Низкий уровень гемоглобина, вероятно, является признаком болезни. Когда уровень гемоглобина низкий, организм может быть слабым из-за снижения энергии для оптимальной функциональности.

Ваш врач может потребовать анализ крови на гемоглобин, если есть проблемы с вашим здоровьем.Однако в большинстве случаев это обычно часть планового осмотра.

Анемия — это состояние, при котором у человека наблюдается низкий уровень эритроцитов. Обычно это происходит, когда тест HGB показывает, что уровень гемоглобина ниже идеального диапазона. Существуют различные причины анемии, такие как плохое питание, хронические заболевания, кровотечения, авитаминоз и т. Д.

Напротив, уровень гемоглобина может быть выше среднего. Типичные причины — курение, чрезмерное обезвоживание, и люди, живущие или часто пребывающие на большой высоте, могут быть предрасположены к этому.

Зачем нужно сдавать анализ на гемоглобин?

Общий анализ крови включает в себя множество важных операций, и анализ крови на гемоглобин является одним из требований. В результате вам может потребоваться пройти тест на HGB как часть обычного медицинского осмотра, даже если нет явных симптомов проблем с гемоглобином.

Это также часть стандартного скрининга новорожденных.

Однако бывают случаи, когда врачи могут запросить анализ гемоглобина по определенным причинам.Есть некоторые симптомы, связанные с проблемами гемоглобина в организме. При появлении стойких признаков одного или нескольких из следующих заболеваний может потребоваться анализ на гемоглобин:

Головокружение
Чрезмерная травма
Ушиб
Общая слабость
Наличие крови в стуле или моче
Сильная рвота
Желтуха

Вот причины, по которым может потребоваться анализ гемоглобина:

Диагноз по медицинскому вопросу : Людям, испытывающим какие-либо из перечисленных выше симптомов, вероятно, будет рекомендовано пройти тест на гемоглобин.Некоторые из вышеперечисленных признаков могут указывать на анемию. С помощью теста можно подтвердить, является ли это анемией или какой-либо другой проблемой со здоровьем.

Для проверки общего состояния здоровья : Во время общего медицинского осмотра может потребоваться пройти тест на гемоглобин в качестве одного из стандартных медицинских осмотров для проверки общего состояния здоровья. Тест также помогает выявить ряд проблем, например анемию.

Чтобы следить за состоянием здоровья : человеку с диагнозом «истинная полицитемия» или анемия может потребоваться периодический тест на HGB.Это помогает контролировать ситуацию, чтобы врач знал, как лечить.

Интерпретация результата

Если вы уже делали какие-либо анализы крови, процедура очень похожа. Вам не нужна сложная подготовка. Во многих случаях будет уколоть палец и заберут образец крови. Иногда ваш результат может быть готов мгновенно. В других случаях для получения результата требуется максимум два дня.

При интерпретации результата врач обычно принимает во внимание вашу историю болезни, результаты любого медицинского осмотра или других анализов.

Кроме того, интерпретация результата теста HGB будет вместе с другими результатами анализа крови.

Здоровые диапазоны для теста на гемоглобин

Референсный диапазон для теста на гемоглобин

Тест на гемоглобин для	Расчетный диапазон
Детский	11-16 г / дл
Беременные	11-12 г / дл
Женщины	12.0-15.5 г / дл
Мужчины	13,5 — 17,5 г / дл

Следует отметить тот факт, что диапазоны здорового питания для детей различаются. Чаще всего это фактор возраста и пола. Кроме того, диапазон может отличаться в зависимости от медицинской практики. Необходимо понимать, что уровень гемоглобина менее 7 г / дл или более 21 г / дл являются критическими значениями

Для детей и детей, вот ассортимент:

Новорожденный: от 14 до 24 г / дл
от 0 до 2 недель: от 12 до 20 г / дл
от 2 до 6 месяцев: от 10 до 17 г / дл
От 6 месяцев до 1 года: 9.От 5 до 14 г / дл
От 1 до 6 лет: от 9,5 до 14 г / дл
От 6 до 18 лет: от 10 до 15,5 г / дл

Низкий гемоглобин и его причины

Когда организм не может производить достаточное количество гемоглобина или производство эритроцитов снижается, уровень гемоглобина будет низким. Это происходит, когда уровень гемоглобина выходит за нижние пределы, установленные для возрастного диапазона и пола, как указано в таблице выше.

Например, у 30-летнего мужчины с тестом на HGB 12,0 считается низкий гемоглобин.Некоторые из симптомов низкого уровня гемоглобина:

Бледная кожа
Одышка
Холодные руки и ноги
Нерегулярное сердцебиение
Усталость

Некоторые из причин низкого гемоглобина:

Рак
Химиотерапевтическое лечение
Болезнь почек
Лучевая терапия
Другие причины анемии
Малярия
Некоторые лекарства
Болезнь печени
Недостаток железа

Проблемы со здоровьем, такие как серповидно-клеточная анемия и талассемия, могут привести к низкому уровню HGB, когда количество эритроцитов становится критически низким во время кризиса.

Сдача крови также снижает уровень гемоглобина. Однако через пару недель это нормализуется.

Причины высокого уровня гемоглобина

В отличие от низкого уровня гемоглобина, в организме время от времени вырабатывается чрезмерное количество эритроцитов. Кроме того, когда уровень жидкости в организме слишком низкий, это вызывает обезвоживание, что может повысить уровень гемоглобина.

Однако чрезмерное производство красных кровяных телец может быть попыткой организма компенсировать такие аномалии, как проблемы с сердцем или легкими.Это по-прежнему показатель слабого здоровья.

Состояние высокого уровня гемоглобина называется полицитемией. Некоторые симптомы проблемы:

Усталость
Вздутие селезенки
Одышка

Вот некоторые из причин повышенного уровня гемоглобина:

Курение
Обезвоживание
Болезнь печени
Проблема с легкими
Резиденция на большой высоте
Тяжелые и требовательные упражнения
Врожденная сердечная недостаточность, нарушающая отток насыщенной кислородом крови

Риск, связанный с тестом на гемоглобин Анализ крови

HGB сопряжен с некоторыми не опасными для жизни рисками, о которых необходимо знать.У разных людей артерии и вены разного размера. Кроме того, объем и характер вен варьируются от одной части тела к другой. В результате получить образцы крови некоторых людей может быть довольно сложно по сравнению с другими.

Вот и другие незначительные риски, связанные с отказом от крови:

Слишком сильное кровотечение
Легкомысленность
Чрезмерные проколы при поиске вены
Инфекция из-за сломанной кожи

Заключение

Тест на гемоглобин может быть частью стандартных медицинских процедур, которые потребуются практикующим врачам для проверки здоровья пациента.Это тест для определения уровня эритроцитов в организме — важного показателя того, насколько здоров человек. Уровни гемоглобина у людей могут быть высокими или низкими. Все они зависят от конкретных факторов, о которых говорилось в статье.

Вы можете заказать анализ крови на гемоглобин A1C онлайн.

Номер ссылки

Эмбер, Х. (2020) Что такое тест на гемоглобин? Получено с https://www.verywellhealth.com/hemoglobin-level-test-1942658

Даниэль Дрезден (2020) Что такое анализ крови на Hgb? Получено с https: // www.medicalnewstoday.com/articles/hgb-blood-test

Персонал клиники Майо (2019) Тест на гемоглобин. Получено с https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/hemoglobin-test/about/pac-20385075

Анализ крови и серповидно-клеточная анемия

Какие показатели крови?

Кровь состоит из клеток в жидкости, называемой плазмой. Клетки крови образуются в костном мозге (мягком центре костей). Затем они попадают в тело, чтобы делать свою работу. В организме есть 3 основных типа клеток крови: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.Серповидно-клеточная анемия в основном поражает эритроциты, но иногда может поражать и другие клетки крови. Лекарства от серповидно-клеточной анемии также могут влиять на клетки крови.

Если ваш ребенок страдает серповидно-клеточной анемией, подсчет и изучение клеток крови может рассказать персоналу Сент-Джуда о болезни вашего ребенка и способах ее лечения. Общий анализ крови (ОАК) — это анализ, который сообщает врачу вашего ребенка обо всех трех типах кровяных телец: красных кровяных тельцах, тромбоцитах и лейкоцитах.

Красные кровяные тельца

Основное назначение красных кровяных телец — доставлять кислород в организм.Часть крови, которая переносит кислород, называется гемоглобином. Люди с серповидно-клеточной анемией имеют аномальный гемоглобин, называемый серповидным гемоглобином или гемоглобином S. Если у вашего ребенка серповидно-клеточная анемия, его эритроциты не живут так долго, потому что серповидный гемоглобин повреждает их. Это означает, что у вашего ребенка меньше эритроцитов, чем обычно, и это состояние называется анемией. У людей с нормальным гемоглобином уровень гемоглобина обычно составляет около 12 г / дл. У людей с серповидно-клеточной анемией уровень гемоглобина ниже, обычно от 6 до 11 г / дл.Точный уровень может отличаться в зависимости от типа серповидноклеточной анемии и человека. Важно знать обычный уровень гемоглобина вашего ребенка. Анализ крови, сделанный в течение определенного периода времени, покажет врачу, что является нормальным для вашего ребенка.

Число ретикулоцитов

Ретикулоцит — это молодые красные кровяные тельца, которые образуются в костном мозге. Обычно ретикулоциты остаются в костном мозге, пока не разовьются в эритроциты и не попадут в кровь. Подсчет ретикулоцитов — это тест, который измеряет количество ретикулоцитов в крови.Для большинства людей это число очень низкое, потому что большая часть ретикулоцитов остается в костном мозге. Если у вашего ребенка серповидно-клеточная анемия, у него может быть более высокое количество ретикулоцитов. Это связано с тем, что в организме вашего ребенка из-за анемии вырабатывается больше красных кровяных телец. Нормальное количество ретикулоцитов в крови составляет 0,45–1,8 процента. Если у вашего ребенка серповидно-клеточная анемия, у него может быть количество ретикулоцитов 2–3 процента и более. Количество ретикулоцитов различно для каждого человека с серповидно-клеточной анемией.Если у вашего ребенка очень сильно падает количество ретикулоцитов, это может означать, что в его организме вырабатывается меньше красных кровяных телец. Это может быть опасно. Персонал St. Jude будет проверять количество ретикулоцитов у вашего ребенка при каждом посещении клиники.

Белые кровяные тельца

Белые кровяные клетки помогают организму бороться с инфекциями. Нормальное количество лейкоцитов составляет 5 000–10 000 / мм3. Когда количество лейкоцитов низкое, легче заразиться инфекцией и сложнее с ней справиться. Если у вашего ребенка серповидно-клеточная анемия, количество лейкоцитов у него обычно будет нормальным или выше нормы.Однако болезнь и некоторые лекарства могут на короткое время вызвать повышение или понижение количества лейкоцитов.

Нейтропения

Нейтрофил — это тип лейкоцитов, убивающих бактерии. Нейтрофилы помогают предотвратить инфекцию. Если вашему ребенку не хватает нейтрофилов, это называется нейтропенией. Дети, принимающие гидроксимочевину при серповидно-клеточной анемии, часто страдают нейтропенией легкой степени. Если ваш ребенок принимает гидроксимочевину, персонал St. Jude будет отслеживать количество нейтрофилов у вашего ребенка.

Врач будет использовать измерение, называемое абсолютным подсчетом нейтрофилов (АНК), чтобы отслеживать нейтрофилы вашего ребенка. ANC показывает, насколько хорошо организм может бороться с инфекциями, особенно с бактериальными инфекциями.

Тромбоциты

Тромбоциты — это клетки крови, которые помогают остановить кровотечение за счет образования тромба. Нормальное количество тромбоцитов составляет от 150 000 до 400 000 / мм3. Если у вашего ребенка низкое количество тромбоцитов, у него могут появиться синяки или кровотечение. Обычно серповидно-клеточная анемия не вызывает снижения уровня тромбоцитов.

Отслеживание показателей крови вашего ребенка

Если у вашего ребенка серповидно-клеточная анемия, персонал St. Jude будет отслеживать показатели ее крови. Обычно при каждом посещении клиники вашему ребенку будет проводиться полный анализ крови (ОАК) и количество ретикулоцитов. Врач скажет вам, нужны ли вашему ребенку дополнительные анализы крови. Отслеживание показателей крови вашего ребенка — важная часть лечения. Сотрудники St. Jude будут вместе с вами рассматривать результаты теста и давать вам копию каждый раз, когда ваш ребенок посещает врача.Вам следует сохранить эти результаты в медицинской документации вашего ребенка.

Вопросы?

Если у вас есть вопросы относительно показателей крови вашего ребенка или их значения, спросите врача или медсестру. Если вы находитесь за пределами больницы, обратитесь к своей карточке с важным номером телефона. Вы также можете позвонить оператору St. Jude по телефону (901) 595-3300 или по бесплатному телефону 1-866-2STJUDE (1-866-278-5833) и попросить медсестру, ведущую к вашему ребенку.

Что такое серповидно-клеточная анемия?

SCD — это группа наследственных нарушений эритроцитов.Здоровые эритроциты имеют округлую форму и проходят через мелкие кровеносные сосуды, доставляя кислород ко всем частям тела. У человека, страдающего ВСС, красные кровяные тельца становятся твердыми и липкими и выглядят как С-образный сельскохозяйственный инструмент, называемый «серпом». Серповидные клетки рано умирают, что вызывает постоянную нехватку эритроцитов. Кроме того, когда они проходят через мелкие кровеносные сосуды, они застревают и закупоривают кровоток. Это может вызвать боль и другие серьезные проблемы, такие как инфекция, острый грудной синдром и инсульт.

Типы SCD

Ниже приведены наиболее распространенные типы SCD:

HbSS

Люди с этой формой ВСС наследуют два гена серповидноклеточных клеток («S»), по одному от каждого родителя. Это обычно называется серповидноклеточной анемией и обычно является наиболее тяжелой формой заболевания.

HbSC

Люди с этой формой ВСС наследуют ген серповидно-клеточной анемии («S») от одного родителя, а от другого родителя — ген аномального гемоглобина под названием «С».Гемоглобин — это белок, который позволяет эритроцитам доставлять кислород ко всем частям тела. Обычно это более легкая форма ВСС.

HbS бета талассемия

Люди с этой формой ВСС наследуют один ген серповидно-клеточной анемии («S») от одного родителя и один ген бета-талассемии, другого типа анемии, от другого родителя. Есть два типа бета-талассемии: «0» и «+». Люди с HbS бета 0-талассемией обычно имеют тяжелую форму ВСС. Люди с бета-талассемией HbS, как правило, имеют более легкую форму ВСС.

Есть также несколько редких типов SCD:

HbSD, HbSE и HbSO

Люди с этими формами SCD наследуют один ген серповидноклеточной системы («S») и один ген от аномального типа гемоглобина («D», «E» или «O»). Гемоглобин — это белок, который позволяет эритроцитам доставлять кислород ко всем частям тела. Тяжесть этих более редких типов ВСС варьируется.

Серповидно-клеточный признак (SCT)

HbAS

Люди с SCT наследуют один ген серповидноклеточной системы («S») от одного родителя и один нормальный ген («A») от другого родителя.Это называется серповидно-клеточным признаком (SCT). Люди с SCT обычно не имеют никаких признаков заболевания и живут нормальной жизнью, но они могут передать эту черту своим детям. Кроме того, существует несколько необычных проблем со здоровьем, которые потенциально могут быть связаны с серповидно-клеточной активностью.

Узнать больше о серповидно-клеточном признаке »

Причина SCD

SCD — это генетическое заболевание, которое присутствует при рождении. Он передается по наследству, когда ребенок получает два гена серповидных клеток — по одному от каждого родителя.

Диагностика

SCD диагностируется с помощью простого анализа крови. Чаще всего его обнаруживают при рождении во время плановых обследований новорожденных в больнице. Кроме того, ВСС можно диагностировать еще до рождения.

Поскольку дети с ВСС подвержены повышенному риску инфицирования и других проблем со здоровьем, ранняя диагностика и лечение важны.

Вы можете позвонить в местную организацию по борьбе с серповидноклетками, чтобы узнать, как пройти тестирование.

Осложнения и методы лечения

Люди с ВСС начинают проявлять признаки болезни в течение первого года жизни, обычно в возрасте около 5 месяцев.Симптомы и осложнения ВСС у разных людей разные и могут варьироваться от легких до тяжелых.

Не существует единого наилучшего лечения для всех людей с ВСС.