هموگلوبین چیست؟

هموگلوبین (Hb) یک پروتئین آهن دار در گلبول های قرمز است که مسئول انتقال گاز های تنفسی (یعنی اکسیژن و دی اکسید کربن) می باشد.هموگلوبین دارای دو حالت T و R است که اکسیژن به هردو متصل میشود اما تمایل اکسیژن برای پیوند با حالت R بیشتر است. میل ترکیبی هموگلوبین با مونوکسید کربن بیشتر از اکسیژن است و در اگر کسی در معرض مونوکسیدکربن قرار بگیرد، هموگلوبین های او به جای اکسیژن با مونوکسیدکربن ترکیب شده و در نتیجه اکسیژن به سلول ها نمیرسد و شخص دچار خفگی میشود، اتفاقی که در گاز گرفتگی ها می افتد همین است.

به هموگلوبینی که به اکسیژن متصل میشود اکسی هموگلوبین و به هموگلوبینی که با دی اکسید کربن متصل میشود، کربو آمینو هموگلوبین (carbaminohemoglobin)گفته میشود

از دیگر ویژگی های هموگلوبین میتوان به آلوستریک بودن آن اشاره کرد. اگر در بافت های محیطی غلظت اکسیژن کم باشد، هیدروژن به هموگلوبین متصل شده و اکسیژن از آن آزاد میشود تا به سلول ها برسد. شایان ذکر است که اکسیژن به اتم های آهن موجود در گروه هم، و هیدروژن به اتم های نیتروژن موجود در حلقه ایمیدازول آمینواسید هیستیدین در زنجیره بتای بخش گلوبین متصل میشود و در اثر بوهر نقش به سزایی دارد

ساختار هموگلوبین

هموگلوبین از یک واحد آهن دار به نام هِم و یک پروتئین به نام گلوبین تشکیل شده است. که آهن در بخش هم قرار دارد

هم (Hem)

هم (به فرانسوی: Hème) یک حلقه پورفیرین است که در مرکز آن یک اتم آهن قرار میگیرد. هر اتم آهن با یک مولکول دو اتومی مثل اکسیژن یا مونوکسیدکربن واکنش میدهد.در هر هموگلوبین ۴ گروه هم وجود دارد پس هر  کدام می تواند ۴ مولکول یا ۸ اتم اکسیژن جابجا کند. هر گروه هم در بین یکی از زنجیره های پلی پپتیدی پروتئین گلوبین قرار میگیرد. در کل هموگلوبین ها به سه دسته تقسیم میشوند:

Hem A:

تفاوت این هم در همگلوبین با سایر هم ها در کربن شماره ۱۸ هست که زنجیره جانبی در هم A روی کربن شماره ۱۸، آلدهید بوده اما در سایر هم ها متیل است. سیتوکروم اکسیداز C نمونه ای از پروتئین های دارای Hem A می باشد. این هم با آپوپروتئین پیوند کوالانسی ندارد

Hem B:

این هم همان است که در ساختار هموگلوبین ها و گلبول های قرمز و همچنین میوگلوبین ها وجود دارد. این هم از طریق اتم آهن با آپوپروتئین پیوند داتیو دارد و هیچ پیوند کووالانسی با آپوپروتئین تشکیل نمیدهد

Hem C:

این هم بر خلاف دو نوع قبلی از راه زنجیره جانبی وینیل و از طریق پیوند کووالانسی با پروتئین اتصال برقرار می کند. سیتوکروم C دارای این نوع از هم می باشد

		Hem A	Hem B	Hem C	Hem O
شماره ثبت سی‌ای‌اس		۱ (۸)	۱ (۴)	۲ (۶)	۱ (۳)
پاب‌کم		پاب‌کم ۵۲۸۸۵۲۹	پاب‌کم ۴۴۴۰۹۷	پاب‌کم ۴۴۴۱۲۵	پاب‌کم ۱۵۷۱۹۵۰۹
فرمول خام		C49H62FeN4O6	C34H32FeN4O4	C34H36FeN4O4S2	C49H58FeN4O5
	گروه عاملی en C۳	–CHOH–CH۲–فارنسن	وینیل	–CH(سیستئین)CH۳	–CHOH–CH۲–فارنسن
	گروه عاملی en C۸	وینیل	وینیل	–CH(سیستئین)CH۳	وینیل
	گروه عاملی en C۱۸	آلدهید	گروه متیل	گروه متیل	گروه متیل

گلوبین:

گلوبین یک پروتئین است که در هموگلوبین دارای ۴ عدد رشته پلی پپتیدی و در میوگلوبین دارای یک رشته پلی پپتیدی است. رشته های پلی پپتیدی که در ساختار گلوبین ها شرکت می کنند انواع متفاوتی دارند. دو نوع اصلی آنها α (الفا) و β (بتا) هستند. زنجیره ζ (زتا) از جهش در ژن زنجیره α، و زنجیره های γ (گاما)، δ(دلتا) و  ε (اپسیلون) از جهش در ژن زنجیره β ایجاد شده اند.

بر حسب اینکه در ساختار گلوبین چه نوع زنجیره هایی قرار میگیرند، انواعی از هموگلوبین ها به وجود می اید که در جای خود توضیح داده خواهد شد. مثلا بر اثر قرار گرفتن دو زنجیره آلفا و دو زنجیره بتا در کنار همدیگر، گلوبین α۲β۲ ایجاد میشود که گلوبین مخصوص هموگلوبین A است. ژن های α (آلفا) روی یک کلاستر بر روی کروموزوم ۱۶ و ژن های Β (بتا) روی یک کلاستر بر روی کروموزوم ۱۱ قرار دارند

همانظور که قبلا گفتیم در هز زنجیره گلوبین یک گروه هم قرار میگیرد که درون این گروه هم یک اتم آهن وجود خواهد داشت.

انواع هموگلوبین

هموگلوبین های نرمال

در طول روند تکاملی انسان، چهار نوع هموگلوبین در خون او یافت میشود که عبارتند از: HbA، HbA2، HbF و نوع جنینی. همانطور که قبلا هم گفتیم، نوع هموگلوبین بر اساس نوع زنجیره گلوبین آن مشخص میشود که در جدول زیر انواع آن را میتوانید ببینید:

هموگلوبین F همان هموگلوبین fetal یا جنینی است. در افراد بالغ حدود ۹۸-۹۵% راHb A۱ ، حدود ۵-۳% را Hb A۲ وHb F حدود یک درصد را تشکیل می دهد.

Hb F راحت تر از Hb A با اکسیژن متصل میشود اما سخت تر از Hb A اکسیژن از دست میدهد. در نتیجه در خون جنین مقدار اریتروپویتین افزایش می یابد و هموگلوبین جنین نیز افزایش پیدا می کند.

Hb F برخلاف سایر هموگلوبین ها در محیط قلیایی شکل خود را حفظ کرده و دناتوره نمیشود. در بتاتالاسمی  مینور مقدار هموگلوبین های A2 و F مانند روبرو افزایش پیدا میکند:  Hb F > Hb A۲ > Hb A

هموگلوبین های غیرنرمال

بر اساس علائمی که در بدن ایجاد می کنند سه دسته هستند

۱. هموگلوبین هایی که باعث آنمی همولیتیک میشوند که خود دو دسته هستند

الف) هموگلوبین هایی که شکل گلبول قرمز را غیر طبیعی می کنند یا باعث ایجاد کریستال میشوند:

ب) هموگلوبین هایی که در گلبول قرمز رسوب می کنند:

Hb-H با فرمول β۴ که در این حالت تنها یک ژن از ۴ ژن زنجیره الفا فعال است
Hb-Bart با فرمول γ۴
Hb-Kolhn
Hb-Zurch

ج) هموگلوبین هایی که باعث پلی سیتمی و افزایش اریتروپویتین (اریتروسیتوز) میشوند:

این هموگلوبین ها یا اختلالی در زنجیره آلفا دارند (مثل Hb-Capetown و Hb-Chespeck) یا در زنجیره بتا (Hb-Yakima) که در واقع تمایل آنها به اکسیژن بسیار بالاست. یعنی به سرعت به اکسیژن وصل شده و خیلی سخت آن را از دست میدهند که در نتیجه باعث کاهش اکسیژن رسانی به بافت ها، افزایش اریتروپویتین و در نتیجه پلی سیتمی میشوند.

د) هموگلوبین هایی که باعث ایجاد سیانوز میشوند:

این هموگلوبین ها تمایل کمی به اکسیژن دارند و در نتیجه باعث سیانوز (سیاه شدن پوست و مخاطات) میشوند که انواع آن ها را در جدول زیر مشاهده میکنید:

هموگلوبین های قند دار یا گلیکوزیله

قندها برای ورود به سلول ها نیاز به انسولین دارند اما برخی از سلول ها بدون نیاز به انسولین، قند را به خود جذب میکنندو گلبول های قرمز از این دسته از سلول ها هستند که قند را وارد خود کرده و این قند با آن وارد واکنش میشود. این گلبول ها در سنجش افراد مبتلا به دیابت بسیار با ارزش هستند چرا که در افراد دیابتی با افزایش قند خون، مقدار این مولکلول های قند دار نیز افزایش می یابد، پس این هموگلوبین ها در حالت عادی هم وجود دارند (مثلا HbA1C بطور عادی ۴ درصد وجود دارد اما در دیابت افزایش پیدا میکند) قندها معمولا به گروه آلدهیدی زنجیره بتا متصل میشوند. انواع این هموگلوبین ها را در جدول زیر مشاهده میکنید: