هموگلوبین چیست؟ ـ و چه ساختاری دارد؟

پروتئین هموگلوبین وظیفه حمل و نقل اکسیژن و دی اکسید کربن در خون را دارد، این پروتئین از ۴ زنجیره آمینواسیدی ساخته شده و دارای گروه (هم) است که یک گروه پروستتیک محسوب می شود و عناصری چون آهن و منیزیم در ساختار آن وجود دارند. در علوم پایه نهم هموگلوبین معرفی شده است. هموگلوبین تقریبا در همه مهره داران و بعضی از بی مهرگان یافت می شود. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به توضیح هموگلوبین و ساختار آن می پردازیم.

همو گلوبین چیست

هموگلوبین پروتئینی است که وظیفه انتقال گازهای تنفسی بین ریه و بافت های بدن را به عهده داشته و در ساختار گلبول های قرمز وجود دارد. این پروتئین از ۴ زنجیره پلی پپتیدی که هر یک به (مولکول هم) متصل شده اند تشکیل شده و در اکثر مهره داران و تعدادی از بی مهرگان وجود دارد. حامل های دیگری نیز برای مولکول های اکسیژن وجود دارند ولی هموگلوبین در بین آن ها دارای اهمیت بیشتری است.

نقش مولکول هموگلوبین

این مولکول دارای آهن احیا شده است که به همین دلیل می تواند با اکسیژن و دی اکسید کربن ترکیب شده و اکسی هموگلوبین و سپس کربو آمینوهموگلوبین تولید کند. از آنجایی که فشار هموگلوبین در ریه ها بالاست، این پروتئین با مولکول اکسیژن ترکیب شده و اکسی هموگلوبین تولید می کند، این مولکول به محض رسیدن به بافت، اکسیژن را آزاد کرده و به کربن دی اکسید متصل می شود. هموگلوبین علاوه بر انتقال اکسیژن و دی اکسید کربن بین ریه و بافت، فشار اکسیژن را در بافت ها ثابت نگه می دارد. گلبول های قرمز نیز به دلیل شکل خاصی که دارند (مقعر الطرفین)، اشباع شدن این مولکول با اکسیژن در شش ها را تسریع و تسهیل می بخشند.

انواع هموگلوبین ها در انسان

در انسان ها انواع مختلفی از این پروتئین وجود دارد و در دوران بارداری همو گلوبین های زیر در بدن جنین یافت می شوند :

٭ هموگلوبین Portland) در هفته دوم بعد از لقاح در جنین به وجود می آید.

٭ Grower1 و Grower2 مولکول های هموگلوبینی هستند که جنین ۱۰ تا ۱۲ ماهه به وجود می آیند.

٭ هموگلوبین F بعد از هفته ۱۲ بارداری به وجود می آید.

٭ هموگلوبین A1 از هفته ۱۸ تا ۲۴ جنینی تشکیل می شود ولی میزان آن از Hb F کمتر است.

مولکول های هموگلوبینی که در دوران بزرگسالی در انسان وجود دارند شامل موارد زیر هستند :

٭ هموگلوبین A

٭ هموگلوبین A2 حدود ۲.۵ درصد از هموگلو بین های گلبول های قرمز خون که سلول های F نام دارند یافت می شود.

ساخت و تجزیه هموگلوبین

بیشترین حجم خون را گلبول های قرمز یا اریتروسیت ها تشکیل می دهند که به تعداد حدود ۵ میلیون در هر سی سی خون وجود دارند و بعد از ساخته شدن حدود ۱۲۰ روز عمر می کنند. گلبول های قرمز در دوران جنینی در کیسه زرده و در نوزادی در کبد و طحال و بعد از حدود ۵ سالگی تا آخر عمر در مغز قرمز استخوان ها ساخته می شوند. این سلول ها در طی بلوغ، هسته و میتوکندری خود را از دست داده و از حداکثر فضا و ظرفیت خود برای نقل و انتقال گازهای تنفسی استفاده می کنند، به طوری که در هر گلبول قرمز حدود ۳۰۰ میلیون هموگلو بین وجود دارد.

سنتز هموگلوبین

زمانی که گلبول های قرمز هنوز بالغ نشده و هسته و میتوکندری دارند، مولکول (هم) درون سیتوزول و میتوکندری ساخته می شود، این مولکول در ساختار پروتئین گلوبین قرار گرفته و توسط آن محافظت شده و به این ترتیب هموگلوبین هماهنگ با تولید (هم) ساخته می شود. در صورتی که میزان آهن بدن کم باشد، میزان تولید هم کاهش یافته و فرد دچار کم خونی ناشی از فقر آهن می شود. یکی دیگر از دلایل کم خونی نیز مهار ساخته شدن هم است که ممکن است در اثر مصرف داروها یا سموم مختلف باشد.

تجزیه هموگلوبین

وقتی گلبول های قرمز خون پیر و فرسوده شوند، شکسته شده و هموگلوبین درونشان آزاد می شود و آهن موجود در آن بازیافت شده و برای ساخت گلبول های قرمز جدید، استفاده می شود. کبد و صفرا نیز قطعات ناشی از تجزیه حلقه پورفرینی را جمع آوری کرده و به صفرا می ریزند. تخریب هم در نهایت موجب ایجاد ماده دفعی زرد رنگی به نام بیلی روبین می شود که محصول اصلی آن محسوب می شود. در صورتی که بر اثر یک فرآیند غیر طبیعی گلبول های قرمز خون با سرعتی بیشتر از حد معمول تخریب شوند، سطح ماده شیمیایی بیلی روبین خون افزایش یافته و قسمتی از هموگلوبینها به اشتباه از اریتروسیت رها می شوند و تعدادی نیز به درستی تخریب نمی شوند و موجب مسدود شدن رگ های خونی کوچک مثل رگ های موجود در بخش تصفیه خون کلیه شده و به این اندام آسیب می رسانند.

هموگلوبین در گیاهان تثبیت کننده نیتروژن

توانایی تبدیل نیتروژن موجود در هوا به نیترات مورد نیاز گیاهان که به آن توانایی تثبیت نیتروژن می گویند، در اکثر گونه های گیاهی از جمله حبوبات وجود دارد. وقتی انواع خاصی از باکتری ها از جمله ریزوبیوم ها با آلوده کردن ریشه گیاهان گره های حاوی نیتروژنی  را در آن منطقه تولید می کنند، در این گره ها مقداری هموگلوبین نیز وجود دارد که با کنترل فشار اکسیژن فرآیند تثبیت نیتروژن را در گیاه تقویت می کند.

اندازه گیری میزان هموگلوبین

روش های مختلفی برای اندازه گیری میزان هموگلوبین های موجود در خون وجود دارد که اکثر این روش ها به کمک دستگاه های اتوماتیک انجام می گیرند. در این روش ها گلبول های قرمز درون دستگاه شکسته، هموگلوبین درونشان آزاد شده و درون محلول شیمیایی دارای سیانیدی قرار می گیرد و با مولکول های هموگلوبین اتصالات محکمی برقرار کرده و سیانومت هموگلوبین تولید می کند. بعد از این کار نور را به محلول می تابانند و از طریق اندازه گیری میزان نور جذب شده توسط محلول، به محاسبه تعداد مولکول های Hb می پردازند.

اهمیت اندازه گیری هموگلوبین خون

این مولکول یکی از فاکتورهای مهم خونی در اکثر آزمایش ها بوده و در شرایطی مورد شمارش قرار می گیرد، این شرایط عبارت از وجود عفونت، کمبود آهن در غذاهایی که می خوریم، از دست دادن میزان زیادی خون در جراحت عمیق یا جراحی، بارداری، وجود بیماری های موثر بر میزان Hb و وجود سابقه کم خونی داسی شکل یا مشکلات خونی به صورت ارثی می باشد.

میزان هموگلوبین در خون

تعداد این مولکول ها در خون به جنسیت و رده سنی وابسته است، که به مقادیر نرمال آن بر حسب میزان Hb در واحد گرم بر دسی لیتر اشاره می کنیم که در، نوزادان  ۱۸-۱۱، در کودکان  ۱۶.۵-۱۱.۵، در مردان بالغ  ۱۶.۵- ۱۳.۵، در زنان بالغ  ۱۶-۱۲ و در زنان باردار  ۱۶-۱۱ گرم می باشد.

اگر میزان همگلوبین خون از میزان ۱۳ گرم بر دسی لیتر در مردان و ۱۲ گرم بر دسی لیتر در زنان کمتر شود، از حد نرمال پایین تر محسوب می شود. بسته به بازه رفرنس هر آزمایش، میزان هموگلوبین خون مورد بررسی قرار می گیرد.

بالا بودن همو گلوبین های خونی

اگر میزان این مولکول در خون از حد عادی بیشتر باشد، می تواند نشانه بیماری مثل پلی سیتمی باشد. در این بیماری افزایش بیش از حد گلبول های قرمز، موجب افزایش غلظت خون و در نتیجه ایجاد رسوب و گرفتگی رگ ها می شود. این گرفتگی احتمال سکته و حملات قلبی را در فرد مبتلا افزایش داده و حتی می تواند موجب مرگ وی شود. کمبود آب، استعمال دخانیات، زندگی در ارتفاعات بالا، بیماری های مزمن قلبی، کمبود آب و مصرف بی رویه اریتروپویتین می تواند از دلایل دیگر بالا رفتن میزان Hb باشد.

بالا بودن میزان این مولکول در خون می تواند با علائمی چون خونریزی مکرر، سرگیجه، سردرد، درد مفاصل، خستگی مفرط، راش های پوستی کبود و قرمز، وجود لکه های زرد در پوست و چشم، کاهش غیر طبیعی وزن، تعریق زیاد و خارش پوست همراه است.

پایین بودن همو گلوبین های خونی

اگر میزان این مولکول در فردی کم باشد، نشان دهنده کم خونی است که انواع مختلفی دارد که به شرح آن ها می پردازیم :

٭ اگر فردی آهن لازم برای تولید Hb را نداشته باشد، دچار کم خونی فقر آهن می شود، جذب کم آهن و کاهش میزان خون می توانند از دلایل ایجاد این بیماری باشند.

٭ فرد در هنگام بارداری و زایمان به میزان آهنی بیشتر از حد نرمال نیاز دارد و می تواند به کم خونی بارداری ناشی از فقر آهن مبتلا شود.

٭ اگر سلول های مغز استخوان که گلبول قرمز می سازند مورد حمله سلول های دستگاه ایمنی بدن قرار بگیرند، آنمی آپلاستیک رخ داده و تعداد گلبول های قرمز کاهش می یابد.

٭ نوعی از کم خونی وجود دارد که در شرایط ویژه و به صورت ارثی در افراد ظاهر می شود و کم خونی همولیتیک نام دارد. این کم خونی در اثر شکسته شدن گلبول های قرمز در طحال یا جریان خون بروز پیدا می کند.

٭ کم خونی داسی شکل نوعی کم خونی ارثی و ژنتیکی است که در آن هموگلوبین ها ساختاری غیر طبیعی و داسی شکل داشته و شکننده هستند، در نتیجه به هنگام عبور از رگ های باریک شکسته و موجب گرفتگی آن ها می شوند.

 علائم کمبود همو گلوبین

ضعف، سردرد، سرگیجه، تنگی نفس، سرد شدن دست و پا، نامنظم بودن ضربان قلب، درد قفسه سینه و رنگ پریدگی از علائم کم خونی یا کمبود Hb هستند.

آیا بالا بودن هموگلوبین خطرناک است

هموگلوبین یک پروتئین غنی از آهن در گلبول های قرمز است که خون را قادر می سازد تا اکسیژن را به بافت های سراسر بدن برساند. سطوح پایین هموگلوبین اغلب نشان دهنده کم خونی است، اما سطوح بالای آن نیز می تواند نشانه ای از یک بیماری جدی باشد. وقتی فردی گلبول های قرمز ناکافی دارد یا گلبول های قرمز به درستی کار نمی کنند، بدن اکسیژن کافی برای عملکرد خود را ندارد. این وضعیت کم خونی است.

هر پروتئین هموگلوبین حاوی چهار اتم آهن است و بنابراین می تواند چهار مولکول اکسیژن را حمل کند. هموگلوبین به گلبول‌های قرمز خون می‌چسبد و اکسیژن را به سرتاسر بدن می‌رساند – هر جایی که خون جریان دارد. هر یک از میلیاردها سلول بدن برای ترمیم و حفظ خود به اکسیژن نیاز دارد. هموگلوبین همچنین در کمک به گلبول های قرمز خون نقش دیسک مانند خود را ایفا می کند که به آنها کمک می کند به راحتی در رگ های خونی حرکت کنند. آزمایش خون می تواند سطح هموگلوبین را ارزیابی کند. پزشکان ممکن است سطح هموگلوبین را به عنوان بخشی از آزمایش شمارش کامل خون (CBC) اندازه گیری کنند. آزمایش‌ها معمولاً هموگلوبین یا Hb را بر حسب گرم در دسی لیتر (گرم در دسی لیتر) خون نشان می‌دهند.

سطوح بالای هموگلوبین می تواند نشانه یک اختلال خونی نادر به نام پلی سیتمی باشد. در پلی سیتمی، بدن تعداد زیادی گلبول قرمز تولید می کند که باعث می شود خون غلیظ تر از حد معمول شود. این می تواند منجر به لخته شدن خون، حمله قلبی و سکته شود. این یک بیماری جدی مادام العمر است که بدون درمان می تواند کشنده باشد. کم آبی بدن، سیگار کشیدن یا زندگی در ارتفاعات نیز ممکن است باعث افزایش هموگلوبین شود. همچنین ممکن است علائم دیگری مانند بیماری ریوی یا قلبی را نشان دهد.