Ч А С Т Ь I. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПАТОЛОГИИ ЭРИТРОНА

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ....................................................................................... 12
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................. 15
Ч А С Т Ь I. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПАТОЛОГИИ ЭРИТРОНА
Глава 1. БИОЛОГИЯ, МОРФОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ............................ 21
1.1. Клеточные основы и структура эритрона..................................................... 21
1.1.1. Эритрон и эритроциты ........................................................................... 21
1.1.2. Теория кроветворения и эритропоэз .................................................... 22
1.1.2.1. Эритропоэз эмбриона и плода ....................................................... 24
1.1.2.2. Кроветворение и архитектоника костного мозга ........................ 27
1.1.2.3. Эритробластический островок ..................................................... 29
1.1.2.4. Ранние эритроидные клетки ......................................................... 30
1.1.2.5. Продукция эритроцитов и кинетика эритропоэза....................... 36
1.1.2.6. Особенности строения эритроидных предшественников .......... 37
1.1.2.7. Зрелый эритроцит .......................................................................... 42
1.1.2.7.1. Функции эритроцитов ............................................................ 43
1.1.2.7.2. Структура мембраны эритроцитов ....................................... 44
1.2. Регуляция эритропоэза.................................................................................. 51
1.2.1. Регуляция эритропоэза на уровне транскрипции................................ 52
1.2.2. Регуляция эритропоэза на клеточном и молекулярном уровнях ....... 53
1.2.2.1. Положительная регуляция эритропоэза ...................................... 53
1.2.2.2. Отрицательная регуляция эритропоэза....................................... 56
1.2.3. Апоптоз и кругооборот циркулирующих клеток ................................. 56
1.2.4. Тканевая гипоксия и эритропоэтин ..................................................... 59
1.2.5. Транспорт кислорода и его механизмы ................................................ 60
1.3. Cтруктура, функции, синтез и катаболизм гемоглобина ............................ 61
1.3.1. Гем ........................................................................................................... 62
1.3.1.1. Гем, гемихромы и валентные гибриды ......................................... 65
1.3.2. Глобин ..................................................................................................... 68
1.3.3. Гемоглобин и дыхательная функция крови ......................................... 70
1.3.3.1. Доставка кислорода к тканям........................................................ 71
1.3.3.2. Сродство гемоглобина к кислороду .............................................. 72
1.3.3.2.1. Факторы, влияющие на кривую диссоциации кислорода ... 73
1.3.3.3. Состояния, связанные с изменениями сродства к кислороду..... 75
1.3.3.4. Захват и транспорт углекислого газа ............................................ 77
3
Talassem_sindrom.indd 3
30.10.2014 10:20:48
1.3.4. Разрушение эритроцитов и катаболизм гемоглобина ......................... 79
1.4. Железо и его гомеостаз в организме человека ............................................. 80
1.4.1. Диета и всасывание железа.................................................................... 82
1.4.2. Метаболизм железа в организме ........................................................... 86
1.5. Метаболизм и ферментные системы эритроцитов ...................................... 94
1.5.1. Анаэробный путь утилизации глюкозы ............................................... 95
1.5.2. Пентозофосфатный путь утилизации глюкозы ................................... 98
1.5.3. Метаболизм 2,3-бисфосфоглицерата и доставка кислорода
к тканям ..........................................................................................................100
1.5.4. Метгемоглобин и ферментные системы,
восстанавливающие гемоглобин ...................................................................101
Глава 2. МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ................................... 105
2.1. Синтез глобиновых белков и его регуляция................................................105
2.1.1. Нормальные гемоглобины и организация глобиновых генов ............105
2.1.2. Информационная РНК и ее биологическая роль ................................108
2.1.3. Аномальные гемоглобины ....................................................................111
2.1.3.1. Гемоглобины с гибридными цепями............................................115
2.1.3.2. Гемоглобины с удлиненной глобиновой цепью ..........................117
2.1.4. Молекулярные основы -талассемии ...................................................118
2.1.5. Молекулярные основы -талассемии.................................................. 122
2.1.6. Молекулярные основы -талассемии ...................................................127
Литература .......................................................................................................... 128
Ч А С Т Ь II. АНЕМИИ И ПОЛИЦИТЕМИИ
Глава 3. ОСНОВНЫЕ СИМПТОМЫ ПОЛИЦИТЕМИИ, КЛАССИФИКАЦИЯ
АНЕМИЙ .............................................................................................................. 135
3.1. Основные симптомы и синдромы, наблюдаемые при анемиях
и полицитемиях, классификация анемий .........................................................135
3.1.1. Синдром анемии ...................................................................................135
3.1.2. Синдром аплазии ..................................................................................135
3.1.3. Синдром гемолиза.................................................................................136
3.1.4. Спленомегалия. Гепатолиенальный синдром .....................................137
3.1.5. Синдром гиперспленизма ....................................................................139
3.1.6. Постспленэктомический статус ...........................................................139
3.1.7. Синдром дизэритропоэза ......................................................................140
3.1.8. Синдром неэффективного эритропоэза...............................................140
3.1.9. Синдром желтухи ..................................................................................140
3.1.10. Синдром перегрузки железом ............................................................142
3.1.11. Синдром сидеропении.........................................................................143
3.1.12. Синдром полицитемии .......................................................................144
3.1.13. Цианозы ...............................................................................................144
3.2. Классификация анемий................................................................................145
4
Talassem_sindrom.indd 4
30.10.2014 10:20:48
Глава 4. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ
ДИАГНОЗ ............................................................................................................. 147
4.1. Методы диагностики наследственных гемолитических анемий ..............147
4.1.1. Основные методы, применяемые в диагностике наследственных
гемолитических анемий ................................................................................147
4.1.1.1. Клинический анализ крови ..........................................................147
4.1.1.2. Биохимический анализ крови ......................................................148
4.1.1.3. Иммунологические методы ..........................................................149
4.1.2. Специальные методы, применяемые в диагностике анемий.............149
4.1.2.1. Цитологические методы ...............................................................149
4.1.2.1.1. Выявление телец включения ................................................149
4.1.2.2. Методы исследования метаболизма железа ................................150
4.1.2.3. Осмотическая резистентность эритроцитов...............................155
4.1.2.4. ЭМА-тест ........................................................................................157
4.1.2.5. Электрофорез гемоглобинов ........................................................157
4.1.2.6. Хроматография гемоглобинов ......................................................160
4.1.2.7. Тесты, применяемые в диагностике некоторых специфических
синдромов, вызываемых аномальными гемоглобинами ........................161
4.1.2.7.1. Специфические тесты на HbS................................................161
4.1.2.7.2. Определение HbF цитологическим и биохимическим
методами ...............................................................................................161
4.1.2.7.3. Пробы на нестабильность гемоглобина ...............................162
4.1.2.7.4. Спектральный анализ при метгемоглобинопатиях ............162
4.1.2.7.5. Выявление вариантов гемоглобина с измененными
функциональными свойствами ...........................................................163
4.1.2.8. Миелограмма ................................................................................163
4.1.3. Изучение первичной структуры аномальных гемоглобинов .............163
4.1.4. Молекулярно-генетическое исследование ..........................................165
4.2. Диагностика эритроцитозов ........................................................................165
4.3. Дифференциальный диагноз наследственных гемолитических анемий ...166
4.4. Дифференциальная диагностика желтух ....................................................175
4.4.1. Надпеченочная желтуха .......................................................................175
4.4.2. Печеночная желтуха .............................................................................175
4.4.3. Наследственные желтухи .....................................................................176
4.4.4. Постпеченочная (холестатическая) желтуха ......................................181
4.4.5. Врожденные гепатиты ..........................................................................181
4.5. Дифференциальная диагностика полицитемических синдромов ............182
Литература .......................................................................................................... 187
Ч А С Т Ь III. ВАЖНЕЙШИЕ ГЕМОГЛОБИНОПАТИИ
Глава 5. ГЕМОГЛОБИНОПАТИИ И ТАЛАССЕМИЧЕСКИЕ СИНДРОМЫ.......... 193
5.1. Классификация гемоглобинопатий .............................................................193
5.2. Номенклатура гемоглобинов .......................................................................196
5.3. Превалирование и этногеографическое распространение ........................196
5.3.1. Средиземноморский регион .................................................................198
5
Talassem_sindrom.indd 5
30.10.2014 10:20:48
5.3.2. Регион Африки и Западной Азии .........................................................199
5.3.3. Гемоглобинопатии в странах Юго-Восточной Азии .......................... 200
5.3.4. Гемоглобинопатии в странах СНГ ........................................................201
5.3.5. Другие аномальные гемоглобины, обнаруженные на территории
бывшего СССР ................................................................................................ 204
5.3.6. Методы лабораторной диагностики структурных
гемоглобинопатий ......................................................................................... 205
Глава 6. СЕРПОВИДНОКЛЕТОЧНАЯ БОЛЕЗНЬ ................................................ 207
6.1. История и терминология ............................................................................. 207
6.2. Молекулярные основы серповидности ....................................................... 209
6.2.1. Образование полимера ........................................................................ 209
6.2.2. Взаимодействия HbS с HbА и HbF ........................................................212
6.2.3. Клеточная серповидность ....................................................................213
6.2.4. Аномалии эритроцитарной мембраны ................................................214
6.2.5. Необратимо серповидные клетки ........................................................214
6.2.6. Мембрана и внутренняя среда.............................................................216
6.2.7. Мембрана и внешняя поверхность .......................................................216
6.2.8. Ориентация липидов ............................................................................217
6.2.9. Повышенная адгезия к эндотелию ......................................................217
6.2.10. Гемолиз и вазопатия ...........................................................................219
6.2.11. Свертывающая система ......................................................................219
6.2.12. Механизм повреждения мембраны .................................................. 220
6.3. Терапевтическая тактика ............................................................................ 220
6.3.1. Замена дефектного гена ...................................................................... 220
6.3.2. Фармакологическая стимуляция продукции HbF ..............................221
6.3.3. Снижение клеточной концентрации HbS .......................................... 222
6.3.4. Повышение растворимости HbS ......................................................... 222
6.3.5. Уменьшение времени пребывания клеток в мелких сосудах ........... 223
6.4. Диагностика ................................................................................................. 223
6.4.1. Пренатальная диагностика ................................................................. 224
6.4.2. Новорожденные ................................................................................... 224
6.5. Классификация и клинические проявления серповидноклеточной
болезни ................................................................................................................ 225
6.5.1. Клинические проявления серповидноклеточной болезни................ 225
6.5.2. Серповидноклеточные кризы ............................................................. 225
6.5.2.1. Вазоокклюзионные кризы и их варианты .................................. 229
6.5.2.1.1. Болевой криз как один из вариантов вазоокклюзионного
криза ..................................................................................................... 229
6.5.2.1.2. Острый грудной синдром и бактериальная пневмония.....231
6.5.2.1.3. Острая боль в животе и абдоминальные кризы ................. 232
6.5.2.1.4. Острые поражения ЦНС при серповидноклеточной
анемии.................................................................................................. 233
6.5.2.1.5. Приапизм ...............................................................................237
6.5.2.2. Острый селезеночный секвестрационный
и гипергемолитический кризы .................................................................237
6.5.2.3. Апластический и мегалобластный кризы .................................. 238
6.5.3. Инфекции ............................................................................................. 239
6.6. Хронические повреждения органов............................................................ 243
6
Talassem_sindrom.indd 6
30.10.2014 10:20:48
6.6.1. Сердечно-сосудистая система ............................................................. 243
6.6.2. Почки .................................................................................................... 244
6.6.3. Гепатобилиарная система ................................................................... 245
6.6.4. Глаза ...................................................................................................... 245
6.6.5. Кожа ...................................................................................................... 246
6.6.6. Нарушения слуха ..................................................................................247
6.6.7. Патологические изменения костно-суставного аппарата ..................247
6.6.8. Легкие ................................................................................................... 249
6.6.9. Рост и развитие ..................................................................................... 249
6.6.10. Психологические аспекты ................................................................. 250
6.7. Лечение ..........................................................................................................251
6.7.1. Поддержание устойчивого состояния здоровья ..................................251
6.7.2. Болевые кризы .......................................................................................252
6.7.3. Гемотрансфузии ................................................................................... 253
6.7.3.1. Поддерживающие трансфузионные программы ................... 254
6.7.4. Трансплантация гемопоэтических клеток костного мозга ............... 254
6.7.4.1. Современные показания к ТГСК у пациентов
с серповидноклеточной болезнью ............................................................255
6.7.4.2. Опыт проведения ТГСК при серповидноклеточной болезни
в Пезаро (Италия) ......................................................................................255
6.7.4.3. Французский опыт проведения ТГСК у детей
с серповидноклеточной болезнью ........................................................... 256
6.7.4.4. Немиелоаблативное кондиционирование
при серповидноклеточной болезни ......................................................... 258
6.7.4.5. Другие терапевтические подходы ............................................... 258
6.7.5. Подготовка к хирургической операции ...............................................259
6.7.6. Беременность ........................................................................................ 260
6.8. Смертность и выживаемость больных ........................................................261
6.9. Другие серповидноклеточные синдромы ....................................................261
6.9.1. Гетерозиготное носительство HbS (HbAS) — 22, 226Val.................. 264
6.9.2. Болезнь HbSС — 26Val, 6Lys ................................................................. 264
6.9.3. HbSO Arab — 26Val, 2121Lys.................................................................. 265
6.9.4. HbSD — 26Val, 2121Glu .......................................................................... 265
6.9.5. Серповидноклеточные синдромы с повышением HbF ....................... 265
6.9.6. S/-талассемия ......................................................................................267
6.9.7. SS/-талассемия .....................................................................................267
Глава 7. ГЕМОГЛОБИНОПАТИИ C, D, E И ИХ ВАРИАНТЫ ............................... 269
7.1. Гемоглобинопатия С ..................................................................................... 269
7.2. Гемоглобинопатия D .....................................................................................270
7.3. Гемоглобинопатия Е ......................................................................................271
Глава 8. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ГЕМОЛИТИЧЕСКИЕ АНЕМИИ,
ОБУСЛОВЛЕННЫЕ НОСИТЕЛЬСТВОМ НЕСТАБИЛЬНЫХ ГЕМОГЛОБИНОВ ... 274
8.1. Этиология и патогенез ..................................................................................274
8.2. Типы наследования ......................................................................................276
8.3. Клинические проявления.............................................................................276
8.4. Диагностика ................................................................................................. 277
8.5. Лечение и прогноз ........................................................................................ 277
7
Talassem_sindrom.indd 7
30.10.2014 10:20:48
Глава 9. МЕТГЕМОГЛОБИНЕМИИ ...................................................................... 280
9.1. Первичные метгемоглобинемии ..................................................................281
9.1.1. Наследственные энзимопенические метгемоглобинемии .................281
9.1.2. Гемоглобинопатии М ........................................................................... 285
9.2. Вторичные (приобретенные, токсические) метгемоглобинемии ..............287
Глава 10. ВТОРИЧНЫЕ ВРОЖДЕННЫЕ ЭРИТРОЦИТОЗЫ............................... 290
10.1. Гемоглобинопатии, обусловленные носительством аномальных
гемоглобинов с повышенным сродством к кислороду ..................................... 290
10.2. Семейный наследственный эритроцитоз ................................................. 292
Литература .......................................................................................................... 295
Ч А С Т Ь IV. ТАЛАССЕМИЧЕСКИЕ СИНДРОМЫ
Глава 11. ТАЛАССЕМИЧЕСКИЕ СИНДРОМЫ:
РАСПРОСТРАНЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ ........................................................ 299
11.1. Классификация основных талассемических синдромов ......................... 299
11.2. Корреляция генотипа и фенотипа при талассемии ................................. 300
11.3. Актуальность создания и проведения профилактических
и лечебных программ ......................................................................................... 306
Глава 12. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ТАЛАССЕМИЙ .................................................. 308
Глава 13. КЛИНИЧЕСКИЕ ФОРМЫ -ТАЛАССЕМИИ ....................................... 313
13.1. Большая форма ............................................................................................313
13.2. Промежуточная форма ...............................................................................318
13.2.1. Осложнения промежуточной формы .................................................319
13.2.2. Лечение промежуточной формы ....................................................... 323
13.2.2.1. Трансфузионная и хелаторная терапия .................................... 323
13.2.2.2. Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток .............324
13.2.2.3. Фармакологическая стимуляция синтеза HbF .........................325
13.2.2.4. Общие рекомендации по ведению больных
с промежуточной формой .........................................................................325
13.3. Малая форма................................................................................................326
13.4. Минимальная форма ..................................................................................326
Глава 14. -ТАЛАССЕМИЧЕСКИЕ СИНДРОМЫ................................................. 327
14.1. Гемоглобинопатия Н ...................................................................................328
14.2. Синдром водянки плода с Hb Bart’s ........................................................... 330
Глава 15. СОЧЕТАНИЕ ТАЛАССЕМИЙ СО СТРУКТУРНЫМИ ВАРИАНТАМИ
ГЕМОГЛОБИНА .................................................................................................... 331
15.1. Е/-талассемия ............................................................................................331
15.1.1. Лечение.................................................................................................332
15.1.2. Осложнения ........................................................................................ 333
15.2. S/-талассемия ............................................................................................335
Глава 16. ГЕМОТРАНСФУЗИОННАЯ ТЕРАПИЯ И СПЛЕНЭКТОМИЯ .............. 336
16.1. Гемотрансфузионная терапия при большой форме -талассемии .......... 336
16.1.1. Отбор доноров ..................................................................................... 336
8
Talassem_sindrom.indd 8
30.10.2014 10:20:48
16.1.2. Переливание компонентов крови ......................................................337
16.1.3. Компоненты крови для особых групп больных .................................337
16.1.4. Хранение и «омоложение» донорских единиц эритроцитарной
массы .............................................................................................................. 338
16.1.5. Тесты на совместимость..................................................................... 338
16.1.6. Трансфузионные программы............................................................. 340
16.1.7. Побочные реакции, связанные с трансфузиями ................................341
16.2. Спленэктомия при большой форме -талассемии ...............................342
16.2.1. Показания к спленэктомии ............................................................... 344
16.2.2. Спленэктомия .................................................................................... 344
16.2.3. Осложнения спленэктомии ............................................................... 345
16.2.4. Профилактические мероприятия ..................................................... 346
16.2.4.1. Иммунопрофилактика ............................................................... 346
16.2.4.2. Химиопрофилактика ................................................................. 348
16.2.4.3. Санитарно-просветительная работа......................................... 348
Глава 17. ПЕРЕГРУЗКА ЖЕЛЕЗОМ И ХЕЛАТОРНАЯ ТЕРАПИЯ ........................ 350
17.1. Скорость нагрузки железом ........................................................................350
17.1.1. Трансфузионная терапия ....................................................................350
17.1.2. Повышенное всасывание в желудочно-кишечном тракте ................350
17.2. Токсичность избыточного железа ..............................................................351
17.3. Осложнения при перегрузке железом ........................................................351
17.4. Мониторинг перегрузки железом ...............................................................351
17.5. Влияние хелаторной терапии на токсичность железа ..............................355
17.6. Лечение перегрузки железом ......................................................................356
17.6.1. Дефероксамин ......................................................................................357
17.6.2. Деферазирокс ...................................................................................... 365
17.6.3. Деферипрон......................................................................................... 369
17.6.4. Комбинированная терапия .................................................................371
Глава 18. ЛЕЧЕНИЕ ОСЛОЖНЕНИЙ ................................................................. 376
18.1. Кардиологические осложнения..................................................................376
18.1.1. Клинические проявления ...................................................................376
18.1.2. Методы обследования .........................................................................377
18.1.3. Лечение кардиологических осложнений ...........................................378
18.1.3.1. Специфические лекарственные средства ..................................379
18.1.3.2. Трансплантация сердца ..............................................................381
18.2. Эндокринологические осложнения ...........................................................381
18.2.1. Рост...................................................................................................... 382
18.2.2. Замедленное половое созревание и гипогонадизм ......................... 382
18.2.3. Гипотиреоз ......................................................................................... 384
18.2.4. Нарушения метаболизма углеводов ................................................. 384
18.2.5. Гипопаратиреоз.................................................................................. 385
18.2.6. Фертильность и ассистируемая репродукция при талассемии ...... 386
18.2.7. Остеопороз ...........................................................................................387
Глава 19. ИНФЕКЦИИ ПРИ ТАЛАССЕМИЯХ...................................................... 390
19.1. Вирус гепатита С ......................................................................................... 390
19.1.1. Течение заболевания и осложнения инфекции ................................ 390
9
Talassem_sindrom.indd 9
30.10.2014 10:20:48
19.1.2. Диагностика и мониторинг ................................................................391
19.1.3. Лечение.................................................................................................392
19.2. Вирус гепатита В..........................................................................................395
19.2.1. Частота встречаемости .......................................................................395
19.2.2. Клиническая значимость маркеров гепатита В ................................395
19.2.3. Профилактика .................................................................................... 396
19.2.4. Лечение ................................................................................................397
19.3. Вирус иммунодефицита человека ..............................................................397
19.3.1. Риск связанной с трансфузией инфекции ..........................................397
19.3.2. Течение заболевания...........................................................................397
19.3.3. Ведение больных с талассемией .........................................................397
19.4. Другие инфекции ........................................................................................398
19.4.1. Цитомегаловирусная инфекция .........................................................398
19.4.2. Парвовирус В19 ....................................................................................398
19.4.3. Малярия и болезнь Шагаса ................................................................ 399
19.5. Инфекции, связанные с перегрузкой железом ......................................... 399
19.5.1. Иерсиниоз ........................................................................................... 400
Глава 20. ТРАНСПЛАНТАЦИЯ ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ
КЛЕТОК ................................................................................................................ 402
20.1. Факторы риска осложнений после трансплантации ............................... 402
20.2. Поиск донора .............................................................................................. 404
20.2.1. HLA-совместимые родственные доноры ........................................... 404
20.2.2. Трансплантация от неродственного HLA-совместимого
донора ............................................................................................................. 404
20.2.3. Трансплантация стволовых клеток пуповинной крови .................. 405
20.3. Исходы и отдаленные результаты трансплантации ................................ 405
20.4. Посттрансплантационное наблюдение .................................................... 406
Глава 21. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ .......................................... 407
21.1. Фармакологическая стимуляция синтеза HbF ......................................... 407
21.1.1. Цитотоксические агенты ................................................................... 407
21.1.2. Другие средства .................................................................................. 407
21.2. Перспективы генной терапии ................................................................... 408
Глава 22. ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА БОЛЬНЫХ............................... 409
22.1. Психологические аспекты наследственного хронического
заболевания ........................................................................................................ 409
22.2. Общение профессионалов в области охраны здоровья с больными ........410
22.2.1. Ознакомление родителей с установленным диагнозом ...................411
22.3. Психологическое влияние анемии и трансфузий на больного ................411
22.4. Психологические аспекты хелаторной терапии .......................................412
22.5. Психологическое влияние осложнений болезни ......................................413
22.6. Психологические задачи ............................................................................414
Глава 23. ОБЩЕМЕДИЦИНСКАЯ ПОДДЕРЖКА И ОБРАЗ ЖИЗНИ.................. 415
23.1. Стиль жизни ................................................................................................415
23.1.1. Конфиденциальность или открытость? .............................................415
23.2. Рутинное обеспечение здоровья ................................................................417
10
Talassem_sindrom.indd 10
30.10.2014 10:20:48
23.3. Путешествия................................................................................................417
23.4. Питание .......................................................................................................418
23.5. Злоупотребление вредными веществами .................................................419
23.6. Различные виды активности ......................................................................420
23.7. Организация специализированного центра .............................................420
Глава 24. МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ,
СКРИНИНГ И ПРЕНАТАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ............................................. 422
Литература .......................................................................................................... 431
ПРИЛОЖЕНИЕ ..................................................................................................... 437
Литература .......................................................................................................... 447
11
Talassem_sindrom.indd 11
30.10.2014 10:20:48
1
БИОЛОГИЯ, МОРФОЛОГИЯ
И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ
1.1. КЛЕТОЧНЫЕ ОСНОВЫ И СТРУКТУРА ЭРИТРОНА
1.1.1.Эритрон и эритроциты
Эритроцит в силу своей легкой доступности для исследования является
наиболее изученной клеткой организма. Он используется в качестве модели
при изучении структуры и функции клеточной мембраны, генетической регуляции биосинтеза и различных аспектов метаболизма. В результате плодотворного сотрудничества клиницистов и представителей фундаментальных наук получен широкий спектр научно-прикладных данных, имеющих
важное диагностическое и терапевтическое значение. Подтверждением
этого могут служить следующие достижения, полученные благодаря многолетним исследованиям отечественных и зарубежных ученых:
 выявлены фенотипические маркеры, позволяющие различать стадии эритропоэза;
 установлено, что конечная (терминальная) эритроидная дифференциация (последняя ступень эритропоэза) зависит только от одного
экзогенного фактора роста — эритропоэтина (ЭПО);
 стали известны многие факторы транскрипции, регулирующие эритропоэз;
 хорошо охарактеризованы болезни эритрона, во многих случаях найдены их молекулярные причины.
Концепция эритрона как своеобразной функциональной системы организма с высокоспециализированной газотранспортной функцией была
принята вскоре после введения J. Boycott в 1929 г. этого термина. Система
эритрона вместе с комплексом рецепторов, эффекторов и регуляторов с помощью специальных адаптационных механизмов, обеспечивающих адекватный кровоток и артериовенозную разницу и поддерживающих гомеостаз кислорода (О2) и углекислого газа (СО2), осуществляет настройку
механизмов в соответствии с меняющимися потребностями. Колебания
степени оксигенации различных тканей вызывают изменения эритропоэтической активности, способствующие в норме восстановлению кислородтранспортной функции крови. Современная теория кроветворения рассматривает эритрон как совокупность циркулирующих в крови эритроцитов и
их костномозговых клеток-предшественниц вместе с механизмами регуляции клеточной продукции, функции, метаболизма и апоптоза.
21
Talassem_sindrom.indd 21
30.10.2014 10:20:49
1.1.2. Теория кроветворения и эритропоэз
Кровь — жидкая ткань организма, имеющая мезодермальное происхождение, состоит из плазмы и форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов). В отличие от многих тканей, образованных мезодермой и характеризующихся редкой сменой клеточных популяций,
клетки крови обладают свойствами сбалансированного пожизненного
обновления: гибелью форменных элементов крови и производством новых кроветворными органами в сложном процессе пролиферации и дифференцировки, выживания и апоптоза, называемом гемопоэзом.
Теория кроветворения (гемопоэза) служит основополагающим принципом гематологии. Изучением ее основ различные группы гематологов мира занимались почти весь прошлый век. Впервые унитарная теория кроветворения была выдвинута А.А. Максимовым в 1907–1909 гг. на
основе изучения кроветворных тканей у эмбрионов млекопитающих, а с
1916 г. — на основе предложенного им метода культивирования in vitro
клеток соединительной ткани, лимфоузлов и лимфоцитов крови. Суть
этой теории состоит в признании «лимфоцитоидных блуждающих клеток» недифференцированными клетками, способными в зависимости от
условий их существования превращаться в полибласты, фибробласты,
моноциты, гранулоциты, эритроциты, мегакариоциты, плазмоциты и
функционировать лимфо-, грануло- или эритропластически.
A. Pappenheim и А.Н. Крюков (20-е годы ХХ в.) разработали умеренно
унитарную теорию кроветворения. Согласно этому учению, в основе генеалогического древа лежит камбиальная мезенхимная клетка, которая
дает начало гемоцитобласту — родоначальной стволовой клетке для всех
кровяных клеток. Развитие этой клетки обусловлено влиянием окружающей среды (микроокружением), существующей как у эмбриона, так и во
взрослом организме в различных тканях и органах кроветворения (периваскулярная мезенхима, вилочковая железа, лимфоидная ткань, печень,
селезенка, костный мозг), и характером стимула возбуждения. Путем
дифференцирующего деления гемоцитобласт способен превращаться в
лимфоцит, гранулоцит (нейтрофил, эозинофил, базофил) и эритроцит
(через стадию лимфоидного эритробласта) либо (через стадию мегакариобласта) в мегакариоцит, производящий тромбоциты. Умеренно унитарная теория кроветворения, или теория монофилетического дуализма,
признавала существование двух основных ветвей лейкопоэза: миело- и
лимфопоэза, что было для своего времени прогрессивно.
Унитарная концепция гемопоэза в дальнейшем была подтверждена
основополагающими работами разных групп исследователей благодаря
созданию новых методов. В основе этих методов лежит принцип получения клеточных клонов, потомков одной исходной клонообразующей
клетки. Клональный характер гемопоэза был доказан, в частности, посредством трансплантации донорских селезеночных клеток в облученные организмы мышей-реципиентов. Трансплантация сопровождалась
образованием колоний гемопоэтических клеток, включающих предшественники эритроцитов, гранулоцитов, макрофагов и мегакариоцитов.
22
Talassem_sindrom.indd 22
30.10.2014 10:20:51
Клональное происхождение дифференцированных клеток из единственной полипотентной стволовой кроветворной клетки (СКК) было доказано также другими авторами, использовавшими кариотипические маркеры в опытах на животных, и подтверждено у людей с заболеваниями
крови. В частности, наличие двух отдельных клеток-предшественниц миелопоэза и лимфопоэза прослеживается у больных хроническим миелолейкозом (клетки всех ростков кроветворения несут хромосомные и биохимические маркеры патологического клеточного клона, а лимфоидные
клетки остаются интактными) и хроническим лимфолейкозом (в этом
случае картина обратная: изменяются параметры лимфопоэза без прямого вовлечения других ростков кроветворения).
Способность к самообновлению, или самоподдержанию, пролиферации без утраты компетенции ко всем свойственным ей дифференцировкам в течение длительного времени представляется ключевой в концепции стволовой клетки. Имеется две теории механизма самообновления.
По одной из них, деление СКК асимметрично: из двух произведенных
СКК одна недифференцированная клетка, другая — дифференцированная, предназначенная для продуцирования зрелой клетки крови. Согласно другой теории, СКК при каждом делении производит либо две новые стволовые клетки, либо две более зрелые клетки. Таким образом, пул
СКК поддерживается не точным асимметричным делением, а равновесием между числом делений, увеличивающих количество СКК, и делений, связанных с производством более зрелых клеточный элементов.
Помимо свойств самоподдержания и полипотентности СКК характеризуются еще одной особенностью — постоянной миграцией, т. е. выходом из одних участков кроветворения и оседанием — в других. В небольшом количестве они всегда обнаруживаются в периферической крови, в
50–100 раз меньшем, чем в костном мозге (т. е. 0,01–0,1 % всех стволовых
клеток). Это тоти- и полипотентные СКК, предшественницы гранулоцитов, эритроидных клеток и мегакариоцитов. Считается, что присутствие
стволовых клеток в циркуляции представляет собой физиологическое явление, связанное с необходимостью поддержания их количественного
равновесия в относительно автономно расположенных участках костномозгового кроветворения.
При патологии количество стволовых клеток в периферической крови
может быть иное. Так, у больных хроническим миелолейкозом, полицитемией наблюдается увеличение их количества в циркуляции, а при миелофиброзе, апластической анемии — уменьшение.
В световом микроскопе эритроидные предшественницы не видны. На
протяжении всей истории изучения кроветворения предпринимались
попытки их идентификации. А.А. Максимов в начале XX в. одним из первых высказал предположение о том, что родоначальные кроветворные
клетки относятся к категории лимфоидных. Действительно, практически
все морфологические признаки, описанные для кандидатов в стволовые
клетки, характерны для Т- и В-лимфоцитов.
23
Talassem_sindrom.indd 23
30.10.2014 10:20:51
Сложность морфологической идентификации этих клеток связана и с
тем, что, с одной стороны, их очень мало, а с другой — их популяция гетерогенна. Гетерогенность обусловлена наличием нескольких типов клеток: полипотентных, детерминированных, находящихся в динамике перехода из одного класса (типа) в другой, находящихся в функционально
противоположных состояниях (в цикле деления или вне этого процесса).
Клетки, вступившие в цикл активного синтеза (ДНК, РНК, белков), обнаруживают общие морфофункциональные свойства: увеличение размера
клетки, интенсификация базофилии цитоплазмы, выраженность ядерного аппарата, изменение хроматина ядра и включение в него 3Н-тимидина. В периоде покоя находится 60–80 % стволовых клеток, подобно основной массе лимфоцитов крови, т. е. в фазе G0.
Эритропоэз — линейный путь образования зрелых эритроцитов в
костном мозге, в основе которого лежат биологические процессы пролиферации и дифференциации. Процесс гемопоэтического обновления и
дифференцировки красного ростка кроветворения начинается со стволовой, или бластной, недифференцированной родоначальной клетки,
которая претерпевает предположительно 18 делений до стадии зрелого
эритроцита. Выделяют несколько стадий эритропоэза, включающих независимое от ЭПО коммитирование потомков полипотентной стволовой
клетки в направлении эритроидной дифференциации (ранняя стадия) и
ЭПО-зависимое развитие эритроидной линии (поздняя стадия). Собственно эритропоэз фиксируется с момента появления чувствительности к
ЭПО и составляет 8–10 делений. Созревание клеток включает биосинтез
гемоглобина (Hb), обеспечивающий достаточную его массу для удовлетворения дыхательных потребностей организма.
Согласно классическим экспериментам J.E. Till и E.A. McCulloch, а
также наблюдениям за тканевыми культурами, наиболее ранними коммитированными родоначальниками являются клетки, происходящие
от колониеобразующих единиц (КОЕ) селезенки. На ранней стадии клеточную основу эритропоэза составляет бурстобразующая единица эритроидная (БОЕ-Э). Ее название происходит от англ. burst — взрывной,
внезапно проявляющийся и связано со своеобразной морфологией. На
поздней стадии — колониеобразующая единица эритроидная (КОЕ-Э).
На стадии БОЕ-Э пролиферация и созревание определяются гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором (ГМ-КСФ) и
фактором стволовых клеток (ФСК), продуцируемыми в микроокружении
костного мозга. На ранней стадии эти процессы могут быть усилены интерлейкином-3 (ИЛ-3), секретируемым активированными Т-лимфоцитами. Подробнее эритроидные клетки-предшественницы и процессы регуляции эритропоэза будут описаны в соответствующих разделах.
1.1.2.1. Эритропоэз эмбриона и плода
В процессе онтогенеза эритропоэз человека последовательно реализуется в желточном мешке, фетальной печени и костном мозге. Примитивный (эмбриональный) и фетальный эритропоэз отличаются от эри24
Talassem_sindrom.indd 24
30.10.2014 10:20:51
тропоэза взрослых по многим признакам как на клеточном, так и на
молекулярном уровне.
У эмбриона закладка системы кроветворения происходит при координированном взаимодействии трех клеточных пулов — производных мезодермы: гемопоэтического, стромального и сосудистого. Начиная с 2–3 и до
6 нед. после оплодотворения эмбриональное кроветворение осуществляется
из недифференцированных клеток, которые называются мезобластами (гемогистиобластами). Одновременно формируется стенка будущего сосуда.
Мезобласты, подобно многим недифференцированным клеткам-предшественницам, способны совершать амебоидные движения; они мигрируют в
желточный мешок из первичной полоски эмбриона. Частота их митотической активности высока. В большинстве своем эти клетки дифференцируются в так называемые первичные эритробласты (мегалобласты).
Первичные эритробласты продолжают усиленно размножаться митотически. Некоторые из них теряют ядро и превращаются в первичные
крупные эритроциты (мегалоциты). Мегалобласты синтезируют эмбриональный гемоглобин. Структура молекулы эмбрионального гемоглобина,
его белковой составляющей, иная, чем во взрослом организме и в организме плода.
На 4–5-й неделе I триместра в желточном мешке эмбриона возникают
различные генерации кроветворных клеток, в т. ч. полипотентные клеткипредшественницы грануло-, эритро-, моноцито-, мегакариоцитопоэза,
образующие в агаре смешанные колонии в составе колониеобразующей
единицы грануло-, эритро-, моноцито-, мегакариоцитарной (КОЕ-ГЭММ).
Они экспрессируют рецепторы ранних миелоидных стволовых клеток
CD34+. Здесь же находятся БОЕ-Э и КОЕ-Э. На 4-й неделе развития в желточном мешке гемопоэз в основном эритроидный, с переходом во II триместре в печень, а затем в костный мозг. Начиная с этого времени желточный
мешок постепенно атрофируется, его кроветворная функция угасает.
В возрасте эмбриона около 6 нед. (стадия 12-мм эмбриона) гемопоэз
постепенно перемещается в эмбриональную печень, которая становится
основным местом кроветворения до момента рождения.
Блуждающие мезенхимные клетки с морфологией лимфоцитов, называемые лимфоидными блуждающими клетками, образуют в печени гемоцитобласты, подобные аналогичным клеткам желточного мешка. Гемоцитобласты печени формируют очаги гемопоэза, в которых в большом
количестве производятся вторичные эритробласты.
Вторичные эритробласты делятся и дифференцируются (с потерей
клеточного ядра) в зрелые эритроциты. В очагах гемопоэза эмбриональной печени осуществляется активный синтез гемоглобина. Это фетальный гемоглобин (HbF). Структура глобина HbF отличается от структуры
глобинов как эмбриональных гемоглобинов, так и гемоглобинов взрослого человека (рис. 1.1).
В III триместре наблюдается интенсивное костеобразование и в костном мозге начинается активный гемопоэз с быстрым увеличением количества эритроцитов и гранулоцитов.
25
Talassem_sindrom.indd 25
30.10.2014 10:20:51
-цепь
-цепь
-цепь
-цепь
-цепь
Оплодотворение
Рождение
Рис. 1.1. Изменение состава гемоглобина в процессе онтогенеза. Состав гемоглобина человека
изменяется в процессе его индивидуального развития. -цепи присутствуют в молекулах гемоглобина на протяжении всего периода развития. На самых ранних стадиях эмбрионального
развития -цепи гемоглобина соединены с -цепями; позднее гемоглобин состоит уже из и -цепей. В самом конце внутриутробного развития вместо -цепей начинают синтезироваться -цепи. В это же время появляются -цепи, в свою очередь соединяющиеся с некоторыми
-цепями (Цукеркандль Э., 1966)
У эмбриона и плода человека существуют и другие гемопоэтические
органы, в которых образуются, развиваются и вызревают клеточные элементы различных ростков кроветворения, включая эритроидный. Это селезенка, тимус, лимфоузлы; очаги гемопоэза активны на соответствующих этапах развития (рис. 1.2).
ПРЕНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД
Желточный
мешок
Печень
и селезенка
Месяцы
ПОСТНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД
Осевой
скелет
Эпифизы
трубчатых
костей
Годы
Рис. 1.2. Локализация активных очагов гемопоэза в пре- и постнатальный периоды (Hillman R.,
Finch C., 1985)
26
Talassem_sindrom.indd 26
30.10.2014 10:20:51
 кровотока, с его увеличением;
 эритропоэтического, повышающего концентрацию гемоглобина;
 химического, повышающего сродство гемоглобина к кислороду, что
позволяет извлекать из воздуха больше кислорода без изменения
парциального давления в венозной крови (PvO2);
 капиллярного, усиливающего извлечение кислорода из крови путем расширения капиллярной сети, способствующего процессам
диффузии кислорода в ткани.
В результате для усиления транспорта кислорода активируются сердечно-сосудистая и дыхательная системы, а также костномозговой эритропоэз.
1.3. СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ, СИНТЕЗ И КАТАБОЛИЗМ
ГЕМОГЛОБИНА
Гемоглобин взрослого человека (HbА) — важнейший белок и дыхательный пигмент человеческого организма, возникший в процессе эволюции в
ходе приспособления к таким факторам среды обитания, как специфический газовый состав и гравитация. Этот дыхательный пигмент имеет сфероидную форму и связан с захватом кислорода, его доставкой к органам и
тканям, с удалением из них углекислого газа. Его функция осуществляется
с помощью четко координированной деятельности всех систем организма,
в первую очередь сердечно-сосудистой, дыхательной и выделительной.
Рассчитанная молекулярная масса HbА — около 64,5 кДа. Молекула гемоглобина — тетрамер, состоящий из четырех полипептидных цепей (двух
димеров и четырех гемовых групп) (см. рис. 1.10). Каждый димер состоит
из двух неодинаковых полипептидных цепей, обозначенных как  и не-
 ). Эти цепи расположены таким образом, что они образуют внутреннюю полость, не заполненную водой. -цепь состоит из 141 аминокислотного остатка, а -цепь — из 146. Каждая из четырех цепей содержит гемовую простетическую группу — плоскую структуру, входящую в «прорезь»
между ее Е- и F-геликсами, называемую гемовым карманом.
В гемоглобине - и не--цепи глобина в основном имеют одинаковую
трехмерную структуру, в которой спиральные участки чередуются с линейными. В -цепи имеется 8 спиральных сегментов правостороннего
вращения и 7 — неспиральных. Спиральный сегмент занимает около
75 % всех аминокислот.
Четыре полипептидные цепи, сложенные вдвое, принимают определенное пространственное положение в виде вершины правильного
тетраэдра, причем все молекулы гемоглобина имеют пространственную структуру, которая стабилизирована вращающимся эллипсоидом
64  55  50 Å.
Функции гемоглобина зависят от пространственной структуры, но
критическими для функции являются следующие области:
 соединение гема с глобином;
 соединение глобина с каждой подгруппой;
61
Talassem_sindrom.indd 61
30.10.2014 10:20:53
 соединение с каждой аминокислотой внутри молекулы, имеющей
почти сферическую форму.
Большинство внутримолекулярных соединений неполярные, что обеспечивает стабилизацию гемоглобина и препятствует проникновению
воды внутрь молекулы со стороны окружающих гем границ, защищая его
от окисления и облегчая соединение с кислородом.
В случае соединения кислорода с гемом субъединиц  и  их внешние структуры почти не меняются, тогда как позиционные взаимосвязи
между субъединицами изменяются значительно. Так, в состоянии окисления (по сравнению с дезоксигемоглобином) расстояние между цепями
 сокращается приблизительно на 7 Å, причем на границах 1–1 возникает отклонение на 1 Å, а на границах 1–3 — почти на 6 Å. Таким образом, с молекулой гемоглобина в процессе оксигенации происходят трехмерные изменения.
В объеме эритроцита содержится приблизительно 1/3 гемоглобина и
2
/3 воды. Гемоглобин служит основной составляющей частью цитоплазмы
эритроцита, и на него приходится почти 90 % сухого вещества клетки.
В организме взрослого человека в среднем содержится около 630 г гемоглобина, в состав которого входит почти 2,2 г железа. Каждые сутки обновляется 1 % гемоглобина, образуется 6,3 г пигмента, что требует 22 мг
железа. Каждый грамм гемоглобина переносит 1,34 мл кислорода.
1.3.1. Гем
Гем является протопорфирином IX и состоит из кольцевидных структур — так называемых пирроловых колец. Четыре кольца соединены
между собой с помощью метеновых мостиков (=СН–). Эта более крупная плоская структура называется протопорфириновым кольцом. Синтез
гема считается оконченным после присоединения атома железа к азоту
пирроловых колец (рис. 1.9). В процессе синтеза гема в развивающемся
эритроците строительными материалами служат аминокислота глицин
и сукциниловая (янтарная) кислота.
Пирроловое кольцо
Гем
Рис. 1.9. Структуры пирролового кольца и гема
62
Talassem_sindrom.indd 62
30.10.2014 10:20:53
Одна молекула глицина и одна сукцината, конденсируясь, образуют аминолевулиновую кислоту (-АЛК). Предварительно глицин и сукцинат
нуждаются в активации, первый — пиридоксальфосфатом (витамином В6),
второй — коэнзимом А (КоА). Реакция конденсации глицина и сукцината
КоА является скорость-лимитирующей и контролируется синтетазой АЛК. Она протекает в митохондриях, как и последние две реакции процесса биосинтеза гема. Далее две молекулы -АЛК, соединяясь, образуют
пирроловое кольцо. Фермент, вызывающий связывание этих молекул, называется дегидразой -АЛК. В этом ферменте имеется сульфгидрильная
связь (S–S), и для активации он нуждается в восстановленном глутатионе. Продукт реакции, гетероциклическое кольцо монопиррола, называется порфобилиногеном. Это цитоплазматический фермент, содержится
во всех клетках, включая зрелые эритроциты.
В следующем этапе биосинтеза участвует два цитоплазматических
фермента. С их помощью четыре молекулы монопирролов соединяются
в большую плоскую кольцевую структуру, называемую уропорфириногеном. Дальнейшие превращения тетрапиррола связаны с реакциями декарбоксилирования и окисления, образованием смеси изомеров.
Наконец, синтетаза гема включает атом железа в протопорфириновое
кольцо, образуя ферропротопорфирин (гем), окрашенный в красный
цвет. Затем при соединении четырех подобных колец образуется тетрапирроловое кольцо. На пирроловых кольцах имеются дополнительные структуры, соединенные с углеродными связями и образующие
при включении железа на этой последней стадии феррипротопорфирин
(рис. 1.10).
Цикл ТКК
Гемовый белок
Сукцинат КоА
+ глицин
Фермент,
синтезирующий
АЛК
АЛК
Митохондрии (печень,
костный мозг)
Гем
Синтетаза гема
+Fe
Протопорфирин
Копрогеназа
(оксидаза)
Дегидрогеназа АЛК
Порфобилиноген
Синтетаза уропорфириногена III
Урогеназа (декарбоксилаза)
Уропорфириноген I
Уропорфириноген III
Копропорфириноген III
Уропорфирин III
Копропорфирин III
Копропорфириноген I
Рис. 1.10. Синтез гема:
АЛК — аминолевулиновая кислота; ТКК — трикарбоновые кислоты
63
Talassem_sindrom.indd 63
30.10.2014 10:20:53
Некоторые ферменты, участвующие в описанных выше реакциях, содержатся в митохондриях нормобластов — местах синтеза гема. В митохондриях происходят синтез АЛК, окисление и декарбоксилирование
копропорфириногена и, наконец, введение железа в молекулу гема. В митохондриях происходит также синтез АТФ, на который влияет функционирующая там система цитохрома. Зрелые эритроциты не содержат митохондрии и, следовательно, не способны ни синтезировать гем, ни включать его
в состав гемоглобина. Однако ретикулоциты такими способностями еще
обладают. В их цитоплазме из АЛК образуется порфобилиноген и проходят
последующие синтезирующие гем реакции вплоть до образования копропорфириногена III. Каждые 24 ч производится более 300 мг гема, идущего
в основном на образование гемоглобина. Почти 15 % гема используется для
происходящего в печени синтеза миоглобина, цитохромов и каталазы, NOсинтазы, растворимой гуанилатциклазы и других молекул.
Железо гема, расположенного в гидрофобном гемовом кармане молекулы гемоглобина, имеет шесть ковалентных связей, из которых четыре присоединены к азоту каждого пиррола порфиринового кольца
(рис. 1.11, А). Пятая координационная позиция прямо связана с имидазолом гистидинового остатка на F-геликсе в позиции 92 (считая с N-терминального конца) -цепи или в позиции 87 -цепи. Их определяют как
«проксимальные гистидины». На Е-геликсе (в позициях 58 - и 63 -цепей) имеются соответствующие «дистальные гистидины», указывающие
на координационную позицию гемового железа, вовлеченного в обратимое связывание кислорода, при этом железо сохраняет свое двухвалентное состояние. Данное явление называют, в отличие от окисления,
оксигенацией. Железо, окисляясь по третьей валентности, превращает
гемоглобин в метгемоглобин и утрачивает способность обратимого соединения с кислородом. Гидрофобные аминокислотные остатки играют
Кислород
Гем
Глобин
А
NS
10 Å
Б
Рис. 1.11. Расположение гема (А). Четвертичная структура оксигемоглобина (Н.В. Hartman,
1965) (Б)
64
Talassem_sindrom.indd 64
30.10.2014 10:20:53
Таблица 1.4. Факторы, влияющие на сродство гемоглобина к кислороду
А. Физиологические изменения (сродство к кислороду, сдвиги КДК, участие БФГ
и изменения Р50)
I. Метаболическая адаптация эритроцитов (повышенные БФГ и Р50; правый сдвиг).
1. Адаптация к большой высоте
2. Значительная физическая нагрузка
II. Гемоглобины.
1. Фетальный (не реагирующий на БФГ)
2. Эмбриональный (левый сдвиг)
Б. Патологические состояния (изменения 2,3-БФГ и Р50)
I. Повышение БФГ и Р50.
1. Гипоксия, связанная с хроническими заболеваниями легких
2. Гипоксия, связанная с цианотическими пороками сердца
3. Анемии:
 железодефицитные
 при ХПН
 серповидноклеточная
4. Уменьшение массы эритроцитов
5. Хронические заболевания печени
6. Гипертиреоз
7. Дефицит эритроцитарных ферментов — пируваткиназы и фосфоглицераткиназы
8. Гиперфосфатемия
9. Инфаркт миокарда
II. Снижение БФГ и Р50.
1. Септический шок
2. Резко выраженный ацидоз
3. Последствие массивных переливаний консервированной крови
4. Неонатальный респираторный дистресс-синдром
5. Гипофосфатемия
III. Повышенное Р50 в сочетании с непостоянными изменениями БФГ.
1. Аномальные гемоглобины (Е, Kansas, Seattle, Hammersmith, Tacoma), в основном
нестабильные и в клинике сопровождающиеся цианотическим синдромом
2. Чрезмерная физическая нагрузка
IV. Сниженное Р50 в сочетании с непостоянными изменениями БФГ.
1. Аномальные гемоглобины (Kempsey, Philly, Chesapeake, J, Capetown, Yakima, Ranier)
2. Влияние некоторых фармакологических средств, способных повышать уровень 2,3БФГ и Р50
(Ниже представлен перечень фармакологических средств, способных повышать уровень
2,3-БФГ или Р50 у человека)
V. Одновременное повышение 2,3-БФГ и Р50.
1. Инозин, пируват и фосфат (как in vitro, так и in vivo)
2. Дигидроксиацетат, аскорбиновая кислота, метиленовый синий (in vitro)
3. Глюкокортикоиды, тиреоидные гормоны (как in vitro, так и in vivo)
4. Андрогены (in vivo)
VI. Только повышение Р50.
1. Пропранолол (in vivo)
Доставка кислорода в организме четко скоординирована таким образом, чтобы покрывать потребности в нем, не допуская при этом избыточной оксигенации. Для предотвращения не только гипоксии, но и гипероксии в процессе эволюции развились различные компенсаторные
механизмы — респираторные, сердечно-сосудистые и гематологические.
У здоровых людей, вероятно, самой значимой является адаптация,
влияющая на Q, Hb и Sat(A), в то время как сдвиги, модифицирующие
76
Talassem_sindrom.indd 76
30.10.2014 10:20:53
Церулоплазмин
Вершина
ворсинки
IREG1
Fe2+
Nramp2 = DMT1
Пул железа
Fe2+
Fe2+
Fe3+
Гефестин
Негемовое
железо
Fe2+
Fe3+
Fe-редуктаза
DcytB
Ферритин
Гем
HaemTr
HaemOx
Fe2+
(Апо)трансферрин
Рис. 1.14. Транспорт железа через эндотелий кишечника (Крайтон Р. и др., 2007)
Бльшая часть всасываемого из диеты железа (особенно в западных популяциях) находится в форме гема. Химические свойства гема сильно отличаются от свойств неорганических солей железа. Он в отличие от Fe3+
является исключительно гидрофобным и наиболее растворим в щелочах,
что обусловливает наличие у него иных механизмов всасывания. Хотя имеется много данных о доступности и регуляции всасывания гемового железа, мало известно о пути, который проходит гем прежде, чем попасть в
кишечник. Подобно неорганическому железу (в закисной форме), чистый
гем плохо растворим, по-видимому, и он в процессе всасывания связывается в кишечнике с пептидами и аминокислотами. Его всасывание значительно усиливается при добавлении глобина. Можно предположить, что в
кишечнике имеется специальный, еще не выявленный гемовый рецептор.
Судьба гема после его всасывания также до конца неясна, но она может зависеть от недавно идентифицированного переносчика гема белка 1 (НСР1).
После катаболизма гема гемоксигеназой 1 (HemOX1) железо, вероятно, соединяется с его пулом, ранее импортированным с помощью DMT1, и далее
экспортируется в плазму с помощью ферропортина. Предположение о том,
что железо удаляется из порфиринового кольца под действием гемоксигеназы, подтверждается введением ингибитора этого фермента, что снижает
захват 59Fe из радиактивно меченного гема. Сам гем обнаруживали в микроэндоцитной впадине у оснований микроворсинок и в апикальной цитоплазме собак при введении внутрь кишечника гемоглобина. Исследования у больных с портокавальными шунтами наводят на мысль о том, что
всосавшееся железо покидает клетку кишечника подобно неорганическому
железу. Следовательно, существует вероятность того, что дистальные пути
гема и неорганического железа одинаковы. При этом дальнейшая судьба
такого железа после его высвобождения из гема остается неизвестной.
Особую роль в регуляции баланса железа, в т. ч. и в регуляции всасывания, в настоящее время отводят пептидному гормону гепсидину, который
на уровне энтероцитов подавляет абсорбцию железа. Основные функции
гепсидина будут представлены ниже.
85
Talassem_sindrom.indd 85
30.10.2014 10:20:53
Таблица 1.8. Белки, участвующие в метаболизме железа, связанные с заболеваниями
(по Andrews N.C., 1999)
Белок
АВС7
Церулоплазмин
Двухвалентный
металлотранспортный
белок 1 (DMT1, Nramp2)
Ферритин (H и L)
Функция белка
Х-сцепленная сидеробластная
анемия с атаксией
Нейродегенерация,
гипохромная анемия
Гипохромная анемия
Хранение железа в организме
Сцепленная с Х-хромосомой
сидеробластная анемия
Синдром гиперферритинемии
с катарактой (L)
Эмбриональная летальность (Н)
Эритропоэтическая
протопорфирия
L-ферритин
Предположительно летальное
состояние
Феррохелатаза
Включение Fe2+
в протопорфирин IX
(завершение синтеза гема)
Экспорт железа из клетки
Ферропортин (МТР1)
Фраскати (Mfrn 1/2)
Фратаксин
HFE
Гемоксигеназа 1 (HO-1)
Гемоювелин
Гепсидин
Гефестин
Реагирующий на железо
элементсвязывающий
белок (IRP1 и IRP2)
Трансферрин
Трансферриновый
рецептор 1
Трансферриновый
рецептор 2
Заболевания человека
Выход негемового железа
из митохондрий
Регуляция экспорта железа
клетками
Транспорт Fe2+ через мембрану
Транспорт железа
в митохондрию
Участвует в синтезе [Fe-S]
Присоединение трансферринового рецептора, экспрессия ограничена энтероцитами и макрофагами
Изменение валентности железа
в гемоглобине
Неизвестна; экспрессируется
в гладкомышечных клетках
и миокардиоцитах
Сывороточный белок,
ингибирующий абсорбцию
и рециркуляцию железа
в макрофагах
Анемия в детском возрасте,
гемохроматоз IV типа
Гипохромная анемия
Атаксия Фридрейха
Гемохроматоз I типа
Тяжелая анемия и воспаление
Ювенильный гемохроматоз
II типа
Ювенильный гемохроматоз
II типа (дефицит белка)
Тяжелая железодефицитная
анемия (повышенное
содержание белка)
Регуляция экспорта железа из
Гипохромная микроцитарная
энтероцитов (трансмембранный анемия
гомолог церулоплазмина)
Рецепторы железа;
IRE2: перегрузка железом ЦНС;
присоединяются к
микроцитарная анемия
реагирующему на железо
элементу (IRE1 и IRE2)
Тяжелая анемия (железо
Транспорт Fe3+ в плазме
недоступно для эритропоэза);
тяжелая перегрузка железом
негемопоэтических тканей
Эмбриональная летальность
Рецептор комплекса Fe2+
с трансферрином
(тяжелая анемия, повышенный
апоптоз нейроэпителия)
Гемохроматоз III типа
Передача сигнала о присоединении комплекса Fe2+ с трансферрином к ТФР1
92
Talassem_sindrom.indd 92
30.10.2014 10:20:54
2
МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
2.1. СИНТЕЗ ГЛОБИНОВЫХ БЕЛКОВ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ
2.1.1. Нормальные гемоглобины и организация глобиновых генов
Гемолизат, полученный путем лизиса эритроцитов, может быть разделен методом электрофореза или хроматографии на ряд гемоглобинов. Относительные соотношения этих гемоглобинов варьируют как в процессе
развития, так и при некоторых наследственных или острых приобретенных гематологических заболеваниях.
Гемоглобины человека являются тетрамерами металлопротеина с молекулярной массой около 64 кДа. - и -цепи содержат 141 аминокислоту,
в то время как -, -, - и -цепи имеют 146 аминокислот. Структурных
различий между -, - или -цепями значительно меньше, чем между и не--глобиновыми цепями. - и -цепи различны по 39 аминокислотам,
в то время как - и -цепи отличаются друг от друга только по 10 аминокислотным остаткам. Существует два типа -цепей, которые отличаются
между собой по 136 аминокислотам (G имеет глицин, А — аланин). Все
нормальные глобиновые цепи имеют два гистидина вблизи контактов с
гемом, например в положении 58 и 87 или 63 и 92.
M.F. Perutz и соавт. открыли трехмерную структуру молекулы гемоглобина. Глобиновые цепи удерживаются таким образом, что полярные или гидрофильные аминокислоты находятся на поверхности
белка, в то время как нейтральные или гидрофобные спрятаны внутри. Гемовая группа, таким образом, лежит в гидрофобном кармане
на поверхности каждой цепи. В результате ион железа находится в неполярном, гидрофобном окружении, что обеспечивает возможность
обратимо связывать молекулу кислорода без опасности быть необратимо окисленным. Контакты существуют как между идентичными (, - и т. п.), так и неидентичными цепями (например, -). Симметрию тетрамера поддерживает существование двух типов контактов
-. Контакты 1-1 прочные и аналогичны во всех нормальных гемоглобинах. Контакты 1-2 образованы малым числом связей, сила и
количество которых варьируют у нормальных гемоглобинов. Именно
эти контакты соединены с гемом, следовательно, любое изменение
в области контакта 1-2 может легко повлиять на транспорт кислорода — главную функцию этой молекулы.
105
Talassem_sindrom.indd 105
30.10.2014 10:20:54
Любая нормальная молекула гемоглобина состоит из пары симметричных димеров, образованных путем ассоциации одной -цепи с одной не-цепью. Так, все гемоглобины человека содержат две -(-подобные, 
или ) и две не--(, G, А,  или )цепи. В табл. 2.1 представлена структура
известных гемоглобинов человека.
Эмбриональные - и -цепи обнаруживаются в течение ранних стадий эмбриогенеза и развития плода. Зрелый плод продуцирует в основном HbF с G- и А-цепями в соотношении 3:1. К моменту рождения около
10–20 % общего гемоглобина составляет HbA, остальное приходится на
долю HbF и следовых количеств HbA 2. В течение первого года жизни продукция HbA начинает преобладать над таковой HbF, что часто сопровождается сменой относительной продукции G- и А-цепей. После завершения смены синтеза гемоглобина с фетального на взрослый у годовалого
ребенка примерно 96 % приходятся на HbA, около 3 % — на HbA 2 и менее
1 % — на HbF с G/A соотношением 2:3.
Синтез различных глобиновых цепей регулируется двумя генными
кластерами: -глобиновый кластер расположен на верхушке короткого
плеча хромосомы 16, -глобиновый кластер — на коротком плече хромосомы 11 (рис. 2.1). Организация генов внутри каждого кластера придерживается той же последовательности, что обнаружена для их экспрессии в течение развития. -глобиновый кластер — занимает область около
50 kb и состоит из трех функционирующих генов (, 2, 1), трех псевдогенов (, 2, 1) и одного гена с неизвестной функцией (1). -глобиновый ген (2) экспрессируется примитивными эритробластами желточного мешка в течение первых 5 нед. внутриутробного развития. На 6-й
неделе гестации эритропоэз переходит в печень. При этом транскрипция
2 уменьшается, а транскрипция двух -глобиновых генов (2 и 1) активируется, хотя низкий уровень  иРНК может быть определен в ретикулоцитах здорового взрослого. Два -глобиновых гена функционируют в
течение развития плода и на протяжении всего постнатального периода.
-глобиновые гены состоят из трех экзонов (область, кодирующая аминокислотную последовательность), разделенных двумя короткими интронами (некодирующая область; IVS). Эти гены высокогомологичны по
структуре, они отличаются в области IVS2 (изменение двух оснований и
делеция 7 bp в 2 относительно 1) и в 3-нетранслируемой области (UTR)
(различие 18 оснований и делеция одного основания в 2 относительно
1). Две -глобиновых иРНК, таким образом, отличаются только по строению их 3UTR и, следовательно, кодируют абсолютно одинаковые белки.
Таблица 2.1. Структурная композиция известных нормальных гемоглобинов человека
22
22
22
Гемоглобин эмбриона
Hb Gower-1
Hb Gower-2
Hb Portland-1
Гемоглобин плода
HbF
22
Гемоглобин взрослого
HbA 2
HbA
22
22
106
Talassem_sindrom.indd 106
30.10.2014 10:20:56
ХРОМОСОМА 16
ХРОМОСОМА 11
Глобиновые
гены
Синтезируемые
цепи
Типы Нb
Эмбрион
Плод
Взрослый
Рис. 2.1. Организация - и -глобиновых кластеров. Черные прямоугольники обозначают
функционирующие гены. Основные виды гемоглобина, синтезирующиеся на определенных
стадиях развития, указаны внизу (заимствовано из: Huisman T.H.J., 1993)
Относительная экспрессия двух -глобиновых генов изучалась как на
уровне белка, так и на уровне иРНК. Поскольку белковый продукт этих
генов одинаков, невозможно сопоставить экспрессию генов 2 и 1 в
норме, используя биохимические методы исследования. Вначале было
высказано предположение, что оба гена работают с одинаковой интенсивностью, что базировалось на примерно одинаковом уровне около 20–
25 % аномальных глобиновых цепей 2 и 1 у гетерозигот. Дальнейшие
исследования показали более сложные механизмы. Элегантный метод,
разработанный для подсчета иРНК на основе различия в 3UTR двух глобиновых генов, показал, что 2 иРНК в ретикулоцитах нормальных
индивидуумов присутствует в количестве, в 2,5–3 раза большем, чем
1 иРНК. Аналогичные данные были обнаружены при изучении носителей аномальных стабильных вариантов гемоглобина. Полученные результаты предполагают или менее эффективную трансляцию, или сниженную стабильность 2 иРНК.
-глобиновый кластер занимает область 90 kb. Гены G и А,  и , которые экспрессируются на одном этапе развития, расположены относительно близко друг от друга (в области 5–6 kb), в то время как -глобиновый ген отделен от них сегментом ДНК протяженностью 15–18 kb. Только
один псевдоген (-ген) присутствует в -глобиновом кластере.
Каждый глобиновый ген состоит из трех экзонов, разделенных двумя
интронами. Первые 100 нуклеотидов, прилегающих со стороны 5-конца
от каждого гена, составляют их малые промоторы и содержат три набора
последовательностей, общих для всех глобиновых генов. Эти сегменты
взаимодействуют с РНК-полимеразой II и другими регуляторными факторами. Область САССС располагается между –87 и –95 nts; ССААТ,
дальний элемент промотора, — между –72 и –77 nts; блок ТАТА, служащий стартом для синтеза РНК, — между –26 и –30 nts. Другой важный
элемент, гексонуклеотид ААТААА, располагается в 3UTR на расстоянии
50–60 nts от терминирующего кодона и несет функцию сигнала, необходимого для нормального процессинга и полиаденилирования транскрипта.
107
Talassem_sindrom.indd 107
30.10.2014 10:20:56
2.1.2. Информационная РНК и ее биологическая роль
В синтезе белка участвует три вида РНК: информационная, рибосомная и транспортная. иРНК несет закодированную информацию, необходимую для синтеза белка любого типа. рРНК формирует структурную
и функциональную части рибосом, мультиферментного комплекса, использующего закодированную информацию для соединения аминокислот в белок. тРНК переносят аминокислоты к месту сборки белка. Они как
бы транслируют код нуклеиновых кислот в аминокислотную последовательность белка.
Синтез молекул иРНК проходит ряд стадий. Каждая иРНК первоначально транскрибируется в виде пре-иРНК (значительно бльшая молекула, чем конечная иРНК) и затем подвергается ряду биохимических
изменений. Существует два вида регуляторных механизмов: первичные — функционирующие на уровне транскрипции — и посттранскрипционные — работающие в течение иРНК-процессинга.
Структура иРНК. Все эукариотические иРНК содержат последовательность нуклеотидов, кодирующую синтез белка; эта последовательность окружена с обеих сторон нетранслируемыми участками. Начиная
с 5-конца, типичная иРНК состоит из 5Cap  5UTR  кодирующая область  3UTR  поли(А)хвост (рис. 2.2). 5Cap состоит из трех нуклеотидов. Первый — гуанидин, который присоединяется в течение процессинга. Он развернут таким образом, что его 3-ОН-группы направлены
к началу иРНК, в результате оба конца молекулы иРНК заканчиваются
3-ОН-группами. Следующие два нуклеотида Сар транскрибируются
с матрицы ДНК и являются первым и вторым нуклеотидами пре-РНК.
5UTR варьирует по размеру от 10 до 200 nts в различных эукариотических иРНК. В глобиновых иРНК эта область содержит ряд общих последовательностей, таких как AC (сразу после Сар-сайта, в -гене АТ), СТТСТG
(или CTTCCG для -гена), которая для всех не--глобиновых генов распоИнициирующий
кодон
CAP
5UTR
Терминирующий
кодон
АUG
T
Кодирующая область
ААUAAA
Поли(А)хвост
3UTR

41
423
112
50–75


54
57
438
438
135
90
50–75
50–75
Рис. 2.2. Структурные части иРНК и их относительный размер (заимствовано из: Bunn H.F.,
Forget B.G., 1986)
108
Talassem_sindrom.indd 108
30.10.2014 10:20:56
3
ОСНОВНЫЕ СИМПТОМЫ ПОЛИЦИТЕМИИ,
КЛАССИФИКАЦИЯ АНЕМИЙ
3.1. ОСНОВНЫЕ СИМПТОМЫ И СИНДРОМЫ,
НАБЛЮДАЕМЫЕ ПРИ АНЕМИЯХ И ПОЛИЦИТЕМИЯХ,
КЛАССИФИКАЦИЯ АНЕМИЙ
3.1.1. Синдром анемии
Синдром характерен для всех заболеваний, сопровождающихся снижением гемоглобина, и проявляется симптомами гипоксии. Анемия развивается за счет острой кровопотери, гемолиза, при дефиците железа, витаминов, нарушении дифференцировки клеток эритроидного ряда.
Клинические проявления зависят от глубины анемии. Больной предъявляет жалобы на общую слабость, снижение аппетита, физическую и
умственную утомляемость, одышку, головокружение, шум в ушах, мелькание «мушек» перед глазами. Могут быть обморочные состояния, в тяжелых случаях — кома.
При осмотре больного определяются следующие симптомы: бледность кожных покровов и видимых слизистых оболочек, тахикардия, гипотония, расширение границ сердца, приглушение тонов и систолический шум при аускультации сердца.
Лабораторные признаки:
 снижение гемоглобина до менее 110 г/л у детей до 5 лет, менее
120 г/л у детей старше 5 лет, менее 120 г/л у подростков-девочек, менее 130 г/л у подростков-мальчиков;
 возможное снижение гематокрита до менее 35 % у детей, 37 % у девушек и 42 % у юношей.
3.1.2. Синдром аплазии
Синдром аплазии — это состояние, при котором подавляется гемопоэтическая функция костного мозга по одному, двум или трем росткам
кроветворения. В результате вырабатывается значительно меньшее количество форменных элементов крови: эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов. При этом в костном мозге и, соответственно, в периферической
крови отсутствуют злокачественные клетки. Сам костный мозг замещается бедной клетками жировой тканью, содержащей преимущественно
ретикулярные клетки, лимфоциты, плазмоциты и тучные клетки.
135
Talassem_sindrom.indd 135
30.10.2014 10:20:58
Выделяют врожденные и приобретенные формы апластической анемии.
Случаи приобретенных форм ассоциируются с воздействием лекарственных, химических препаратов, с вирусными и инфекционными заболеваниями, ионизирующей радиацией. Однако нередко причину возникновения
болезни выявить не удается. В клинической практике описаны апластические кризы на фоне основного гематологического заболевания. Наиболее
часто такие кризы встречаются при наследственном сфероцитозе на фоне
парвовирусной инфекции (парвовирус В19). Вирус вызывает временное подавление функции костного мозга с развитием типичных симптомов аплазии. Апластические кризы могут встречаться и при других анемиях, при
которых срок жизни эритроцитов значительно снижен.
Клинические проявления при данном синдроме зависят от количества
и степени вовлечения пораженных ростков кроветворения: развиваются
анемический и геморрагический синдромы, инфекционные осложнения.
Органы РЭС (печень, селезенка, лимфоузлы) при этом не увеличиваются.
В клиническом анализе крови выявляется снижение уровня гемоглобина,
числа ретикулоцитов, эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов, преимущественно за счет нейтрофилов. В костном мозге наблюдается соответствующее сужение ростков кроветворения, замещение жировой тканью.
3.1.3. Синдром гемолиза
Патологический гемолиз — сокращение продолжительности жизни
эритроидной клетки за счет ее разрушения. Основными причинами, приводящими к гемолизу, выступают дефекты оболочки эритроцитов (мембранопатии), присоединение к ней антител (аутоиммунная гемолитическая анемия), патология внутренней структуры клетки (некоторые
гемоглобино- и ферментопатии), внешняя механическая агрессия (микроангиопатическая гемолитическая анемия, клапанное поражение, гемодиализ).
Клинические проявления зависят от степени гемолиза и выражаются
желтушным окрашиванием слизистых оболочек и кожи различной интенсивности (в первую очередь изменяется цвет склер), потемнением
мочи (особенно характерно для внутрисосудистого гемолиза), увеличением печени и селезенки (часто зависит от длительности заболевания).
Лабораторные признаки:
 в клиническом анализе крови отмечают снижение гемоглобина,
эритроцитов, повышение СОЭ. При высокой регенераторной активности костного мозга и умеренном разрушении эритроцитов эти
параметры могут быть неизмененными или снижаться незначительно;
 основные лабораторные признаки гемолиза — повышение числа
ретикулоцитов, концентрации непрямого билирубина, активности
ЛДГ (преимущественно 4-й и 5-й фракций);
 дополнительные признаки — снижение гаптоглобина, церулоплазмина, повышение уробилиногена в моче, стеркобилина в кале, раздражение эритроидного ростка в костном мозге.
136
Talassem_sindrom.indd 136
30.10.2014 10:20:59
В зависимости от основного места гибели эритроцитов выделяют внутри- и внесосудистый гемолиз. В мазке крови в обоих случаях отмечаются
признаки костномозгового ответа: полихроматофилия, макроцитоз, нормобластоз.
Внутрисосудистый гемолиз вызывает фрагментацию клеток вследствие их механического повреждения [как при диссеминированном внутрисосудистом свертывании (ДВС), тромботической тромбоцитопенической пурпуре, гемолитико-уремическом синдроме или повреждении
клапанов сердца]. Это повреждение вызывается эритроцитами, вначале
прилипающими к отложениям фибрина и затем отрывающимися от них.
В мазке можно наблюдать шлемовидные, треугольные и/или изогнутые
клетки.
Внесосудистый (внутриклеточный) гемолиз происходит при фагоцитозе эритроцитов или их частей макрофагами селезенки. В результате
в мазке крови видны сфероциты, микросфероциты или «надкусанные»
клетки. В случае холодовой агглютинации можно наблюдать «склеивающиеся» (агглютинированные) эритроциты. Тяжелый гемолиз может
иметь одновременно черты внутриклеточного и внутрисосудистого разрушения эритроцитов.
Биохимические признаки внутрисосудистого гемолиза:
 наиболее достоверный и чувствительный метод — снижение гаптоглобина плазмы до 100 мг/дл за 6–10 ч и сохраняющееся в последующие 2–3 дня;
 гемоглобин плазмы (свободный гемоглобин в плазме) повышается
транзиторно с возвратом к норме за 8 ч;
 гемоглобинурия (свободный гемоглобин в моче) обнаруживается
через 1–2 ч после гемолиза и в течение последующих суток. Это
транзиторный и относительно нечувствительный тест. Может быть
ложноположительным при миоглобинурии или лизисе эритроцитов в моче.
3.1.4. Спленомегалия. Гепатолиенальный синдром
Спленомегалия — увеличение селезенки в результате вовлечения ее в
патологический процесс. Спленомегалия является важным ранним и ведущим симптомом целого ряда гематологических и негематологических
заболеваний и требует тщательного выяснения причины.
Наиболее часто увеличение селезенки связано с усилением выполнения ею своих функций, гораздо реже спленомегалия обусловлена заболеваниями самой селезенки (злокачественными и доброкачественными
опухолями, кистами, абсцессами и т. д.). Усиление фильтрующей, фагоцитарной и иммунной функций происходит при острых инфекциях, гемолитических анемиях, болезнях иммунных комплексов. Селезенка
может быть вовлечена в патологические процессы, связанные с заболеваниями других органов и систем. Так, при повышении давления в портальной системе развивается застойная спленомегалия. Кроме того, селезенка — орган эмбрионального гемопоэза, который в норме прекращает
137
Talassem_sindrom.indd 137
30.10.2014 10:20:59
5
ГЕМОГЛОБИНОПАТИИ
И ТАЛАССЕМИЧЕСКИЕ СИНДРОМЫ
5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕМОГЛОБИНОПАТИЙ
Гемоглобинопатии как наследственно обусловленные нарушения
синтеза гемоглобина в первую очередь должны классифицироваться на
основе функциональных характеристик или структурных аномалий.
Идеальная классификация должна учитывать такие характеристики,
как принадлежность к качественным (структурным) или количественным (регуляторным) аномалиям синтеза глобиновых белков, их сродство к кислороду, тип и стабильность пораженной цепи, клинические
проявления (анемия, полицитемия, гемолитическая желтуха, цианоз),
их тяжесть, трансфузионная зависимость, генетический статус (гомоили гетерозиготность), морфологические изменения клеток. Функциональные свойства вариантов гемоглобина подробно обсуждаются в разделах книги, посвященных патофизиологии отдельных заболеваний.
Структурные изменения включают единичные или двойные аминокислотные замены, делеции аминокислот, их вставки и добавления, а также
сливные цепи, образованные из двух различных полипептидных цепей.
Некоторые аномальные гемоглобины попадают сразу в несколько рубрик. Например, куда отнести стабильные аномальные гемоглобины с
пониженным сродством к кислороду и клиникой цианозов, не входящие
в группу М-гемоглобинов? Куда отнести стабильные варианты с повышенным сродством к кислороду и компенсированным эритроцитозом?
При этом следует учитывать тот факт, что основная масса нестабильных
гемоглобинов характеризуется гемолитической анемией без изменения
сродства гемоглобина к кислороду. С учетом множества критериев ясно,
почему идеальную классификацию пока создать не удается. Надеемся,
что это станет возможным по мере дальнейшего развития учения о патогенезе гемоглобинопатий на молекулярном уровне. Кроме того, приходится учитывать также устоявшиеся исторические названия болезней гемоглобина, кажущиеся анахронизмом.
Большинство аномальных гемоглобинов возникает в результате единичной замены аминокислоты в полипептидной цепи, в чем и состоит
их отличие от нормального HbA. Например, в HbS глутаминовая кислота заменена валином в позиции 6 от N-конца -цепи. Таких примеров
множество; например, описано 434 варианта с единичными заменами
(из них 199 -цепочечных, 337 -цепочечных, 28 -цепочечных и 70 193
Talassem_sindrom.indd 193
30.10.2014 10:21:03
цепочечных) (табл. 5.1). Относительная малочисленность -вариантов по
сравнению с -вариантами объясняется наступившей в ходе эволюции
дупликацией -глобиновых генов, что уменьшает клиническую экспрессию аномалии, в то время как гомозиготы по -цепочечным вариантам
не способны синтезировать нормальный HbA. Поэтому случаи с аномалиями -цепей выявляются обычно при обследовании пациентов, а таковые с аномалиями -цепей не распознаются, кроме диагностированных в
ходе популяционных исследований случаев. Таким же образом, структурные аномалии - и -цепей обычно не вызывают клинической симптоматики, требующей диагностической оценки. Однако это не касается двух
вариантов мутаций -цепи: HbF Poole и HbF M-Osaka. Первый вызывает
нестабильность молекулы у плода и новорожденного, а второй служит
причиной неонатального цианоза.
Другие аномальные гемоглобины характеризуются более сложными
структурными изменениями. У 19 вариантов выявлены двойные аминокислотные замены. Представляют интерес 6 вариантов, у которых одна из
точечных замен идентична таковой у HbS (6 Glu Val). Неудивительно,
что эти гемоглобины обладают свойствами серповидности. Два варианта
имеют одну из замен, свойственных HbC (6 Glu Lys), и еще два — для
HbE (26 Glu Lys).
15 вариантов аномальных гемоглобинов характеризуются утратой одной или более аминокислот, причем во всех случаях, кроме трех, делеции
касаются -цепей. Утрата 1–5 аминокислот приводит в большинстве случаев к нестабильности варианта. У трех имеются вставки остатков в местах делеций, у четырех — одной или более аминокислот без делеций. Такие гемоглобины тоже нестабильны.
Удлинение цепей обнаружено у 13 вариантов. У гемоглобинов
Constant Spring, Icaria, Koya Dora, Little Rock, Paskse к C-концу -цепи добавлена еще 31 аминокислота. Hb Wayne характеризуется 5 дополнительными аминокислотами у С-конца -цепи; гемоглобины Saverne, Cranstone
и Takс — 10, 11 и 10 добавочными аминокислотами соответственно. Точечные мутации в гемоглобинах Marseille, South Florida и Doha ответстТаблица 5.1. Молекулярные аномалии структурных вариантов гемоглобина (Lukens J.N., 1998)
Количество вариантов
Типы аномалий
-цепи
-цепи
-цепи
-цепи
Общее число
Единичные аминокислотные замены
199
337
28
70
634
Замены двух аминокислот
1
18
0
0
19
Делеции и/или вставки
6
16
0
0
28
Удлиненные цепи
7
6
0
0
13
Сливные цепи
Всего*
0
10
9
1
10
213
387
37
71
698
* Общее число вариантов гемоглобина (698) на 10 меньше, чем получаемое при суммировании
первых четырех колонок, поскольку каждый из сливных гемоглобинов помещен в двух из них.
194
Talassem_sindrom.indd 194
30.10.2014 10:21:05
венны за удержание одного из аминокислотных остатков (метионина) у
N-конца -цепи.
К сливным гемоглобинам относят варианты, образующиеся из фрагментов различных полипептидных цепей, — разновидности Hb Lepore, у
которых не--цепи являются гибридными и состоят из частей - и -цепей. Описаны анти-Lepore гибридные гемоглобины с обратным расположением указанных цепей (Miyada, P-Nilotic, P-Congo, P-India, Lincoln Park,
Kenya, Parchman). Информация о новых вариантах гемоглобина сообщалась до 1996 г. в Международный информационный центр по гемоглобинам в Огасте (США), который до недавнего времени публиковал ежегодный каталог.
Характер наследования важнейших видов гемоглобинопатий -цепочечных вариантов (S, C, D, E и O Arab) — аутосомно-рецессивный или кодоминантный в соответствии с законами Менделя. Они встречаются в
гетерозиготном и гомозиготном состояниях, а у гомозигот и у двойных
гетерозигот проявляются в виде гемолитической анемии различной степени тяжести с изменениями морфологии эритроцитов. Остальные гемоглобинопатии, встречающиеся в гомозиготном состоянии в разных
частях света и неродственных этнических группах, — -цепочечные варианты (Hb Siriraj, Hb Porto Alegre, несколько вариантов гемоглобинов G,
Korle Bu, Tampa и KWoolwich), которые являются бессимптомными.
Наследование нестабильных гемоглобинов (включая аномалии с измененным сродством к кислороду) и гемоглобинопатий М — аутосомнодоминантное. Вследствие множественности глобиновых аллелей существуют носители (кроме простых гетерозигот и гомозигот), унаследовавшие
разные аномальные изоаллельные гены (например, SC, SD и др.), и носители, унаследовавшие два аномальных неаллельных гена (например,
HbS/-талассемия и др.), так называемые двойные гетерозиготы. Наибольшую опасность для детей представляют гомозиготные формы СКА,
талассемий, двойные гетерозиготные состояния по генам HbS, HbE и талассемиям, а также некоторые варианты нестабильных гемоглобинов с
резко выраженными функциональными нарушениями. В то же время гомозиготность по гемоглобинам C, D и Е чаще всего характеризуется легкой гемолитической анемией.
Таким образом, современная общая клиническая классификация гемоглобинопатий должна включать в себя не только клинические данные,
но и результаты специальных генетических, молекулярных и других (гематологических, биохимических и т. д.) лабораторных исследований.
Клиническая классификация наследственных гемоглобинопатий
I. Гемоглобинопатии, обусловленные аномалией первичной структуры
молекулы гемоглобина («качественные», или структурные, гемоглобинопатии).
1. Серповидноклеточная болезнь (гемоглобинопатия S), обусловленная уникальными физико-химическими свойствами HbS; она имеет несколько вариантов (гемоглобинопатии: S/талассемия, S/C, S/D, S/E,
S/O Arab и др.).
195
Talassem_sindrom.indd 195
30.10.2014 10:21:05
2. Гомозиготные гемоглобинопатии (С/С, Е/Е, D/D).
3. Гемоглобинопатии, при которых аномалии молекулы ведут к повышенному образованию метгемоглобина и нарушению способности эритроцитов переносить кислород (гемоглобинопатии М).
4. Гемоглобинопатии, приводящие к изменению (повышению или снижению) сродства гемоглобина к кислороду.
5. Гемоглобинопатии, обусловленные наличием нестабильных гемоглобинов и характеризующиеся наличием несфероцитарной гемолитической анемии с тельцами Гейнца в эритроцитах.
6. Бессимптомные гемоглобинопатии (гемоглобины G, Dagestan и др.).
II. Гемоглобинопатии, вызванные нарушением синтеза полипептидных
цепей, входящих в состав нормальных гемоглобинов («количественные» гемоглобинопатии — талассемии).
1. Снижение синтеза -цепей — -талассемии.
2. Снижение синтеза - и -цепей — -талассемии, -талассемии.
3. Сходный с талассемией клинически доброкачественный синдром —
бессимптомное наследственное персистирование фетального гемоглобина (т. е. генетически обусловленное повышение содержания HbF у
взрослых).
III. Гемоглобинопатии, обусловленные двойными гетерозиготными состояниями (например, по одному из генов талассемии и гену «качественной» гемоглобинопатии или же комбинации различных талассемических генов).
5.2. НОМЕНКЛАТУРА ГЕМОГЛОБИНОВ
При открытии новых гемоглобинов они обозначались буквами алфавита. Нормальный взрослый и фетальный гемоглобины были соответственно названы HbA и HbF. Серповидноклеточный гемоглобин первоначально обозначался как HbB, но во избежание путаницы его назвали
HbS и при этом было решено букву «В» латинского алфавита не занимать.
Гемоглобинам, связанным с метгемоглобинемией, была отведена буква
«М». Остальным гемоглобинам в алфавитном порядке были присвоены
другие буквы. После использования буквы «Q» несостоятельность подобной системы обозначения гемоглобинов стала очевидной. Например, получалось, что одно и то же название иногда присваивалось структурно
различным гемоглобинам.
В 1960 г. была введена новая система номенклатуры, согласно которой не должны использоваться буквы «R», «T» и далее (T–Z). Современные
рекомендации позволяют применять единичные буквы только для нормальных HbA и HbF, а также для аномальных гемоглобинов C, E, S и Н. Однако эти буквы могут использоваться в составе более сложных названий.
5.3. ПРЕВАЛИРОВАНИЕ И ЭТНОГЕОГРАФИЧЕСКОЕ
РАСПРОСТРАНЕНИЕ
По данным ВОЗ (2006), около 7 % населения являются носителями
гемоглобинопатий. Ежегодно рождается около 300 000–500 000 гомо196
Talassem_sindrom.indd 196
30.10.2014 10:21:05
HbS
HbC
HbE
-талассемия
Рис. 5.1. Распространение важнейших гемоглобинопатий в мире (МФТ, 2000)
зиготных носителей с тяжелой формой данной патологии, из них 70 %
приходится на СКБ. Среди всех новорожденных с гемоглобинопатиями
60 000–70 000 случаев приходится на талассемию, около 50 000 из них
умирают в раннем возрасте. До недавнего всплеска миграционных процессов гемоглобинопатии встречались в Южной Европе (Средиземноморье), Африке и Азии (рис. 5.1). Данная патология не выявлялась у коренного населения Америки и Австралии. Наблюдается закономерность:
районы, эндемичные по гемоглобинопатиям, находятся в тропической
и субтропической зонах. При этом играют роль такие факторы, как принадлежность к определенным этническим и расовым группам, религия,
родство племен, социальные условия и обычаи, частота межплеменных и
кровнородственных браков, степень и направления миграционных потоков населения и заболеваемость тропической малярией. Установлено, что
распространение аномальных гемоглобинов в зависимости от указанных
факторов значительно варьирует. Миллионы людей в мире являются носителями таких наиболее распространенных аномальных вариантов, как
гемоглобины S, C, E и D Punjab, Lepore и Constant Spring. Находки других
вариантов чаще бывают спорадическими.
В настоящее время можно считать распространение важнейших (клинически значимых) аномальных гемоглобинов и талассемий повсеместным (см. цветную вклейку, рис. 5.2). Благодаря нескольким миграционным потокам, которые не прекращаются по настоящее временя и
направлены из стран, эндемичных по гемоглобинопатиям, в Великобританию, страны Северной и Западной Европы, распространение данных
патологий в этих регионах возрастает. В табл. 5.2 представлены данные
Международной федерации талассемии (МФТ) по распространению -та197
Talassem_sindrom.indd 197
30.10.2014 10:21:05
Таблица 5.2. Распространенность гена -талассемии в странах Европы и СНГ
(материалы XV Конгресса педиатров России, 2011)
Страна
Число носителей
Страна
Число носителей
Норвегия
0,1 %
Босния и Герцеговина
1,2 %
Дания
0,1 %
Австрия
0,1 %
Сербия
1,2 %
Финляндия
0,1 %
Украина
0,1 %
Мальта
3,0 %
Бельгия
0,1 %
Ирландия
0,1 %
Хорватия
0,8 %
Польша
0,1 %
Турция
2,2 %
Великобритания
0,44 %
Азербайджан
8,0 %
Кипр
15,0 %
Греция
8,0 %
Франция
0,7 %
Таджикистан
5,0 %
Албания
5,0 %
Италия
3,2 %
Германия
0,1 %
Узбекистан
3,0 %
Нидерланды
0,1 %
Россия
0,1 %
Швеция
0,1 %
Казахстан
1,5 %
Македония
2,6 %
Болгария
2,5 %
Румыния
1,0 %
Киргизия
1,5 %
Туркмения
1,2 %
Испания
0,4 %
Швейцария
0,1 %
Португалия
1,4 %
Армения
1,7 %
лассемии в странах Европы и СНГ. Аналогичные процессы происходят и в
России, где отмечается значительный приток населения из Закавказья и
Средней Азии, бывших республик СССР.
Считаем уместным охарактеризовать распространение важнейших
аномалий гемоглобина в наиболее эндемичных регионах Восточного полушария.
5.3.1. Средиземноморский регион
Популяции, проживающие в бассейне Средиземного моря (Италия,
Греция, Кипр, Сирия, Ливан и др.), отличаются высокой частотой распространения -талассемических и в меньшей степени -талассемических
генов. В некоторых районах имеется значительное распространение генов -талассемии, HbS и Hb Lepore, НПФГ и их сочетаний.
На острове Сардиния в ряде селений частота гетерозиготного носительства -талассемии превышает 30 %, на острове Сицилия, юге Италии
и в долине реки По (округ Феррара) — 15 %, причем в Ферраре преобладает 0-талассемия. Наличие большого числа больных с тяжелой формой
талассемии (анемии Кули) резко повышает потребность в крови, которая
нередко сочетается с низкой донороспособностью населения. Во многих
странах весьма эффективно функционируют специальные центры по лечению и профилактике талассемий, работающие с большой нагрузкой
(так, около 700 больных наблюдаются в талассемическом центре Никозии). В этом регионе достигнут значительный прогресс в профилактике и
лечении талассемий.
198
Talassem_sindrom.indd 198
30.10.2014 10:21:05