Cấu trúc và chức năng của các huyết sắc tố bình thường

TÓM TẮT

Cấu trúc – Các nghiên cứu về hemoglobin đã cung cấp những hiểu biết cơ bản về cấu trúc, sự biểu hiện và chức năng của gen. Hemoglobin ở người là các dị tứ phân (heterotetramers) bao gồm hai chuỗi dạng alpha và hai chuỗi dạng beta, được mã hóa bởi hai cụm gen điều hòa độc lập (hình 1). Mỗi chuỗi globin gắn với một phân tử heme, bao gồm một vòng protoporphyrin IX bao quanh một ion sắt hóa trị hai. (Xem mục ‘Tổng quan’ ở dưới.)

Chức năng – Hemoglobin gắn oxy tại phổi và giải phóng oxy cho các mô. Quá trình này diễn ra nhờ tính hợp tác (cooperativity). Các tứ phân hemoglobin chưa gắn oxy trong một phân tử hemoglobin gắn oxy chậm, nhưng khi quá trình oxy hóa tiến triển, sự gắn kết oxy với các chuỗi globin còn lại sẽ tăng tốc. Điều này được thể hiện qua dạng đường cong hình chữ S của đường phân ly oxy-hemoglobin (hình 4). (Xem mục ‘Quá trình gắn và giải phóng oxy’, ‘Tính hợp tác’ và ‘Ái lực với oxy’ ở dưới.)

Đường cong dịch chuyển sang phải (giảm ái lực với oxy, tăng cường cung cấp oxy cho mô) khi nhiệt độ tăng và pH giảm.

Đường cong dịch chuyển sang trái (tăng ái lực với oxy, giảm cung cấp oxy cho mô) khi nhiệt độ giảm, pH tăng, nồng độ 2,3-BPG (bisphosphoglycerate) thấp và nồng độ hemoglobin bào thai (Hb F) cao.

Thay đổi theo chu kỳ sống – Các gen globin được biểu hiện khác nhau trong giai đoạn phát triển phôi, bào thai và sau khi sinh. Các đặc tính và ái lực với oxy khác nhau của chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển oxy qua dịch ối đến phôi, từ nhau thai đến bào thai và từ phổi đến các mô. Độ tuổi xuất hiện các triệu chứng lâm sàng của các biến thể gen globin khác nhau tùy thuộc vào kiểu biểu hiện của gen bị ảnh hưởng. (Xem mục ‘Nguyên lý chuyển đổi hemoglobin và ý nghĩa lâm sàng’ và ‘Ảnh hưởng đến độ tuổi khởi phát của các bệnh lý hemoglobin’ ở dưới.)

Hemoglobin phôi – Loại hemoglobin này được sản xuất bởi các nguyên hồng cầu trong túi noãn hoàng, bao gồm Hb Gower I (zeta2/epsilon2), Portland (zeta2/gamma2) và Gower II (alpha2/epsilon2). Chúng được thay thế bởi Hb F vào khoảng tuần thứ 14 của thai kỳ. (Xem mục ‘Hemoglobin phôi’ ở dưới.)

Hemoglobin bào thai – Quá trình sản xuất Hb F bắt đầu khi sự tạo máu được thiết lập ở gan và lách bào thai, đạt khoảng 90% vào tuần thứ 28 của thai kỳ, giảm xuống còn khoảng 60% khi đủ tháng và xuống dưới 1% trong vòng vài tháng sau sinh. Nguyên nhân gây tăng Hb F và các chiến lược điều trị nhằm tăng Hb F trong bệnh hồng cầu hình liềm và thalassemia được thảo luận riêng. (Xem mục ‘Hb F’ ở dưới và “Hemoglobin bào thai (Hb F) trong sức khỏe và bệnh lý”.)

Hemoglobin người trưởng thành – Hb A (alpha2/beta2) chiếm khoảng 95% đến 98% tổng lượng hemoglobin từ khoảng 6 tháng tuổi trở đi. Hb A₂ (alpha2/delta2) chiếm khoảng 2% đến 3%, nồng độ này tăng hoặc giảm trong một số bệnh lý di truyền và mắc phải (ví dụ: giảm trong thiếu sắt, tăng trong beta thalassemia) (bảng 1). Việc tăng nồng độ Hb A₂ hiện đang được nghiên cứu trong điều trị các bệnh lý beta-hemoglobinopathy. (Xem mục ‘Hb A’ và ‘Hb A2’ ở dưới.)

Hemoglobin A1c – Hemoglobin A1c là Hb A có gắn thêm các phân tử glucose. Nó chiếm khoảng 3% tổng lượng hemoglobin trong hồng cầu người trưởng thành và tăng trong bệnh đái tháo đường, đặc biệt khi mức glucose máu cao. Nồng độ này giảm khi có tình trạng tan máu, làm giảm độ chính xác khi dùng làm dấu ấn đánh giá đường huyết trong bệnh hồng cầu hình liềm, thalassemia và các bệnh thiếu máu tan máu mạn tính khác. (Xem mục ‘Glycat hóa/glycosyl hóa’ và ‘Vai trò của Hb A1c trong đánh giá mức glucose máu’ ở dưới.)