اصول پایه آنمی (بخش اول)

تهیه و تنظیم: دکتر محمد قهری

۱. آنمی چیست؟

آنمی به معنای کم‌تر بودن غلظت هموگلوبین (Hb) نسبت به یک مقدار مرجع (reference range) است که بر اساس سن و جنسیت تعریف شده است.

طبق تعریف سازمان بهداشت جهانی  (WHO)، حد پایین محدوده طبیعی غلظت هموگلوبین در زنان ۱۲/۰ گرم در دسی لیتر و در مردان ۱۳/۰ گرم در دسی لیتر است.

محدوده مرجع برای کودکان به سن کودک بستگی دارد. عمدتا غلظت هموگلوبین در روزهای اول زندگی نوزاد بالا است. متوسط ​​سطح هموگلوبین در هنگام تولد ۱۹/۳ گرم در دسی لیتر است.

جدول ۱. پایین‌ترین حد نرمال برای غلظت هموگلوبین طبق سازمان بهداشت جهانی.

۲. سایر پارامترهای آزمایش شمارش کامل خون (CBC) در تعیین آنمی چقدر مفید هستند؟

کاهش غلظت هموگلوبین معمولاً با کاهش تعداد مطلق گلبول‌های قرمز (RBC count) و هماتوکریت (Hct) همراه است. اما همیشه هم به این صورت نیست. گاهی ممکن است این پارامترها علی‌رغم کاهش سطح هموگلوبین، بازهم در محدوده مرجع باشند. به همین دلیل این دو پارامتر برای آزمایش‌های غربالگری آنمی مناسب نیستند.

شاخص‌های (اندیس‌های) گلبول قرمز از پارامترهای غربالگری آنمی نیستند. با این وجود نقش مهمی در تعیینِ نوع کم خونی ایفا می‌کنند.

مقدار متوسط هموگلوبین گلبول قرمز (MCH) که از غلظت هموگلوبین و تعداد گلبول‌های قرمز محاسبه می‌شود، میانگین هموگلوبین موجود در یک اریتروسیت را نشان می‌دهد.

حجم متوسط گلبول قرمز (MCV) که از طریق هماتوکریت و تعداد گلبول‌های قرمز محاسبه می شود، با حجم متوسط ​​یک گلبول قرمز در ارتباط است.

غلظت متوسط هموگلوبین گلبول قرمز (MCHC)، مقدار هموگلوبین در ۱۰۰ میلی لیتر گلبول های قرمز را نشان می‌دهد و از طریق غلظت هموگلوبین و هماتوکریت محاسبه می‌شود.

جدول ۲. محدوده مرجع برای پارامترهای CBC

شمارش رتیکولوسیت‌ها (retics) تعداد گلبول‌های قرمز تازه ایجاد شده که وارد خون محیطی شده‌اند را به عنوان بخشی از شمارش کامل RBC نشان می‌دهد.

این در واقع سنجش تولید سلول‌های قرمز است و برای تشخیص افتراقی کم خونی اهمیت دارد. شمارش گلبول‌های سفید خون (WBC) تعداد گلبول‌های سفید یا لکوسیت‌ها را نشان می‌دهد.

۳. چه عوامل دیگری می‌توانند بر غلظت هموگلوبین تأثیر بگذارند؟

حجم پلاسما بر غلظت هموگلوبین خون تأثیر بسزایی دارد. این بدان معناست که افزایش حجم پلاسما (به عنوان مثال در هیدرمی حاملگی) می‌تواند باعث کم خونی شود حتی اگر مقدار کل هموگلوبین موجود طبیعی باشد.

در مقابل، کاهش حجم پلاسما (به طور مثال در اثر کم‌ آبی یا دهیدراسیون) می‌تواند کم خونی موجود را پنهان کند.

در از دست دادن خون به‌صورت حاد، غلظت هموگلوبین در ابتدا بدون تغییر باقی می‌ماند. میزان کم خونی را تنها پس از ۲۴ ساعت می‌توان قضاوت کرد، یعنی زمانی که پلاسمای از دست رفته با خون توسط مایع خارج سلولی جایگزین شده باشد.

سایر منابع احتمالی خطا ممکن است هنگام جمع آوری نمونه خون رخ دهد. به عنوان مثال در نمونه گیری خون وریدی، حفظ انسداد وریدی به مدت چند دقیقه منجر به افزایش غلظت سلولی و هموگلوبین می‌شود.

همچنین در خونگیری مویرگی، فشار قوی و مکرر یا به اصطلاح milking می‌تواند منجر به رقیق شدن نمونه با مایع بافتی و در نتیجه کاهش غلظت هموگلوبین شود.

استفاده از نمونه‌های منعقد شده، یا نمونه‌هایی که به خوبی مخلوط نشده اند و یا در صورتی‌که لوله‌های نمونه گیری محتوی EDTA  به مقدار کافی پر نشده باشند نیز منجر به مشخص نشدن غلظت واقعی هموگلوبین می‌شود.

۴. عملکرد هموگلوبین چیست؟

وظیفه اصلی هموگلوبین رساندن اکسیژن به بافت‌ها، حذف دی اکسید کربن از بافت‌ها و حمل آن به ریه‌ها است. هموگلوبین به عنوان یک سیستم بافری قوی، نقش مهمی در حفظ pH فیزیولوژیکی دارد.

۵. ساختار هموگلوبین چگونه است؟

هموگلوبین از یک بخش پروتئینی به نام گلوبین (globin) و یک بخش متصل شونده به اکسیژن به نام “هم” (heme) تشکیل شده است.

ساختار اصلی هموگلوبین یک تترامر (tetramer) متشکل از چهار زنجیره گلوبین است که هر یک دارای یک گروه “هم” است. چندین نوع مختلف زنجیره گلوبین وجود دارد که از نظر تعداد و توالی اسیدهای آمینه متفاوت هستند. پس از تولد، فقط زنجیره‌های α ، β ، γ و δ از نظر فیزیولوژیکی ایجاد می‌شوند. هر مولکول هموگلوبین شامل دو جفت زنجیره گلوبین یکسان (identical globin chains) است.

۶. آیا انواع مختلف هموگلوبین وجود دارد؟

بسته به اینکه کدام دو زنجیره گلوبین، تترامر گلوبین را تشکیل می‌دهند، انواع مختلفی از هموگلوبین وجود دارد.

در بزرگسالان سالم، هموگلوبین عمدتا از دو زنجیره α و دو زنجیره  β(α₂β₂) تشکیل شده و Hb-A نامیده می‌شود.

مقادیر کمی از هموگلوبین‌های Hb-A₂ و Hb-F نیز در بدن بزرگسالان وجود دارد.

در هموگلوبین Hb-A₂ دو زنجیره β با دو زنجیره δ جایگزین شده و در هموگلوبین Hb-F نیز دو زنجیره β با دو زنجیره γ جایگزین می‌شوند.

Hb-F (α₂γ₂) هموگلوبین اصلی دوران جنینی و نوزادی است. تغییر هموگلوبین جنینی به هموگلوبین بزرگسالان 3-6 ماه پس از تولد اتفاق می‌افتد.

جدول ۳. درصد هموگلوبین های مختلف خون در نوزادان و بزرگسالان.

۷. ساختار شیمیایی هم (heme) چیست؟

Heme شامل 4 حلقه پیرول (pyrrole) است. این 4 حلقه، یک حلقه پروتوپورفیرین (protoporphyrin) را تشکیل می‌دهند که در مرکز آن یک اتم آهن (⁺ Fe²) قرار دارد.

آهن از طریق اتم نیتروژن که در هر حلقه پیرول وجود دارد، به چهار حلقه‌ی پیرول موجود در پروتوپورفیرین متصل می‌شود.

از آنجایی که اتم آهن دارای 6 جفت الکترون است، اتم آهنِ موجود در مولکول هم هنوز دارای دو محل اتصال خالی می‌باشد. یکی در پایین و دیگری بالای حلقه پورفیرین.

در هموگلوبین، یکی از این محل‌های اتصال برای متصل کردن یا مهار کردن Heme به زنجیره گلوبین استفاده می‌شود. این کار از طریق یکی از اتم‌های نیتروژنِ ایمیدازول (imidazole nitrogen atoms) که متعلق به اسید آمینه هیستیدین (amino acid histidine) هستند، صورت می‌گیرد. محل اتصال دیگر، محل عملکردی هموگلوبین است که برای انتقال، به صورت برگشت پذیر به مولکول اکسیژن متصل می‌شود.

در دئوکسی هموگلوبین (deoxyhemoglobin) این محل اتصال آزاد باقی مانده و در برابر اکسیده شدن توسط اسیدهای آمینه‌هایی که در زنجیره گلوبین اطراف وجود دارند، محافظت می‌شود.

۸.  کدام سلول‌ها Heme تولید می‌کنند؟

Heme نه تنها مولکول عملکردی هموگلوبین است، بلکه جزء ضروری بسیاری از آنزیم‌ها در میتوکندری‌ها (سیتوکروم‌های, a₃  b, c₁, c, a) و در سیتوزول (کاتالاز) است. به همین دلیل نه تنها سلول‌های اریتروپوئتیک (سلول‌های دودمانی گلبول‌های قرمز)  بلکه عملاً همه‌ی سلول‌ها قادر به تولید “هم” هستند. میزان تولید “هم” به‌ویژه در کبد بالا است.

۹. هموگلوبین چگونه اکسیژن را منتقل می‌کند؟

در مولکول هموگلوبین، اکسیژن به صورت آزادانه به یکی از شش ظرفیت کوئوردینانسی (coordination valencies) اتم آهن (فرو) متصل است. این بدان معناست که اکسیژن می‌تواند به شکل مولکولی منتقل شود به طوری‌که ظرفیت آهن تغییر نمی‌کند.

توانایی اتصال آزادانه‌ی Heme به اکسیژن بستگی به وجود گلوبین دارد. اگر Heme با پروتئین‌های دیگری همراه شود، این خاصیت حیاتی آهن از بین می‌رود.

در طی اکسیژن رسانی یا اکسیژن زدایی هموگلوبین، تغییرات ساختاری در مولکول هموگلوبین رخ می دهد که بر توانایی آن در تخلیه اکسیژن تأثیر می گذارد.

بنابراین، هنگام تحویل اکسیژن زنجیره‌های β در Hb-A از هم جدا می‌شوند، تا محلی برای متابولیت گلیکولیز –diphosphoglycerate (2,3-DPG)ء2,3 ایجاد شود که آزادسازی اکسیژن را تسهیل می‌کند.

۱۰. چه عواملی ظرفیت انتقال O₂ را در هموگلوبین تعیین می‌کنند؟

اشباع اکسیژن در هموگلوبین با فشار سهمی (پارشیال) O₂ تعیین می‌شود و از منحنی تجزیه اکسیژن (اکسی هموگلوبین) پیروی می‌کند.

زمانی‌که فشار سهمی اکسیژن 6/26 میلی متر جیوه باشد، معمولا نیمی از هموگلوبین از اکسیژن اشباع شده است (P50).

هرچه از منحنی تجزیه اکسیژن به سمت چپ پیش برویم، کاهش P50 باعث افزایش میل هموگلوبین  به اکسیژن شده و اکسیژن رسانی به بافت را دشوارتر می‌کند.

هرچه از منحنی تجزیه اکسیژن به سمت راست پیش برویم، افزایش P50 باعث کاهش میل هموگلوبین  به اکسیژن شده و اکسیژن رسانی به بافت را تسهیل می‌کند.

موقعیت منحنی تجزیه اکسیژن با غلظت DPG 2,3 گلبول قرمز، غلظت یون  H⁺ و فشار سهمی CO₂ تعیین می‌شود.

افزایش غلظت این پارامترها منجر به تغییر مکان منحنی تجزیه اکسیژن به سمت راست می‌‌شود.

افزایش دمای بدن نیز باعث تغییر مکان منحنی تجزیه اکسیژن به سمت راست می‌‌شود درحالیکه دماهای پایین‌تر بدن منحنی را به چپ متمایل می‌کند.

تحت شرایط فیزیولوژیکی تبادل اکسیژن در ناحیه ی بین اشباع 95% (شریانی) و 70% (وریدی)  با فشار متوسط اکسیژن 95 میلی متر جیوه (شریانی) و 40 میلی متر جیوه (وریدی) اتفاق می‌افتد.

۱۱. ظرفیت انتقال اکسیژن هموگلوبین چقدر است؟

مولکول هموگلوبین قادر است یک مولکول اکسیژن را به هر گروه Heme متصل کرده و در این فرآیند به اکسی هموگلوبین (oxyhemoglobin) تبدیل شود. این بدان معناست که در شرایط عادی 1 گرم هموگلوبین قادر به انتقال ۱/۳۹ میلی لیتر اکسیژن است.

در مقایسه با اتصال صرفا فیزیکی اکسیژن، اتصال اکسیژن به هموگلوبین میزان اکسیژن خون را 70 برابر افزایش می‌دهد.

زمانی‌که غلظت هموگلوبین 14 گرم در دسی لیتر باشد، 5 لیتر خون قادر به انتقال حدود 100 لیتر اکسیژن است.

۱۲. هموگلوبین چه نقشی در حذف CO₂ از بافت‌ها دارد؟

هموگلوبین به دو طریق در حذف دی اکسید کربن از بافت‌ها و انتقال آن به ریه‌ها دخیل است.

در گلبول‌های قرمز، بیشتر CO₂ توسط آنزیم کربنیک آنهیدراز (carbonic anhydrase) به H₂CO₃ هیدراته می‌شود که به ^–HCO₃ و ⁺H تجزیه می‌شود. ⁺Hت وسط هموگلوبین بافر می‌شود.

بخشی از CO₂، مستقیماً به گروه NH₂  مولکول هموگلوبین متصل می‌شود و باعث تشکیل کاربامینو هموگلوبین (carbaminohemoglobin) می‌گردد.

۱۳. ظرفیت انتقال CO₂ هموگلوبین چقدر است؟

تحت شرایط فیزیولوژیکی 100 میلی لیتر خون حدودا حاوی 50 میلی لیتر CO₂ است.

حدود 44 میلی لیتر از آن بصورت  شیمیایی به عنوان بی‌کربنات و حدود 1-3 میلی لیتر به عنوان کاربامینوهموگلوبین متصل می‌شوند.

حدود 5/2 میلی لیتر CO₂، به‌صورت محلول فیزیکی وجود دارد.

بنابراین مقدار  CO₂ متصل شده به صورت شیمیایی که توسط هموگلوبین حذف می‌شود تقریبا 20 برابر مقدار دی اکسید کربن منتقل شده از طریق فیزیکی است.

۱۴. سنتز همو گلوبین در کجا انجام می‌شود؟

هموگلوبین در سلول‌های اریتروپوئتیک تولید می‌شود (دو سوم در اریتروبلاست‌ها و یک سوم در رتیکولوسیت‌ها). اریتروسیت‌ها قادر به تولید هموگلوبین نیستند. دو جزء هموگلوبین، یعنی Heme و گلوبین، به‌صورت مستقل از یکدیگر تولید می‌شوند.

سنتز Heme در میتوکندری‌ها و سنتز گلوبین در ریبوزوم‌ها انجام می‌شود.

۱۵. سنتز همو گلوبین چگونه انجام می‌شود؟

سنتز Heme با فشرده شدن گلیسین و سوکسینیل کوآنزیم آ  آغاز می‌شود. در این واکنش ویتامین B₆  به عنوان کوآنزیم و δ-آمینولوولینیک اسید سنتتاز به عنوان آنزیم تنظیم کننده کلیدی نقش دارند.

میزان سنتز توسط اریتروپویتین (تحریک) و Heme (مهارکننده) تنظیم می‌شود.

پس از چندین مرحله میانی، سرانجام پروتوپورفیرین IX شکل می‌گیرد که در آن یک اتم آهن (فرو) گنجانده شده و توسط آنزیم ferrochelatase کاتالیز می‌شود. مولکول به دست آمده فروپروتوپورفیرین IX یا Heme است. هر مولکول Heme به زنجیره گلوبین که توسط اسید آمینه‌های موجود در ریبوزوم‌ها سنتز شده است، متصل می‌شود. نقشه‌های دقیق ساخت زنجیره‌های گلوبین مذکور در کروموزوم‌های 11 و 16 قرار دارد. ترکیب چهار زنجیره گلوبین حاوی Heme برای تشکیل یک تترامر، سنتز هموگلوبین را تکمیل می‌کند.