Из за чего может быть низкий гемоглобин: Низкий гемоглобин – цены на лечение, симптомы и диагностика геморроя в «СМ-Клиника»

By | 24.06.2018

Пониженный гемоглобин – причины, симптомы и последствия

Как добраться в медицинский центр

1-й Нагатинский проезд, дом 14.

от метро Нагатинская:

Из метро выход №4, автобусная остановка «Метро Нагатинская». Автобус 142 до остановки 1-й Нагатинский проезд. Перейти дорогу, идти вдоль Почты и Вестерн Юнион по Проектируемому проезду. Выйти к 1-му Нагатинскому проезду. Слева будет большое красное здание с балконом, подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

от метро Пражская:

От м. Пражская доехать до м. Нагатинская.

Из метро выход №5. Трамваи: 3, 16 до остановки 1-й Нагатинский проезд.

Из метро выход № 4, автобусная остановка «Метро Нагатинская», автобус т8 до остановки 1-й Нагатинский проезд.

от метро Анино:

Из метро выход №4. Дойти до автобусной остановки «Метро Анино», сесть на автобус т40 до остановки 1-й Нагатинский проезд.

метро Южная:

От метро Южная доехать до метро Нагатинская.

Из метро выход №4, к автобусу т8, или выход №5 к трамваям 3, 16. До остановки 1-й Нагатинский проезд.

от метро Варшавская:

От метро пройти к автобусной остановке и автобусам т40, 142, т8 до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Нагорная:

От метро Нагорная доехать до метро Нагатинская. Выход №4 к автобусам т8, 142, н8(ночной), т40, или выход №5 к трамваям 3, 16 до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Тульская:

Из метро выход №2, перейти Большой Староданиловский переулок, слева будет аптека «Ригла» и сеть магазинов. Пройти через парк к Даниловской часовне, повернуть направо и выйти к трамвайной остановке «Серпуховская застава». Сесть на 3-й трамвай, доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Царицыно:

От Царицыно доехать до метро Каширская, дойти до автобусной остановки. Сесть на автобус т71, Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Орехово:

От метро Орехово доехать до метро Каширская, выход №4, повернуть направо, пройти памятник Г.К. Жукову, дойти до автобусной остановки. Сесть на автобус т71, Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от метро Домодедовская:

Из метро выход №12, слева будет автобусная остановка. Сесть на автобус т71. Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд».

от ж/д станция Чертаново:

От станции перейти дорогу, пройти вдоль Проектируемого проезда к Дорожной улице, повернуть налево, идти к автобусной остановке «Центр боевых искусство». Автобусы: 683, 225, 241. Доехать до остановки «Метро Варшавская». Перейти дорогу, пройти к автобусной остановке и автобусам т40, 142. Доехать до остановки 1-й Нагатинский проезд.

от метро Коломенская:

Из метро перейти дорогу и пройти Билайн и Юнистрим к остановке «Метро Коломенская». Сесть на 47, 49 трамвай, доехать до остановки «Ювелирный завод». Повернуть налево к Проектируемому проезду, пройти вдоль медицинского центра и Следственного отдела, пройти Дикси. Обогнуть жилое здание и идти по Проектируемому проезду до светофора. Перейти дорогу к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

Из метро выход №7, к автобусной остановке «Метро Коломенская». Автобусы: 751, 351. Доехать до остановки «Нагатинская набережная, 10». Пройти вдоль набережной до автозаправки «Татнефть» и шлагбаум. Пройти до жилого дома и повернуть налево. Выйти на 1-й Нагатинский проезд. Пройти кофейню «Глафира» до светофора. Перейти дорогу. Пройти вперед и выйти к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

Из метро выход №5, справа будет автобусная остановка. Автобусы: 901, 299, 608, т71. Доехать до остановки «1-й Нагатинский проезд». Пройти Пятерочку (будет слева), повернуть налево к Почте и Вестерн Юнион, идти прямо по Проектируемому проезду. Выйти к 1-вому Нагатинскому проезду. Слева будет большое красное здание с балконом, подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

от метро Технопарк:

От Технопарка доехать до метро Коломенская, выход №1, пройти «Французскую выпечку», выйти к трамвайной остановке. Сесть на 47, 49 трамвай, доехать до остановки «Ювелирный завод». Повернуть налево к Проектируемому проезду, пройти вдоль медицинского центра и Следственного отдела, пройти Дикси. Обогнуть жилое здание и идти по Проектируемому проезду до светофора. Перейти дорогу к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

от метро Автозаводская:

От метро Автозаводская доехать до метро Коломенская, выход №1, пройти «Французскую выпечку», выйти к трамвайной остановке. Сесть на 47, 49 трамвай, доехать до остановки «Ювелирный завод». Повернуть налево к Проектируемому проезду, пройти вдоль медицинского центра и Следственного отдела, пройти Дикси. Обогнуть жилое здание и идти по Проектируемому проезду до светофора. Перейти дорогу к большому красному зданию (дом 14) с балконом. Подняться на балкон, там будет вывеска «ЭльКлиник».

Низкий гемоглобин — симптомы и причины

Гемоглобин — это элемент крови, который выполняет функцию транспортировки кислорода к тканям и клеткам, забирая углекислый газ обратно в легкие. Этот белок содержится в эритроцитах — красных кровяных тельцах, однако эритроциты выступают лишь “транспортом”, тогда как гемоглобин — контейнер с кислородом. Любые изменения в показателях гемоглобина — это не причина болезни, а ее следствие. А вот причин может быть множество, начиная с неправильного питания до действительно серьезных заболеваний. А результат — анемия, низкий уровень гемоглобина.

Причины низкого гемоглобина

Развитие анемии вызывают следующие причины:

  • Слишком быстрое разрушение эритроцитов.
  • Серьезная потеря крови.
  • Нарушения в работе кроветворных органов. Анемия может возникнуть из-за неблагоприятных условий окружающей среды, травм, инфекций, генетических причин и патологий, недостаточного количества питательных веществ.
  • Дефицит витаминов и микроэлементов, особенно железа. На развитие этого типа анемии могут повлиять несбалансированное питание, нарушения в работе органов пищеварительной системы, недостаточное количество железа, которое попадает в организм через пищу, или повышенная потребность в железе, хронические кровопотери, длительный прием лекарственных препаратов, алкогольная зависимость.

Степени низкого гемоглобина и их признаки

  • Легкая степень. Уровень гемоглобина падает до 90 г/л. Обычно во время легкой анемии человек не чувствует каких-либо изменений в организме, поэтому диагностируется случайно — после сдачи анализа крови. Однако все-таки иногда больные жалуются на быструю утомляемость и слабость.
  • Средняя степень. Уровень гемоглобина колеблется от 70 г/л до 90 г/л. Больной наблюдает признаки легкой анемии, а также головокружение. К тому же появляются проблемы с кожей (она становится шершавой и сухой), могут появляться трещины на губах, проблемы с пищеварением — запор, диарея, метеоризм.
  • Тяжелая степень. Уровень гемоглобина падает ниже 70 г/л. Человек наблюдает признаки легкой и средней анемии, к которым добавляется потеря сознания, мушки перед глазами, остановка менструации. Кожа становится бледной, а волосы и ногти — ломкими. Чувствуется усталость даже после легких физических нагрузок, а руки и ноги постоянно мерзнут.

Кроме этого, к признакам низкого гемоглобина можно отнести:

  • затрудненное дыхание;
  • выпадение, тусклость и ломкость волос;
  • слабость в мышцах;
  • частые инфекционные заболевания;
  • ухудшение памяти.

Низкий уровень гемоглобина опасен, если его не лечить — это приведет к нарушениям в работе всех органов.

Диагностика и лечение низкого гемоглобина

Прежде всего, если наблюдаются симптомы анемии или вы хотите пройти плановое обследование, стоит обратиться к терапевту или гематологу. Врач проведет осмотр и назначит необходимые анализы — чаще всего это анализ крови. После получения результатов и сбора анамнеза врач сможет назначить правильное лечение, направить к необходимому узконаправленному специалисту или на дополнительные исследования при необходимости.

Лечение низкого гемоглобина зависит от вида анемии и причин, которые ее спровоцировали. Это может быть диета, прием витаминов, биодобавок, лекарственных препаратов и тому подобное. Только врач может определить причину и назначить необходимое лечение.

Звоните по номеру (067) 127-03-03, (044) 490-25-03 или заполните форму на сайте, чтобы записаться к терапевту или гематологу.

Смежные направления:

Поделиться новостью:

Автор статьи:

SMC

как определить анемию и узнать ее причины

Анемия может долго не проявлять себя, и человек понятия не имеет, что у него низкий гемоглобин. Но у анемии всегда есть причина, которую важно найти и устранить!

Признаками анемии считают частую усталость, физическую слабость, бледную кожу и слизистые. Железодефицитная анемия может также проявлять себя одышкой, головокружениями, шумом в ушах, внезапным учащением пульса. Кожа может стать сухой, ногти ломкими, слоистыми.

Правда, люди, особенно ведущие сидячий образ жизни, частенько списывают эти симптомы на то, что мало двигаются, набрали вес, не бывают на солнце.

Частые причины анемии

Факторов развития анемии довольно много. Перечислим самые распространенные.

Хроническая потеря крови — частая причина железодефицитной анемии у молодых женщин с обильными месячными. Для лечения врачи назначают либо препараты железа во время, до и после «критических дней», либо оральные контрацептивы, которые снижают интенсивность кровотечения. Однако потеря крови может происходить и из-за частых носовых или желудочно-кишечных кровотечений. Тут диагностика и лечение могут быть более сложными.

Нехватка железа, витамина В 12 (цианкобаламина), витамина В 9 (фолиевой кислоты) по отдельности или всех вместе может возникать из-за отсутствия в питании продуктов с этими веществами – это характерно для последователей очень жестких диет или постоянных ограничений в пище. Обычно мы получаем достаточно витаминов с пищей, если питание разнообразное, но могут быть трудности с усвоением витаминов.

Нередко причина нехватки железа – постоянные и малозаметные кровопотери, витамина В 12— нарушения в работе желудочно-кишечного тракта. Хронические гастриты, гастродуодениты, энтериты обычно приводят к анемии.

Повышенное кроверазрушение (гемолиз) тоже приводит к анемии. По окончании срока своей жизни (около 120 дней) эритроциты разрушаются в селезенке. При наличии гемолиза разрушение клеток крови происходит преждевременно, что приводит к уменьшению продолжительности жизни эритроцитов. Анемия развивается, когда костном мозге не успевает синтезировать достаточно эритроцитов взамен разрушенных.

Как проверить?

Комплекс лабораторных тестов «Гематологический, диагностика анемий» не только определит, есть у вас анемия, но и поможет установить ее причину. В него входит несколько комплексов и показателей.

Клинический анализ крови с лейкоцитарной формулой покажет количество всех клеток крови. Будет видно, есть ли у вас анемия, присутствует ли в организме воспалительный процесс, кровопотеря, нет ли подозрения на аллергию или  глистную инвазию.

Ретикулоциты — клетки-предшественники эритроцитов. Их количество показывает, насколько правильно идет процесс кроветворения в костном мозге.

Билирубин общий и прямой — желчный пигмент, конечный продукт распада гемоглобина.

Железо, витамин В 12, витамин В 9 — вещества, необходимые для синтеза гемоглобина.

Трансферрин — белок, которые переносит железо из кишечника в места синтеза и хранения крови (костный мозг, печень, селезенка). Его повышение или понижение указывает на разные причины анемии.

Ферритин — показатель, отражающий запас железа в клетках и тканях.

Латентная железосвязывающая способность сыворотки — способность трансферрина связывать железо. Свидетельствует о железодефиците.

Если часто болит живот…

С возрастом и при хронических заболеваниях ЖКТ часто начинаются проблемы с усвоением витамина В 12. Это может привести к  В 12-дефицитной анемии. Ее может сопровождать снижение мыслительных способностей, депрессивное состояние, покалывание пальцев или их периодическое онемение.

Выявить причину поможет лабораторный тест «Определение антител к фактору Кастла — внутреннему фактору (АВФ)». Внутренний фактор Кастла — белок, который вырабатывают клетки желудка. Именно он обеспечивает всасывание цианкобаламина в кишечнике. При аутоимунном гастрите собственные иммунитет организма синтезирует антитела, которые разрушают внутренний фактор Кастла. Чаще всего это бывает при атрофическом гастрите.

Своевременная сдача анализов и последующий визит к терапевту или гастроэнтерологу поможет без лишних затрат избавить от анемии и взять под контроль ее причины.

Анемия: «железный» аргумент – статьи от специалистов клиники «Мать и дитя»

Что это такое

В нашей крови есть особые клетки – эритроциты, их еще называю «красные клетки крови», потому что именно они и придают ей такой цвет. Эритроциты переносят кислород от легких по кровеносным сосудам к мозгу и другим органам и тканям. В эритроцитах есть гемоглобин – красный, богатый железом белок: вот он-то и доставляет кислород к каждой клетке нашего организма. Если железа будет мало, значит, снизится уровень гемоглобина, и тогда наши клетки начнут страдать от нехватки кислорода. Это состояние и называется анемией.

Чем неприятна анемия во время беременности? Во-первых, не хватает кислорода как маме, так и ребенку, значит, у малыша еще внутриутробно может возникнуть кислородное голодание (гипоксия). Во-вторых, у ребенка тоже может появиться анемия, причем как во время беременности, так и после рождения. Еще при анемии чаще бывает токсикоз и какие-то другие осложнения беременности. Есть и другой важный момент: в родах женщина всегда теряет какое-то количество крови, и если у нее есть анемия, то восстановить свое здоровье после рождения ребенка может быть сложнее.

Чтобы узнать уровень гемоглобина и есть или нет  анемия, делают общий анализ крови.

Нормальным для женщины считается уровень гемоглобина 120–140 г/л.

Во время беременности цифры немного другие:

– 110 г/л – это нижняя граница нормы;

– 90–110 г/л – легкая степень анемии;

– 70–90 г/л – средняя степень анемии;

– менее 70 г/л –тяжелая степень анемии.

Почему возникает анемия

Вообще, есть разные виды анемии, но во время беременности практически всегда она появляется из-за нехватки железа.

Само по себе железо в нашем организме не синтезируется, мы получаем его с пищей или водой. Поэтому если в пище его мало или оно плохо усваивается в желудочно-кишечном тракте, будет его дефицит. И беременность этому дефициту только способствует.

– Эстрогены, уровень которых во время беременности сильно повышается,  тормозят всасывание железа в кишечнике.

– Токсикоз и особенно рвота – еще одна причина, из-за которой всасываемость  железа уменьшается.

– Во время беременности многие женщины перестают есть мясо. Им просто его не хочется или оно даже вызывает отвращение. А мясо – это основной поставщик железа в наш организм. Цепочка простая: меньше мяса – меньше железа – анемия.

– Ребенок в животе у мамы растет, ему для развития тоже нужно железо. Где его взять, сам-то он пока не ест? Только из организма мамы. Если железа на двоих не хватает, то у мамы возможна анемия.

– Если женщина забеременела повторно, а между родами прошло мало времени, то запасы железа у нее еще не восстановились. Вот почему врачи рекомендуют планировать следующую беременность через два года после предыдущей (чтобы уровень железа успел восстановиться).

И вот какой тройной дефицит железа получается: 1) мяса мама не ест или ест мало, значит, железа извне к ней поступает меньше; 2) плюс железо у беременных еще плохо всасывается; 3) ребенок забирает железо для себя. Вот отсюда и анемия.

Как это выглядит

Самые первые симптомы анемии – это слабость, усталость, сонливость, головокружение, плохое настроение. Но все эти признаки часто встречаются у будущих мам, особенно в I триместре, когда идет резкая гормональная перестройка и организм адаптируется к новому состоянию. И женщина нередко думает, что это обычные неудобства беременности. Да и вообще, если анемия легкой степени, то никаких симптомов может и не быть (низкий гемоглобин выявляют только при общем анализе крови). И только при среднетяжелой и тяжелой формах анемии появляются уже характерные симптомы:

Кожа становится бледной, слизистые тоже бледнеют. Но сама по себе бледная кожа еще не значит, что есть анемия, надо еще посмотреть на цвет слизистых оболочек (глаз) или ногтей.

– Кожа сохнет, на ней могут быть трещины, волосы и ногти становятся ломкими. Все это возникает из-за нехватки кислорода. На что еще можно обратить внимание – у беременных обычно волосы становятся густыми, при анемии же они могут выпадать, причем усиленно.

– Во рту появляется стоматит, на губах – заеды (хейлит). Кислорода не хватает, нарушается питание в тканях – отсюда и эти болячки на коже и слизистых.

– Меняются вкус и обоняние: хочется нюхать ацетон, краски или есть мел – это возникает из-за атрофии вкусовых сосочков языка и нарушения восприятия запахов.

– Кожа может не только побледнеть, но еще и пожелтеть. При железодефицитной анемии часто нарушается обмен каротина (витамина А). Наиболее выражена желтизна в области носогубного треугольника.

Как выявить анемию

Как мы уже говорили, в самом начале анемию можно и не распознать, а когда она станет явной, то уровень гемоглобина может быть уже достаточно низким. Поэтому всем беременным надо сдавать общий анализ крови (ОАК) как минимум два раза.

Первое, на что смотрят, – это уровень гемоглобина. Если гемоглобин в ОАК будет менее 110 г/л и к тому же уменьшится количество эритроцитов, то, значит, анемия есть. Но этого еще мало, надо исследовать и другие показатели.

При железодефицитной анемии в клиническом анализе крови также будет:

· Уменьшение цветового показателя (это содержание гемоглобина в одном эритроците) ниже 0,85.

· Уменьшение диаметра эритроцитов, тогда в анализе крови будет написано слово «микроцитоз» (то есть средний диаметр эритроцитов меньше нужной нормы). Иногда при анемии эритроциты будут разных размеров, в анализе будет написано  «анизоцитоз».

·  Снижение гематокрита – это баланс объема жидкой части крови и эритроцитов. Он будет до 0,3 и меньше.

Но анемия не всегда бывает только из-за нехватки железа. Остается еще 2% на другие причины. Поэтому, чтобы убедиться, в чем дело, сдают биохимический анализ крови. Если все дело в железе, то в биохимии крови будут следующие показатели:

· снижение сывороточного железа – менее 12,6 мкмоль/л;

· повышение общей железосвязывающей способности сыворотки (ОЖСС) – более 64,4 мкмоль/л;

· снижение насыщения трансферрина (белок плазмы крови, который осуществляет транспорт ионов железа железом) – менее 16%.

Важный момент: Анемия может возникнуть не только из-за беременности. Вообще, обычная анемия беременных развивается чаще всего во II триместре (иногда она может возникнуть и в конце беременности). Если анемия обнаружена в самом начале беременности, то, скорее всего, она была и до нее и с вынашиванием ребенка никак не связана.

Как предотвратить и лечить анемию

Кто-то скажет, что анемия во время беременности – это обычное дело и в этом нет ничего страшного. Да, это так, анемия есть у 40–60% будущих мам, но это не значит, что надо просто сидеть и ждать, когда она появится. Анемию можно предотвратить, и это гораздо лучше, чем потом лечить ее. Железо поднимается очень долго, к тому же лечение не всегда хорошо переносится, а лекарства недешевы.

Начать можно с самого простого – питаться правильно, ведь железо поступает в организм именно с пищей. Лучше всего усваивается железо из продуктов животного происхождения. Поэтому для профилактики железодефицитной анемии врачи советуют есть мясо (говядину, свинину), птицу, рыбу или печень. Но даже из этих продуктов железо всосется только на 10–30% – здесь все зависит от состояния конкретного организма. Есть железо и в некоторых растительных продуктах: гречке, яблоках, гранатах. Очень часто именно их советуют есть сторонники всего натурального и здорового. Но одними яблоками или гречкой гемоглобин не удержишь, железа там хотя и много, но вот усваивается всего лишь примерно 5–7% этого микроэлемента. Так что мясо пока лидер по содержанию и усвоению железа, и отказываться от него не надо. Ну а если женщина не хочет его есть или она вегетарианка? Тогда стоит принимать поливитамины, биодобавки или лекарства с железом.

Если анемия уже появилась, то рассчитывать только на питание не стоит. Надо идти к врачу и начинать лечение анемии. Обычно доктор назначает препараты железа. Они безопасны дл ребенка, но у многих есть побочные эффекты: тошнота и запор. Поэтому не всегда препарат сразу подходит, иногда приходится его менять. Что еще надо знать про лечение анемии? Уровень гемоглобина быстро поднять сложно, обычно он увеличивается через три-пять недель, так что ждать результатов лечения придется долго. И даже когда гемоглобин придет в норму, это не значит, что лечение надо прекратить. Препараты придется принимать еще некоторое время, чтобы создать запас железа и для себя, и для ребенка.

Но даже из лекарств железо может всасываться не полностью, кроме того, оно совместимо не со всеми веществами. Например, кальций и магний уменьшают всасывание железа. Поэтому пищу, которая содержит много кальция и магния, лучше съесть через два часа после приема железа. Как это выглядит в жизни: мясо не едим вместе с молоком, препараты железа молоком не запиваем и не едим вместе с ними бутерброд с сыром. Еще затрудняют усвоение железа кофеин и танин. Так, одна чашка чая вдвое снижает усвояемость железа. Поэтому кофе и чая во время лечения анемии лучше пить поменьше. Но есть вещества, которые улучшают всасывание железа. Это – витамин С: чтобы железо хорошо усваивалось, надо ежедневно получать 75 мг этого витамина. Для хорошего гемоглобина нужна еще и фолиевая кислота, ее тоже можно принимать дополнительно. Поэтому продукты, в которых много витамина С и фолиевой кислотой, едят вместе с продуктами, содержащими много железа: например, после мяса можно съесть апельсин или готовить мясо со шпинатом.

Если железа будет мало, значит, снизится уровень гемоглобина, и тогда наши клетки начнут страдать от нехватки кислорода.

Обычная анемия беременных развивается чаще всего во II триместре (иногда она может возникнуть и в конце беременности).

Анемия есть у 40–60% будущих мам, но это не значит, что надо просто сидеть и ждать, когда она появится. Анемию можно предотвратить, и это гораздо лучше, чем потом лечить ее.

Памятка для будущих мам

1. Во время беременности сдайте анализ крови как минимум два раза – это самый надежный способ вовремя обнаружить анемию.

2. Ешьте продукты, в которых много железа: и мясо, и птицу, и рыбу, и свежие фрукты и овощи.

3. Предупредить анемию гораздо легче и дешевле, чем ее лечить. Если вы не едите мясо, то спросите врача, может быть, вам надо принимать что-то дополнительно.

4. Не надейтесь только на правильное питание. Если гемоглобин снизился, поднять его без препаратов железа сложно.

Как видим, до анемии лучше дело не доводить. Поэтому сдавайте анализы крови, питайтесь правильно, прислушивайтесь к советам врача – и тогда ваш гемоглобин, а значит, и здоровье всегда будут на высоте!

 

Анемия при сердечно-сосудистых заболеваниях

С.П. Сидорук, Е.Б. Петрова, Н.П. Митьковская

Госпиталь, Аль-Ахса, Саудовская Аравия, УО «Белорусский государственный медицинский университет»

Анемия часто встречается у пациентов с патологией сердечно-сосудистой системы: может наблюдаться у трети пациентов с застойной сердечной недостаточностью и у 10-20% пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС). Причины анемии при болезнях сердца многофакторны и могут включать хроническое воспаление, абсолютный или функциональный дефицит железа, недостаточную выработку и активность эритропоэтина, гемоделюцию, нарушения функции почек. Гемодинамические и негемодинамические изменения вследствие анемии при наличии сопутствующих хронических болезней сердца вносят вклад в увеличение частоты сердечно-сосудистых осложнений. Анемия является независимым фактором риска неблагоприятного исхода при сердечно-сосудистых заболеваниях и, вероятно, является как медиатором, так и маркером неблагоприятного прогноза. Лечение анемии у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями может включать эритропоэтины, переливание крови и прием препаратов железа.

ключевые слова: анемия, сердечно-сосудистые заболевания, ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертензия, дефицит железа, карбоскимальтоза

для цитирования: Сидорук С.П., Петрова Е.Б., Митьковская Н.П. Анемия при сердечно-сосудистых заболеваниях. Неотложная кардиология и кардиооваскулярные риски, 2017, Т. 1, №1, С. 38-45.

Введение

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире. Многие пациенты с сердечно-сосудистой патологией страдают анемией в результате острых или хронических сопутствующих состояний. Согласно критериям Всемирной организации здравоохранения термин “анемия” раскрывается как состояние, при котором наблюдается согласно гендерной принадлежности снижение концентрации гемоглобина в крови: у женщин – менее 120 г/л и менее 130 г/л у мужчин. Анемия является важной проблемой практического здравоохранения, так как влияет на качество жизни, смертность и является частой причиной обращения к врачу.

Во всем мире анемией страдают 1,62 миллиарда людей, что составляет 24,8% от общего населения планеты. Наиболее часто анемии подвержены дети дошкольного возраста (47%), а реже всего – мужчины (12,7%). В половине случаев причиной анемии является дефицит железа [1]. Недостаток железа не только нарушает образование эритроцитов, но и ухудшает клеточные функции, связанные с мышечным метаболизмом, влияет на функцию митохондрий, нейротрансмиттеров, синтез ДНК и иммунную систему [2]. Частота анемии увеличивается с возрастом, что делает ее частым спутником сердечно-сосудистых катастроф. Анализ литературных источников продемонстрировал, что анемия является независимым предиктором кардиоваскулярных заболеваний и неблагоприятных исходов [3].

Влияние анемии на сердечно-сосудистую систему

Для оценки патологического влияния снижения концентрации уровня гемоглобина в крови на кардиоваскулярные риски необходимо рассмотреть физиологическую реакцию организма на анемию. Основными факторами, ответственными за газообмен, выступают: интенсивность кровотока и его распределение, потребление кислорода клетками, оксигенация крови. Гипоксия при анемии компенсируется каскадом гемодинамических и гемодинамически не ассоциированных механизмов, таких как активация продукции эритропоэтина, повышение тканевой утилизации кислорода. Реализация основных гемодинамических факторов достигается путем повышения контрактильной способности миокарда, уменьшения постнагрузки, увеличения преднагрузки, реализацией положительного ино- и хронотропных эффектов. Повышение продукции оксида азота, индуцированная гипоксией вазодилатация и снижение вязкости крови являются причиной уменьшения сосудистого сопротивления и приводят к снижению постнагрузки. Хроническая анемия стимулирует ангиогенез и образование новых мелких сосудов. Развитие коллатералей и микроциркуляторного русла способствует снижению постнаргузки. Повышение венозного возврата (преднагрузки) и кровенаполнения левого желудочка способствуют увеличению конечного диастолического объема и фракции выброса левого желудочка. При кратковременной анемии эти изменения обратимы, при хронизации процесса – приводят к ремоделированию с формированием эссентрической гипертрофии миокарда левого желудочка, как и при других формах объёмных перегрузок.

Увеличение сердечного выброса в свою очередь способствует развитию артериального ремоделирования центральных сосудов эластического типа, таких как аорта и общие сонные артерии, за счёт увеличения просвета и компенсаторного утолщения комплекса интима-медии. Как следствие – повышение систолического давления и инерции, большая масса крови попадает в дилатированную артериальную систему. Активация симпатической нервной системы усиливает контрактильность левого желудочка и увеличивает частоту сердечных сокращений. В присутствии хронических заболеваний сердца эти дополнительные эффекты, опосредованные анемией, способствуют увеличению частоты сердечно-сосудистых осложнений [4].

Анемия при артериальной гипертензии

Нормохромная анемия – нередкая находка у пациентов, страдающих артериальной гипертензией (АГ), и чаще встречается при неконтролируемой гипертензии. Низкий уровень гемоглобина ассоциируется с плохим контролем артериального давления и является индикатором повышенного сердечно-сосудистого риска [5]. Согласно литературным данным, пациенты, страдающие АГ с сопутствующей анемией, имеют более высокие значения среднесуточного, ночного и недостаточное снижение ночного систолического артериального давления по сравнению с теми, у которых наблюдался нормальный уровень гемоглобина. У пациентов с анемией также прослеживается тенденция к увеличению среднесуточных значений диастолического артериального давления [6]. У пациентов с изолированной систолической гипертензией и гипертрофией левого желудочка с сопутствующим снижением уровня гемоглобина наблюдается увеличение сердечно-сосудистой смертности и частоты развитий острых нарушений мозгового кровообращения [7].

Изменение электрокардиограммы при анемии

Электрокардиографические реполяризационные изменения (депрессия сегмента ST, инверсия зубца Т, удлинение интервала QT) часто встречаются у пациентов с анемией как в покое, так и при нагрузке [8]. Было обнаружено, что уровень гемоглобина сильно коррелирует с изменениями на электрокардиограмме [9].

Удлинение интервала QT является предиктором желудочковой аритмии и внезапной смерти. Гипоксия и нарушение доставки кислорода у пациентов с анемией может быть причиной нарушения реполяризации миокарда. Согласно проведенным исследованиям, анемия, макроцитоз и анизоцитоз коррелируют с удлинением интервала QT у пациентов с артериальной гипертензией и могут учитываться в оценке риска внезапной смерти [10]. Низкий уровень железа в остальном у практически здоровых детей отрицательно коррелирует с интервалами QT и QTс и может указывать на дополнительный риск развития аритмии [11].

Mehta и соавт. продемонстрировал значимую и воспроизводимую депрессию сегмента ST у пациентов с железно-дефицитной анемией во время нагрузочных тестов. Эти электрофизиологические изменения исчезали после лечения препаратами железа ещё до нормализации уровня гемоглобина, что может объясняться эффектом железа на тканевом уровне [12].

Анемия при ишемической болезни сердца

Ишемия миокарда определяется степенью выраженности несоответствия потребности кардиомиоцитов в кислороде и возможностями его доставки. Определяющими факторами, влияющими на заинтересованность миокарда в кислороде, являются: частота сердечных сокращений, контрактильность миокарда и напряжение стенки сердца. Факторами, определяющими доставку кислорода к сердцу, являются содержание кислорода в крови и интенсивность коронарного кровотока. Увеличение доставки кислорода к миокарду в ответ на увеличение потребления происходит путем уменьшения сопротивления коронарного русла. Экстракция кислорода кардиомиоцитами даже в покое составляет около 90% [13]. У пациентов без коронарной патологии даже значительное снижение содержания кислорода в коронарном кровотоке может компенсироваться за счёт периферической вазодилатации. При коронарном стенозе этот механизм имеет ограниченные возможности. Согласно данным литературы, у животных с анемией при остром инфаркте миокарда увеличивалась зона инфарцирования, снижалась насосная функция сердца и выживаемость. Переливание крови животным с анемией до уровня гемоглобина 100 г/л уменьшало зону инфаркта и улучшало контрактильную возможность миокарда. Вместе с тем, переливание крови до уровня гемоглобина 120 г/л было связано с увеличением зоны инфаркта [14].

Sabatine et al. обнаружил U-образную зависимость клинических событий при остром коронарном синдроме к 30-му дню: у пациентов с инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST наблюдалось увеличение смертности при уровне гемоглобина ниже 140 г/л и выше 170 г/л, в то время как у пациентов с инфарктом миокарда без подъема сегмента ST смертность, размер инфаркта и ишемии увеличивались при уровне гемоглобина менее 110 г/л и более 160 г/л [15].

Анемия является весомым фактором риска при ишемической болезни сердца (ИБС). Пациенты с ишемической болезнью сердца и сопутствующей анемией имеют более выраженную степень коронарной патологии. Согласно ряду публикаций, у пациентов с ИБС и анемией уровень гемоглобина, сывороточного железа и общая железосвязывающая способность крови отрицательно коррелируют с тяжестью коронарной патологии [16]. У пациентов с ишемической болезнью сердца и сопутствующей анемией наблюдается увеличение смертности по сравнению с категорией лиц с изолированной ИБС, а анемия выступает независимым предиктором возникновения острого ишемического повреждения миокарда [17].

Исследование Ferreira и соавт. выявило, что уровень гемоглобина менее 108 г/л являлся одним из наиболее сильных независимых предикторов смертности к концу первого года при остром коронарном синдроме. Он предложил включить уровень гемоглобина в оценку риска пациентов, госпитализированных с острым коронарным синдромом, так как это является доступным параметром и систематически оценивается при госпитализации [18].

В исследовании Cadilac анемия часто встречалась у пациентов, направленных на первичную ангиопластику по поводу острого инфаркта миокарда. Была продемонстрирована сильная корреляционная связь между снижением уровня гемоглобина и развитием неблагоприятных исходов, увеличением смертности. Сделан вывод, что анемия выступала независимым предиктором госпитальной и общей смертности к концу первого года постинфарктного периода [19]. Тяжелая анемия может приводить к дисбалансу между доставкой и потреблением кислорода в миокарде даже при отсутствии гемодинамически значимого коронарного стенозирования. Bailey с соавт. описал пример развития острого коронарного синдрома с подъемом сегмента ST у пациента с тяжелой анемией в отсутствии ангиографически значимого коронарного стеноза, тромбоза или спазма [20].

Таким образом, причины неблагоприятных исходов у пациентов с анемией и коронарной патологией многочисленны. Уменьшение кислородной емкости крови, а также активация симпатической нервной системы могут повышать потребность миокарда в кислороде и усугублять ишемию.

Анемия при сердечной недостаточности

Анемия – частое сопутствующее патологическое состояние при сердечной недостаточности (СН). У пациентов с сердечной недостаточностью и сопутствующей анемией прослеживается следующая тенденция: у них более выражены симптомы левожелудочковой недостаточности, выше частота госпитализаций по поводу декомпенсации хронической сердечной недостаточности (ХСН), среди них чаще встречаются женщины, пациенты представлены старшей возрастной группой, у них чаще диагностируется сахарный диабет, сопутствующая почечная недостаточность и артериальная гипертензия [21]. Анемия – мощный предиктор повторных госпитализаций и низкой выживаемости при хронической сердечной недостаточности [22]. Частота встречаемости анемии возрастает при увеличении степени тяжести сердечной недостаточности и может достигать 79.1% у пациентов с IV функциональным классом СН по классификации Нью-Йоркской Ассоциации Сердца [23].

Этиология анемии при сердечной недостаточности является многофакторной, и множество механизмов ответственно за это состояние. Увеличение системного воспаления, нейрогуморальная активация, нарушение питания, дисфункция почек, снижение ответа костного мозга на запрос и эффект приема ряда лекарственных средств вносят вклад в ее развитие. Увеличение циркулирующих провоспалительных цитокинов при СН вызывает нарушение мобилизации железа, недостаточную продукцию эритропоэтина в ответ на активацию ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и снижение почечного кровотока, снижение функции костного мозга. Использование ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента может дополнительно уменьшать секрецию эритропоэтина. Нарушение питания вследствие отсутствия аппетита, желудочно-кишечная мальабсорбция, прием аспирина могут усугублять железодефицитную анемию. Гемоделюция также вносит дополнительный вклад в становление анемии [24].

Дефицит железа

Дефицит железа (ДЖ) – наиболее частая причина анемии у пациентов с сердечной недостаточностью [25,26]. Дефицит железа может наблюдаться и при нормальном уровне гемоглобина, а железодефицитное состояние без анемии выявляется у 46% пациентов со стабильной сердечной недостаточностью [27]. ДЖ может быть представлен в абсолютной и функциональной формах. При абсолютном дефиците железа наступает истощение его запасов в организме, а железодефицитная анемия может рассматриваться как конечная стадия этого истощения. Функциональный дефицит железа связан с неадекватным его высвобождением из депо в ответ на потребности костного мозга и встречается при многих острых и хронических воспалительных состояниях. Дефицит железа ассоциируется с прогрессированием симптомов сердечной недостаточности, снижением качества жизни, увеличением смертности и госпитализаций [28-30].

Активация симпатической и ренин-ангиотензин-альдостероновой систем, хроническое воспаление, абсолютный и функциональный дефицит железа, нарушение образования и активности эритропоэтина, гемоделюция, почечная дисфункция ухудшают прогноз у пациентов с сердечной недостаточностью. Вероятно, анемия является как медиатором, так и маркером неблагоприятного прогноза у пациентов с сердечной недостаточностью.

Лечение анемии у пациентов с заболеваниями сердца

Лечение анемии при сердечной недостаточности и ишемической болезни сердца может включать прием эритропоэтинов, при наличии железодефицитных состояний с анемией или без нее – терапию препаратами железа, при тяжелом течении – переливание эритроцитарной массы.

Шестнадцать рандомизированных контролируемых исследований оценивало эффект эритропоэтинов у пациентов с сердечной недостаточностью. Большинство этих исследований включало пациентов с систолической сердечной недостаточностью. Полученные данные с умеренной степенью доказательности продемонстрировали отсутствие улучшения качества жизни и переносимости физических нагрузок при лечении эритропоэтинами. В то же время данные с высокой степенью доказательности продемонстрировали отсутствие снижения смертности при лечении эритропоэтинами. Среди серьезных побочных эффектов, связанных с их применением, выделили развитие сосудистых тромбозов [31].

Несмотря на то, что анемия часто встречается у пациентов с хронической сердечной недостаточностью и ишемической болезнью сердца, лечение эритропоэтинами не уменьшало смертность, риск кардиоваскулярных событий или частоту госпитализаций [31]. Американский Колледж Врачей не рекомендует использование эритропоэтинов у пациентов с сердечной недостаточностью или коронарной болезнью сердца при незначительной или умеренной степени тяжести анемии [31].

Переливание крови было предложено для коррекции тяжелой анемии у пациентов с коронарной болезнью сердца, но результаты ее эффективности противоречивы. Большинство данных получено при использовании либеральных или рестриктивных протоколов гемотрансфузий. Либеральный подход к переливанию крови был определен как гемотрансфузия при уровне гемоглобина менее 90 г/л. Рестриктивная трансфунзионная стратегия – трансфузия с уровнем гемоглобина менее 70 г/л. Метаанализ 10 исследований, включавший 203,665 пациентов с острым коронарным синдромом выявил, что либеральная гемотрансфузия ассоциировалась с увеличением общей смертности по сравнению с рестриктивной гемотрансфузией или ведением пациентов без нее [32]. Но стоит отметить, что гемотрансфузия ассоциировалась со значимым увеличением риска смерти к 30-му дню только при показателе гематокрита более 25% [32].

На сегодняшний день нет единого мнения в отношении либеральной и рестриктивной гемотрансфузионной тактики у пациентов с ИБС. Ряд исследований с низкой степенью доказательности показывают, что ограничительная трансфузия не оказывает эффект на смертность у пациентов с коронарной патологией сердца по сравнению с либеральной трансфузией. Ряд исследований, основанных на клиническом наблюдении пациентов, выдвинули утверждение: гемотрансфузия не имеет практической пользы и может нанести вред пациентам с сердечно-сосудистой патологией при уровне гемоглобина более 100г/л [31]. Пилотное исследование, включавшее 110 пациентов с острым коронарным синдромом или стабильной стенокардией, которые подвергались коронарным вмешательствам, продемонстрировало, что гемоглобин менее 100г/л коррелировал с тенденцией к увеличению больших коронарных событий, включая смерть от сердечно-сосудистых причин у пациентов с либеральной по сравнению с рестриктивной стратегией гемотрансфузий [33].

Из-за противоречивых результатов исследований и недостатка полноценных рандомизированных контролируемых исследований рестриктивная гемотрансфузия может иметь место в условиях острого коронарного синдрома и у госпитализированных пациентов с коронарной болезнью сердца [31, 34].

Положительные эффекты лечения внутривенными препаратами железа при дефиците железа с анемией или без у пациентов с сердечной недостаточностью

Железо является жизненно необходимым элементом для организации целого ряда жизненно важных функций в организме. Оно служит переносчиком кислорода к клеткам, является частью важных ферментных систем в различных тканях. Железосодержащие ферменты выполняют функцию по переносу электронов внутри клетки, а их функция в окислительном метаболизме – перенос энергии внутри митохондрии. Другой ключевой функцией железосодержащих ферментов (например, цитохром Р450) является синтез стероидных гормонов и желчных кислот; обезвреживание токсинов в печени; контроль эффекта нейротрансмиттеров, таких как допамин, и серотониновых систем головного мозга [35].

Несколько исследований были адресованы лечению пациентов с заболеваниями сердца внутривенными препаратами железа. Данные Fair-HF исследования, которое включало пациентов с анемией и без продемонстрировали: только 27,6% пациентов, получавших препарат карбоксимальтозы железа внутривенно, имели кардиоваскулярные события по сравнению с 50,2% пациентов, получавших плацебо (р=0.01). Внутривенное назначение карбоксимальтозы железа увеличивало переносимость и продолжительность физических нагрузок у пациентов со стабильной сердечной недостаточностью и хроническим заболеванием почек (ХБП), не выше 3 стадии ХБП. У большинства пациентов, включенных в исследование, уровень ферритина был менее 100 мг/л [36]. Это исследование показало, что назначение 200 мг препарата карбоксимальтозы железа внутривенно увеличивало дистанцию теста 6-минутной ходьбы (317 м против 277 м) по сравнению с внутривенным назначением физиологического раствора [36]. Данное исследование с умеренной степенью доказанности продемонстрировало, что внутривенный препарат железа улучшал качество жизни у пациентов с анемией или дефицитом железа со стабильным течением ХСН и хроническим заболеванием почек не выше 3 стадии. Fair-HF исследование показало, что лечение внутривенным препаратом железа улучшало функциональный класс сердечной недостаточности и показатели качества жизни независимо от того, присутствовали в пациента лабораторные признаки анемии или нет [36]. Это исследование также продемонстрировало отсутствие статистически значимой разницы в частоте существенных побочных эффектов между пациентами, принимавшими внутривенно карбосимальтозу железа, и контрольной группой [36].

Целью CONFIRM-HF исследования было изучение долгосрочного эффекта от лечения препаратом карбоксимальтозой железа у пациентов с симптоматической сердечной недостаточностью и дефицитом железа. В исследование было включено 304 пациента со стабильной сердечной недостаточностью класса II или III согласно Нью-Йоркской Ассоциации Сердца (NYHA), с фракцией выброса левого желудочка ≤45%, повышенным уровнем натрийуритических пептидов (мозговой натрийуретический пептид >100 пг/мл и/или N-терминальный фрагмент натрийуритического пептида > 400 пг/мл), наличием дефицита железа (уровень сыворочного феритина < 100нг/мл, или от 100 до 300 нг/мл, если сатурация трансферрина < 20%) и гемоглобином до 15 г/дл.

В результате исследования было выявлено, что лечение стабильных симптоматических пациентов с сердечной недостаточностью и дефицитом железа внутривенным препаратом карбоксимальтозой железа приводит к устойчивому улучшению их функционального состояния согласно тесту 6-минутной ходьбы; улучшению качества жизни; значительному уменьшению риска госпитализаций вследствие прогрессирования сердечной недостаточности. Наблюдения за пациентами осуществлялось в течение одного года. Вышеперечисленные положительные эффекты были отмечены во всех подгруппах, включая пациентов с анемией или без нее [37].

Результаты CONFIRM-HF исследования по сравнению с Fair-HF имели более объективные первичную и конечную точки, показали более продолжительный положительный эффект от лечения карбоксимальтозой железа с хорошим профилем безопасности и продемонстрировали значительное снижение риска госпитализации вследствие ухудшения сердечной недостаточности [37].

Метаанализ всех рандомезированных контролируемых исследований, изучавших эффект лечения внутривенными препаратами железа у пациентов с систолической сердечной недостаточностью и дефицитом железа, показал, что ее применение у данной категории пациентов уменьшает риск комбинированных конечных точек: общей смертности и сердечно-сосудистых госпитализаций, сердечно-сосудистой смертности и госпитализации по поводу ухудшения сердечной недостаточности, и риск госпитализаций по причине декомпенсации ХСН. Не было выявлено значимого эффекта на общую и на смертность от сердечно-сосудистых причин. Вместе с тем, внутривенная терапия препаратами железа приводила к улучшению переносимости физических нагрузок, уменьшению симптомов сердечной недостаточности и улучшению качества жизни пациентов [38].

Внутривенное назначение препарата карбоксимальтозы железа должно рассматриваться в качестве лечения у симптомных пациентов с систолической сердечной недостаточностью и дефицитом железа для уменьшения клинических проявлений, повышения толерантности к физическим нагрузкам и улучшения качества жизни [39].

Заключение

Лечение анемии у пациентов с заболеваниями сердца может существенно отличаться от лечения анемии в общей популяции. Однако понимание доказательной базы и использование клинического суждения крайне необходимы для лечения данной категории лиц. Анемия коррелирует с ухудшением прогнозов у пациентов с кардиоваскулярной патологией и становится новой терапевтической мишенью для данной категории пациентов. Вопрос, является ли анемия причиной или маркером неблагоприятных исходов и отражает лишь тяжесть сердечно – сосудистого заболевания, остается актуальным по сей день.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, способного повлиять на результаты исследования или их трактовку.

 

Introduction. Cardiovascular disease is a significant health problem around the world and accounts for the majority of deaths annually. Many of such patients have anemia due to acute blood loss (surgery or trauma) or chronic conditions such as renal failure or cancer.

According to the World Health Organization criteria anemia is defined in cases when hemoglobin is less than 120 g/l in females and less than 30 g/l in males. It is a major health problem that increases the mortality rate, affects physical status, and demands referral to health-care professionals. Globally, anemia affects 1.62 billion people, which corresponds to 24. 8% of the total population. The highest prevalence is in preschool-age children (47.4%), and the lowest prevalence is in men (12.7%). Half of the cases are due to iron deficiency [1] which affects not only red blood cell production but also cellular functions related to muscle metabolism, mitochondrial function, neurotransmitters, DNA synthesis, and the immune system [2].

Prevalence of anemia increases with the advanced age making it a common associated comorbidity in patients with cardiovascular diseases. It has been established that anemia is an independent risk factor for cardiovascular diseases (CVD) outcomes [3].

Effects of anemia on the cardiovascular system. Understanding the physiologic response to anemia is important in order to take into account the implications of this state in regards to cardiac diseases. Three main factors are responsible for oxygen delivery to organs: blood flow and its distribution; the oxygen-carrying capacity of the blood, i. e. hemoglobin concentration; and oxygen extraction. Hypoxia in anemia is compensated through several non-hemodynamic (increased erythropoietin production to stimulate erythropoiesis, increased oxygen extraction) and hemodynamic mechanisms. The main hemodynamic factors are decreased afterload, increased preload, and positive inotropic and chronotropic effects. Enhanced nitric oxide activity, hypoxia-induced vasodilatation and lower blood viscosity are responsible for reduced vascular resistance and lead to the decreased afterload. Chronic anemia stimulates angiogenesis and recruitment of new microvessels. Enhanced venous return (preload) and left ventricular (LV) filling lead to the increased LV end-diastolic volume and cardiac output. Increased cardiac output is responsible for arterial remodeling of the central elastic arteries such as the aorta and common carotid artery through arterial enlargement and compensatory arterial intima-media thickening, leading to the elevated systolic pressure and high inertia due to higher blood mass in the dilated arterial system. Activation of sympathetic activity enhances LV contractility, and the heart rate. Short-lasting anemia is reversible but in chronic anemia hemodynamic changes lead to cardiac enlargement and development of eccentric LV hypertrophy (LVH). It also occurs in other forms of the volume overload. In case of heart diseases chronic anemia contributes to a high incidence of cardiovascular complications [4].

Anemia in arterial hypertension

Normocytic anemia is common in hypertensive patients but more prevalent in uncontrolled hypertension. Lower hemoglobin is associated with poor blood pressure control, indicating a higher cardiovascular risk in uncontrolled hypertension [5]. It was noted that hypertensive patients with anemia had higher nocturnal systolic and mean blood pressure and a lower dipping status compared to the patients with normal hemoglobin levels. There was a trend for increased diastolic blood pressure [6].

In patients with isolated systolic hypertension and left ventricular hypertrophy lower hemoglobin was associated with the increased cardiovascular death or stroke [7].

Electrocardiographic changes in anemia.

Electrocardiographic (ECG) repolarization abnormalities (ST segment depression, T wave inversion, prolonged QT) are highly prevalent in anemic patients at rest and during the tests with physical loading [8]. It has been shown that the hemoglobin level is strongly correlated with ECG changes [9].

A long ECG QT interval duration is a predictor of ventricular arrhythmia and sudden cardiac death. Hypoxia and impaired oxygen supply in anemic patients may affect repolarization of the myocardium. It has been found that anemia, macrocytosis and anisocytosis are associated with prolonged QT intervals in hypertensive patients and may contribute to the risk of sudden cardiac death [10]. Low iron stores in otherwise healthy children negatively correlated with QT and QTc intervals and may indicate some risk in developing arrhythmias [11].

Mehta et al. showed significant reproducible ST depression in anemic patients with iron deficiency during the tests with physical loading. These electrophysiological changes were corrected after iron therapy, even before the rise of hemoglobin occurred, which may be explained by the effect of iron on the tissue level [12].

Anemia in Ischemic Heard Disease

Myocardial ischemia is defined as oxygen delivery that is insufficient to meet oxygen requirements. The determinants of myocardial oxygen demand are wall tension, heart rate and contractility. The determinants of myocardial oxygen delivery are arterial oxygen content and coronary arterial blood flow. The increase of oxygen delivery in response to the enhancement of oxygen demand occurs through the changes in coronary vascular resistance, as the extraction ratio of myocardium at rest is nearly 90% [13]. Patients without coronary artery disease, therefore, have a tremendous ability to compensate the decrease in coronary arterial oxygen content through distal vasodilatation but in the presence of coronary stenosis this compensatory mechanism has a limited ability.

It was proved that anemic animals have the increased infarct size, decreased cardiac function and the survival rate in case of acute myocardial infarction (MI). Transfusion of fresh blood to anemic animals up to 100 g/L Hb reduced the infarct size and improved the cardiac function. However, blood transfusion up to 120 g/L Hb was associated with larger infarcts [14].

Sabatine et al. found out a U-shaped relationship with clinical events by the 30th day: in patients with ST-elevation MI; the mortality rate was higher in those with the hemoglobin levels below 140g/L or above 170g/L, while in patients with non-ST elevation acute coronary syndrome (ACS), death, infarction and ischemia increased in case when hemoglobin levels were below 110g/L or above 160/L [15].

Anemia is a risk factor for ischemic heart disease. Patients with ischemic heard disease (IHD) and anemia have a more advanced degree of ischemic heart disease compared to patients with isolated IHD.  In anemic patients with IHD the level of hemoglobin, serum iron and total iron-binding capacity negatively correlated with the severity of IHD [16]. The mortality rate in anemic patients with IHD was higher than in patients with isolated IHD [16]. Anemia was an independent predictor of acute coronary syndrome based on the hemoglobin level, while both anemia and a high hematocrit level were predictors of myocardial infarction based on hematocrit [17].

The investigations made by Ferreira et al. revealed that hemoglobin<108g/L was one of the strongest independent predictors of one-year mortality in population with acute coronary syndrome (ACS). He suggested including the hemoglobin level in risk stratification scores of patients admitted for ACS, given that it is an easy parameter to measure and is systematically assessed at admission [18].

In the Cadilac trial anemia was common in patients with AMI who underwent primary PCI and was strongly associated with the adverse outcomes and increased mortality [19]. Anemia was an independent predictor of in-hospital mortality by the end of the first year [19].

Severe anemia can lead to disbalance between oxygen delivery and demand in the myocardium even in patients without coronary stenosis. Bailey D et al. reported a case of the ST segment elevation myocardial infarction (STEMI) secondary to severe anemia which occurred in the absence of angiographically significant coronary artery stenosis, thrombosis or coronary artery spasm [20].

Thus, there are a number of reasons for the worse outcomes in anemic patients with the obstructive coronary artery disease. Diminished oxygen-carrying capacity, activation of the sympathetic nervous system can increase myocardial oxygen demand and worsen ischemia.

Anemia in Heart Failure

Anemia is a very common comorbidity in chronic heart failure. Anemic patients are elderly women with more advanced symptoms and signs of heart failure, greater functional impairment and a higher hospitalization rate; they have a history of diabetes mellitus, renal insufficiency, and hypertension [21]. Anemia is a powerful predictor of rehospitalization rates and survival in case of chronic heart failure [22]. The prevalence of anemia increases with the severity of heart failure (HF) and can reach 79. 1% in those with Class IV according to the classification of the New York Heart Association [23].

Etiology of anemia in HF may be multifactorial and a number of potential mechanisms may be responsible for such a condition in heart failure. Neurohormonal and inflammatory activation, renal dysfunction, bone marrow hyporesponsiveness, malnutrition, drug effects contribute to its development. Increased circulating proinflammatory cytokines enable defective iron mobilization, inappropriate erythropoietin production, depressed bone marrow function. Activation of the renin-angiotensin-aldosteron system, decreased renal perfusion caused by the low blood pressure and stroke volume stimulate the release of erythropoietin but the response is blunted due to effect of the circulatory cytokines. Poor nutrition due to anorexia, gastrointestinal malabsorbtion and aspirin use may precipitate iron deficiency anemia. Hemodilution can contribute to anemia. The use of the angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor therapy may reduce secretion of erythropoietin [24].

Iron deficiency (ID) is the most frequent cause of anemia in patients with HF [25, 26] and can be revealed in ∼46% of non-anemic patients with stable systolic HF [27].

Iron deficiency may exist in absolute or functional forms. Absolute iron deficiency occurs when total body iron stores become exhausted and ID anemia can be considered as the final phase of iron stores depletion; functional iron deficiency refers to inadequate iron release in response to the demands of the bone marrow. Functional iron deficiency can be seen in many acute and chronic inflammatory states. ID is associated with the worsening of symptoms in patients with heart failure, impaired life quality, the increased mortality and hospitalization level [28, 29, 30].

Activation of sympathetic and renin-angiotensin-aldosteron systems, chronic inflammation, absolute and functional iron deficiency, impaired production and activity of erythropoietin, hemodilution, renal dysfunction impair prognosis in heart failure patients. Probably, anemia acts as a mediator and a marker of a poor prognosis in HF patients.

Treatment of anemia in patients with heart diseases. Anemia treatment strategies in heart failure and CHD patients include erythropoiesis-stimulating agents (ESAs), red blood cell transfusions and iron replacement in iron deficient patients with or without anemia.

Sixteen randomized, controlled trials assessed the impact of ESAs in patients with heart disease. Most of these studies included patients with CHF and the reduced systolic function. Overall, moderate-quality evidence showed no benefit from ESAs in regard to improving exercise tolerance and duration or quality of life, and high-quality evidence showed no mortality benefit [31]. Serious harmful effects associated with the treatment include mortality and vascular thrombosis [31]. So, the damage outweighs the benefits in treatment of patients with mild to moderate anemia using ESAs. Although anemia is common in patients with CHF and CHD, treatment with ESAs did not decrease mortality, cardiovascular events or hospitalization rates [31]. The American College of Physicians does not recommend using erythropoiesis-stimulating agents to patients with mild to moderate anemia and congestive heart failure or coronary heart disease [31].

Blood transfusion has been suggested to correct severe anemia in patients with coronary artery disease, but data in regard to its effectiveness are contradictory. In the majority of studies investigating different transfusion protocols, a liberal blood transfusion strategy was defined as any red blood cell transfusion at a hemoglobin level up to 90 g/L, while a restrictive blood transfusion strategy was defined as any transfusion at a hemoglobin level up to 70 g/L. A meta-analysis of 10 studies totaling 203 665 patients with acute coronary syndrome (both STEMI and NSTEMI-ACS) reported that blood transfusion or a liberal transfusion strategy was associated with the increased all-cause mortality, compared with no blood transfusion or a restrictive transfusion strategy [32]. However, a transfusion or liberal transfusion strategy was associated with a significantly higher mortality risk by the 30th day only in case when a nadir hematocrit is more than 25% [32].

However, low-quality evidence data demonstrate that blood transfusion using restrictive compared with liberal transfusion protocols had no effect on mortality in patients with CHD. Observational studies suggested that transfusion is not beneficial and may be harmful for patients with heart disease and hemoglobin levels of more than 100 g/L (31). A pilot trial of 110 patients with acute coronary syndrome or stable angina undergoing cardiac catheterization and hemoglobin <100 g/L revealed a trend of fewer major cardiac events and deaths in patients with the liberal transfusion strategy  as compared with a more restrictive strategy [33].

Due to inconsistent results of the studies and the lack of adequately powered RCTs restrictive red blood cell transfusion strategy may be considered in the settings of ACS and for hospitalized patients with coronary heart disease [31, 34]

Benefits of using intravenous iron injections in treatment of iron deficiency with or without anemia in HF patients.

Iron has several vital functions in the body. It serves as a carrier of oxygen to the tissues, a transport medium for electrons within cells, and an integrated part of important enzyme systems in various tissues. Several iron-containing enzymes act as electron carriers within the cell and their role in the oxidative metabolism is to transfer energy within the cell and mitochondria. Other key functions for the iron-containing enzymes (e.g. cytochrome P450) include synthesis of steroid hormones and bile acids; detoxification of foreign substances in the liver; and signal controlling in some neurotransmitters, such as the dopamine and serotonin systems in the brain [5].

Few studies addressed to intravenous iron therapy for patients with heart disease. Data from Fair-HF study, which included patients with and without anemia demonstrated, that 27.6% of patients treated with intravenous iron carboxymaltose had cardiovascular events compared with 50.2% of patients receiving placebo (p=0. 01). Moderate-quality evidence showed that intravenous iron administration increased exercise tolerance and duration in patients with stable CHF including patients with Stage 3 chronic kidney disease. FAIR-HF trial (Ferinject Assessment in Patients with Iron Deficiency and Chronic Heart Failure) included anemic and nonanemic patients, with the majority of them having ferritin levels less than 100 µg/L [36]. This trial showed that 200 mg of intravenous ferric carboxymaltose (FCM) increased a 6-minute walk distance (313 m vs. 277 m) compared with intravenous saline [36]. Moderate-quality evidence showed that intravenous iron improved quality of life in patients with anemia or iron deficiency, stable CHF, and chronic kidney disease excluding the patients with the 4th and 5th stages. The FAIR-HF study showed that intravenous iron treatment improved Patient Global Assessment scores compared with control patients and the improved NYHA functional class, regardless of the anemia status (hemoglobin level ≤120 g/L) [36]. This trial also showed improved life quality. [36]. There was no statistically significant difference in serious harmful effects between the intravenous iron treatment and the control groups [36].

The CONFIRM-HF trial was aimed at studying effects of long-term intravenous iron therapy in ferric carboxymaltose inpatients with symptomatic heart failure and iron deficiency. Totally 304 patients with stable ambulatory HF (class II or III according to New York Heart Association (NYHA) classification) and left ventricular ejection fraction (LVEF) ≤45%, elevated natriuretic peptides (brain natriuretic peptide >100 pg/mL and/or N-terminal-pro-brain natriuretic peptide>400 pg/mL), presence of ID (defined as serum ferritin level <100 ng/mL, or between 100 and 300 ng/mL if transferrin saturation was <20%) and hemoglobin (Hb) up to15 g/L were enrolled in the study. This study showed that treatment of stable, symptomatic, ‘iron-deficient HF patients with intravenous iron (FCM) results in sustainable improvement of functional capacity as measured over a 1-year period using the 6-MWT walking test, improvement in quality of life, significantly reduced risk of hospital admission due to worsening of HF during a1-year follow-up period. These favorable results were consistent across all pre-specified subgroups including patients with and without anemia [37].

The results of CONFIRM-HF compared with FAIR-HF had a more objective primary end-point, documented longer-term sustainability of beneficial effects of treatment with FCM and the acceptable safety profile (i.e. 12 months compared with 6 months or less in previous studies) and provided data on significant risk reduction of the hospitalization due to HF worsening [37].

A meta-analysis of all randomized controlled trials that investigated the effects of intravenous iron therapy in iron-deficient patients with systolic HF (also analyzed separately in anemic and non-anemic subjects) showed that intravenous iron therapy in patients with systolic HF and ID reduced the risk of the combined endpoint of all-cause death or cardiovascular hospitalization, the risk of the combined endpoint of cardiovascular death or hospitalization due to advanced HF. However there was no effect on either all-cause or cardiovascular mortality, parenteral iron therapy resulted in the improved exercise capacity (as reflected by a longer 6MWT distance) and life quality, and also in alleviation of HF symptoms (reduction in the NYHA class) [38].

Intravenous FCM should be considered in symptomatic patients with systolic heart failure and iron deficiency (serum ferritin level <100 ng/mL, or between 100 and 300 ng/mL if transferrin saturation <20%) in order to alleviate HF symptoms, and improve exercise capacity and life quality [39].

Conclusion. Management of patients with heart disease and anemia might appropriately differ from that of the general population. Hence, clinical judgment and understanding the evidence base are critical when managing these patients. Anemia is associated with worse outcomes in patients with cardiovascular diseases. However, it is uncertain if anemia is the cause or the marker of poor outcomes and thus it only reflects advanced cardiovascular disease.

1. de Benoist B. et al., eds. Worldwide prevalence of anaemia 1993-2005. WHO Global Database on Anaemia Geneva, World Health Organization, 2008.
2. von DrygalskiA., Adamson J. W. Ironing out fatigue. Blood,2011, vol. 118, pp. 3191-3192.
3. Sarnak M. J., Tighiouart H., Manjunath G., MacLeod B., Griffith J., Salem D., Levey A. S. Anemia as a Risk Factor for Cardiovascular Disease in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study. J Am Coll Cardiology, 2002, vol. 40, no. 1, pp. 27-33.
4. Metivier F., Marchais S. J., Guerin A. P., Pannier B., London G. M. Pathophysiology of anaemia: focus on the heart and blood vessels, Nephrol Dial Transplant, 2000, vol. 15, no. 3, pp. 14-18.
5. Paul B., Wilfred N. C., Woodman R., Depasquale C. Prevalence and correlates of anaemia in essential hypertension. Clin Exp Pharmacol Physio, 2008, vol. 35, no. 12, pp. 1461-1464
6. Marketou M., Patrianakos A., Parthenakis F. Systemic blood pressure profile in hypertensive patients with low hemoglobin concentrations. Int J Cardiol, 2010, vol. 142, no. 1, pp. 95-96.
7. Marianne L. Smebye Emil K. Iversen A. H. Effect of Hemoglobin Levels on Cardiovascular Outcomes in Patients With Isolated Systolic Hypertension and Left Ventricular Hypertrophy (from the LIFE Study). Am J Cardiol, 2007, Sep 1, vol. 100, no. 5, pp. 747-912.
8. Stanojevic M., Stankov S. Electrocardiographic changes in patients with chronic anemia. Srp Arh Celok Lek, 1998, Nov-Dec. 126, no. 11-12, pp. 461-466.
9. Gv S., Pk S., Herur A., Chinagudi S., Patil S. S., Ankad R. B., Badami S. V. Correlation Between Haemoglobin Level and Electrocardiographic (ECG) Findings in Anaemia: A Cross-Sectional Study. J Clin Diagn Res, 2014, vol. 8, no.:4, doi: 10.7860/ JCDR/2014/8966.4202.
10. Mozos I., Serban C., Mihaescu R. Anemia and the QT interval in hypertensive patients. Int J Coiiabor Res Int Med Public Health, 2012, vol. 4, no 12, pp. 2084-2091.
11. Karadeniz C., Ozdemir R., Demirol M., Katipoglu N., Yozgat Y., Mege T., Onal N. Low Iron Stores in Otherwise Healthy Children Affect Electrocardiographic Markers of Important Cardiac events. Pediatr Cardiol, 2017, vol. 38, no. 5, pp. 909-914.
12. Mehta B. C., Panjwani D. D., Jhala D. A. Electrophysiologic abnormalities of heart in iron deficiency anemia. Effect of iron therapy. Acta Haematol, 1983, vol. 70, no. 3, pp. 189-193.
13. Hoffman J. I. Determinants and prediction of transmural myocardial perfusion. Circulation, 1978, vol. 58, pp. 381-339.
14. Hu H., Xenocostas A., Chin-Yee I., Lu X., Feng Q., Effects of anemia and blood transfusion in acute myocardial infarction in rats. Transfusion, 2010, vol. 50, no. 1. pp. 243-251.
15. Sabatine M. S., Morrow D. A., Giugliano R. P., Burton P. B., Murphy S. A., McCabe C.H., Gibson C. M., Braunwald E. Association of hemoglobin levels with clinical outcomes in acute coronary syndromes. Circulation, 2005, vol. 111, pp. 2042-2049.
16. Zeidman A., Fradin Z., Blecher A., Oster H. S., Avrahami Y., Mittelman M., Anemia as a risk factor for ischemic heart disease. Circulation. 2004, vol. 6, no. 1, pp. 16-18.
17. Mahmoodi M. R., Kimiagar S. M., Abadi A. R. Is anemia an independent predictor of occurrence of acute coronary syndrome? Results from the modares heart study. Am Heart Hosp J, 2007, vol. 5, no. 2, pp. 73-79.
18. Ferreira M., Antonio N., Gongalves F., Hemoglobina: um mero valor analitico ou um poderoso preditor de risco em doentes com sindromes coronarias agudas? Revista Portuguesa de Cardiologia, 2012, vol. 31, pp. 121-130.
19. Nikolsky E., Aymong E. D., Halkin A., Grines C. L., Cox D. A., Garcia E., Mehran R., Tcheng J. E., Griffin J. J., Guagliumi G., Stuckey T., Turco M., Cohen D. A., Negoita M., Lansky A. J., Stone G. W. Impact of anemia in patients with acute myocardial infarction undergoing primary percutaneous coronary intervention: Analysis from the controlled abciximab and device investigation to lower late angioplasty complications (cadillac) trial. J Am Coll Cardiol, 2004, Aug 4, vol. 44, no. 3, pp. 547-553.
20. Bailey D., Aude Y. W., Gordon P., Burtt D. ST-segment elevation myocardial infarction, severe anemia and nonobstructive coronary disease: case report and brief comment. Conn Med, 2003, vol. 67, no. 1, pp. 3-5.
21. Ezekowitz J. A., McAlister F. A., Armstrong P. W. Anemia is common in heart failure and is associated with poor outcomes: Insights from a cohort of 12,065 patients with new- onset heart failure. Circulation, 2003, vol. 107, pp. 223-225.
22. Mozaffarian D., Nye R., Levy W. C. Amemia predicts mortality in severe heart failure: The Prospective Randomized Amlodipine Survival Evaluation (PRAISE). J Am Coll Cardiol, 2003, vol. 41, pp. 1933-1939.
23. Silverberg D. S., Wexler D., Blum M., Keren G., Sheps D., Leibovitch E., Brosh D., Laniado S., Schwartz D., Yachnin T., Shapira I., Gavish D., Baruch R., Koifman B., Kaplan C., Steinbruch S., Iaina A. The use of subcutaneous erythropoietin and intravenous iron for the treatment of the anemia of severe, resistant congestive heart failure improves cardiac and renal function and functional cardiac class, and markedly reduces hospitalizations. J Am Coll Cardiol, 2000, vol. 35, no. 7, pp. 1737-1744.
24. Tang Y. D., Katz S. D. Anemia in chronic heart failure: Prevalence, etiology, clinical correlates and treatment options. Circulation, 2006, vol. 113, pp. 2454-2461.
25. Nanas J. N., Matsouka C., Karageorgopoulos D., Leonti A., Tsolakis E., Drakos S. G., Tsagalou E. P., Maroulidis G. D., Alexopoulos G. P., Kanakakis J. E., Anastasiou-Nana M. I. Etiology of anemia in patients with advanced heart failure. J Am Coll Cardiol, 2006, vol. 48, pp. 2485-2489.
26. Jankowska E. A., von Haehling S., Anker S. D., Macdougall I. C., Ponikowski P. Iron deficiency and heart failure: diagnostic dilemmas and therapeutic perspectives. Eur Heart J, 2013, vol. 34, pp. 816-829.
27. Klip I. T., Comin-Colet J., Voors A. A., Ponikowski P., Enjuanes C., Banasiak W., Lok D. J., Rosentryt P., Torrens A., Polonski L., van Veldhuisen D. J., van der Meer P., Jankowska E. A. Iron deficiency in chronic heart failure: an international pooled analysis. Am Heart J, 2013, vol. 165, pp. 575-582.e3.
28. Jankowska E. A., Rozentryt P., Witkowska A., Nowak J., Hartmann O., Ponikowska B., Borodulin-Nadzieja L., Banasiak W., Polonski L. , Filippatos G., McMurray J.J., Anker S. D., Ponikowski P. Iron deficiency: an ominous sign in patients with systolic chronic heart failure. Eur Heart J, 2010, vol. 31, pp. 1872-1880.
29. Jankowska E. A., Rozentryt P., Witkowska A., Nowak J., Hartmann O., Ponikowska B., Borodulin-Nadzieja L., von Haehling S., Doehner W., Banasiak W., Polonski L., Filippatos G., Anker S. D., Ponikowski P. Iron deficiency predicts impaired exercise capacity in patients with systolic chronic heart failure. J Card Fail, 2011, vol. 17, pp. 899-906.
30. Enjuanes C., Klip I. T., Bruguera J., Cladellas M., Ponikowski P., Banasiak W., van Veldhuisen D. J., van der Meer P., Jankowska E. A., Comin-Colet J. Iron deficiency and health-related quality of life in chronic heart failure: results from a multicenter European study. Int J Cardiol, 2014, vol. 174, pp. 268-275. doi: 10.1016/j.ijcard.2014.03.169.
31. Qaseem A., Humphrey L. L., Fitterman N., Starkey M., Shekelle P. Clinical Guidelines Committee of the American College of Physicians. Treatment of Anemia in Patients With Heart Disease: A Clinical Practice Guideline From the American College of Physicians. Ann Intern Med, 2013, vol. 159, no. 11, pp. 770-779.
32. Chatterjee S., Wetterslev J., Sharma A., Lichstein E., Mukherjee D. Association of blood transfusion with increased mortality in myocardial infarction: a meta-analysis and diversity-adjusted study sequential analysis. JAMA Intern Med, 2013, vol. 173, pp. 132-139.
33. Carson J. L., Brooks M. M., Abbott J. D., Chaitman B., Kelsey S. F., Triulzi D. J., Srinivas V., Menegus M. A., Marroquin O. C., Rao S. V., Noveck H., Passano E., Hardison R. M., Smitherman T., Vagaonescu T., Wimmer N. J., Williams D. O. Liberal versus restrictive transfusion thresholds for patients with symptomatic coronary artery disease. Am Heart, 2013, vol. 165, no. 6, pp. 964-971.
34. Roffi M., Patron C. ESC Guidelines for the management of acute coronary syndromes in patients presenting without persistent ST-segment elevation. Eur Heart J, 2016, vol. 37, pp. 267-315. doi:10.1093/eurheartj/ehv320.
35. Gupta C. P. Role of Iron (Fe) in Body. J Appl Chem (IOSR-JAC), 2014, vol. 7, no. 11, pp. 38-46.
36. Anker S. D., Comin C. J., Filippatos G., Willenheimer R., Dickstein K., Drexler H., Luscher T. F., Bart B., Banasiak W., Niegowska J., Kirwan B. A., Mori C., von Eisenhart R. B., Pocock S. J., Poole-Wilson P.A., Ponikowski P. Ferric carboxymaltose in patients with heart failure and iron deficiency. N Engl J Med, 2009, vol. 361, no. 25, pp. 2436-2448.
37. Ponikowski P., van Veldhuisen D. J., Comin-Colet J., Ertl G., Komajda M., Mareev V., McDonagh T., Parkhomenko A., Tavazzi L., Levesque V., Mori C., Roubert B., Filippatos G., Ruschitzka F., Anker S. D. Beneficial effects of long-term intravenous iron therapy with ferric carboxymaltose in patients with symptomatic heart failure and iron deficiency. Eur Heart J, 2015, vol. 36, no. 11, pp. 657-658.
38. Jankowska E. A., Tkaczyszyn M., Suchocki T., Drozd M., von Haehling S., Doehner W. , Banasiak W., Filippatos G., Anker S. D., Ponikowski P. Effects of intravenous iron therapy in iron-deficient patients with systolic heart failure: a meta-analysis of randomized controlled trials. Eur J Hearts Faii, 2016, vol. 18, no. 7, pp. 786-795. doi:10.1002/ejhf.473
39. Ponikowski P., Voors A. A., Anker S. D., Bueno H., Cleland J. G., Coats A. J., Falk V., Gonzalez-Juanatey J.R., Harjola V. P., Jankowska E. A., Jessup M., Linde C., Nihoyannopoulos P., Parissis J. T., Pieske B., Riley J. P., Rosano G. M., Ruilope L. M., Ruschitzka F., Rutten F. H., van der Meer P. 2016 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. RevEsp Cardiol (Engl Ed). 2016, vol. 69, no. 12, p. 1167. doi: 10.1016/j.rec.2016.11.005.

Низкий гемоглобин(анемия) – Кировский центр крови


Низкий гемоглобин(анемия)


 Анемия – состояние, при котором в крови снижено содержание функционально полноценных красных клеток (эритроцитов). Количественно она выражается степенью снижения концентрации гемоглобина – железосодержащего пигмента эритроцитов, придающего крови красный цвет.

Основная функция гемоглобина – участие в переносе молекул кислорода к органам и тканям организма, путем постоянного захвата кислорода в легких  и отдачи  всем нуждающимся структурам для проведения дальнейших окислительно-восстановительных реакций и получения энергии для жизнедеятельности организма.

 Для образования гемоглобина нужны следующие условия:


  1. Достаточное содержание железа в потребляемой пище.

  2. Нормальное всасывание железа в желудке и тонком кишечнике.

  3. Присутствие животного белка в пище.

  4. Особое значение имеет содержание витамина В12 и фолиевой кислоты, которые также всасываются в верхних отделах желудочно-кишечного тракта и имеют непосредственное значение для образования эритроцитов в костном мозге человека. С уменьшением количества эритроцитов, соответственно уменьшается и количество гемоглобина.

  5. Отсутствие патологии в системе кровеобразования (наследственные и приобретенные заболевания крови).


 Норма гемоглобина в крови

 Нормальными значениями количества гемоглобина в крови считаются:


  • Для мужчин 130-180 грамм на литр крови.

  • Для женщин 120-164 грамм на литр крови.

  • Для беременных женщин нижняя граница нормы 110 грамм на литр крови.


Для постановки диагноза железодефицитной анемии (низкий гемоглобин) требуется сдача следующих анализов:


  • Полный анализ крови – определение содержания гемоглобина в кровяных клетках и количества предшественников(ретикулоцитов). Отклонение этих показателей может указать врачу причину низкого гемоглобина.

  • Концентрация железа в сыворотке крови. Снижение этого показателя говорит о недостаточном содержании железа в потребляемой пище или недостаточном всасывании его в желудочно – кишечном тракте.

  • Общая железосвязывающая способность сыворотки крови. Повышение этого показателя также подтверждает недостаток железа в продуктах или плохую работу пищеварительной системы.



  • Получив результаты анализов, и выяснив, что диагноз низкого гемоглобина подтвержден, приступаем к выяснению причин его понижения.


  • Выясняем состояние желудочно-кишечного тракта. Это фиброгастродуоденоскопия (ФГДС), не очень приятная, но нужная процедура, позволяющая судить о состоянии слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки, участвующей во всасывании железа и витамина В12. (позволяет исключить атрофические гастриты, язвенную болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки).

  • Нужно посетить хирурга, который при исследованиях исключит геморрой.

  • При возникновении подозрений на другие заболевания назначаются более сложные процедуры, такие как ректороманоскопия (обследование прямой кишки с помощью специального прибора).

  • Обследование толстого кишечника называется  фиброколоноскопией, которое позволяет исследовать практически весь толстый кишечник. При этих обследованиях, прежде всего, исключаются  колиты и онкологические заболевания.

  • Ирригоскопия – рентгенологическое обследование тонкого кишечника с использованием контрастного вещества, позволяет исключить патологию тонкого кишечника.

  • Для женщин конечно обследование у гинеколога, который при необходимости назначает УЗИ органов малого таза, где исключаются  миома матки, кисты яичников и другие патологии.


 В ещё более сложных случаях, для исключения заболеваний крови, требуется консультация узкого специалиста – гематолога.

 Причины потери гемоглобина организмом

Явные и скрытые кровопотери:


  • Видимые кровотечения, при таких состояниях, как полименорея (обильные, длительные, более пяти дней месячные) у женщин.

  • Геморрой.

  • Кровоточивость десен.

  • Кровопотеря при травмах и операциях.

  • Скрыто протекают кровопотери при заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

  • Существует также понятие псевдопотери крови,  в основном при женских заболеваниях, таких как киста яичников, миома матки.

  • Процессы в организме ведущие к сокращению продолжительности жизни эритроцитов или к их разрушению (аутоиммунные и инфекционные заболевания, наследственные патологии).


 Выяснив процесс образования и потери гемоглобина можно понять симптомы, проявляющиеся при пониженном  гемоглобине.

 Симптомы при сниженном гемоглобине


  1. Общая слабость, утомляемость, сонливость, головокружение, головные боли, учащенное сердцебиение, пониженное артериальное давление, в тяжелых случаях обмороки.

  2. Снижение гемоглобина в крови в большинстве случаев является косвенным признаком недостатка железа в органах и тканях организма. Следовательно, возникают следующие проявления:

  • изменения ногтевых пластинок, они становятся ломкими, истонченными, расслаивающимися, исчерченными.

  • сухость кожи, болезненные трещины в уголках рта.

  • выпадение волос или медленный их рост.

  • нарушения вкуса и обоняния, вплоть до употребления в пищу несъедобных веществ (мел, зубной порошок ,уголь, земля, глина, песок, спичечные головки) и продуктов в сыром виде(крупы, сухие макароны, тесто, фарш, и т.д.).

  • беспричинное незначительное повышение температуры тела в пределах 37-37,5 гр.С °


 Анемия сопутствует множеству заболеваний и зачастую является лишь их симптомом.

 Продукты питания, повышающие гемоглобин


  • Мясные продукты: почки, сердце, птица, язык (для поддержания уровня гемоглобина можно есть отварной говяжий язык по 50 г ежедневно), белое куриное мясо.

  • Каши, крупы: гречка, рожь, фасоль, чечевица, горох, толокно.

  • Овощи и зелень: помидоры, картофель (молодой печеный с кожурой), репчатый лук, тыква, свекла, зеленые овощи, горчица, кресс-салат, листья одуванчика, шпинат, зелень петрушки.

  • Фрукты: яблоки красные, зеленые, сливы, бананы, гранаты, груши, персики, абрикосы (курага), хурма, айва.

  • Ягоды: черная смородина и клюква, клубника/земляника, черника.

  • Соки: гранатовый (по 2 глотка ежедневно), свекольный, морковный, «Сок из красных фруктов»; специально разработанный для беременных яблочный сок с повышенным содержанием железа.

  • Прочее: грецкие орехи, икра черная/красная, морепродукты, яичный желток, черный шоколад, сушеные грибы, сухофрукты, гематоген.


 Но при низком гемоглобине мало включать в рацион питания продукты, богатые железом. Важно знать, что продукты, богатые кальцием, резко снижают усвоение железа. Поэтому, при коррекции уровня гемоглобина в организме хотя бы на время лучше отказаться от молока и молочных продуктов. Если это невозможно, ешьте железо – и кальцийсодержащие продукты в разное время.

 Усвоение железа также снижают чай и кофе, при низком гемоглобине их не стоит пить во время и после еды. А вот витамин С – ваш союзник, для повышения гемоглобина в крови. Пейте апельсиновый или томатный сок, добавляйте в пищу свежий сок лимона, капустный рассол, сладкий перец, лук и зелень.

 Пшеница и другие злаки связывают железо в кишечнике и препятствуют его усвоению, то есть, при низком гемоглобине, мясо лучше есть без хлеба, макарон и каши, а в качестве гарнира выбирать картошку, зеленый горошек, капусту, фасоль и другие овощи.


 

Гемоглобин — одна из мишеней коронавируса COVID-19

Перевод на русский язык компании Logrus Global: https://logrusglobal.ru

COVID-19: атакует 1-бета-цепь гемоглобина и захватывает порфирин, чтобы ингибировать метаболизм человеческого гема.

14 апреля 2020 г.

Скачать PDF-версию

Авторы: Вэньчжун Лю1,2,*, Хуалань Ли2


1 Факультет информатики и инженерии, Сычуаньский инженерно-технический университет, Цзыгун, 643002, Китай;
2 Факультет медико-биологической и пищевой промышленности, Ибиньский университет, Ибинь, 644000, Китай;
* Адрес для переписки: [email protected]

Конспект

Новая коронавирусная пневмония (COVID-19) представляет собой контагиозную острую респираторную инфекцию, вызванную новым коронавирусом. Этот вирус представляет собой РНК-вирус с позитивной полярностью цепи, имеющий высокую степень гомологии с коронавирусом летучей мыши. В этом исследовании для сравнения биологических ролей некоторых белков нового коронавируса использовали анализ консервативных доменов, гомологическое моделирование и молекулярную стыковку. Результаты показали, что белок ORF8 и поверхностный гликопротеин могут связываться с порфирином. В то же время белки orf1ab, ORF10 и ORF3a могут координированно атаковать гем, находящийся на 1-бета-цепи гемоглобина, что приводит к отщеплению железа с образованием порфирина. В результате такой атаки количество гемоглобина, который может переносить кислород и углекислый газ, становится все меньше и меньше. Клетки легких испытывают чрезвычайно сильное отравление и воспаление из-за невозможности обеспечения интенсивного обмена углекислым газом и кислородом; в конечном итоге изображения ткани легких принимают вид матового стекла. Этот механизм также нарушает нормальный анаболический путь гема в организме человека, что, как ожидается, приводит к развитию заболевания. Согласно валидационному анализу полученных результатов, хлорохин может предотвратить атаку белков orf1ab, ORF3a и ORF10 на гем с образованием порфирина и в определенной степени ингибировать связывание ORF8 и поверхностных гликопротеинов с порфиринами, эффективно облегчая симптомы респираторного дистресса. Поскольку способность хлорохина ингибировать структурные белки не слишком велика, терапевтический эффект для разных людей может быть различным. Фавипиравир может ингибировать связывание белка оболочки и белка ORF7a с порфирином, предотвращать проникновение вируса в клетки-хозяева и может связывать свободный порфирин. Данная работа предназначена только для научного обсуждения, правильность выводов должна быть подтверждена другими лабораториями. В связи с побочными действиями таких препаратов, как хлорохин, и возможностью аллергических реакций на них, обращайтесь к квалифицированному врачу для получения подробной информации о лечении и не принимайте препарат самостоятельно.

Ключевые слова: новый коронавирус; респираторный дистресс; вид матового стекла изображения легкого; гликопротеин E2; ОRF8; оrf1ab; хлорохин; кровь; диабетический; флуоресцентный резонансный энергоперенос; древний вирус; цитокиновый шторм.

1. Введение

Новая коронавирусная пневмония (COVID-19) — контагиозное острое респираторное инфекционное заболевание. Пациенты с коронавирусной пневмонией страдают от лихорадки с температурой выше 38 градусов с такими симптомами, как сухой кашель, усталость, одышка, затрудненное дыхание, при визуализации легких они имеют вид матового стекла1-3. При морфологическом исследовании образцов тканей можно обнаружить большое количество слизи без явных вирусных включений. Эта пневмония была впервые обнаружена в декабре 2019 года на южнокитайском рынке морепродуктов провинции Хубэй, Китай4. Инфекция имеет высокую контагиозность5,6. Сейчас количество инфицированных людей достигло десятков тысяч по всему миру, и распространение инфекции не ограничено расой и границами. Исследователи провели тесты на выделение вирусов и секвенирование нуклеиновых кислот, чтобы подтвердить, что заболевание было вызвано новым коронавирусом7,8. Отмечено, что нуклеиновая кислота нового коронавируса представляет собой РНК с позитивной полярностью цепи8. Его структурные белки включают: белок-шип (S), белок оболочки (E), мембранный белок (M) и нуклеокапсидный фосфопротеин. Транскрибируемые неструктурные белки включают: orf1ab, ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF10 и ORF8. Новый коронавирус высоко гомологичен коронавирусу летучих мышей9,10 и обладает значительной гомологией по отношению к вирусу SARS11,12. Исследователи изучили функцию структурных белков и некоторых неструктурных белков нового коронавируса13,14. Но новый коронавирус обладает целым набором потенциальных геномных характеристик, часть которых в основном является причиной вспышки в человеческой популяции15,16. Например, CoV EIC (белок оболочки коронавируса с функцией ионного канала) участвует в модулировании высвобождения вириона и взаимодействия «CoV — хозяин»17. Шип-белки, белки ORF8 и ORF3a значительно отличаются от белков других известных SARS-подобных коронавирусов, и они могут вызывать более серьезные различия в патогенности и передаче по сравнению с известными для SARS-CoV18. Более ранние исследования показали, что новый коронавирус проникает в эпителиальные клетки с использованием шип-белка, взаимодействующего с рецепторным белком ACE2 человека на поверхности клетки, что и вызывает инфекцию у людей. Однако структурный анализ шип-белка (S) нового коронавируса показывает, что белок S лишь слабо связывается с рецептором ACE2 по сравнению с коронавирусом SARS19. Из-за ограничений существующих экспериментальных методов специфические функции вирусных белков, таких как ORF8 и поверхностный гликопротеин, до сих пор неясны. Механизм патогенности нового коронавируса остается загадочным20.

В литературе21 описаны показатели биохимического исследования 99 пациентов с вызванной новым коронавирусом пневмонией, и в этом отчете отражены аномалии связанных с гемоглобином показателей биохимических анализов пациентов. Согласно отчету, количество гемоглобина и нейтрофилов у большинства пациентов снизилось, а индексные значения сывороточного ферритина, скорости оседания эритроцитов, С-реактивного белка, альбумина и лактатдегидрогеназы у многих пациентов значительно возросли. Эти изменения предполагают, что содержание гемоглобина у пациента уменьшается, а гема увеличивается, и организм будет накапливать слишком много вредных ионов железа, что вызовет воспаление в организме и увеличит уровни С-реактивного белка и альбумина. Клетки реагируют на стресс, вызванный воспалением, производя большое количество сывороточного ферритина для связывания свободных ионов железа, чтобы уменьшить повреждения. Гемоглобин состоит из четырех субъединиц, 2-α и 2-β, и каждая субъединица имеет железосодержащий гем22,23. Гем является важным компонентом гемоглобина. Это порфирин, содержащий железо. Структура без железа называется порфирином. Когда железо находится в двухвалентном состоянии, гемоглобин может отщеплять углекислый газ и связывать атомы кислорода в альвеолярных клетках, при этом железо окисляется до трехвалентного уровня. Когда гемоглобин становится доступен другим клеткам организма через кровь, он может высвобождать атомы кислорода и присоединять углекислый газ, а железо восстанавливается до двухвалентного.

Особо эффективных лекарств и вакцин для борьбы с болезнью, вызванной новым коронавирусом, не существует24. Однако в недавних поисках клинических методов лечения было обнаружено несколько старых препаратов, которые могут подавлять некоторые функции вируса, например, хлорохина фосфат оказывает определенное влияние на новую коронавирусную пневмонию25. Хлорохина фосфат — это противомалярийный препарат, который применяется в клинике уже более 70 лет. Эксперименты показывают, что эритроциты, инфицированные возбудителем малярии, могут накапливать большое количество хлорохина. Препарат приводит к потере фермента гемоглобина и смерти паразита из-за недостаточности аминокислот для его роста и развития. Предполагается, что терапевтический эффект хлорохина фосфата в отношении новой коронавирусной пневмонии может быть тесно связан с аномальным метаболизмом гемоглобина у человека. Между тем мы можем отметить, что хлорохин также широко используется для лечения порфирии26,27.

Поэтому мы предположили, что присоединение вирусных белков к порфиринам вызовет ряд патологических реакций у человека, таких как снижение уровня гемоглобина. Из-за тяжелой эпидемии и существующих условий с ограниченными экспериментальными методами тестирования функций белков большое научное значение имеет анализ функции белков нового коронавируса методами биоинформатики.

В этом исследовании для анализа функций белков, связанных с вирусом, использовались методы прогнозирования консервативных доменов, гомологического моделирования и молекулярной стыковки. Это исследование показало, что белок ORF8 и поверхностный гликопротеин способны объединяться с порфирином с образованием комплекса, в то время как белки orf1ab, ORF10, ORF3a скоординировано атакуют гем на 1-бета-цепи гемоглобина и отщепляют железо с образованием порфирина. Этот механизм вируса подавляет нормальный метаболический путь гема и приводит к проявлению у людей симптомов заболевания. Основываясь на результатах вышеупомянутых исследований, с помощью технологии молекулярной стыковки мы также проверили то, каким образом хлорохина фосфат и фавипиравир могут быть полезны в клинической практике.

2. Материалы и методы
2.1. Набор данных

Следующие последовательности белка загружали из NCBI: все белки нового коронавируса Ухань, гем-связывающий белок; гемоксидаза; для анализа консервативного домена использовали белковые последовательности.

Все белки нового коронавируса Ухань также использовали для конструирования трехмерных структур путем гомологического моделирования.

В то же время следующие файлы были загружены из базы данных PDB: кристаллическая структура MERS-CoV nsp10_nsp16 комплекс–5yn5, гем, оксигемоглобин человека 6bb5; дезоксигемоглобин человека 1a3n; 0TX; Rp. Комплекс MERS-CoV nsp10_nsp16–5yn5 использовался для гомологического моделирования. Гем, 0TX и 1RP использовались для молекулярной стыковки. Два оксигемоглобин был использован для стыковки белков.

2.2. Блок-схема биоинформационного анализа

На основе опубликованных в данном исследовании биологических белковых последовательностей была проведена серия биоинформационного анализа. Этапы показаны на рисунке 1:1. Консервативные домены вирусных белков анализируются28-30 онлайн-сервером МЕМЕ. Консервативные домены использовались для прогнозирования функциональных различий вирусных белков и белков человека. 2. Трехмерная структура вирусных белков была построена путем гомологического моделирования в средстве Swiss-model31,32. Если длина последовательности превышала 5000 нуклеотидов, использовался инструмент гомологического моделирования Discovery-Studio 2016. 3. Использование технологии молекулярной стыковки (инструмент LibDock) Discovery-Studio 201633 позволило смоделировать рецептор-лигандное соединение вирусных белков с гемом человека (или порфиринами). С учетом результатов биоинформационного анализа была построена модель жизненного цикла вируса и предложена соответствующая молекулярная картина заболевания.

Рисунок 1. Блок-схема биоинформационного анализа.

Рабочий процесс основан на эволюционных принципах. Хотя биологическая последовательность, характерная для развитых форм жизни и вируса, отличается, молекулы с аналогичными структурами всегда могут играть аналогичные биологические роли. В методе гомологического моделирования используется принцип, согласно которому аналогичная первичная структура белковых последовательностей имеет аналогичную пространственную структуру. Метод молекулярной стыковки построен на гомологическом моделировании реальных трехмерных молекул.

2.3. Анализ консервативного домена

MEME Suite — это онлайн-сайт, который объединяет множество инструментов прогнозирования и описания мотивов. Алгоритм максимального ожидания (EM) является основой для идентификации мотива на сайте MEMЕ. Мотив представляет собой консервативный домен небольшой последовательности в белке. Модели, основанные на мотивах, помогают оценить надежность филогенетического анализа. После открытия онлайн-инструмента MEME интересующие белковые последовательности объединяют в текстовый файл, при этом сохраняется формат файла .fasta. Затем выбирают нужное количество мотивов и нажимают кнопку «Перейти». В конце анализа консервативные домены отображаются после нажатия на ссылку.

2.4. Гомологическое моделирование

SWISS-MODEL — это полностью автоматический сервер гомологического моделирования структуры белка, доступ к которому можно получить через веб-сервер. Первый шаг — войти на сервер SWISS-MODEL, ввести последовательность и нажать Search Template («Поиск шаблона»), чтобы выполнить простой поиск шаблона. После завершения поиска можно выбрать шаблон для моделирования. Поиск шаблонов выполняется нажатием кнопки Build Model, и модель шаблона выбирается автоматически. Как видно, было найдено несколько шаблонов, а затем построено множество моделей. Здесь выбирается только модель. Модель в формате PDB загружается и визуализируется в VMD. SWISS-MODEL моделирует только белковые модели, соответствующие последовательностям менее 5000 нуклеотидных оснований. Для моделирования белка, соответствующего последовательности более 5000 нуклеотидов, можно использовать инструмент гомологического моделирования Discovery-Studio.

Перед использованием Discovery-Studio для гомологического моделирования неизвестного белка (такого, как orf1ab) файл структуры pdb матричного белка, такого как MERS-CoVnsp10_nsp16 комплекс 5yn5, должен быть загружен из базы данных PDB. Затем для сопоставления гомологичных последовательностей белков 5yn5 и orf1ab был применен инструмент сопоставления последовательностей Discovery-Studio. Затем был построен файл пространственной структуры orf1ab на основе матричного белка 5yn5.

2.5. Технология молекулярной стыковки

Молекулярная стыковка — это процесс нахождения наилучшего соответствия между двумя или более молекулами посредством определения геометрического и энергетического соответствия. Этапы использования молекулярной стыковки LibDock с Discovery-Studio следующие:

1. Подготовка модели лиганда. Откройте файл лиганда, например, гема, и нажмите кнопку Prepare Ligands («Подготовка лигандов») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды») меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептор-лиганд»), чтобы создать модель лиганда гема для стыковки. Сначала удалите FE (атом железа) из гема, а затем нажмите кнопку Prepare Ligands («Подготовка лигандов»), после чего будет сгенерирована модель лиганда порфирина. При открытии 0 XT снова нажмите кнопку Prepare Ligands («Подготовка лигандов»), чтобы получить модель хлорохинового лиганда.

2. Подготовьте модель белкового рецептора. Откройте файл pdb белка (сгенерированный с помощью гомологического моделирования) и нажмите Prepare protein («Подготовка белка») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды») меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом»), чтобы создать модель рецептора белка для стыковки.

3. Установите параметры стыковки для ее достижения. Выберите модель генерируемого белкового рецептора. В подменю Define and Edit Binding Site («Определение и редактирование сайта связывания») в меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом») нажмите кнопку From receptor Cavities («Из полостей рецептора»). На диаграмме модели рецептора белка появляется красная сфера. После щелчка правой кнопкой мыши по красному шару можно изменить его радиус. Затем в меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом») выберите Dock Ligands (LibDock) («Док-лиганды LibDock») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды»). Во всплывающем окне выберите лиганд в качестве вновь созданной модели лиганда (ALL) и выберите рецептор в качестве вновь созданной модели рецептора (ALL), а для сфер сайтов задайте только что установленные координаты сфер. Наконец, нажмите RUN («Выполнить»), чтобы начать стыковку.

4. Рассчитайте энергию связывания и выберите положение с наибольшей энергией связывания. После завершения стыковки будет отображено множество местоположений лиганда. Откройте окно стыковки и нажмите кнопку Caculate Binding Energies («Рассчитать энергии связывания») в подменю Dock Ligands («Док-лиганды») меню Receptor-Ligand Interactions («Взаимодействие рецептора с лигандом»). Во всплывающем окне выберите рецептор в качестве значения по умолчанию, лиганд в качестве стыкуемой модели (ALL), а затем запустите вычисление энергии связывания. Наконец, сравните энергию связывания и выберите положение с наибольшей энергией связывания. Чем выше стабильность комплекса, тем больше энергия связывания.

5. Экспортируйте вид совместного сечения. Для вида в состоянии стыковки после установки стиля отображения области связывания нажмите кнопку Show 2D Map («Показать 2D-карту») в подменю View Interaction («Просмотр взаимодействия») меню Receptor-Ligand Interaction («Взаимодействие между рецептором и лигандом»), чтобы открыть вид участка связывания. Это представление может быть сохранено в виде файла изображения.

2.6. Технология стыковки белков

ZDOCK от Discovery-Studio — это еще один инструмент молекулярной стыковки для изучения взаимодействий белков. Мы использовали его для изучения атаки гемоглобина вирусными неструктурными белками. Ниже приведено описание стыковки orf1ab и гемоглобина, при изучении стыковки с другими неструктурными белками вируса применяли аналогичные методы стыковки. После открытия PBD-файлов человеческого оксигемоглобина 6bb5 и белка orf1ab нажмите кнопку Dock proteins (ZDOCK) в меню Dock and Analyze Protein Comlexes («Стыковка и анализ белковых комплексов»). Во всплывающем интерфейсе выберите человеческий оксигемоглобин 6bb5 в качестве рецептора, а orf1a в качестве лиганда, а затем нажмите кнопку Run («Выполнить»). После того как компьютер закончит вычисления, нажмите на интерфейс proteinpose («положение белка») и выберите положение и кластер с самым высоким баллом ZDOCK. Так можно получить положение белка orf1ab на человеческом оксигемоглобине 6bb5. Дезоксигемоглобин человека 1a3n имеет сходную схему стыковки с белком orf1ab.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Вирусные структурные белки, связывающие порфирин

У человека гемоглобин может разлагаться на глобин и гем. Гем состоит из порфирина и иона железа, при этом ион железа находится в середине порфирина. Гем нерастворим в воде и может быть объединен с гем-связывающими белками с образованием комплекса и транспортироваться в печень. Порфирин разлагается до билирубина и выводится через желчный проток, а железо, содержащееся в молекуле, может повторно использоваться организмом. Если вирусные белки могут связываться с порфирином гема, они должны обладать связывающей способностью, аналогичной гем-связывающему белку человека, то есть вирусные белки и гем-связывающие белки должны иметь аналогичные консервативные домены. Для изучения связывания структурных белков вируса и порфирина в настоящей работе были применены следующие методы биоинформатики.

Сначала на онлайн-сервере MEME был выполнен поиск консервативных доменов в каждом структурном белке вируса и человеческом гем-связывающем белке (ID:NP_057071.2 гем-связывающий белок 1, ID: EAW47917.1 гем-связывающий белок 2). На рисунке 2 показано, что три вирусных белка (поверхностный гликопротеин, белок оболочки и нуклеокапсидный фосфопротеин) и белки связывания гема имеют консервативные домены, но мембранный гликопротеин не имеет консервативных доменов, p-значения малы, различия статистически значимы. Домены в трех вирусных белках различны, что позволяет предположить некоторое различие способностей структурных белков связывать порфирин. Мембранный гликопротеин не может связываться с порфирином.

Рисунок 2. Консервативные домены в структурных белках и гем-связывающих белках человека. A. Консервативные домены поверхностного гликопротеина. B. Консервативные домены белка оболочки. C. Консервативные домены мембранного гликопротеина. D. Консервативные домены нуклеокапсидного фосфопротеина.

Затем онлайн-сервер Swiss-model смоделировал поверхностные гликопротеины для получения трехмерной структуры, и были выбраны два вида файлов на основе шаблонов Spike и E2. 3D-структурный файл гема был загружен из базы данных PDB.

В конце концов Discovery-Studio реализовала молекулярную стыковку поверхностных гликопротеинов и порфирина. Сначала не удалось стыковать белок-шип с гемом (и порфирином). Гликопротеин Е2 (рисунок 3.A) получен из матриц 1zva.1.A. Стыковка гликопротеина Е2 и гема также была безуспешной. Когда удалили ион железа и гем стал порфирином, удалось выполнить множество видов стыковки между гликопротеином E2 и порфирином. После вычисления энергии связывания за результат была принята позиция стыковки с самой высокой энергией связывания (7 530 186 265,80 ккал/моль). Результат стыковки показан на рисунке 4.A-1, где представлена молекулярная модель связывания гликопротеина E2 с порфирином.

На рисунке 4.A-2 представлен двухмерный вид участка связывания, в котором 18 аминокислот гликопротеина Е2 взаимодействуют с порфирином.

При анализе белка оболочки использовались те же методы. Шаблон 5×29.1. A был выбран в качестве шаблона 3D-структуры белка оболочки (рисунок 3.B). Discovery-Studio обнаружила несколько видов стыковки белка оболочки и порфирина, где было выбрано положение стыковки с самой высокой энергией связывания (219 317,76 ккал/моль). На рисунке 4.B-1 показан результат стыковки, представляющий собой молекулярную модель связывания белка оболочки с порфирином. Рисунок 4.В-2 представляет двухмерный вид участка связывания, в котором 18 аминокислот белка оболочки взаимодействуют с порфирином.

Те же методы использовались для анализа нуклеокапсидного фосфопротеина. В качестве шаблона фосфопротеина нуклеокапсида использовали 1ssk.1.А (рисунок 3.С). Discovery-Studio позволила выявить вариант стыковки между нуклеокапсидным фосфопротеином и порфирином с самой высокой энергией связывания (15 532 506,53 ккал/моль). На рисунке 4.С-1 показан результат стыковки, представляющий собой молекулярную модель связывания нуклеокапсидного фосфопротеина с порфирином. На рисунке 4.C-2 представлен двухмерный вид связывающего участка, где 22 аминокислоты нуклеокапсидного фосфопротеина связаны с порфирином. Мембранный белок получен из шаблонов 1zva.1.A. Состыковать мембранный белок с гемом (и порфирином) не удалось. Полученные результаты свидетельствуют, что поверхностный гликопротеин, белок оболочки и нуклеокапсидный фосфопротеин могут связываться с порфирином с образованием комплекса.

Было обнаружено, что энергия связывания белка оболочки была самой низкой, энергия связывания гликопротеина Е2 была самой высокой, а энергия связывания нуклеокапсидного фосфопротеина была средней. Это означает, что связывание гликопротеина Е2 с порфирином является наиболее стабильным, связывание нуклеокапсидного фосфопротеина с порфирином является неустойчивым, а связывание белка оболочки с порфирином является наиболее неустойчивым.

После этого был проведен следующий анализ, чтобы выяснить, атакуют ли структурные белки гем с отщеплением атома железа и образованием порфиринов. Гем имеет оксидазу, называемую гемоксидазой, которая окисляет гем и отщепляет ион железа. Если структурные белки могут атаковать гем и отщеплять ионы железа, они должны иметь такой же консервативный домен, как гемоксидаза. Онлайн-сервер MEME был использован для поиска консервативных доменов структурных белков и белков гемоксидазы (NP_002124.1: гемоксигеназы-1; BAA04789.1: гемоксигеназы-2; AAB22110.2: гемоксигеназы-2). В результате консервативных доменов структурных белков обнаружено не было (рисунок 5). Объединяя этот результат с результатом предыдущего анализа, можно предположить, что структурные белки могут объединяться только с порфирином. Можно сделать вывод, что структурные белки не атакуют гем, вызывая диссоциацию атома железа с образованием порфирина.

Рисунок 3. Трехмерные структурные схемы новых белков коронавируса, полученные с помощью гомологического моделирования. A. Гликопротеин E2 поверхностного гликопротеина. B. Белок оболочки. C. Нуклеокапсидный фосфопротеин. D. Белок orf1ab. E. Белок ORF8. F. Белок ORF7a.

Рисунок 4. Результаты молекулярной стыковки структурных белков вируса и порфирина (красная структура). A. Результаты молекулярной стыковки гликопротеина E2 и порфирина. B. Результаты молекулярной стыковки белка оболочки и порфирина. C. Результаты молекулярной стыковки нуклеокапсидного фосфопротеина и порфирина. 1. Структурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

Рисунок 5. Консервативные домены структурных белков и белков гемоксигеназы человека. A. Консервативные домены поверхностного гликопротеина. B. Консервативные домены белка оболочки. C. Консервативные домены мембраны. D. Консервативные домены нуклеокапсидного фосфопротеина.

3.2. Неструктурные белки вируса, связывающие порфирин

Сначала на онлайн-сервере MEME был выполнен поиск консервативных доменов в каждом структурном белке вируса и человеческом гем-связывающем белке (ID:NP_057071.2 гем-связывающий белок 1, ID: EAW47917.1 гем-связывающий белок 2). На рисунке 2 показано, что три вирусных белка (поверхностный гликопротеин, белок оболочки и нуклеокапсидный фосфопротеин) и белки связывания гема имеют консервативные домены, но мембранный гликопротеин не имеет консервативных доменов, p-значения малы, различия статистически значимы. Домены в трех вирусных белках различны, что позволяет предположить некоторое различие способностей структурных белков связывать порфирин. Мембранный гликопротеин не может связываться с порфирином.

Рисунок 6. Консервативные домены в неструктурных белках и гем-связывающих белках человека. A. Консервативные домены orf1ab. B. Консервативные домены ORF3a. C. Консервативные домены ORF6. D. Консервативные домены ORF7a. E. Консервативные домены ORF8. F. Консервативные домены ORF10.

Гомологическое моделирование и технология молекулярной стыковки были применены для изучения способности белка orf1ab связывать гем. Поскольку Swiss-model не может моделировать 3D-структуру белковой последовательности orf1ab из-за ограничения на длину кодирующей последовательности (не более 5000 нуклеотидов), для гомологического моделирования использовалась программа Discovery-Studio. Кристаллическая структура комплекса MERS-CoV nsp10_nsp16 5yn5 и гема была загружена из базы данных PDB. В этом исследовании кристаллическая структура комплекса MERS-CoV nsp10_nsp16 5yn5 была взята в качестве матрицы для создания гомологичной структуры белка orf1ab. В качестве 3D-структуры белка orf1ab была выбрана гомологичная структура по умолчанию (рисунок 3.D). Затем в программе Discovery-Studio была проведена молекулярная стыковка белка orf1ab и порфирина. Белок orf1ab и гем не удалось состыковать, но после удаления ионов железа и превращения гема в порфирин радиус действия увеличился и несколько типов стыковки удалось довести до конца. Путем вычисления энергии связывания была выбрана модель стыковки с наибольшей энергией связывания (561 571,10 ккал/моль). Результат стыковки показан на рисунке 7.A-1, где представлена молекулярная модель связывания белка orf1ab с порфирином. Связывающая часть белка orf1ab действует как зажим. Именно этот зажим захватывает порфирин без иона железа. На рисунке 7.A-2 показан двухмерный вид участка связывания. Видно, что 18 аминокислот белка orf1ab связаны с порфирином.

Для изучения свойств связывания белка ORF8 с гемом использовались те же этапы анализа, что и для структурного белкового метода. Файл структуры был создан на основе шаблона ORF7 (рисунок 3. E). Было обнаружено несколько видов стыковки белка ORF8 и порфирина, из которых выбрано стыковочное положение, имеющее наибольшую энергию связывания (12 804 859,25 ккал/моль). Результат стыковки (рисунок 7.В-1) представляет собой молекулярную модель связывания белка ORF8 с порфирином. Рисунок 7.В-2 представляет собой двухмерный вид участка связывания, где 18 аминокислот ORF8 связаны с порфирином.

Для анализа белка ORF7a использовались те же методы, что и при анализе белка ORF8. Шаблон ORF7a — 1yo4.1.A (рис. 3.F). Белок ORF7a и порфирин имели наивысшую энергию связывания (37 123,79 ккал/моль). На рисунке 7.С-1 показана молекулярная модель связи ORF7a с порфирином. Пятнадцать аминокислот ORF7a связаны с порфирином (рис. 7.C-2). Связывающая часть белка ORF7a также действует как зажим.

Swiss-модель не может предоставить шаблон для ORF10. ORF6a и ORF3a получены из шаблонов 3h08.1.A и 2m6n.1.A соответственно, но состыковать ORF6a (ORF3a) с гемом и порфирином не удалось.

Рисунок 7. Результаты молекулярной стыковки неструктурных белков вируса и порфирина (красный). A. Результаты молекулярной стыковки белка orf1ab и порфирина. B. Результаты молекулярной стыковки для белка ORF8 и порфирина. C. Результаты молекулярной стыковки белка ORF7a и порфирина. 1. Неструктурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

Наконец, был проведен следующий анализ, чтобы выяснить, могли ли неструктурные белки атаковать гем и отщеплять атом железа с образованием порфиринов. Здесь для анализа консервативных доменов неструктурных белков и белков гемоксидазы использовался тот же метод, что и для предыдущего структурного белка — онлайн-сервер MEME (NP_002124.1: гемоксигеназа-1; BAA04789.1: гемоксигеназа-2; AAB22110.2: гемоксигеназа-2). Как показано на рисунке 8, ORF10, orf1ab и ORF3a имеют консервативные домены. Учитывая результаты предыдущего анализа, можно сказать, что неструктурные белки ORF10, orf1ab и ORF3a могут атаковать гем и отщеплять атом железа с образованием порфирина. Однако р-значение для orf1ab и ORF3a больше, чем 0,1 %. Поэтому ORF10 может быть основным белком, атакующим гем, тогда как orf1ab и ORF3a захватывают гем или порфирин.

Результаты показали, что orf1ab, ORF7a и ORF8 могут связываться с порфирином, в то время как ORF10, ORF3a и ORF6 не могут связываться с гемом (и порфирином). ORF10, ORF1ab и ORF3a также обладают способностью атаковать гем с образованием порфирина. Энергии связывания orf1ab, ORF7a, ORF8 и порфирина сравнивали между собой. Было обнаружено, что энергия связывания ORF7a была самой низкой, энергия связывания ORF8 была самой высокой, а энергия связывания orf1ab была средней. Это означает, что связывание ORF8 с порфирином является наиболее стабильным, связывание orf1ab с порфирином является неустойчивым, а связывание ORF7a с порфирином является наиболее неустойчивым. Последовательности ORF10 и ORF6 короткие, поэтому они должны быть короткими сигнальными пептидами. Следовательно, механизм, с помощью которого неструктурные белки атакуют гем, может быть такой: ORF10, ORF1ab и ORF3a атакуют гем и образуют порфирин; ORF6 и ORF7a отправляют порфирин в ORF8; и ORF8 и порфирин образуют стабильный комплекс.

Рисунок 8. Консервативные домены неструктурных белков и белков гемоксигеназы человека. A. Консервативные домены orf1ab. B. Консервативные домены ORF3a. C. Консервативные домены ORF6. D. Консервативные домены ORF7a. E. Консервативные домены ORF8. F. Консервативные домены ORF10.

3.3. Вирусный неструктурный белок атакует гем на бета-цепи гемоглобина

Порфирины в организме человека — это в основном железосодержащие порфирины, то есть гем. Большая часть молекул гема не свободна, а связана в составе гемоглобина. Для выживания вирусов им требуется большое количество порфиринов. Поэтому новый коронавирус нацелен на гемоглобин, атакует гем и охотится на порфирины. Результаты предыдущего анализа показали, что ORF1ab, ORF3a и ORF10 имеют домены, сходные с гемоксигеназой, но только ORF1ab может связываться с порфирином. Чтобы изучить атакующее поведение белков orf1ab, ORF3a и ORF10, мы использовали технологию молекулярной стыковки ZDOCK. Технология молекулярной стыковки ZDOCK позволяет анализировать взаимодействия белков и находить приблизительные положения этих трех белков на гемоглобине.

Сначала мы загрузили гемоксигеназу 2 (5UC8) из PDB и использовали ее в качестве шаблона, а затем использовали инструмент гомологического моделирования Discovery-Studio для создания трехмерной структуры ORF10 (рисунок 9). Поскольку гемоглобин имеет две формы: окисленную и восстановленную, в приведенном ниже анализе выполнена молекулярная стыковка белков в этих двух случаях, а в качестве результата принята позиция с наивысшей оценкой ZDOCK.

Рисунок 9. Моделирование гомологии ORF10.

На дезоксигемоглобине orf1ab располагается в нижне-среднем участке 1-альфа- и 2-альфа-цепи вблизи 2-альфа-цепи (рисунок 10.A). ORF3a располагается в нижне-среднем участке 1-альфа и 2-альфа-цепи вблизи 2-альфа цепи (рисунок 10.B). ORF10 располагается в нижне-средней части 1-бета- и 2-бета-цепи вблизи 1-бета-цепи (рисунок 10. C). Предполагается следующий механизм: orf1ab атакует 2-альфа-цепь, вызывая изменения конформации белка глобина. Связывание ORF3A с цепью 2-альфа приводит к атаке ею цепи 1-бета, открывающей гем. ORF10 быстро присоединяется к 1-бета-цепи и непосредственно воздействует на гем 1-бета-цепи. Когда атом железа отщепляется, гем превращается в порфирин, и orf1ab получает возможность захватить порфирин. Белок orf1ab играет критически важную роль на протяжении всей атаки.

Рисунок 10. Вирусный неструктурный белок атакует гемоглобин. A. orf1ab атакует дезоксигемоглобин. B. ORF3a атакует дезоксигемоглобин. C. ORF10 атакует дезоксигемоглобин. D. orf1ab атакует окисленный гемоглобин. E. ORF10 атакует окисленный гемоглобин. F. ORF3a атакует окисленный гемоглобин.

На окисленном гемоглобине orf1ab располагается в нижне-средней части альфа- и бета-цепи вблизи альфа-цепи (рисунок 10.A). ORF10 располагается в нижней части бета-цепи, ближе к внешней (рисунок 10. B). ORF3a располагается в нижне-средней части альфа- и бета-цепи и приближен к бета-цепи (рисунок 10.C). Возможный механизм состоит в том, что orf1ab связывается с альфа-цепью и атакует бета-цепь, вызывая конфигурационные изменения в альфа- и бета-цепях; ORF3 атакует бета-цепь и обнажает гем. ORF10 быстро прикрепляется к бета-цепи и непосредственно влияет на атомы железа в геме бета-цепи. Гем после отщепления железа превращается в порфирин, и orf1ab получает возможность захватить порфирин. Белок orf1ab играет ключевую роль на протяжении всей атаки.

Атака вирусных белков на оксигемоглобин приводит к прогрессирующему уменьшению количества гемоглобина, который может переносить кислород. Влияние вирусных белков на дезоксигемоглобин будет еще сильнее уменьшать количество гемоглобина, доступного для переноса диоксида углерода и глюкозы крови. Люди с диабетом могут иметь нестабильный уровень глюкозы крови. Состояние пациента дополнительно ухудшается от отравления диоксидом углерода. Клетки легких испытывают чрезвычайно сильное воспаление из-за невозможности обеспечения интенсивного обмена углекислым газом и кислородом; в конечном итоге изображения ткани легких принимают вид матового стекла. Состояние пациентов с респираторными расстройствами ухудшится.

3.4. Валидация воздействия хлорохина фосфата

Химические компоненты хлорохина фосфата конкурируют с порфирином и связываются с вирусным белком, тем самым ингибируя атаку вирусного белка на гем или связывание с порфирином. Для проверки влияния хлорохина фосфата на молекулярный механизм действия вируса была принята технология молекулярной стыковки. Структурный файл 0TX (хлорохин) был загружен из базы данных PDB. Затем была использована технология молекулярной стыковки Discovery-Studio 2016 для тестирования эффектов вирусных белков и хлорохина.

Рисунок 11.A-1 представляет собой схему связывания хлорохина с поверхностным гликопротеином вируса. На рисунке 11.A-2 показана область связывания вирусного поверхностного гликопротеина. В связывании участвуют 13 аминокислот. Энергия связывания хлорохина с гликопротеином Е2 вируса составляет 3 325 322 829,64 ккал/моль, что составляет около половины энергии связывания гликопротеина Е2 и порфирина. Согласно результатам рис. 4.А-2, дальнейший анализ показал, что некоторые аминокислоты (например, VAL A:952, ALA A:956, ALA B:956, ASN A:955 и др.) гликопротеина Е2 могут связываться не только с хлорохин-фосфатом, но и с порфиринами. Другими словами, хлорохин имеет одну треть шансов ингибировать вирусный гликопротеин E2 и уменьшить симптомы у пациента.

Вид связывания хлорохина и белка оболочки показан на рисунке 11.В-1. Энергия связывания хлорохина и белка оболочки 7852,58 ккал/моль, что эквивалентно лишь 4 % энергии связывания белка оболочки и порфирина. Участок связывания показан на рисунке 11.B-2. На рисунках 4.В-2 и 11.В-2 представлены некоторые аминокислоты (такие, как LEV E:28, PHE: D:20, VAL E:25) белка оболочки, которые связываются не только с хлорохин-фосфатом, но и с порфирином.

Рисунок 11.С-1 представляет собой схему связывания хлорохина с фосфопротеином нуклеокапсида. Энергия связывания хлорохина с нуклеокапсидным фосфопротеином составляет 198 815,22 ккал/моль, что эквивалентно лишь 1,4 % энергии связывания нуклеокапсидного фосфопротеина и порфирина. ALA A:50 и т. д. нуклеокапсида фосфопротеина участвуют в связывании (рисунок 12.C-2). Рисунки 4.C-2 и 11.C-2 свидетельствуют о том, что аминокислоты нуклеокапсидного фосфопротеина могут связывать порфирин, но не могут связывать хлорохин. Стыковка мембранного белка с хлорохином не произошла.

Рисунок 11. Результаты молекулярной стыковки структурных белков вируса и хлорохина (красный). A. Результаты молекулярной стыковки гликопротеина E2 и порфирина. B. Результаты молекулярной стыковки белка оболочки и порфирина. C. Результаты молекулярной стыковки нуклеокапсидного фосфопротеина и порфирина. 1. Структурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

Принципиальная схема связывания хлорохина с белком orf1ab показана на рисунке 12.A-1. Участок связывания белка orf1ab представлен на рисунке 12.A-2. Энергия связывания хлорохина и белка orf1ab составляет 4 584 302,64 ккал/моль, что в 8 раз больше энергии связывания между orf1ab и порфирином. Согласно результатам на рисунке 7.A-2, было показано, что некоторые аминокислоты, такие как MET 7045, PHE 7043, LYS 6836 белка orf1ab, могут быть связаны не только с фосфатом хлорохина, но и с порфирином.

Принципиальная схема связывания хлорохина с белком ORF8 показана на рисунке 12.B-1. На рисунке 12.B-2 показан участок связывания ORF8. Энергия связывания хлорохина с белком ORF8 составляет 4 707 657,39 ккал/моль, что эквивалентно лишь 37 % энергии связывания белка ORF8 с порфирином. Согласно результату, показанному на рисунке 7.B-2, аминокислоты, такие как ILE A: 74, ASP A:75, LYS A: 53 ORF8, могут связываться не только с фосфатом хлорохина, но и с порфирином.

Принципиальная схема связывания хлорохина с белком ORF7a показана на рисунке 12.C-1. На рисунке 12.C-2 представлен вид участка связывания. Энергия связывания хлорохина с белком ORF7a составляет 497 154,45 ккал/моль, что в 13 раз превышает энергию связи белка ORF7a с порфирином. Согласно результатам, показанным на рисунке 7. C-2, аминокислоты, такие как GLN A:94, ARG A:78 и LEU A:96 белка ORF7 могут связываться не только с фосфатом хлорохина, но и с порфирином.

Стыковка белков ORF3a, ORF6 и ORF10 с хлорохином не удалась.

Эти результаты показали, что хлорохин может в определенной степени ингибировать связывание E2 и ORF8 с порфирином с образованием комплекса. Кроме того, хлорохин может предотвратить атаку orf1ab, ORF3a и ORF10 на гем с образованием порфирина.

Рисунок 12. Результаты молекулярной стыковки вирусных неструктурных белков и хлорохина (красная структура). A. Результаты молекулярной стыковки белка orf1ab и хлорохина. B. Результаты молекулярной стыковки белка ORF8 и хлорохина. C. Результаты молекулярной стыковки белка ORF7a и хлорохина. 1. Неструктурные белки вируса. 2. Вид участков связывания.

3.5. Валидация эффекта фавипиравира

Рисунок 11.С-1 представляет собой схему связывания хлорохина с фосфопротеином нуклеокапсида. Энергия связывания хлорохина с нуклеокапсидным фосфопротеином составляет 198 815,22 ккал/моль, что эквивалентно лишь 1,4 % энергии связывания нуклеокапсидного фосфопротеина и порфирина. ALA A:50 и т. д. нуклеокапсида фосфопротеина участвуют в связывании (рисунок 12.C-2). Рисунки 4.C-2 и 11.C-2 свидетельствуют о том, что аминокислоты нуклеокапсидного фосфопротеина могут связывать порфирин, но не могут связывать хлорохин. Стыковка мембранного белка с хлорохином не произошла.

Таблица 1. Эффект фавипиравира








Белок вируса Порфирин
(ккал/моль)
Фавипиравир
(ккал/моль)
Имеет
идентичные
остатки
Мишень Отношение
связывания
с мишенью
(фавипиравир/
порфирин)
Гликопротеин E2 7,530,186,265.80
Белок оболочки 219,317. 76 597,814,480.55 Да Да 2,725.79
Нуклеокапсид 15,532,506.53
orf1ab 561,571.10 1,052,489.88 Да Да 1.87
ORF8 12,804,859.25 348,589.80 Да
ORF7a 37,123.79 17,034,560.60 Да Да 458.86
4. Обсуждение
4.1. Новый коронавирус произошел от древнего вируса

Для самых примитивных форм жизни, коими являются вирусы, не так-то просто увидеть их роль в связывании порфирина. Соединения порфирина широко распространены в фотосинтезирующих и нефотосинтезирующих организмах и связаны с критическими физиологическими процессами, такими как катализ, перенос кислорода и энергии. Порфирин также является древним соединением, широко распространенным на Земле. Порфирин впервые обнаружен в сырой нефти и асфальтовой породе в 1934 году. Порфирин обладает уникальными фотоэлектронными свойствами, отличной термостабильностью и имеет широкие перспективы применения в химии материалов, медицине, биохимии и аналитической химии. Его характеристики отлично подходят для применений, связанных с двухфотонным поглощением, флуоресценцией, передачей энергии и других. Перенос энергии флуоресцентного резонанса (FRET) — это безызлучательный процесс, при котором донор в возбужденном состоянии передает энергию реципиенту в основном состоянии посредством дипольного эффекта дальнего действия. FRET-характеристики порфирина могут быть основой способа выживания, на который опирался исходный вирус.

Существует множество теорий о происхождении вирусов, одна из которых называется теорией совместной эволюции, в которой вирусы могут эволюционировать из комплексов белка и нуклеиновой кислоты. Различные методы не объясняют, как вирус выжил независимо от не существовавших в начале жизни клеток, поэтому происхождение вирусов остается загадкой. В этой статье предполагается, что вирус может связываться с порфирином, что может объяснить проблему выживания оригинального вируса. Поскольку порфирин обладает характеристикой передачи энергии флуоресцентного резонанса, вирусы, которые связываются с порфиринами, могут получить энергию с помощью этого светоиндуцированного метода. Вирус, получивший энергию, может использовать ее для минимального перемещения, для выхода из состояния гибернации или перехода в него из активного состояния. Согласно результатам нашего исследования, новый коронавирус был формой жизни, зависящей от порфирина. Поэтому мы можем предположить, что новый коронавирус происходит от древнего вируса, который мог развиваться у летучих мышей на протяжении бесчисленных поколений.

4.2. Более высокая проницаемость порфиринов сквозь клеточные мембраны обуславливает большую инфекционность

Быстрая эволюция нового коронавируса также сопровождается некоторыми парадоксальными особенностями. Нынешняя теория предполагает, что новый коронавирус связывается с рецептором ACE2 человека через белок-шип. Он попадает в клетки человека по механизму фагоцитоза. Модели инфекционных заболеваний показали, что новая коронавирусная пневмония очень контагиозна. Следовательно, способность связывания белка-шипа и белка ACE2 человека должна быть большой, но в литературе имеются сообщения о том, что эта способность связывания является слабой. Что вызывает высокую инфекционность нового коронавируса? Мы считаем, что в дополнение к методу инвазии через взаимодействие шип-ACE2 вирус должен обладать оригинальным механизмом инвазии.

Медицинские работники обнаружили новый коронавирус в моче, слюне, кале и крови. Жизнеспособный вирус также может обнаруживаться в биологических жидкостях. В таких средах порфирин является доминирующим веществом. Порфириновые соединения относятся к классу азотсодержащих полимеров, и существующие исследования показали, что они обладают выраженной способностью обнаруживать клеточные мембраны и проникать сквозь них. В начале жизни молекулы вирусов с порфиринами непосредственно перемещались в исходную мембранную структуру за счет проницаемости порфирина. Это исследование показало, что гликопротеин E2 и белок оболочки нового коронавируса могут хорошо связываться с порфиринами. Поэтому коронавирус в связи с порфирином может также напрямую проникать через клеточную мембрану человека, что делает процесс инфицирования надежным. Наш валидационный анализ показал, что фавипиравир может предотвратить связывание только белка оболочки и порфирина. В то же время хлорохин может предотвращать связывание гликопротеина Е2 с порфирином лишь в определенной степени. Следовательно, инфекционность новой коронавирусной пневмонии не предотвращается этими препаратами полностью, так как связывание гликопротеина E2 и порфирина ингибируется не полностью.

4.3. Сложность индивидуального иммунитета

В некоторых теориях предполагается, что иммунный ответ возникает в организме после того, как у пациента разовьется заболевание. У некоторых пациентов после выздоровления вырабатываются иммунные антитела. Согласно нашему исследованию, гликопротеин E2, белок оболочки, нуклеокапсидный фосфопротеин, orf1ab, ORF7a и ORF8 вируса могут связываться с порфирином. Но из текущего исследования неясно, какие иммунные антитела возникали против вирусных белков.

Кроме того, некоторые пациенты могут погибнуть в результате цитокинового шторма. По сравнению с пациентами с атипичной пневмонией, анатомические характеристики умерших отличаются. Комплекс вирусных белков и порфирина может быть малорастворимым. Избыток слизи в тканях умерших пациентов был причиной избытка муцинового белка. Муцин может превратить слабо соединенные клетки в плотно соединенные и увеличить смазку между ними. Можно предположить, что действующее соединение приводит к уменьшению связи между клетками, в результате чего клетки начинают нуждаться в муцине для укрепления связи между собой в пределах тканей и для обеспечения смазывающего эффекта. Кроме того, когда пациент вступает в тяжелый инфекционный период, вирусные структурные белки, в основном, используются для сборки вирусов. Поэтому мы не можем обнаружить заметных вирусных включений в клетках тканей при аутопсии умерших пациентов.

4.4. Иммунные клетки заражаются и секретируют антитела и вирусные белки

Иммунные клетки, такие как плазматические клетки, также известны как эффекторные В-клетки. Плазматические клетки в основном наблюдаются в соединительной ткани слизистой оболочки как в пищеварительном тракте, так и в дыхательных путях. Это клетки, секретирующие антитела. Плазматические клетки выполняют функцию синтеза и хранения антител, а именно иммуноглобулинов, и участвуют в гуморальных иммунных ответах. В зависимости от источника выработки антител выделяют естественные антитела, такие как антитела анти-А и анти-В в системе групп крови ABO. По способности к участию в процессе агглютинации в ходе антигенной реакции антитела делят на полные антитела IgM и неполные антитела IgG. Обнаружение IgM и IgG в крови помогает определить, является ли организм человека инфицированным вирусом. В крови пациентов с подозрением на новую коронавирусную пневмонию содержится большое количество IgM. При лечении количество IgM у пациента снижается, а количество IgG повышается, указывая на то, что его организм вырабатывает резистентность и иммунитет. Имеются сообщения о том, что плазматические клетки также имеют рецептор ACE2, то есть для них существует путь инфекции шип-ACE2. Учитывая сообщения о том, что селезенка, костный мозг и лимфатические узлы тяжелых пациентов также сильно повреждены, мы предполагаем, что плазматические клетки также тесно связаны с инфекцией и выздоровлением пациентов с коронавирусом.

Плазматические клетки могут секретировать различные антитела, что также объясняет высвобождение вирусных белков в организме. Вирусные белки orf1ab, ORF3a и ORF10 синтезировались в клетках и атаковали гемоглобин и гем вне клеток. Вирусные белки могли покидать клетки через механизмы секреции белков. К числу секретируемых белков в основном относятся пищеварительные ферменты, антитела и некоторые гормоны. Исходя из вышеизложенной точки зрения, что инфицирование было связано с плазматическими клетками, мы полагали, что вирусные белки секретировались главным образом изнутри клетки наружу по механизму секреции антител. Один из возможных путей заключается в том, что после инфицирования плазматической клетки в ней запускаются процессы вирусной транскрипции и трансляции, а затем из клетки секретируются вирусные белки, такие как orf1ab, ORF3a и ORF10. Однако неясно, секретируются ли вирусные белки за пределы клетки путем связывания с антителами группы крови.

Мы планировали смоделировать этот механизм, но объем вычислений оказался слишком велик. После того, как мы ввели «антитела крови» в поисковую строку базы данных PDB, веб-страница показала почти 160 000 записей и почти 47 000 записей, связанных с человеком. Кроме того, моделирование молекулярной стыковки антител и белков, таких как orf1ab, представляет собой стыковку белков, процесс расчета которой является очень сложным. Поэтому мы не можем смоделировать этот механизм. Мы предлагаем другим лабораториям использовать суперкомпьютеры для моделирования этого механизма.

4.5. Вирусный белок атакует гемоглобин, высвобожденный за счет иммунного гемолиза эритроцитов

Эритроциты в основном содержат гемоглобин. Во время гемолиза гемоглобин выходит из клеток и растворяется в плазме. В этот момент способность гемоглобина переносить кислород теряется. Гемолиз происходит из-за разрыва мембран эритроцитов и растворения матрикса. Либо может происходить расширение пор мембраны эритроцита до степени, позволяющей гемоглобину покидать клетку, оставляя за собой двояковогнутую дискообразную клеточную мембрану — «гематоцит». Иммунный гемолиз — это специфический гемолиз, вызванный реакцией «антиген-антитело». Неспецифический гемолиз вызывается физическими, химическими или биологическими факторами. После гемолиза эритроцитов вирусные белки могут атаковать гемоглобин. Учитывая, что некоторые исследователи подсчитали, что люди с кровью типа O хуже заражаются COVID-19, мы предполагаем, что иммунный гемолиз может быть основным методом обеспечения атаки гемоглобина вирусными белками. Вирусные белки атакуют гемоглобин после заражения. Из-за ограниченных возможностей вычислительных инструментов мы не можем смоделировать, атакуют ли вирусные белки гемоглобин снаружи или внутри эритроцитов.

4.6. Более высокий уровень гемоглобина вызывает более высокую болезненность

Показано, что терапевтический эффект хлорохина фосфата в отношении новой коронавирусной пневмонии может быть тесно связан с аномальным метаболизмом гемоглобина у человека. Количество гемоглобина является основным биохимическим показателем крови, и его содержание различается в зависимости от пола. В норме у мужчин его уровень значимо выше, чем у женщин, что также может быть причиной того, почему мужчины заражаются новой коронавирусной пневмонией чаще, чем женщины. Кроме того, большинство пациентов с новой коронавирусной пневмонией составляют людей среднего и старшего возраста. Многие из этих пациентов имеют сопутствующие заболевания, такие как сахарный диабет. Пациенты с диабетом имеют более высокий уровень гликированного гемоглобина. Гликированный гемоглобин представляет собой дезоксигемоглобин. Гликированный гемоглобин представляет собой комбинацию гемоглобина и глюкозы крови, что является еще одной причиной высокого уровня инфицирования среди пожилых людей.

Это исследование подтвердило, что белки orf1ab, ORF3a и ORF10 могут скоординированно атаковать гем на бета-цепи гемоглобина. Атаке подвергаются как оксигенированный, так и дезоксигенированный гемоглобин. Во время атаки позиции orf1ab, ORF3 и ORF10 немного отличаются. Было показано, что, чем выше содержание гемоглобина, тем выше риск заболевания. Однако нет уверенности в том, что частота заболеваний, вызванных аномальным гемоглобином (структурным), относительно невелика. Гемоглобин пациентов и выздоравливающих должен быть объектом дальнейших исследований и лечения.

4.7. Ингибирование анаболического пути гема и развитие заболевания

В данной статье рассматривалось непосредственное вмешательство вируса в сборку гемоглобина человека. Основной причиной был слишком низкий уровень нормального гема. Гем участвует в критических биологических процессах, таких как регуляция экспрессии генов и трансляции белка. Порфирин является важным материалом для синтеза гема. Поскольку существующие данные показывают, что в организме оказывается слишком много свободного железа, это должно быть следствием того, что вирус-продуцирующая молекула конкурирует с железом за порфирин. Ингибирование анаболического пути гема и возникновение симптомов у человека.

Неясно, является ли пространственная молекулярная структура гема и порфирина у пациентов с порфирией такой же, как и у здоровых людей. При наличии аномальной структуры неясно, может ли такой порфирин связываться с вирусным белком с образованием комплекса, и может ли вирусный белок атаковать подобный гем. Эти вопросы должны быть рассмотрены в клинических и экспериментальных исследованиях.

5. Выводы

С момента возникновения эпидемии использование методов биоинформатики имеет большое научное значение для анализа ролей белков нового коронавируса (таких, как ORF8 и поверхностные гликопротеины). В этом исследовании методы прогнозирования доменов применялись для поиска консервативных доменов. Структуру белковых молекул, таких как ORF8 и поверхностных гликопротеинов, получали с помощью методов гомологического моделирования. Технология молекулярной стыковки использовалась для анализа взаимодействия связывающей части вирусных белков с гемом и порфирином. Результаты исследования показывают, что ORF8 и поверхностные гликопротеины могут объединяться с порфирином с образованием комплекса. В то же время белки orf1ab, ORF10 и ORF3a могут координированно атаковать гем, находящийся на 1-бета-цепи гемоглобина, что приводит к отщеплению железа с образованием порфирина. В результате такой атаки количество гемоглобина, который может переносить кислород и углекислый газ, уменьшается. Клетки легких испытывают чрезвычайно сильное воспаление из-за невозможности обеспечения интенсивного обмена углекислым газом и кислородом; в конечном итоге изображения ткани легких принимают вид матового стекла. Состояние пациентов с респираторными расстройствами ухудшится. Пациенты с диабетом и пожилые люди имеют более высокий уровень гликированного гемоглобина. Уровень гликированного гемоглобина снижается в результате вирусной атаки, что делает уровень глюкозы в крови пациентов нестабильным. Поскольку порфириновые комплексы вируса, продуцируемого в организме человека, ингибировали анаболический путь гема, они вызывали широкий спектр инфекций и заболеваний.

С учетом этих выводов дальнейший анализ показал, что хлорохин может предотвратить атаку orf1ab, ORF3a и ORF10 на гем с образованием порфирина и в определенной степени ингибировать связывание ORF8 и поверхностных гликопротеинов с порфиринами, эффективно облегчая симптомы респираторного дистресса. Поскольку способность хлорохина ингибировать структурные белки не слишком велика, терапевтический эффект для разных людей может быть различным. Фавипиравир может ингибировать связывание белка оболочки и белка ORF7a с порфирином, предотвращать проникновение вируса в клетки-хозяева и может связывать свободный порфирин. В связи с побочными действиями таких препаратов, как хлорохин, и возможностью аллергических реакций на них обращайтесь к квалифицированному врачу для получения подробной информации о лечении и не принимайте препарат самостоятельно.

На основании компьютерного моделирования и дискуссионного анализа этого исследования мы выдвинули предположение об основном механизме патогенности этого вируса. Вирус может сначала инфицировать клетки с рецепторами ACE2, включая иммунные клетки. Иммунные клетки производят антитела и вирусные белки. Антитела действуют на эритроциты, вызывая иммунный гемолиз. Гемоглобин высвобождается и подвергается атаке. Вирус захватывает порфирин и ингибирует метаболизм гема. Поэтому мы считаем, что поражение организма человека вирусом носит системный характер, а не ограничивается дыхательной системой.

Данная работа предназначена только для научного обсуждения, правильность выводов должна быть подтверждена другими лабораториями. Мы с нетерпением ожидаем сообщений от лабораторий, которые смогут доказать, является ли эта теория неправильной или правильной из следующих экспериментов: 1) используйте рентгеноструктурный анализ для определения структуры гемоглобина у тяжелобольных пациентов, чтобы выяснить, есть ли какие-либо отклонения; 2) в эксперименте с вирусами должны быть показаны следующие этапы: вирусные белки могут связывать порфирин; вирусные белки могут атаковать гем; вирусные белки могут атаковать гемоглобин в крови.

Заявления/h5>

Согласие этического комитета и согласие на участие


Согласие на публикацию


Доступность данных и материалов


Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование

Эта работа финансировалась за счет гранта Фонда естественных наук для проекта по внедрению талантов Сычуанского университета науки и техники (номер награды 2018RCL20, грантополучатель WZL).

Вклад авторов

Финансирование получил WZL. Дизайн, анализ, написание: WZL. Курирование данных, проверка рукописи: HLL. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Благодарности


Об авторах

1 Факультет информатики и инженерии, Сычуаньский инженерно-технический университет, Цзыгун, 643002, Китай;
2 Факультет медико-биологических наук и технологии пищевых продуктов, Ибиньский университет, Ибинь, 644000, Китай.


 

Список литературы
  1. Дяо, K., Хань, P., Пан, T., Ли, И. и Ян, Ц. Характерные особенности визуализации HRCT в репрезентативных случаях завозной инфекции новой коронавирусной пневмонии 2019 г. (Diao, K., Han, P., Pang, T., Li, Y. & Yang, Z. HRCT Imaging Features in Representative Imported Cases of 2019 Novel Coronavirus Pneumonia). Precision Clinical Medicine (2020).
  2. Чан, Д. и др., Эпидемиологические и клинические характеристики новой коронавирусной инфекции на примере 13 пациентов за пределами Уханя. Китай (Chang, D. et al. Epidemiologic and clinical characteristics of novel coronavirus infections involving 13 patients outside Wuhan, China). JAMA (2020).
  3. Хуан С. и др. Клинические характеристики пациентов, инфицированных новым коронавирусом 2019 в Ухане, Китай (Huang, C. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China). The Lancet (2020).
  4. Ли, С., Цай, Цз., Ван, С. и Ли, Ю. Возможность крупномасштабного переноса инфекции 2019 nCov от человека к человеку в первом поколении (Li, X., Zai, J., Wang, X. & Li, Y. Potential of large ‘first generation’human‐to‐human transmission of2019‐nCoV). Journal of Medical Virology (2020).
  5. Ван, Д. и др., Клинические характеристики 138 госпитализированных пациентов с вирусной пневмонией, вызванной новым коронавирусом 2019, Ухань, Китай (Wang, D. et al. Clinical characteristics of 138 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus–infected pneumonia in Wuhan, China). Jama (2020).
  6. Ли, Ц. и др. Ранняя динамика передачи пневмонии, вызванной новой коронавирусной инфекцией, в Ухане, Китай (Li, Q. et al. Early transmission dynamics in Wuhan, China, of novel coronavirus–infected pneumonia). New England Journal of Medicine (2020).
  7. Чжу, Н. и др. Новый коронавирус, выделенный у пациентов с пневмонией в Китае в 2019 г. (Zhu, N. et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019). New England Journal of Medicine (2020).
  8. Ву, Ф. и др. Новый коронавирус, ассоциируемый с респираторными заболеваниями людей в Китае (Wu, F. et al. A novel coronavirus associated with human respiratory disease in China). Nature, 1-8 (2020).
  9. Лу, Х., Страттон, С. У. и Тан, И. В. Вспышка пневмонии неизвестной этиологии в Ухане, Китай: загадка и чудо (Lu, H., Stratton, C. W. & Tang, Y. W. Outbreak of Pneumonia of Unknown Etiology in Wuhan China: the Mystery and the Miracle). Journal of Medical Virology.
  10. Чу, Н. и др. Исследовательская группа по новому китайскому коронавирусу. Новый коронавирус, выделенный у пациентов с пневмонией в Китае (Zhu, N. et al. China Novel Coronavirus Investigating and Research Team. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019). N Engl J Med (2020).
  11. Лу, Р. и др. Геномная характеристика и эпидемиология нового коронавируса 2019: заключения по поводу происхождения вируса и связывания его с рецепторами (Lu, R. et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding). The Lancet (2020).
  12. Ван, М. и др. Прецизионно-медицинский подход в отношении лечения коронавирусной уханьской пневмонии (Wang, M. et al. A precision medicine approach to managing Wuhan Coronavirus pneumonia). Precision Clinical Medicine (2020).
  13. Шехер, С. Р., Пекош, А. в сборнике «Молекулярная биология коронавируса SARS» (Schaecher, S. R. & Pekosz, A. in Molecular Biology of the SARS-Coronavirus) 153-166 (Springer, 2010).
  14. МакБрайд, Р. и Филдинг, Б. Ч. Роль вспомогательных белков вируса тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) в патогенезе вируса (McBride, R. & Fielding, B. C. The role of severe acute respiratory syndrome (SARS)-coronavirus accessory proteins in virus pathogenesis). Viruses 4, 2902-2923 (2012).
  15. Ву, А. и др. Состав и дивергенция генома нового коронавируса (2019-nCoV) родом из Китая (Wu, A. et al. Genome Composition and Divergence of the Novel Coronavirus (2019-nCoV) Originating in China). Cell Host & Microbe (2020).
  16. Параскевис, Д. и др. Полногеномный эволюционный анализ нового коронавируса (2019-nCoV) позволяет отклонить гипотезу о его появлении в результате недавнего события рекомбинации (Paraskevis, D. et al. Full-genome evolutionary analysis of the novel corona virus (2019-nCoV) rejects the hypothesis of emergence as a result of a recent recombination event). Infection, Genetics and Evolution, 104212 (2020).
  17. Ли, С. и др. Регуляция отклика на стресс со стороны эндоплазматического ретикулума активностью ионных каналов, образуемых белком оболочки коронавируса, вызывающего инфекционный бронхит, модуляцией выброса вирионов, влиянием на апоптоз, репликативную способность и патогенез (Li, S. et al. Regulation of the ER Stress Response by the Ion Channel Activity of the Infectious Bronchitis Coronavirus Envelope Protein Modulates Virion Release, Apoptosis, and Pathogenesis). Frontiers in Microbiology 10, 3022 (2020).
  18. То, К.-К. В. и др. Постоянное выявление нового коронавируса 2019 в слюне (To, K. K.-W. et al. Consistent detection of 2019 novel coronavirus in saliva). Clinical Infectious Diseases (2020).
  19. Дон, Н. и др. Анализ моделей генома и белковой структуры отображает происхождение и патогенность вируса 2019-nCoV, нового коронавируса, вызвавшего вспышку пневмонии в Ухане, Китай (Dong, N. Et al Genomic and protein structure modelling analysis depicts the origin and pathogenicity of 2019-nCoV, a novel coronavirus which caused a pneumonia outbreak in Wuhan, China). F1000Research 9, 121 (2020).
  20. Роте, К. и др. Передача инфекции 2019-nCoV при контакте с бессимптомным носителем в Германии (Rothe, C. et al. Transmission of 2019-nCoV infection from an asymptomatic contact in Germany). New England Journal of Medicine (2020).
  21. Чен, Н. и др., Эпидемиологические и клинические характеристики 99 случаев пневмонии, вызванной новым коронавирусом 2019 года в Ухане, Китай: дескриптивное исследование (Chen, N. et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study). The Lancet (2020).
  22. Дас, Р. и Шарма, П., в сборнике «Клиническая молекулярная медицина» (Das, R. & Sharma, P. in Clinical Molecular Medicine) 327-339 (Elsevier, 2020).
  23. Казазян-мл., Х. Х. и Вудхэд, А. П. Синтез гемоглобина А в развивающемся плоде (Kazazian Jr, H. H. & Woodhead, A. P. Hemoglobin A synthesis in the developing fetus). New England Journal of Medicine 289, 58-62 (1973).
  24. Лю, Дж. и др. Общие и отличающиеся аспекты патологии и патогенеза новых патогенных для человека коронавирусных инфекций SARS‐CoV, MERS‐CoV и 2019‐nCoV. (Liu, J. et al. Overlapping and discrete aspects of the pathology and pathogenesis of the emerging human pathogenic coronaviruses SARS‐CoV, MERS‐CoV, and 2019‐nCoV). Journal of Medical Virology (2020).
  25. Ван, М. и др. Ремдесивир и хлорохин эффективно ингибируют недавно появившийся коронавирус (2019-n-CoV) in vitro (Wang, M. et al. Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro). Cell Research, 1-3 (2020).
  26. Бернардо-Сейсдедос, Г., Джил, Д., Блуэн, Ж-М., Ришар, Э. и Милле, О. Заболевания белкового гомеостаза (Bernardo-Seisdedos, G., Gil, D., Blouin, J.-M., Richard, E. & Millet, O. in Protein Homeostasis Diseases) 389-413 (Elsevier, 2020).
  27. Ламеда, И. Л. и Кох, Т. Р в сборнике «Заболевания печени» (Lameda, I. L. P. & Koch, T. R. in Liver Diseases) 107-116 (Springer, 2020).
  28. Бэйли, Т. Л., Джонсон, Дж., Грант, К. Э., Нобл, У. С. Программа МЕМЕ SUITE (Bailey, T. L., Johnson, J., Grant, C. E. & Noble, W. S. The MEME suite). Nucleic acids research 43, W39-W49 (2015).
  29. Бэйли, Т. Л. и др. ПРОГРАММА МЕМЕ SUITE: средство поиска известных мотивов и открытия новых (Bailey, T. L. et al. MEME SUITE: tools for motif discovery and searching). Nucleic acids research 37, W202-W208 (2009).
  30. Бэйли, Т. Л., Уильямс, Н., Мислех, С. и Ли, У. У. МЕМЕ: обнаружение и анализ мотивов с последовательностях ДНК и белков (Bailey, T. L., Williams, N., Misleh, C. & Li, W. W. MEME: discovering and analyzing DNA and protein sequence motifs). Nucleic acids research 34, W369-W373 (2006).
  31. Шведе, Т., Копп, Й., Гуэ, Н. и Петиш, М. SWISS-MODEL: автоматизированный сервер гомологического моделирования белков (Schwede, T., Kopp, J., Guex, N. & Peitsch, M. C. SWISS-MODEL: an automated protein homology-modeling server). Nucleic acids research 31, 3381-3385 (2003).
  32. Бьязини, М. и др. SWISS-MODEL: моделирование третичной и четвертичной структуры белков и использованием эволюционной информации (Biasini, M. et al. SWISS-MODEL: modelling protein tertiary and quaternary structure using evolutionary information). Nucleic acids research 42, W252-W258 (2014).
  33. Studio, D. Discovery Studio. Accelrys [2.1] (2008).

Причины, симптомы, лечение и многое другое

Мы включаем продукты, которые, по нашему мнению, будут полезны нашим читателям. Если вы покупаете по ссылкам на этой странице, мы можем получить небольшую комиссию. Вот наш процесс.

Что такое железодефицитная анемия?

Анемия возникает, когда у вас пониженный уровень гемоглобина в эритроцитах (эритроцитах). Гемоглобин – это белок в эритроцитах, который отвечает за перенос кислорода к тканям.

Железодефицитная анемия – это наиболее распространенный тип анемии, который возникает, когда вашему организму не хватает минерального железа.Ваше тело нуждается в железе, чтобы производить гемоглобин. Когда в кровотоке недостаточно железа, остальная часть вашего тела не может получить необходимое количество кислорода.

Хотя это заболевание может быть обычным явлением, многие люди не знают, что у них железодефицитная анемия. Можно годами испытывать симптомы, не зная причины.

У женщин детородного возраста наиболее частой причиной железодефицитной анемии является потеря железа в крови из-за обильных менструаций или беременности.Плохое питание или определенные кишечные заболевания, которые влияют на усвоение железа организмом, также могут вызвать железодефицитную анемию.

Врачи обычно лечат это состояние с помощью добавок железа или изменения диеты.

Поначалу симптомы железодефицитной анемии могут быть легкими, и вы можете их даже не заметить. По данным Американского общества гематологов (ASH), большинство людей не осознают, что у них легкая анемия, пока не сдают обычный анализ крови.

Симптомы железодефицитной анемии от умеренной до тяжелой включают:

Согласно ASH, дефицит железа является наиболее частой причиной анемии.Есть много причин, по которым у человека может возникнуть дефицит железа. К ним относятся:

Недостаточное потребление железа

Употребление слишком малого количества железа в течение длительного времени может вызвать дефицит железа в организме. Такие продукты, как мясо, яйца и некоторые зеленые листовые овощи, богаты железом. Поскольку железо необходимо в периоды быстрого роста и развития, беременным женщинам и детям младшего возраста может потребоваться еще больше продуктов, богатых железом.

Беременность или кровопотеря в связи с менструацией

Сильные менструальные кровотечения и кровопотеря во время родов являются наиболее частыми причинами железодефицитной анемии у женщин детородного возраста.

Внутреннее кровотечение

Определенные медицинские условия могут вызвать внутреннее кровотечение, которое может привести к железодефицитной анемии. Примеры включают язву желудка, полипы толстой или кишечной кишки или рак толстой кишки. Регулярное употребление болеутоляющих, таких как аспирин, также может вызвать кровотечение в желудке.

Подробнее: Узнайте о взаимосвязи цитопении и анемии »

Неспособность усваивать железо

Определенные заболевания или хирургические вмешательства, затрагивающие кишечник, также могут влиять на усвоение железа вашим организмом.Даже если вы получаете достаточное количество железа с пищей, целиакия или кишечная хирургия, такая как желудочный анастомоз, могут ограничить количество железа, которое может усвоить ваш организм.

Эндометриоз

Если женщина страдает эндометриозом, у нее может быть сильная кровопотеря, которую она не видит, поскольку она скрыта в области живота или таза.

Анемия – распространенное заболевание, которое может возникать как у мужчин, так и у женщин любого возраста и любой этнической группы. Некоторые люди могут быть подвержены большему риску железодефицитной анемии, чем другие, в том числе:

  • женщин детородного возраста
  • беременных женщин
  • людей с плохим питанием
  • людей, которые часто сдают кровь
  • младенцев и детей, особенно рожденных недоношенными или испытывают резкий скачок роста
  • вегетарианцев, которые не заменяют мясо другой пищей, богатой железом

Если вы подвержены риску железодефицитной анемии, поговорите со своим врачом, чтобы определить, могут ли вам помочь анализ крови или диетические изменения.

Врач может диагностировать анемию с помощью анализов крови. К ним относятся:

Полный анализ крови (CBC)

Общий анализ крови (CBC) обычно является первым тестом, который будет использовать врач. CBC измеряет количество всех компонентов в крови, в том числе:

CBC предоставляет информацию о вашей крови, которая полезна для диагностики железодефицитной анемии. Эта информация включает:

  • уровень гематокрита, который представляет собой процент объема крови, который состоит из эритроцитов
  • уровень гемоглобина
  • размер ваших эритроцитов

Нормальный диапазон гематокрита составляет 34.От 9 до 44,5 процента для взрослых женщин и от 38,8 до 50 процентов для взрослых мужчин. Нормальный диапазон гемоглобина составляет от 12,0 до 15,5 граммов на децилитр для взрослой женщины и от 13,5 до 17,5 граммов на децилитр для взрослого мужчины.

При железодефицитной анемии уровни гематокрита и гемоглобина низкие. Кроме того, эритроциты обычно меньше по размеру, чем обычно.

Общий анализ крови часто выполняется как часть обычного медицинского осмотра. Это хороший показатель общего состояния здоровья человека. Это также может быть выполнено в обычном порядке перед операцией.Этот тест полезен для диагностики этого типа анемии, потому что большинство людей с дефицитом железа этого не осознают.

Другие тесты

Анемию обычно можно подтвердить с помощью общего анализа крови. Ваш врач может назначить дополнительные анализы крови, чтобы определить, насколько серьезна ваша анемия, и помочь выбрать лечение. Они также могут исследовать вашу кровь под микроскопом. Эти анализы крови предоставят информацию, в том числе:

Ферритин – это белок, который помогает хранить железо в организме.Низкий уровень ферритина указывает на низкий запас железа. Тест TIBC используется для определения количества трансферрина, несущего железо. Трансферрин – это белок, переносящий железо.

Некоторые домашние тестовые наборы могут проверять уровни железа, а также уровни ферритина и TIBC. Вы покупаете набор для тестирования онлайн через LetsGetChecked здесь.

Тесты на внутреннее кровотечение

Если ваш врач обеспокоен тем, что внутреннее кровотечение вызывает вашу анемию, могут потребоваться дополнительные тесты.Один из тестов, который вы можете пройти, – это тест на оккультизм, чтобы проверить наличие крови в кале. Кровь в кале может указывать на кровотечение в кишечнике.

Ваш врач может также выполнить эндоскопию, при которой он использует небольшую камеру на гибкой трубке для просмотра слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. Тест EGD, или верхняя эндоскопия, позволяет врачу исследовать слизистую оболочку пищевода, желудка и верхнюю часть тонкой кишки. Колоноскопия или нижняя эндоскопия позволяет врачу исследовать слизистую оболочку толстой кишки, которая является нижней частью толстой кишки.Эти тесты могут помочь определить источники желудочно-кишечного кровотечения.

Беременность, сильное менструальное кровотечение и миома матки – все это причины, по которым женщины чаще страдают железодефицитной анемией.

Обильное менструальное кровотечение возникает, когда у женщины кровотечение больше или дольше, чем у женщин, обычно кровотечение во время менструации. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, типичное менструальное кровотечение длится от 4 до 5 дней, а количество потерянной крови колеблется от 2 до 3 столовых ложек.Женщины с избыточным менструальным кровотечением обычно кровоточат более семи дней и теряют вдвое больше крови, чем обычно.

По данным Национального института сердца, легких и крови, около 20 процентов женщин детородного возраста страдают железодефицитной анемией. У беременных женщин еще больше шансов заболеть железодефицитной анемией, потому что им требуется большее количество крови для поддержки своих растущих детей.

УЗИ органов малого таза может помочь врачу найти источник чрезмерного кровотечения во время менструации, например миому.Как и железодефицитная анемия, миома матки часто не вызывает симптомов. Они возникают, когда в матке разрастаются мышечные опухоли. Хотя они обычно не являются злокачественными, они могут вызвать обильное менструальное кровотечение, которое может привести к железодефицитной анемии.

Большинство случаев железодефицитной анемии протекает в легкой форме и не вызывает осложнений. Состояние обычно легко исправить. Однако, если анемия или дефицит железа не лечить, это может привести к другим проблемам со здоровьем. К ним относятся:

Быстрое или нерегулярное сердцебиение

Когда вы страдаете анемией, вашему сердцу приходится перекачивать больше крови, чтобы восполнить недостаток кислорода.Это может привести к нерегулярному сердцебиению. В тяжелых случаях это может привести к сердечной недостаточности или увеличению сердца.

Осложнения беременности

В тяжелых случаях дефицита железа ребенок может родиться преждевременно или с низкой массой тела при рождении. Большинство беременных женщин принимают добавки железа в рамках дородового ухода, чтобы этого не произошло.

Задержка роста у младенцев и детей

У младенцев и детей с серьезным дефицитом железа может наблюдаться задержка роста и развития.Они также могут быть более подвержены инфекциям.

Железные добавки

Таблетки железа могут помочь восстановить уровень железа в организме. По возможности следует принимать таблетки железа натощак, чтобы организм лучше их усвоил. Если они вызывают расстройство желудка, можно принимать их во время еды. Возможно, вам придется принимать добавки в течение нескольких месяцев. Добавки железа могут вызвать запор или черный стул.

Диета

Диета, включающая следующие продукты, может помочь лечить или предотвратить дефицит железа:

  • красное мясо
  • темно-зеленые листовые овощи
  • сухофрукты
  • орехи
  • обогащенные железом злаки

Кроме того, витамин C помогает вашему организму усваивать железо.Если вы принимаете таблетки железа, врач может посоветовать принимать таблетки вместе с источником витамина С, например стаканом апельсинового сока или цитрусовых.

Лечение основной причины кровотечения

Добавки железа не помогут, если чрезмерное кровотечение вызывает дефицит. Врач может прописать противозачаточные таблетки женщинам с обильными менструациями. Это может уменьшить количество ежемесячных менструальных кровотечений.

В самых тяжелых случаях переливание крови может быстро восполнить потерю железа и крови.

Железодефицитную анемию, вызванную недостаточным потреблением железа, можно предотвратить, придерживаясь диеты с высоким содержанием железа и витамина С. Матери должны кормить своих детей грудным молоком или детскими смесями, обогащенными железом.

Продукты с высоким содержанием железа включают:

  • мясо, такое как баранина, свинина, курица и говядина
  • фасоль
  • тыква и семена кабачков
  • листовая зелень, такая как шпинат
  • изюм и другие сушеные фрукты
  • яйца
  • морепродукты, такие как моллюски, сардины, креветки и устрицы
  • сухие хлопья и хлопья быстрого приготовления, обогащенные железом

Продукты с высоким содержанием витамина С включают:

  • фрукты, такие как апельсины, грейпфруты, клубника, киви, гуава, папайя , ананасы, дыни и манго
  • брокколи
  • красный и зеленый сладкий перец
  • брюссельская капуста
  • цветная капуста
  • помидоры
  • листовая зелень

Самостоятельная диагностика и лечение железодефицитной анемии может привести к неблагоприятным последствиям для здоровья из-за слишком много железа в крови.К осложнениям из-за избытка железа в крови относятся повреждение печени и запор. Если у вас есть симптомы железодефицитной анемии, поговорите с врачом.

p.p1 {margin: 0.0px 0.0px 0.0px 0.0px; высота строки: 16,0 пикселей; шрифт: 13.6px Helvetica; цвет: # 000000; -webkit-text-stroke: # 000000; background-color: #ffffff} span.s1 {font-kerning: none}

Железодефицитная анемия – симптомы, причины, лечение

Лечение железодефицитной анемии начинается с обращения за медицинской помощью к своему врачу.Чтобы определить, есть ли у вас железодефицитная анемия, ваш врач, скорее всего, возьмет образцы крови для лабораторных исследований. Лечение зависит от тяжести и основной причины анемии.

Общая цель лечения железодефицитной анемии – восстановить нормальный уровень железа. Уровень железа можно восстановить за счет изменения диеты, добавок или, в тяжелых случаях, переливания крови. Ваш лечащий врач может прописать вам добавки с железом или витамином С. Витамин С помогает организму усваивать железо.Эти добавки можно принимать внутрь.

В случае тяжелой железодефицитной анемии ваш лечащий врач может определить, что для восстановления уровня железа или красных кровяных телец необходимо более немедленное лечение. Железо можно вводить через капельницу или в мышцы. Кроме того, количество красных кровяных телец может быть увеличено за счет переливания крови.

Диетические изменения для лечения железодефицитной анемии

Ваш лечащий врач может порекомендовать вам включить в свой рацион продукты, богатые железом.Лучший источник диетического железа – красное мясо. Птица, свинина, рыба и моллюски также являются хорошими источниками железа. Общие немясные продукты с высоким содержанием железа включают:

  • Сушеный изюм, абрикосы или персики
  • Яйца
  • Обогащенные железом каши, хлеб и макаронные изделия
  • Арахис, арахисовое масло, миндаль
  • Горох, чечевица и фасоль
  • Чернослив
  • Шпинат или другие темно-зеленые листовые овощи

Лечение кровотечений как причины железодефицитной анемии

Если кровотечение определено как причина железодефицитной анемии, лечение направлено на его коррекцию.Ниже приведены некоторые причины кровотечений и способы их лечения:

  • Обильные менструальные выделения можно уменьшить с помощью оральных контрацептивов.
  • Полипы или опухоли кишечника можно удалить хирургическим путем.
  • Язвы можно лечить антибиотиками или другими лекарствами.

Каковы возможные осложнения железодефицитной анемии?

Перспективы железодефицитной анемии хорошие, если вы получите соответствующее лечение.При отсутствии лечения осложнения железодефицитной анемии могут быть серьезными. Вы можете минимизировать риск серьезных осложнений, следуя плану лечения, разработанному вами и вашим лечащим врачом специально для вас. Осложнения железодефицитной анемии включают:

  • Побочные эффекты при переливании крови
  • Побочные эффекты от терапии препаратами железа
  • Частые инфекции
  • Проблемы роста у детей
  • Проблемы с сердцем, такие как нарушение сердечного ритма или сердечного ритма
  • Пониженная физическая активность

Анемия – Гематология.org

Анемия – наиболее распространенное заболевание крови, и, по данным Национального института сердца, легких и крови, от нее страдают более 3 миллионов американцев.

Роль красных кровяных телец в анемии

Красные кровяные тельца несут гемоглобин, богатый железом белок, который присоединяется к кислороду в легких и переносит его в ткани по всему телу. Анемия возникает, когда у вас недостаточно эритроцитов или когда ваши эритроциты не функционируют должным образом. Диагностируется, когда анализ крови показывает значение гемоглобина менее 13.5 г / дл у мужчин и менее 12,0 г / дл у женщин. Нормальные значения для детей меняются с возрастом.

Когда у вас анемия, вашему организму не хватает кислорода, поэтому вы можете испытать один или несколько из следующих симптомов:

  • Слабость
  • Одышка
  • Головокружение
  • Быстрое или нерегулярное сердцебиение
  • Стук или “свист” в ушах
  • Головная боль
  • Холодные руки или ноги
  • Бледная или желтая кожа
  • Боль в груди

Могу ли я заболеть анемией?

Многие люди подвержены риску анемии из-за неправильного питания, кишечных расстройств, хронических заболеваний, инфекций и других состояний.Наибольшему риску этого заболевания подвержены женщины во время менструации, беременные и люди с хроническими заболеваниями. Риск анемии увеличивается с возрастом.

Если у вас есть одно из следующих хронических состояний, у вас может быть повышенный риск развития анемии:

  • Ревматоидный артрит или другое аутоиммунное заболевание
  • Болезнь почек
  • Рак
  • Болезнь печени
  • Заболевание щитовидной железы
  • Воспалительное заболевание кишечника (болезнь Крона или язвенный колит)

Признаки и симптомы анемии легко не заметить.Фактически, многие люди даже не осознают, что у них анемия, пока она не будет выявлена ​​в анализе крови.

Распространенные типы анемии

Железодефицитная анемия – наиболее распространенный тип анемии. Это случается, когда в организме не хватает железа. Дефицит железа обычно возникает из-за кровопотери, но иногда может быть из-за плохого усвоения железа. Беременность и роды потребляют много железа и поэтому могут привести к анемии, связанной с беременностью. Люди, перенесшие операцию обходного желудочного анастомоза для похудения или по другим причинам, также могут иметь дефицит железа из-за плохой абсорбции.

Витаминно-дефицитная анемия может быть результатом низкого уровня витамина B12 или фолиевой кислоты (фолиевой кислоты), обычно из-за плохого питания. Пагубная анемия – это состояние, при котором витамин B12 не всасывается в желудочно-кишечном тракте.

Анемия и беременность y – Узнайте о факторах риска и симптомах анемии во время беременности.

Апластическая анемия – это редкое заболевание, связанное с недостаточностью костного мозга, при котором костный мозг перестает производить достаточное количество кровяных телец (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов).Это происходит в результате разрушения или дефицита кроветворных стволовых клеток в костном мозге, в частности, когда собственная иммунная система организма атакует стволовые клетки. Однако те немногие клетки крови, которые производит костный мозг, являются нормальными. Вирусные инфекции, ионизирующее излучение и воздействие токсичных химических веществ или лекарств также могут привести к апластической анемии.

Гемолитическая анемия возникает, когда красные кровяные тельца разрушаются в кровотоке или в селезенке. Гемолитическая анемия может быть вызвана механическими причинами (негерметичные сердечные клапаны или аневризмы), инфекциями, аутоиммунными нарушениями или врожденными аномалиями красных кровяных телец.Унаследованные аномалии могут влиять на гемоглобин или структуру или функцию эритроцитов. Примеры наследственной гемолитической анемии включают некоторые типы талассемии и низкие уровни ферментов, такие как дефицит глюкозо-6 фосфатдегидрогеназы. Лечение будет зависеть от причины.

Серповидно-клеточная анемия – это наследственная гемолитическая анемия, при которой содержание белка гемоглобина не соответствует норме, в результате чего эритроциты становятся жесткими и закупоривают кровообращение, поскольку они не могут проходить через мелкие кровеносные сосуды.

Анемия, вызванная другими заболеваниями – Некоторые заболевания могут влиять на способность организма вырабатывать эритроциты. Например, у некоторых пациентов с заболеванием почек развивается анемия из-за того, что почки не вырабатывают достаточное количество гормона эритропоэтина, чтобы подавать сигнал костному мозгу о выработке новых или большего количества эритроцитов. Химиотерапия, используемая для лечения различных видов рака, часто снижает способность организма вырабатывать новые красные кровяные тельца, и в результате этого лечения часто возникает анемия.

Как лечится анемия?

Лечение анемии зависит от ее причины.

Железодефицитная анемия почти всегда возникает в результате кровопотери. Если у вас железодефицитная анемия, ваш врач может назначить анализы, чтобы определить, теряете ли вы кровь из желудка или кишечника. Другие пищевые анемии, такие как дефицит фолиевой кислоты или B-12, могут быть результатом неправильного питания или неспособности усваивать витамины в желудочно-кишечном тракте. Лечение варьируется от изменения диеты до приема пищевых добавок.

Если ваша анемия вызвана хроническим заболеванием, лечение основного заболевания часто улучшает течение анемии.В некоторых случаях, например при хроническом заболевании почек, врач может прописать лекарства, такие как инъекции эритропоэтина, для стимуляции выработки костным мозгом большего количества эритроцитов.

Апластическая анемия возникает, если костный мозг перестает вырабатывать эритроциты. Апластическая анемия может быть следствием первичной недостаточности костного мозга, миелодисплазии (состояние, при котором костный мозг вырабатывает аномальные эритроциты, которые не созревают должным образом) или иногда как побочный эффект некоторых лекарств.Если у вас есть форма апластической анемии, ваш врач может направить вас к гематологу на биопсию костного мозга, чтобы определить причину анемии. Для лечения апластической анемии могут использоваться лекарства и переливание крови.

Гемолитическая анемия возникает, когда красные кровяные тельца разрушаются в кровотоке. Это может быть связано с механическими факторами (негерметичный клапан сердца или аневризма), инфекцией или аутоиммунным заболеванием. Причину часто можно определить с помощью специальных анализов крови и изучения красных кровяных телец под микроскопом.Лечение будет зависеть от причины и может включать направление к кардиологу или сосудистому специалисту, применение антибиотиков или лекарств, подавляющих иммунную систему.

Поговорите со своим врачом, если вы считаете, что у вас есть риск развития анемии. Ваш врач определит ваш лучший курс лечения и, в зависимости от вашего состояния, может направить вас к гематологу, врачу, который специализируется на заболеваниях крови.

Можно ли предотвратить анемию?

Хотя многие виды анемии невозможно предотвратить, употребление здоровой пищи может помочь избежать как железодефицитной, так и витаминной анемии.Продукты, которые следует включить в свой рацион, включают продукты с высоким уровнем железа (говядину, темно-зеленые листовые овощи, сушеные фрукты и орехи), витамин B-12 (мясо и молочные продукты) и фолиевую кислоту (соки цитрусовых, темно-зеленые листовые овощи, бобовые и обогащенные злаки). Ежедневный прием поливитаминов также поможет предотвратить пищевую анемию; однако пожилые люди не должны принимать добавки железа при железодефицитной анемии, если их не рекомендовал врач.

Наследственный сфероцитоз: путь пациента

Где я могу найти дополнительную информацию?

Если вы обнаружите, что хотите узнать больше о болезнях и расстройствах крови, вот еще несколько ресурсов, которые могут вам помочь:

Результаты клинических исследований, опубликованные в Кровь

Найдите Blood , официальный журнал ASH, чтобы получить результаты последних исследований крови.В то время как недавние статьи обычно требуют входа в систему, пациенты, заинтересованные в просмотре статьи с контролируемым доступом в Blood , могут получить копию, отправив запрос по электронной почте в издательство Blood .

Группы пациентов

Список веб-ссылок на группы пациентов и другие организации, предоставляющие информацию.

Анемия хронических заболеваний – NORD (Национальная организация редких заболеваний)

Точная причина анемии хронических заболеваний может варьироваться.Обычно несколько процессов происходят одновременно. Анемия может быть вызвана небольшим сокращением нормального выживания красных кровяных телец. Кроме того, может быть нарушена выработка эритроцитов (эритропоэз) или эритропоэтина (гормона, стимулирующего выработку красных кровяных телец). Красные кровяные тельца переносят кислород в организм. Точная причина анемии при хроническом заболевании может зависеть от основного состояния. Например, раковые клетки могут выделять определенные вещества, которые повреждают или разрушают незрелые эритроциты.В некоторых случаях раковые клетки или инфекционные заболевания могут проникать в костный мозг, мягкий губчатый материал, обнаруживаемый в длинных костях, где образуются клетки крови.

Исследователи также узнали, что люди с хронической анемией также имеют дисбаланс в распределении железа в организме и, как следствие, не могут эффективно использовать железо для создания новых клеток крови, несмотря на наличие достаточного или повышенного уровня железа, хранящегося в тканях. . Железо – это важный минерал, который содержится во всех клетках тела и необходим для правильного функционирования и роста организма.Железо содержится во многих продуктах питания, включая красное мясо, птицу, яйца и овощи. Уровни железа в организме должны оставаться в определенном диапазоне, в противном случае они могут вызвать анемию (из-за низкого функционального уровня железа) или повреждение пораженных органов (из-за аномально высокого уровня железа в определенных тканях).

Железо необходимо для выработки гемоглобина – части красных кровяных телец, переносящих кислород. Ключевым признаком анемии при хроническом заболевании является повышенное поглощение и удержание железа в определенных клетках, что приводит к снижению количества функционального железа, доступного для производства гемоглобина.Недостаток функционального железа препятствует развитию гемоглобина, что, в свою очередь, снижает количество кислорода, доставляемого по всему телу (анемия).

Исследователи считают, что иммунная система, которая остается постоянно активной у людей с хроническими заболеваниями, вырабатывает вещества, которые влияют на выработку, хранение и транспортировку железа в организме. Клетки иммунной системы производят цитокины, специализированные белки, которые стимулируют или подавляют функцию других клеток иммунной системы.

Гепсидин, гормон, вырабатываемый в печени, который помогает регулировать метаболизм и транспорт железа в организме, играет важную роль в развитии анемии при хронических заболеваниях. Исследователи полагают, что специфический цитокин, известный как интерлейкин-6 (ИЛ-6), в большинстве случаев стимулирует выработку гепсидина, хотя гепсидин также может вырабатываться в ответ на воспаление путями, не связанными с ИЛ-6. Избыток гепсидина вызывает задержку слишком большого количества железа в клетках, что снижает количество железа, доступного для производства гемоглобина, что приводит к анемии.Большинство исследователей считают, что гепсидин является ключевым фактором, влияющим на развитие анемии хронического заболевания.

Анемия и хроническая болезнь почек

Что такое анемия?
Анемия возникает при дефиците эритроцитов. Красные кровяные тельца переносят кислород из легких во все части тела, давая вам энергию, необходимую для повседневной деятельности.

Каковы симптомы анемии?
Анемия может вызвать:

  • Бледный вид
  • Чувствую усталость
  • У вас мало энергии для повседневных дел
  • Плохой аппетит
  • Проблемы со сном
  • Проблемы с ясным мышлением
  • Головокружение или головные боли
  • Учащенное сердцебиение
  • Ощущение одышки
  • Чувствовать себя подавленным или «на свалке»

Почему люди с заболеванием почек болеют анемией?
Ваши почки вырабатывают важный гормон под названием эритропоэтин (EPO) .Гормоны – это химические посредники, которые перемещаются в ткани и органы, чтобы помочь вам оставаться здоровым. ЭПО приказывает вашему телу производить красные кровяные тельца. Когда у вас заболевание почек, ваши почки не могут вырабатывать достаточно ЭПО. Низкий уровень ЭПО приводит к снижению количества красных кровяных телец и развитию анемии.

У большинства людей с заболеванием почек развивается анемия. Анемия может возникнуть на ранней стадии заболевания почек и усугубиться из-за отказа почек и невозможности вырабатывать ЭПО. Анемия особенно распространена, если вы:

  • Болеют диабетом
  • Афроамериканцы / черные
  • Имеют умеренную или тяжелую потерю функции почек (ХБП 3 или 4 стадии)
  • Есть почечная недостаточность (5 стадия)
  • Женский

Как узнать, что у меня анемия?
Не у всех больных анемией есть симптомы.Если у вас заболевание почек, вам следует сдавать анализ крови для измерения уровня гемоглобина не реже одного раза в год для проверки на анемию. Гемоглобин – это часть красных кровяных телец, переносящая кислород по всему телу. Если у вас слишком низкий уровень гемоглобина, скорее всего, у вас анемия. В этом случае ваш лечащий врач проверит, чтобы найти точную причину вашей анемии и спланировать лечение, которое подходит вам.

Как лечить анемию?
Ваше лечение будет зависеть от точной причины вашей анемии.
Если ваша анемия вызвана заболеванием почек, ваш лечащий врач назначит вам для лечения:

  • Лекарства, называемые агентами, стимулирующими эритропоэз (ЭСС)
    ЭСС, помогают организму вырабатывать красные кровяные тельца. Ваш лечащий врач сделает вам инъекцию ESA под кожу.
  • Дополнительное железо
    Железо также необходимо вашему организму для выработки красных кровяных телец, особенно когда вы принимаете ЭСС. Без достаточного количества железа ваше лечение ESA не будет работать. Ваш лечащий врач может прописать вам железо в виде таблеток.Другой способ получить железо – прямо в вену в кабинете врача или клинике.

Для получения дополнительной информации просмотрите наши полные брошюры в формате PDF или запросите бесплатную копию, позвонив по телефону 855.NKF.CARES (855.653.2273) или по электронной почте [email protected]

Если вам нужна дополнительная информация, свяжитесь с нами.

© 2015 Национальный фонд почек. Все права защищены. Этот материал не является медицинским советом. Он предназначен только для информационных целей.Проконсультируйтесь с врачом для получения конкретных рекомендаций по лечению.

Железодефицитная анемия | Johns Hopkins Medicine

Что такое железодефицитная анемия?

Самая частая причина анемии во всем мире – дефицит железа. Железо необходимо для образования гемоглобина, части красных кровяных телец, которые переносят кислород и удаляют углекислый газ (продукт жизнедеятельности) из организма. Железо в основном хранится в организме в гемоглобине. Около одной трети железа также хранится в виде ферритина и гемосидерина в костном мозге, селезенке и печени.

Что вызывает железодефицитную анемию?

Железодефицитная анемия может быть вызвана следующими причинами:

  • Диеты с низким содержанием железа. Железо получают из продуктов нашего питания; однако на каждые 10–20 мг железа всасывается только 1 мг. Человек, неспособный придерживаться сбалансированной диеты, богатой железом, может в определенной степени страдать от железодефицитной анемии.

  • Кузовные изменения. Повышенная потребность в железе и повышенное производство эритроцитов требуется, когда в организме происходят изменения, такие как скачки роста у детей и подростков, или во время беременности и кормления грудью.

  • Аномалии желудочно-кишечного тракта. Нарушение всасывания железа часто возникает после некоторых хирургических операций на желудочно-кишечном тракте. Большая часть железа, поступающего с пищей, всасывается в верхних отделах тонкой кишки. Любые отклонения в желудочно-кишечном тракте могут изменить абсорбцию железа и привести к железодефицитной анемии. Операция или лекарства, которые останавливают выработку кислоты в желудке, также уменьшают всасывание железа.

  • Кровопотеря. Потеря крови может вызвать снижение содержания железа и привести к железодефицитной анемии. Источники кровопотери могут включать желудочно-кишечное кровотечение, менструальное кровотечение или травму.

Каковы симптомы железодефицитной анемии?

Ниже приведены наиболее частые симптомы железодефицитной анемии. Однако каждый человек может испытывать симптомы по-разному. Симптомы могут включать:

  • Аномальная бледность или отсутствие цвета кожи

  • Раздражительность

  • Недостаток энергии или легкое утомление (утомляемость)

  • Учащение пульса (тахикардия)

  • Болезненный или опухший язык

  • Увеличенная селезенка

  • Желание есть особые вещества, такие как грязь или лед (состояние, называемое pica )

Симптомы железодефицитной анемии могут напоминать другие заболевания крови или проблемы со здоровьем.Всегда консультируйтесь с врачом для постановки диагноза.

Как диагностируется железодефицитная анемия?

Железодефицитная анемия может быть заподозрена на основании общих данных, полученных в результате полного анамнеза и физического обследования, таких как жалобы на легкую утомляемость, аномальную бледность или отсутствие цвета кожи или учащенное сердцебиение (тахикардия). Железодефицитная анемия обычно выявляется во время медицинского обследования с помощью анализа крови, который измеряет количество гемоглобина (количество красных кровяных телец) и количество железа в крови.В дополнение к полному анамнезу и физическому обследованию диагностические процедуры железодефицитной анемии могут включать следующее:

  • Дополнительные анализы крови на железо

  • Аспирация и / или биопсия костного мозга. Процедура, которая включает в себя взятие небольшого количества жидкости костного мозга (аспирация) и / или твердой ткани костного мозга (называемая стержневой биопсией ), обычно из тазовых костей, для исследования количества, размера и зрелости клетки крови и / или аномальные клетки.Обычно в этом тесте нет необходимости.

  • Верхняя и / или нижняя эндоскопия. Эти тесты могут помочь исключить источник кровопотери.

Лечение железодефицитной анемии

Специфическое лечение железодефицитной анемии будет назначено вашим врачом на основании:

  • Ваш возраст, общее состояние здоровья и история болезни

  • Степень анемии

  • Причина анемии

  • Ваша переносимость определенных лекарств, процедур или методов лечения

  • Ожидания по течению анемии

  • Ваше мнение или предпочтение

Лечение может включать:

  • Диета, богатая железом. Диета с богатыми железом продуктами может помочь в лечении железодефицитной анемии. Хорошие источники железа включают следующее:

    • Мясо, такое как говядина, свинина, баранина, печень и другие субпродукты

    • Домашняя птица, такая как курица, утка, индейка (особенно темное мясо), печень

    • Рыба, такая как моллюски, включая моллюски, мидии и устрицы, сардины, анчоусы

    • Листовая зелень из семейства капустных, например брокколи, капуста, зелень репы и капуста

    • Бобовые, такие как фасоль лима и зеленый горошек; сушеные бобы и горох, такие как фасоль пинто, черноглазый горох и консервированная запеченная фасоль

    • Цельнозерновой дрожжевой хлеб и булочки

    • Обогащенный железом белый хлеб, макаронные изделия, рис и крупы

  • Добавки железа. Добавки железа можно принимать в течение нескольких месяцев для повышения уровня железа в крови. Добавки железа могут вызывать раздражение желудка и изменение цвета дефекации. Их следует принимать натощак или с апельсиновым соком для увеличения абсорбции. Они намного более эффективны, чем одни диетические вмешательства. В случае мальабсорбции или непереносимости может потребоваться внутривенное введение железа.

  • Оценка источника кровопотери. Это может включать верхнюю эндоскопию или колоноскопию.

Как организм обрабатывает железо?

Железо присутствует во многих продуктах питания и всасывается в организм через желудок. Во время этого процесса абсорбции кислород соединяется с железом и транспортируется в плазменную часть крови, связываясь с трансферрином. Отсюда железо и трансферрин используются в производстве гемоглобина, хранятся в печени, селезенке и костном мозге и используются по мере необходимости всеми клетками организма.

Ниже приводится список продуктов, которые являются хорошими источниками железа.Всегда консультируйтесь с врачом относительно рекомендованных суточных потребностей в железе для вашей конкретной ситуации.

Продукты, богатые железом Кол-во Приблизительное содержание железа
Содержание
(миллиграммы)
Устрицы 3 унции 13.2
Печень говяжья 3 унции 7,5
Сливовый сок 1/2 стакана 5.2
Моллюски 2 унции 4.2
Грецкие орехи 1/2 стакана 3,75
Говяжий фарш 3 унции 3.0
Нут 1/2 стакана 3.0
Хлопья отрубей 1/2 стакана 2,8
Жаркое из свинины 3 унции 2,7
Орехи кешью 1/2 стакана 2.65
Креветка 3 унции 2,6
Изюм 1/2 стакана 2,55
Сардины 3 унции 2.5
Шпинат 1/2 стакана 2,4
лимская фасоль 1/2 стакана 2.3
Фасоль 1/2 стакана 2.2
Индейка, темное мясо 3 унции 2.0
Чернослив 1/2 стакана 1.9

Ростбиф

3 унции 1.8
Зеленый горошек 1/2 стакана 1.5
Арахис 1/2 стакана 1.5
Картофель 1 1.1
Сладкий картофель 1/2 стакана 1.0
зеленая фасоль 1/2 стакана 1.0
Яйцо 1 1.0

Анемия: причины, симптомы и лечение

Анемия – также известная как кровь с низким содержанием железа – это состояние, которое развивается, когда либо в крови не хватает эритроцитов, либо концентрация гемоглобина в эритроцитах очень низкая. Гемоглобин – это железосодержащий белок в красных кровяных тельцах, который переносит кислород из легких во все остальные части тела. Когда количество эритроцитов меньше нормы или низкий уровень гемоглобина, организм не получает достаточно богатой кислородом крови для нормального функционирования, что и вызывает симптомы анемии.

Анемия – наиболее распространенное заболевание крови в Соединенных Штатах, от которого страдают почти 3 миллиона американцев, по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC).

Термин «анемия» является широким и обозначает несколько сотен различных состояний – некоторые из них легкие и поддающиеся лечению, другие – довольно серьезные, – сказала доктор Нэнси Берлинер, заведующая гематологическим отделением Бригама и женской больницы в Бостоне. По словам Берлинер, есть три причины, по которым люди страдают анемией: либо их организм не может вырабатывать достаточно красных кровяных телец, либо что-то разрушает красные кровяные тельца быстрее, чем их тело может производить новости, либо потеря крови (из-за менструации, полипов толстой кишки или язва желудка, например) больше, чем производство клеток крови.

Типы анемии и причины

По данным Тихоокеанского института сердца, легких и крови, существует более 400 различных типов анемии. Вот несколько наиболее распространенных и лучше изученных типов:

Железодефицитная анемия: Наиболее распространенная форма анемии вызвана низким уровнем железа в организме. Людям необходимо железо для производства гемоглобина, и большая часть этого железа поступает из пищевых источников. Железодефицитная анемия может возникнуть в результате неправильного питания или потери крови в результате менструации, хирургического вмешательства или внутреннего кровотечения.

Беременность также увеличивает потребность организма в железе, потому что для снабжения кислородом развивающегося плода требуется больше крови, что может быстро истощить доступные запасы железа в организме, что приведет к его дефициту. Проблемы с усвоением железа из пищи из-за болезни Крона или целиакии также могут привести к анемии.

Витаминно-дефицитная анемия: Помимо железа, организму также необходимы два разных витамина B – фолиевая кислота и B12 – для выработки достаточного количества красных кровяных телец. Недостаточное потребление B12 или фолиевой кислоты с пищей или неспособность усвоить достаточное количество этих витаминов может привести к недостаточному производству красных кровяных телец.

Серповидно-клеточная анемия или серповидноклеточная анемия (SDC): Это наследственное заболевание приводит к тому, что эритроциты приобретают форму полумесяца, а не круглой. По данным клиники Майо, эритроциты неправильной формы могут легко разрушаться и закупоривать мелкие кровеносные сосуды, что приводит к нехватке эритроцитов и приступам боли. По словам Берлинера, люди страдают хронической анемией, потому что серповидные эритроциты непластичны и не могут проходить через кровеносные сосуды для доставки кислорода.

SDC чаще всего встречается у людей из тех частей мира, где малярия является или была обычным явлением, согласно CDC; серповидно-клеточная анемия может обеспечить защиту от тяжелых форм малярии.В США SDC поражает примерно 100 000 американцев.

На этой трехмерной иллюстрации серповидно-клеточной анемии показан кровеносный сосуд с нормальными эритроцитами и деформированными серповидными эритроцитами. (Изображение предоставлено: Shutterstock)

Талассемия: Талассемия – это наследственное заболевание крови, которое приводит к более низкому, чем обычно, уровню гемоглобина. По данным Национального института сердца, легких и крови (NHLBI) , этот тип анемии вызван генетическими мутациями в одном или нескольких генах, контролирующих выработку гемоглобина.

Апластическая анемия: Апластическая анемия – это редкое, опасное для жизни состояние, которое развивается, когда костный мозг перестает производить достаточно новых кровяных телец, включая эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Апластическая анемия может быть вызвана лучевой или химиотерапией, которая может повредить стволовые клетки костного мозга, вырабатывающие клетки крови. Некоторые лекарства, воздействие токсичных химикатов, таких как пестициды, вирусные инфекции и аутоиммунные расстройства также могут влиять на костный мозг и замедлять производство клеток крови.

Гемолитическая анемия: Это заболевание вызывает разрушение красных кровяных телец быстрее, чем костный мозг может их заменить. По данным Американского гематологического общества, гемолитическая анемия может быть вызвана инфекциями, нарушениями сердечных клапанов, аутоиммунными заболеваниями или наследственными аномалиями эритроцитов.

Анемия воспаления : Также называемая анемией хронического заболевания, анемия воспаления обычно возникает у людей с хроническими состояниями, вызывающими воспаление.По данным Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек, сюда входят люди с инфекциями, ревматоидным артритом, воспалительными заболеваниями кишечника, хроническими заболеваниями почек, ВИЧ / СПИДом и некоторыми видами рака.

Когда человек страдает заболеванием или инфекцией, вызывающей воспаление, иммунная система реагирует таким образом, что меняет работу организма, что приводит к анемии. Например, воспаление подавляет доступность железа, поэтому организм может не использовать и не хранить минерал, как обычно, для производства здоровых красных кровяных телец, сказал Берлинер.Воспаление также может препятствовать выработке почками гормона, который способствует выработке красных кровяных телец.

Так выглядят нормальные здоровые эритроциты под микроскопом. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Кто может заболеть анемией?

Риск анемии выше у людей с плохим питанием, кишечными расстройствами, хроническими заболеваниями и инфекциями. Женщины во время менструации или беременные также подвержены этому заболеванию.

Риск анемии увеличивается с возрастом, и примерно от 10% до 12% людей старше 65 лет страдают анемией, сказал Берлинер.Но это состояние не является нормальной частью старения, поэтому при постановке диагноза необходимо выяснить причину, сказала она. У пожилых людей анемия может развиться в результате хронических заболеваний, например рака, или железодефицитной анемии в результате аномального кровотечения.

Согласно данным NHLBI, следующие типы людей имеют повышенный риск развития анемии:

  • Женщины с обильными менструациями.
  • Беременные.
  • Маленькие дети и подростки, особенно во время скачков роста.
  • Люди старше 65 лет.
  • Диета с недостаточным содержанием железа, фолиевой кислоты или витамина B12.
  • Люди, страдающие внутренним кровотечением из-за язвы желудка или полипов толстой кишки.
  • Люди с наследственными заболеваниями крови, такими как серповидноклеточная анемия или талассемия.

Симптомы анемии

Легкие формы анемии могут не вызывать никаких симптомов. Когда признаки и симптомы анемии действительно появляются, они могут включать следующее, согласно NHLBI:

  • Усталость, чувство усталости и слабости
  • Бледная кожа
  • Одышка, особенно при тренировке
  • Холодные руки и ноги
  • Обморок или головокружение
  • Повышенная жажда
  • Учащенный пульс и дыхание
  • Судороги в голенях
  • Сердечные осложнения (нарушение сердечного ритма, шум в сердце, увеличенное сердце)

Диагностика анемии

Первый тест, используемый для диагностики анемии, является полным анализ крови, который измеряет различные части и характеристики крови: показывает количество и средний размер эритроцитов, а также количество гемоглобина.Более низкое, чем обычно, количество эритроцитов или низкий уровень гемоглобина указывает на наличие анемии.

Если для определения типа анемии необходимы дополнительные исследования, образец крови можно исследовать под микроскопом, чтобы проверить наличие отклонений в размере и форме эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.

Связано: Вкусовые рецепторы этого человека исчезли из-за состояния крови

Как лечить анемию

Лечение анемии зависит от конкретного типа анемии, сказал Берлинер, и анемии, вызванные недостаточностью питательных веществ, хорошо поддаются лечению. изменения в рационе.Людям с железодефицитной анемией может потребоваться дополнительный прием железа в течение нескольких месяцев или дольше, чтобы восполнить уровень минерала в крови. Некоторым людям, особенно беременным, может быть трудно принимать железо, потому что оно вызывает побочные эффекты, такие как расстройство желудка или запор, сказал Берлинер.

При витаминно-дефицитной анемии лечение B12 или фолиевой кислотой из добавок (или инъекция B12) и продуктов питания может улучшить уровень этих питательных веществ в крови, сказал Берлинер.

Серьезные проблемы, такие как апластическая анемия, которая связана с недостаточностью костного мозга, можно лечить с помощью лекарств и переливания крови.При тяжелых формах талассемии могут потребоваться частые переливания крови.

Лечение серповидноклеточной анемии может включать обезболивающие, переливание крови или трансплантацию костного мозга.

Дополнительные ресурсы:

Эта статья предназначена только для информационных целей и не предназначена для предоставления медицинских консультаций.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *