Hemoglobin

Kanda eritrositlerde bulunan, kana kırmızı rengini veren, demir -porfirinli bir bileşik proteindir. Hemoglobin molekülü 4 hem ve 1 globin içerir.  70 kg ağırlığında erişkin bir erkekte kan dolaşımında total olarak 750 g hemoglobin bulunur.

% gr olarak kandaki hemoglobin konsantrasyonunun normal değeri yetişkin erkek için %14-18 gr, yetişkin kadın için %12-15 gr, çocuk için %12-13 gr, yeni doğan için % 21 gr kadardır.

Hemoglobinin molekül ağırlığının %96’sını globin kısmı, %4’ünü hem kısmı oluşturur.

Globin, glisince fakir bazik amino asitlerce zengin bir proteindi. 4 polipeptit zincirden yapılmıştır. Çeşitli hemoglobin tiplerinde bulunabilen polipeptit zincirleri α-zincir, β-zincir, γ-zincir, δ-zincir olmak üzere dört tiptir.

Hemoglobindeki α zinciri fetal yaşamda 3.aydan önce, β ve γ zincirleri 3.ayda sentezlenmeye başlar. Ayrıca embriyonik gelişme döneminde sentezlenen 141 amino asitten oluşan zeta (ξ ) zinciri ile 146 amino asitten oluşan epsilon (ε ) zinciri de tanımlanmıştır.

α-zincirde 7 ve β-zincirde 8 segment bulunur. Segmentler, A’dan H’ye kadar harflerle isimlendirilirler; α-zincirde D segmenti yoktur. Her bir segment 7-20 amino asitten oluşur. Ayrıca α1-β1 arasında 30 amino asit kalıntısı vardır; α1 -β2 arasında 19 amino asit kalıntısı vardır.

Hemoglobindeki hem grubu, globindeki polipeptit zincirlerde F ve E heliksler arasında histidin kalıntılarına bağlı olarak yer alır. α-zincirde F8’deki 87.histidin ile β-zincirde F8’deki 92.histidinler, proksimal histidin olarak tanımlanırlar.

Hemoglobindeki 4 hemin her biri bir protoporfirin III ve bir Fe2+ içerir. Hemoglobin, molekülünde içerdiği toplam 4 adet Fe2+ sayesinde akciğerlerden dokulara O2 molekülü taşıyabilmektedir. 1 hemoglobin molekülü toplam 4 adet O2 molekülü bağlayarak taşıyabilir. 1 g hemoglobin 1,34 mL oksijen taşır. 70 kg ağırlığında erişkin bir erkekte kan dolaşımında total olarak 750 g hemoglobin, 1 litre kanda yaklaşık 155 g hemoglobin olduğuna göre; 1 litre kan yaklaşık 200 mL oksijen taşır.

Oksihemoglobin (HbO2)

Oksihemoglobin, hemoglobin molekülündeki 4 Fe2+’e akciğerlerde birer O2 molekülü bağlanması sonucu oluşan hemoglobin bileşiğidir. Bir hemoglobin molekülü, 4 O2 molekülü bağlayabilmektedir. Hemoglobinin hem grubundaki demir, Fe2+ şeklindedir ve bu şekilde oksijeni reversibl olarak bağlar.Hemoglobine oksijen bağlanmasına, hem grubunun çevresindeki biçimsel değişiklikler eşlik eder. Hemoglobine oksijen bağlanmasıyla, dört alt ünitedeki karboksil uçları arasındaki tuz bağları parçalanır ve böylece sonraki oksijenin bağlanmasını kolaylaşır.

Hemoglobine reversibl olarak oksijen bağlanması sırasında alt üniteler arasındaki ilişkinin %60’lık bölümü değişmeden kalırken %35’lik bölümü kayar; oksijen cep içine girerken Fe oksijene doğru hareket eder ve bağlı olduğu proksimal histidini de cepe çeker; F heliks hareket ederken tuz köprüleri kopmaya başlar.

Hemoglobinin böyle oksijenli formu, R (Relaks) form olarak tanımlanır.

Oksijenin demire bağlanması sırasında demir Fe2+ şeklinden Fe3+ şekline oksitlenmediğinden, oksijenin hemoglobine bağlaması bir oksidasyon değildir. Bu nedenle hemoglobin molekülüne akciğerlerde O2 moleküllerinin bağlanması olayı, hemoglobinin oksijenasyonu olarak tanımlanır. Bir hemoglobin molekülü, oksijenasyon olayı sonucunda 4 O2 molekülü bağlayabilmektedir. Hemoglobinin oksijene affinitesi, oksijenin kısmi basıncına bağlıdır. pO2 100 mmHg ve daha fazla olduğunda hemoglobinin oksijene tamamen doyduğu veya hemoglobinin oksijenle % satürasyonunun yüzde yüz olduğunu ifade eder. Bu hb 1 gr mında 1.34 ml oksijen bağlanmıştır.

Hb oksijenle % 100 satürasyonunun hayatla bağdaşabilen minimum değeri, 20 mmHg’lık pO2’de %30 kadardır. İnsan hemoglobinleri için P50, 7,4 pH, 7oC ve 35-40 mmHg pCO2’ ında, HbA için.

Oksijenize hemoglobin (oksihemoglobin) parlak kırmızı, deoksijenize hemoglobin (deoksihemoglobin) koyu kırmızı olduğundan kanın oksijenlenmesinde bir azalma ve bunun sonucu olarak deoksijenize olmuş hemoglobinde artış, deri ve mukozalara karakteristik mavimtrak bir renk verir ki bu durum siyanoz olarak tanımlanır. Siyanoz, kapiller kan hemoglobininin %5 g’ın üzerinde olduğu durumlarda görülebilir. Kapiller kan hemoglobininin %5 g’ın altında olduğu ağır anemilerde, deoksijenize hemoglobin artmış olsa bile siyanoz görülmeyebilir.

Karbaminohemoglobin

 Karbaminohemoglobin, hemoglobindeki globinin serbest α-amino gruplarına reversibl olarak CO2 bağlanmasıyla oluşan hemoglobin bileşiğidir. Karbamino grubu, hemoglobinin oksijene olan ilgisini azaltır ki bu etki, pH düşüşünden bağımsızdır. CO2, deoksijenize hemoglobine oksihemoglobinden daha çok bağlanır ve böylece dokulardan akciğerlere hemoglobin ile taşınabilir.

pCO2, hücrede 46 mmHg, interstisyel aralıkta ve venöz kanda 45 mmHg, arter kanında 40 mmHg kadardır.

Normal şartlarda dokudan akciğerlere CO2, kan içinde 0,3 mL CO2/100 mL kan olarak taşınır. Kandaki CO2’in %15-20’si karbaminohemoglobin bileşimindedir; %5’i plazmada serbest veya H2CO3 halindedir; %75 -80’i de HCO3− şeklindedir.

Egzersiz sonrası dokularda oluşan CO2 artar ve bu, venöz CO2 konsantrasyonunu ve asiditeyi artırır.

Kandaki başlıca tampon hemoglobindir. Hemoglobinde yoğun olarak histidin bulunur ki histidinin imidazol grubu için pKa 7,3’tür.

Dokularda oksijen konsantrasyonu düşüktür; hemoglobin, oksijeni bırakır ve H+ bağlar ki hemoglobin protonlandığında His146, Asp94 ile tuz köprüsü yapar ve T form stabilize olur. Protonlarda artış oksijen salınmasına neden olurken oksijende artış protonların salınmas ına neden olur. Akciğerlerde hemoglobinin oksijenlenmesiyle, peptit zincirindeki bazı asit gruplarından proton salıverilişi olur. Tam kanda fizyolojik şartlarda deoksihemoglobine bağlanan her oksijen molekülü için 0,31 mol hidrojen salınır. Parçalanan tuz höprülerinden kaynaklanan bu protonlara Bohr protonları denir ki bunların %40’ı β zincirindeki His146’dan, %25’i N-terminal amino gruplarından, %35’i diğer amino asitlerden kaynaklanır.

Salınan H+, HCO3− ile birlikte H2CO3 oluşturur; H2CO3 de CO2 ve H2O oluşturur. Dokulardan kana geçen karbondioksit, karbonik anhidraz etkisiyle eritrositte HCO3− konsantrasyonunun artmasına neden olur. Eritrositte artan HCO3− plazmaya diffüze olurken elektrostatik yük dengesini sağlamak üzere klorür (Cl−) de eritrositlere girer. Bu taşınmada bikarbonat-klorür taşıyıcı protein rol oynar ve olay, klorür kayması olarak bilinir. Bu olay nedeniyle venöz kandaki eritrositlerde klorür düzeyi, arteriyel kandaki eritrositlerdekinden yüksektir.

Akciğerlerde, dokulardaki olayın tersi olur; bikarbonat eritrosite girerken klorür plazmaya geçer.

Karboksihemoglobin (Hb⋅CO)

Karboksihemoglobin, oksihemoglobindeki O2 yerine karbonmonoksit (CO) geçmesi suretiyle oluşan hemoglobin bileşiğidir. Hemoglobinin CO’e affinitesi O2’e affinitesinden 210 misli fazladır; ortamda oksijen ve karbonmonoksit eşit miktarlarda bulunduğunda hemoglobine tercihli olarak CO bağlanır ve anemik hipoksiye neden olur.

Ortamda bulunan CO, oksijen taşımada kullanılabilecek hemoglobin miktarını azaltır; bu durumda kan akciğerlerde oksijenlenemez ve dokulara oksijen taşınamaz.  Solunum havasında CO bulunması, CO konsantrasyonuna ve havanın solunma süresine bağlı olarak değişen çeşitli zehirlenme belirtilerinin görülmesine neden olur:

1) Solunum havasında %0,02 oranında CO bulunması, baş ağrı sı ve bulantıya neden olur.

2) Solunum havasında %0,1 oranında CO bulunması, baş ağrısı, baş dönmesi, bulantı ve taşikardi ve kan düzeyinin %4-6’ya yükselmesiyle 1 saatte bilinç kaybına, kan düzeyinin %10’a yükselmesiyle 4 saatte ölüme neden olabilir.

3) Solunum havasında %0,4 oranında CO bulunması, baş ağrısı, baş dönmesi, bulantı, taşikardi, yorgunluk, dispne ve kan düzeyinin %20-30’a yükselmesiyle 1 saatten daha kısa sürede ölüme neden olabilir.

4) Solunum havasında %1 oranında CO bulunması, 7-10 dakikada ölüme neden olabilir.

Karboksihemoglobin, kana tipik parlak kırmızı renk verir. CO ile zehirlenmenin belirtileri, bilinç kaybı, tırnak dipleri ve mukoz membranların kiraz kırmızısı renk almasıdır.

CO ile zehirlenmenin tanısı için kan NaOH ile karıştırılır; normalde koyu kahverengi renk gözlendiği halde CO ile zehirlenme durumunda kiraz kırmızısı renk gözlenir.

CO ile zehirlenme durumlarında temiz hava, kandaki karboksihemoglobinin %5’ini 2-3 saatte uzaklaştırır; hiperbarik oksijen (%95 O2 ve %5 CO2 karışımı), kandaki karboksihemoglobinin %50’sini 15-30 dakikada tamamını ise 30-90 dakikada uzaklaştırır.

Methemoglobin

Methemoglobin, hemoglobindeki Fe2+ ’nin Fe3+ haline reversibl olarak oksitlenmesi sonucu oluşan kahverengi bir hemoglobin bileşiğidir.

Methemoglobin, hemoglobine bazı oksidan etkenlerin etkisi sonucunda oluşur; hemoglobin, oksijen varlığında , yavaşça methemoglobine okside olur. Vücutta çok az ancak sabit miktarda methemoglobin oluşmaktadır; normalde kanda total hemoglobinin %0,5-1’i kadar methemoglobin bulunur.

Methemoglobin, O2 ve CO bağlayamaz; kandaki methemoglobin total hemoglobinin %10’undan fazla ise siyanoz görülür; %20’sinden fazla ise ayrıca yorgunluk, baş ağrısı, baş dönmesi, uyuklama, taşikardi gibi hipoksi bulguları ve polisitemi görülebilir.

Methemoglobin, glikoliz sırasında oluşan NADH ve spesifik bir enzim olan methemoglobin redüktaz tarafından indirgenir; insan eritrositlerinden izole edilen methemoglobin redüktazın az miktarda da olsa NADPH kullandığı da gösterilmiştir. Methemoglobin indirgenmezse, methemoglobinemi ve doku anoksisi olur. Methemoglobinemi, herediter ve edinsel olabilir.

Herediter methemoglobinemide iki ayrı defekt olabilir:

1) Methemoglobin redüktazda defekt olabilir. Otozomal resesif kalıtıl ır. Normalda methemoglobin düzeyi total hemoglobinin % 0,5’i iken, enzim eksikliğinde methemoglobin düzeyi total hemoglobinin % 10-40’ı arasındadır. Tedavi amacıyla, methemoglobini indirgemek için askorbik asit ve metilen mavisi gibi indirgeyici ajanlar verilir.

2) Hemoglobin molekülünde defekt olabilir; methemoglobin redüktaz enziminin hemoglobine bağlanacağı bölgede değişim vardır. Otozomal dominant kal ıtılır. Methemoglobinin indirgenmesi, askorbat ve metilen mavisi verilmesine dirençli hale gelir.

Edinsel methemoglobinemi, methemoglobin oluşumunu artırıcı fenasetin, anilin, nitrofenol, aminofenol, sulfanilamid, inorganik ve organik nitrat ve nitritler, klorat, ferrisiyanid, pirogallol, sulfonal, hidrojen peroksit gibi maddelerin alınmasına bağlı olarak ortaya çıkar.

Sulfhemoglobin

 Sulfhemoglobin, oksihemoglobin ile H2S’ün reaksiyonlaşması sonucu oluşan yeşil-sarı renkli bir hemoglobin bileşiğidir. Sulfhemoglobinde kükürt atomu, hemoglobindeki demire değil porfirin halkasına kovalent bağlanmıştır. Sülfürlenmiş porfirin halkasına O2 bağlanamaz; hemoglobinin O2’e affinitesi azalır.

Sulfhemoglobin, aşırı kabızlık durumlarında bağırsak bakterilerinin proteinlere etkisi ile oluşan H2S’ün kana geçmesi sonucu oluşur; bazı aromatik aminlerin alınışı, kataliz yoluyla sulfhemoglobin oluşumunu artırır. Methemoglobin oluşturan fenasetin, asetanilid, sulfonilamid, lepra tedavisinde kullanılan dapson gibi ilaçlar ve hava kirliliği de sulfhemoglobin oluşumuna neden olabilir.

Ölümden sonra proteinlerin kokuşması sonucu olarak dokularda H2S oluşur ki kadavraların kan toplanan yerlerinde görülen yeşil lekeler buralarda sulfhemoglobin oluşmasının sonucudur.

Azotmonoksit hemoglobin  

Azotmonoksit hemoglobin, nitritli dumanların solunması durumlarında oluşan pembe renkli bir hemoglobin bileşiğidir.

Siyanhemoglobin  

Siyanhemoglobin, HCN solunması sonucu oluşan bir hemoglobin bileşiğidir.

Siyanmethemoglobin

Siyanmethemoglobin, inorganik siyanür bileşiklerinin ağızdan alınması sonucu oluşan bir hemoglobin bileşiğidir; sellüler enzimlere toksik etkilidir. Siyanür, amigdalin içeren gıdalarla veya Na-nitroprussid, süksinonitril, akrilonitril içeren ilaçlarla ve tütün dumanı ile alınabilir. Siyanür alınması durumunda önce normal hemoglobin methemoglobine dönüşür, sonra siyanürün demirin 6.pozisyonundaki OH ile yer değiştirmesi sonucu siyanmethemoglobin oluşur. Siyanmethemoglobin, hücrelerde normal vücut olayları sırasında elimine edilebilir; karaciğer ve böbrek hücrelerinde mitokondride bulunan rhodanaz (tiyosülfat-siyanid sülfür transferaz) enzimi etkisiyle methemoglobin ve toksik olmayan tiyosiyanata (SCN−) dönüşür.

Fizyolojik hemoglobinler (normal hemoglobinler)

Fizyolojik hemoglobinler, erişkin bir şahsın kanındaki eritrositlerde bulunan HbA1, HbA2, HbF hemoglobinleridirler. Gower I, Gower II ve Portland olarak adlandırılan embriyonik hemoglobinler de tanımlanmıştır. Embriyonik hemoglobinler, gebeliğin 10.haftasından önce kaybolur ve fetüste bulunmaz.

HbA1

Globininde 2α ve 2β polipeptit zinciri içeren fizyolojik hemoglobindir. HbA1, erişkin bir şahsın eritrositlerinde bulunan hemoglobinin %97-98’ini oluşturur. Fetüste 20-35.haftalarda total hemoglobinin %10’unu HbA1 oluşturur.

HbA1, alkalilere dirençli değildir.

HbA1’in globininin β-polipeptit zincirindeki α-amino grubuna enzimatik olmayan bir reaksiyonla kovalent bir şekilde karbonhidrat bağlanması sonucu glikozile hemoglobinler oluşur. Glikozile hemoglobin oluşumu, yaş ve açlık kan şekeri artışıyla birlikte artar. HbA1a (HbA3), HbA1b, HbA1C, HbA1d, HbA1e bilinen glikozile hemoglobinlerdir. Bu hemoglobinler normalde çok az bulunurlar ve hiçbiri toksik değildir. Glikozile hemoglobinlerden en sık rastlananı, HbA1C’dir. HbA1C’de β zincirlerindeki genellikle valin amino asidine fruktoz bağlanmıştır; glukozun fruktoza dönüşümü, amadori düzenlenim diye bilinen yeniden düzenlenme reaksiyonu sonucu gerçekleşir.

HbA1C, erişkin sağlıklı bir insanda total hemoglobinin %5-8’ini oluşturur; diyabetli kişilerde glikozile hemoglobin düzeyi total hemoglobinlerin %8’inin üzerine çıkarak normalin 2-3 misli olabilir. Hemoglobinlerin glikozilasyonu, eritrositlerin 120 günlük yaşam süresince devam eder; oluşan miktar, etkileştikleri kan glukoz miktarıyla orantılıdır ki uzun süreli hiperglisemide artar. Kan HbA1C düzeyi, diyabetin takibinde ve kan glukoz düzeyinin regülasyonunda önemli bir kimyasal parametredir. 

HbA2

Globininde 2α ve 2δ polipeptit zinciri içeren fizyolojik hemoglobindir.

HbA2, erişkin sağlıklı bir şahsın eritrositlerinde bulunan hemoglobinin %0,5-2,5’ini oluşturur.

HbA2, alkalilere dirençli değildir.

HbF

Globininde 2α ve 2γ polipeptit zinciri içeren, primitif hemoglobin (HbP) diye de bilinen fizyolojik hemoglobindir. HbF’nin γ zincirinin 136.amino asidinin alanin veya glisin oluşuna göre iki tipi vardır. HbF, erişkin sağlıklı bir şahsın eritrositlerinde bulunan hemoglobinin %1’inden azını oluşturur. HbF, yeni doğanda total hemoglobinin %70-90’ını oluşturur. Doğumda total hemoglobinin %70-90’ını oluşturan HbF, 1.ayın sonunda %50-70, 2.ayın sonunda %25-30, 3.ayın sonunda %10-30, 3 yaşında %1, eriş kinde %0,4’tür.

HbF, alkalilere dirençlidir; 2,3-bisfosfogliserat (2,3-DPG) bağlamaz; oksijene affinitesi fazladır.

Anormal hemoglobinler ve hemoglobinopatiler

Hemoglobinopatiler, yapısal olarak farklı hemoglobin molekülünün yani anormal hemoglobinlerin üretilmesiyle karakterize hastalıklardır. Anormal hemoglobinlerin ortaya çıkmasına neden olan patolojiler çeşitlidir:

1) Hemoglobinin polipeptit zincirine bir veya daha fazla amino asit eklenebilir, zincirden amino asit çıkabilir veya zincirdeki amino asitler yer değiştirebilir.

2) Globin zinciri üretiminde defekt olabilir; belli bir globin zinciri türü üretilmez.

3) Tip 1 ve tip 2’nin kombinasyonu olabilir.

4) Herediter persistant fetal hemoglobinemi de tanımlanmıştır; asemptomatiktir. Anormal hemoglobinler, oksijen taşıma kapasitesi azalmış olan hemoglobinlerdir.

Anormal hemoglobinlerin pek çok çeşidi vardır ki bunlar, keşfedildiği yer, ilk keşfedilen ailedeki isimler ya da yer değişimi olan amino asidin adı temel alınarak isimlendirilmektedirler.

Hb  S

HbA1’in β-zincirlerindeki  6.  amino  asit glutamik asit hemoglobindir. Oksijensiz ortamda Hb S’in solubulitesi azalır; Hb S, çubuk benzeri fibröz agregatlar. Oluşturur. Hb S içeren eritrositler orak şeklinde görüntü oluştururlar ve kolayca parçalanırlar. Fibröz agregat oluşumu, 2 β zincirindeki etkileşmeden kaynaklanmaktadır. Hb S deoksijenize olduğunda çözünürlük azalışı viskozitenin artışına neden olur; oraklaşmış eritrositlerin de ince kapillerlerde dolaşımı yavaşlatmasıyla tromboz ve emboliler gelişebilir.

Hb S, orak hücreli anemi ( Hb S hastalığı) olarak tanımlanan hemoglobinopatinin ortaya çıkmasına neden olur. 

Orak hücreli anemi ( Hb S hastalığı), otozomal resesif kalıtılır; homozigotlarda hemolitik anemi ortaya çıkar. Heterozigot taşıyıcılarda asemptomatiktir; ancak pO2 25 mmHg’nın altına düştüğünde oraklaşmış hücreler dalakta toplanırlar, dolaşımı bozarlar, ağrılı damar tıkanıklıklarına neden olurlar. Orak hücreli anemi ( Hb S hastalığı), Amerika, Afrika, Hindistan, Arabistan ve Akdeniz ülkelerinde görülür. Heterozigot orak hücreli anemi hastaları, sıtma paraziti olan plasmodyum falsiparuma karşı dirençlidirler; sıtmaya karşı hassasiyetleri azdır. Bu kişilerde eritrositlerin yaşam süresi normalden kısadır; parazit, eritrosit içindeki gelişimini tamamlayamaz. Pl. falsiparum eritrosit içinde büyürken intrasellüler pH’da düşme ve H2O2 oluşumunda artışa neden olur. Eritrosit içi pH’da düşme oraklaşmayı artırır ve H2O2 hücre membran yap ılarını bozar; eritrositlerin içinde oldukça fazla bulunan K+ iyonları hücre dışına sızar; K+ iyonlarının eritrosit içinde azalması sıtma parazitini öldürür.

Hb  C

HbA1’in β-zincirlerindeki  6.  Amino asit  glutamik asit  değil de lizin olan hemoglobindir.

Hb C, hemoglobin C hastalığı olarak bilinen hemoglobinopatinin ortaya çıkmasına neden olur.  Homozigot hemoglobin C hastalarında, orta derecede kronik hemolitik anemi gözlenir. Bir kısmı β globinde orak hücre mutasyonu gösterirken bir kısmı Hb C özelliğinde olan bir hemoglobinopati, hemoglobin SC hastalığı olarak tanımlamaktadır.

Hb Gun Hill

Globini 4 hem değil de 2 hem içeren anormal hemoglobindir. Hb-Gun Hill molekülünde β polipeptit zincirleri, hem bağlanması için gerekli amino asit kalıntılarını içermez; moleküle hem ve dolayısıyla O2 bağlayamazlar; yalnızca α polipeptit zincirleri hem ve dolayısı yla O2 bağlayabildiklerinden Hb-Gun Hill’in oksijen taşıma kapasitesi yarı yarıya azalmıştır.

Hb H ve Hb Bart

Hb H, globini α-zinciri içermeyen, 4β-zinciri içeren hemoglobindir; Hb Bart ise globini α-zinciri içermeyen, 4γ-zinciri içeren hemoglobindir.

Hb H ve Hb Bart, α-talasemili hastaların kanında saptanır.

Talassemiler

Herediter hemolitik hastalıklardır; insanlarda tek gen defektinin görüldüğü en sık rastlanan hastalık grubunu oluştururlar. Talassemilerde, normalde uyum içinde sentezlenen α ve β zincirlerinden biri sentezlenmez veya azalmış olarak sentezlenir.

α0 veya β0, α+veya β+gibi, defektli globin zinciriyle anılan çeşitli talassemiler tanımlanmıştır.

α-talassemilerde α globin zincirlerinin sentezi ya hiç olmaz ya da azalmıştır. Her birey, α globin geni için, her bir 16.kromozomda 2 adet olmak üzere dört kopya içerir; bu nedenle zincir eksiklik düzeyleri çeşitlidir. Dört genden biri defektli ise, “silent carrier” terimi kullanılır; çünkü hastalığın varlığına ait hiçbir belirti yoktur. İki α globin geninde defekt varsa “α talassemi trait” söz konusudur. Eğer üç α globin geninde defekt varsa “hemoglobin H hastalığı” söz konusudur; orta dereceden ciddiye doğru değişen hemolitik anemi tablosu sergilenir. Eğer α globin genlerinin dördü de defektli ise fetal ölümle sonuçlanan “hidrops fetalis” ortaya çıkar; çünkü α globin zincirleri, HbF oluşumu için de gereklidir.

Etkilenmeyen γ ve β zincirlerinin sentezleri devam eder ve yeni doğanda γ4(Hb Bart) veya β tetramer (HbH) oluşur. Bu tetramerlerdeki alt birimler hem-hem etkileşmesi göstermezler; oksijene affiniteleri yüksek, oksihemoglobinin dissosiasyon eğrileri hiperboliktir ve bu nedenle dokulara oksijen taşıma kapasiteleri düşüktür.

β-talassemilerde β globin zincirlerinin sentezi azalır veya olmaz; α globin zincir sentezinormaldir. Ancak α globin zincirleri stabil tetramer oluşturmazlar; presipite olurlar ve hücreler, olgunlaşmadan ölürler. Her birey, β globin geni için, her bir 11.kromozomda 1 adet olmak üzere iki kopya içerir. Tek gen defekti olduğunda “β-talassemi minör” söz konusudur; her iki β globin geninde defekt olduğunda “β-talassemi majör” söz konusudur.

β globin geni, fetal yaşamın geç dönemine kadar expresse edilmez; bu nedenle β-talasseminin belirtileri doğumdan sonra gözlenir. β-talassemi majörde hastalar, yaşamın bir veya ikinci yılında çiddi anemi tablosu sergilerler; bu hastalar için düzenli kan transfüzyonu gerekir; kronik kan tranfüzyonu nedeniyle hastalarda demir yüklenmesine bağlı “hemosiderozis” tablosu gelişir.

β-talassemi majör hastalarında 15-25 yaşlarıarasında ölüm olur. Tedavi için, kemik iliğireplasman tedavisi uygulanabilmektedir.

Hb M (Saskanon)

HbA1’in β-zincirlerindeki 63. amino asit histidin değil de tirozin olan hemoglobindir; β-zincirlerine O2 bağlayamaz; oksijen taşıma kapasitesi yarı yarıya azalmıştır.

Hb M (Osaka)

HbA1 ve HbA2’nin α-zincirlerindeki 58. amino asit histidin değil de tirozin olan hemoglobindir; α-zincirlerine O2 bağlayamaz; oksijen taşıma kapasitesi yarı yarıya azalmıştır.

Porfirinler

Porfirin Porfirinler porfirin halka sistemi içermektedir. Porfirin halka sisteminin en basit temel maddesi pirol halkasıdır. Dört pirol halkası metenil (=CH–) köprüleri ile birbirine bağlanarak porfirin halka sistemini oluşturmaktadır.

Porfirinn halka sistemindeki pirol halkalarına çeşitli yan zincirlerin eklenmesiyle porfobilinojen gibi farklı porfirin halka sistemi oluşmaktadır.

Porfirinler, porfirin halka sistemini oluşturan pirol halkalarına bağlı  takıların türüne göre isimlendirilirler ve sınıflandırılırlar. Ayrıca her sınıfın alt sınıfları da bulunmaktadır.

Porfirin halka sistemindeki pirol halkalarının N atomlarına Fe, Mg, Co, Zn, Ni, Cu gibi metallerin iyonlarının bağlanmasıyla metalloporfirinler diye tanımlanan çeşitli porfirin bileşikleri oluşmaktadır. En yaygın olarak bulunan biyolojik metalloporfirinler demir ve magnezyum içerenlerdir. Örneğin kanın kırmızı rengini veren hemoglobin, kasların kırmızı rengini veren miyoglobin, sitokromlar, sitokrom oksidaz, katalaz ve peroksidaz, demir-porfirin bileşikleridirler; bitkilerin yeşil rengini veren klorofil ise magnezyum-porfirin bileşiğidir.

Demir içeren metalloporfirinler, ya “hem” ya da “hemin” şeklinde olurlar. Hemler, ferro şeklinde demir (Fe2+)içerirler; heminler, ferri şeklinde demir (Fe3+) içerirler.

Alkalilerin hidroksil grubu heminin demirine bağlanırsa hematin oluşur.

Demir içeren metalloporfirinler bir proteine bağlanarak kromoproteinler diye bilinen bileşik proteinleri oluştururlar. Hemoglobin, miyoglobin, sitokromlar, sitokrom oksidaz, katalaz ve peroksidaz, demir-porfirinli bileşik proteinlerdir.

Uroporfirinler (URO) koproporfirinler (KOPRO) ve protoporfirinler (PROTO), üç ana porfirin türüdürler. Bunların vücut sıvılarında çözünürlükleri ve vücuttan atılma özellikleri farklıdır. Örneğin URO idrarla, KOPRO idrar + feçesle ve PROTO sadece feçesle atılmaktadır. Porfirinler yapılarında içerdikleri bu çift bağlardan dolayı 400 nm dalga boyunda (bu dalga boyu Soret bandı diye tanımlanır)  UVR absorbe etmektedir. Wood light altında pembe kırmızımsı renk verirler ki bu, porfirinlerin vücut sıvılarında ölçülmesini sağlayan en önemli özellikleridir.

Miyoglobin, prostetik grubu hem olan bir kromoproteindir; başlıca kırmızı kaslarda özellikle kalp kasında yüksek konsantrasyonda bulunur; miyokartta 1,4 mg/g doku kadar bulunur. Miyoglobin, 153 amino asitten oluşan bir polipeptit zinciri ve bir hem grubu içerir. Miyoglobin, proteinlerin tersiyer yapısına iyi bir örnektir. Miyoglobinin globin zincirinde sekiz α-heliks segmenti bulunur; hepsi sağa dönüşlüdür; en kısası 7 ve en uzunu 23 amino asitten oluşur; A’dan H’ye kadar harflerle isimlendirilirler. Prostetik hem grubu, F ve E heliksler arasında bulunur. Hem grubu yapısındaki demir, Fe2+ şeklindedir; demir, dört bağını pirol halkalarıyla, 5.bağını F8 histidinle yapar. F8’in karşısındaki E7 histidin hem ile bağ yapmaz. Miyoglobin, hem grubu nedeniyle kırmızı kahverenklidir; miyoglobinden zengin kaslar kahverengi renkli olur. Miyoglobinin hem grubundaki Fe2+, O2 ile reversibl olarak bağlanabilir. Demir, oksijen bağlanmadan önce halka düzleminin biraz dışında yer alır; oksijen bağlandığında bu düzleme doğru hareket eder.

Oksijen ile demir arasındaki bağ, hem halka düzlemi ile 121 derece açı yapacak şekilde oluşur. Karbonmonoksit ile demir bağı hem düzlemine dik olursa 25.000 kez güçlü olur; ancak E7 histidin karbonmonoksidin bu açı ile bağlanmasına engel olur ve hem ile karbonmonoksit arasındaki bağın gücü 200 kata düşer. Normal fizyolojik koşullarda miyoglobinin %1’i karbonmonoksit bağlamış olarak bulunur.

Miyoglobine bağlanan oksijen miktarı da yüzde satürasyon olarak ifade edilir; hem demirinin o sırada içinde bulunduğu ortamın oksijen konsantrasyonuna veya parsiyel oksijen basıncına (pO2) bağl ıdır. pO2 ve miyoglobine bağlı O2 miktarı arasındaki ilişki grafik olarak oksijen satürasyon (oksijen dissosiasyon) eğrisi ile ifade edilebilir ki bu eğri hiperboliktir. Akciğerlerdeki kapiller yatağın pO2’si 100 mmHg olduğuna göre miyoglobin akciğerlerde oksijeni etkin olarak bağlayabilir. Ancak venöz kanın pO2’si 40 mmHg ve aktif kasınki 20 mmHg’dır; miyoglobin kendisine bağlı oksijenin büyük kısmını 20 mmHg pO2’da dahi veremeyeceğinden akciğerlerden periferik dokulara oksijen taşınmasında etkin bir araç olamaz.

Miyoglobinin oksijen ile yarı yarıya doymuş olduğu kısmi oksijen basıncı (P50), 1 mmHg kadardır. Miyoglobinin oksijene affinitesi, hemoglobinin oksijene affinitesinden fazladır. Ancak ağır egzersizden sonra oksijenin azaldığı durumlarda kas dokusunun pO2 ’si 5 mmHg’ya kadar düşebilir ve miyoglobin kas mitokondrisinde ATP’nin oksidatif sentezi için kendisine bağlı oksijeni derhal serbest bırakır; miyoglobin, kasta bir çeşit oksijen deposu olarak işlev görür.

Fok gibi yaşam alışkanlıkları dolayısıyla uzun süre su altında kalan memelilerde miyoglobin miktarı yüksektir. Kaslarda bol miktarda bulunan miyoglobin, kas yaralanmalarında kana geçer ve idrarla atılır ki idrarla miyoglobin atılması miyoglobinüri olarak tanımlanır; klinik tanı açısından önemlidir. Kanda miyoglobin artması miyokard infarktüsünün tanısı açısından önemlidir.