Dermatoloji Cildiye Uzmanı Hakan Buzoğlu

: Gösterim: 85926

Hemoglobin: Yapısı ve Fonksiyonları

Hemoglobin, kırmızı kan hücreleri (eritrositler) içinde bulunan ve kana kırmızı rengini veren, demir içeren karmaşık bir proteindir. Vücuttaki temel görevi, akciğerlerden dokulara oksijen taşımaktır.

Hemoglobinin Yapısı

Genel Yapı: Bir hemoglobin molekülü, dört hem grubu ve bir globin proteininden oluşur.
Miktarı: 70 kg ağırlığındaki bir yetişkin erkekte dolaşımda yaklaşık 750 gram hemoglobin bulunur.
Konsantrasyon: Kandaki normal hemoglobin konsantrasyonu yaş ve cinsiyete göre değişir:
- Yetişkin erkek: %14-18 gr
- Yetişkin kadın: %12-15 gr
- Çocuk: %12-13 gr
- Yeni doğan: %21 gr

Globin ve Polipeptit Zincirleri

Hemoglobin molekülünün ağırlığının %96'sını globin kısmı, %4'ünü ise hem kısmı oluşturur. Globin, dört polipeptit zincirinden meydana gelir. Bu zincirler, farklı hemoglobin tiplerinde bulunabilen α-zincir, β-zincir, γ-zincir ve δ-zincir olmak üzere dört tiptir. Ayrıca, embriyonik gelişim döneminde zeta (ξ) ve epsilon (ε) zincirleri de sentezlenir.

Zincir Özellikleri: α-zincir 141, β-zincir ise 146 amino asitten oluşur. α-zincirde 7, β-zincirde ise 8 segment bulunur (α-zincirde D segmenti yoktur).

Hem Grubu ve Oksijen Taşıması

Yapı: Her bir hemoglobin molekülündeki dört hem grubu, bir protoporfirin III molekülü ve bir demir (Fe²⁺) atomu içerir.
Bağlanma: Hem grubu, globin zincirlerindeki histidin amino asitlerine bağlı olarak yer alır.
Fonksiyon: Her bir hemoglobin molekülü, içerdiği dört Fe²⁺ sayesinde dört adet oksijen (O₂) molekülünü bağlayarak dokulara taşıyabilir.
Kapasite: 1 gram hemoglobin 1.34 mL oksijen taşır. Bu da 1 litre kanın yaklaşık 200 mL oksijen taşıyabileceği anlamına gelir.

Oksihemoglobin (HbO₂)

Oksihemoglobin (HbO₂), akciğerlerde hemoglobin molekülündeki dört demir (Fe²⁺) atomuna birer O₂ molekülü bağlanmasıyla oluşan bileşiktir. Bu bağlanma geri dönüşümlü bir süreçtir.

Oksijenin Hemoglobine Bağlanması

Hemoglobine oksijenin bağlanması, bir dizi yapısal değişikliği tetikler:

Tuz Bağlarının Parçalanması: İlk oksijen molekülü bağlandığında, hemoglobinin dört alt birimi arasındaki tuz bağları parçalanır. Bu, sonraki oksijen moleküllerinin daha kolay bağlanmasını sağlar.
Konformasyonel Değişiklik: Oksijen molekülü, hemoglobinin içine girdiğinde, bağlı olduğu histidin amino asidi ve demir atomu da oksijene doğru hareket eder. Bu, proteinin genel yapısında bir kaymaya neden olur.
R (Relaks) Formu: Oksijenli hemoglobin formu, R (Relaks) formu olarak adlandırılır. Bu form, oksijeni bağlamaya daha yatkındır.

Oksijenin demire bağlanması, bir oksidasyon süreci değildir, çünkü demir atomu (Fe²⁺) oksitlenerek Fe³⁺ haline gelmez. Bu olaya hemoglobinin oksijenasyonu denir.

Oksijen Taşınma Kapasitesi ve İlişkisi

Doygunluk: Bir hemoglobin molekülü, en fazla dört O₂ molekülü bağlayabilir. Hemoglobinin oksijene ilgisi, oksijenin kısmi basıncına (pO₂) bağlıdır. pO₂ 100 mmHg veya üzerinde olduğunda, hemoglobinin oksijenle doygunluğu %100'e ulaşır.
Oksijen Miktarı: Bu durumda, her bir gram hemoglobin 1.34 mL oksijen taşır.
P50 Değeri: Oksijenin kısmi basıncının (pO₂) hemoglobinin %50 oranında doygunluğa ulaştığı değer olan P50, insan hemoglobini (HbA) için 7.4 pH ve 35-40 mmHg pCO₂'de yaklaşık 27 mmHg'dir.

Kan Rengi ve Siyanoz

Oksijenlenmiş hemoglobin (oksihemoglobin) parlak kırmızı renkteyken, oksijensizleşmiş hemoglobin (deoksihemoglobin) koyu kırmızıdır. Bu nedenle, kanda oksijen miktarının düşmesi ve deoksihemoglobinin artması, cilt ve mukozalarda mavimsi bir renk değişikliğine yol açar. Bu duruma siyanoz adı verilir.

Siyanoz, kapiller kandaki deoksihemoglobin miktarının 5 g/dL'nin üzerine çıkmasıyla belirginleşir. Ancak, ağır kansızlık (anemi) gibi durumlarda, deoksihemoglobin miktarı artsa bile toplam hemoglobin düzeyi düşük olduğundan siyanoz görülmeyebilir.

Karbaminohemoglobin

Karbaminohemoglobin, hemoglobinin globin kısmındaki serbest α-amino gruplarına karbondioksit ( $C O_{2}$ ) moleküllerinin geri dönüşümlü olarak bağlanmasıyla oluşan bir bileşiktir. Bu bileşik, hemoglobinin oksijene olan ilgisini azaltır ve bu etki pH düşüşünden bağımsızdır. Deoksijenize hemoglobin, oksihemoglobinden daha fazla $C O_{2}$ bağlayabildiğinden, karbondioksitin dokulardan akciğerlere taşınmasında önemli bir rol oynar.

Karbondioksit Taşınması

Kandaki $C O_{2}$ taşınması farklı şekillerde gerçekleşir:

Karbaminohemoglobin: Kandaki $C O_{2}$ 'nin %15-20'si karbaminohemoglobin olarak taşınır.
Serbest $C O_{2}$ : %5'i plazmada serbest $C O_{2}$ veya karbonik asit ( $H_{2} C O_{3}$ ) halinde bulunur.
Bikarbonat İyonu ( $H C O_{3 -}$ ): $C O_{2}$ 'nin %75-80'i, bikarbonat iyonu şeklinde taşınır. Bu, kandaki en önemli $C O_{2}$ taşıma yöntemidir.

Dokularda oluşan $C O_{2}$ seviyesi egzersizle birlikte artar. Bu durum, venöz $C O_{2}$ konsantrasyonunu ve kanın asiditesini yükseltir.

Bohr Etkisi ve Hidrojen İyonu Taşınması

Hemoglobin, kandaki en önemli tampon sistemidir. Dokularda oksijen konsantrasyonu düştüğünde, hemoglobin oksijeni bırakır ve hidrojen iyonlarını ( $H^{+}$ ) bağlar. Bu protonlanma, hemoglobinin T (Gergin) formunu stabilize eder. Hidrojen iyonlarının artışı oksijenin salınmasına, oksijenin artışı ise hidrojen iyonlarının salınmasına neden olur.

Akciğerlerde ise durumun tam tersi yaşanır. Hemoglobinin oksijenlenmesiyle birlikte, peptit zincirlerindeki bazı asit gruplarından protonlar salınır. Bu salınan protonlara Bohr protonları denir.

Klorür Kayması

Dokulardan kana geçen $C O_{2}$ , eritrositler içinde karbonik anhidraz enzimi sayesinde hızlıca $H_{2} O$ ile birleşerek $H C O_{3 -}$ iyonuna dönüşür. Eritrositte artan $H C O_{3 -}$ iyonları plazmaya yayılırken, elektriksel dengeyi korumak için klorür (Cl$^−$) iyonları eritrosit içine girer. Bu olaya klorür kayması denir. Bu nedenle venöz kandaki eritrositlerin klorür düzeyi, arteriyel kandan daha yüksektir.

Akciğerlerde ise bu sürecin tam tersi gerçekleşir: Bikarbonat eritrosite girerken klorür iyonları plazmaya geçer. Bu mekanizma, vücudun $C O_{2}$ ve pH dengesini korumasına yardımcı olur.

Karboksihemoglobin (HbCO)

Karboksihemoglobin, hemoglobin molekülündeki oksijenin ( $O_{2}$ ) yerini karbonmonoksitin ( $CO$ ) almasıyla oluşan bir bileşiktir. Hemoglobinin $CO$ 'ya olan ilgisi, $O_{2}$ 'ye olan ilgisinden yaklaşık 210 kat daha fazladır. Bu nedenle, havada oksijen ve karbonmonoksit eşit miktarlarda bulunduğunda, hemoglobin öncelikli olarak $CO$ 'ya bağlanır ve bu durum anemik hipoksiye yol açar.

Karbonmonoksit Zehirlenmesinin Belirtileri

Havadaki $CO$ miktarı, oksijen taşıyacak hemoglobin miktarını azaltır. Akciğerler yeterince oksijen alamadığından, dokulara oksijen taşınması engellenir. Solunan havadaki $CO$ konsantrasyonuna ve maruz kalma süresine göre çeşitli zehirlenme belirtileri görülür:

%0.02 $CO$ : Baş ağrısı ve bulantıya neden olur.
%0.1 $CO$ : Baş ağrısı, baş dönmesi, bulantı ve taşikardiye yol açabilir. Kan seviyesinin %4-6'ya yükselmesiyle 1 saat içinde bilinç kaybı, %10'a yükselmesiyle 4 saat içinde ölüm görülebilir.
%0.4 $CO$ : Baş ağrısı, baş dönmesi, bulantı, taşikardi, yorgunluk, dispne (nefes darlığı) gibi belirtiler görülür. Kan seviyesinin %20-30'a yükselmesiyle 1 saatten kısa sürede ölüme yol açabilir.
%1 $CO$ : 7-10 dakika gibi kısa bir sürede ölüme neden olabilir.

Karboksihemoglobin, kana tipik parlak kırmızı bir renk verir. Bu nedenle, $CO$ zehirlenmesinde tırnak dipleri ve mukoz membranlar kiraz kırmızısı bir renk alır.

Tanı ve Tedavi

Tanı: $CO$ zehirlenmesinin tanısında kan örneği NaOH ile karıştırılır. Normalde koyu kahverengi olan kan, $CO$ zehirlenmesinde kiraz kırmızısı rengini korur.
Tedavi:
- Temiz Hava: Temiz havada, kandaki karboksihemoglobinin %5'i 2-3 saat içinde uzaklaştırılır.
- Hiperbarik Oksijen: Hiperbarik oksijen tedavisi (%95 O₂ ve %5 $C O_{2}$ karışımı) ile kandaki karboksihemoglobinin %50'si 15-30 dakikada, tamamı ise 30-90 dakikada vücuttan atılabilir.

Methemoglobinemi

Methemoglobin, hemoglobindeki demirin ( $F e^{2 +}$ ) geri dönüşümlü olarak oksitlenerek $F e^{3 +}$ haline gelmesiyle oluşan kahverengi bir hemoglobin bileşiğidir. Bu bileşik, oksijen ( $O_{2}$ ) ve karbonmonoksit ( $CO$ ) taşıyamaz. Normalde vücutta, toplam hemoglobinin %0.5-1'i oranında sabit ve az miktarda methemoglobin bulunur. Eğer bu oran %10'un üzerine çıkarsa siyanoz (deride ve mukozalarda mavimsi renk) görülür. %20'yi aşması durumunda ise yorgunluk, baş ağrısı, baş dönmesi, uyku hali ve taşikardi gibi hipoksi (doku oksijen yetmezliği) belirtileri ortaya çıkabilir.

Methemoglobin Oluşumu ve Redüksiyonu

Methemoglobin, glikoliz sırasında oluşan NADH ve methemoglobin redüktaz enzimi tarafından tekrar $F e^{2 +}$ formuna indirgenir. Eğer bu indirgenme süreci gerçekleşmezse, kanda methemoglobin birikerek methemoglobinemi ve doku anoksisi (oksijensizlik) oluşur.

Methemoglobinemi, kalıtsal (herediter) veya edinilmiş (edinsel) olabilir.

Herediter Methemoglobinemi

Bu durum, iki farklı genetik defektten kaynaklanabilir:

Methemoglobin Redüktaz Enzim Eksikliği: Otozomal resesif geçişlidir. Normalde %0.5 olan methemoglobin düzeyi, bu eksiklikte %10-40 arasına yükselebilir. Tedavi için, methemoglobini indirgemeye yardımcı olacak askorbik asit ve metilen mavisi gibi ajanlar kullanılır.
Hemoglobin Molekülündeki Defekt: Otozomal dominant kalıtılan bu durumda, hemoglobinin methemoglobin redüktazın bağlanacağı bölgesinde bir değişiklik meydana gelir. Bu nedenle, methemoglobinin indirgenmesi askorbat ve metilen mavisi tedavisine dirençli hale gelir.

Edinsel Methemoglobinemi

Bu durum, methemoglobin oluşumunu artıran bazı maddelerin vücuda alınmasıyla ortaya çıkar. Bunlar arasında fenasetin, anilin, nitrat, nitrit gibi kimyasallar bulunur.

Sülfhemoglobin

Sülfhemoglobin, oksihemoglobinin hidrojen sülfür ( $H_{2} S$ ) ile reaksiyona girmesi sonucu oluşan, yeşilimsi-sarı renkli bir hemoglobin bileşiğidir. Bu bileşikte, kükürt atomu hemoglobinin demirine değil, porfirin halkasına kovalent olarak bağlanır. Sülfürlenmiş porfirin halkası oksijen bağlayamaz ve hemoglobinin oksijene olan ilgisi azalır.

Oluşum Nedenleri: Şiddetli kabızlık durumlarında bağırsak bakterileri tarafından üretilen $H_{2} S$ 'nin kana geçmesiyle oluşabilir. Ayrıca, bazı aromatik aminler, fenasetin, asetanilid ve sülfonamidler gibi ilaçlar ile hava kirliliği de sülfhemoglobin oluşumuna yol açabilir.
Adli Tıp Önemi: Ölümden sonra proteinlerin kokuşmasıyla dokularda $H_{2} S$ oluşur. Kadavralarda kanın toplandığı bölgelerde görülen yeşil lekeler, sülfhemoglobin oluşumunun sonucudur.

Diğer Hemoglobin Bileşikleri

Azotmonoksit Hemoglobin

Bu, nitrit içeren dumanların solunmasıyla oluşan, pembe renkli bir hemoglobin bileşiğidir.

Siyanhemoglobin

Hidrojen siyanür ( $H CN$ ) solunması sonucu oluşan hemoglobin bileşiğidir.

Siyanmethemoglobin

Ağız yoluyla alınan inorganik siyanür bileşiklerinin neden olduğu bir hemoglobin bileşiğidir. Siyanür, hücre enzimlerine toksik etki yapar. Bu bileşik, normal hemoglobinin önce methemoglobine dönüşmesi, ardından siyanürün demir atomuna bağlanmasıyla oluşur.

Siyanür Kaynakları: Siyanür, amigdalin içeren gıdalardan, bazı ilaçlardan (Na-nitroprussid, süksinonitril) ve tütün dumanından alınabilir.
Vücuttan Atılımı: Siyanmethemoglobin, karaciğer ve böbreklerdeki rodanaz (tiyosülfat-siyanür sülfür transferaz) enzimi yardımıyla toksik olmayan tiyosiyanata ( $SC N^{-}$ ) dönüştürülerek vücuttan atılabilir

Fizyolojik (Normal) Hemoglobinler

Fizyolojik hemoglobinler, sağlıklı bir yetişkinin kanında bulunan HbA1, HbA2 ve HbF hemoglobinleridir. Embriyonik dönemde ise Gower I, Gower II ve Portland gibi embriyonik hemoglobinler bulunur, ancak bunlar genellikle gebeliğin 10. haftasından önce kaybolur.

HbA1

Yapı: Globin kısmında 2 adet α ve 2 adet β polipeptit zinciri içerir.
Miktar: Yetişkin bir bireyin eritrositlerindeki hemoglobinin %97-98'ini oluşturur. Fetüste ise 20-35. haftalarda toplam hemoglobinin %10'una denk gelir.
Özellikler: Alkalilere dayanıklı değildir.

Glikozile Hemoglobinler

HbA1'in β-polipeptit zincirine enzimatik olmayan bir reaksiyonla glikozun kovalent olarak bağlanması sonucunda glikozile hemoglobinler oluşur. Bu reaksiyon, kan şekeri düzeyinin artmasıyla hızlanır. Bilinen glikozile hemoglobinler arasında HbA1a, HbA1b ve en yaygın olan HbA1c bulunur. Bunlar toksik değildir.

HbA1c: Sağlıklı bir yetişkinde toplam hemoglobinin %5-8'ini oluşturur. Diyabetli kişilerde bu oran %8'in üzerine çıkabilir ve normalin 2-3 katı olabilir.
Önemi: HbA1c seviyesi, eritrositlerin 120 günlük yaşam süresi boyunca kandaki ortalama glikoz miktarını yansıttığı için diyabet takibinde ve kan şekeri kontrolünün değerlendirilmesinde önemli bir parametredir.

HbA2

Yapı: Globininde 2 adet α ve 2 adet δ polipeptit zinciri içerir.
Miktar: Sağlıklı bir yetişkinin eritrositlerinde bulunan hemoglobinin %0.5-2.5'ini oluşturur.
Özellikler: Alkalilere dirençli değildir.

HbF (Fetal Hemoglobin)

Yapı: Globininde 2 adet α ve 2 adet γ polipeptit zinciri içerir.
Miktar ve Dönüşüm: Yenidoğanda toplam hemoglobinin %70-90'ını oluşturur. Yaşla birlikte bu oran düşer:
- 1. Ay: %50-70
- 2. Ay: %25-30
- 3. Ay: %10-30
- 3 Yaş: %1
- Yetişkin: %0.4'ten daha az
Özellikler: Alkalilere dirençlidir. 2,3-bisfosfogliserat (2,3-BPG) bağlamaz ve bu sayede oksijene olan ilgisi (affinitesi) daha yüksektir. Bu özellik, HbF'nin plasenta aracılığıyla fetüs için daha verimli oksijen taşımasını sağlar.

Anormal Hemoglobinler ve Hemoglobinopatiler

Hemoglobinopatiler, yapısal olarak farklı hemoglobin molekülleri, yani anormal hemoglobinlerin üretimiyle karakterize genetik hastalıklardır. Bu anormallikler çeşitli patolojilerden kaynaklanabilir:

Amino asit dizisi değişiklikleri: Hemoglobinin polipeptit zincirine amino asit eklenmesi, çıkarılması veya yer değiştirmesi.
Globin zinciri üretim defektleri: Belirli bir globin zinciri türünün hiç üretilmemesi.
Bu iki durumun kombinasyonu.
Herediter persistant fetal hemoglobinemi: Bu durum genellikle belirti vermez (asemptomatiktir).

Anormal hemoglobinler, genellikle oksijen taşıma kapasitesi azalmış hemoglobinlerdir. Keşfedildikleri yer, aile adı veya amino asit değişikliğinin adı gibi çeşitli yöntemlerle isimlendirilirler.

HbS (Orak Hücreli Anemi)

HbS, HbA1'in beta (β) zincirindeki 6. amino asidin glutamik asit yerine valin ile yer değiştirmesiyle oluşan bir hemoglobin tipidir.

Oksijensiz Ortamda Davranışı: Oksijensiz ortamda HbS'in çözünürlüğü azalır ve çubuk benzeri fibröz yapılar oluşturur. Bu durum, HbS içeren kırmızı kan hücrelerinin orak şeklini almasına ve kolayca parçalanmasına neden olur.
Hastalık Mekanizması: Oraklaşmış eritrositler, küçük kan damarlarında dolaşımı yavaşlatarak tıkanıklıklara (tromboz ve emboli) yol açabilir.

HbS, orak hücreli anemi (HbS hastalığı) olarak bilinen hemoglobinopatiye neden olur. Bu hastalık otozomal resesif kalıtılır.

Homozigot durum: Hastalığın tam formudur ve hemolitik anemi (kırmızı kan hücrelerinin yıkımı) ile sonuçlanır.
Heterozigot taşıyıcılık: Bu bireyler genellikle belirti göstermez (asemptomatiktir). Ancak, oksijenin kısmi basıncının (pO2) 25 mmHg'nin altına düştüğü durumlarda, oraklaşmış hücreler dalakta birikebilir, dolaşımı bozabilir ve ağrılı damar tıkanıklıklarına yol açabilir.

Orak Hücreli Anemi ve Sıtma

Orak hücreli anemi, özellikle Afrika, Amerika, Hindistan, Arabistan ve Akdeniz ülkelerinde yaygın olarak görülür. Bunun nedeni, heterozigot taşıyıcıların sıtmaya karşı dirençli olmasıdır. Oraklaşmış eritrositlerin yaşam süresi normalden daha kısadır ve bu, sıtma parazitinin (Plasmodium falciparum) hücre içinde gelişimini tamamlayamamasına neden olur. Parazitin büyümesi sırasında hücre içi pH düşer, oraklaşma artar ve K+ iyonları hücreden sızar. K+ kaybı, sıtma parazitini öldürerek taşıyıcıyı hastalığa karşı korur.

HbC

HbC, HbA1'in beta (β) zincirindeki 6. amino asidin glutamik asit yerine lizin ile yer değiştirmesi sonucu oluşan bir anormal hemoglobindir. Bu durum, hemoglobin C hastalığına neden olur.

Homozigot bireylerde, orta derecede kronik hemolitik anemi (alyuvar yıkımı) görülür.
Hemoglobin SC hastalığı ise, hem orak hücre mutasyonu (HbS) hem de HbC mutasyonu taşıyan bireylerde görülen bir hemoglobinopatidir.

Hb Gun Hill

Bu anormal hemoglobinde, globin kısmında 4 yerine sadece 2 hem grubu bulunur. Hb-Gun Hill molekülündeki β polipeptit zincirleri, hem bağlanması için gerekli amino asitlere sahip değildir. Bu nedenle sadece alfa (α) zincirleri hem ve dolayısıyla oksijen ( $O_{2}$ ) bağlayabilir. Sonuç olarak, Hb-Gun Hill'in oksijen taşıma kapasitesi normalin yarısı kadardır.

HbH ve Hb Bart

HbH: Dört beta (β) zincirinden oluşur ve alfa (α) zinciri içermez.
Hb Bart: Dört gama (γ) zincirinden oluşur ve alfa (α) zinciri içermez.

Bu hemoglobinler, α-talasemi hastalarının kanında saptanır.

Talasemiler

Talasemiler, kalıtsal hemolitik hastalıklardır ve insanlarda tek gen defektinin en sık görüldüğü hastalıklardır. Normalde dengeli bir şekilde üretilen alfa (α) ve beta (β) globin zincirlerinden birinin sentezi ya hiç olmaz ya da azalır.

α-Talasemiler

Her birey, α globin geni için dört kopya taşır (16. kromozomda). Bu genlerdeki defekt sayısı, hastalığın şiddetini belirler:

Tek gen defekti ("Silent Carrier"): Belirti vermez.
İki gen defekti ("α Talasemi trait"): Belirtiler hafif olabilir.
Üç gen defekti ("Hemoglobin H hastalığı"): Orta dereceden şiddetliye değişen hemolitik anemi görülür.
Dört gen defekti ("Hidrops Fetalis"): Alfa zincirleri fetal hemoglobin (HbF) için de gerekli olduğundan, bu durum fetal ölümle sonuçlanır.

α-talasemili hastalarda, etkilenmeyen γ ve β zincirleri fazla sentezlenerek Hb Bart (γ₄) ve HbH (β₄) gibi anormal tetramerler oluşturur. Bu tetramerler oksijene yüksek ilgi gösterirler ancak dokulara oksijen taşıma kapasiteleri düşüktür.

β-Talasemiler

Her birey, β globin geni için iki kopya taşır (11. kromozomda).

Tek gen defekti ("β-Talasemi minör"): Genellikle hafif veya asemptomatik seyreder.
İki gen defekti ("β-Talasemi majör"): En şiddetli formdur.

β globin geni fetal yaşamın sonuna kadar aktif olarak eksprese edilmediği için β-talasemi belirtileri doğumdan sonra ortaya çıkar.

β-Talasemi Majör: Hastalar yaşamın ilk veya ikinci yılında ciddi anemi sergilerler. Düzenli kan nakli gerektirir, bu da hemosiderozis (demir birikimi) riskini artırır. Tedavi edilmeyen vakalarda, hastalar genellikle 15-25 yaşları arasında kaybedilir. Günümüzde kemik iliği nakli bir tedavi seçeneği olarak uygulanabilmektedir.

HbM (Saskatoon)

HbM (Saskatoon), HbA1'in beta (β) zincirindeki 63. histidin amino asidinin tirozin ile yer değiştirmesiyle oluşan bir anormal hemoglobindir. Bu yapısal değişim nedeniyle β-zincirleri oksijen ( $O_{2}$ ) bağlayamaz. Sonuç olarak, bu hemoglobinin oksijen taşıma kapasitesi normalin yarısı kadar azalmıştır.

HbM (Osaka)

HbM (Osaka), HbA1 ve HbA2'nin alfa (α) zincirindeki 58. histidin amino asidinin tirozin ile yer değiştirmesiyle oluşan bir anormal hemoglobindir. Bu değişim nedeniyle α-zincirleri $O_{2}$ bağlayamaz. Tıpkı HbM (Saskatoon) gibi, HbM (Osaka) da oksijen taşıma kapasitesinde yarı yarıya azalmaya neden olur.

Porfirinler

Porfirinler, porfirin halka sistemi adı verilen bir yapıya sahip organik bileşiklerdir. Bu halka sistemi, dört adet pirol halkasının metenil köprüleri (=CH–) ile birbirine bağlanmasıyla oluşur.

Sınıflandırma: Porfirinler, pirol halkalarına bağlanan yan zincirlerin türüne göre isimlendirilir ve sınıflandırılır. Porfobilinojen gibi farklı porfirin halka sistemleri de bu yan zincirlerle oluşur.
Metalloporfirinler: Porfirin halka sistemindeki pirol halkalarının azot atomlarına demir (Fe), magnezyum (Mg), kobalt (Co), çinko (Zn) gibi metal iyonları bağlanarak metalloporfirinleri oluşturur.
Önemli Biyolojik Metalloporfirinler:
- Demir İçerenler: Hemoglobin (kanın kırmızı rengi), miyoglobin (kasların kırmızı rengi), sitokromlar, katalaz ve peroksidaz gibi biyolojik moleküller demir-porfirin bileşikleridir.
- Magnezyum İçerenler: Klorofil (bitkilerin yeşil rengi) magnezyum-porfirin bileşiğidir.
Hem ve Hemin: Demir içeren metalloporfirinler hem (demir $F e^{2 +}$ formunda) veya hemin (demir $F e^{3 +}$ formunda) şeklinde bulunur.

Miyoglobin

Miyoglobin, hem adı verilen prostetik grubu içeren bir kromoproteindir. Başlıca kırmızı kaslarda, özellikle kalp kasında yüksek konsantrasyonda bulunur.

Yapı: 153 amino asitten oluşan tek bir polipeptit zinciri ve bir hem grubundan oluşur. Polipeptit zinciri, A'dan H'ye kadar harflendirilen sekiz adet α-heliks segmentine sahiptir. Hem grubu, F ve E heliksleri arasında yer alır.
Demir-Oksijen Bağı: Hem grubundaki demir $F e^{2 +}$ formundadır ve geri dönüşümlü olarak oksijenle bağlanabilir. Oksijen bağlanmadan önce halka düzleminin biraz dışında olan demir, oksijen bağlandığında bu düzleme doğru hareket eder.
Miyoglobin-Karbonmonoksit Etkileşimi: Miyoglobinin demiri, karbonmonoksit ( $CO$ ) ile de bağlanabilir. Ancak, E7 histidin amino asidi, $CO$ 'nun hem düzlemine dik açıyla bağlanmasını engellediği için bağ kuvveti 25,000 kat yerine 200 kata düşer.

Miyoglobinin Fonksiyonları

Oksijen Deposu: Miyoglobinin oksijene olan ilgisi, hemoglobininkinden daha fazladır. Oksijenin kısmi basıncının (pO₂) miyoglobinin %50 doygunluğa ulaştığı değer olan P50, sadece 1 mmHg'dır.
Oksijen Taşınması: Akciğerlerdeki pO₂ 100 mmHg olmasına rağmen, aktif kas dokusundaki pO₂ 20 mmHg'ye kadar düşebilir. Bu düşük basınçta dahi miyoglobin oksijeni bırakmadığından, oksijeni akciğerlerden dokulara taşımada hemoglobin kadar etkili değildir.
Kasta Oksijen Salınımı: Ağır egzersiz sonrası kas dokusundaki pO₂ 5 mmHg'ya kadar düştüğünde, miyoglobin, kas mitokondrisinde ATP sentezi için oksijeni serbest bırakır ve böylece bir oksijen deposu işlevi görür.

Klinik Önemi

Miyoglobinüri: Kas yaralanmalarında miyoglobin kana geçer ve idrarla atılır. Bu duruma miyoglobinüri denir ve klinik teşhis için önemlidir.
Miyokard İnfarktüsü: Kandaki miyoglobin seviyesinin artması, miyokard infarktüsü (kalp krizi) tanısında önemli bir göstergedir.