Для гемоглобина повышение: Продукты, повышающие гемоглобин в крови: какие содержат больше железа

Вернуться в Healio

Анемия и анализ крови на гемоглобин

Методы определения гематокрита и гемоглобина

Гемоглобин и гематокрит можно измерить различными методами. Популярность гематологических тестов по месту лечения (POC) продолжает расти; распространение во всем мире и быстрое развитие технологий привели к разработке нескольких устройств.Измерение гемоглобина является наиболее часто используемым параметром в гематологии POC.8)

Цианметгемоглобин (HiCN) — эталонный метод

Метод цианметгемоглобина работает по принципу преобразования гемоглобина в цианметгемоглобин путем добавления цианида калия и феррицианида, поглощение которых измеряется при 540 нм в фотометре по сравнению со стандартным раствором. ⁽⁹⁾

На основе первых инициатив Драбкина и Остина по стандартизации этого метода в 1964 году был основан «Международный комитет по стандартизации в гематологии» (ICSH).ICSH было поручено разработать рекомендации по измерению гемоглобина, которые затем были опубликованы в 1967 году. CLSI (в то время NCCLS) преобразовал эти рекомендации в формальный стандарт под названием NCCLS h25-A3. И NCCLS, и ICSH используют один и тот же метод.

Сегодня метод HiCN все еще рутинно используется в лабораториях в сельских странах, но, поскольку он требует много времени и зависит от цианидных (токсичных) агентов, он преимущественно используется в качестве эталонного метода для калибровки современных приборов для определения гемоглобина POC и лабораторных анализаторов.

Для калибровки используется стандартизованный стабильный эталонный материал, который обеспечивает прослеживаемость результатов POC до международного эталонного метода.

Азид-метгемоглобиновый метод Ванцетти

Первое поколение портативных устройств для определения гемоглобина POC с одноразовыми кюветами для сухих реагентов работает на основе модификации метода Ванцетти с азидом метгемоглобина (EKF Hemo Control). Кровь втягивается в кювету под действием капилляров, а стенки красной крови разрушаются (гемолизируются) реагентом.Свободный гемоглобин окисляется до метгемоглобина, который затем превращается в азид метгемоглобин, стабильный окрашенный комплекс. Затем этот комплекс измеряют фотометрически при 570 нм и 880 нм для компенсации мутности. Измерение занимает от 15 до 60 секунд, в зависимости от концентрации гемоглобина. Все варианты гемоглобина преобразуются (кроме SulfHb), и стабильные результаты получаются в течение десяти минут после заполнения кюветы, что подтверждается повторными измерениями. Для этого метода ⁽⁹⁾ была описана высокая чувствительность и специфичность, и сегодня это наиболее распространенный и признанный метод определения гемоглобина в клинических условиях, а также в условиях сбора крови.

Безреагентные методы

Постоянным недостатком метода азида метгемоглобина является чувствительность реагента к влажности, особенно в сложных климатических условиях. Кюветы необходимо хранить в тщательно закрытой емкости с осушителем и извлекать непосредственно перед использованием. Срок годности после вскрытия канистры ограничен тремя месяцами. Устройства POC, использующие кюветы без реагентов, были разработаны для преодоления этих ограничений. Первым устройством, в котором использовались кюветы без реагентов, был HemoCue® 301, выпущенный в 2006 году.Он измеряет оптическую плотность цельной крови фотометрически при длине волны 506 нм и при 880 нм для компенсации мутности. При длине волны 506 нм два основных производных гемоглобина, оксигемоглобин (HbO2) и дезоксигемоглобин (Hb), имеют свою изобестическую точку, длину волны, при которой поглощение двух или более видов одинаково. В DiaSpect Hemoglobin T и DiaSpect TM используется немного другая технология. Белый светодиод кратковременно мигает, и световой луч проходит через образец к специально разработанному оптическому сенсорному элементу.Датчик определяет оптическую плотность образца крови в широком диапазоне длин волн, чтобы получить общую картину спектра оптической плотности. Запатентованная световая ловушка предотвращает попадание рассеянного света на датчик. Это важно для получения точных результатов при измерении негемолизированной крови. Дополнительными преимуществами помимо использования кювет без реагентов с длительным сроком хранения (до 2,5 лет) являются простота использования, быстрое время измерения всего около одной секунды и длительный срок службы встроенной перезаряжаемой батареи 40 дней в использовать.

Неинвазивные методы

Недавно стали коммерчески доступны неинвазивные методы с использованием ближней инфракрасной спектроскопии для определения спектральной картины Hb в нижележащем кровеносном сосуде и измерения концентрации Hb.

Другие неинвазивные устройства используют белый свет и фиксируют данные отраженного пропускания для измерения уровней гемоглобина в тканевых капиллярах или поглощения света с множеством длин волн для расчета концентрации гемоглобина. Для наложения датчика используется зажим для пальца или кольцо.

Учитывая преимущество устаревания палочек для пальцев и возможность более частых измерений в клинических условиях, в литературе остается неясным, насколько точны современные неинвазивные мониторы гемоглобина. На практике было показано, что движение пациента, лак для ногтей, цвет кожи или окружающий свет влияют на измерение. ¹⁰

Прочтите наше полное руководство по методам определения гемоглобина

Другие методы определения гематокрита и гемоглобина

Визуальные методы:

Метод Сахли

Сахли содержит компаратор, пробирку для гемоглобина, пипетку для гемоглобина и мешалку.

Гемоглобин превращается в кислый гематин под действием HCL. Кислый раствор гематина дополнительно разбавляется до тех пор, пока его цвет не будет точно соответствовать цвету постоянного стандарта блока сравнения. Концентрация гемоглобина считывается непосредственно из калибровочной трубки. В развивающихся странах, таких как Индия, метод Сахли, изобретенный в 1902 году, до сих пор остается наиболее распространенным методом оценки гемоглобина. Метод простой и дешевый, но довольно неточный. Проявленный цвет нестабилен, и его необходимо считывать через 10 минут стояния.Наблюдатели могут отличаться друг от друга, а использование ручного дозирования делает его подверженным ошибкам, а международный стандарт отсутствует. ⁹

Цветовая шкала ВОЗ (HbCS)

HbCS основан на сравнении цвета капли крови, абсорбированной на тест-полоске специальной хроматографической бумаги, со стандартными цветами на ламинированной карточке, отображаемыми с шагом 2 г / дл (20 г / л).

Стоимость одного теста очень низкая, и кроме материалов для забора крови не требуется никакого технического оборудования.Однако визуальное сравнение подвержено изменчивости между наблюдателями, и в некоторых исследованиях была обнаружена низкая чувствительность. ⁹

Сульфат меди (CuSO4)

Метод сульфата меди в основном используется для обеспечения определенного уровня гемоглобина при сдаче крови. Он основан на зависимости плотности крови от гемоглобина. Капле крови позволяют упасть в раствор сульфата меди с удельным весом, эквивалентным плотности крови с отсеченным уровнем гемоглобина, т.е.грамм. 12,5 г / дл (125 г / л). Если капля крови опускается на дно за приемлемое время, донор считается подходящим. Если капля крови всплывает или слишком долго тонет, донор откладывается.

Метод CuSO4 затруднен из-за отсутствия контроля качества, проблем с утилизацией биологически опасных растворов и ошибочных результатов у лиц с очень высокой концентрацией сывороточного белка. Кроме того, есть опасения, что метод CuSO4 может давать ложно высокие показатели отсрочки (т. Е. «Ложной неудачи») для доноров, особенно у женщин. ⁸ Во многих странах принято повторно тестировать доноров, не прошедших тест на CuSO4, с помощью количественного измерения.

Количественные методы:

Гематологический анализатор / CBC

Автоматические гематологические анализаторы могут обеспечивать высокую точность, обеспечивать высокую пропускную способность образцов и анализировать ряд различных типов красных и белых кровяных телец (трех-, пяти- или семичастный дифференциал), тромбоцитов, гемоглобина и гематокрита. уровни из того же образца крови.

Но инвестиционные затраты на анализатор высоки, и он может не подходить за пределами лаборатории. Квалифицированный персонал лаборатории, регулярное обслуживание и стабильные климатические условия необходимы для работы с гематологическими анализаторами. В большинстве случаев образец необходимо отправить в лабораторию, что увеличивает время обработки результатов.

Анализатор газов крови (BGA)

Анализаторы газов крови используются для измерения комбинаций pH, газов крови (т.е. pCO2 и pO2), параметры электролитов и метаболитов из образцов цельной крови, в основном из артериальной крови.

Они обычно используются в отделениях интенсивной терапии, операционных, родильных отделениях и отделениях неотложной помощи. Технические усовершенствования, такие как готовые к использованию кассеты датчиков и пакеты с решениями, сделали использование BGA намного более удобным, но по-прежнему требуется техническое обслуживание. Недавно стали доступны портативные устройства с одноразовыми картриджами, но стоимость одного теста высока по сравнению с измерителем гемоглобина POC — если Hb является основным интересом.Кроме того, некоторые картриджи требуют прохладного хранения и предварительного нагрева перед проведением теста.

Центрифуга для микрогематокрита

для определения микрогематокрита используются для определения гематокрита крови — отношения объема эритроцитов к объему цельной крови, выраженного в виде десятичной дроби, дроби или процента. Диагностика анемии или определение пригодности донора на основании гематокрита — обычная практика во многих странах. Капилляр крови вращается, и измеряются отдельные сегменты эритроцитов и плазмы.В некоторых приложениях плазма из капилляра используется для дальнейшего анализа, например. для белков до сдачи плазмы.

Коэффициент преобразования x 3 можно использовать для расчета приблизительного уровня гематокрита на основе измерения гемоглобина у здорового человека и наоборот.

Вариабельность сообщаемых значений гемоглобина может быть вызвана рядом физиологических факторов и ошибками отбора проб. Очень важно установить стандартизированную процедуру измерения гемоглобина.

Физиологические факторы

При проведении сравнительного тестирования Hb для исследований или оценок образцы должны быть взяты в идентичных условиях.

Метод отбора проб из капилляров

Преаналитические ошибки могут влиять на точность и надежность измерений гемоглобина. Следование стандартизированной процедуре, а также обучение и практика оператора необходимы для получения правильных результатов, особенно при взятии проб из капилляров (палочки из пальца).

Возможные источники ошибки:

диета, продукты питания, план диеты для повышения гемоглобина

Правильная диета может быть эффективным средством повышения уровня гемоглобина в крови. Вот несколько общедоступных в Индии продуктов, которые вы можете добавить в свой рацион:

1. Ферментированные продукты

Дефицит витамина B12 чрезвычайно распространен в Индии. Растительные и вегетарианские продукты содержат очень мало витамина B12, поэтому людям, которые придерживаются вегетарианской или веганской диеты, необходимо уделять особое внимание тому, чтобы получать достаточное количество этого витамина каждый день, чтобы избежать дефицита.Ферментированные продукты могут помочь удовлетворить потребность в витамине B12. Старайтесь включать ферментированные продукты в одно или два приема пищи в день; Например, вы можете есть идли и самбар на завтрак и дхокла на вечернюю закуску. Другие ферментированные продукты — это хлеб, доса, джалеби, бхатура, ферментированный рис, творог, пахта, ласси, кандзи, амбали, аксони, мисо, хаваджар или эндури питха, в зависимости от вашего вкуса и предпочтительной кухни.

2. Нут

Нут — вкусный и отличный источник железа для вегетарианца.Вы можете добавлять этот ингредиент в салаты, пасту или блюда из карри. Если вам не нравится текстура, вы можете сделать пюре из нута, чтобы создать домашний хумус, богатый железом. Добавление лимонного сока в хумус увеличит содержание витамина С в закусках и поможет вашему организму легче усваивать негемовое железо, содержащееся в нуте.

3. Джаггери

Прием пальмового сахара после еды — один из старейших десертов в Индии. Регулярное употребление пальмового сахара в любой форме с любой пищей поможет бороться с анемией.Недостаток фолиевой кислоты и железа ответственны за анемию (фолат-дефицитная анемия и железодефицитная анемия соответственно). Неочищенный пальмовый сахар — отличный источник и того, и другого, и его регулярное употребление поможет вам предотвратить эти состояния. Этот суперпродукт также содержит большое количество железа, магния, калия, кальция, селена, марганца и цинка, которые не только полезны для очищения крови, но и полезны для всей системы, включая самый большой орган — кожу.

( Подробнее: Тест на анемию )

4.Кунжут

Семена кунжута широко используются в Индии. Они являются богатым источником железа, меди, фосфора, витамина Е и цинка. Семена кунжута содержат 20 мг железа на чашку, что является достаточным количеством вашей ежедневной потребности в железе. Вы можете добавить этот суперпродукт в свой энергетический батончик, посыпать им салат, можете добавить его в свой домашний ладду или можете съесть его в виде тахини (ближневосточная приправа, сделанная из поджаренных и измельченных семян кунжута).

( Подробнее: Домашние средства от анемии )

Вариабельность гемоглобина при анемии хронического заболевания почек

Abstract

Уровни гемоглобина у лиц с хроническим заболеванием почек часто колеблются выше или ниже рекомендуемых целевых уровней в течение коротких периодов времени, даже если рассчитанное среднее значение гемоглобина остается в целевом диапазоне от 11 до 12 г / дл.Как фармакологические свойства, так и дозировка агентов, стимулирующих эритропоэз, могут приводить к циклическому изменению уровней гемоглобина в пределах рекомендованного диапазона. Несколько продольных исследований подчеркивают сложность поддержания стабильного уровня гемоглобина с течением времени. Как следствие, пациенты могут подвергаться риску увеличения количества госпитализаций и смертности, поскольку как низкий, так и высокий уровень гемоглобина связаны с учащением сердечно-сосудистых событий и смертью. Продолжительность времени, в течение которого гемоглобин остается выше или ниже целевых пороговых значений, может иметь важное значение для неблагоприятных исходов.Неясно, вызваны ли побочные эффекты вариабельности гемоглобина терапией агентами, стимулирующими эритропоэз, и / или железом, или несмотря на такую ​​терапию. На вариабельность гемоглобина влияют несколько факторов, в том числе связанные с лекарственными препаратами, такие как фармакокинетические параметры, связанные с пациентами различия в демографических характеристиках и факторы, влияющие на клинический статус, а также руководящие принципы клинической практики, протоколы лечения и политика возмещения расходов. Стратегии, которые учитывают каждый из этих факторов и снижают вариабельность гемоглобина, могут быть связаны с улучшением клинических результатов.

Анемия развивается как частое осложнение хронической болезни почек (ХБП), частота и тяжесть которой пропорциональны степени почечной дисфункции. ¹ Коррекция анемии и поддержание стабильного уровня гемоглобина с помощью средств, стимулирующих эритропоэз (ЭСС), является важным аспектом ведения болезни. ^1,2 В клинических исследованиях умеренное повышение концентрации гемоглобина связано с облегчением симптомов анемии, улучшением качества жизни и снижением частоты переливания крови. ^3,4 Руководящие принципы Инициативы по качеству исходов заболеваний почек Национального фонда почек (KDOQI) рекомендуют целевой уровень гемоглобина в диапазоне от 11 до 12 г / дл, в то время как гемоглобин> 13 г / дл следует избегать. ⁵ Несколько недавних рандомизированных клинических испытаний показали, что нацеливание на уровни гемоглобина> 13 г / дл для «нормализации» гемоглобина при ХЗП может быть связано с плохими клиническими исходами, ^6–10 и недавний экспертный обзор Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов оставил без внимания целевой диапазон от 10 до 12 г / дл без изменений. ¹¹

Хотя средний уровень гемоглобина неуклонно повышался с момента введения ESA, до недавнего времени примерно от 15 до 20% пациентов на поддерживающем диализе имели средний уровень гемоглобина <11 г / дл. ¹² Стандартное отклонение (SD) гемоглобина в популяциях поддерживающего диализа в США составляет от 1,1 до 1,3 г / дл, ^12,13 , что может объяснить относительно высокую частоту уровня гемоглобина за пределами рекомендованного диапазона от 11 до 12 г / дл.В то время как уровни гемоглобина, как правило, выше у пациентов, получающих лечение ЭСС, данные различных клинических испытаний, а также данные Системы почечных данных США (USRDS) показывают, что многие пациенты, получающие ЭСС, испытывают колебания гемоглобина с течением времени, с большой степенью вариабельности, указанной выше и ниже целевого диапазона. ^14–17 Недавний анализ данных USRDS также свидетельствует о том, что коммерческие диализные центры назначают значительно более высокие количества ЭСС, что приводит к более высокому уровню гемоглобина, чем в других диализных центрах. ^14,18,19 Это может быть связано с высокой маржой прибыли от сделок и использования ESA или просто с естественной тенденцией в уходе за пациентами. ²⁰

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛИНИЧЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ВАРИАБЕЛЬНОСТИ ГЕМОГЛОБИНА

Вариабельность гемоглобина — это колебания гемоглобина выше или ниже целевого диапазона во времени. Следовательно, вариабельность гемоглобина — это степень, в которой несколько измеренных значений гемоглобина отличаются друг от друга в течение заданного промежутка времени, тогда как вычисленное среднее всех уровней гемоглобина может оставаться в пределах целевого диапазона. ²¹ Терапия ESA может вызывать короткие прерывистые небиологические всплески доступности плазменного эритропоэтина. Результатом может быть повышение и понижение гемоглобина по циклической схеме, которая варьируется от пациента к пациенту. Это контрастирует с нелеченными здоровыми людьми, у которых во время гомеостаза уровни гемоглобина поддерживаются в узком диапазоне за счет строгой регуляции чувствительности к кислороду, эритропоэтин-продуцирующей и эритропоэтической систем. ¹

Двухлетнее исследование Ofsthun et al. ²² показали, что из 41 919 диализных пациентов> 50% тратили от 1,2 до 6 мес при уровне гемоглобина <11 г / дл. Продольный анализ, проведенный Lacson et al. ²³ и более 65 000 диализных пациентов показали, что только приблизительно 38% имеют уровень гемоглобина в диапазоне от 11 до 12 г / дл. Несмотря на средний уровень гемоглобина 11,5 г / дл, средний индивидуальный пациент имел колебания гемоглобина на ± 1,4 г / дл в течение 1 года на основе трехмесячных скользящих средних значений. ²³ Ретроспективное исследование стандартных условий клинической практики, продолжавшееся 15 месяцев, продемонстрировало значительную вариабельность гемоглобина у 987 гемодиализных пациентов, получавших эпоэтин. ²⁴ Диапазон средних значений гемоглобина (от 10,9 до 11,2 г / дл), который включал средние 50, 80 и 90% значений за один месяц, находился в пределах 1,7, 3,3 и 4,4 г / дл, соответственно. Значения гемоглобина в течение одного месяца демонстрируют наибольшую степень вариабельности, причем более длинные интервалы качения связаны с более узкими диапазонами гемоглобина; однако, даже когда применялось скользящее среднее за 6 месяцев, <50% пациентов, находящихся на гемодиализе, имели значения гемоглобина в пределах рекомендованного KDOQI диапазона от 11 до 12 г / дл.Уровни гемоглобина> 12 г / дл будут наблюдаться примерно в 21% случаев. ²⁴

Вышеупомянутые результаты были подтверждены недавним анализом USRDS, в котором пациенты были разделены на одну из трех исходных когорт гемоглобина <11,0 г / дл (23%), от 11,0 до 12,5 г / дл (47%), и ≥12,5 г / дл (30%). ¹² Как показано на Рисунке 1, наблюдались значительные изменения между группами гемоглобина и внутри них в течение 3-месячного периода времени. Например, 14% пациентов, начавших с уровня гемоглобина ≥12.5 г / дл упали ниже 11 г / дл через 3 месяца, тогда как 25% пациентов, которые начали с уровня гемоглобина <11 г / дл, имели гемоглобин ≥12,5 г / дл через 3 месяца. Фактически, только 55% пациентов, которые находились в диапазоне от 11,0 до <12,5 г / дл, оставались в пределах этого целевого диапазона через 3 месяца. ¹²

Колебания уровня гемоглобина в течение 3 мес. Хотя распределение гемоглобина (Hb) между тремя группами оставалось неизменным, только 33% пациентов начинали с группы с низким Hb, 55% пациентов начинали с группы со средним Hb и 43% пациентов начинали с группы с высоким Hb. все еще были в этих группах через 3 мес.Взято из системы данных почек США. ¹²

В другом анализе USRDS, проведенном Ebben et al. , ¹⁷ Колебания гемоглобина в течение 6-месячного периода были разделены на несколько общих закономерностей: уровни гемоглобина, которые постоянно были <11,0 г / дл (группа с низким гемоглобином), между 11,0 и 12,5 г / дл (целевая группа гемоглобина) , или ≥12,5 г / дл (группа с высоким гемоглобином) в течение всех 6 мес; уровни гемоглобина, которые пересекали одну границу, по сути, варьировались между низкой и целевой группами или между высокой и целевой группами в течение 6 месяцев; и уровни гемоглобина, которые варьировались по всем трем границам гемоглобина. ¹⁷ Как показано на Рисунке 2, только 10% пациентов поддерживали уровни гемоглобина в пределах одной категории гемоглобина в течение всего 6-месячного периода. В целом, 29% пациентов испытали колебания гемоглобина между группами высокого и целевого гемоглобина, а 21% испытали колебания между группами низкого и целевого гемоглобина. Почти у 90% пациентов уровень гемоглобина в какой-то момент изменялся. Колебания по всем трем категориям гемоглобина в течение 6-месячного периода наблюдались почти у 40% пациентов. ¹⁷

Паттерны колебаний уровня гемоглобина в течение 6-месячного периода ( n = 152 846). Значения гемоглобина были разделены на три группы. Только 6,5% пациентов оставались в пределах от 11,0 до 12,5 г / дл в течение 6 мес. (A) В течение 6 месяцев 51,2% отклонились от своих исходных групп гемоглобина в следующую ближайшую группу (B), а 39,5% изменились в двух группах (C). По материалам Ebben et al. ¹⁷

Fishbane et al. ¹⁶ проанализировали изменение уровней гемоглобина с течением времени у 281 пациента на гемодиализе, получавших эпоэтин.Циклы гемоглобина, повторяющиеся колебания уровня гемоглобина вверх и вниз, были обнаружены у> 90% пациентов. Эти закономерности были в некоторой степени предсказуемыми и прерывались периодами болезней и госпитализаций. Экскурсии гемоглобина (определяемые как половина одного цикла гемоглобина) происходили в среднем со скоростью 3,1 ± 1,1 на пациента в год, при средней амплитуде 2,51 ± 0,89 г / дл и в течение средней продолжительности 10,3 ± 5,1 нед. ¹⁶

Вышеупомянутые исследования раскрывают сложность поддержания стабильных уровней гемоглобина во времени и показывают, что традиционные анализы уровней гемоглобина на определенный момент времени могут не точно отражать лечение анемии в клинических условиях.Понимание природы вариабельности гемоглобина имеет особое значение при оценке заболеваемости и смертности в этой популяции пациентов, особенно потому, что колебания уровня гемоглобина сами по себе связаны с неблагоприятными исходами. ²⁵

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕМОГЛОБИНА

Вариабельность можно оценить у одного пациента или между пациентами в группе. В контексте клинической практики, как правило, важна вариабельность внутри пациента, тогда как для целей обеспечения качества вариабельность как внутри пациентов (индекс индивидуальной стабильности), так и между пациентами (показатель степени, в которой значения различаются между пациенты) актуальны. ²¹ Для количественной оценки степени вариабельности гемоглобина использовались различные методы (вставка 1), включая стандартное стандартное отклонение; коэффициент вариации, то есть отношение SD к среднему; доля времени за пределами определенных пороговых значений (рис. 2) на основе фактического измерения гемоглобина или скользящих средних значений гемоглобина ¹⁷ ; величина остаточного SD или среднее абсолютное SD изменяется ²⁵ ; и абсолютное значение скорости или траектории изменения гемоглобина (рассчитанное с помощью компьютерных алгоритмов построения кривой), измеренное в г / дл в месяц. ²⁶ Однако, как показано на Рисунке 3, наклон линейной регрессии может не различать вариабельность между пациентами, что подразумевает вариабельность на уровне популяции, и вариабельность внутри пациентов; то есть вариабельность на индивидуальном уровне, которая является важным показателем для изучения вариабельности гемоглобина. Могут потребоваться более сложные модели повторяющихся измерений, чтобы разложить наклон вариабельности на отдельные составляющие для отдельных пациентов и популяции.Поскольку частота и направление изменений во времени обычно имеют значение при изучении изменчивости, методы, которые более точно интегрируют элемент времени, такие как вычисление наклона изменения за меньшие периоды времени с использованием регрессионных моделей, кажутся более желательными. ²⁷

Схематическое изображение изменчивости гемоглобина во времени, представляющее как популяционные, так и индивидуальные наклоны.

Измерения вариабельности гемоглобина

ПОСЛЕДСТВИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ ГЕМОГЛОБИНА

Насколько нам известно, взаимосвязь между вариабельностью гемоглобина и исходами в более ранней популяции (преддиализной) ХБП изучена недостаточно.Однако у пациентов на поддерживающем диализе вариабельность гемоглобина, по-видимому, связана с повышенным риском смерти, согласно по крайней мере двум исследованиям. ^25,28 В недавнем USRDS-анализе 151 000 гемодиализных пациентов Gilbertson et al. ²⁸ обнаружили, что однолетний риск смертности был самым низким у нескольких пациентов (6,5%), у которых уровень гемоглобина постоянно находился в пределах от 11,0 до 12,5 г / дл. У этих пациентов как количество раз, когда уровень гемоглобина падал до <11 г / дл, так и время, проведенное при уровне <11 г / дл, были предикторами риска смерти. ²⁸ В другом недавнем ретроспективном когортном исследовании 34 963 пациентов, находящихся на гемодиализе, каждое увеличение остаточного стандартного отклонения на 1 г / дл независимо было связано с увеличением смертности на 33%. ²⁵ Следует отметить, что в этом исследовании характеристики пациентов составляли лишь небольшую часть вариации этого показателя вариабельности гемоглобина. ²⁵

Поскольку вариабельность гемоглобина, по-видимому, связана со смертностью, ожидается, что как низкие, так и высокие уровни гемоглобина будут связаны с повышенным риском смерти.В соответствии с вышеизложенным, в нескольких недавних обсервационных исследованиях наблюдалась U-образная или обратная J-образная зависимость между уровнем гемоглобина и клиническими исходами, при этом определенный диапазон гемоглобина был связан с наибольшей выживаемостью, а не с возрастающей или линейной связью. между гемоглобином и выживанием. ^13,29,30 Недавнее ретроспективное исследование 58 058 пациентов на поддерживающем гемодиализе также продемонстрировало обратную зависимость J-кривой между уровнем гемоглобина и неблагоприятными исходами (рис. 4), ¹³ в том, что уровень гемоглобина находится между 11.5 и 13,0 г / дл были связаны с самым низким риском смерти. Снижение гемоглобина с течением времени также связано с более высоким риском смерти, тогда как увеличение гемоглобина со временем связано с более низким риском смерти, эффект, вероятно, из-за чрезмерной представленности тех, чей исходный уровень гемоглобина для начала ниже, чем обычно. . Улучшение показателей выживаемости наблюдается у диализных пациентов, использующих ESA в любых дозировках, тогда как среди тех, кто получил ESA, более высокие требования к дозировке являются суррогатом более высокого риска смерти. ¹³

Отношение рисков для смертности от всех причин на основе зависимых от времени уровней гемоглобина, которые меняются ежеквартально (, т.е. , каждые 13 недель) в течение 8 календарных кварталов (с июля 2001 г. по июнь 2003 г.). Наибольшая общая выживаемость наблюдалась у пациентов со значениями гемоглобина от 11,5 до 12,9 г / дл. По материалам Regidor et al. ¹³

Несогласованность исследований, касающихся верхнего порога гемоглобина, также представляет клинический интерес.Многие обсервационные исследования показали строго постепенное улучшение выживаемости при повышении уровня гемоглобина без какой-либо изменяющейся тенденции к увеличению риска смерти как у недиализных ³¹ , так и у диализных ³² пациентов с ХБП. Однако это резко контрастирует с несколькими недавними исследованиями, показывающими повышенный риск смерти сверх определенного достигнутого ¹³ или целевого ^6,8,9 пороговых уровней гемоглобина, обычно приблизительно или> 13 г / дл при ХБП население (рисунок 4).Расхождение между рандомизированными клиническими испытаниями и некоторыми, но не всеми эпидемиологическими исследованиями может быть связано с характером наблюдения и / или методами, используемыми для анализа факторов риска смертности в последних исследованиях. ^31,32 В частности, использование врачом ESA в обсервационных исследованиях не назначается случайным образом. Более того, хотя описательные данные могут использоваться для определения корреляций, они не могут окончательно определить причинно-следственную связь; однако есть также несколько преимуществ обсервационных исследований, поскольку такие данные могут быть более репрезентативными для реального использования и результатов лечения.Напротив, рандомизированные контролируемые испытания имеют ограничительные критерии включения / исключения и более идеальные модели общения с пациентами, чем при обычном уходе.

Помимо ассоциации гемоглобина крови со смертностью и госпитализацией в популяции пациентов с ХБП, анемия связана с утомляемостью, слабостью, одышкой и ухудшением качества жизни, связанного со здоровьем. ^33,34 Кроме того, превышение уровня гемоглобина может быть связано с различными проблемами безопасности, включая развитие повышенного АД с риском гипертонической энцефалопатии, ³⁵ дефицит железа, ³⁶ высокое количество тромбоцитов, ^37–39 тромботические события, ⁴⁰ и ускоренная дисфункция и гипертрофия левого желудочка. ⁷

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГЕМОГЛОБИНА

Незначительные колебания выше и ниже целевого диапазона могут быть нормальным явлением в любых условиях; однако широкие и / или продолжительные колебания гемоглобина обычно связаны с несколькими внутренними и внешними факторами, которые могут влиять на реакцию ESA и стабильность гемоглобина. Эти факторы можно сгруппировать в несколько категорий, как указано во вставке 2.

Потенциальные факторы, влияющие на вариабельность гемоглобина у пациентов с ХБП ^a

Факторы, связанные с лекарствами

Факторы, связанные с лекарствами, такие как различия в Параметры фармакокинетики и биодоступности среди ESA и различных путей введения (внутривенное против подкожно ^41,42 ) могут влиять на стабильность гемоглобина у пациентов с ХБП.Более длительные интервалы дозирования могут привести к меньшей изменчивости уровней гемоглобина с течением времени за счет меньшего количества пиков и спадов и, следовательно, требующих меньшего количества корректировок дозировки. ^43–45 И эпоэтин, и дарбэпоэтин изучались в течение продолжительных периодов времени, помимо утвержденных в настоящее время схем, ^27,45,46 , и появляются аналогичные данные по более новым ESA, включая непрерывный активатор рецепторов эритропоэтина. ^43,44 И наоборот, также возможно более частое дозирование агентов с более коротким периодом полураспада, связанное с лучшим контролем вариабельности гемоглобина.Связаны ли увеличенные интервалы дозирования по сравнению с более короткими интервалами дозирования с любым из этих агентов ESA с меньшей вариабельностью уровней гемоглобина, еще предстоит подтвердить в клинических испытаниях. Кроме того, лекарства, которые модулируют синтез гемоглобина, такие как препараты железа ^47,48 или сердечно-сосудистые лекарства, такие как ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента и блокаторы рецепторов ангиотензина ^49,50 , которые обычно используются в этой популяции пациентов, а также лекарства для химиотерапия рака, может привести к изменчивости гемоглобина, особенно в начале, прекращении и титровании дозировки.

Факторы, связанные с пациентом

Уровни гемоглобина зависят от возраста, пола и расы. В целом, более низкие уровни гемоглобина наблюдались с возрастом у женщин по сравнению с мужчинами и у чернокожих пациентов по сравнению с белыми пациентами. ^51–53 Хотя в клинических испытаниях не наблюдается значительных различий в ответе ЭСС по возрасту, полу или расе, эти факторы следует учитывать при выборе и корректировке дозировки ЭСС, поскольку лечение может потребовать индивидуальной настройки для поддержания уровня гемоглобина в пределах целевого уровня. диапазоны.Лабораторная вариация измерения гемоглобина составляет 0,5 г / дл в данном образце крови. ⁵⁴ Нормальные люди могут иметь разный уровень гемоглобина на ≥1 г / дл в течение короткого периода времени. ⁵⁴ У диализных пациентов образцы крови, взятые в начале недели, могут иметь более низкие значения гемоглобина в результате гемодилюции по сравнению с анализами в середине недели. ⁵⁵

Дополнительные причины вариабельности гемоглобина включают острые или хронические сопутствующие заболевания ¹⁷ ; переделка складских помещений ⁵⁶ ; инфекция или воспаление ^57,58 ; кровопотеря или переливание ⁵⁹ ; особенности диализного лечения, такие как адекватность диализа ⁶⁰ или качество воды ⁶¹ ; стадия ХБП и остаточной функции почек ³¹ ; уровень паратиреоидного гормона ⁶² ; витаминно-минеральный статус, такой как витамин D, B ₁₂ или дефицит фолиевой кислоты ⁶³ ; и сезонные эффекты. ⁶¹ Вариабельность гемоглобина более выражена у пациентов моложе, с более низким уровнем альбумина или повышенным уровнем ферритина в сыворотке или с изменениями аппетита ⁶⁴ , возможно, связанными с изменениями нутритивного или воспалительного статуса ⁵⁷ и выше среднего корпускулярного гемоглобина. ²⁴ Стратегии приема добавок железа, например, поддержание уровня железа внутривенно по сравнению с восполнением , могут вызывать различные модели вариаций уровня гемоглобина.

Факторы, связанные с политикой медицинского обслуживания и возмещения расходов

На вариабельность гемоглобина также влияют схемы лечения анемии, которые, в свою очередь, зависят от руководящих принципов клинической практики, протоколов лечения и, в частности, политики возмещения затрат. ⁶⁵ Ведение ХБП, включая лечение диализом, существенно ложится экономическим бременем на систему здравоохранения США. ⁶⁶ Было установлено, что наличие анемии является основным фактором затрат на медицинское обслуживание пациентов с ХБП, и, как следствие, лечение анемии часто является целью различных политик сдерживания затрат ⁶⁵ ; однако формульные ограничения, политика оплаты и другие вопросы сдерживания затрат, требующие от клиницистов поддерживать уровень гемоглобина в определенном диапазоне, увеличивают вероятность вариабельности гемоглобина.Возможно, недавние дебаты и слушания по использованию ESA у пациентов с ХБП и раком в Конгрессе и Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов ⁶⁷ и недавнее включение предупреждений о черном ящике для одобренного в настоящее время ESA ^68–70 имеют некоторое влияние. по лечению анемии и вариабельности гемоглобина.

УПРАВЛЕНИЕ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬЮ ГЕМОГЛОБИНА

Поскольку колебания фактических или достигнутых уровней гемоглобина выше и ниже целевого диапазона являются обычным явлением в клинической практике, предпринимаются постоянные усилия по минимизации вариабельности.Во вставке 3 показаны предлагаемые стратегии, которые можно использовать для предотвращения или контроля вариабельности гемоглобина у пациентов с ХБП. Выбор и введение ESA и корректировка его дозировки, независимо от того, инициируется ли врач на основе клинической оценки или используется с помощью алгоритмов клинического решения нефизическими поставщиками медицинских услуг, должны следовать принципам «петли отрицательной обратной связи». ²¹ Установка узкого целевого уровня гемоглобина от 11 до 12 г / дл может увеличить шансы наблюдения фактического уровня гемоглобина, выходящего за пределы допустимого диапазона.Можно также утверждать, что более широкий целевой диапазон приведет к большей вариабельности за счет более гибкого дозирования ESA. Значения выше или ниже определенного целевого диапазона или траектории к таким отклонениям обычно приводят к корректировке дозировки ESA в желаемом направлении. Степень колебаний гемоглобина, а также их возникновение также можно свести к минимуму, контролируя многие факторы, связанные с пациентом, которые поддаются контролю, и оптимизируя методы лечения анемии. В общем, задача состоит в том, чтобы предвидеть изменения на основе последних тенденций и соответственно корректировать дозировку и частоту приема ESA, железа и других лекарств, а не ждать, пока значения гемоглобина выйдут за пределы целевых зон.Несмотря на то, что многие протоколы рекомендуют точную настройку, а не радикальные изменения дозировки ЭСС (вставка 3), недавнее исследование показало, что прекращение, а не сокращение лечения ЭСС более целесообразно, когда уровень гемоглобина достигает 13 г / дл у пациентов, находящихся на гемодиализе. ⁷¹ Изменение дозировки или частоты ESA при сохранении той же дозировки и частоты внутривенного введения железа может оказаться целесообразным, а может и не оказаться целесообразным и требует изучения в клинических исследованиях.

Стратегии снижения вариабельности гемоглобина

ВЫВОДЫ

Сведение к минимуму вариабельности гемоглобина может иметь важные краткосрочные и долгосрочные клинические последствия.В краткосрочной перспективе меньшее количество колебаний выше 12 г / дл может свести к минимуму возникновение серьезных сердечно-сосудистых событий, связанных с высоким уровнем гемоглобина, тогда как меньшее количество колебаний ниже 11,0 г / дл обеспечивает улучшенное облегчение симптомов и максимизирует выживаемость. Повышенная стабильность гемоглобина также означает лучшую производительность в достижении целей аудита, потому что в некоторых юрисдикциях превышение верхнего порогового значения гемоглобина может иметь последствия для возмещения расходов. ^21,72 Традиционное стремление максимизировать долю пациентов с ХБП и уровнем гемоглобина в крови> 11 г / дл наряду с недавними усилиями по минимизации доли пациентов с уровнем гемоглобина> 12 г / дл способствует некоторым из проблемы в управлении вариабельностью гемоглобина.Целевые диапазоны гемоглобина могут быть рекомендованы на основе клинических или научных данных, чтобы указать диапазоны, которые, как показано, связаны с оптимальным сочетанием качества и продолжительности жизни. ²¹ Целевые показатели, которые требуют наименее частой корректировки дозировки ЭСС и при этом соответствуют критериям, установленным регулирующими органами или согласованными органами, должны выбираться прагматично. Поскольку вышеуказанные цели могут быть разными, оптимальный целевой диапазон гемоглобина для каждой может отличаться. ²¹ В будущих исследованиях необходимо изучить расширенные и более частых стратегий дозирования ESA, алгоритмы, основанные на тенденциях гемоглобина, ⁷³ или нейронную сеть на основе обучения с подкреплением ^74–76 или стратегии приема добавок железа.

РАСКРЫТИЯ ИНФОРМАЦИИ

KKZ был поддержан грантом Национального института здравоохранения R01DK078106. K.K.Z. получал гонорары или гранты от Abbott, AMAG, Amgen, DaVita, Genzyme, Ortho-Biotech, Roche, Shire, Vifor и Watson или работал консультантом; получил гранты на исследования от Национальных институтов здоровья, Американской кардиологической ассоциации, Национального фонда почек, Abbott, Amgen, DaVita, Watson и филантропа г-на Гарольда Симмонса; и является медицинским директором диализной клиники Harbor-UCLA / MFI DaVita в Лонг-Бич, Калифорния.G.R.A. получал гонорары, входил в состав консультативных советов или выполнял финансируемые исследования для компаний American Regent, Amgen, Ortho-Biotech и Roche.

Благодарности

KKZ был поддержан грантом Национального института здравоохранения R01DK078106. Мы благодарим доктора Деванши Амина и доктора Дебору Л. Регидор за обзор и рекомендации.

• Авторские права © 2009 Американского общества нефрологов

Ссылки

1. ↵

   Weiss G, Goodnough LT: Анемия хронического заболевания.N Engl J Med 352 : 1011– 1023, 2005

2. ↵

   Аронофф Г.Р., Дафф Д.Р., Слоан Р.С., Бриер М.Э., Морис Б., Эриксон Б., Голпер Т.А.: Лечение анемии низкими дозами рекомбинантного человеческого эритропоэтина. Am J Nephrol 10 [Приложение 2] : 40– 43, 1990

3. ↵

   Moreno F, Sanz-Guajardo D, Lopez-Gomez JM, Jofre R, Valderrabano F: Повышение гематокрита положительно влияет на качество жизни и безопасно для некоторых пациентов, находящихся на гемодиализе. Испанская кооперативная группа по изучению качества жизни пациентов с заболеваниями почек Испанского общества нефрологов.J Am Soc Nephrol 11 : 335– 342, 2000

4. ↵

   Lefebvre P, Vekeman F, Sarokhan B, Enny C., Provenzano R, Cremieux PY: Взаимосвязь между уровнем гемоглобина и качеством жизни у пациентов с анемией и хронической болезнью почек, получающих эпоэтин альфа. Curr Med Res Opin 22 : 1929– 1937, 2006

5. ↵

   KDOQI: Руководство по клинической практике и рекомендации по клинической практике при анемии при хронической болезни почек — обновление целевого уровня гемоглобина в 2007 году.Am J почек 50 : 471– 530, 2007

6. ↵

   Besarab A, Bolton WK, Browne JK, Egrie JC, Nissenson AR, Okamoto DM, Schwab SJ, Goodkin DA: Эффекты нормального гематокрита по сравнению с низкими значениями гематокрита у пациентов с сердечными заболеваниями, которые получают гемодиализ и эпоэтин. N Engl J Med 339 : 584– 590, 1998

7. ↵

   Parfrey PS, Foley RN, Wittreich BH, Sullivan DJ, Zagari MJ, Frei D: Двойное слепое сравнение полной и частичной коррекции анемии у пациентов с гемодиализом без симптомов болезни сердца.J Am Soc Nephrol 16 : 2180– 2189, 2005

8. ↵

   Singh AK, Szczech L, Tang KL, Barnhart H, Sapp S, Wolfson M, Reddan D: Коррекция анемии с помощью эпоэтина альфа при хронической болезни почек. N Engl J Med 355 : 2085– 2098, 2006

9. ↵

   Drueke TB, Locatelli F, Clyne N, Eckardt KU, Macdougall IC, Tsakiris D, Burger HU, Scherhag A: Нормализация уровня гемоглобина у пациентов с хронической болезнью почек и анемией. N Engl J Med 355 : 2071– 2084, 2006

10. ↵

    Phrommintikul A, Haas SJ, Elsik M, Krum H: Смертность и целевые концентрации гемоглобина у пациентов с анемией и хроническим заболеванием почек, получавших эритропоэтин: метаанализ.Ланцет 369 : 381– 388, 2007

11. ↵
12. ↵

    Система данных США по почкам: Система данных США по почкам Годовой отчет о данных за 2006 год Атлас хронической болезни почек и терминальной стадии почечной недостаточности в Соединенных Штатах. Am J почек 49 : 1– 296, 2007

13. ↵

    Regidor DL, Kopple JD, Kovesdy CP, Kilpatrick RD, McAllister CJ, Aronovitz J, Greenland S, Kalantar-Zadeh K: Связи между изменениями гемоглобина и введенным агентом, стимулирующим эритропоэз, и выживаемостью пациенты, находящиеся на гемодиализе.J Am Soc Nephrol 17 : 1181– 1191, 2006

14. ↵

    Foley RN, Zhang R, Gilbertson DT, Dunning S, Ishani A, Collins AJ: Превышение целевого уровня гемоглобина у гемодиализных пациентов в США, получающих эпоэтин, с 1999 по 2002 год. Гемодиал Инт 11 : 333– 339, 2007

15. Fishbane S, Berns JS: Доказательства и значение круговорота гемоглобина в лечении анемии. Трансплантация циферблата нефрола 22 : 2129– 2132, 2007

16. ↵

    Fishbane S, Berns JS: Цикл гемоглобина у гемодиализных пациентов, получавших рекомбинантный человеческий эритропоэтин.Почки Инт 68 : 1337– 1343, 2005

17. ↵

    Ebben JP, Gilbertson DT, Foley RN, Collins AJ: Изменчивость уровня гемоглобина: ассоциации с сопутствующими заболеваниями, интеркуррентными событиями и госпитализациями. Clin J Am Soc Nephrol 1 : 1205– 1210, 2006

18. ↵

    Thamer M, Zhang Y, Kaufman J, Cotter D, Dong F, Hernan MA: владение диализным центром и дозирование эпоэтина пациентам, получающим гемодиализ. JAMA 297 : 1667– 1674, 2007

19. ↵

    Collins AJ, Brenner RM, Ofman JJ, Chi EM, Stuccio-White N, Krishnan M, Solid C, Ofsthun NJ, Lazarus JM: Использование эпоэтина альфа у пациентов с ESRD: анализ последние модели назначения лекарств в США и результаты по гемоглобину.Am J почек Dis 46 : 481– 488, 2005

20. ↵

    Coyne DW: Использование эпоэтина при хронической почечной недостаточности. JAMA 297 : 1713– 1716, 2007

21. ↵

    Brimble KS, Clase CM: Изменчивость гемоглобина у диализных пациентов. J Am Soc Nephrol 18 : 2218– 2220, 2007

22. ↵
23. ↵

    Lacson E Jr, Ofsthun N, Lazarus JM: Влияние вариабельности лечения анемии на исходы гемоглобина при ESRD. Am J почек дис 41 : 111– 124, 2003

24. ↵

    Berns JS, Elzein H, Lynn RI, Fishbane S, Meisels IS, Deoreo PB: Изменчивость гемоглобина у пациентов на гемодиализе, леченных эпоэтином.Почки Инт 64 : 1514– 1521, 2003

25. ↵

    Ян В., Исрани Р.К., Брунелли С.М., Иоффе М.М., Фишбейн С., Фельдман Х.И.: Изменчивость гемоглобина и смертность при ESRD. J Am Soc Nephrol 18 : 3164– 3170, 2007

26. ↵

    West RM, Harris K, Gilthorpe MS, Tolman C, Will EJ: Анализ функциональных данных, примененный к рандомизированному контролируемому клиническому исследованию на гемодиализных пациентах, описывает вариабельность ответов пациентов при контроле почечной анемии .J Am Soc Nephrol 18 : 2371– 2376, 2007

27. ↵

    Agarwal AK, Silver MR, Reed JE, Dhingra RK, Liu W, Varma N, Stehman-Breen C: открытое исследование дарбэпоэтина альфа, вводимого один раз в месяц для поддержания концентрации гемоглобина. у пациентов с хронической болезнью почек, не получающих диализ. J Intern Med 260 : 577– 585, 2006

28. ↵

    Gilbertson DT, Ebben JP, Foley RN, Weinhandl ED, Bradbury BD, Collins AJ: Изменчивость уровня гемоглобина: связь со смертностью.Clin J Am Soc Nephrol 3 : 133– 138, 2008

29. ↵

    Sabatine MS, Morrow DA, Giugliano RP, Burton PB, Murphy SA, McCabe CH, Gibson CM, Braunwald E: Связь уровней гемоглобина с клиническими исходами при острых коронарных синдромах. Тираж 111 : 2042– 2049, 2005

30. ↵

    Go AS, Yang J, Ackerson LM, Lepper K, Robbins S, Massie BM, Shlipak MG: уровень гемоглобина, хроническая болезнь почек и риски смерти и госпитализации взрослых с хроническим сердцем неудача: анемия при хронической сердечной недостаточности: результаты и исследование использования ресурсов (ANCHOR).Тираж 113 : 2713– 2723, 2006

31. ↵

    Ковесды С.П., Триведи Б.К., Калантар-Заде К., Андерсон Дж. Э .: Связь анемии с исходами у мужчин с умеренным и тяжелым хроническим заболеванием почек. Почки инт 69 : 560– 564, 2006

32. ↵

    Ofsthun N, Labrecque J, Lacson E, Keen M, Lazarus JM: Влияние более высоких уровней гемоглобина на смертность и госпитализацию пациентов, находящихся на гемодиализе. Почки Инт 63 : 1908– 1914, 2003

33. ↵

    Macdougall IC: Качество жизни и анемия: опыт нефрологии.Семин Онкол 25 : 39– 42, 1998

34. ↵

    Moreno F, Aracil FJ, Perez R, Valderrabano F: Контролируемое исследование улучшения качества жизни пожилых пациентов, находящихся на гемодиализе, после коррекции терминальной стадии анемии, связанной с заболеванием почек, с помощью эритропоэтина. Am J почек Dis 27 : 548– 556, 1996

35. ↵

    Chen J, Gul A, Sarnak MJ: Управление интрадиализной гипертензией: текущая проблема. Семин циферблат 19 : 141– 145, 2006

36. ↵

    Coyne D: Преодолевая границы ведения анемии: сбалансированный подход к i.v. терапия железом и ЭПО. Почки Int Suppl S1– S3, 2006

37. ↵

    Beguin Y, Loo M, R’Zik S, Sautois B, Lejeune F, Rorive G, Fillet G: Влияние рекомбинантного человеческого эритропоэтина на тромбоциты у пациентов с анемией почечной недостаточности: Корреляция количество тромбоцитов с эритропоэтической активностью и параметрами железа. Ниппон Дзиндзо Гаккай Ши 36 : 1288– 1295, 1994

38. Streja E, Kovesdy CP, Greenland S, Kopple JD, McAllister CJ, Nissenson AR, Kalantar-Zadeh K: Эритропоэтин, истощение запасов железа и относительный тромбоцитоз: возможное объяснение парадокса выживания гемоглобина. гемодиализ.Am J почек Dis 52 : 642– 644, 2008

39. ↵

    Даль Н.В., Генри Д.Х., Койн Д.В.: Тромбоз с эритропоэтическими стимуляторами — играет ли роль железодефицитный эритропоэз? Семин наберите 21 : 210– 211, 2008

40. ↵

    Kooistra MP, van Es A, Marx JJ, Hertsig ML, Struyvenberg A: Низкие дозы аспирина не предотвращают тромбоваскулярные нарушения у гемодиализных пациентов с низким риском во время лечения рекомбинантным эритропоэтином человека. Трансплантация циферблата нефрола 9 : 1115– 1120, 1994

41. ↵

    Macdougall IC, Robson R, Opatrna S, Liogier X, Pannier A, Jordan P, Dougherty FC, Reigner B.E.R.A.) у пациентов с хронической болезнью почек. Clin J Am Soc Nephrol 1 : 1211– 1215, 2006

42. ↵

    Silverberg DS, Wexler D, Blum M, Tchebiner JZ, Sheps D, Keren G, Schwartz D, Baruch R, Yachnin T, Shaked M, Schwartz I, Steinbruch S, Iaina A: The эффект коррекции анемии у диабетиков и недиабетиков с тяжелой резистентной застойной сердечной недостаточностью и хронической почечной недостаточностью путем подкожного введения эритропоэтина и внутривенного введения железа. Трансплантация циферблата нефрола 18 : 141– 146, 2003

43. ↵

    Besarab A, Salifu MO, Lunde NM, Bansal V, Fishbane S, Dougherty FC, Beyer U: Эффективность и переносимость внутривенного непрерывного активатора рецепторов эритропоэтина: 19-недельная, фаза II, многоцентровая , рандомизированное открытое исследование по подбору доз с 12-месячной продленной фазой у пациентов с хроническим заболеванием почек.Clin Ther 29 : 626– 639, 2007

44. ↵

    Macdougall IC: CERA (непрерывный активатор рецептора эритропоэтина): новый стимулирующий эритропоэз агент для лечения анемии. Curr Hematol Rep 4 : 436– 440, 2005

45. ↵

    Egrie JC, Browne JK: Разработка и характеристика нового белка, стимулирующего эритропоэз (NESP). Br J Cancer 84 [Приложение 1] : 3– 10, 2001

46. ↵

    Brunkhorst R, Bommer J, Braun J, Haag-Weber M, Gill C, Wagner J, Wagener T: Дарбэпоэтин альфа эффективно поддерживает концентрацию гемоглобина при увеличенных интервалах доз по сравнению с внутривенным или подкожным введением рекомбинантного человеческого препарата. эритропоэтин у диализных больных.Трансплантация циферблата нефрола 19 : 1224– 1230, 2004

47. ↵

    Aronoff GR: Безопасность внутривенного введения железа в клинической практике: значение для протоколов лечения анемии. J Am Soc Nephrol 15 [Дополнение 2] : S99– S106, 2004

48. ↵

    Kalantar-Zadeh K, Regidor DL, McAllister CJ, Michael B, Warnock DG: Зависящие от времени ассоциации между железом и смертностью у гемодиализных пациентов. J Am Soc Nephrol 16 : 3070– 3080, 2005

49. ↵

    Hayashi K, Hasegawa K, Kobayashi S: Влияние ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента на лечение анемии эритропоэтином.Почки Инт 60 : 1910– 1916, 2001

50. ↵

    Ishani A, Weinhandl E, Zhao Z, Gilbertson DT, Collins AJ, Yusuf S, Herzog CA: Ингибитор ангиотензинпревращающего фермента как фактор риска развития анемии и влияние случайная анемия на смертность у пациентов с дисфункцией левого желудочка. Джам Колл Кардиол 45 : 391– 399, 2005

51. ↵

    Maraldi C, Ble A, Zuliani G, Guralnik JM, Mussi C, Fellin R, Volpato S: Связь между анемией и физической инвалидностью у пожилых пациентов: роль сопутствующих заболеваний.Старение Clin Exp Res 18 : 485– 492, 2006

52. Powers JS, Krantz SB, Collins JC, Meurer K, Failinger A, Buchholz T., Blank M, Spivak JL, Hochberg M, Baer A, et al. : Ответ эритропоэтина на анемию в зависимости от возраста. J Am Geriatr Soc 39 : 30– 32, 1991

53. ↵

    Warnock DG, McClellan W, McClure LA, Newsome B, Campbell RC, Audhya P, Cushman M, Howard VJ, Howard G: Распространенность хронической болезни почек и анемии среди участников Причины для Географические и расовые различия в инсульте (REGARDS) Когортное исследование: исходные результаты.Почки Инт 68 : 1427– 1431, 2005

54. ↵

    Gaillard HM, Hamilton GC: гемоглобин / гематокрит и другие параметры эритроцитов. Emerg Med Clin North Am 4 : 15– 40, 1986

55. ↵

    Лундсгаард-Хансен П., Доран Дж. Э., Блаухут Б. Существует ли общепринятый минимально приемлемый уровень гемоглобина? Инфузионная терапия 16 : 167– 175, 1989

56. ↵

    Gotloib L, Silverberg D, Fudin R, Shostak A: Дефицит железа является частой причиной анемии при хронической болезни почек и часто может быть исправлен с помощью внутривенного введения железа.Дж Нефрол 19 : 161– 167, 2006

57. ↵

    Kalantar-Zadeh K, McAllister CJ, Lehn RS, Lee GH, Nissenson AR, Kopple JD: Влияние синдрома комплекса недостаточности питания и воспаления на гипореактивность EPO у пациентов на поддерживающем гемодиализе. Am J почек Dis 42 : 761– 773, 2003

58. ↵

    Приядарши А., Шапиро Дж. И.: Устойчивость к эритропоэтину в лечении анемии хронической почечной недостаточности. Семин циферблат 19 : 273– 278, 2006

59. ↵

    Yabana M, Ikeda Y, Kihara M, Kurita K, Toya Y, Tamura K, Takagi N, Onishi T, Umemura S: Хорошая реакция эндогенного эритропоэтина на кровопотерю при постоянно улучшающейся почечной анемии после прекращения лечения эритропоэтином.Нефрон 81 : 111– 112, 1999

60. ↵

    Ifudu O, Feldman J, Friedman EA: Интенсивность гемодиализа и реакция на эритропоэтин у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности. N Engl J Med 334 : 420– 425, 1996

61. ↵

    Pyo HJ, Kwon YJ, Wee KS, Kwon SY, Lee CH, Kim S, Lee JS, Cho SH, Cha CW: Вспышка гемолитической анемии Хайнца у пациентов с хроническим гемодиализом. Корейский J Intern Med 8 : 93– 98, 1993

62. ↵

    Rao DS, Shih MS, Mohini R: Влияние сывороточного паратироидного гормона и фиброза костного мозга на реакцию на эритропоэтин при уремии.N Engl J Med 328 : 171– 175, 1993

63. ↵

    Witte KK, Desilva R, Chattopadhyay S, Ghosh J, Cleland JG, Clark AL: Является ли дефицит гематина причиной анемии при хронической сердечной недостаточности? Я сердце J 147 : 924– 930, 2004

64. ↵

    Kalantar-Zadeh K, Block G, McAllister CJ, Humphreys MH, Kopple JD: Аппетит и воспаление, питание, анемия и клинические исходы у гемодиализных пациентов. Am J Clin Nutr 80 : 299– 307, 2004

65. ↵

    Ofsthun NJ, Lazarus JM: Влияние изменения правил выставления счетов CMS для эритропоэтина на исходы гемоглобина у диализных пациентов.Очищение крови 25 : 31– 35, 2007

66. ↵

    Klahr S: Анемия, диализ и доллары. N Engl J Med 334 : 461– 463, 1996

67. ↵

    Mitka M: Рекомендуются новые пределы для препаратов от анемии. JAMA 297 : 2464 , 2007

68. ↵

    Сингх AK: Черный ящик FDA для EPO: Что должны делать нефрологи? Выпуск новостей Nephrol 21 : 55– 56, 58–59, 2007

69. Fishbane S, Nissenson AR: Новая этикетка FDA для лечения эритропоэтином: как это влияет на целевой гемоглобин? Почки Инт 72 ; 806– 813, 2007

70. ↵
71. ↵

    Weiner DE, Miskulin DC, Seefeld K, Ladik V, Zager PG, Singh AK, Johnson HK, Meyer KB: снижение или прекращение приема эритропоэтина при высоком уровне гемоглобина.J Am Soc Nephrol 18 : 3184– 3191, 2007

72. ↵

    Berns JS, Fishbane S, Elzein H, Lynn RI, Deoreo PB, Tharpe DL, Meisels IS: Влияние изменения политики компенсации эпоэтина альфа на исходы анемии у гемодиализных пациентов. Гемодиал Инт 9 : 255– 263, 2005

73. ↵

    Tolman C, Richardson D, Bartlett C, Will E: Структурированный переход с трехкратного еженедельного режима эритропоэтического лечения на еженедельный с использованием компьютеризированной системы поддержки принятия решений: рандомизированное клиническое исследование.J Am Soc Nephrol 16 : 1463– 1470, 2005

74. ↵

    Gaweda AE, Muezzinoglu MK, Aronoff GR, Jacobs AA, Zurada JM, Brier ME: Индивидуализация фармакологической анемии с использованием обучения с подкреплением. Нейронная сеть 18 : 826– 834, 2005

75. Габутти Л., Лотчер Н., Бианда Дж., Мароне С., Момбелли Дж., Бернир М.: Помогут ли искусственные нейронные сети, внедренные в клинических палатах, нефрологам в прогнозировании реакции на эпоэтин? BMC Nephrol 7 : 13 , 2006

76. ↵

    Gaweda AE, Jacobs AA, Aronoff GR, Brier ME: Модель прогнозирующего контроля введения эритропоэтина при анемии ESRD.Am J почек дис 51 : 71– 79, 2008

Как я могу увеличить свой гемоглобин за 10 дней? — Mvorganizing.org

Как увеличить уровень гемоглобина за 10 дней?

Красная свекла, яблоки, шпинат и другие продукты для повышения уровня гемоглобина в крови!… Это 10 самых богатых железом продуктов, которые могут улучшить уровень гемоглобина в крови:

1. Красная свекла.
2. Красное мясо.
3. Коричневый рис.
4. Тыквенные семечки.
5. Темный шоколад.
6. Сушеные фрукты и орехи.
7. Зеленые овощи.
8. Морепродукты и устрицы.

У вегетарианцев низкий гемоглобин?

У женщин-вегетарианцев ИМТ был значительно ниже, чем у мясоедов: средний ИМТ у вегетарианцев составлял 25,66, а у невегетарианцев — 28,28. Тем не менее, все женщины-вегетарианки страдали железодефицитной анемией в той или иной степени — 60% имели анемию легкой степени и 40% — анемию средней степени.

Что вызывает низкий гемоглобин?

В целом низкий уровень гемоглобина, который необходимо повысить, вызван тремя обстоятельствами: снижением выработки красных кровяных телец (например, измененной выработкой гемоглобина в костном мозге, дефицитом железа), повышенной деструкцией красных кровяных телец (например, заболеванием печени), и кровопотерей (например, травма от…

Можете ли вы проверить свой гемоглобин дома?

Измеритель анемии BIOSAFE Измеритель анемии BIOSAFE — первое портативное устройство, одобренное FDA, которое можно удобно использовать дома для определения уровня гемоглобина (рис. 1).Низкий уровень гемоглобина может указывать на анемию. Таким образом, измеритель анемии может использоваться как дополнительный метод скрининга.

Свекла быстро увеличивает гемоглобин?

Батра упомянул: «Свекла — один из лучших способов повысить уровень гемоглобина. В нем не только много железа, но и фолиевой кислоты, а также калия и клетчатки. Пейте свекольный сок каждый день, чтобы обеспечить нормальный анализ крови ».

Какой сок лучше всего увеличивает кровь?

Добавки из свекольного сока улучшают приток кислорода в мышечные ткани, стимулируют кровоток и повышают уровень оксида азота — все это может повысить работоспособность (20).

Сколько дней нужно, чтобы увеличить гемоглобин?

Как правило, у пациентов с железодефицитной анемией реакция на железо в виде ретикулоцитоза должна проявляться через три-семь дней с последующим повышением гемоглобина через 2-4 недели.

Яйца богаты железом?

Яйца, красное мясо, печень и потроха — главные источники гемового железа.

Развитое увеличение сродства гемоглобина и кислорода, и эффект Бора совпал с водной специализацией пингвинов

Значимость

У ныряющих птиц, таких как пингвины, физиологические соображения предполагают, что повышенное сродство гемоглобина (Hb) -O ₂ может улучшить легочный O ₂ и увеличивают глубину погружения.Мы объединили экспериментальные тесты цельной крови и нативных Hbs пингвинов с экспериментами по инженерии белков на реконструированных предковых Hbs. Эксперименты, связанные с воскрешением предковых белков, позволили нам проверить эволюционные изменения функции Hb в стволовой линии пингвинов после расхождения с их ближайшими неживыми родственниками. Мы демонстрируем, что пингвины развили повышенное сродство Hb-O ₂ в сочетании со значительно усиленным эффектом Бора (т. Е. Снижение сродства Hb-O ₂ при низком pH), что должно максимизировать легочную экстракцию O ₂ без ущерба для O ₂ доставка в системные капилляры.

Abstract

Возможности нырять у дышащих воздухом позвоночных диктуются бортовыми магазинами O ₂ , предполагая, что физиологическая специализация ныряющих птиц, таких как пингвины, могла включать адаптивные изменения в конвективном переносе O ₂ . Была выдвинута гипотеза, что повышенное сродство к гемоглобину (Hb) -O ₂ улучшает извлечение O ₂ из легких и увеличивает способность нырять с задержкой дыхания. Чтобы исследовать эволюционные изменения функции гемоглобина, связанные с водной специализацией пингвинов, мы объединили сравнительные измерения цельной крови и очищенного нативного гемоглобина с экспериментами по белковой инженерии, основанными на сайт-направленном мутагенезе.Мы реконструировали и воскресили предкового Hb, представляющего общего предка пингвинов и более древнего предка, общего для пингвинов и их ближайших неживых родственников (отряд Procellariiformes, который включает альбатросов, буревестников, буревестников и буревестников). Эти два предка ограничивают филогенетический интервал, в котором могли бы развиться специфические для пингвинов изменения функции гемоглобина. Эксперименты показали, что пингвины развили производное увеличение сродства Hb-O ₂ и значительно усилили эффект Бора (т.е., пониженное сродство Hb-O ₂ при низком pH). Хотя повышенное сродство Hb-O ₂ снижает градиент диффузии O ₂ из системных капилляров в метаболизирующие клетки, это может быть компенсировано сопутствующим усилением эффекта Бора, тем самым способствуя разгрузке O ₂ в подкисленных тканях. Мы предполагаем, что эволюционировавшее увеличение сродства Hb-O ₂ в сочетании с усиленным эффектом Бора максимизирует как извлечение O ₂ из легких, так и выгрузку O ₂ из крови, что позволяет пингвинам полностью использовать свой бортовой O _{. 2} хранит и максимально увеличивает время кормления под водой.

У дышащих воздухом позвоночных возможности нырять определяются бортовыми запасами O ₂ и эффективностью использования O ₂ в метаболизме тканей (1). У полностью водных таксонов отбор, направленный на продление погружения с задержкой дыхания и время кормления под водой, возможно, способствовал адаптивным изменениям во многих компонентах пути транспорта O ₂ , включая свойства оксигенации гемоглобина (Hb). Hb позвоночных — это тетрамерный белок, который отвечает за циркуляторный транспорт O ₂ , загрузку O ₂ в легочные капилляры и выгрузку O ₂ в системный кровоток через четвертичные структурные сдвиги между высокоаффинными (преимущественно оксигенированными) расслабленными ( R) состояние и низкоаффинное (преимущественно деоксигенированное) напряженное (T) состояние (2).Хотя этот механизм респираторного транспорта газов сохраняется у всех Hbs позвоночных, вариации аминокислот в составляющих субъединицах α- и β-типа могут изменять внутреннее сродство O ₂ и реакцию на изменения температуры, pH эритроцитов и эритроцитов. концентрации аллостерических кофакторов (негемовых лигандов, которые модулируют сродство Hb-O ₂ за счет преимущественного связывания и стабилизации дезокси-Т-конформации) (3, 4).

Хотя количество Hb обычно повышено в крови ныряющих птиц и млекопитающих по сравнению с их наземными родственниками, нет единого мнения о том, способствовали ли эволюционные изменения сродства Hb-O ₂ повышению способности нырять (1).Была выдвинута гипотеза, что повышенное сродство Hb-O ₂ может улучшить извлечение O ₂ из легких у ныряющих млекопитающих, тем самым увеличивая способность нырять (5), но для оценки доказательств адаптивной тенденции необходимы дополнительные сравнительные данные (6, 7 ). Экспериментальные измерения цельной крови показывают, что императорский пингвин ( Aptenodytes forsteri ) может иметь более высокое сродство к крови-O ₂ по сравнению с неживыми водоплавающими птицами, открытие, которое укрепило мнение о том, что это свойство характеризует пингвинов как группу ( 8⇓ – 10).Однако сродство к крови-O ₂ является очень пластичным признаком, на который влияют изменения в метаболизме эритроцитов и кислотно-щелочном балансе, поэтому измерения очищенного гемоглобина в стандартных условиях анализа необходимы для оценки наблюдаемых межвидовых различий в крови-O. ₂ сродство связано с генетически обусловленными изменениями свойств оксигенации Hb. Более того, даже если видовые различия в аффинности Hb-O ₂ имеют генетическую основу, сравнительные данные по существующим таксонам не показывают, связаны ли наблюдаемые различия с производным увеличением числа пингвинов, производным сокращением их недивущих родственников или комбинацией меняется в обоих направлениях.

Для исследования эволюционирующих изменений функции гемоглобина, связанных с водной специализацией пингвинов, мы объединили экспериментальные измерения цельной крови и очищенного природного гемоглобина с эволюционным анализом вариации последовательности глобина. Чтобы охарактеризовать механистическую основу эволюционных изменений функции гемоглобина в стволовой линии пингвинов, мы провели эксперименты по белковой инженерии на реконструированном и воскрешенном предковом гемоглобине, представляющем общего предка пингвинов и более древнего предка, общего для пингвинов и их ближайших неживых родственников (порядок Procellariiformes, к которому относятся альбатросы, буревестники, буревестники и буревестники) (рис.1). Эти два предка ограничивают филогенетический интервал, в котором могли бы развиться специфические для пингвинов изменения функции гемоглобина.

Диаграмма филогении, показывающая родство между Sphenisciformes (пингвины), Procellariiformes и Pelecaniformes. Hbs предков были реконструированы для двух указанных узлов: AncSphen и AncPro (суперотряд, содержащий Sphenisciformes и Procellariiformes). Время расхождения адаптировано из Claramunt и Cracraft (56).

Результаты и обсуждение

O

Используя образцы крови нескольких особей шести видов пингвинов, мы измерили парциальное давление O ₂ (PO ₂ ) при 50% насыщении (P ₅₀ ) для цельной крови и очищенного Hb в отсутствие ( обнаженный) и присутствие аллостерических кофакторов (+ KCl + IHP [инозитол гексафосфат]) (рис. 2). Значения P ₅₀ в цельной крови были одинаковыми для всех пингвинов, в среднем 33,3 ± 1,1 торр (рис.2 и SI Приложение , таблица S1), что согласуется с ранее опубликованными данными для пингвинов императора, Адели, антарктических пингвинов и папуасских пингвинов (8 , 9, 11).Аналогичным образом, измеренное сродство O ₂ к очищенному Hb показало очень небольшие различия между видами как в присутствии, так и в отсутствие аллостерических кофакторов (рис. 2 и SI Приложение , таблица S1). Пингвины экспрессируют одну изоформу Hb в постнатальном периоде жизни (HbA), в отличие от большинства других видов птиц, которые экспрессируют одну главную и одну второстепенную изоформу (HbA и HbD соответственно) (12, 13). Отсутствие вариации сродства Hb-O ₂ у пингвинов согласуется с низким уровнем вариабельности аминокислот в α- и β-цепях ( SI Приложение , рис.S1). Эксперименты показали, что гемоглобин пингвинов демонстрирует удивительно большой сдвиг в величине эффекта Бора (т. Е. Снижение сродства Hb-O ₂ в ответ на снижение pH) при добавлении аллостерических кофакторов ( SI Приложение , таблица S1) . Средний эффект Бора пингвинов Hbs более чем удваивается при добавлении аллостерических кофакторов, от -0,21 ± 0,03 до -0,53 ± 0,04 ( SI Приложение , Таблица S1).

P ₅₀ для цельной крови пингвинов и очищенного гемоглобина при 37 ° C, в отсутствие (выделено) и в присутствии 100 мМ KCl и 0.2 мМ IHP (+ KCl + IHP). Чем выше P ₅₀ , тем ниже сродство Hb-O ₂ . Значения P ₅₀ цельной крови представлены как среднее ± стандартная ошибка ( n = 3). Значения очищенного Hb P ₅₀ получены из графиков зависимости logP ₅₀ от pH, на которых линейная регрессия соответствовала оценке P ₅₀ при точно pH 7,40 (± SE оценки регрессии).

Наши экспериментальные результаты показывают, что пингвины обычно имеют более высокое сродство Hb-O ₂ , чем другие птицы (12, 14–22), что согласуется с предыдущими предположениями, основанными на измерениях цельной крови (8, 9, 23⇓ – 25).Сродство цельной крови к O ₂ у шести исследованных видов пингвинов (от 30,4 до 38,1 торр при 37 ° C, pH 7,40) было неизменно выше, чем у представителя семейства Procellariiformes, южного гигантского буревестника ( Macronectes giganteus ; 42,5 торр при 38 ° C, pH 7,40) (9). Точно так же многие виды высокогорных птиц конвергентно эволюционировали с повышенным сродством Hb-O ₂ (17, 18, 21), что, по-видимому, является адаптивным, поскольку помогает защитить артериальное насыщение O ₂ , несмотря на снижение PO ₂ в крови. вдыхаемый воздух (26⇓ – 28).Разница в значениях P ₅₀ в крови между пингвинами и южным гигантским буревестником, как правило, намного больше по величине, чем различия в Hb P ₅₀ между близкородственными видами низко- и высокогорных птиц (14⇓⇓⇓ – 18, 20⇓ – 22). Как и в случае с другими ныряющими позвоночными (29), эффект Бора пингвинского Hb также значительно превышает типичные для птиц значения.

Воскрешение белков предков.

В принципе, наблюдаемое различие сродства Hb-O ₂ между пингвинами и их ближайшими неживыми родственниками можно объяснить производным увеличением сродства Hb-O ₂ в линии пингвинов (обычно предполагаемый адаптивный сценарий), производное сокращение стволовой линии Procellariiformes (неживой сестринской группы) или комбинация изменений в обоих направлениях.Чтобы проверить эти альтернативные гипотезы, мы реконструировали Hbs общего предка пингвинов (AncSphen) и более древнего общего предка Procellariimorphae (надотряд, включающий Sphenisciformes [пингвины] и Procellariiformes; AncPro) (рис. 1 и SI Приложение , стр. Рис. S2 – S4). Затем мы рекомбинантно экспрессировали и очищали предковый гемоглобин для проведения функциональных тестов in vitro. Измерения кривых равновесия O ₂ показали, что AncSphen Hb имеет значительно более высокое сродство к O ₂ , чем AncPro Hb (рис.3), что указывает на то, что пингвины развили производное увеличение сродства Hb-O ₂ . В присутствии аллостерических кофакторов P ₅₀ AncSphen намного ниже (т.е. сродство O ₂ выше) по сравнению с AncPro (11,8 против 20,2 торр). Подобно эволюционировавшему увеличению сродства Hb-O ₂ у высокогорных птиц (18, 20–22, 30), повышенное сродство к Hb пингвина O ₂ связано с увеличением внутреннего сродства, а не с сниженная чувствительность к аллостерическим кофакторам, поскольку разница в аффинности Hb-O ₂ между AncSphen и AncPro сохраняется в присутствии и в отсутствие Cl ^— и IHP (рис.3).

Структурные ( A — C ) и физиологические ( D и E ) эффекты аминокислотных замен в реконструированных белках Hb предка пингвинов (AncSphen) и последних общих предков пингвинов. совместно с Procellariiformes (AncPro). ( A ) Молекулярная модель тетрамера AncSphen Hb с черным прямоугольником, показывающим области, выделенные в B и C . ( B ) Молекулярная модель AncSphen Hb, демонстрирующая межсубъединичные стабилизирующие Н-связи (розовый) между β119Ser и как α111Ile, так и β120Lys.( C ) Молекулярная модель AncPro Hb, показывающая, что замена β119Ser на Thr удаляет межсубъединичные стабилизирующие Н-связи. ( D ) Hb-O ₂ сродство (согласно измерениям с помощью P ₅₀ ) AncSphen, AncPro и двух мутантных rHbs со специфичными для пингвинов аминокислотными заменами, введенными на фоне AncPro: AncProβ119Ser и AncPro + 4. См. В тексте объяснение выбора сайтов-кандидатов для экспериментов по мутагенезу. Измерения проводились на растворах Hb (0.1 мМ Hb в 0,1 М Hepes / 0,5 мМ ЭДТА) при 37 ° C в отсутствие (снятый) и в присутствии + KCl + IHP. Значения P ₅₀ получены из графиков зависимости logP ₅₀ от pH, на которых линейная регрессия соответствовала оценке P ₅₀ при точно pH 7,40 (± SE оценки регрессии). ( E ) Коэффициенты Бора (Δlog P ₅₀ / ΔpH) были оценены из графиков зависимости logP ₅₀ от pH, на которых эффект Бора представлен наклоном линейной регрессии (± SE оценки наклона) .

В дополнение к производному увеличению сродства Hb-O ₂ , сравнения между AncSphen и AncPro также показали, что Hb пингвинов развил повышенную чувствительность к pH (эффект Бора). В условиях снятия изоляции эффекты Бора AncSphen и AncPro (-0,30 ± 0,09 и -0,27 ± 0,1, соответственно) были очень похожи друг на друга и аналогичны значениям, измеренным для нативного Hb пингвинов в тех же условиях (Рис. 3 E и SI Приложение , Таблица S1).Однако в присутствии аллостерических кофакторов эффект Бора AncSphen увеличился более чем в два раза (аналогично эффекту нативного Hb пингвинов), тогда как эффект AncPro показал незначительные изменения (рис. 3 E ), демонстрируя, что пингвины эволюционировали. усиление эффекта Бора, связанного с кофактором, после расхождения с их неживыми родственниками. Ожидается, что повышенное сродство Hb-O ₂ уменьшит градиент диффузии O ₂ из системных капилляров в клетки метаболизирующих тканей, и усиленный эффект Бора может компенсировать это за счет снижения сродства Hb-O ₂ при низкий pH, что способствует разгрузке O ₂ в подкисленных тканях.Подобное усиление эффекта Бора недавно было зарегистрировано в Hb высокогорных тибетских псовых (31). Таким образом, гемоглобин пингвинов развил увеличение сродства к O ₂ и усиленный эффект Бора в сочетании с другими физиологическими и морфологическими специализациями для более полного водного существования.

Тесты положительного отбора.

Учитывая, что совместное увеличение аффинности O ₂ и эффект Бора пингвинового Hb представляют собой производные состояния характера, мы провели анализ молекулярной эволюции, чтобы проверить доказательства положительного отбора в генах α- и β-глобина.В частности, мы проверили ускоренную скорость замены аминокислот в стволовой линии пингвинов (ветвь, соединяющая AncPro с AncSphen) с помощью теста сайтов ветвлений. Этот тест не выявил доказательств ускоренной скорости замены аминокислот в стволовой линии пингвинов ( SI Приложение , Таблица S2), а тест клады не выявил значительных различий в скорости замены между различными линиями пингвинов ( SI Приложение ). , Таблица S3). Таким образом, если повышенное сродство пингвинов к Hb-O ₂ представляет собой адаптацию, которая возникла в результате положительного отбора, природа причинных изменений не привела к обнаруживаемой статистической сигнатуре в генах глобина α- и β-типа.

Молекулярное моделирование.

Мы использовали молекулярное моделирование, чтобы определить, какие конкретные аминокислотные замены могут быть ответственны за повышенное сродство Hb-O ₂ AncSphen по сравнению с AncPro. Из 17 аминокислотных замен, которые различают AncSphen и AncPro, наш анализ выявил четыре замены, которые потенциально могут изменять свойства связывания O ₂ . Замена Thrβ119Ser в ветви, ведущей к AncSphen, влияет на стабилизацию R-состояния (оксигенированного) Hb.В частности, гидроксильная группа β119Ser в спирали G ориентирована по направлению к границе раздела субъединиц, образуя водородную связь с β120Lys, которая обеспечивает межсубъединичный контакт с α111Ile (Рис. 3 A и B ). Эта связь между β119Ser и α111Ile стабилизирует конформацию R-состояния за счет ограничения межсубъединичных движений, что, как прогнозируется, увеличивает сродство Hb-O ₂ за счет увеличения свободной энергии связанного с оксигенацией аллостерического перехода R → T в четвертичной структуре.Кроме того, наша модель идентифицировала три другие аминокислотные замены — αA138S, βA51S и βI55L — которые создают межсубъединичные контакты и дополнительно стабилизируют конформацию R-состояния.

Тестирование причинных замен.

Чтобы проверить основанные на модели предсказания о конкретных заменах, которые ответственны за повышенную аффинность O ₂ пингвина Hb, мы использовали сайт-направленный мутагенез для введения комбинаций мутаций в четырех сайтах-кандидатах на фоне AncPro.Сначала мы проверили эффект одной мутации, в результате которой β119Thr был заменен на Ser (AncProβT119S). Затем мы проверили чистый эффект мутаций на всех четырех сайтах на фоне AncPro (AncPro + 4: αA138S, βA51S, βI55L и βT119S). Эксперименты по белковой инженерии показали, что βT119S оказывает незначительное индивидуальное влияние на сродство Hb-O ₂ при введении на фоне AncPro, но вызывает заметное усиление эффекта Бора (рис. 3 D и E ).Комбинация четырех мутаций приводила к умеренному увеличению сродства Hb-O ₂ и более выраженному усилению эффекта Бора, но они не полностью воспроизводили наблюдаемые различия между AncPro и AncSphen в любом из этих свойств (рис. 3). . Эти данные предполагают, что эволюционирующие функциональные изменения гемоглобина пингвинов должны быть связаны с чистым эффектом множественных аминокислотных замен в структурно различных сайтах.

Адаптивное значение повышенного Hb-O

Ключом к увеличению времени погружения для водных позвоночных является увеличение пропускной способности O ₂ при сохранении метаболических требований O ₂ на минимально возможном уровне во время погружения с задержкой дыхания. Погружение вызывает интенсивную брадикардию и периферическую вазоконстрикцию, которая сохраняет конечные запасы O ₂ для тканей, непереносимых к гипоксии (т. Е. Центральной нервной системы и сердца) (32–35). Запасы O ₂ обычно увеличиваются у ныряющих позвоночных за счет увеличения объема крови, увеличения концентрации гемоглобина в крови, увеличения концентрации миоглобина в скелетных мышцах, увеличения мышечной массы и, иногда, увеличения объема легких у ныряльщиков (1).Поскольку глубоко ныряющие китообразные и ластоногие выдыхают перед погружением, на их легкие приходится менее 10% от общих запасов O ₂ (1, 36). Это уменьшение объема легких при нырянии уменьшает количество газообразных N ₂ и O ₂ , что предположительно ограничивает декомпрессионную болезнь. И наоборот, поскольку пингвины вдыхают в начале погружения, объем их ныряющих легких составляет гораздо больший процент от общих запасов O ₂ (19% для императорских пингвинов и 45% для пингвинов Адели) (1, 37).Действительно, у ныряющих императорских пингвинов извлечение O ₂ из легочных запасов происходит непрерывно во время погружения (38, 39). Повышенное сродство Hb-O ₂ (например, обнаруженное у пингвинов) может максимизировать извлечение O ₂ из легочных запасов, поскольку большее насыщение крови O ₂ может быть достигнуто при любом заданном парабронхиальном значении PO ₂ . Однако, хотя повышенное сродство Hb-O ₂ может обеспечить более полный перенос O ₂ из легких в кровь, оно может ингибировать последующий перенос O ₂ из крови в ткани.Несмотря на это, императорские пингвины почти полностью истощают свои кровеносные сосуды во время длительных погружений, так как их венозный PO ₂ в конце погружения может быть всего от 1 до 6 торр (38). Усиленный эффект Бора гемоглобина пингвина должен улучшить транспорт O ₂ в рабочие (кислые) ткани, позволяя более полно разгрузить кровь O ₂ . Мы предполагаем, что эта модификация работает в тандеме с повышенным сродством Hb-O ₂ , чтобы максимизировать как извлечение O ₂ из легких, так и выгрузку O ₂ из крови, что позволяет пингвинам полностью использовать свои встроенные запасы O ₂ . и максимально увеличить время кормления под водой.

Материалы и методы

Сбор крови.

Мы собрали кровь у 18 отдельных пингвинов шести видов: A. forsteri , Aptenodytes patagonicus , Pygoscelis adeliae , Pygoscelis papua , Pygoscelis antarcticus и Sphenicus

Реконструированные предковые глобины были синтезированы с помощью GeneArt Gene Synthesis (Thermo Fisher Scientific) после оптимизации нуклеотидных последовательностей в соответствии с предпочтениями кодонов E. coli . Синтезированная кассета гена глобина была клонирована в пользовательскую векторную систему pGM вместе с геном метионинаминопептидазы (MAP), как описано ранее (54).Мы разработали замену Thrβ119Ser путем амплификации цельной плазмиды с использованием мутагенных праймеров и ДНК-полимеразы Phusion High-Fidelity (New England BioLabs), фосфорилирования полинуклеотидкиназой T4 (New England BioLabs) и циркуляризации с помощью набора NEB Quick Ligation Kit (New England BioLabs). . Все этапы сайт-направленного мутагенеза выполнялись с использованием протокола, рекомендованного производителем. Каждая плазмида была проверена секвенированием ДНК компанией Eurofins Genomics.

Экспрессия и очистка рекомбинантного Hb.

Экспрессию рекомбинантного Hb проводили в штамме E. coli JM109 (DE3), как описано ранее (15, 54, 55). Лизаты бактериальных клеток загружали в анионообменную колонку HiTrap SP HP (GE Healthcare), а затем уравновешивали 50 мМ Hepes / 0,5 мМ EDTA (pH 7,0) и элюировали линейным градиентом от 0 до 0,25 М NaCl. Затем фракции, содержащие гемоглобин, загружали в катионообменную колонку HiTrap Q HP (GE Healthcare), уравновешенную 20 мМ трис-HCl / 0,5 мМ ЭДТА (pH 8,6), и элюировали линейным градиентом pH от 0 до 0.25 М NaCl. Фракции элюированного гемоглобина концентрировали с использованием центробежных фильтров Amicon Ultra-4 (EMD Millipore).

Подготовка образца для определения равновесных кривых O

Свежую цельную кровь разводили 1:15 собственной плазмой каждого человека, и сразу после отбора пробы измеряли кривые равновесия O ₂ . Для получения очищенного гемолизата 100 мкл центрифугированных эритроцитов добавляли к 5-кратному объему 0,01 M Hepes / 0,5 мМ буфера EDTA (pH 7,4) с последующей 30-минутной инкубацией на льду для лизирования красных кровяных телец.NaCl добавляли до конечной концентрации 0,2 М, и образцы центрифугировали при 20000 × g в течение 10 минут для удаления остатков клеток. Супернатанты гемолизата и очищенный рекомбинантный Hb обессоливали аналогичным образом, пропуская через обессоливающую колонку PD-10 (GE Healthcare), уравновешенную 25 мл 0,01 М Hepes / 0,5 мМ EDTA (pH 7,4). Элюаты концентрировали с использованием центробежных фильтров Amicon Ultra-4 (EMD Millipore). Из этих концентрированных образцов растворы Hb (0,1 мМ Hb в 0,1 М Hepes / 0.05 M EDTA-буфер) были приготовлены в отсутствие (очищенный) и в присутствии 0,1 M KCl и 0,2 мМ инозитол гексафосфата (+ KCl + IHP). Обработки очищенным и + KCl + IHP были приготовлены при трех различных значениях pH (всего шесть обработок на образец Hb). Рабочие растворы доводили с помощью NaOH до pH, максимально близкого к 7,2, 7,4 или 7,6, а затем точно измеряли pH с помощью pH-метра Orion Star A211 и комбинированного pH-микроэлектрода Orion PerpHecT ROSS (Thermo Fisher Scientific).

Измерение O

O ₂ кривые равновесия были измерены с использованием системы связывания кислорода крови (BOBS; Loligo Systems) при 37 ° C. PH образцов цельной крови устанавливали путем измерения кривых в присутствии 45 торр CO ₂ , тогда как pH растворов Hb устанавливали с помощью буфера Hepes (см. Выше). Каждый образец цельной крови и раствор Hb последовательно уравновешивали множеством напряжений кислорода (PO ₂ ), в то время как поглощение образца непрерывно контролировали при 430 нм (пик дезокси) и 421 нм (точка изобестической окси / дезокси).Каждый этап уравновешивания считался завершенным, когда оптическая плотность при 430 нм стабилизировалась (от 2 до 4 минут). В последующих анализах использовались только значения PO ₂ , дающие от 30 до 70% насыщения Hb O ₂ . Графики Хилл (log [относительное насыщение / [1 — частичное насыщение]] против logPO ₂ ) были построены на основе этих измерений. К этим графикам была подобрана линейная регрессия, которая использовалась для определения PO ₂ при половинном насыщении (P ₅₀ ) и коэффициента кооперативности (n ₅₀ ), где пересечение x и наклон регрессии линии представляют собой P ₅₀ и n ₅₀ , соответственно.Значения для образцов цельной крови ( n = 3) представлены как среднее ± стандартная ошибка. Для растворов гемоглобина линейная регрессия соответствовала графикам logP ₅₀ в зависимости от pH, и полученное уравнение использовалось для оценки значений P ₅₀ при pH 7,40 (± SE оценки регрессии). Мы не проводили прямых сравнений между нативным гемоглобином и рекомбинантно экспрессируемым гемоглобином, поскольку рекомбинантный гемоглобин часто имеет несколько более низкие значения P ₅₀ из-за повышенной скорости автоокисления. Таким образом, все выводы основаны на сравнении образцов нативного гемоглобина у современных видов или на сравнении образцов рекомбинантного гемоглобина, представляющих реконструированных предков

Доступность данных

Все данные исследования включены в основной текст и Приложение SI .

Благодарности

Мы благодарим тренеров и ветеринарный персонал SeaWorld of California за их помощь в этом проекте, Дженнифер Рего за сбор образцов крови и доктора Джуди Сент-Леджер за материально-техническую поддержку. Мы также благодарим С. Мохаммади, Н. Гутьеррес-Пинто, Дж. Хайта, М. Кобиэла, А. Дхаванджевара, М. Кульбабу, М. Годри и А. Кихада-Родригеса за полезные комментарии к рукописи. Это исследование было поддержано финансированием NIH (HL087216, J.F.S и F32HL136202, M.S.T.), NSF (OIA-1736249, J.F.S .; IOS-1927675, J.F.S .; и 1927616, M.S.T.) и технический вклад SeaWorld Parks & Entertainment (2020-19).

Сноски

• Автор: A.V.S. и J.F.S. спланированное исследование; A.V.S., M.S.T., F.G.H., T.L.S. и H.M. проведенное исследование; M.S.T. и J.F.S. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; A.V.S., M.S.T., F.G.H., H.M. и J.F.S. проанализированные данные; и А.В.С. и J.F.S. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.