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Sauerstoff-Transport im Muskel und Blut

Hämoglobin-Varianten des Menschen

Es sind verschiedene Hb-Formen bekannt, die teilweise nur während bestimmter Entwicklungsphasen gebildet werden (wie das fetale HbF) oder durch Mutationen in dem HbA kodierenden Gen entstehen. Hämoglobin-Defekte wie Sichelzellenanämie oder Thalassämien entstehen entweder durch Mutationen oder durch eine verminderte Produktion des normalen Hämoglobins.

Hämoglobin A

HbA ist das normale Hb in Erwachsenen (α2β2). Daneben gibt es einen geringen Anteil (ca. 2 %) eines anderen Hämoglobintyps, α2δ2, auch Hämoglobin A2 genannt.

Hämoglobin S

HbS wird bei der Sichelzellanämie produziert. Das Gen für die β-Kette des Hämoglobins trägt eine Mutation, die bei der Genexpression zum Austausch einer Aminosäure (Glu6 →Val) führt.

Hämoglobin C

HbC ist ein verändertes Hämoglobin, das in der westafrikanischen Bevölkerung relativ häufig ist und ebenfalls durch eine Mutation entsteht (β-Kette: Glu6 →Lys). Symptome treten allerdings nur dann klinisch in Erscheinung, wenn HbC homozygot vorliegt. Die betroffenen Menschen zeigen eine leichte chronische hämolytische Anämie.

Hämoglobin E

HbE ist eine Hb-Variante (β-Kette: Glu26 →Lys), die relativ häufig in der asiatischen Bevölkerung vorkommt. HbE ist in der Regel symptomlos, tritt allerdings oft im Zusammenhang mit der β-Thalassämie auf.

Hämoglobin F

HbF ist das fetale Hämoglobin, dessen γ- Untereinheit durch eigenes Gen kodiert wird (HBG1). Im Allgemeinen wird die Produktion von HbF nach der Geburt bis auf < 1 % des Gesamt-Hämoglobins eingestellt, so dass der Hb-F-Gehalt des Blutes von 60-80 % (gleich nach der Geburt) innerhalb der ersten fünf Monate auf 3-15 % absinkt. Normalerweise sind bei Erwachsenen nur noch Spuren an HbF nachzuweisen; manche Menschen produzieren aber während ihres ganzen Lebens noch geringe Mengen an HbF.Der Fetus hat noch andere Hämoglobine: Während der frühen Embryogenese findet man Embyro-Hämoglobin α2ε2, dem später das Hämoglobin F mit einer α2γ2-Struktur folgt. Das fetale Hämoglobin (HbF) hat eine höhere Sauerstoff-Affinität und sorgt für den optimalen Sauerstoff-Transfer von der Mutter auf den Fetus. Dies hat seine molekulare Ursache in folgenden Änderungen in der γ-i Vergleich zur β-Kette: Ladungsdifferenzen durch Acetylierungen des Gly1 und des Ser143, Einführung eines Asp in der Position 80 und eines Arg144 anstelle von Lys in HbA. Insgesamt führen die Modifikationen auch zu einer verminderten Bindungsfestigkeit des 2,3-BPG, das wiederum die Sauerstoff-Bindung allosterisch moduliert.

Abb.1

Bildung verschiedener Hämoglobin-Varianten während der Embryonalentwicklung und nach der Geburt

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