Демоглобин в биологии и медицине¶

Демоглобин — устаревшее и частично вышедшее из употребления собирательное обозначение для ряда белков и белковых комплексов, встречающихся в тканях животных и человека, которые по строению или функции напоминают гемоглобин, но не участвуют напрямую в транспорте кислорода в крови. Термин применялся в биохимической и физиологической литературе конца XIX — первой половины XX века для описания внутриклеточных гемсодержащих и негемовых пигментов, а также некоторых продуктов распада гемоглобина. В современной научной терминологии понятие практически вытеснено более точными названиями: миоглобин, цитохромы, гемосидерин, билирубин, метгемоглобин и другие.

¶Происхождение термина

Слово «демоглобин» образовано от приставки «де-» (лат. de — «от», «удаление», «лишение») и корня «гемоглобин». Буквальное значение — «лишённый свойств гемоглобина» либо «производное от гемоглобина». В работах конца XIX века так обозначали фракции гемсодержащих пигментов, выделявшихся из тканей, которые отличались от собственно гемоглобина по спектру поглощения и по способности связывать кислород.

Термин не получил строгого международного закрепления и в разных источниках обозначал разные объекты. Это привело к его постепенному выходу из научного оборота по мере развития биохимии и появления точных методов анализа белков.

¶Место в классификации гемсодержащих белков

Гемсодержащие белки традиционно делят на несколько групп:

• Транспортные гемоглобины — гемоглобин крови, обеспечивающий перенос кислорода от лёгких к тканям.
• Депонирующие — миоглобин мышц, запасающий кислород внутри мышечных волокон.
• Электрон-переносящие — цитохромы, участвующие в дыхательной цепи митохондрий.
• Ферментные — каталаза, пероксидаза, цитохромоксидаза.
• Продукты распада гема — вердоглобин, биливердин, билирубин, гемосидерин.

Именно последние две группы исторически описывали под названием «демоглобин». Строгого единства в употреблении не было: иногда термин относили к денатурированным формам гемоглобина, иногда — к тканевым пигментам неясной природы.

¶Миоглобин как наиболее изученный представитель

Наиболее близким к понятию «демоглобин» в современной науке является миоглобин — гемсодержащий белок скелетных мышц и миокарда. Он был выделен и описан в 1920-х годах, а его пространственная структура впервые определена Джоном Кендрю в 1958 году, что стало одной из первых расшифрованных структур белка.

Характеристики миоглобина:

Миоглобин связывает кислород при низком парциальном давлении и отдаёт его при интенсивной мышечной работе, когда потребность в кислороде резко возрастает. В клинической практике повышение уровня миоглобина в крови и моче служит маркером повреждения мышечной ткани, в том числе при инфаркте миокарда и рабдомиолизе.

¶Продукты распада гемоглобина

Значительная часть значений, которые приписывали «демоглобину», относится к продуктам естественного распада гемоглобина. После гибели эритроцитов (в среднем через 120 дней) гемоглобин разрушается в клетках ретикулоэндотелиальной системы — преимущественно в селезёнке, печени и костном мозге.

Схема распада включает несколько этапов:

1. Гем под действием фермента гемоксигеназы превращается в вердоглобин, а затем в биливердин — зелёный пигмент.
2. Биливердин восстанавливается до билирубина — жёлто-оранжевого пигмента жёлчи.
3. Железо из состава гема освобождается и депонируется в виде гемосидерина либо возвращается в обмен.
4. Глобин распадается до аминокислот, которые вновь используются организмом.

Нарушения этого процесса приводят к патологическим состояниям: при избыточном образовании билирубина или нарушении его выведения развивается желтуха, при накоплении гемосидерина — гемосидероз.

¶Денатурированные формы гемоглобина

В ряде старых работ термином «демоглобин» обозначали гемоглобин, утративший способность обратимо связывать кислород. К таким формам относятся:

• Метгемоглобин — форма, в которой железо гема окислено до Fe³⁺ и не может связывать кислород. В норме его доля в крови не превышает 1–2 %. При метгемоглобинемии развивается тканевая гипоксия.
• Карбоксигемоглобин — соединение гемоглобина с угарным газом, обладающее в сотни раз большим сродством к CO, чем к кислороду.
• Сульфгемоглобин — необратимая форма, образующаяся при воздействии сероводорода и некоторых лекарственных веществ.

Эти соединения не являются отдельными белками, а представляют собой химически изменённые состояния гемоглобина.

¶Применение и значение понятия

В современной науке термин «демоглобин» практически не используется. Его можно встретить в:

• старых учебниках физиологии и биохимии;
• историко-научных публикациях;
• переводной литературе начала XX века;
• некоторых патологоанатомических описаниях прошлых десятилетий.

В клинической диагностике применяются конкретные показатели: уровень миоглобина, концентрация метгемоглобина, содержание билирубина и его фракций, показатели обмена железа. Такая детализация позволяет точно определять локализацию и характер нарушений, чего обобщённый термин обеспечить не мог.

¶Историческое значение

Понятие «демоглобин» отражает этап развития биохимии, когда методы разделения белков были ограничены, а исследователи описывали наблюдаемые пигменты по косвенным признакам — цвету, спектру поглощения, растворимости. По мере совершенствования электрофореза, хроматографии, спектрофотометрии и рентгеноструктурного анализа каждый из таких «сборных» терминов был заменён точными наименованиями конкретных соединений. Сходный путь прошли и другие устаревшие обозначения, например «гемохромоген» или «гематин».