Патогенез серповидноклеточной анемии: что происходит с эритроцитами в сосудах

Патогенез серповидноклеточной анемии — это сложный многоступенчатый процесс, который начинается с одной мутации в гене и приводит к серьезным изменениям во всем организме. В его основе лежит изменение структуры гемоглобина — белка внутри эритроцитов, отвечающего за перенос кислорода. Из-за этого дефекта красные кровяные клетки в определенных условиях приобретают аномальную, серповидную форму. Они теряют эластичность, становятся жесткими и липкими, что приводит к двум главным проблемам: закупорке мелких кровеносных сосудов и преждевременному разрушению самих эритроцитов. Понимание этих механизмов помогает осознать, почему возникают симптомы заболевания и насколько важно избегать провоцирующих факторов.

От мутации в гене до аномального гемоглобина

В основе серповидноклеточной анемии (СКА) лежит точечная мутация в гене, который кодирует бета-цепь гемоглобина. Гемоглобин взрослого человека в норме (HbA) состоит из четырех белковых цепей. В результате мутации вместо нормального гемоглобина А синтезируется его патологическая форма — гемоглобин S (HbS). Это единственное изменение на молекулярном уровне становится отправной точкой для всех последующих нарушений. Эритроциты, наполненные преимущественно гемоглобином S, выглядят и функционируют нормально до тех пор, пока в крови достаточно кислорода. Проблема возникает, когда уровень кислорода снижается.

Трансформация эритроцита: как и почему он меняет форму

Главное свойство гемоглобина S — его способность к полимеризации в условиях гипоксии (недостатка кислорода). Полимеризация — это процесс, при котором молекулы гемоглобина S как бы «слипаются» друг с другом, образуя длинные жесткие нити, или филаменты. Эти нити растягивают и деформируют мембрану эритроцита изнутри, заставляя его принять характерную форму полумесяца или серпа. Важно понимать, что этот процесс обратим. Когда эритроцит попадает в легкие и снова насыщается кислородом, полимеры HbS распадаются, и клетка может вернуться к своей нормальной, дисковидной форме. Однако многократные циклы такой деформации и восстановления повреждают мембрану эритроцита, делая его необратимо серповидным, жестким и хрупким.

Ключевые события в сосудах: закупорка и разрушение

Изменение формы эритроцитов запускает два параллельных патологических процесса, которые определяют клиническую картину серповидноклеточной анемии.

• Вазоокклюзия (закупорка сосудов). Нормальные эритроциты очень эластичны и легко меняют форму, чтобы протиснуться через самые узкие капилляры. Серповидные клетки, напротив, жесткие и ригидные. Они не могут этого сделать и застревают в мелких сосудах. Кроме того, их поверхность становится «липкой», они прилипают к стенкам сосудов (эндотелию) и друг к другу, образуя скопления. Эти клеточные пробки блокируют кровоток, что приводит к ишемии — кислородному голоданию тканей и органов. Именно ишемия вызывает сильные болевые приступы (вазоокклюзионные кризы) и со временем приводит к необратимому повреждению органов.
• Гемолиз (разрушение эритроцитов). Мембрана серповидных эритроцитов нестабильна и хрупка. Такие клетки легко разрушаются прямо в кровеносном русле. Если нормальный эритроцит живет около 120 дней, то продолжительность жизни серповидного эритроцита сокращается до 10–20 дней. Массовое преждевременное разрушение красных кровяных клеток называется гемолизом. Он приводит к хронической анемии (малокровию), поскольку костный мозг не успевает производить достаточное количество новых эритроцитов, чтобы компенсировать их потерю.

Сравнение нормального и серповидного эритроцита

Для лучшего понимания различий можно рассмотреть ключевые характеристики нормальных и патологически измененных красных кровяных клеток. Ниже представлена сравнительная таблица.

Факторы, провоцирующие серповидную трансформацию (кризы)

Процесс серповидной деформации эритроцитов и, как следствие, развитие вазоокклюзионных кризов не происходит постоянно. Его запускают определенные триггеры, которые приводят к снижению уровня кислорода в крови или замедлению кровотока. Понимание этих факторов крайне важно для пациентов со СКА.

• Инфекции. Воспалительные процессы и лихорадка увеличивают потребность организма в кислороде и могут вызывать обезвоживание.
• Обезвоживание. При недостатке жидкости кровь сгущается, концентрация HbS внутри эритроцитов повышается, что способствует его полимеризации.
• Резкие перепады температур. Особенно опасно переохлаждение, так как оно вызывает сужение сосудов (вазоконстрикцию) и замедляет кровоток.
• Высокая физическая нагрузка. Интенсивные упражнения ведут к повышенному расходу кислорода тканями и могут спровоцировать гипоксию.
• Стресс. Сильные эмоциональные переживания могут влиять на кровообращение и гормональный фон, косвенно создавая условия для криза.
• Пребывание на большой высоте. В условиях разреженного горного воздуха парциальное давление кислорода ниже, что напрямую ведет к гипоксии.

Каскад последствий: от закупорки сосуда до повреждения органов

Патогенез серповидноклеточной анемии представляет собой порочный круг. Вазоокклюзия вызывает ишемию и воспаление стенки сосуда. Это, в свою очередь, еще больше замедляет кровоток и усиливает локальную гипоксию, провоцируя серповидную деформацию все большего числа эритроцитов. Хронический гемолиз не только вызывает анемию, но и высвобождает в плазму большое количество свободного гемоглобина, который токсичен для эндотелия (внутренней выстилки сосудов), вызывая его дисфункцию и хроническое воспаление. Постоянные эпизоды закупорки сосудов и хроническое кислородное голодание со временем приводят к постепенному повреждению и нарушению функции жизненно важных органов: селезенки, почек, легких, головного мозга и костей.

Список литературы

1. Клинические рекомендации «Серповидноклеточная анемия». Разработчик: Национальное гематологическое общество. — 2021.
2. Руководство по гематологии: в 3 т. / под ред. А. И. Воробьева. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Ньюдиамед, 2005. — Т. 3.
3. Серповидноклеточная анемия и другие гемоглобинопатии: информационный бюллетень / Всемирная организация здравоохранения. — 2022.
4. Хоффман Р., Бенз Э. Дж., Зильберштейн Л. Е. и др. Williams Hematology. — 10-е изд. — McGraw-Hill Education, 2021.
5. Пиль Ф. Б., Стейнберг М. Х., Рис Д. К. Серповидноклеточная анемия // N Engl J Med. — 2017. — Т. 376, № 16. — С. 1561–1573.