Hemoglobin Production
各種ヘモグロビンの生成における発達上の変化は、図116-7に記されている通りである。 他の鎖の形成が始まる前に、対になっていないグロビン鎖が4量体を形成し、ε4が存在することがある120。その後、ほとんどすぐにα鎖とζ鎖の生産が始まり、ヘモグロビンゴワー1（ζ2-γε2）、ゴワー2（ζ2-ε2）、ポートランドI（ζ2-γε2）などが形成される121。 妊娠5〜6週までにヘモグロビンのうち、ガワー1が42％、ガワー2が24％を占め、残りを胎児ヘモグロビン（α2-γ2）が占めている。 14〜16週にはヘモグロビンFが全ヘモグロビンの50％を占め、20週には90％以上を形成する。122,123 妊娠6〜8週から少量のヘモグロビンA（α2-β2）が認められるようになる。 妊娠12週から20週にかけてβ鎖の産生が増加するため、妊娠第1期末にヘモグロビンAの量が急激に増加するのである。
胎児ヘモグロビンは、免疫学的にも生化学的にも成人ヘモグロビンと容易に区別されます。 胎児ヘモグロビンの最も重要な生理的特徴は、2,3-diphosphoglycerate（2,3-DPG）との相互作用が減少していることである。 2,3-DPGはβ鎖間の空洞でデオキシヘモグロビンと結合し、ヘモグロビンのデオキシ型を安定化させ、結果としてヘモグロビンと酸素の親和性を低下させる。 2,3-DPGは、非α鎖のアミノ酸配列が異なるため、γ-グロビン鎖への結合効率が低い。 その結果、2,3-DPGはヘモグロビンFの酸素親和力をヘモグロビンAのそれ程低下させない。
胎児と成人のヘモグロビンには、その他にも物性の違いが存在する。 ヘモグロビンFはヘモグロビンAよりも強リン酸緩衝液に溶けやすい。101 ヘモグロビンFはヘモグロビンAよりも容易にメトヘモグロビンに酸化され、2，3-DPGとの結合が異なる結果、成人ヘモグロビンよりもかなり高い酸素親和性を持つ。 胎児ヘモグロビンは酸溶出に対して耐性があり、胎児ヘモグロビンを含む細胞とヘモグロビンAを含む細胞との鑑別を可能にしている101
胎児と新生児の血液中の全γ鎖は、γ鎖の70～80％を占める。 この割合は生後5ヶ月までに約40%に減少する。 このように胎児に見られるγ鎖の産生の違いは、胎児の造血とそれ以降の造血を区別するのに役立っている。 ストレス下では、高齢の幼児や成人は、この子宮内胎児型ヘモグロビン構造に回帰する。 124,125 ヘモグロビンFからヘモグロビンAへの転換の遅れは、母親の低酸素状態、126 妊娠年齢に対して小さい乳児、127 糖尿病患者の乳児で指摘されている128,129。 ヘモグロビンFの産生に関与する調節因子としては、B細胞リンパ腫/白血病11A、骨髄芽球症プロトーンコジーン蛋白、Krüppel様因子1が挙げられる。 さらに、マイクロRNA15aおよび16-1が遺伝子調節に関与している。
生後数ヶ月間の胎児ヘモグロビン産生量の産後減少、胎児ヘモグロビンと成人ヘモグロビンの細胞間分布については、広く検討されている。 出生直後はヘモグロビンF濃度が一時的に上昇し、その後、着実に低下していく（図116-8）。 比較的感度の低い酸溶出法を用いたヘモグロビンFの細胞間分布の研究から、生後数カ月間のヘモグロビンFの分布は極めて不均一であることが明らかになった。 3ヶ月になると、ヘモグロビンFの分布は二峰性になり、耐酸性ヘモグロビンFを含む細胞集団と成体の「ゴースト」細胞集団とが混在するようになる。
出生直前と出生後数カ月間の赤血球産生速度に大きな変化が生じることが示唆された。
出生直前と出生後数カ月間の赤血球産生速度に大きな変化が生じ、体重ベースでは、妊娠後期の赤血球産生は成人期のそれに比べて著しく大きい。 出生直後は、おそらく子宮外環境への適応のために赤血球生成はかなり低下し、生後数週間は赤血球生成は低レベルである。 グロビン鎖合成の研究から、新生児の赤血球生成が減少している期間、γ鎖合成が着実に直線的に減少していることが明らかである。 赤血球形成が再開されたとき、新たに合成された赤血球は主に成体ヘモグロビンを含んでいる。 これらの観察から、出生後の胎児ヘモグロビンの割合（絶対量ではない）の短いプラトーと、生後2、3カ月に主に成体ヘモグロビンを含む細胞が出現することが説明できるかもしれない。 これらの所見は、高感度免疫学的手法による胎児ヘモグロビンと成人ヘモグロビンの細胞間分布の解析結果と合わせて、証明はできないが、胎児ヘモグロビン生産から成人ヘモグロビン生産への移行が同一の赤血球集団で起こることを示唆するものであった。 この結論は、新生児血液から増殖した赤血球コロニーにおける胎児鎖およびβ鎖産生のパターンとも一致する131
研究により、発生の異なる段階で産生されるグロビン鎖の種類は、赤血球形成部位と密接な関係がないことが示されている。 ζ鎖とε鎖は、原始細胞系と確定細胞系の両方で合成されるようである。 さらに、γ鎖からβ鎖への産生転換は、胎児発生の後期において肝臓と骨髄全体で同期的に起こる。 このように、未熟児は妊娠40週まで、比較的大量のγ鎖（および胎児ヘモグロビン）を合成し続けるのである。