HEMOGLOBINOPATÍAS ESTRUCTURALES

HEMOGLOBINOPATÍAS
ESTRUCTURALES
DEFINICIÓN
ALTERACIONES DE LA GLOBINA,
SECUNDARIAS A MUTACIONES
GENÉTICAS, CUYA CONSECUENCIA
ES UNA MODIFICACIÓN
ESTRUCTURAL DE LA MOLÉCULA
DE GLOBINA
Aunque el sufijo “patía” hace pensar
en padecimiento para el enfermo, en
su gran mayoría son asintomáticas.
De las que presentan expresividad
clínica, aunque esta es variable, el
denominador común es la anemia
hemolítica
NOMENCLATURA
1910 Herrick describe la anemia falciforme,
posteriormente en 1949 Pauling descubre la
hemoglobina S como causante de dicha anemia.
http://globin.bx.psu.edu/hbvar/menu.html
Hb Var: A database of Human Hemoglobin Variants: 983
2008
NOMENCLATURA CIENTÍFICA: (A3)6 GLU VAL
May,
CLASIFICACIÓN
Se pueden clasificar en unos pocos grupos:
-Hbs que causan serios problemas de salud: Ejemplo la Hb S
en poblaciones de origen africano o la Hb E en poblaciones
del sudeste asiático. El propósito es doble: diagnóstico
clínico y asesoramiento genético.
-Variantes menos comunes, pero que se encuentran en
poblaciones donde hay una variante presente Por ej. la Hb
C, Hb O Arab or Hb D Punjab se encuentran en las mismas
poblaciones que la Hb S. En sí mismas no tienen efecto
patológico, pero sí combinadas, conducen a los sickle cell
disease syndrome.
CLASIFICACIÓN
Otro grupo son las variantes raras que causan
desórdenes hematológicos:
Incluye a las hemoglobinas inestables que llevan
anemia hemolítica crónica
Variantes con afinidad aumentada por el oxígeno que
conducen a eritrocitosis
Variantes con afinidad disminuida por el oxígeno
anemia y cianosis HbM (metahemoglobinemia).
DISTRIBUCIÓN DE LA
MALARIA EN EL MUNDO.
La HbS y la HbC pueden
afectar también la raza blanca
y su incidencia es variable en
diferentes regiones del área
mediterránea como, por
ejemplo, Grecia, Chipre, sur
de Italia, Sicilia, España y
Portugal
La HbS presenta una
incidencia de entre un 40% y
50% en algunas regiones de
África, el 25% en Turquía,
Arabia Saudí, Israel y sur de
la India, y el 32% en algunas
zonas muy restringidas del
sur de Europa (Sicilia, Chipre,
Grecia).
En Rosario, 5/1500
cordones.( 0,33%)
Alteración
genética
Alteración
molecular
Alteración
en la
función
Sust. en
una base
Sust. de un
AA
Hb S
Sust. en
dos bases
Sust de dos Hb C Harlem
AA
Mut.Codón Elongación
stop
de cadena
Hb CSp
Acortamien
Deleciones to de
cadena
Hbs
Inestables
Fusión de
genes
Hb lepore,
antilepore,
Kenia
Cadenas
híbridas
Casi todas afectan a los exones
HB LEPORE
HEMOGLOBINOPATIAS
Las mutaciones puntuales se dan en el
92% de las 982 variantes conocidas, y es
el defecto genético responsable más
frecuente de hemoglobinas anormales.
Las pequeñas deleciones o inserciones
de uno a 5 residuos se observan en
aproximadamente el 5% de los casos.
HERENCIA DE LAS
HEMOGLOBINAS ANORMALES
50% HIJOS
SON PORTAD,
25 SANOS Y
25 ENFERMOS
50% HIJOS
SON
PORTADORES
HERENCIA MENDELIANA.
HEMOGLOBINOPATIAS
•HERENCIA
•CLÍNICO: AUTOSÓMICO DOMINANTE O
RECESIVO.
•LABORATORIO: CODOMINANTES
Las hemoglobinopatías
estructurales se clasifican en
cuatro grandes grupos:
1. Hemoglobinas con disminución de la
solubilidad (HbS y HbC).
2. Hemoglobinas con disminución de la
estabilidad molecular (hemoglobinas
inestables).
3. Hemoglobinas con alteración de la afinidad
por el oxígeno.
4. Metahemoglobinas (HbM).
HEMOGLOBINA S
“Sickle cell disease”: conjuntos de
desórdenes genéticos autosómicos
recesivos caracterizados por la
presencia de hemoglobina S.
Sickle cell anemia, tienen dos copias
de esta variante S/S, su componente
hemoglobínico mayor es la Hb S
Los individuos afectados con otros tipos
de Sickle cell anemia son dobles
heterocigotas, poseen una copia del gen
S y otra anormalidad en el otro gen de
beta globina. Ej: S/C, S/Beta tal.
Los individuos portadores, tienen una
sola copia del gen beta S y una copia del
gen beta normal. A/S. “Sickle cell trait”
HEMOGLOBINA S
Clínica
La polimerización de la Hb S es el disparador de las
alteraciones observadas en la enfermedad
Cuando se
desoxigena
polimeriza
Cada polímero está
formado por
tetrámeros de
desoxihemoglobina
S que se disponen
formando haces
longitudinales que
se unen entre sí
POLIMERIZACIÓN SFENÓMENO DE
VASOOCLUSIÓN
Un % de los drepanocitos se
vuelven irreversibles.
La polimerización va acompañada
de aumento a la perm. al K y al Ca
Fenómeno del sickling: T, pH,
interacción con otras Hbs distintas
de la S
FISIOPATOLOGÍA
PROCESO HEMLÍTICO
INTRAVASCULAR : Lisis por mayor
sensibilidad al Complemento, y pérdida de
la deformabilidad de los drepanocitos
EXTRAVASCULAR: Mayor sensibilidad de
los drepanocitos al efecto macrofágico de
los monocitos.
CLÍNICA
Portador (A/S) : Casi no tienen
sintomatología clínica Frecuentes:
hematurias esporádicas, en condiciones de
hipoxia accidentes trombóticos como infarto
esplénico, altitud, infecciones.
Homocigota (S/S) : FASE ESTACIONARIA (14 AÑOS)Anemia hemolítica crónica
moderada, hiperesplenismo, con
complicaciones vasooclusivas de carácter
local que llevan a la autoesplenectomía.
HEMOGLOBINA S
FASE DE EXPRESIVIDAD AGUDA ( a partir de los 4 años)
ANEMIA GRAVE
SÍNDROME VASOOCLUSIVO GENERALIZADO (PULMÓN,
RIÑÓN, HUESOS)
CRISIS DE DOLOR AGUDO, MANIFESTACIÓN
CARACTERÍSTICA.
INFECCIONES RECIDIVANTES
OSTEOMIELITIS- OCLUSIONES DE VASOS
CEREBRALES-SÍNDROMES TORÁCICOS AGUDOS DE
ORIGEN VASCULAR.
HEMOGLOBINA S
FASE DE EXPRESIVIDAD CRÓNICA (pacientes que han
logrado sobrevivir la primera infancia) adolescencia y
edad adulta.
•RETRASO EN EL CRECIMIENTO
•NECROSIS ÓSEAS
•COMPLICACIONES VISUALES.
•COMPLICACIONES PULMONARES
•COMPLICACIONES
CARDÍACAS,RENALES,HEPATOBILIARES
HEMOGLOBINA S
•HOMOCIGOTA:
ANEMIA NORMOCÍTICA O LIGERAMENTE
MACROCÍTICA
Hb: 6-8 g/dl
Reticulocitos altos
SR: macrocitos, megalocitos, drepanocitos
reversibles y drepanocitos irreversibles, C de
H. Jolly.
TEST DE SOLUBILIDAD
Sol. de Hb en buffer fosfato
concentrado (2.8 M, pH 6.8), es
desoxigenada por el agregado de
sulfito de sodio. El nivel de Hb S y de
Hb F, pueden interferir en el resultado.
Este test no debe ser usado para Hb S
en RN donde la S es sólo una mínima
fracción.
TEST DE SICKLING O
FALCIFORMACION
ELECTROFORESIS ALCALINA
HEMOGLOBINA S
Acetato de celulosa
gelificado
En agar citrato no cuenta la
carga sino las interacciones de
las modificaciones estructurales
de las regiones cargadas
positivamente con la
agaropectina del gel.
(+)
Citrato agar
(-)
HEMOGLOBINA C
•ES LA SEGUNDA CON SOLUBILIDAD ALTERADA
MÁS FRECUENTE DESPUÉS DE LA S.
• 6 GLU LYS, ALTERACIÓN DE LA CARGA
ELECTRICA Y DISMINUCIÓN DE LA SOLUBILIDAD.
•HETEROCIGOTA: ASINTOMÁTICO CLÍNICO Y
HEMATOLÓGICO.
•HOMOCIGOTA (C/C). LIGERA ANEMIA
HEMOLÍTICA CRÓNICA Y ESPLENOMEGALIA.
TARGET CELLS.
HEMOGLOBINOPATIA C
HEMOGLOBINPATIA S/C
HEMOGLOBINA D
•HETEROCIGOTA A/D ASINTOMÁTICO.
•HOMOCIGOTA D/D 95 % D, TRAZAS DE A,
CON F Y A2 NORMALES, NO DA SICKLING,
CORRE COMO LA S. CLÍNICAMENTE
ANEMIA HEMOLITICA MODERADA CON
ESPLENOMEGALIA.
HEMOGLOBINA E
•
 26 GLU LYS, MUY
FRECUENTE
DISTRIBUIDAS
POR MUCHAS ÁREAS DE LA
GEOGRAFÍA
MUNDIAL,
ESPECIALMENTE
EN
EL
SUDESTE ASIÁTICO.
•E/E: INTENSA MICROCITOSIS,
HIPOCROMIA, ANEMIA LEVE,
INDISTINGUIBLE
DE
UN
SINDROME TALASÉMICO.
Heterocigota asintomático, leve
microcitosis e hipocromia.
HEMOGLOBINAS
INESTABLES
• SON UN GRUPO DE VARIANTES DE Hb QUE
EXPERIMENTAN DESNATURALIZACIÓN
DENTRO DEL ERITROCITO Y PRECIPITAN
DANDO CUERPOS DE HEINZ.
•SE HAN DESCRIPTO MAS DE 200
VARIANTES (sólo la mitad son responsables
de trastornos clínicos.)
•GRADO DE HEMOLISIS. DESDE LEVE A
MODERADO, DEPENDIENDO DEL TIPO DE
SUSTITUCIÓN QUE HAYA TENIDO LUGAR
HEMOGLOBINAS
INESTABLES
Históricamente, estas variantes se
llamaron inestables porque
precipitaban cuando eran incubadas
durante 1 hora a 50°C en contraste
con la Hb A que permanece estable a
esa Tª.
Se han esayado otros test como la
incubación a altas Tª (65°C), pero uno
del los mejores test consisten en la
incubación del lisado a 37°C en
buffer conteniendo 17 % isopropanol
MECANISMOS MOLECULARES DE
INESTABILIDAD
Una modificación en la
estructura que abra el
camino a la entrada de
agua al interior de la
molécula destruye la
estructura nativa de la
proteína causando
desnaturalización y
precipitación.
•SUSTITUCIONES EN EN
EL ANILLO HIDROFÓBICO
•SUSTITUCIONES DE AA
EN LOS CONTACTOS 1  1
•DELECIÓN DE AAELONGACIÓN
•SUSTITUCIONES POR
PROLINA.
MECANISMO DE FORMACIÓN
DE CUERPOS DE HEINZ.
Hb- O2
SOD
O2-
Disociacion αβ
H2O2
Catalasa
MetaHb
H2O
Desheminación
Hemicromos. R
Inestabilidad
Hemicromos. I
Precipitación
Cuerpos de Heinz
hemólisis
HEMOGLOBINAS INTESTABLES
La presentación lo sugiere:
•Anemia hemolítica regenerativa
(aumento de reticulocitos)
•Hallazgo de Heinz bodies en los extendidos de
sangre periférica , estéril, incubada 24h , y luego
teñida con coloración supravital sugiere el
diagnóstico. (Recordar que no son patognomónicos,
aparecen en eritroenzimopatías, exposición a varias
clases de agentes químicos, etc.)
Algunos modelos de hemoglobinas inestables
Name
Mutation
Mechanism
Clinical expression
Occurrence
Hb
Koln
β 98 (FG5)Val>Met
heme contact, heme loss,
increased oxygen affinity
moderately severe chronic
hemolytic anemia
frequent worldwide
Hb
Hammers
mith
β42 (CD1)
Phe->Ser
heme contact, push heme
towards the
deoxyconformation,
decreased oxygen affinity,
forms hemichromes
very severe Heinz body
hemolytic anemia
extremely rare
Hb
Genova
β28 (B10)
Leu>Pro
internal, disrupt an helix,
very severe Heinz body
hemolytic anemia
rare, found in a few families
Hb
Medicine
Lake
β98
(FG5)Val>Met + 32
(B14) Leu>Gln
Associates in the same gene
two mutations leading each
to instability, hyperunstable
chain variant destroyed in
the erythroid precursors
thalassemia major like syndrome
a single case described
Hb Aghia
Sophia
α62 (E11)
Val->0 (1)
In frame deletion of a
residue in the middle of an
helix disturbing the
structure of the heme
pocket
+ thalassemic determinant
was found in interaction
with a -- MED deletion in a
patient presenting with HbH
disease
Hb
Constant
Spring
α 142 Term>Gln (+31
residues) (
2)
unstable C-terminal
elongated chain
+ thalassemic determinant,
severe hemolytic anemia and Hb
H disease when associated to an
1 thal ( - - deletion)
frequent in SE-Asia
HEMOGLOBINAS CON AFINIDAD
ALTERADA POR EL O2
HERENCIA
AUTOSÓMICA DOMINANTE. AFECTADOS
SON HETEROCIGOTAS.
•AUMENTO DE AFINIDAD: ERITROCITOSIS
(FAMILIAR) NO SON HEMOLÍTICAS.
HEMOGLOBINAS CON AFINIDAD
ALTERADA POR EL O2
Hay mas de 200 variantes
descriptas. En 1/3 de ellas el
aumento de la afinidad es el
responsable de la eritrocitosis
compensatoria.
La curva se deplaza hacia la izquierda
alejándose el P50 st de sus valores
normales: 27±2mm Hg,
HEMOGLOBINAS CON AFINIDAD
ALTERADA POR EL O2
• SUSTITUCIONES:SUPERFICIES DE CONTACTO
ALFA1-BETA2, ZONAS DE UNIÓN CON EL 2-3DPG
•DIAGNÓSTICO: ESTUDIO DE LA AFINIDAD. P50 A
PARTIR DE SANGRE ENTERA:
•UNA DESVIACIÓN EN +/-3 mmHg DEBE
CONSIDERARSE PATOLÓGICA.
•Son variantes encontradas en pacientes con cianosis
inexplicables, sin enfermedad cardiopulmonar ni meta o
sulfohemoglobinemia. Otro caso raro es el diagnóstico
diferencial con la deficiencia de piruvato kinasa que
acumula 2,3-DPG en el GR
HEMOGLOBINAS M
La Metahemoglobinemia es el estado en el cual el nivel de
metahemoglobina excede el 1%.
Normalmente, aproximadamente un 3% del total de
hemoglobina es diariamente oxidada, pero es reducida
por el sistema de la citocromo b5 reductasa.(NADHdiaforasa)
HEMOGLOBINAS M
Se deben distinguir dos tipos de metahemoglobinemias.
1.
La hemoglobina normal es oxidada a metahemoglobina.
1. Agentes tóxicos: nitritos. Medicamentos: sulfonas
2. Déficit enzimático (diaforasa I)
3. Variante con aumento de autooxidación
2.-Metahemoglobinemia se debe a la presencia de una
variante con propiedades espectrales anormales llamadas
Hb M
Siete anormalidades estructurales conducen a Hb M
Name
Mutation
Clinical presentation
Hb M Boston
α58 (E7) His->Tyr
( 1 or 2)
cyanosis starts at birth and remains at a constant level. Well
tolerated
Hb M-Iwate
α87 (F8) His->Tyr (
1 or 2)
cyanosis starts at birth and remains at a constant level. Well
tolerated
β63 (E7) His ->Tyr
cyanosis develops after birth and reach its final level at 6
months. Well tolerated
β92 (F8) His->Tyr
cyanosis develops after birth and reach its final level at 6
months. This Hb is also unstable and leads to some degree
of hemolytic anemia
Hb –M
Milwaukee
67 (E11) Val -> Glu
cyanosis develops after birth and reach its final level at 6
months. Well tolerated
Hb F-M-Osaka
γG 63 (E7) His>Tyr
Cyanosis is maximum at birth and deceases progressively with
the switch from HbF to Hb A
Hb F-M-Fort
Ripley
γG 92 (F8) His>Tyr
Cyanosis is maximum at birth and deceases progressively with
the switch from HbF to Hb A
Hb M
Saskatoon
Hb M-Hyde
Park
HEMOGLOBINAS M
MANIFESTACIONES CLÍNICAS
•CIANOSIS IRREVERSIBLE, SI HAY
INESTABILIDAD MOLECULAR, ANEMIA
HEMOLÍTICA, a veces ligera eritrocitosis como
consecuencia de la hipoxia hística.
• DIAGNÓSTICO:ESPECTROSCOPÍA
•HbM NORMAL: PICO A 630 nm CON UNA ABSORBANCIA MÍNIMA A
600nm Y OTRA MÁXIMA A 500 nm.
•HbM ANORMAL: MÍNIMO 580-600 Y EL SEGUNDO PICO ESTÁ 485500nm.
NUEVAS
HERRAMIENTAS PARA
EL DIAGNÓSTICO DE
HEMOGLOBINOPATÍAS
ELECTROFORESIS CAPILAR
HPLC
HPLC/MASA