Anemia leads to two symptom complexes; Tissue hypoxia Fatigue,dyspnea on exertion etc Compensatory attempts Tachycardia,hyperventilation etc The most pronounced effects and symptoms derive from skeletal muscles, heart,and central nervous system (due to their greater oxygen demand and compensatory actions). What is the mechanism underlying compensatory mechanisms ? 9

Hypoxia-Inducible Transcription Factor 1 A DNA binding protein Regulated by the O2 tension Regulates genes that promote cell survival under hypoxic conditions Up-reg. EPO gene Up-reg.Glycolytic enzyme genes Up-reg. Angiogenesis Respiratory control Energy metabolism 10

HIF-1 Erythropoiesis Angiogenesis and vascular tone EPO EPO producing cells Vasc. endothelium Muscle heart liver kidney Energy metabolism Decreased O2 consumption HIF-1 All cells Carotid body Glomus cells Iron metabolism Respiration 11

Compensating mechanisms in anemia: The release of oxygen to the tissues is increased (reduced oxygen affinity of Hb) 12

Compensating mechanisms in anemia The rate of blood circulation and cardiac output increases. An increase in plasma volume maintains total blood volume in normal or near normal ranges. Redistribution of blood flow. 13

Classification of anemia Morphologic Normocytic: MCV= 80-100fL Macrocytic: MCV > 100 fL Microcytic : MCV < 80 fL Pathogenic (underlying mechanism) Blood loss (bleeding) Decreased RBC production Increased RBC destruction/pooling 15

Normocytic Anemias Acute post-hemorrhagic anemia Hemolytic anemia (except thalassemia and some other Hb disorders) Aplastic anemia Pure red cell aplasia Bone marrow infiltration Endocrin diseases Renal failure Liver disease Chronic disease anemia Protein malnutrition Hypovitaminosis C 16

Microcytic anemias Iron deficiency anemia Thalassemia Sideroblastic anemia Lead poisoning Anemia of chronic diseases (some cases) 17

Non-megaloblastic Macrocytic Anemias Anemia of acute bleeding Hemolytic anemias Leukemias (esp: acute) Myelodysplastic syndromes Liver disease Aplastic anemia Diseases infiltrative to the bone marrow Alcoholism Hypothyroidism Scurvy 18

Pathogenic classification (Causes of anemia) Decreased RBC production Decreased Hb production Defective DNA synthesis Stem cell defects Pluripotent stem cell Erythroid stem cell(progenitors) Other less defined reasons Blood loss Anemia due to acute bleeding Increased RBC destruction Relative(increased plasma volume) 19

Decreased Hb production Defective DNA synthesis Iron deficiency anemia Thalassemia Sideroblastic anemia Lead poisoning Vit B12 deficiency Folic acid deficiency Other.

Pluripotent stem cell defects Aplastic anemia Leukemia or myelodysplastic syndromes Defective erythroid stem cell Pure red cell aplasia Anemia of chronic renal failure Endocrin disease anemia Congenital dyserythropoetic anemias ******Anemia of chronic diseases Bone marrow infiltration Anemia due to nutritional defects 21

Lab. investigation of anemia(1) WBC count and differential Platelet count and morphology ESR Biochemistry, special tests and others Bone marrow exam.(only when indicated) 22

Lab. investigation of anemia(2) Serum values of Iron TIBC Ferritin Bilirubins Proteins / electrophoresis LDH Vit B12 and /or Folic acid (None of these tests are routine screening tests) 23

Lab. Investigation of Anemia(3) Red cell enzymes Hb F,A2,Hb electrophoresis Coombs tests Liver, renal, endocrin functional tests Urinalysis Hemosiderin Occult GIS bleeding / parasites etc (tests should be chosen individually-do not order routinly ) 24

Ανδρες 40-54% γυναίκες 37-49%

Ανδρες 14.1-18g/dl Γυναίκες 12.3-16.2 g/dl

MCV 82-97 μm3 MCH 27-31 picograms/cell MCHC 32-36 g/dl

Definition of anemia Hb level of a patient which is below the normal ranges of that age and sex. For adults: WHO criteria define anemia as hemoglobin level lower than 12 g/dL in women and 13 g/dL in men But: The reference values for red cells ,Hb or Hct may difer according to sex/age Race Altitude Socioeconomical changes Study/reference etc 28

!!!!! Plasma volume changes have to be considered before determining a diagnosis of anemia . Volume contraction:Underestimation of anemia Volume overload: Underestimation of Hb level 29

Volume changes/acute bleeding and anemia 1 2 3 4 5 b a Increased plasma volume Hct: Low Dehydration Hct:Increased normal Hct (a/b%):Normal Acute blood loss(early) Hct:unchanged Chronic anemia Hct: Low 30

Μεθαιμορραγική αναιμία

Ενδειξεις βάσει της απώλειας κυκλοφορούντος όγκου Αν η απώλεια <15% δε μεταγγίζουμε Αν 15-30% προτιμούμε κρυσταλλοειδή, συνθετικά κολλοειδή. Αν 30-40% τότε χορηγούμε κρυσταλλοειδή, συνθετικά κολλοειδή + μεταγγίζουμε ερυθρά. Αν >40% τότε κάνουμε αναπλήρωση όγκου + μετάγγιση .

Cellular Iron Uptake

Steap (six-transmembrane epithelial antigen of the prostate) proteins 1–4 ferrireductases, Steap3 in erythroid precursors , divalent metal transporter-1 (DMT1) multifunctional poly(RC)-binding proteins (PCBPs

Cellular Iron Homeostasis TFR1

Regulation of systemic iron the “stores” regulator, the “erythroid” regulator

The Central Role of Hepcidin

hepcidin acts by binding to its receptor, ferroportin, and causing its endocytosis and proteolysis, decreased iron release from cells to plasma and extracellular fluid. Ferroportin is found at very low concentrations in most cell types much higher amounts in the duodenal enterocytes and splenic macrophages.

BMP6 stores sensor BMP HFE b2m holotr TFR2 HJV SMAD 4 hepcidin 260 260 matriptase neogenin Smad1,5,8, SMAD 4 hepcidin 260 260 1.6-20 Kb 260

Positive regulators of BMP signaling GPI-linked hemojuvelin enhance acting as a BMP pathway coreceptor

σιδηροπενική World’s most common nutritional deficiency 2% in adult men (≤ 69 years old) 10% in Caucasian, non-Hispanic women 19% in African-American women *Value for 1994 CDC. MMWR. 2002;51:899. 47

Main Causes of Anaemia Others 9% Haemolysis 17.5% Iron Deficiency 29% Acute Bleeding 17.5% Chronic Disease 27% Beris P, Tobler A. Schweiz Rundsch Med Prax. 1997;86:1684. Reprinted from Lambert JF, et al. In C Beaumont, P Beris, Y Beuzard, C Brugnara, eds. Disorders of iron homeostasis, erythrocytes, erythropoiesis. Forum service editore, Genoa, Italy, 2006 page 73 figure 1, by permission of European School of Haemotology. 48

Iron Deficiency—Aetiology Increased demand for iron and/or haematopoiesis Iron loss Decreased iron intake or absorption Adamson JW. In: Kasper DL, ed. Harrison’s Principles Of Internal Medicine. 16th ed. New York: McGraw-Hill; 2005. 49

Iron Deficiency—Increased Demand for Iron and/or Haematopoiesis Infancy and adolescence1,2 Pregnancy and lactation1,2 Low socioeconomic status and poverty greatly increase the prevalence of iron deficiency in this category of populations3 • In patients receiving erythropoietin therapy (= functional iron deficiency)2 1. Adamson JW. In: Kasper DL, ed. Harrison’s Principles Of Internal Medicine. 16th ed. New York: McGraw-Hill; 2005. Hoffman, ed. Hematology: Basic Principles and Practice, 4th ed. 2005. CDC. MMWR. 2002;51:899. 50

Iron Deficiency—Iron loss In physiologic conditions Menstruation In pathologic conditions Surgery, delivery Haemoglobinuria,haemoptysis Gastrointestinal tract pathology In therapeutic procedures Phlebotomy In blood donation Adamson JW. In: Kasper DL, ed. Harrison’s Principles Of Internal Medicine. 16th ed. New York: McGraw-Hill; 2005: Hoffman, ed. Hematology: Basic Principles and Practice, 4th ed. 2005. 51

Iron Deficiency—Decreased Iron Intake or Absorption Vegetarians or malnutrition (low-cost diet)1 Malabsorption syndromes Sprue, UHC, and Crohn’s disease2 After gastric and intestinal surgery3 Intestinal parasitosis (ankylostomiasis)3 Helicobacter pylori infection2 Autoimmune atrophic gastritis2 CDC. MMWR. 1998;47(RR-3);1-36. Annabale B, et al. Am J Med. 2001;111:439. Hoffman, ed. Hematology: Basic Principles and Practice, 4th ed. 2005. 52

Iron Deficiency Clinical Manifestations (II) Skin and conjuctival pallor Koilonychia Angular cheilosis Burning tongue Glossitis Hair loss (alopecia areata) Top figure accessed from: www.nature.com/bdj/v194/n12/images/4810265f1, with permission from Nature Publishing Group. Bottom figure accessed from: www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lectures/nutrition.org. Modern Nutrition in Health & Disease. 9th ed. Editors: Shils, Olsen, Shike & Ross. Williams & Williams, pub. 53

Iron Deficiency Diagnosis Laboratory tests for: Iron depletion in the body Iron-deficient erythropoiesis (functional iron deficiency) Hershko C. In: Beaumont C, et al, eds. Disorders of Iron Homeostasis, Erythrocytes, Erythropoiesis. Forum service editore: Genoa, Italy; 2006. 54

Diagnosis of Iron Depletion in the Body—Haematology Peripheral blood smear of a patient with severe iron deficient anaemia. Note the important microcytosis (compare red blood cells with lymphocyte) as well as hypochromia, target cells, and poikilocytosis. Graphic courtesy of Dr. P. Beris. 55

Diagnosis of Iron Depletion in the Body—Haematology Hypochromic, microcytic anaemia usually with high platelets Differential diagnosis of microcytosis Iron deficiency Thalassaemia syndromes Haemoglobinopathies (E,C,CS, Lepore…) Anaemia of chronic diseases Familial sideroblastic anaemia Miscellaneous (lead intoxication…) Hoffman, ed. Hematology: Basic Principles and Practice, 4th ed. 2005. 56

Diagnosis of Iron Depletion in the Body—Clinical Chemistry Serum iron Transferrin (iron binding capacity) Transferrin saturation These parameters are modified by inflammation and by fasting state. They are thus of limited value. Serum ferritin, soluble transferrin receptors (sTfR) and sTfR/log ferritin are excellent tools for screening iron stores Hershko C. In: Beaumont C, et al, eds. Disorders of Iron Homeostasis, Erythrocytes, Erythropoiesis. Forum service editore: Genoa, Italy; 2006. 57

Serum Levels That Differentiate ACD from IDA Variable ACD IDA Both Conditions Iron  Transferrin  To normal  Transferrin saturation Ferritin Normal to  sTfR Normal sTfR/log ferritin Low (<1) High (>2) Cytokine levels 58

Iron Deficiency—Diagnosis Bone marrow examination for stainable iron was regarded in the past as the gold standard for diagnosing iron deficiency No longer recommended for routine evaluation High inter- and intra-observer variability in evaluation Discomfort associated with procedure Hershko C. In: Beaumont C, et al, eds. Disorders of Iron Homeostasis, Erythrocytes, Erythropoiesis. Forum service editore: Genoa, Italy; 2006. 59

Iron Deficiency—Diagnosis Patients with IDA and a high risk of underlying disease (eg, men of all ages and postmenopausal women) should be evaluated endoscopically for occult bleeding1 Video capsule endoscopy (VCE) should be considered in suspected small-bowel malignancy2 S Killip, et al. Am Fam Physician. 2007;75:671. Urbain D, et al. Endoscopy. 2006;38:408. 60

Screening for Iron Deficiency The US Preventive Services Task Force recommends screening only for pregnant women There is insufficient evidence to support routine screening in other asymptomatic persons S Killip, et al. Am Fam Physician. 2007;75:671. 61

Iron-Deficient Erythropoiesis (Functional Iron Deficiency)—Diagnosis Normal or increased ferritin Laboratory signs of iron-deficient erythropoiesis Serum iron <60 μg/dL Transferrin saturation <20% Hypochromic RBC >5% Reticulocyte Hb content (CHr) <29 pg Soluble transferrin receptor > 7 mg/L Beguin Y, et al. In: Beaumont C, et al, eds. Disorders of Iron Homeostasis, Erythrocytes, Erythropoiesis. Forum service editore: Genoa, Italy; 2006. 62

Main Conditions Characterized by Functional Iron Deficiency EPO-stimulated red cell production (anaemia of chronic kidney disease) Insufficient mobilization of iron from macrophages (anaemia in rheumatoid arthritis and in cancer) Beguin Y, et al. In: Beaumont C, et al, eds. Disorders of Iron Homeostasis, Erythrocytes, Erythropoiesis. Forum service editore: Genoa, Italy; 2006. 63

Refractory Iron Deficiency Anaemia , Helicobacter pylori coeliac disease Autoimmune atrophic gastritis or atrophic body gastritis Hershko C. In: Beaumont C, et al, eds. Disorders of Iron Homeostasis, Erythrocytes, Erythropoiesis. Forum service editore: Genoa, Italy; 2006. 64

Recommendations for the Diagnostic Work-Up of Refractory IDA Screening for coeliac disease, autoimmune type A atrophic gastritis and for H. pylori should be performed in the following populations Males and postmenopausal females with IDA and negative endoscopic and radiologic studies Fertile females and children/adolescents refractory to oral iron treatment Hershko C. In: Beaumont C, et al, eds. Disorders of Iron Homeostasis, Erythrocytes, Erythropoiesis. Forum service editore: Genoa, Italy; 2006. 65

ΑΙΜΟΛΥΤΙΚΕΣ Για την επιβεβαίωση χρειαζόμαστε - LDH – υψηλή - Εμμεση χολερυθρίνη υψηλή - Απτοσφαιρίνη χαμηλή Επιβεβαίωση διάγνωσης Αιμολυτική αναιμία

ΔΔ αιμολυτικής αναιμίας: - Εσωτερικό του ερυθροκυττάρου (αιμοσφαιρινοπάθεια, ενζυμοπάθεια) Μεμβράνη του ερυθροκυττάρου Εξωτερικό του ερυθροκυττάρου (υπερσπληνισμός, μηχανική αιμόλυση, άνοση αιμόλυση, τοξικοί/ φλεγμονώδεις παράγοντες)

A Very Simple Classification of Hemolytic Anemias Intracorpuscular 1- Abnormalities of RBC interior a. Enzyme defects b. Hemoglobinopathies & Thalassemia M 2-RBC membrane abnormalities a. Hereditary spherocytosis, elliptocytosis etc b. Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria c. Spur cell anemia 3- Extrinsic factors a. Hypersplenism b. Antibody : immune hemolysis c. Traumatic & Microangiopathic hemolysis d. Infections , toxins , etc Hereditary Extracorpuscular Acquired 68

Περιφερικό επίχρισμα - Ανισοκυττάρωση (high RDW) - Πολυχρωματοφιλία (ΔΕΚ) - Σφαιροκύτταρα? Ελλιπτοκύτταρα? Ακανθοκύτταρα? Σχιστοκύτταρα? Δρεπανοκύτταρα?

Ενζυμα

Heinz body preparation with Crystal violet Unstable hemoglobin

Membrane Defect Spherocytosis Elliptocytosis PNH (sensitivity to complement lysis -- sugar water test, Ham’s test) Stomatocytosis (possibly Rh null)

Spherocytes Elliptocytes

Stomatocytes

Osmotic Fragility

What is PNH Mutation? PNH is due to a mutation in a gene in a blood stem cell. The gene is called the PIG-A gene (phosphatidylinositol glycan complementation group A) and is located on the X chromosome. >100 mutations in PIG - A gene known in PNH The gene contains the genetic information for the GPI anchors which link proteins to the cell membrane 80 80

Pathogenesis - The Defect GPI Anchor PIG - A gene codes for 60 kDa protein glycosyltransferase which effects the first step in the synthesis of the glycolipid GPI anchor (glycosylphosphatidylinositol). Results in clones lacking GPI anchor - in turn, attached proteins PIG - A protein

Surface Proteins Missing on PNH Blood Cells Antigen Expression Pattern Other surface proteins of unknown functions CAMPATH-1 antigen (CDw52) Lymphocytes, monocytes CD24 B-lymphocytes, Neutrophils, eosinophils p5O-80 Neutrophils GP500 Platelets GPI75 Platelets CD55 inhibits the formation or destabilizes complement C3 convertase (C4bC2a) CD59 Protects the membrane from attack by the C5-C9 complex

Absence of CD59 Allows Terminal Complement Complex Formation C5a C8 X X C7 C8 C5b C6 C5b convertase C5 C6 C6 C6 convertase C5 C5b C5b C5b Bb+ C7 CD59 CD59 C7 C7 C3 C3b Shown is a schematic of the terminal complement complex (TCC). The absence of the GPI-anchored complement inhibitor, CD59, allows the formation of C5b-9, which is also known as the membrane attack complex (MAC) or TCC The absence of CD59 increases the sensitivity of PNH RBCs to complement-mediated hemolysis, and accounts for the chronic hemolysis of patients with PNH Adapted from Cellular and Molecular Immunology AK Abbas, AH Litchman and JS Pober, 3rd Edition. 1991 WB Saunders; Philadelphia. C9 C8 C8 C5b-9 C5b,6,7 C5b-8 Adapted from Cellular and Molecular Immunology AK Abbas, AH Litchman and JS Pober, 3rd Edition. 1991 WB Saunders; Philadelphia. For Training Purposes Only. Not For Distribution. Alexion Pharmaceuticals, Inc. 83 83

84 84

PNH Diagnosis by Flow Cytometry Examples of variable GPI linked CD59 expression on granulocytes on four PNH patients

SOLIRIS Blocks Terminal Complement Antigen-Antibody Complexes Constitutive/ Microorganisms Microorganisms Lectin Classical Alternative SOLIRIS SOLIRIS binds with high affinity to C5 C3 C3a Proximal C3b Terminal complement activity is blocked SOLIRIS binds to C5 and prevents the formation of the terminal complement complex (TCC), also known as the membrane attack complex (MAC) Functions of the TCC including complement-mediated hemolysis are inhibited SOLIRIS does not block proximal complement components, which remain intact Figueroa, et al. Clin Microbiol Rev. 1991;4:359-395. Walport. N Engl J Med. 2001;344:1058. SOLIRIS™ (eculizumab) [package insert]. Alexion Pharmaceuticals; 2007. Proximal functions of complement remain intact Weak anaphylatoxin Immune complex and apoptotic body clearance Microbial opsonization C5 C5a Terminal C5b C5b-9 Cause of Hemolysis in PNH Figueroa, et al. Clin Microbiol Rev. 1991;4:359-395. Walport. N Engl J Med. 2001;344:1058. SOLIRIS™ (eculizumab) [package insert]. Alexion Pharmaceuticals; 2007. For Training Purposes Only. Not For Distribution. Alexion Pharmaceuticals, Inc. 86 86

Extracorpuscular Factors Antibodies Autoimmune Isoimmune Drugs, antibiotics Fresh water Abnormal plasma lipids Acanthocytosis Venom Snake Spider Bee

: - Αμεση (Coombs) test – IgG +3

Αυτοάνοση Αιμολυτική Αναιμία Μακροκυτταρική Αυξημένα δικτυερυθροκύτταρα Σφαιροκύτταρα Θετική Άμεση Coombs Αυτοάνοση Αιμολυτική Αναιμία

Classification Warm Autoimmune (WAIHA) Cold Autoimmune (CAIHA) Mixed 70-80% Cold Autoimmune (CAIHA) 20-30% Mixed 7-8% Paroxysmal Cold Hemoglobinuria rare in adults Drug Induced Hemolytic Anemia

Haptenic (e.g. Penicillin, Cephalosporins) Drug Coats cell; antibody directed against drug/red cell membrane DAT+ for IgG and possibly complement Eluate negative Nonreactive for unexpected antibodies Antibody eluted off red cells reacts with cells+drug but not cells alone Hemolysis develops gradually Discontinue the drug and red cell survival increases

Immune Complex (e.g. ceftriaxone) Acute intravascular hemolysis; renal failure common IgG or IgM antibody Hemolysis due to drug/anti-drug immune complexes that associate with the cell membrane Drug must be present for demonstration of this antibody

Drug-independent AIHA (e.g. alpha-methyldopa) Drug on membrane alters the tertiary structure of the membrane Antibodies are generated against the neoantigen induced by the drug The drug does not need to be present for antibody detection if the membrane has already been altered.

Metabolic Defect G6PD deficiency Pyruvate kinase deficiency Hexose monophosphate shunt Most common RBC enzyme defect, >50 variants X-linked Low glutathione due to low NADPH Oxidative lysis, Heinz bodies, spherocytic Primaquine, fava beans Pyruvate kinase deficiency Glycolysis Low RBC ATP level Non-spherocytic B12 and folate deficiency Macrocytic HJ bodies Hemoglobinopathies Poikilocytosis Abnormal Hb

Schistocytes Malaria

Extracorpuscular Factors Trauma DIC Hemolytic uremic syndrome (HUS) TTP Angiopathy Heat Heart valves “March” hemoglobinuira Microorganisms Malaria Babesia Clostridium Gram negative endotoxin

Μικροαγγειοπαθητικές αναιμίες

The world distribution of haemoglobinopathies overlaps the geographic distribution of malaria. The prevalence has increased in previously non-endemic areas as a consequence of historical and recent immigration flows, slave-trade, trading activities and colonization. In all these regions there is a high prevalence of a thalassaemia. It is believed that carriers of α thalassaemia are protected against malaria and that natural selection is responsible for elevating and maintaining their gene frequencies.

Ανάλογα σε πια, αλυσίδα εκδηλώνεται η γενετική διαταραχή, έχουμε α-Μεσογειακή Αναιμία ή β-Μεσογειακή Αναιμία, καθώς και διάφορους άλλους συνδυασμούς. α-θαλασσαιμία β-θαλασσαιμία

The structure of the α-globin gene cluster on chromosome 16 The structure of the α-globin gene cluster on chromosome 16. The telomere is shown as an oval, genes in the region are shown as boxes. The α-globin regulatory region (MCS-R 1 to 4) is indicated as vertical bars. The scale is in kilobases as indicated above. The alpha-gene cluster is enlarged showing the traditional gene names above and the HGVS gene names below. The table below shows the classification of gene defects and phenotypic expression.

Τα συνηθέστερα θαλασσαιμικά σύνδρομα α-θαλασσαιμία-2 (σιωπηλός φορέας) α-θαλασσαιμίες-1 (ετερόζυγη και ομόζυγη) Alfa Thalassemia Minor Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) Αιμοσφαιρινοπάθεια Bart’s εμβρυϊκός ύδωπας Μείζων α-θαλασσαιμία

2. α-θαλασσαιμίες-1 (ετερόζυγη και ομόζυγη) Alfa Thalassemia Minor Εργαστηριακά ευρήματα Υπόχρωμη μικροκυτταρική αναιμία (θαλασσαιμικά ευρήματα) στοχοκυττάρωση ↑ερυθροκυττάρων ↓MCV, ↓MCH HbA2 κφ ή ↓,HbF κφ Ανίχνευση ελεύθερων β-αλυσίδων μετά επώασης και χρώση με (ιώδες του μεθυλίου) 108

2. α-θαλασσαιμίες-1 (ετερόζυγη και ομόζυγη) Alfa Thalassemia Minor α-θαλαίμασσα-1, πιθανολογείται όταν υπάρχουν β θαλασσαιμικά ευρήματα ενώ τα ευρήματα της ηλεκτροφόρησης είναι φυσιολογικά Διάγνωση γίνεται με μοριακές τεχνικές (DNA ανάλυση)

Diagram of gap-PCR for detection of α-thalassemia 1 SEA deletion and agarose-gel electrophoresis showing 3 different genotypes from representative blastomeres in the present of relevant controls

3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) 3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) Έλλειψη τριών α-γονιδίων (α3) Γονότυπος (α-/--) επίκτητη HbH σε ΟΜΛ (Μ6) » σε μυελοδυσπλαστικά νοσήματα Περίσσεια β-αλυσίδων κατακρήμνιση εντός των ερυθρών φαγοκυττάρωση στο σπλήνα(εξαγγειακή αιμόλυση) διόγκωση του σπλήνα Δημιουργία τετραμερούς β4 (HbH)

3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) 3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) Η HbH (τετραμερές β4) έχει υψηλή δεσμευτική ικανότητα οξυγόνου Δεν παρουσιάζει το φαινόμενο Borh Με αποτέλεσμα ↓↓απόδοση οξυγόνου στους ιστούς

3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) 3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) Εργαστηριακά ευρήματα-επίχρισμα περιφερικού αίματος Υπόχρωμη μικροκυτταρική αναιμία Στοχοκύτταρα Σχιστοκύτταρα Δακρυοκύτταρα Βασεόφιλη στίξη Ποικιλοκυττάρωση ↑ΔΕΚ, ↑έμμεσης χολερυθρίνης Ευθροκυτταρικά έγκλειστρα (κυανό του κρεζυλίου)

3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) 3. Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση α-θαλασσαιμία) Εργαστηριακά ευρήματα Η Ηλεκροφόρηση Αιμοσφαιρίνης και η Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Απόδοσης HPLC(high performance liquid chromatography) HbH 2-40% (συνήθως 8-15%) σημαντικό διαγνωστικό εύρημα HbA2↓ ↓ F↑ (συνήθως 1-3%) HbA (το υπόλοιπο ποσοστό) Hb Bart’s (5%) σε μερικούς ασθενείς

HPLC and Capillary Hb electrophoresis patterns of an adult with HbH disease. The HbH (β4 tetramers) peak elutes from the column as a compressed fraction, and as a fast moving fraction in electrophoresis.

4. Αιμοσφαιρινοπάθεια Bart’s εμβρυϊκός ύδωπας Μείζων α-θαλασσαιμία Οφείλεται στην συγκληρονόμηση δύο μεταλλάξεων α0 ΜΑ → ολοκληρωτική απουσία της α-αιμοσφαιρίνης Έλλειψη τεσσάρων α-γονιδίων (α4) Γονότυπος (--/--) Μη συμβατή με τη ζωή, τα έμβρυα πεθαίνουν πριν τη γέννηση τους ή αμέσως μετά (καρδιακή ανεπάρκεια, ατελή οργανογένεση) Σχεδόν όλη η Αιμοσφαιρίνη είναι Hb Bart’s (γ4) Μικρό ποσοστό Αιμοσφαιρίνη Portland (ζ2γ2) Ηλεκτροφόρηση : Hb Bart’s 70-90% Hb H 10-15% Hb Portland 5-10%

α-θαλασσαιμικά σύνδρομα ΚΛΙΝΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΗΤΙΚΑ ΕΥΡΗΜΑΤΑ ΓΟΝΟΤΥΠΟΣ Εμβρυϊκός ύδρωπας Hb Bart (γ4) μη HbH (β4) λειτουργικές Hb Portland α0 /α0 Αιμοσφαιρινοπάθεια Η HbH: 1-30% HbA HbA2 : 1-2% Αιμολυτική αναιμία ποικίλης βαρύτητας α0 /α+ Ετερόζυγη και Ομόζυγη α-ΜΑ HbΑ: κ.φ. MCV, MCH↓ HbA2 : κ.φ.±↓ 3-5% Hb Bart κατά τη γέννηση α0 /α ή α+ /α+ Σιωπηλός φορέας α-ΜΑ HbΑ: κ.φ. MCV, MCH .±↓ ή HbA2 : κ.φ. Οριακά ή κ.φ. α+ /α

α-Μεσογειακή Αναιμία α-θαλασσαιμία-2 (σιωπηλός φορέας) α-θαλασσαιμία-1 (ελάσσων) Αιμοσφαιρινοπάθεια Η (ενδιάμεση) Ερυθροκυτταρικοί δείκτες MCV MCH Κ.φ./↓ ↓ Επίχρισμα περιφερικού αίματος Κ.φ. Μικροκυττάρωση υποχρωμία Ανισοποικιλοκυττάρωση, υποχρωμία, μικροκυττάρωση, στοχοκύτταρα και σχιστοκύτταρα Ευρήματα από τη γεν.αίματος Σπανιότατα αναιμία Ήπια αναιμία ↑RBC Αναιμία (Hb7-10gr/dl) ΔΕΚ↑ Ερυθροκυττα- ρικά έγκλειστα (β4) ΟΧΙ ΣΥΧΝΑ ΠΑΝΤΑ Ηλεκτροφό- ρηση Hb Κ.φ HbH: 2-40% (συνήθως 8-15%) HbA2:↓ (σπανιότατα Hb Bart’s:5%) Λόγος α/β αλυσίδων

β-ΘΑΛΑΣΣΑΙΜΙΕΣ

Οι μεταλλάξεις οι οποίες περιορίζουν τη σύνθεση των β αλυσίδων αιμοσφαιρίνης είναι γνωστές ως μεταλλάξεις β+ (βήτα συν) ΜΑ, ενώ αυτές οι οποίες καταργούν ολοκληρωτικά τη σύνθεσή τους ως μεταλλάξεις β0 (βήτα μηδέν) ΜΑ. Κάποιες μεταλλάξεις που επιτρέπουν σε ένα μεγάλο βαθμό τη σύνθεση των β αλυσίδων είναι γνωστές ως μεταλλάξεις β++.

Οι περισσότερες μεταλλάξεις β0 και β+ έχουν επίπτωση στον αιματολογικό φαινότυπο των φορέων όπως: ↑ RBC ↓ (MCV 60-70fl) ↓(MCH 19-23pg), ↑(Hb A2) συνήθως μεταξύ 4-6%.

ΟΜΟΖΥΓΗ β-ΘΑΛΑΣΣΑΙΜΙΑ Ή ΜΕΙΖΟΝ β-ΘΑΛΑΣΣΑΙΜΙΑ THALASEEMIA MAJOR Ή ΝΟΣΟΣ ΤΟΥ COOLEY Πρόκειται για ασθενείς με ομζυγωτία (β0β0, β+β+) ή συνδυασμένη ετεροζυγωτία (β0β+) β θαλασσαιμίας Η ζωή των ασθενών εξαρτάται άμεσα από τη μετάγγιση αίματος ήδη από την πρώιμη παιδική ηλικία

Παθοφυσιολογία των κλινικών εκδηλώσεων

ΟΜΟΖΥΓΗ β-ΜΕΣΟΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΙΜΙΑ

ΜΕΤΑΓΓΙΣΕΙΣ

θεραπεία Μεταγγίσεις αίματος Αποσιδήρωση Συμπτωματική Αγωγή Σπληνεκτομή (ενδεχομένως) Μεταμόσχευση του μυελού των οστών Γονιδιακή θεραπεία (διαφαίνεται πραγματοποιήσιμη στο μέλλον)

Από τι πεθαίνουν οι ασθενείς με β-ΜΑ?

Tissue Iron Concentrations in Transfusion-dependent Thalassemia Patients Thyroid Fe = 1.6 – 6.8% d wt Heart Fe = 0.6 –1.3% d wt Liver Fe = 3.7-6.8% d wt Pancreas Fe = 1.4-3.9% d wt Adapted from Modell & Berdoukas, 1984 131

Ενδιάμεση β-θαλασσαιμία (thalassemia intermedia) Γονότυπος (β+/β+ ή β0/β++) Ενδιάμεση κλινική κατάσταση μεταξύ ετερόζυγης –μείζονος ΜΑ Μέτρια Αναιμία Δεν απαιτείται μετάγγιση αίματος Μακρά επιβίωση

Ενδιάμεση β-θαλασσαιμία (thalassemia intermedia) διαφορική διάγνωση Μείζων β θαλασσαιμία Ενδιάμεση β θαλασσαιμία Κλινική Εικόνα Ηλίκα εμφάνισης <2 ετών >2ετών Επίπεδα Hb 2-7 g/dl 7-10 g/dl Διόγκωση σπληνός/ήπατος έντονη Μέτρια έως έντονη Εργαστηριακή εικόνα Hb F >50% 10-50% (μπορεί και 100%) Hb A2 <4% >4%

Δρεπανοκυτταρικά Σύνδρομα

Η δρεπανοκυτταρική αναιμία δημιουργείται από μια μετάλλαξη του γονιδίου που κωδικοποιεί τη β-πολυπεπτιδική αλυσίδα της αιμοσφαιρίνης, α. Στο μοντέλο του μορίου της αιμοσφαιρίνης φαίνεται η θέση της μετάλλαξης, β. φυσιολογικό ερυθροκύτταρο, επάνω και δρεπανοειδές ερυθροκύτταρο, κάτω.

Δρεπανοκυτταρικά Σύνδρομα Παθολογική φυσιολογία Τα δρεπανοκύτταρα εμποδίζουν τη φυσιολογική κυκλοφορία του αίματος στα τριχοειδή αγγεία δημιουργώντας προβλήματα σε διάφορα όργανα όπως στο σπλήνα και τους πνεύμονες. Τα δρεπανοκύτταρα καταστρέφονται ταχύτερα με φαγοκυττάρωση από τα μακροφάγα του σπλήνα (εξαγγειακή αιμόλυση) με συνέπεια την εμφάνιση συμπτωμάτων αναιμίας.

Τα δρεπανοκύτταρα λόγω του σχήματος δεν μπορούν εύκολα να περάσουν από τη μικροκυκλοφορία διαφόρων οργάνων , σχηματίζουν μικρά αθροίσματα και προκαλούν έμφρακτα στα όργανα αυτά .

Δρεπανοκυτταρικά Σύνδρομα Γεωγραφική κατανομή

Sickle Cell Anemia and Malaria Children with sickle trait (heterozygotes) have a milder course of P. falciparum. However, children with SS disease have more severe courses with a very high mortality rate. 139

Ετερόζυγη Δρεπανοκυτταρική Αναιμία Γονότυπος (β/βs) Συχνότητα στην Ελλάδα 1% Άτομα ασυμπτωματικά Σε συνθήκες υποξίας : υψηλό υψόμετρο 3,000m αεροπορικά ταξίδια μικροέφρακτα στο έντονη άσκηση μυελό των νεφρών αιματουρία υψηλός πυρετός

Ετερόζυγη Δρεπανοκυτταρική Αναιμία εργαστηριακά ευρήματα MCV, MCH, Hb ΚΦ/↓(μικρή ελάττωση) Επίχρισμα περιφερικού αίματος ΚΦ Μικροκύτταρα, Στοχοκύτταρα(σπάνια) Ηλεκτροφόρηση Hb HbS: 35-45%, HbA:50-60%, HbA2≤3,HbF<2%(δεν επηρεάζονται) Δοκιμασία δρεπάνωσης Θετική Γενική Ούρων Αιματουρία (ελαφρά) Υποσθενουρία

Ομόζυγη Δρεπανοκυτταρική αναιμία (Sickle cell anemia) Οι ομοζυγώτες φέρουν δύο παθολογικά γονίδια Γονότυπος βs/βs Χαρακτηρίζεται από Hb S: 70-95%, HbA2<3, Hb A=0

Οξεία Απλαστική Κρίση . Κρίση εγκλωβισμού

Αγγειοαποφρακτική ή Επώδυνη Κρίση Επώδυνες κρίσεις συνήθως, στην κοιλιά στο θώρακα και τα οστά , που οφείλονται σε Αγγειοαποφρακτικά φαινόμενα (σε συνθήκες ανοξίας) (1η σε συχνότητα αιτία θανάτου) Αίτια : Ψύχος ↑ Ζέστη Αφυδάτωση Λοιμώξεις (30%) κακουχία κ.ά. Εργαστηριακά ευρήματα ↓ Hb ↑ΔΕΚ ↑MCHC ↑RDW ↑ Εμπύρηνων Ερυθροκυττάρων ↑ WBC ↑ PLT

Θεραπευτική Αντιμετώπιση Θεραπευτική Αντιμετώπιση Ο ασθενής πρέπει να αισθάνεται άνετα Χορηγείται αποτελεσματική Αναλγησία Χορηγείται Οξυγόνο εφόσον υπάρχει Υποξία (SaO2 <92%) Εξασφάλιση επαρκής Ενυδάτωσης Χορηγείται Αντιβίωση εφόσον υπάρχει λοίμωξη Χορηγείται Αίμα εφόσον υπάρχει ένδειξη Αντιμετωπίζονται τα ειδικά Κλινικά Προβλήματα Το προσδόκιμο όριο ζωής αγγίζει τα 50 έτη

Definitive Treatment: Hydroxyurea therapy Indicated for children >5y/o who have severe complications of SCD Effective because increases HbF, decreases leukocytes, platelets and reticulocytes CBC must be monitored regularly when on therapy for leukopenia 146

ΜΙΚΡΟΔΡΕΠΑΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΙΜΙΑ Η Μικροδρεπανοκυτταρική Αναιμία είναι ο συνδυασμός ετερόζυγης β-θαλασσαιμίας και δρεπανοκυτταρικής αναιμίας Γονότυπος βs/βo Κλινική εικόνα : Αναιμία, Υπίκτερο , Σπληνομεγαλία, Επώδυνες Αιμολυτικές Κρίσεις Εργαστηριακά ευρήματα: Μορφολογία ερυθρών τύπου β-θαλασσαιμίας Ηλεκτροφόρηση Hb: HbS>85% ↑ HbA2, ↑HbF, HbA=0

ΜΙΚΡΟΔΡΕΠΑΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΙΜΙΑ Γονότυπος βs/β+ Μέτρια Αναιμία Επώδυνες Αιμολυτικές Κρίσεις (σπάνια) Ηλεκτροφόρηση Hb: HbS=55-75% HbA=10-30% HbA2>3.5% HbF5-30%

Pathophysiology of Polycythemia

Secondary Polycythemia Appropriate EPO (tissue/kidney hypoxia) pulmonary disease high altitude congenital heart disease abnormal hemoglobin high affinity carboxyhemoglobin

Secondary Polycythemia Inappropriate EPO (ectopic production) Tumors (hepatoma, renal carcinoma, leiomyoma, hamartoma) Renal disorders (transplantation, cysts) hemangiomas Androgen abuse EPO abuse Familial polycythemia

Oxygen delivery vs. Hematocrit J Clin Invest 1963;42:1150

P. Vera - Symptoms & Signs Headache Weakness Pruritis (aquagenic) Dizziness Diaphoresis Visual disturbance Weight loss Signs Splenomegaly 70% Skin plethora 67% Hepatomegaly 40% Conjunctival plethora 59% Systolic Hypertension 72%

P. Vera - Diagnosis (PVSG criteria) RBC mass elevated SaO2 > 92% Splenomegaly (or) thrombocytosis Leukocytosis high LAP high B12 Significance True vs. spurious R/O most 2 causes Evidence for MPD False Positive 0.5% smokers, drinkers

P. vera - Bone Marrow Biopsy

P. Vera - Natural History

Calreticulin