αιμοσφαιρίνη και αιμοσφαιρινοπάθεις Οκτώβριος 2014 Κ. Κωνσταντόπουλος

αιμοσφαιρίνη Καμμία πρωτεϊνη του ανθρώπου δεν έχει μελετηθεί περισσότερο από την αιμοσφαιρίνη Ιδεώδες «εργαλείο» γενετικών μελετών στις φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις

χρωμοπρωτεϊνη που είναι ενα ζεύγος πανομοιοτύπων διμερών αβ αβ= σχετιζόμενες η μια με την άλλη πολυπεπτιδικές αλυσίδες

αιμοσφαιρίνη: 4 αλύσσεις σφαιρίνης ανα δύο πανομοιότυπες/ζεύγη σφαιρίνης με ένα δακτύλιο αίμης σε καθε μία

Αιμη=τετραπυρολλικός δακτύλιος με σίδηρο

Αιμοσφαιρίνη: όχι ένα πανομοιότυπο μοριο αλλά ΠΟΛΛΑ

μόρια αιμοσφαιρίνης παρόμοια αλλά διαφορετικά στον ενήλικα φυσιολογικά ενδιαφέρει η αιμοσφαιρίνη Α η ΗbA (α2β2) κυριαρχεί στην εξωμήτρια ζωή (98% συνόλου) η υπόλοιπη Hb ενηλίκου είναι η Α2 (α2δ2) που αποτελεί <1-2% και η εμβρυϊκή Ηb F (<1.5%)

Οι αλλαγεσ ειναι ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΕΝΕΣ Η σύνθεση των αιμοσφαιρινών ακολουθεί «ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ» βιοσυνθέσεως

Αλλαγές ⇒ «προγραμματισμένες» η εμβρυϊκη αιμοσφαιρίνη F (α2γ2) κυριαρχεί στην εμβρυϊκή ζωή. μετά τη γέννηση, αντικαθίσταται προοδευτικά από HbΑ στα αρχέγονα έμβρυα, φυσιολογικά υπάρχουν και άλλες αιμοσφαιρίνες προ της εμβρυϊκής αμφίβολο εάν έχουν οξυγονο-μεταφορική λειτουργία

εξελικτική-αναπτυξιακή βιολογία αιμοσφαιρίνης ανθρώπου

Αιμοσφαιρίνες του ανθρώπου Αρχέγονες enbryonic Εμβρυϊκή foetal Eνηλίκου adult Gower 1 ζ2ε2 Αιμοσφαιρίνη F α2γ2 Αιμοσφαιρίνη Α α2β2 Gower 2 α2ε2 Αιμοσφαιρίνη Α2 α2δ2 Portland ζ2γ2

Φυσιολογική αποστολή Hb δέσμευση οξυγόνου στους πνεύμονες μεταφορά οξυγόνου στην περιφέρεια και απόδοση οξυγόνου στους ιστούς αυτό διευκολύνεται από τον σιγμοειδικό χαρακτήρα της καμπύλης δέσμευσης και αποδέσμευσης του οξυγόνου η σιγμοειδική καμπύλη είναι βασική ιδιότητα της HbA λειτουργεί και ως σύστημα buffer

αιμοσφαιρίνη/μυοσφαιρίνη=ανάλογα μόρια, με παραλληλη εξελικτική πορεία τετραμερεςμονομερές

καμπύλη δέσμευσης-αποδέσμευσης αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο

χαρακτηριστικά σιγμοειδικής καμπύλης δέσμευσης

εξελικτική-αναπτυξιακή βιολογία αιμοσφαιρίνης ανθρώπου

«μετάπτωση» HbF  HbA: μέρος φυσιολογικού αναπτυξιακού προγράμματος των ερυθροβλαστών oι παράγοντες που «απεργάζονται» τη μετάπτωση αυτή, είναι πολλοίoι παράγοντες που «απεργάζονται» τη μετάπτωση αυτή, είναι πολλοί ενδοκυττάριοι (=«πρόγραμμα» του κυττάρου) αλλά καιενδοκυττάριοι (=«πρόγραμμα» του κυττάρου) αλλά και μικρο-περιβάλλον (μυελός-λοιπά αιμοποιητικά όργανα)μικρο-περιβάλλον (μυελός-λοιπά αιμοποιητικά όργανα) εξωγενείς παράγοντες (φάρμακα?)εξωγενείς παράγοντες (φάρμακα?)

πρωτεϊνικό κλάσμα της αιμοσφαιρίνης Τετραμερες δυο ζεύγη πεπτιδίων –Ομάδα α –και ομάδα β

γονιδιακός χάρτης αιμοσφαιρίνης

ε ξέλιξη σ ύνθεσης της α ιμοσφαιρίνης

σ ύνθεση α ιμοσφαιρίνης

μελέτη αιμοσφαιρινών / τρόποι: πολλοί ΕΜΜΕΣΗ__ κυτταρολογική-μικροσκοπική μελέτη φασματοφωτομετρική μελέτη λειτουργικές μελέτες ( τεχνικά δύσκολες) μελέτες περιθλάσεως με ακτίνες Χ μελέτες ηλεκτροφόρησης (σε διάφορα υλικά) χρωματογραφικές μέθοδοι μελέτες βιοσύνθεσης μελέτες μοριακής γενετικής (DNA)

κ λινική σ ημασία ε μβρυϊκής α ιμοσφαιρίνης κυριαρχεί ενδομητρίως μετά την γέννηση φυσιολογικώς περιορίζεται προοδευτικά σε 1,5% του συνόλου είναι «ετεροκυτταρική» (φυσιολογικά υπάρχει μόνον σε μερικα ερυθροκύτταρα, τα κύτταρα F) αυξημένη σε θαλασσαιμικά σύνδρομα αυξάνεται επικτήτως: επι νεοπλασιών, λευχαιμίας, ανεπαρκείας μυελού και με φάρμακα όπως η 5-aza-cytidine

Κύτταρα F ανιχνευόμενα με anti-F φθορίζον αντίσωμα

Τι είναι « α ιμοσφαιρινοπάθεια»? Παρουσία αιμοσφαιρίνης είτε δομικά ανώμαλης Είτε Δομικά φυσιολογικής αλλά σε ποσότητα παθολογική για την φάση ζωής του οργανισμού Με ή χωρίς συμπτώματα (απλώς βιοχημικό εύρημα)

επιδημιολογία αιμοσφαιρινοπαθειών οι αιμοσφαιρινοπάθειες είναι κληρονομικές η γεωγραφική κατανομή τους ακολουθεί την κατανομή της ελονοσίας διότι ο παθολογικός γόνος παρέχει προστασία έναντι της ελονοσίας («βιολογικό πλεονέκτημα ετεροζυγωτών») (προστατεύεται μόνον ο ετεροζυγώτης ) επαληθεύεται σήμερα σε in vitro μελέτες πλασμωδίων επί ερυθροκαλλιεργιών

βιολογικά πλεονεκτήματα ετεροζυγωτών π.χ. σε δρεπανοκυτταρικό γόνο

ε πιδημιολογία α ιμοσφαιρινοπαθειών στην ε υρεία π εριοχή της Μ εσογείου συχνές στις παραμεσόγειες χώρες: Αίγυπτο, Ισραήλ, Τουρκία, Ιταλία, Β. Αφρική, Ισπανία, Ελλάδα, Κύπρο οι συνεργασίες και οι ανταλλαγές πείρας και δεδομένων μεταξύ των ειδικών κάθε χώρας στο θέμα αυτό ήταν πολύτιμη για πολλά χρόνια

ε πιδημιολογία α ιμοσφαιρινοπαθειών στην Ε λλάδα ενδημούν σε περιοχές με πολλά κρούσματα ελονοσίας στο παρελθόν (Καρδίτσα, Αρτα Βοιωτία, Ρόδος, Κέρκυρα, Χαλκιδική, Ηλεία κλπ) σήμερα, πρακτικά οι μετακινήσεις και οι μετανάστες διέσπειραν τους γόνους σε όλη την Ελλάδα ΔΕΝ υπάρχει μέρος της ελλάδος ΧΩΡΙΣ αιμοσφαιρινοπάθεια

τι είναι «φυσιολογική» και τι είναι «παθολογική» αιμοσφαιρίνη; παθολογική θεωρείται κάθε αιμοσφαιρίνη που δεν ανήκει στα φυσιολογικά κλάσματα αιμοσφαιρινών (ποσοτικώς ή ποιοτικώς) για το κάθε στάδιο της ζωής του ατόμου πολλές «μη φυσιολογικές» αιμοσφαιρίνες δυνατόν να είναι ασυμπτωματικές αυτές αποτελούν τυχαίο εύρημα τυχαίου ελέγχου

Η συχνότερη αιμοσφαιρινοπάθεια στην ελλάδα ΕΙΝΑΙ Η ΔΡΕΠΑΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΙΜΙΑ

Τι είναι δρεπανοκυτταρική αιμοσφαιρίνη? Είναι ΙΔΙΑ με την αιμοσφαιρίνη Α, ΑΛΛΑ το γλουταμινικό οξύ της β αλυσίδας στην θέση 6, εχει αντικατασταθεί από βαλίνη

Τι αποτέλεσμα έχει η μετάλλαξη αυτή ὅ ταν είναι οξυγονωμενη η αιμοσφαιρίνη S συμπεριφέρεται όπως η “φυσιολογική” Hb Α Όταν έχει αναχθεί, ΕΥΚΟΛΑ υφίσταται μια ειδική ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ (αλλαγή της στερεοχημίας της) Η μετουσίωση αυτή, είναι ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ για το ΜΟΡΙΟ και μεταβάλλει το σχήμα του ερυθροκυτταρου -αρχικά μεν ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΑ -ΑΚΟΛΟΥΘΩΣ όμως ΜΗ-ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΑ

Η μεταπτωση είναι προοδευτική

Μέχρι δρεπανώσεως μη αντιστρεπτής

ΕΡΩΤΗΣΗ-ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: σε τι συνίσταται η «κλινική έκφραση» των δρεπανοκυτταρικών συνδρόμων; «μία αιμοσφαιρινοπάθεια» και κατά «το άλλο ήμισυ» ΕΙΝΑΙ «μία αρτηριοπάθεια»

τι προκαλεί στα δρεπανοκυτταρικά σύνδρομα την «αγγειοπάθεια» «παραμορφωσισμότητα» των ερυθροκυττάρων (deformability) και ανελαστικότητα (rigidity) ανωμαλίες αριθμού-λειτουργίας των αιμοπεταλίων ανωμαλία συμπληρώματος άλλοι συμπαράγοντες

η δρεπανοκυτταρική αγγειοπάθεια, ανακύπτει σε συνθήκες κυκλοφορίας «υπό συμφόρηση»

“…sickle cells can not travel across vessels easily…”

τελικό αποτέλεσμα: η ειδική «αγγειοαποφρακτική παθολογία» της δρεπανοκυτταρικής νόσου (θρομβωτική - εμβολική - “μεικτή”) AΠΟΤΕΛΕΣΜΑ   «ΑΓΓΕΙΟΑΠΟΦΡΑΚΤΙΚΗ ΚΡΙΣΗ» (συνήθως επώδυνη)

υπόστρωμα αγγειοαποφρακτικής κρίσης: η ενδαγγειακή στάση των δρεπανοκυττάρων και η επιγενής θρόμβωση

ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ: η παθολογία μιάς αρτηριακής απόφραξης, ΑΛΛΑ: υπάρχουν και ειδικά «αρτηριακά δίκτυα» όπως: στεφανιαία πνευμονικά εγκεφαλικά οφθαλμού  ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΟΥΝ ΕΙΔΙΚΗ ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ!

εγκεφαλικά έμφρακτα: γνωστά από καιρό συχνότητα : άγνωστη η συχνότερη νευρολογική βλάβη της δρεπανοκ. αναιμίας  τα σιωπηλά εγκεφαλικά έμφρακτα

σημαντικό !!! το δρεπανοκυτταρικό παιδί κινδυνεύει να πάθει ΑΕΕ όσο και ο «ηλικιωμένος» !!

βιολογικές συνέπειες εμφράκτων εγκεφάλου: κάποτε σημαντικές Εγκέφαλος ασθενούς 21 ετών με SSD Μεγάλη ενδοκοιλιακή αιμορραγία

τα σιωπηλά εγκεφαλικά έμφρακτα ΠΟΣΟ «σιωπηλά» είναι ; συχνή αιτία προβλημάτων σχολικής επιδόσεως των πασχόντων χαμηλών επιδόσεων IQ γενικώς αίτιο «νευρογνωσιακών» προβλημάτων

ασταθείς αιμοσφαιρίνες (βιώσιμοι μόνον ετεροζυγώτες) λόγω μετάλλαξης αμινοξέως επαφής με την αίμη, φέρουν μια ασταθή αλυσίδα διαφόρου βαθμού αιμόλυση η αιμόλυση επιτείνεται με φάρμακα, λοιμώξεις κλπ παραδείγματα: Ηb Ζurich, Ηβ Κοln, Ηb Torino κλπ

ασταθείς αιμοσφαιρίνες (εργαστηριακός τρόπος μελέτης) δυνατόν η ηλεκτροφόρηση να μην ανακαλύψει βλάβη (=δεν επηρρεάζεται το ηλεκτρικό φορτίο) μέσα μελέτης: test ισοπροπανόλης, θερμική δοκιμασία

ασταθείς αιμοσφαιρίνες (εργαστηριακός τρόπος μελέτης) Θετικά σωμάτια Heinz ερυθροκυττάρων Αυξημένα δικυτοερυθροκύτταρα

σωμάτια Heinz+δικτυοκύτταρα

Δικτυοκύτταρα=νεαρά ερυθροκύτταρα

σωμάτια Heinz = ίζημα μετουσιωμένης αιμοσφαιρίνης. Ο Fe της αίμης έχει γίνει τρισθενής

Ειδική ομαδα ασταών αιμοσφαιρινών: οι Α ιμοσφαιρίνες Μ

Α ιμοσφαιρίνες Μ ολόκληρη ομάδα από ασταθείς αιμοσφαιρίνες με τάση εύκολης οξείδωσης σε μεθαιμοσφαιρίνη η μεθαιμοσφαιρίνη, δεν μεταφέρει Ο2 (κυάνωση) στην μεθαιμοσφαιρίνη, ο Fe είναι τρισθενής μελετώνται φασματοσκοπικώς και με ηλεκτροφόρηση σε άμυλο pH 7.0

Αιμοσφαιρίνες με παθολογική δεσμευτική ικανότητα οξυγόνου Ικανότητα δέσμευσης οξυγόνου αυξημένη (π.χ. Hb Crete)  πολυκυτταραιμία Iκανότητα δέσμευσης οξυγόνου ελαττωμένη (π.χ. Hb Kansas)  κυάνωση Eπειδή αλλαγές του μορίου με τέτοιες ιδιότητες δεν παράγουν ηλεκτροφορητική μεταβολή, η διάγνωση βασίζεται ΜΟΝΟΝ σε μελέτες δέσμευσης του Ο2 (P50) Παρατηρήθηκαν μόνον ετερόζυγες μορφές της ανωμαλίας. Η ομοζυγωτία είναι μάλλον ασύμβατη με την ζωή

θαλασσαιμίες (ή Μεσογειακές Αναιμίες ή νόσος Cooley) οι συχνότερες αιμοσφαιρινοπάθειες δύο μεγάλες ομάδες (αΜΑ, βΜΑ) βάσει της αλυσίδας της σφαιρίνης που δεν συντίθεται -α και – β την ελλάδα από πλευράς δημοσίας υγείας ενδιαφέρει η β-θαλασσαιμία όμως, στη χώρα μας υπάρχει και ΑΡΚΕΤΗ α- θαλασσαιμία

Είναι «αιμοσφαιρινοπάθειες»? είναι «αιμοσφαιρινοπάθειες» υπό «ποσοτική» έννοια

θαλασσαιμίες παθοφυσιολογική διαταραχή λόγω της γονιδιακής βλάβης, υπάρχει αναστολή σύνθεσης της –α ή της –β αλυσίδας ανάλογα με το είδος της θαλασσαιμίας οι παραγόμενες αλυσίδες (π.χ. στην β- θαλασσαιμία οι α-αλυσίδες), «περισσεύουν», καθιζάνουν και προκαλούν αιμόλυση τα «κενά» ερυθροκύτταρα παραμορφώνονται, παίρνουν ανώμαλα σχήματα, είναι άδεια, μικρά κλπ ο σπλήνας δραστηριοποιείται («υπερσπληνίζει») ο μυελός των οστών υπερπλάσσεται-σκελετικές παραμορφώσεις

θαλασσαιμικό προσωπείο

ακτινογραφία κρανίου θαλασσαιμίας 1

ακτινογραφία κρανίου θαλασσαιμίας 2

στοχοκύτταρα θαλασσαιμίας

στοχοκύτταρα σε Η/Μ

Θαλασσαιμία στοχοκύτταρα+υποχρωμία+δακρυοκύτταρα

έγκλειστα «Η» α-θαλασσαιμίας Ι (απλή παρατήρηση επιτρέπει την διάγνωση χωρίς πολύπλοκες μελέτες)

έγκλειστα «Η» α-θαλασσαιμίας ΙΙ

έγκλειστα «Η» α-θαλασσαιμίας ΙΙΙ

Μικροδρεπανοκυτταρική αναιμία= = διπλή ετερόζυγη κατάσταση γονιδίου δρεπανοκυτταρικής+θαλασσαιμίας

σπληνομεγαλία διατηρούμενη υποχρωμία ερυθροκυττάρων θαλασσαιμική μορφολογία ερυθρών ηλ. αιμοσφ: S+F+A είτε S+A+F και αυξημένη A2

ηλεκτροφόρηση και οικογενειακή μελέτη επικυρώνουν την διάγνωση S / β-thal

έ λεγχος α ιμοσφαιρινοπαθειών ανίχνευση ετεροζυγωτών και συμβουλευτική προγεννητική προγεννητική διάγνωση: 1.με βιοσυνθετική μελέτη του εμβρυϊκού αίματος 2.με μελέτη DNA εμβρυϊκού αίματος 3.με μελέτη DNA από εμβρυϊκές λάχνες 4. με «προεμφυτευματική» διάγνωση (επί IVF)

έλεγχος αιμοσφαιρινοπαθειών ανίχνευση ετεροζυγωτών και συμβουλευτική προγεννητική

στην Ελλάδα (και Κύπρο) έχει επιτύχει σχεδόν πλήρως νέοι ομοζυγώτες-πάσχοντες, δεν γεννιούνται πλέον με εξαίρεση άτομα ομάδων εκτός ελέγχου (νομάδες τσιγγάνοι, αδήλωτοι μετανάστες κλπ)  IΣΩΣ το τελευταίο να αποτελέσει ΠΡΟΒΛΗΜΑ στο εγγύς μέλλον

συμβατική θεραπεία αιμοσφαιρινοπαθειών μεταγγίσεις ερυθροποιητίνη σπληνεκτομή φυλλικό οξύ αποσιδήρωση υποστήριξη άλλων οργάνων που προσβάλλονται από τυχόν ηπατίτιδες- σιδήρωση-αναιμία

θ εραπευτική δρεπανοκυτταρικών νόσων /κρίσεων Ενυδάτωση Αλκαλοποίηση Μεταγγίσεις Αντιμετωπιση λοιμώξεων Οξυγονο/υπερβαρικό οξυγόνο Αναλγησία Υδροξυουρία

«νέες» θεραπείες μεταγγίσεις με “νεοκύτταρα” (εγκαταλείπεται ήδη) μεταμόσχευση μυελού ενεργοποίηση της σύνθεσης αιμοσφαιρίνης F με φάρμακα Υδροξυουρία 5-αζακυτιδινη γονιδιακή θεραπεία (καθαρά πειραματική σε πειραματικά μοντέλλα ακόμη)