Emoglobinopatie Flashcards
Emoglobinopatie
Gruppo di difetti congeniti dell’Hb. Malattie genetiche MONOFATTORIALI più frequenti
Hb
Costituita da un tetramero formato da 4 catene globiniche uguali a due a due. Ognuna di queste lega un gruppo prostetico EME che contiene Fe che lega l’ossigeno in maniera reversibile.
6 tipi di catene globiniche: alfa, beta, gamma, delta, epsilon e zeta che combinandosi formano diversi tipi di Hb che differiscono per il grado di affinità per l’ossigeno e per la diversa solubilità nel torrente circolatorio.
Adulti: HbA costituita da due catene alfa e due catene beta. Possono essere presenti anche HbA2 (alfa2 delta2) e HbF (alfa2 gamma2).
Le catene alfa e beta sono costituite da 141 e 146 aa: 7 domini alfa elica catene alfa, 8 domini alfa elica catene beta.
Domini alfa: rigidità
Domini non alfa: ripiegamento e globularità
AA idrofili all’esterno, AA idrofobici formano una tasca interna dove si colloca l’EME con il Fe che deve essere essere allo stato ferroso.
Il tetramero può passare da una configurazione rilassata (ossi R) ad alta affinità a una tesa (deossi T) a bassa affinità
Geni globinici
Geni che codificano per le catene globiniche sono contenuti in due CLUSTER sui cromosomi 11 e 16.
Geni per catene alfa: porzione terminale del braccio corto del c. 16. Due geni alfa identici funzionanti e geni alfa simili.
Geni per catene beta: porzione terminale del braccio corto del c. 11. Geni beta simili: epsilon, 2 geni per catene gamma, pseudogene e gene delta.
Geni dei cluster possiedono omologia di struttura che fa supporre che derivino da un unico gene ancestrale.
Ogni gene globinico è costituito da 3 esoni e 2 introni e da sequenze di controllo della trascrizione cioè TATA BOX, CCAAT BOX e CACCC BOX.
A monte e a valle sono presenti regioni enhancer tra cui la LCR (locus control region) che contiene sequenze di riconoscimento per i fattori di trascrizione GATA1 e NFE2 che attivano la trascrizione genica a livello degli organi emopoietici
Calendario ontogenico
Le LCR regolano il CALENDARIO DI ATTIVAZIONE E DISATTIVAZIONE dei geni codificanti le globine.
4-6 settimane embrione: ERITROPOIESI confinata al SACCO VITELLINO. Eritrociti contengono Hb EMBRIONALI chiamate Hb GOWER 1 (zeta2 epsilon2), Hb GOWER 2 (alfa2 epsilon2) e Hb PORTLAND (zeta2 gamma2).
8 settimana: ERITROPOIESI nel FEGATO e nella MILZA. Eritrociti contengono HbF (alfa2 gamma2) e piccole quantità di HbA (alfa2 beta2).
18 settimana: ERITROPOIESI nel MIDOLLO OSSEO. Viene prodotta catena beta e diminuisce catena gamma per cui aumenta HbA e diminuisce HbF.
Nascita: 50% HbA e 50% HbF (raggiunge valori adulti a 2-3 anni)
Mutazioni nei geni globinici
Mutazioni su gene beta sono più frequenti e colpiscono il 50% delle catene beta prodotte. Danno patologie solo dopo la nascita.
Le mutazioni possono determinare
DIFETTI QUALITATIVI (STRUTTURALI): prodotti proteici con caratteristiche diverse dal normale andando ad aumentare o diminuire l’affinità per l’ossigeno e influendo sulla capacità di trasportarlo
DIFETTI QUANTITATIVI (TALASSEMIE): proteine in minore quantità o assenti determinando uno sbilanciamento nel rapporto tra catene
DIFETTI NEL MECCANISMO CHE REGOLA IL CALENDARIO ONTOGENICO: HbF anche nell’età adulta
Modalità di trasmissione
La maggior parte si manifesta negli OMOZIGOTI per cui trasmissione RECESSIVA.
Gli ETEROZIGOTI presentano anomalie: TRATTO TALASSEMICO (difetti quantitativi) e TRATTO FALCEMICO (difetti qualitativi)
Emoglobinopatie qualitative
Causate da mutazioni MISSENSO che portano alla produzione di Hb con sequenze diverse dal normale che determinano NUOVE PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE. A seconda della mutazione si originano patologie diverse:
HbS presenta mutazione sulla catena beta globinica che determina una SOSTITUZIONE dell’AA 6 (Glu in Val) portando a una RIDOTTA SOLUBILITA’. Comporta emolisi, infarti, falcizzazione delle emazie
Hb GENOVA dovuta a SOSTITUZIONE dell’AA 28 (Leu in Pro) che determina INSTABILITA’ e anemia con formazione di corpi di Heinz
Hb KANSAS dovuta a SOSTITUZIONE dell’AA 102 (Asp in Thr) che comporta DIMINUITA AFFINITA’ PER L’OSSIGENO e anemia moderata
Hb CHESAPEAKE dovuta a SOSTITUZIONE dell’AA 92 (catena alfa globinica) che determina un’AUMENTATA AFFINITA’ PER L’OSSIGENO
Anemia falciforme
RECESSIVA dovuta a SOSTITUZIONE DEL GLU CON LA VAL in posizione 6 della catena beta globinica. La valina (non polare) favorisce la formazione di POLIMERI SPIRALIFORMI quando l’Hb si trova in conformazione DEOSSI. Questi si aggregano a formare i TATTOIDI che fanno assumere ai globuli rossi la forma a FALCE (HbS).
La FALCIZZAZIONE aumenta la viscosità del sangue determinando OSTRUZIONI VASCOLARI e INFARTI ed anche EMOLISI con rilascio di ferro che è tossico
Geni modificatori
Sono implicati nella determinazione della GRAVITA’ DELLA MALATTIA che dipende dai livelli di HbF che va a sopperire alla mancanza di HbA. Livelli elevati di HbF sono associati a bassa mortalità e morbilità poiché è un ottimo trasportatore di ossigeno e impedisce la polimerizzazione di HbS.
Sono presenti degli SNPs in geni codificanti per i fattori di trascrizione BLC11A e MYB.
BLC11A è un SILENZIATORE del gene GAMMA andando a DISATTIVARE la produzione di HbF nella vita post-natale. Polimorfismi in BLC11A possono determinare una maggiore espressione della catena gamma quindi di HbF che verrà prodotta maggiormente nella vita adulta andando migliorare la condizione del paziente dovuta alla mutazione nella catena beta.
MYB è un INIBITORE del gene GAMMA su cui agiscono dei microRNA, miR15a e miR16-1 che riducono l’espressione di MYB diminuendo la sua funzione di inibizione. In questo modo ci sarà una maggiore produzione di HbF che migliora la condizione del paziente
Emoglobine instabili
Dovute a mutazioni PUNTIFORMI che determinano la DENATURAZIONE DEL TETRAMERO dell’Hb. I tetrameri denaturati sono insolubili, precipitano e danneggiano la membrana cellulare portando ad emolisi.
Hb HAMMERSMITH è dovuta alla SOSTITUZIONE della Phe in Ser nella catena beta
Metaemoglobine
L’Hb contiene Fe allo STATO FERRICO ed è incapace di legare l’ossigeno in maniera reversibile quindi di cederlo.
L’Hb HIDE PARK è dovuta alla SOSTITUZIONE dell’His in posizione 92 con la Tyr. Omozigosi letale. Hb con alta affinità per l’ossigeno
Emoglobine chimeriche
A causa dell’omologia di sequenza fra i geni del cluster beta possono verificarsi errori di allineamento alla meiosi. Se interviene un crossing over si possono formare GENI CHIMERICI che codificano per PROTEINE INSTABILI. Questo determina un deficit di catene beta che si manifesta con un fenotipo simile a quello delle talassemie
Talassemia
Sono dovute a mutazioni che determinano un DEFICIT di CATENE GLOBINICHE che provoca MICROCITOSI e IPOCROMIA. Si verifica uno squilibrio delle catene che costituiscono il tetramero dovuto all’eccesso di catene prodotte dal gene non mutato che risulta in una ERITROPOIESI INEFFICACE (minore produzione di eritrociti funzionanti e anemia emolitica) che causa ritardo mentale, ittero e epatosplenomegalia (eritropoiesi nel fegato e nella milza) e espansione del midollo osseo.
Le CATENE IN ECCESSO sono scarsamente solubili con ridotta capacità di trasportare l’ossigeno e precoce distruzione dei globuli rossi che causa anemia.
La patologia si ha quando lo SQUILIBRIO è TOTALE: mancanza totale delle catene alfa o beta
Beta talassemia
Dovuta a DEFICIT DI CATENE BETA determinato da DELEZIONI, MUTAZIONI PUNTIFORMI (sequenze codificanti o promotore), MANCANZA CODONE DI INIZIO, CODONI DI STOP PREMATURI, SPLICING.
MANCANZA TOTALE CATENE BETA: mutazioni BETA 0
RIDUZIONE DELLE CATENE BETA: mutazioni BETA + (splicing)
Fenotipo a seconda della mutazione:
BETA 0/BETA 0 TALASSEMIA MAIOR più grave
BETA 0/BETA + e BETA +/BETA + TALASSEMIA INTERMEDIA modesta
TALASSEMIA MINOR ETEROZIGOTI che esprimono il TRATTO TALASSEMICO (microcitemia)
Quadro clinico talassemia maior: compare quando l’HbA comincia a sostituire l’HbF mostrando il deficit di catene beta. Si manifesta anemia e ipertrofia del tessuto emopoietico con DEFORMAZIONE SCHELETRICA DEL CRANIO (cranio a spazzola, iperattivazione del midollo osseo)
Alfa talassemia
Dovuta a DELEZIONE di 1 o più delle 4 copie di alfa a causa di un crossing over asimmetrico.
La mancanza di un gene è asintomatica (popolazione nera africana), mentre la mancanza di due provoca una una riduzione del volume globulare.
La mancanza totale non è compatibile con la vita.
POLIMORFISMO BILANCIATO: alfa talassemia e malaria. Il parassita responsabile della malaria si replica di meno nei globuli rossi mutati. Gli eterozigoti hanno minore probabilità di ammalarsi di malaria (parte dei globuli rossi non funzionanti)
