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19/04/2017 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS CURSO DE BIOMEDICINA Biomedicina 5ºP (BR256) Variantes estruturais da hemoglobina - anemia falciforme – fisiopatologia, aspectos clínicos e laboratoriais - outros defeitos estruturais das hemoglobinas Anemias Hemolíticas: Prof. Dr. Marcos André C. Bezerra Prof° Adjunto III da UFPE / Pesquisador HEMOPE macbezerra.ufpe@gmail.com Anemias Hemolíticas Classificação fisiopatológica: anemias causadas por aumento da destruição das hemácias. Definição: compreendem um grupo de doenças em que a sobrevida das hemácias em circulação está acentuadamente reduzida e a medula óssea (MO) não é capaz de compensação mesmo aumentando sua produção. Anemias Hemolíticas Mecanismos de Destruição das Hemácias - Fagocitose pelos macrófagos (hemólise extravascular) - Hemólise intravascular Conseqüências da Hemólise Aumentada - Destruição excessiva de hemácias: aumento do catabolismo do heme (elevação da bilirrubina indireta e LDH, icterícia, aumento da excreção de urobilinogênio, cálculos biliares), esplenomegalia, hepatomegalia. - Compensação pela MO: medula hiperplásica, expansão do volume da MO, aumento do número de reticulócitos no SP. Anemias Hemolíticas Causas de Hemólise - Anormalidades da membrana das hemácias - Anormalidades da hemoglobina - Anormalidades das enzimas eritrocitárias - Fatores extrínsecos à hemácia: ruptura mecânica, agentes químicos, biológicos ou microorganismos, fixação de anticorpos à membrana das hemácias. Defeitos intrínsecos das hemácias http://www.ufpe.br/ccb/index.php 19/04/2017 2 Hemoglobinopatias Defeitos na síntese da Hb Estruturais Funcionais Hbs Variantes (HbS) Talassemias • Grupo heterogêneo de doenças genéticas causadas por mutações que afetam os genes responsáveis pela síntese das cadeias globínicas. A molécula de hemoglobina b b a a Sítios de Ligação O2 (Grupo Heme) Síntese de Hemoglobina b a a a a Hb Fetal = 0 - 1% a ab Hb A = 96 - 98% Hb A2 = 2,0 - 3,5% Hb’s Variantes Existem aproximadamente 1268 variantes, sendo a maioria com substituição de aminoácidos da cadeia beta, seguido da cadeia alfa (http://globin.cse.psu.edu/ Atualizado 19-04-2017); No Brasil as variantes mais comuns são as hemoglobinas S e Hb C. http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ http://globin.cse.psu.edu/ 19/04/2017 3 Principais Causas das alterações estruturais da Hb • Mutações nas regiões externas; • Mutações ou deleções nas regiões internas; • Mutações nos contatos ab, aa, bb; • Mutações nos aminoácidos do pacote do grupo heme; • Mutações nos aminoácidos que se ligam ao grupo heme; Mutações nas Regiões Externas • Cerca de 400 tipos diferentes sem conseqüências patológicas. Ex. Hb N, Hb J, Hb G, Hb Porto Alegre; • Hb S e Hb C causam patologia; • Hb S (SS, SC, SD, S/Tal) falcização do eritrócito; • Hb C (SC, CC, C/Tal) cristalização da Hb C. Histórico da Anemia Falciforme • Herrick, 1910 - eritrócitos “peculiarmente alongados e em forma de foice”, em um jovem negro, originário de Granada (Índias Ocidentais), estudante do 1º ano do Chicago College of Dental Surgery, admitido com anemia. • Hanh e Gillepsie, 1927 - descobriram que a falcização dos eritrócitos ocorria como conseqüência da exposição das células a uma baixa tensão de O2. • Neel e Beet, 1949 – definiram a doença somente em estado de homozigose, sendo os heterozigotos portadores assintomáticos. Histórico da Anemia Falciforme • Pauling, 1949 – demonstrou que havia uma diferente migração eletroforética da Hb de pacientes com anemia falciforme quando comparado com a Hb de indivíduos normais. • Ingram, 1956 – bases genéticas que ocasionava a alteração na seqüência da proteína. Ficou caracterizado que a anemia falciforme era ocasionada pela substituição do ácido glutâmico por valina no gene da b, dando origem ao conceito de doença molecular. http://members.aol.com/scd200/sicX1.gif 19/04/2017 4 ALTERAÇÃO MOLECULAR HbS Cromossomo 11 Mutação puntiforme da cadeia b (b6 GluVal) HbC Cromossomo 11 Mutação puntiforme da cadeia b (b6 GluLys) HbE Cromossomo 11 Codon b26 (GAGAAG) (b26 GluLys) HbD-Punjab Cromossomo 11 Mutação puntiforme da cadeia b (b121 GluGln) HEMOGLOBINAS VARIANTES Hemoglobina S e C Hemoglobina D e E Troca de um aminoácido na posição 26 e 121 da Globina Beta Hb D e E Ácido Glutâmico GLUTAMINA = Hb D = Hb E LISINA Anemia Falciforme Do latim: falx = foice; Do grego: drepané = foice; Do inglês: sickle = foice Fisiopatologia - Alteração molecular primária: substituição de uma única base nitrogenada no códon 6 do gene da globina b (adenina substituída por timina). GAG GTG - Substituição do aminoácido ácido glutâmico pela valina. - HbS (a2b S 2) - Baixa tensão de O2 = polimerização das moléculas de HbS = alteração da forma da hemácia (forma de foice) = redução da deformabilidade = oclusão vascular Homozigotos SS = produz apenas cadeias bS = Anemia Falciforme 19/04/2017 5 HbS - Fisiopatologia da Doença Falciforme Infarto Tecidual Hipóxia Crises de Dor Polímero HbS oxigenada desoxigenada b6 GAG GTG Solução HbS Célula HbS GluVal HbS – MECANISMO FISIOPATOLÓGICO Hb A (Glu) HbS (Val) VASO-OCLUSÃO ALTERAÇÕES DE MEMBRANA ADESIVIDADE INFARTO TECIDUAL Oxigenada Desoxigenada Solúvel Polímeros Desidratação Febre Acidose Mutação puntiforme (b6) ANEMIA HEMOLÍTICA CRÔNICA Destruição Precoce (SRE) Redução da vida média HEMOGLOBINAS VARIANTES Hb S - Fisiopatologia Vaso Sanguíneo Polimerização da desoxi-hemoglobina S depende de inúmeras variáveis [O2] pH [Hb S] Temperatura Pressão Força iônica Presença de Hb normais 19/04/2017 6 Vaso-oclusão Evento fisiopatológico principal responsável pelos casos de internações e morbidade. Ocorre principalmente na micro-circulação Maior causa de morbidade: crises vaso-oclusivas Hebbel et al., 2000 Zago et al.,2013 HbS – Genética de Populações - Principal população afetada de origem africana. - Prevalência no Brasil: cerca de 8% dos indivíduos de origem africana possuem o gene bS (AS/SS/SC/S-btal). - Herança Mendeliana (AS x AS = 25% de probabilidade de gerar filho SS). - AS = portadores assintomáticos - SS = Anemia Falciforme - SC/ Sbtal/ SD = Doença Falciforme 19/04/2017 7 Heredograma Anemia Falciforme (HbSS) AS X AS AA AS AS SS Fotos Autorizadas Fotos Autorizadas Teste do Pezinho - Doenças Falciformes Fase II – 13 Estados Fase I NORTE CENTRO- OESTE MS e GO SUL: RS, SC e PR SUDESTE: SP, RJ, MG e ES NORDESTE: BA, PE e MA DF Programa Nacional de Triagem Neonatal (PNTN) para hemoglobinopatias - a Portaria no 822/01 do Ministério da Saúde 19/04/2017 8 Incidência da Doença Falciforme nos Estados Nascem no Brasil cerca de 3.500 crianças/ano com a doença ou 1/1.000 nascidos/vivos (PNTN) MA 1:1400 BA 1:650 MG 1:1400 RJ 1:1200 PE 1:1400 GO 1:1800 SP 1:4000 PR e SC 1:13000 RS 1:10000 MS ES 1:1800 Ministério da Saúde, 2006 SAÚDE PÚBLICA Incidência do Traço Falciforme nos Estados PE 1 : 23 MA 1 : 23 BA 1 : 17 MG 1:23 RJ 1 : 21 GO 1 : 28 SP 1 : 35 PR , SC e RS 1 : 65 MS ES 1 : 28 Nascem no Brasil cerca de 200.000 crianças/ano com traço falciforme (PNTN) Ministério da Saúde, 2006 Triagem Neonatal para Hemoglobinopatias - Objetivos Melhoria do atendimentovisando: - Profilaxia de infecções - Reconhecimento de entidades mórbidas de risco - Segurança transfusional - Interface com atenção básica - Orientação genética familiar 19/04/2017 9 Padrão Normal no Exame do Teste do Pezinho Resultado : Hb FA Hb AA NORMAL Hb AS TRAÇO FALCIFORME Hb SS ANEMIA FALCIFORME Padrões Anormais no Exame do Teste do Pezinho Resultado : Hb FS Resultado : Hb FAS Hb AA NORMAL Hb AS TRAÇO FALCIFORME Hb SS ANEMIA FALCIFORME POR QUE A ANEMIA FALCIFORME Hb SS TEM QUADRO CLÍNICO TÃO HETEROGÊNEO ? ANEMIA FALCIFORME – MUTAÇÃO ÚNICA! -HbS (a2b S 2) - 6º códon do gene da globina b (GAG GTG) PACIENTES COM EVOLUÇÕES CLÍNICAS DISTINTAS Haplótipos relacionados à mutação bs Senegal Benin Camarões Bantu Ásia / Saudi A mesma mutação bS apareceu independentemente em pelo menos 5 diferentes composições genéticas nas proximidades do gene da globina beta. As denominações desses haplótipos foi derivada da região geográfica onde cada apresentou mais elevada prevalência. Os haplótipos Senegal e Árabe-Indiano estão associados com elevados níveis de HbF, ao passo que os haplótipos Benin e Bantu com níveis menores de HbF. 19/04/2017 10 e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I H a p lótip os - b S SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + Sutton et al., 1989 (modificado) HAPLÓTIPOS βS Haplótipos βS • Os haplótipos βS estão associados com a evolução clínica na AF e com níveis de HbF; • CAR ou Bantu (HbF<5,0%); • Benin (HbF: 5 a 15%); • Senegal e Árabe-Indiano (HbF>15,0%). (Powars et al. 1991; Steinberg et al., 1995) ANÁLISE MOLECULAR DOS HAPLÓTIPOS βS PCR – RFLP: restriction fragment length polymorphism, ou polimorfismo de comprimento de fragmentos de restrição. Pesquisa Molecular dos Haplótipos βS por PCR-RFLP 1º Extração de DNA 2º PCR 3º Verificar a amplificação 4º Análise de restrição 5º Verificar a digestão 6º Análise dos resultados 7º Elaboração do mapa 19/04/2017 11 1º Extração do DNA FENOL – CLOROFÓRMIO Lises G.V. Lises G.B. Tranf. pellet Des-Prec proteínas Etanol Abs Tranf. pellet Tranf. pellet Tranf. Sobr. Prec-DNA MgCl2 DNA: molde para a reação Primers (iniciadores): início da polimerização. Determinam os limites do fragmento que será amplificado dNTPs: nucleotídeos livres Co-fatores enzimáticos Taq DNA polimerase: extensão Buffer 2º PCR - Reação em Cadeia da Polimerase e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I H a p lótip os - b S SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + Sutton et al., 1989 (modificado) HAPLÓTIPOS βS Interpretação dos Resultados Clivagem da região G com Hind III. +/+ +/- +/- +/+ +/- +/- +/+ +/+ +/+ +/- +/- Primers Enzima Região Tamanho Fragmento Fragmentos Após Clivagem H0 e H1 XmnI 5’γG 650 pb 450 pb + 200 pb H2 e H3 HindIII γG 780 pb 430 pb + 340 pb + 10 pb H3 e H4 HindIII γA 760 pb 400 pb + 360 pb H5 e H6 HincII yb 701 pb 360 pb + 340 pb + 1 pb H7 e H8 HincII 3’yb 590 pb 470 pb + 120 pb H9 e H10 Hinf I 5’b 380 pb 240 pb + 140 pb 780 pb 430 pb 340 pb 19/04/2017 12 5’G Xmn1 G Hind III A Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - Paciente 2 SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I Análise dos Resultados e Elaboração do Mapa 5’G Xmn1 G Hind III A Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - Paciente 2 SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I 5’ G Xmn1 G Hind III A Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - Paciente 2 SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I 5’ G Xmn1 G Hind III A Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - BEN / BEN Paciente 2 SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I 19/04/2017 13 5’ G Xmn1 G Hind III A Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - BEN / BEN Paciente 2 - / - + / + - / - - / - - / - - / - SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I 5’ G Xmn1 G Hind III A Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - BEN / BEN Paciente 2 - / - + / + - / - - / - - / - - / - SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I 5’γG Xmn1 γG Hind III γA Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - BEN / BEN Paciente 2 - / - + / + - / - - / - - / - - / - SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I 5’ G Xmn1 G Hind III A Hind III yb Hinc II 3’yb Hind II 5’b Hinf I Haplótipo Paciente 1 - / - - / - - / - - / - + / + - / - BEN / BEN Paciente 2 - / - + / + - / - - / - - / - - / - CAR / CAR SENEGAL + + - + + + BENIN - - - - + - CAR - + - - - - SAUDI + + - + + - CAMER - + + - + + e G A yb b 5’ 3’ Hind III Hind III Hinc II Hinf I Xmn I 19/04/2017 14 Hemoglobin. Bezerra et al., 2007. Freqüência da Distribuição (%) de Haplótipos bS na População Brasileira População Nº cromossomos CAR Benin Cam Sen Árabe ATP Recife1 198 79,8 13,6 1,0 0 0,5 5,0 Campinas2 170 61,8 34,7 0 0 0 3,5 Rib. Preto3 68 73,0 25,5 0 1,5 0 0 Salvador4 250 41,6 55,2 1,2 0,4 0,4 1,2 Belém5 260 66,0 21,8 1,3 10,9 0 0 Fortaleza6 44 41,2 55,9 0 2,9 0 0 Porto Alegre7 78 73,0 15,4 0 1,3 0 10,3 Amazônia8 20 60,0 10,0 0 30,0 0 0 Rio de Janeiro9 166 71,7 23,5 0 0 0 4,8 Total 814 59,8 35,6 0,5 1,5 0,1 2,5 1Bezerra et al.; 2Figueiredo et al. 1996; 3Zago et al. 1992; 4Adorno et al. 2005; 5Cardoso e Guerreiro, 2006; 6Galiza Neto et al. 2004; 7Wagner et al. 1996; 8 Pante-de-Sousa et al. 1999; 9Silva-Filho et al. 2007. 19/04/2017 15 Steinberg, M.H.; Blood. 2008 FERTRIN & COSTA, 2010 19/04/2017 16 Modelo de Superposição de Fenótipos Anemia FalciformeManifestações Clínicas - Fase estável da doença: Hb 8g/dl - Crises de falcização: crises vaso-oclusivas ou dolorosas, hemolíticas, aplásicas e síndrome de seqüestro esplênico. 1. Crises Vaso-Oclusivas ou Dolorosas - Adesão de hemácias falcizadas ao endotélio vascular = estase sangüíneo = infarto de á orgãos = necrose. - Normalmente estão associadas ao frio, mudanças bruscas de temperaturas, infecções, febre, diarréia, período menstrual, gravidez e estresse nos adultos. Anemia Falciforme 2. Crises Hemolíticas - Aumento excessivo da hemólise. - Alguns fatores desencadeantes: infecções por Mycoplasma, esferocitose hereditária, condições de baixa tensão de O2. - Agravamento da anemia. - Número de reticulócitos aumentado. 19/04/2017 17 Anemia Falciforme 3. Crises Aplásicas - MO em exaustão: insuficiência transitória da eritropoese (5 a 10 dias). - Alguns fatores desencadeantes: infecçãos por parvovírus, deficiência de ácido fólico. - Queda acentuada nos níveis de hemoglobina. - Número de reticulócitos extremamente reduzido. 4. Crise de Seqüestro Esplênico - Acúmulo rápido de sangue no baço. - Crise mais grave do paciente falcêmico. - Queda nos níveis de hemoglobina (Hb 2g/dl). - Aumento rápido do baço (esplenomegalia). Anemia Falciforme Principais Complicações Clínicas - Pele: palidez, icterícia, úlceras de perna. - Osteoarticular: síndrome mão-pé (dactilite infantil), dores osteoarticulares, necrose asséptica da cabeça do fêmur e do úmero, compressão vertebral. - Olhos: retinopatia proliferativa, glaucoma, hemorragia retiniana. - Sistema nervoso central: AVC. - Cardiopulmonar: insuficiência cardíaca, infarto pulmonar. Anemia Falciforme Principais Complicações Clínicas - Urogenital: priapismo, insuficiência renal crônica. - Gastrointestinal e abdominal: crises de dor abdominal, icterícia obstrutiva. - Geral: retardo do crescimento, retardo da maturação sexual, maior suscetibilidade a infecções (meningite, pneumonia, infecções urinárias, septicemia). Heterozigotos AS = produz cadeias bA e bS = Traço Falciforme (geralmente assintomáticos) Anemia Falciforme Manifestações Clínico-Laboratoriais e Biológicas • ANEMIA • Taxas de Hemoglobina variam entre 6 e 9.5 g/dl • Reticulocitose entre 5 e 20% • Policromasia, pontilhados basófilos, eritroblastos no sangue • Presença de hemácias falcizadas: quase 100% dos casos • Presença de 5 a 40% de hemácias irreversivelmente falcizadas • Anemia piora nas infecções, nas sequestrações esplênicas, sobretudo nas crianças com baço ainda funcionante • A icterícia é às custas da BI que varia de 1 a 8 mg% • Existe uma adaptação à anemia e esse não é o maior problema para esses pacientes 19/04/2017 18 Manifestações Clínicas na DF • Crise vaso oclusiva • Infecção • Crise vaso oclusiva • AVC • Alterações Renais • Complicações Cardiovasculares • Litíase Biliar • Infarto Pulmonar • Lesões Oftalmológicas • Priapismo • Sequestro esplênico • Sindrome Toracica Aguda DACTILITE (SÍNDROME MÃO-PÉ) Sepse p/ Salmonela Seqüestro esplênico Crise Vaso-oclusiva Lesão de Encurtamento Crescimento desproporcional entre os dedos da mão de paciente com anemia falciforme 19/04/2017 19 O infarto do osso e a DOR A LESÃO TECIDUAL A dor semelhante ao esmagamento Crise álgica por infarto ósseo. Crises são responsável por 60% a 80% das admissões hospitalares relacionadas à doença falciforme Alguns depoimentos • “Se eu digo que minha dor só passa com morfina todo mundo logo acha que eu sou um viciado...” • “Aí me aplicam dipirona ou outra coisa tentando enganar a minha dor...” • “Quando digo que não passou e peço algo mais forte dizem logo; ‘tá vendo, você é viciado mesmo...!?” Alguns depoimentos • “Sofro muito num serviço de emergência geral: como não tenho nada quebrado nem ferido o pessoal acha que minha dor pode ficar pra depois...” • “Chego na urgência e ninguém sabe de nada sobre anemia falciforme... Até que venha o remédio...” • “Tenho que esperar fazer a ficha, chegar o médico, chegar a enfermeira, chegar o remédio, que muitas vezes é fraco... e eu, com DOR! Por quê a gente tem que sofrer tanto assim para ser medicado?” Crise Vaso-oclusiva e Icterícia CVO Icterícia 19/04/2017 20 Icterícia Esplenomegalia Foto Autorizada Priapismo Ereção peniana involuntária, dolorosa e prolongada não acompanhada de desejo sexual ou estímulo sexual, persistente por mais de 4 horas. Idade média: 20 anos Emergência Urológica Disfunção Erétil NECROSE AVASCULAR DA CABEÇA DO FÊMUR COM OSTEONECROSE http://4.bp.blogspot.com/_pMxMXFn7L-4/S3wCDZHEtaI/AAAAAAAAM5c/HzuIJ9fu6iM/s1600-h/imgJaundiceBig.jpg 19/04/2017 21 Úlceras de Perna ÚLCERA DE MEMBROS INFERIORES Complicações Neurológicas Haplótipos, a-tal, TNF-a; FV, PM, MTHFR, Klotho, eNOS, VCAM I; MBL ... 19/04/2017 22 Doppler Transcraniano (TCD): Método não invasivo p/ estimar a velocidade do fluxo sangüíneo nos vasos intracraniais largos do polígono de Willis. Medical College of Georgia EVENTOS NEUROLÓGICOS - AVC - Prevenção primária do AVC: Doppler transcraniano • Faixa condicionante para o AVC: > 160 cm/s • Faixa de risco para o AVC: > 200 cm/s Anemia Falciforme • AVC – Crianças com AF - ↑ de 300x para risco de AVC. • AF – Maior causador de AVC em crianças – Até os 20 anos: • 11% das crianças portadoras de AF terão desenvolvido um AVC clínico; • 17-22% das crianças terão um AVC sub-clínico (evidências de infarto cerebral na RMI) Ohene-Frempong et al, 1998; Hoppe, 2003; Hoppe et al.,2004 Hb C - Fisiopatologia 19/04/2017 23 HbC – MECANISMO FISIOPATOLÓGICO Rigidez da membrana HbA (b6Glu) HbC (b6Lys) ANEMIA HEMOLÍTICA CRÔNICA Destruição precoce (SRE) Mutação puntiforme (b6 GluLys) Redução da vida média Cristalização HEMOGLOBINAS VARIANTES Hb C - Genética de populações • Principal população afetada de origem africana; • Prevalência no Brasil: cerca de 1% dos indivíduos de origem africana possuem o gene bC (AC/CC/SC/C- b tal); • Herança Mendeliana; • AC = portadores clinicamente assintomáticos; sangue periférico com hemácias em alvo; VCM reduzido); • CC = Doença da Hb C – anemia hemolítica crônica discreta • SC = Doença Falciforme SC Heredograma Doença Falciforme (HbSC) AS X AC AA AC AS SC 92 HbC – QUADRO CLÍNICO Forma Heterozigota : Hb AC Assintomático Não tem anemia Alteração morfológica: Hemácias em alvo Forma Homozigota : Hb CC Anemia hemolítica crônica de gravidade variável (Hb: 8-12g/dL) Alterações morfológicas Hem em alvo (>80%) Cristais intraeritrocitários de HbC Esplenomegalia Colelitíase HEMOGLOBINAS VARIANTES 19/04/2017 24 DUPLA HETEROZIGOSE – QUADRO CLÍNICO Hb SC Anemia hemolítica crônica discreta a moderada (Hb: 9-13g/dL) Alterações morfológicas Hem em alvo, Cristais de HbC, Esferócitos Menor susceptibilidade a vaso oclusão Crises dolorosas raras Maior Viscosidade Sanguínea Osteonecrose Retinopatia Esplenomegalia HbS/bTalassemia S/b0Talassemia Anemia moderada a grave (Hb: 7-10 g/dL), microcítica hipocrômica Crises vaso oclusivas e necrose asséptica óssea S/b+Talassemia Anemia discreta a moderada (Hb: 10-14g/dL), microcítica e hipocromica Vaso oclusão e necrose óssea raras HEMOGLOBINAS VARIANTES Foto Autorizada Alterações estruturais da Hb Diagnóstico Laboratorial • Determinação da hematimetria • Observação morfológica das hemácias • Determinação do padrão eletroforético (pH alcalino) • Confirmação do padrão eletroforético (pH ácido) • Dosagem das Hbs A2 e Fetal • Quantificação das Hb S, C e outras variantes• Teste de solubilidade ou Teste de falcização (confirmação de Hb S) • Análise familial • Eletroforese de cadeias globínicas • Análise molecular (identificação da mutação) Hemograma na Anemia Falciforme • Hm, Hb e Ht diminuídos • VCM e HCM normais • Leucocitose e trombocitose • Número de reticulócitos elevados • Esfregaço sangüíneo: Anisocitose, poiquilocitose (drepanócitos), eritroblastos. 19/04/2017 25 Hemoglobina S DIAGNÓSTICO LABORATORIAL •Anemia moderada/grave (Hb: 7 a 9 g/dL) •VCM, HCM, CHCM: normais •Alterações morfológicas •Drepanócitos •Hem em alvo •Corpúsculos de Howell-Jolly •Policromasia •Leucocitose discreta Neutrofilia •Trombocitose Contagem de Reticulócitos • Reticulocitose (10-30%) ANEMIA FALCIFORME? HEMOGRAMA Morfologia Eritrocitária Anemia Falciforme Labcen, 2011 Labcen, 2011 19/04/2017 26 Labcen, 2011 Morfologia Eritrocitária Homozigoto HbC Labcen, 2011 Labcen, 2011 19/04/2017 27 Labcen, 2011 Reticulocitose Reticulocitose em amostra de sangue periférico de paciente com anemia falciforme, caracterizando eritropoese acentuada Eletroforese de Hemoglobinas • A eletroforese é uma técnica de separação de substâncias carregadas eletricamente, que, quando submetidas a um campo elétrico, migram em direção ao eletrodo positivo (se forem ânions) ou negativo (se forem cátions). • A mudança de comportamento eletroforético é uma das alterações físico-químicas observada nas hemoglobinas anômalas. A eletroforese utiliza-se desta propriedade alterada para identificar a maioria das hemoglobinas anormais. Eletroforese Qualitativa de Hb em Acetato de Celulose pH 8,0 - 9,0 PRINCÍPIO: • Em pH 8,0 - 9,0 a Hb é uma proteína carregada negativamente, migrando em direção ao pólo positivo. • Esse método identifica as Hbs normais e grande parte das variantes. As diferentes mobilidades verificadas entre as diversas Hbs com defeitos estruturais se devem às alterações de cargas elétricas, causadas por substituições de aminoácidos de diferentes pontos isoelétricos (pI). • Quanto mais negativa for a Hb, ou seja, quanto mais inferior for seu pI em relação ao pH do tampão, mais rápida será a sua migração eletroforética 19/04/2017 28 Padrão Eletroforético 19/04/2017 29 19/04/2017 30 Eletroforese em pH Alcalino * Migração do pólo neg pos * Separação das principais Hb’s * Identificação de Hb’s Variantes Eletroforese em pH Alcalino Esquema das principais Hb’s na Eletroforese alcalina A/Lepore AS AD S/b+ SS S/b0 SD DD SC SE SO + _ A F S-D C-A2-E-O pH Alcalino TRAÇADO ELETROFORÉTICO TRAÇADO ELETROFORÉTICO 19/04/2017 31 Eletroforese em pH Alcalino A F S C - A2 ELETROFORESE DE HEMOGLOBINAS AA, AS E SS A F S A2/C + _ 1 2 3 4 5 6 7 Eletroforese em pH Alcalino 19/04/2017 32 Cromatografia Líquida de Alta Pressão - HPLC • Consiste na separação das hemoglobinas de acordo com o seu tempo de retenção na coluna cromatográfica. Cromatografia Líquida de Alta Pressão - HPLC Lab.Hbpatias-HEMOPE, 2003 Hb AS Hb SS Cromatografia Líquida de Alta Pressão Lab.Hbpatias-HEMOPE, 2003 Hb AD Hb AC 19/04/2017 33 Cromatografia Líquida de Alta Pressão - HPLC Hb FA Hb FAS Lab.Hbpatias-HEMOPE, 2003 Cromatografia Líquida de Alta Pressão - HPLC Hb FS Hb FAC Lab.Hbpatias-HEMOPE, 2003 Focalização Isoelétrica (FIE) Método específico para o fracionamento de espécies moleculares de Hb que diferem somente nas suas quantidades de cargas. A separação não é devida a qualquer efeito seletivo do tamanho da molécula, o seu transporte através do meio se faz com ótima resolução, separando as macromoléculas por seu ponto isoelétrico com diferenças de unidades de pH FSC FS FA AC SD C A2 S F A 19/04/2017 34 AC FAC CD FAD SC C A2 S F A Teste de Falcização Teste Positivo Teste Negativo Preparação da lâmina • Provoca a falcização das hemácias in vitro através da utilização de metabissulfito de sódio 1%. • Não diferencia o homozigoto SS do heterozigoto AS. Teste de Falcização Teste de Falcização 19/04/2017 35 Teste de Falcização Teste de Solubilidade em Papel de Filtro A HbS, em sua forma oxigenada, é insolúvel em tampões fosfato concentrados, de alta molaridade. No teste de solubilidade emprega-se tampão fosfato de alta molaridade e ditionito de sódio, que é um agente redutor. Pac. 1, 2, 3, 5, 6 e 7 – Positivos Pac. 4 e 8 - Negativos 0 Teste de Solubilidade em Tubo A HbS, em sua forma oxigenada, é insolúvel em tampões fosfato concentrados, de alta molaridade. No teste de solubilidade emprega-se tampão fosfato de alta molaridade e ditionito de sódio, que é um agente redutor. Diagnóstico Molecular da HbS HbA CCT GAG GAG HbS CCT GTG GAG 5 6 7 DdeI MstII + - ND SS SS AS M SS SS 382 pb 288 pb 201 pb 88 pb Exon 1 Exon 2 Exon 3 5’ 3’ * DdeI MstII 87pb 201pb 88pb 6pb +/+ -/- 288pb HbA: 201pb+88pb+87pb+ 6pb HbS: 288pb+88pb+6pb 19/04/2017 36 PCR-RFLP (Hb C) Exon 1 Exon 2 Exon 3 5’ 3’ * BseRI 88pb 294pb +/+ -/- 382pb HbA CCT GAG GAG HbC CCT AAG GAG 5 6 7 BseRI [GAG GAG n(10)] + - AA AC CC - CC CC AA ND M CC* Hb S – cd 6 (GAGGTG) cd 6 (GAGGTG) cd 6 Normal - Primer Antisense 1R cd 6 (GAGAAG) Hb C – cd 6 (GAGAAG) cd 6 Normal - Primer Antisense 1R Identificação da Hb S e Hb C por Seqüenciamento Tratamento - Profilático: evitar fatores que podem ocasionar crises de falcização (desidratação, infecções, grandes altitudes, exercícios intensos, frio, anestesia geral). - Boas condições de nutrição e higiene. - Suplementação com ácido fólico. - Imunização para prevenir infecções (vacinas contra pneumococos, haemophilus, meningococos, hepatite B). - Penicilina profilática (menores de 5 anos e esplenectomizados). Tratamento - Crises vaso-oclusivas: repouso, aquecimento de braços e pernas, hidratação, antibióticos (se houver infecção) e analgésicos. - Crises aplásicas e seqüestro esplênico: transfusão sangüínea. - Uso de medicamentos que promovem o aumento da hemoglobina fetal (hidroxiuréia). - TMO - Cuidados durante a gravidez e na utilização de anestesia em cirurgias. Aconselhamento Genético Diagnóstico Pré-Natal 19/04/2017 37 19/04/2017 38 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS CURSO DE BIOMEDICINA Biomedicina 5ºP (BR256) Hemoglobinas Instáveis Prof. Dr. Marcos André C. Bezerra Prof° Adjunto III da UFPE / Pesquisador HEMOPE macbezerra.ufpe@gmail.com Hemoglobinas Instáveis • Atualmente, há cerca de 1268 mutações descritas que resultam em variantes estruturais da hemoglobina; • Destas, 148 levam à produção de hemoglobinas instáveis; • As Hbs Instáveis constituem um grupo de variantes genéticas de Hbs em que a mutação nas globinas a e b afeta a estrutura da molécula tornando-a instável. Hemoglobinas Instáveis • A maioria dessas variantes causa anemia hemolítica em seus portadores, cuja intensidade é diretamente proporcional ao grau de instabilidade da hemoglobina anômala. • Hbs Instáveis surgem como resultado da síntese anormal da estrutura das cadeias globínicas, usualmente simples troca de aminoácidos, mas ocasionalmente deleções, inserções ou cadeias truncadas e extensas; • Comumente se apresentam como anemias hemolíticas hereditárias de herança autossômica-dominante. http://www.ufpe.br/ccb/index.php 19/04/2017 39 Hemoglobinas Instáveis • Uma das principais características das Hbs Instáveis que causam anemia hemolítica é a presença de corpos de inclusão conhecidos por corpos de Heinz; • A apresentação das HbInstáveis é sob a forma de crises de hemólise; • Fatores desencadeantesde instabilidade da Hb: infecção, contato com substâncias químicas oxidantes, uso de antibióticos ou quimioterápicos antibacterianos. Hb Instável • Deve-se suspeitar da presença de uma Hb Instável em pacientes que tem anemia hemolítica crônica sem uma causa óbvia mais comum, em especial quando a doença se manifesta desde a infância, e nos pacientes que desenvolvem crises hemolíticas quando expostas a medicamentos, infecções ou intoxicações. Causas Bioquímicas das Hbs Instáveis A estrutura tetramerizada da molécula de Hb se mantém estável por meio de ligações efetuadas por aminoácidos. As principais causas das Hbs instáveis são: • Mutações em aminoácidos que fazem os contatos interglobinas a - b; • Mutações em aminoácidos que protegem o grupo heme; • Mutações nas regiões internas das globinas beta e alfa. Causas Bioquímicas das Hbs Instáveis Substituições de qualquer um desses resíduos, pertencentes a um dos 3 pontos estabilizadores, por outro de características físico-químicas diferentes, por ex: tamanho, ponto isoelétrico e polaridade, impossibilitará a manutenção da integridade molecular. Essa desestabilização ocorrerá, inicialmente, pelo afrouxamento da sua estrutura, permitindo o acesso de água para o interior do grupo heme, oxidando-o. Em seguida, ocorre o processo de desintegração do tetrâmero, cujos polipeptídeos desagregados precipitam-se no interior dos eritrócitos sob a forma de corpos de Heinz. 19/04/2017 40 Mutações em regiões de ligação com o heme ou entre as cadeias importantes para a manutenção da estabilidade da molécula precipitação hemólise; Corpos de Heinz positivos; Teste de estabilidade em n-butanol; Teste de estabilidade em isopropanol; Teste de instabilidade térmica. Hemoglobinas Instáveis Testes de Instabilidade • Teste de estabilidade em n-butanol; • Teste de estabilidade em isopropanol; • Teste de instabilidade térmica. Testes de Instabilidade • Quando a hemoglobina, é dissolvida em um solvente como o isopropanol ou n-butanol, que são mais apolares que a água, as ligações hidrofóbicas são enfraquecidas e a estabilidade da molécula é diminuída; • Ou Quando a hemoglobina em solução é aquecida, as ligações hidrofóbicas são enfraquecidas e a estabilidade da molécula é diminuída; • Sob condições controladas a Hb instável precipita, enquanto a Hb normal permanece em solução. Teste de Estabilidade em N- Butanol A = CONTROLE NL B = Hb Instável C = Hb H 19/04/2017 41 Teste de Estabilidade em Isopropanol Teste de Instabilidade Térmica Pesquisa de Corpos de Heinz Corpos de Heinz Hb Instável ou Talassemia??? • Paciente caucasóide de 8 anos; • Procedente de Caruaru-PE; • Encaminhado para investigar anemia hemolítica crônica, microcitose/hipocromia, icterícia, hepatoesplenomegalia e necessidade de transfusões sangüíneas; • Acompanhado no ambulatório do Hospital HEMOPE. 19/04/2017 42 Caso Índice 1 • Os dados hematológicos obtidos foram os seguintes: GV=3,82 (106/mm3), Hb=9,1 g/dL, Ht=31,0%, VCM=78,0 fL, HCM=23,8 pg e contagem de reticulócitos de 11,35%. A dosagem de bilirrubina total foi 2,5 mg/dL e bilirrubina indireta de 1,54 mg/dL. A dosagem de haptoglobina foi inferior a 7,31 mg/dL, de ferritina 96,82 ng/mL e de ferro sérico/TIBC 60,0 g/dL e 211,0 g/dL, respectivamente. Dados Eletroforéticos • Nas eletroforeses de Hb Hb AA; • Eletroforese de cadeias Normal; • Hb A2 e Fetal foram de 4,1% e 5,0%, respectivamente; • A focalização isoelétrica revelou frações nas posições de Hb A e Hb Fetal, mas a banda correspondente a Hb Fetal foi de 20%; • Eletroforese e hematimetria dos “pais” Normais; • Mutação de novo??? Focalização Isoelétrica Testes Complementares • Testes de instabilidade todos positivos; • Corpos de Heinz positivo; • Testes funcionais demonstraram afinidade aumentada pelo O2 (com e sem fosfatos orgânicos), bem como uma cooperatividade diminuída comparada com a Hb A, compatível com a instabilidade apresentada. 19/04/2017 43 HPLC de Fase Reversa Análise Molecular • Análise molecular do gene da globina b identificou uma mutação no códon 122 (TTCTCC), em heterozigose, que causa a substituição do aminoácido fenilalanina por serina na correspondente posição da cadeia b; • O paciente apresentou ainda heterozigosidade do polimorfismo Xmn I, o que poderia se relacionar ao aumento de Hb Fetal observado. O genótipo alfa foi normal (aa/aa). Eletroferograma A/G A B Figura 1: Eletroferograma da fita antisense do gene da globina b humana. A. Fita antisense normal de uma região do éxon 3. B. Fita antisense com a mutação no códon 122 (TTCTCC) do éxon 3. Análise Molecular dos “pais” • O seqüenciamento dos pais ausência de alterações na cadeia b; • Investigação da paternidade exclusão do suposto pai; • Encaminhamento de uma nova família com quadro clínico e laboratorial com o caso descrito. 19/04/2017 44 Nova variante de globina beta, indistingüível das Hbs normais, instável e com alteração funcional Hb Caruaru (Pernambuco) (b122 PheSer) Estudo Familiar • A análise familiar mostrou que o pai do paciente, bem como 6 de seus 12 tios (irmãos do pai do paciente) e 3 primos, também eram portadores da Hb Caruaru; • Todos os portadores apresentavam anemia hemolítica crônica; • Nenhuma mutação foi detectada no DNA de seus avós, embora a maternidade e paternidade tenham sido confirmadas; • O DNA do esperma do avô foi analisado e não mostrou nenhuma alteração, sugerindo que a mutação esteja nas células germinativas da avó. Heredograma da Hb Caruaru III- 17 II-5 II-6 II-3 II-2 III-1 III-2 II-4 III-3 III-4 III-5 II-8 II-7 III-6 II-10 II-9 III-7 III-8 III-9 II-12 II-11 III- 10 II-13 III- 11 III- 12 II-15 III- 13 III- 14 III- 15 III- 16 II-19 II-20 II-21 II-22 II-23 II-14 II-16 II-17 II-18 II-24 I-4 I-3 I-5 I-6 I-7 II-25 I-1 I-2 II-1 ? Died Hb Caruaru carrier Normal 19/04/2017 45 Hb Caruaru (b122 PheSer) • A mutação encontrada aqui não havia sido previamente descrita. O aminoácido que ocupa a posição 122 da cadeia beta participa dos contatos a1/b1; • A incorporação de serina (resíduo hidrofílico) no lugar da fenilalanina (resíduo hidrofóbico) pode ser responsável pela instabilidade estrutural observada na Hb Caruaru. Hb Instável ou Talassemia??? • Uma mulher caucasiana, 36 anos, descendência portuguesa; • Procedente de Olinda-PE, encaminhada para investigar anemia hemolítica, com microcitose e hipocromia; • Apresentando icterícia, hepatoesplenomegalia e necessidade de transfusões sangüíneas; • Acompanhado no ambulatório do Hospital HEMOPE. Caso Índice 2 • Os dados hematológicos e bioquímicos foram os seguintes: GV=3,48 (106/mm3), Hb=7,8 g/dL, Ht=26,6%, VCM=76,4 fL, HCM=22,4 pg, reticulócitos=18,6%, bilirrubina total=5,2 mg/dL e indireta= 4,6mg/dL, haptoglobina < 7,3 mg/dL, ferritina=18,6 ng/mL, ferro sérico=79,0 g/dL e TIBC=421,0 g/dL. Dados Eletroforéticos • A eletroforese de Hb (alcalina) apresentou uma banda no lugar de HbS (7%); • As eletroforeses ácida e de cadeias globínicas foram normais; • Na FIE foram observadas bandas na posição de HbS (3%) e HbC (4%); • No HPLC apresentou HbF: 1,5% e HbA2: 9,5%. 19/04/2017 46 Testes Complementares • Testes de instabilidade todos positivos; • Corpos de Heinz positivo; • Testes funcionais demonstraram afinidade diminuída pelo O2 (sem fosfatos orgânicos), bem como uma cooperatividade diminuída comparada com a Hb A, compatível com a instabilidade apresentada. Análise Molecular • O seqüenciamento do gene da globina b demonstrou deleção de 12 pares de base (-GAAGTTGGTGGT), removendo os codóns 22 a 25, em heterozigose, confirmado por clonagem;• O paciente apresentou o polimorfismo Xmn I normal e a análise do gene da globina a mostrou heterozigose para a deleção -a3.7 kb. Eletroferograma Eletroferograma da fita sense do gene da globina b humana. A. Fita sense normal de uma região do éxon 1. B. Fita sense com a deleção dos Códons 22/23/24/25 (-12pb) do éxon 1. Produto de PCR clonado em vetor pGEM- T easy vector (PROMEGA). Mutante Normal [ ] Região deletada Estudo Familiar • O pai da paciente é clinicamente e hematologicamente normal (HbAA, aa/aa); • A mãe é heterozigota da HbS (HbAS) e também apresenta a deleção -a3.7 kb, em heterozigose; • Os pais não apresentaram Hb Olinda, embora os testes de maternidade e paternidade foram confirmados; • O filho da paciente apresentava apenas a deleção -a3.7 kb, em heterozigose (HbAA,-a/aa). 19/04/2017 47 Heredograma Hb Olinda Hb Olinda [beta22 – 25]: Uma Variante Causada pela Deleção de 12 pb no Gene da Globina b • A mutação encontrada aqui não havia sido previamente descrita. Esta Hb é composta por uma globina b menor que a normal e muito instável, conseqüente da remoção de 4 aminoácidos (-Glu-Val-Gly-Gly-) localizados nas posições 22 a 25 da cadeia b; • Essa mudança do código de leitura, trouxe os resíduos 23 e 24 antes externos, para dentro da molécula de Hb (Glu-Ala-Leu-Gly); • Substituições nessas posições, especialmente no códon 24, que está próximo ao contato com a hélice E, leva à anemia hemolítica e à produção de variantes com estabilidade e função alteradas.
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