Hemoglobinopatias CHIAPPE

S C

Florida

Bs.As.G-FiladelfiaDaneshgah

Teheran

Saint-Étienne N-Baltimore

Hasharon

M-SaskatoonE

Ramban

D-Los Ángeles

Hbpatías Hospital Francés

Sunshine Seth

ADN

ARNm inmaduro

ARNm maduro

Proteína

53 89 130 223 850 126 135 (nucleótidos)

Gen globina: cromosoma 11

29.6 74.3 42 = 146 aminoácidos globina

Transcripción

Procesamiento

Traducción

Cap- -Poli AI II III

Exon Intron Exon Intron Exon I I II II III

Hemoglobinopatías= defectos gen globina

delecionales mutacionales

Cantidad Estructura globina primariasintetizada

Hbpatías estructurales normal anormalS. talasémicos dism o aus normalHbpatías talasémicas disminuída anormalS. sobreexpresión aumentada normal

alteración

Hemoglobinopatías: defectos genéticosDeleciones - gen +0

- gen 0 - gen Lepore PHHF

Mutación puntual- Transcripción + PHHF- Procesamiento Empalme - Desactiva sitios normales: - Secuencia crítica 0 - Secuencia consensual + - Activa sitios alternativos: en intrón + en exón + Hb E Caping + Señal de poliadenilación +- Traducción Alteración del encuadre 0 Mutación señal de comienzo 0 Mutación señal fin de traducción + C.Spring Mutación sin sentido 0 Mutación con sentido equivocado Hbpatías- Inestabilidad cadena de globina +

Hemoglobinopatías estructurales Clasificación funcional

Alteración Clínica EjemploNinguna Silente --Polimerización Vasooclusión SInestabilidad Hiperhemólisis ZurichAfinidad por O2 Poliglobulia HiroshimaAfinidad por O2 Seudoanemia Vancouver

Cianosis Beth IsraelOxidación Fe+++ Seudocianosis Saskatoon

Hbestructuraterciaria

Hbpatías inestables – Diagnóstico- AH en el heterocigota (AD)

Variable + exacerbaciones x - acidosis- fiebre- drogas- PV B19

- Pigmenturia (dipirroles fluorescentes)Hbs Köln – Zurich (def. metenil oxigenasa) (HH: +++ +)

- Cuerpos de Heinz- Banda anormal en electroforesis de Hb- Prueba de inestabilidad positiva

- calor 50º x 1-2 hs (normal ≥ 55º)- isopropanol (Carrell y Kay)

(falsos positivos con Hb F > 5%)

Cuerpos de Heinz

- múltiples: por precipitación de- Hb H (4) (= - talasemias)- Hb inestable

- (pre y post esplenectomía)

- único: por precipitación de- cadenas (= - talasemias)

- sólo en médula ósea- Hb desnaturalizada

- sólo post esplenectomía

Glucosa Glu H2O + ½ O2

Cys

GC Catalasa

G6P Gly

NADP+ 2 GSH H2O2 Hb Cb5+++ NADH

NADPH Cb5++ NAD+

6PG

NADP+ AzMet NADPH

NADPH GS=SG 2 H20 Hb AzMet NADP+

R5P

PRPP

G3P

F1-

6DP

F

6P6P

GD

G

6PD

H

K

Hemicromos reversibles

Hemicromos irreversibles

Cuerpos de Heinz

ox

red

MetaHb- prevención- reducción

Fe+++

Fe++

GS=SG-R GSH-P (FAD) (Se)

Hemicromos5ª (E8) o 6ª (F7) posición reemplazada por ligandos provistos por la globina

Grupohidroxilo

F7

E8

Grupohistidil

protonado

Grupohistidil noprotonado

Aminaalifática

Cisteína

reversibles irreversibles

Cuerpos de inclusión (Heinz)

- espontáneos o inducidos por:

- nitrato de Na

- acetilfenilhidrazina

- demostrados con colorantes supravitales

- azul brillante de cresilo

- violeta de metilo

- azul de metileno

- azul de rodanilo

Hiperhemólisis por Hb inestableDiagnóstico diferencial

- con cuerpos de Heinz- deficiencia de G-6PD- metahemoglobinemia adquirida- stress oxidante

- sin cuerpos de Heinz- anemia hemolítica autoinmune- enzimopatías- enfermedad de Wilson- porfiria eritropoyética

Hemoglobinas inestablesInterferencia interacción hem-globina- Reemplazo His E7 o F8 por AA Tyr: Hbs Istambul, Zurich- Sustitución en bolsillo de hem de AA con cadena lateral no polar por AA con cadena lateral cargada: Hb BristolAlteración estructura secundaria- Reemplazo AA por Pro en segmento helicoidal: Hb Santa Ana- Reemplazo Gly por otro AAAlteración estructura terciaria- Reemplazo de AA por AA con residuo cargado (hidrofílico) mirando al interior: Hb Indianapolis- Reemplazo de AA por AA no polar (hidrofóbico) en superficie- Reemplazo dentro de la molécula de un AA por otro AA con cadena más voluminosa- Deleción: Hbs Freiburg, Gunn Hill- Elongación: Hb CranstonAlteración estructura cuaternaria- Mutaciones que alteran uniones en áreas de contacto 11: Hb Peterborough

Bolsillo del hem

Hbpatías inestablesMutaciones vecinas al bolsillo del hem

Hbpatías inestablesDeleciones

Talasemias dominantes vs Hbpatías inestables ADN

Transcripción TalasemiasARNm

ProcesamientoARNm maduro Talasemias

Traducción dominantes globina

Hem Hbpatíasmonómero - inestables

dímero

tetrámero 2 2 Hbpatías

Mutaciones puntuales en CD 28 CTG (Leu)

Arg = Hb Chesterfield Talasemia dominante

28 Leu Pro = Hb Genova Hb inestable severa

Gln = Hb St Louis Hb inestable severa + meta Hb

Talasemias dominantes vs

Hbpatías inestables

Diagnóstico Talasemia Hbpatíadiferencial dominante inestable

Hemólisis MO > SP SP > MOCuerpos de Heinz MO (SP) SPHbpatía estructural -- (±) +

Molécula de Hb: estructura cuaternaria

PM: 6400050 x 55 x 64 Å

Hb: estructura cuaternaria ConformaciónT: deoxi Hb R: oxi Hb

Conformación TPuentes de H 99 (G1) Asp - 42 (C7) Tyr switch 37 (C3) Trp - 94 (G1) Asp bisagraPuentes salinos 141 (HC3) Arg - 126 (H9) Asp

- 127 (H10) Lys 146 (HC3) His - 94 (FG1) Asp

- 40 (C5) LysUniones 2,3-DPG 1 (NA1) Val 2 (NA2) His 82 (EF6) Lys 143 (H21) His

Dímero

cont

acto

2

2

cont

acto

2

2

contacto1 2

contacto2 1

Dímeros

1 1 2 2

Tetrámero de Hb

Desplazamiento de 1 1 sobre 2 2Deoxi Hb Oxi Hb

Área de contacto 1 2

Área de contacto 1 2

2,3-DPGUnión a cadenaslaterales de AA

NA1 (1) ValNA2 (2) HisCF6 (82) LysH21 (143) His

Posición del Fe con respecto al plano de la PP IX

Bolsillo del hem

1) Hb deoxigenada

2) Hb oxigenada

Extremo carboxiterminal de cadena ß-globina Modificaciones con la oxigenación

Deoxi Hb (T)

Oxi Hb (R)

Desanclaje Tyr HC 2 de Val FG 5

Ruptura puente salino entre His HC 3 y - Asp FG 1 - Lys C 5 (alfa)

Hb: estructura cuaternaria ConformaciónT: deoxi Hb R: oxi Hb

CurvaafinidadHb / O2

pCO2 pH 2,3-DPG temperatura

Curva disociación de la Hb en hipoxia

Desviaciónde la curva

a la derecha

NO entregaO2 a los tejidos

Curva disociación de la Hb en anemia

Desviaciónde la curva

a la derecha

50 % Hb 27 % O2

entregado a tejidos

Curva disociación de la hemoglobina

98

858275

5552

32

13

30

23

23

19 26 38 79 100 pO2 mm Hg

100

50

% S

atu

raci

ón

O2 M

ioglo

bina

Hb

Afin

H

b A

Hb Afin

Hb Afin

Hb Olympia 20 (B2) Val Met (Afinidad por O2 aumentada) Curva de disociación de la Hb

Hb Yakima: curva de disociación

Poliglobulias +12% +25%Hto: 47 6 % VGT: 29 3 ml/Kg = 32 36 ml/Kg 42 6 % 26 3 ml/Kg = 29 32 ml/Kg

Poliglobulias relativas: VGT +12% aparentes: VGT > +12% +25% absolutas: VGT > +25%

Poliglobulias relativas1) por hemoconcentración: - deshidratación - diarrea - quemadura - diabetes - diuréticos - postoperatorio2) poliglobulia espúrea (= de stress, S. De Gaisböck)

POLIGLOBULIAS: ClasificaciónA) Relativas 1) por hemoconcentración 2) poliglobulia espúrea (Gaisböck)B) Aparentes ( VGT < 25%)C) Absolutas 1) Secundarias a) por aumento de eritropoyetina

• apropiado: por hipoxia tisular - por disminución de la pO2 arterial - por capacidad transporte de la Hb - por capacidad liberación de O2 - por hipoxia local renal

• inapropiado: secreción autónoma b) por aumento de andrógenos 2) Policitemia vera 3) Eritrocitosis pura

Poliglobulias: plan de estudios

- Valores e índices eritrocíticos

- Volumen globular total 59Cr

- Electroforesis de Hb ( en 30/100 variantes)

- Dosaje Epo

- pO2 arterial - pO2 50

- Curva disociación Hb - bifásica (Hb H)

- trifásica

- Estudio funcional respiratorio

- TAC abdomen

Estudio de la afinidad de la Hb por el O2

Determinación del % de Hb saturada de O2

Métodos tonométricos (mediciones puntuales)

Deoxi oxi

Métodos continuos (más precisos)

Oxi deoxi

Poliglobulias – algoritmoEpo - normal o baja PV

- inapropiado secreción autónoma- apropiado:

pO2 50 - baja (alta afinidad)- Hbpatía con alta afinidad- intoxicación CO- 2,3-DPG- hiperactividad PK, ATP

- normal o alta- secundarias- EpoR truncado- mutación VHL (Chuvash) (+++)

Hbpatías con afinidad por O2

Cuadro clínico depende de:

- Severidad de la mutación

Hb Chesapeake 92 (FG4) ArgLeu

- Efecto dosis Mutación gen > 2 > 1

Tetrámeros normales híbridos anormales

(40 %) 36 48 16

(25 %) 56 37 6

Hemoglobinopatías con afinidad por O2

2/3 de la variantes no presentan poliglobulia

Motivos

- El aumento de la afinidad por el O2 es leve

- La variante es inestable hiperhemólisis

Ej.: Hb Köln 98 (FG5) ValMet

Hb Köln / 0-tal = talasemia intermedia

Semi Hb: - hem sólo en cadenas normales

- afinidad muy aumentada

- alta inestabilidad

Hbs con afinidad aumentada por el O2Alteración contacto 12 terminal 141 (HC3) Arg Cys Hb Nunobiki Unión flexible 92 (FG4) Arg Leu Hb Cheasapeake Switch 99 (G1) Asp His Hb Yakima terminal 146 (HC3) His Asp Hb Hiroshima

Alteración contacto 11 101 (G3) Val Met Hb San Diego

Alteración unión 2-3 DPG 82 (EF6) Lys Asn Hb Providence

Alteración estructura cuaternaria Polimerización por puentes S-S

19 (A6) Ser Cys Elongación cadena ( + 11 AA) Hb Tak

Mecanismo desconocido 103 (G5) Phe Leu Hb Heathrow

Mutaciones 99 (G1) Asp afinidad por O2

GAT Asp Hb A

CAT His Hb Yakima

AAT Asp Hb Kempsey

TAT Tyr Hb Ypsilanti

GCT Ala Hb Radcliffe

GGT Gly Hb Hotel Dieu

GTT Val Hb Chemilly

GAA/G Glu Hb Coimbra

Mutaciones 146 (HC3) Hisafinidad por O2

CAC Tyr Hb A

GAC Asp Hb Hiroshima

AAC Asn ??

TAC Tyr Hb Bologna

CTC Leu Hb Cowrwo

CCC Pro Hb York

CGC Arg Hb Cochin-Port Royal

CAA/G Gln Hb Kodaira

Mutaciones que afectan la unión 2,3-DPG

1 Val -- --

2 His -- --

82 Lys Thr Hb Rahere

Met Hb Helsinski

143His Arg Hb Abruzzo

Gln Hb Little Rock

Pro Hb Syracuse

Curva disociación de la hemoglobina

98

858275

5552

32

13

30

23

23

19 26 38 70 79 88 100 pO2 mm Hg

100

50

% S

atu

raci

ón

O2 M

ioglo

bina

Hb

Afin

H

b A

Hb Afin

Hb Afin

Kansas Beth Israel

Hb con afinidad disminuída por O2

entrega de O2 a los tejidos

Hbs con afinidad disminuída por el O2

Alteración contacto 12 Unión flexible 94 (G1) Asp Asn Hb Titusville Switch 102 (G4) Asn Ser Hb Beth Israel

Alteración contacto 11 108 (G10) Asn Asp Hb Yoshizuka 73 (E17) Asp Tyr Hb Vancouver

Obstaculización unión hem-ligandos 21 (B3) Asp Gly Hb Connecticut

Hb Hiroshima 146 (HC3) HisAsp

Afinidad por O2 Efecto Bohr 50%

Hemoglobinas M

fenólico de tirosinaGrupo

carboxilo de ácido glutámico

forman unión covalente con Fe del hem lo estabilizan en la forma oxidada =

metahemoglobina

Hbs M

E7 His Tyr Tyr TyrBoston Saskatoon Osaka

E8 His Tyr Tyr Tyr Iwate Hyde Park Fort Ripley

E11 Val Glu Milwakee

B10 Leu Met Chile

Oxidación de la Hb a meta Hb

Modificaciones en elespectro de absorción

- desaparición de banda a 575m- aparición de banda a 613 m

Oxi Hb

Deoxi Hb

Meta Hb

Hb: espectro de absorciónen regiones de luz ultravioleta y visible

Oxi Hbs Mespectro deabsorción

Hb MMeta Hb normal

Cianosis y seudocianosis

- Cianosis - deoxi Hb > 5 g/dl - patología - cardíaca - pulmonar

- Hbs afinidad O2 - meta Hb > 1.5 g/dl - stress oxidante +

- (déficit sistema preventivo) -- déficit sistema reductor + - meta Hb reductasa I

- Seudo II cianosis III

IV - citocromo bs- Hemoglobinas M -

- sulfo Hb > 0.5 g/dl - exposición a SH2

- stress oxidante - carboxi Hb - intoxicación por CO

Azu

l de

met

ilen

o

Gen cytb5r (22q13q-ter)

31 KB – 9 exones2 transcriptos:

H2N COOH- 300 AA = unido a membrana de:

- reticulo endoplásmico- membrana interna de mitocondriasFunciones:- desaturación y elongación ác. grasos- biosíntesis colesterol- metabolismo drogas mediado x P-450

- 275 AA = soluble

Deficiencia cytb5r – Cuadros clínicos

Tipo I (leve) Deficiencia forma soluble en GR17 mutaciones identificadassentido equivocado inestabilidad

- cianosis

Tipo II (severo) Deficiencia ambas formas17 mutaciones identificadassin sentido ± sentido equivocado

- cianosis- retardo mental severo- trastornos desarrollo neurológico x alt.

metabolismo colesterol y ácidos grasos

Seudocianosis por metahemoglobinemia

Prueba terapéutica

-Azul de metileno

- oral: 100 – 300 mg/día

- EV 1 mg/Kg

-Ácido ascórbico

- 500 mg/día

-Riboflavina

- 20 – 60 mg/día

Salta, 23 - 26 octubre 2007