hemoglobinopatias química biológica patológica dra. silvia varas [email protected]...
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HEMOGLOBINOPATIAS
Química Biológica Patológica
Dra. Silvia [email protected]
I-Alteraciones Estructurales
Tema:3 (3)
Esquema de la Molécula de Hemoglobina
Ontogenia cadenas de globina
1
, , , ,
Síntesis de cadenas de globina % en embrión, feto y lactante
El hierro se une la Hys F8 ( histidina proximal)
Al otro lado se encuentra la Hys E7 (histidina distal) donde se une el O2, CO2
y CO
UNION DEL HEM A LA GLOBINA Y AL OXÍGENO
Cada subunidad esta constituida por 8 hélices rotuladas AH conectadas por uniones polipeptídicas cortas
RESIDUOS EN CONTACTO CON EL HEM
Los residuos no polares en los segmentos C, CD, E, F y FG protegen la abertura al impedir que el agua penetre.
BOLSILLO DEL HEM
La jaula hidrofóbica donde se encuentra el hem es la fuerza estabilizadora principal para la unión del hem a la proteína
El medio no polar dificulta la oxidación de Fe2+ a Fe3+.
DesoxihemoglobinaLa oxigenación pone a las cadenas mas
juntas
Oxihemoglobina
Estado Oxihb o Relajado (R)
Estado R: hay cerca 40 contactos (19 puentes de hidrogeno)
Estado Desoxihb o Tenso (T)
Estado (T): hay cerca 22 contactos (12 puentes de hidrogeno)
La mayoría de los movimientos de oxigenación/deoxigenación toma lugar en las interfaces 12 (21)
Las interfaces 11 (22) permanecen inmóviles
Desoxigenación: Oxigenación: ------
HEMOGLOBINOPATÍASHEMOGLOBINOPATÍAS
ALTERACIONES CUALITATIVASALTERACIONES CUALITATIVAS Hemoglobinopatías estructuralesHemoglobinopatías estructurales
ALTERACIONES ALTERACIONES CUANTITATIVASCUANTITATIVAS Síndromes TalasémicosSíndromes Talasémicos
Clasificación:
ESTRUCTURALES
Cadenas Cadenas Cadenas Cadenas Fusión de
Cadenas:
TALASEMIAS
- talasemia - talasemia - talasemia - talasemia - talasemia
PERSISTENCIA HEREDITARIA DE HEMOGLOBINA F
Con deleción
Sin deleciónLigado al cluster No Ligado al cluster
Clasificación según FenotipoI-Propiedades físico-químicas alteradasA-HbS (polimerización deoxihb S): síndromes drepanocíticosB-HbC (cristalización): anemia hemolítica, microcitosis
II-Variantes de Hemoglobina InestablesA-Anemia hemolítica de cuerpos de Heinz Congénita
III- Variantes con afinidad al O2 alteradaA-Variantes con alta afinidad: eritrocitosisB-Variantes con baja afinidad: anemia, cianosis
IV-Hemoglobina M A-Metahemoglobinemia, cianosis.
V- Variantes que causan un fenotipo talasémico
VARIANTES ESTRUCTURALES DE HEMOGLOBINAS
NOMENCLATURA PATOLOGIA MOLECULAR: a-Sustituciones de una única base. HbS b-Variantes de cadena de hemoglobina
elongadas (cadenas alargadas). Hb CS c-Cadenas de globinas truncadas (deleción
de fragmentos). Hb Leiden, Gun Hill d- Hemoglobinas de fusión (hibridización
anómala). Hb Lepore
a-Sustituciones de una única base.b-Variantes de cadena de Hb elongadas.
Mutantes de Terminación: Cadenas Alargadas
Los mutantes de terminación son todos variantes de la cadena alfa globina donde hay una única sustitución de base en el codón stop UAA .
Hb Constant Spring. 1 y 2 Adulto Normal; 3 y 4 heterocigota para HbCS y º-talasemia con HbH;5:Adulto Normal; y 6 componente heterocigota para º-talasemia y HbCS
c-Cadenas de globinas truncadasEn este caso, un o más aminoácidos adyacentes se pierden, pero se conserva el resto de la cadena normal. Estas variantes involucran la deleción de 1 o más codones intactos, no afectando el marco de lectura de la proteína restante.
Consisten en una perdida de uno o varios nucleótidos en la secuencia del DNA que codifica la síntesis de una cadena de globina. Son ejemplos de deleciones las Hb Freiburg (deleción de un aminoácido), Hb Lyon (deleción de dos aminoácidos) y Hb GunHill (deleción de cinco aminoácidos).
d- Hemoglobinas de fusiónHemoglobina Lepore Hemoglobina Kenya
Hb Lepore tiene los primeros 20 a 80 aminoácidos de las cadenas y los últimos 50 a 100 aminoácidos del extremo C-terminal de la cadena .
-El gen híbrido δβ se llama Lepore y - El gen híbrido βδ se llama anti-Lepore
Clasificación según FenotipoI-Propiedades físico-químicas alteradasA-HbS (polimerización deoxihb S): síndromes drepanocíticosB-HbC (cristalización): anemia hemolítica, microcitosis
II-Variantes de Hemoglobina InestablesA-Anemia hemolítica de cuerpos de Heinz Congénita
III- Variantes con afinidad al O2 alteradaA-Variantes con alta afinidad: eritrocitosisB-Variantes con baja afinidad: anemia, cianosis
IV-Hemoglobina M A-Metahemoglobinemia, cianosis.
V- Variantes que causan un fenotipo talasémico
Hemoglobina S Hemoglobina C Hemoglobina E Hemoglobina D
I-Hemoglobina con Propiedades Fco-Qco Alteradas
Anemia Falciforme, Drepanocítica, en Forma de Hoz (sickle), o HbS
6
Cadena
GTGGAG
WT: Ac.Glutámico
GTGGAG
S: Valina
Fisiopatología: POLIMERIZACION DE HEMOGLOBINA La presencia de HbS, permite a esta
polimerizar cuando se desoxigena (Estado T), ya que la valina (pero NO Ac.Glutámico) puede unirse a ésteres complementarios en cadenas de globina adyacentes
La valina (2) se une a un bolsillo hidrófobo sobre la subunidad 1 de una molécula vecina de oxihemoglobina.
1 2
Micrografía electrónica de fibras teñidas negativamente de HbS y la estructura deducida por reconstrucción de la imagen tridimensional. Las fibras reconstruidas esta presente como modelos de balones, (cada balón representa un tetrámero de HbS). Los modelos se presentan como la cubierta exterior (a), el núcleo interno (b) y una combinación de ambos filamentos el externo y el interno (c)
a
b
c
c/polímero= 14 haces longitudinales= cuerpo tactoide
Estructura cilíndrica, insoluble y rígida
Fibras de desoxihemoglobina S
Fisiopatología: POLIMERIZACION DE HEMOGLOBINA DESHIDRATACION CELULAR DISMINUCIÓN DEL NO Y DISFUNCIÓN DE
ENDOTELIO ADHESIVIDAD CELULAR ANORMAL INFLAMACION ISQUEMIA-REPERFUSIÓN LA ACTIVACIÓN DEL SISTEMA DECOAGULACIÓN VASCULOPATIA CRONICA
1º
2º
4º
3º
5º
6º
7º
VCAM (vascular cell adhesion
molecule )
SCAVENGING o BARRIDO DE OXIDO NITRICO (NO)
SCAVENGING de NO Y DISFUNCIÓN DE ENDOTELIO H
EM
OLIS
IS I
NTR
AV
AS
CU
LA
R
Diagnóstico Anemia con HbS:
Características clínicas 1. Fase estacionaria. Corresponde, generalmente, a los primeros años de vida (1-4 años), y
sus manifestaciones clínicas son las propias de un síndrome hemolítico crónico moderado o intenso (anemia, palidez cutáneo-mucosa, subictericia conjuntival y retraso del crecimiento óseo y gonadal).
2. Fase de expresividad aguda. Se inicia a partir de los 4 años de edad, con agravamiento del cuadro
anémico (Hb < 80 g/L) y aparición de diversas manifestaciones clínicas de carácter agudo debidas a las crisis vasooclusivas que afectan de forma importante a diversos órganos, aunque muy especialmente al pulmón, al riñón y al tejido óseo (drepanocitosis).
Las crisis vasooclusivas constituyen, de hecho, la manifestación clínica más característica y grave de la anemia falciforme y, muchas veces, el primer síntoma. Se trata de ataques, muy dolorosos y pasajeros, que pueden durar días o semanas.
3. Fase de expresividad crónica. Es propia de los pacientes que han logrado sobrevivir la primera infancia, por lo que es característica de la adolescencia y la edad adulta. El carácter evolutivo crónico de la anemia falciforme afecta de forma importante al crecimiento y desarrollo corporal, al sistema nervioso central, cardiovascular, pulmonar, hepatobiliar y gastrointestinal. Asimismo, condiciona lesiones graves de la función renal y trastornos visuales que pueden conducir a la ceguera
Otras variantes estructurales de Hb Hemoglobina C: fue la segunda variante a ser
identificada electroforeticamente. Resulta de la sustitución de Lisina por Ac.Glutámico en la posición 6 de la cadena de de globina. Existe un número de observaciones que sugieren que la Hemoglobina C es menos soluble que la Hemoglobina A y tiene tendencia a cristalizar en el eritrocito.
Hemoglobina D: este termino se usa par describir un numero de variantes de hemoglobinas que tienen una velocidad de migración idéntica a HbS en una electroforesis a pH alcalino. La mas común de estas hemoglobinas es la Hb DLOS ANGELES, sus eritrocitos son normales excepto por el elevado numero de células target.
Hemoglobina E: Es la variante más común en el mundo. Resulta de la sustitución de Acido Glutámico por Lisina en la posición 26 en la cadena de globina.
Frotis de sangre. Enfermedad Hb SS con sickle- cells.
Microscopia contraste de fase. Note 3 sickled cells con proyecciones (formación tactoide).
Frotis de sangre de Enfermedad Hb SC. Note frecuencia de target cells, característica de Hb C y las células son pequeñas y densas, irregular, refleja su contenido de Hb S.
Frotis de sangre de enfermedad con Hb CC. Numerosas target cells y una población de microesferocitos (hipercromática).De las células no
esferociticas, virtualmete todas son target cells.
FS de enfermedad Hb DD. Note target cells en una población de esferocitas pequeños, poikilocitos, y pequeños fragmentos de GR.
FS de enfermedad con Hb C postesplenectomia. Note las inclusiones semejantes a una barra en dos células como resultado de cristalización de Hb C. Estas células son virtualmente removidas en pac. con bazo.
Enfermedad de Hb CC postesplenectomia. Microscopia de contraste de Fase. Note la barra cristalina de Hb C in una célula.
FS de enfermedad Hb EE. Hipocromia, anisocitosis y target cells.
Clasificación según FenotipoI-Propiedades físico-químicas alteradasA-HbS (polimerización deoxiHb S): síndromes drepanocíticosB-HbC (cristalización): anemia hemolítica, microcitosis
II-Variantes de Hemoglobina InestablesA-Anemia hemolítica de cuerpos de Heinz Congénita
III- Variantes con afinidad al O2 alteradaA-Variantes con alta afinidad: eritrocitosisB-Variantes con baja afinidad: anemia, cianosis
IV-Hemoglobina M A-Metahemoglobinemia, cianosis.
V- Variantes que causan un fenotipo talasémico
II-Desordenes de Hemoglobinas Inestables
Anemia Hemolítica de Cuerpos de Heinz Congénitos, (CHBA) (Congenital Heinz body hemolitic anemia)
Tipo 1: Sustituciones en la vecindad del bolsillo del hem . La unión del hem a la globina involucra interacciones específicas con residuos de aminoácido no polares en las regiones CD, E, F, y FG
Desordenes de Hemoglobinas Inestables
Anemia Hemolítica de Cuerpos de Heinz Congénitos, (CHBA) (Congenital Heinz body hemolitic anemia) Tipo 2: Ruptura
Estructura Secundaria de -hélice. Prolina no puede participar excepto como parte de uno de los tres residuos iniciales. Hay sustituciones de Pro
Tipo 3: Mutaciones en la interfaz 11
Tipo 5: Cadenas Elongadas
Tipo 4 : Deleciones de aminoácidos
R
I
OxiHb (6HS)
Hemicromo 1 (Reversible)
Hemicromo 2 (Irreversible)
Precipita (4 HS)
LISIS
Hb sin hem
Cadenas precipitadas
NADH
NAD+
H2O2
H2O
Superóxido dismutasa
Glutation peroxidasa
GSH
GSSG
Formación Cuerpos Heinz
Cuerpos de Heinz (unido MP)
MetaHb (6HS) + O2
Catalasa
-
Mecanismo de formación de los Cuerpos de Heinz
Los hemicromos son moléculas de metahemoglobina en las que la quinta o sexta posición de coordinación con el hierro se une en otra posición de la normal, generando una distorsión de la molécula
ión superóxido
Autoxidación
Mecanismo de Hemólisis:
Una teoría propuesta como mecanismo de hemólisis seria la siguiente
(1º) un aumento de la oxidación y fosforilación de tirosina en la proteína AE1; unión de los hemicromos a la proteína Banda 3
(2º) reclutamiento progresivo de AE1 fosforilada en grandes complejos en membrana lo cuales contienen hemicromos y
(3º) paralela lisis de los eritrocitos y una masiva liberación de vesículas que contienen hemicromos.AE1, anion exchanger1 =Banda3.
II-Mecanismos de Remoción Fagocítica de Eritrocitos
La secuencia de eventos sería: a- Unión de los hemicromos a la proteína Banda 3, b- Oxidación de los dominios citoplasmático de Banda 3, c- Generación de agregados de alto peso molecular de Banda 3 (clustering de banda 3) que une IgG y complemento,d- Opsonización con Ac anti- Banda3e- Reconocimiento por parte del sistema mononuclear-fagocítico y fagocitosis por macrófagos.
Clasificación según FenotipoI-Propiedades físico-químicas alteradasA-HbS (polimerización deoxiHb S): síndromes drepanocíticosB-HbC (cristalización): anemia hemolítica, microcitosis
II-Variantes de Hemoglobina InestablesA-Anemia hemolítica de cuerpos de Heinz Congénita
III- Variantes con afinidad al O2 alteradaA-Variantes con alta afinidad: eritrocitosisB-Variantes con baja afinidad: anemia, cianosis
IV-Hemoglobina M A-Metahemoglobinemia, cianosis.
V- Variantes que causan un fenotipo talasémico
III-
Clasificación según FenotipoI-Propiedades físico-químicas alteradasA-HbS (polimerización deoxiHb S): síndromes drepanocíticosB-HbC (cristalización): anemia hemolítica, microcitosis
II-Variantes de Hemoglobina InestablesA-Anemia hemolítica de cuerpos de Heinz Congénita
III- Variantes con afinidad al O2 alteradaA-Variantes con alta afinidad: eritrocitosisB-Variantes con baja afinidad: anemia, cianosis
IV-Hemoglobina M A-Metahemoglobinemia, cianosis.
V- Variantes que causan un fenotipo talasémico
TALASEMIAS
- talasemia - talasemia - talasemia - talasemia - talasemia
PERSISTENCIA HEREDITARIA DE HEMOGLOBINA F
Con deleción
Sin deleciónLigado al cluster No Ligado al cluster
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Vamos a la Talasemias