HEMOGLOBINOPATIAS :

Las hemoglobinopatías son un grupo de trastornos hereditarios poco comunes que comprometen la estructura anormal de la molécula de la hemoglobina.

Dichos trastornos abarcan la enfermedad por hemoglobina C, la enfermedad por hemoglobina S-C, la anemia de células falciformes y varios tipos de talasemia.

Las enfermedades hereditarias por hemoglobinas anormales afectan a millones de personas en todo el mundo. Las más importantes son las que comprometen las cadenas ß de la hemoglobina (HGB) y, por supuesto, la más común es la drepanocitosis o anemia de células falciformes. Todas estas entidades son más frecuentes en personas de raza negra y su mestizaje.  

  Se estima que mas de un cuarto millon de personas en todo el mundo, nacen cada año con una de las alteraciones de la estructura y síntesis de la hemoglobina ( HB ), las llamadas hemoglobinopatias, las cuales tienen el mayor impacto en la morbilidad y mortalidad entre todos los grupos de enfermedades hereditarias.

Para una mejor comprensión de los distintos tipos de hemoglobinopatias, es necesario considerar primero la estructura, funcion y síntesis de Hb. 

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA:    La Hb A, esta constituida por un tetrámero formado por dos pares de polipéptidos no idénticos llamados cadenas alfa y beta globina. Cada globina tiene su propio contenedor de hierro, llamado : hemo, y se estima que este constituye el 0,35% de su peso, de lo que se dedujo que la Hb humana debe tener un peso molecular minimo de 16.000.

La hemoglobina de los adultos normales también contiene una fraccion menor, el 2-3% de la Hb total, con una movilidad electroforetica distinta de la Hb A , que se denomina Hb A2, que no es mas que un tetrámero de dos cadenas normales de alfa – globina y otras dos cadenas polipeptidicas cuya secuencia de aminoácidos recuerda a la cadena de beta-globina, nombrándose delta.

 

HEMOGLOBINAS HUMANAS   Estudio del desarrollo Hemoglobina Proporcion ( % ) en el adulto normal.  Embrionario Gower Gower II Portland I    Fetal F < 1  Adulto A 97-98 A2 2-3  

ESTRUCTURA DE LA CADENA DE GLOBINA: 1-     ESTUDIOS PROTEICOS: La cadena de alfa- globina tiene 141 aminoacidos de longitud, mientras que la cadena beta contiene 146 aminoácidos, pero aunque son similares en su secuencia aminoacidica, no son idénticas. 2-     ESTRUCTURA DEL GEN DE LA GLOBINA : Son dos genes estructurales, alfa 1 y alfa 2, localizados en el brazo corto del cromosoma 16.

     SÍNTESIS Y CONTROL DE LA EXPRESIÓN DE LA HEMOGLOBINA:  Las cadenas alfa y beta se sintetizan en proporciones casi iguales, no obstante por estudios in vitro se sabe que el ARNm de la beta-globina es ligeramente mas eficiente en la sintesis de proteinas que el ARNm de la alfa – globina, y parece que el nivel mas importante de regulación de la expresión de los genes de la globina esta situado en la transcripcion.   

ALTERACIONES DE LA ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA:    VARIANTES ESTRUCTURALES ALTERACIONES DE LA DE LAS CADENAS DE LA GLOBINA SÍNTESIS DE LAS CADENAS DE LA GLOBINA.    ENFERMEDAD DE CELULAS TALASEMIAS. FALCIFORMES.    

VARIANTES ESTRUCTURALES DE LAS CADENAS DE GLOBINAS: 

1-   Mutación Puntual: Resulta de la sustitución de un aminoácido por otro, que puede conducir a la aparicion de una hemoglobina alterada, como la Hb S, C, o E, que son mutaciones sin sentido.   2 - Delecion: Existen un numero de variantes de la Hb en las cuales uno o mas aminoácidos de una de las cadenas de la globina se pierden o son delecionados, por ejemplo: la Hb Freiburg.  3 - Inserción: En ocasiones las cadenas de la globina son mas largas de lo normal, debido a inserciones, por ejemplo, Hb Grady. 

4-         Mutación por cambio del marco de lectura: Implican la disrupción del marco normal de lectura por tripletes, es decir , existen adicion o perdida de un numero de bases que no son múltiplos de tres. En este caso, la translocacion del ARNm continua hasta que un codon de terminación es leido “ en su marco”. Estas variantes pueden resultar en la aparicion de una cadena de globina, elongada o acortada , es decir, funcionalmente son mutaciones sin sentido.

  5-     Terminación de la cadena: Una mutación en el codon de terminación en si, puede conducir a un alargamiento de la cadena de la globina, por ejemplo: Hb Constant Spring.

  6- Fusion de Polipéptidos: Resultan de sobrecruzamientos desiguales en la meiosis, ejemplo: Hb Lepore y Kenia.    

ASPECTOS CLINICOS DE ESTAS VARIANTES:   -   Algunas variantes se asocian a enfermedades , pero otras son poco perjudiciales y no interfieren con la funcion normal , habiendo sidas identificadas solo en el curso de investigaciones en la población de las variantes electroforeticas de la Hb.    -   Si la mutación esta en el interior de las subunidades de la globina , en cercana proximidad al grupo Hemo, o en las áreas de contacto de las cadenas, se puede producir una molécula inestable de Hb, que precipita en los glóbulos rojos, dañando la membrana y resultando en hemolisis del glóbulo rojo.    -   Las mutaciones pueden interferir con la funcion normal de transporte de oxigeno de la Hb , conduciendo a una afinidad , tanto aumentada como reducida por el oxigeno , o a una Hb que es estable en su forma reducida, también llamada: Metahemoglobina..  

 

ENFERMEDAD DE CELULAS FALCIFORMES:  Es la hemoglobinopatia mas común, producida a causa de las variantes estructurales de las cadenas de la globina.

En 1940 se observo , que los glóbulos rojos procedentes de sujetos con esta enfermedad parecian birrefringentes cuando se veian al microscopio con luz polarizada , y que presentaban una forma distorsionada bajo condiciones de desoxigenacion, en forma de hoz.

Pauling en 1949, demostro que tenian una movilidad diferente cuando se comparaba con la Hb normal, la Hb A, y la llamo Hb S, ( del ingles “ sickle” , hoz).   

 

EFECTOS DEL GEN DE LA ENFERMEDAD :  GEN MUTANTE Polipéptido Beta Solubilidad baja o anormal en la Hb. reducida de la Hb.    Hematíes Falciformes   Aumento de la viscosidad y Destrucción de las agrupamiento de las celulas. celulas.   Isquemia, trombosis e Anemia. Infarto.   

La isquemia , trombosis e infarto conducen a lesiones organicas que son las responsables de la gran mayoria de los síntomas en los enfermos y dependen del organo afectado:  -         Intestino: Dolor Abdominal .

-         Bazo: Infarto Esplenico. -         Extremidades: Reumatismo y osteomielitis. -         Cerebro: Accidente Cerebrovascular. -         Riñon : Hematuria, fallo renal. -         Pulmon: Neumonía.

-         Corazón: Fallo cardiaco.

Por otra parte la anemia origina: esplenomegalia, debilidad , laxitud y además fallo cardiaco.

Existe un estado heterocigotico o de portador, para el alelo de celulas falciformes, que se conoce como rasgo falciforme, que no se asocia con ningun riesgo para la salud

  BASES MUTACIONALES DE LA ENFERMEDAD:

 Se basa en la incorporación de la valina en la sexta pocision de la cadena de beta-globina y se debe a una alteracion en la segunda base del triplete que codifica el acido glutámico, es decir hay un cambio de GAG a GTG.  

 

TALASEMIAS:

 

Son el grupo mas frecuentes en los humanos de alteraciones en la sintesis de la Hb, de forma hereditarias. Son un grupo heterogéneos de desordenes y se clasifican según la cadena o cadenas particulares de globina sintetizadas en cantidades reducidas, es decir: alfa , beta, ganma y delta . 

Las talasemias son un grupo muy heterogéneo de anemias hereditarias caracterizadas por la disminución o ausencia total de la síntesis de una o varias cadenas de la hemoglobina.

   Se debe a la herencia de uno o dos alelos patológicos de uno o varios genes de los cromosomas 11 y 16 (todos recibimos dos copias de un gen, una copia procedente del padre y otra de la madre, a cada una de esas copias se le llama alelo).

   Los genes de la talasemia están muy distribuidos por todo el mundo, no obstante se encuentra mayoritariamente en el litoral mediterráneo, gran parte de África, Oriente medio, subcontinente indio y Sudeste asiático. Probablemente sea la enfermedad genética más frecuente.

La hemoglobina (Hb) del adulto normal está constituida por un grupo hemo (transporta el hierro) y 4 cadenas de globina. Dichas cadenas de globina se distribuyen así: 97% HbA1 (2 cadenas a y 2 cadenas b ), 2,5% de HbA2

(2 cadenas a y 2 cadenas d ) y Hb F (2 cadenas a y 2 cadenas g , la predominante

en el feto y en el recién nacido). Las cadenas alfa y beta son las más importantes en la vida postnatal.

   Según qué cadena de globina esté sintetizada en menor cantidad (aunque siempre globina de características normales) se llamará talasemia alfa (a ) o talasemia beta (b ).

   Y según la severidad del cuadro: talasemia mayor (se heredan las dos copias del gen con una alteración importante en cada copia o alelo), intermedia (se heredan dos copias con dos alteraciones moderadas o una alteración importante y una moderada) o minor (también conocida como rasgo talasémico, se debe a la herencia de un alelo alterado y otro normal).

   El diagnóstico se hace por electroforesis de la Hb (estudia la cantidad de las distintas hemoglobinas).

   Es muy importante estudiar a la familia para encontrar el origen del alelo patológico y así poder proporcionar consejo genético, ya que ha de indicarse a los padres que la probabilidad de que la enfermedad aparezca en los futuros hijos es del 25%. Y, además, porque los padres y el 75% de los hermanos tendrán alguna forma de talasemia menor y pueden ser diagnosticados erróneamente de anemia ferropénica (cuando realmente no necesitan hierro).

Su fisiopatología es similar en todos los tipos de talasemias:

  Produccion no balanceada = Acumulación de cadenas = Hematíes insolubles, de las cadenas de globina libres en los precursores precipitan. de los hematíes.    Hemolisis de los hematíes    ANEMIA HEMOLÍTICA.

De los distintos tipos de estas anemias hemolíticas nos referiremos a las mas frecuentes en la practica medica:

ALFA- TALASEMIA : Debida a la producción deficitaria de las cadenas de alfa-globina.   Alfa-talasemia Alfa- talasemia Severa. Leve. No se producen Se producen cadenas cadenas de alfa- de alfa-globinas, pero globinas. en una cantidad muy Se asocia con la reducida con respecto muerte intrautero a las de beta-globinas. del feto. Es compatible con la vida.  -   Los estudios de mapeo de la region de alfa-globina del cromosoma 16, revelan que hay genes estructurales de la alfa-globina en este cromosoma, y la enfermedad se produce por deleciones de uno o mas de estos genes estructurales. Estas deleciones , se piensan que ha surgido por sobrecruzamientos no apareados en la meiosis.      

BETA- TALASEMIA : Debida a la producción deficitaria de la cadena de beta-globina  - Rara vez es debida a una delecion. - Son responsables de ellas ,una gran variedad de diferentes mutaciones incluyendo: mutaciones puntuales , inserciones y deleciones de una o mas bases.

- Las mutaciones se clasifican en:   a)      - Mutaciones de la transcripcion. b)      - Mutaciones en las uniones de ARNm. c) - Mutaciones en las regiones modificadoras del ARN. d) - Mutaciones en la terminacion de la cadena. e) - Mutaciones sin sentido. -    Los individuos afectos son generalmente heterocigoticos compuestos, es decir , tienen diferentes mutaciones en sus genes de beta-globina. 

PERSISTENCIA HEREDITARIA DE LA HEMOGLOBINA FETAL:

  Se incluye dentro de las talasemias y consiste en una persistencia de la producción de la hemoglobina fetal, en la infancia y en la vida adulta.

Estos individuos continuan produciendo cantidades significativas de Hb fetal tras el nacimiento.

No se asocia con ningun síntoma y se considero originalmente, una curiosidad científica, mas que un problema medico.       

La técnica de laboratorio conocida como electroforesis de hemoglobina (EFHb) empleada en el Programa de Prevención de Anemia Falciforme está diseñada para el pesquisaje masivo de hemoglobinas anormales; entre sus ventajas están, que constituye una microtécnica y el costo en reactivos y tiempo laboral es muy bajo.  Mediante esta técnica pueden diferenciarse con precisión la presencia de las hemoglobinas A, S y C. Las muestras que tienen hemoglobina (Hb) S son sometidas a una prueba de solubilidad adicional para diferenciarla de otras variantes que migran igual.

LA MUESTRA: MANIPULACION Y CONSERVACIÓN:

La muestra está constituida por aproximadamente 1/2 mL de sangre venosa total, que debe ser depositada en un frasco con tapa y conservado a temperatura apropiada para evitar su descomposición.

Para asegurar la identificación de la muestra, el frasco cerrado debe ser envuelto en el papel del modelo de indicación, de forma adecua da, a fin de que no se separe accidentalmente y debe protegerse de la humedad al guardarlo en refrigeración, para evitar así que se deteriore el modelo o se borre lo escrito.

INTERPRETACION DEL FENOTIPO :

HbAA (Resultado normal).

HbAS (Portador sano de HbS).

HbAC (Portador sano de HbC).

HbSS (HemoglobinopatíaSS, forma más severa y frecuente en Cuba de anemia falciforme).

HbSC (Hemoglobinopatía SC, otra forma también frecuente en Cuba de anemia falciforme).

HbCC (Constituye un tipo de anemia benigna, para la cual no se brinda diagnóstico prenatal).

INTERPRETACION DEL RIESGO:

Las hemoglobinopatías SS, SC y CC tienen un patrón de herencia autosómico recesivo, por tanto, la interpretación del riesgo está de acuerdo con dicho patrón.

Si en una pareja, uno de los miembros tiene HbAA, no existe riesgo de que tengan hijos afectados con hemoglobinopatías SS, SC o CC. Los hijos podrían tener HbAA o ser porta dores sanos en dependencia del fenotipo del cónyuge. Por esta razón rutinariamente no se hace el estudio del cónyuge cuando una gestante tiene HbAA. En estos casos la explicación del riesgo puede hacerse por el mismo médico que hizo la indicación.

Si en una pareja, ambos miembros tienen uno de los siguientes fenotipos de Hb: AS, AC, SS, SC o CC, existe el riesgo de tener hijos afectados con Hb. SS, SC o CC, en cada embarazo, como se explica a continuación:

1- Parejas AS x AS: Tienen un riesgo del 25 % de tener un hijo con HbSS.

2- Parejas AS x AC: Tienen un riesgo del 25 % de tener un hijo con HbSC.

3- Parejas en que uno de los miembros tiene HbAS o AC y el otro Hb, SS, SC o CC: El riesgo es del 50 % y son combinaciones poco frecuentes.  

GENETICA DE LOS GRUPOS SANGUINEOS :

El estudio de los sistemas de grupos sanguíneos en el hombre ha contribuido grandemente al desarrollo de la genetica humana , al permitir enunciar conceptos geneticos básicos importantes.  El estudio de los grupos sanguíneos comienza con los trabajos de Landsteiner , el cual observo que el suero de algunos de sus colaboradores aglutinaba a los glóbulos rojos de otros; es decir en algunos casos se originaba una rapida hemolisis ( ruptura de los hematíes ) , ya que sus sangres eran incompatibles.

Así se descubrio el sistema de grupos sanguíneos ABO , que permitio el éxito , en la practica medica , de las transfusiones sanguíneas y desperto , además , el interes de los biólogos por el carácter hereditario de este sistema. 

En 1924 , Berstein determina que el sistema de grupos sanguíneos ABO se hereda de forma sencilla pero invariable , siguiendo patrones mendelianos.

Posteriormente se describen otros dos sistemas : el P y el MN , ambos de gran interes en el desarrollo de la genetica y la antropología.

En 1940 Landsteiner y Wiener describen el sistema Rh y su importancia como causa de la enfermedad hemolítica del recien nacido ( EHRN).

Actualmente se han descubierto mas de 14 sistemas de grupos sanguíneos .

HERENCIA DEL SISTEMA DE GRUPOS SANGUÍNEOS ABO :  

Landsteiner tomo muestras de seis de sus colaboradores , separo el suero y preparo una suspensión salina de glóbulos rojos , mezclo alternativamente cada suero con la suspension de glóbulos rojos, y observo que en algunos casos se producia aglutinación mientras en otros no. De acuerdo con estas reacciones , se determino que habia cuatro grupos sanguíneos para este primer sistema : O , A , B y AB.

Estos cuatro grupos se explican por la presencia o ausencia de dos sustancias especificas o antigenos (sustancia que provoca la síntesis de anticuerpos) a las que se denomina : A y B.   De manera que la presencia del antigeno A determina el grupo A y la presencia del antigeno B determina el grupo B , mientras que la ausencia de ambos determina el grupo O y la presencia de ambos el grupo AB.

Estos antigenos se encuentran formando parte de la membrana del hematíe y poseen la facultad , como todos los antigenos , de provocar la formación de un anticuerpo que reacciona específicamente con el.

Nunca un organismo desarrolla anticuerpos para los antigenos que posee, pero si para los que no posee ; generalmente estos anticuerpos se producen solo cuando el antigeno se pone en contacto , de alguna forma , con el organismo en cuestion .   En el caso del sistema ABO , los anticuerpos aparecen de forma” natural” , lo que se interpreta como una respuesta a sustancias A y B que existen en el ambiente , por lo que ya en los primeros meses de vida se observa que en las personas que tienen antigeno A en sus hematíes ( grupo A) presentan anticuerpo anti-B en su suero; las personas del grupo B , tienen antigeno B en sus hematíes y anticuerpos anti-A en su suero ; las del grupo O no contienen antigenos A y B en sus hematíes y si anticuerpos anti-A y anti-B en su suero , mientras que las del grupo AB contienen ambos antigenos en la membrana de sus hematíes pero ausencia de ambos anticuerpos en el suero.  

 

La reaccion antigeno / anticuerpo que se produce al mezclar suero de personas del grupo A y hematíes del grupo A y hematíes del grupo B es una reaccion de aglutinación debida a que estos anticuerpos tienen la facultad de unirse a varios hematíes . Por esta razon se denomina a los antigenos de este sistema aglutinogenos y a los anticuerpos aglutininas.    En la practica , basta poner a reaccionar una gota de sangre cuyo grupo queremos conocer y mezclarla con anticuerpo especifico anti-A y anti-B.   1- Si reacciona aglutinando solamente en presencia de anti-A , esto quiere decir que en sus hematíes existe el aglutinogeno A, por lo que su grupo es A.

2- Si solamente reacciona frente a anti-B , sus hematíes contienen aglutinogenos B y por tanto su grupo es B.

3- Si los hematíes reaccionan con ambos anticuerpos , esto significa que existen ambos aglutinogenos en ellos y que el grupo es AB.

4- Si no reacciona con ninguno de los dos anticuerpos , en este caso el grupo sanguíneo es O.  

Los cuatro grupos del sistema ABO se heredan de acuerdo con las Leyes de Mendel por medio de tres genes alelicos A ,B y O.

En la actualidad se añaden los alelos de los subgrupos A1 y A2 , que forman un sistema de cuatro alelos ; a esta característica de mas de dos alelos que regulan el mismo carácter se denomina alelos multiples .  

Un niño recibira de cada padre uno de los cuatro alelos , los cuales al combinarse dan diez genotipos: 

Fenotipos: Genotipos:  

A1 A1 A1 A2 A1 A1 O   A2 A2 A2 A2 O  BB B BO   A1B A1B A2B A2B OO O   

HERENCIA DEL SISTEMA DEL GRUPO SANGUÍNEO Rh : 

En 1939 , llamo la atencion la grave reaccion hemolítica que sufrio la madre de un feto nacido muerto , al transfundirle sangre compatible para el sistema ABO ; después se observo que el suero de esta mujer reaccionaba con los hematíes de este donante y con 80 de los 104 donantes que eran compatibles para el sistema ABO .

Con este hallazgo comienza a estudiarse este nuevo sistema , y en 1940 Landsteiner y Wiener , al inmunizar conejos con sangre de monos , encontraron anticuerpos que producían reaccion antigeno/ anticuerpo . Esta reaccion se producia también con los hematíes humanos , se observo que el 85% de la población reaccionaba positivo , por lo que se denomino Rh positivo, y al 15% que no reaccionaba se le denomino Rh negativo.  Posteriormente se encontro que las personas que producían reaccion de transfusión frente a donantes compatibles para el sistema ABO contenian en su suero anticuerpos anti-Rh . Un año después se comprobo que el antigeno Rh se encontraba presente en el 85% de la población .

Al anticuerpo que detecta la presencia de este antigeno se le llama anti – Rh o anti – D .

Las personas Rh negativas no poseen el antigeno Rh en la membrana de sus hematíes y solamente producen anticuerpos anti-Rh en presencia del antigeno , a diferencia del sistema ABO , que lo produce de forma “ natural”.

Genéticamente , la presencia o ausencia del antigeno Rh en la membrana del hematíe esta determinado por dos genes alelos con dominancia completa. A estos alelos se les denomina con las letras D y d , las personas con genotipo DD o Dd poseen antigeno D o Rh y seran Rh positivos , mientras que las personas con genotipo dd carecen de este antigeno y seran Rh negativas. 

GENOTIPO FENOTIPO REACCION CON ANTI-D.    DD

Dd antigeno Rh +

dd no antigeno Rh -

Con el descubrimiento de este sistema logra aclararse la causa de la enfermedad hemolitica del recien nacido , que se caracteriza por la rapida destruccion de los hematies del recien nacido , la que comienza en el utero materno y produce grandes manifestaciones clinicas en el niño , entre otras por citar las mas importantes : anemia grave que da lugar a insuficiencia cardiaca y cantidades muy elevadas de bilirrubina en sangre , lo que produce ictero al niño en las primeras 24 horas ; si no se aplica tratamiento rapido ( exanguineo transfusion Rh negativa) , la acumulacion de bilirrubina no conjugada en el cerebro puede provocar Kenictero y , por tanto , lesiones irreversibles del SNC. 

¿ Por que y cuando se produce la enfermedad hemolitica del recien nacido?. 

Durante el desarrollo fetal , en condiciones normales , la sangre fetal y la materna no se mezclan , ya que están separadas por la barrera placentaria ; sin embargo , en ocasiones se producen rupturas de esta barrera , fundamentalmente en el momento del parto , de manera que pequeñas cantidades de hematies fetales pasan a la circulacion materna.

Si la madre es Rh negativa y el feto Rh positivo , los antigenos de los hematies fetales estimulan la produccion de anticuerpos anti-Rh , o anti-D en la madre , y en un proximo embarazo estos anticuerpos Rh , que si pueden pasar la barrera placentaria , se transfieren a la circulacion fetal , y si el feto es Rh positivo se produce una reaccion antigeno / anticuerpo causante de las manifestaciones clinicas antes descritas. 

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LOS GRUPOS SANGUINEOS :    Los sistemas de grupos sanguineos , tienen gran importancia en genetica , ya que se consideran como los mejores marcadores geneticos , debido a que expresan:         Un modelo simple de herencia.

        Una clasificacion exacta de los fenotipos , utilizando tecnicas sencillas y confiables.

        Frecuencias relativamente altas de cada uno de sus correspondientes alelos en las poblaciones estudiadas.

        La expresion del carácter no se encuentra afectado por factores ambientales , la edad , o la interaccion de otros genes. 

En el estudio de los gemelos se utilizan los sistemas de grupos sanguineos para determinar si son mono o dicigotos.

También la medicina legal ha hecho uso del estudio de los sistemas de grupos sanguineos , sobre todo en casos de parenidad dudosas. Por ejemplo : en elsistema ABO podemos hacer exclusiones de paternidad teniendo en cuenta el fenotipo y el genotipo de ambos padres .

Las siguientes determinaciones permiten hacer exclusiones de paternidad:  -         Sistema ABO con subgrupos A1 y A2.

-         Sistema MN , Rh .

-         Propiedades de secresion de la saliva.

-         Proteinas plasmaticas como las haptoglobinas y transferrinas.

-         Sistema HLA.

Se debe recordar siempre que excluyen , pero no son suficientes para confirmar la paternidad.