HEMOGLOBINOPATAS

Se plantea un caso clnico. Resultados de una electroforesis de los eritrocitos que permite

determinar sus protenas; hemoglobina, anhidrasa carbnica.

En los pacientes con anemia falciforme se aprecia que la hemoglobina se mueve a una

distancia diferente, lo que indica un cambio en carga o tamao; se puede manifestar la

enfermedad de una forma homocigtica o heterocigtica, presencia slo de la hemoglobina

alterada o de sta y la normal.

Cuando un trastorno es homocigtico la sintomatologa es mucho ms notoria. Los trastornos

heterocigticos al estar presente la enzima normal, slo se muestran cuando se fuerzan las

condiciones.

Lo ms comn son los heterocigticos. Los individuos homocigticos normalmente no pueden

sobrevivir, por lo que en la realidad la mayor parte de las veces los individuos presentan el

trastorno heterocigtico. Hay que estar atentos por tanto de la sintomatologa.

La migracin diferente en la hemoglobina puede deberse a cambios en la carga o el tamao;

para determinar cul de estos dos es el caso, se realiza una electroforesis bidimensional; la

protena se digiere con una o varias proteasas y se realiza una separacin electrofortica

primero en una dimensin y despus en la otra. Permite separar los trozos que resultan de la

digestin en el gel de poliacrilamida sin SDS, modificando las condiciones para conseguir ms o

menos separacin, segn su carga y tamao. A partir de entonces hay que comprobar que

pptidos son los que han variado. Los resultados no se aprecian de manera visual, hace falta

un programa informtico analizador de imagen. Es clave la posicin que ocupa un pptido, ya

que esta posicin indica los cambios; es fundamental por tanto una metodologa estricta para

que no se produzcan variaciones debidas al proceso cientfico.

En este caso haba un cambio de un pptido, estando el resto de la protena igual. Entonces se

estudia la secuencia de aminocidos de los pptidos diferenciales. En este caso se haba

producido el cambio de un solo aminocido en toda la secuencia protenica. El cambio es de

glutmico a valina; se ha perdido una carga, lo que explica la distinta movilidad electrofortica.

La anemia falciforme por lo tanto se debe al cambio de un solo aminocido en la

hemoglobina, con todos sus sntomas. Este es el origen de la patologa molecular; ste

trabajo de investigacin molecular en la anemia falciforme.

Hay alternativas para realizar este diagnstico; la electroforesis en gel bidimensional, donde

se ponen la muestra normal y la patolgica en el mismo gel pero teidas con dos colorantes

distintos fluorescentes, por lo que evitamos una variacin debida a metodologas mal

aplicadas.

El siguiente paso es conocer la estructura de la protena; en el caso de la hemoglobina, se

describi su estructura cuaternaria que describi Max Perutz. Una vez que conocemos esta

estructura proteica podemos inferir los problemas que causan los cambios; en el caso de la

anemia falciforme, la protena que vara se encuentra en el exterior de la protena, en uno de

los extremos; las molculas de hemoglobina tienen una conformacin que podra permitir la

agregacin entre molculas; sin embargo el hecho de la existencia de la carga negativa del

glutmico hace que se repelan las molculas que tambin tienen carga negativa en las zonas

homlogas; si se pierde esta carga las molculas pueden agregar en polmeros que provocan

su precipitacin; la hemoglobina S precipitan en los eritrocitos de las personas con esta

enfermedad formando los tactoides en su interior. Esta precipitacin produce una

deformacin en el hemate; aparecen eritrocitos con forma de hoz. Los hemates se rompen

por esta deformacin y esta es la causa de la anemia hemoltica.

La hemoglobina puede adoptar dos formas, cuando tiene oxgeno o no. El que cambie la carga

negativa en la forma oxigenada no tiene efecto, pero si en la forma desoxigenada, por lo que

se ha observado que la deformacin y lisis de los eritrocitos se presenta en las zonas sin

oxgeno; para tratar la anemia falciforme podemos tomar este enfoque y mantener siempre el

individuo oxigenado. Cuando estas personas con anemia falciforme estn en condiciones de

falta de oxgeno, las condiciones empeoran, mientras que en condiciones de buena

oxigenacin pueden llevar una vida mejor. Sin embargo es un sistema complejo con muchos

ms factores.

La precipitacin puede provocar infartos en zonas con pequeo espacio (capilares) o en zonas

con falta de oxgeno; sta es la causa de los problemas renales que provoca esta enfermedad.

Se produce tos, fiebre, palpitaciones, problemas respiratorios, palidez, hiperplasia, sntomas

de ictericia en los ojos (Descritos en diapositiva los sntomas)

Sin embargo la sintomatologa SIEMPRE depende del enfermo, el paciente, y sus condiciones.

No hay enfermedad sino enfermos.

La hemoglobina Hammersmith, que se manifiesta con sintomatologa prcticamente igual; en

el que en lugar de la oxigenacin, los pacientes son sensibles a la temperatura; cambios

bruscos en esta producen el paso de hemoglobina a metahemoglobina que precipita

produciendo una anemia hemoltica. Esta hemoglobina suelta el grupo hemo y la globina

precipita; el grupo hemo aparece en la orina que est coloreada de rojo, un sntoma que

permite identificar esta patologa.

La patologa molecular parte de unos principios; la mayor parte de las enfermedades se

producen por alteraciones en el organismo, en protenas y por tanto mutaciones o cambios

genticos; estas alteraciones dependen tambin de las circunstancias ambientales, y estos dos

tipos de factores interaccionan casi siempre; muy pocas enfermedades no tienen ningn

componente ambiental; el medio ambiente adems es la parte ms fcil de controlar para

conseguir las condiciones necesarias para mantener la vida de un paciente.

Distintas hemoglobinopatas se pueden identificar por el patrn de las bandas de hemoglobina

en una electroforesis; los cambios patognicos en las protenas se puede detectar. Podemos

jugar con la movilidad de las protenas en electroforesis mediante el uso de distintos tampones

que dotan al conjunto de un pH, pudiendo jugar con la ionizacin de las protenas; en una

electroforesis alcalina, por ejemplo, podemos separarlas por cargas positivas, al contrario que

la normal.

La hemoglobina F slo aparece en fetos y recin nacidos; va desapareciendo con los das en el

nacimiento; sufren un poco de ictericia. Esta hemoglobina tiene una enorme afinidad por el

oxgeno que le permite obtener oxgeno fuera del entorno areo, desde la hemoglobina adulta

de la madre; sin embargo, en el medio aerobio ya no es capaz de soltar el oxgeno por su alta

afinidad; por lo que no es til en adultos.

Si aparece una banda de hemoglobinas, que no podemos identificar (S y D, por ejemplo),

podemos jugar con el pH de separacin para lograr definirlas.

Por tanto la electroforesis es una tcnica muy til para encontrar trastornos en la

hemoglobina; as como para detectar otros trastornos en protenas.

TALASEMIAS

En las talasemias se sintetizan otras protenas parecidas; tenemos la capacidad de realizar

varias versiones de las protenas oligomricas, que son las importantes y las que suelen fallar;

ya que se pueden combinar varias subunidades, como la hemoglobina; adulta, fetal, A2,

embrionaria, con pequeos cambios en las cadenas. Todas hacen ms o menos lo mismo pero

con pequeos matices. Hay muchos polimorfismos en las protenas; los isoenzimas.

Las hemoglobinas expresadas cambian a lo largo de la vida del organismo; la genmica

funcional expresa esta expresin y los factores que las regulan. Estas varias formas de la

protena se deben a que en sus genes hay posibilidad de diferentes combinaciones. Tenemos

dos familias de hemoglobinas; alfa y beta en cromosomas diferentes; en la familia de las beta

tenemos un gen que codifica para las cadenas beta, otra para las cadenas delta, un pseudogen

fi, otro para las cadenas sigma y otro para las cadenas psilon. Cuando se produce un defecto

en la sntesis de alguna de estas cadenas se puede usar otra cadena para sintetizar otro tipo.

Si se forma hemoglobina aunque no sea la correcta se evita la acumulacin de cadenas y la

rotura de eritrocitos; es un mecanismo de compensacin que permite arreglar pequeos

defectos.

Las familias de la alfa tambin tiene varios tipos de cadenas.

Cuando se hablan de talasemias se habla de beta talasemias; las alfa o no se notan o los

individuos fallecen ya que las cadenas alfa forman parte de la hemoglobina fetal e impide el

desarrollo del organismo.

TEMA 2. EL CNCER

Imaginemos un tejido, por ejemplo la piel; est estructurada asentada en una lmina basal

sobre tejido conjuntivo; en general todos los tejidos se asientan sobre una base de tejido

conjuntivo. Las clulas sobre esta lmina basal se encuentran dividindose para mantener el

tejido intacto; si nos movemos hacia la dermis las clulas se pierden; mueren, se queratinizan y

se escaman. Entre las que se pierden y las que se dividen se encuentran las clulas que se

estn dividiendo; La maquinaria celular necesita protenas que realicen las funciones propias

del tejido; adems la especializacin deriva en diferentes tasas de renovacin y por tanto en la

proliferacin celular.

En los cnceres aumenta la tasa de divisin de un tejido sin que se produzca diferenciacin; los

tejidos que se dividen ms rpidamente (intestino, sangre) son ms propensos a los cnceres.

El problema de los cnceres es la malignizacin; el cncer es un problema de que se pierde la

funcin del rgano afectado; la metstasis produce la prdida de muchas funciones; debemos

encontrar la forma de matar las clulas malignas.

Lo que ocurre en un cncer es que el rgano afectado deja de funcionar; hay un cambio en el

patrn diferenciacin-divisin con predominio de la divisin.

La metstasis es la migracin en el torrente circulatorio de clulas tumorgenas y se establecen

y proliferan formando tumores en otras localizaciones.

La displasia es una alteracin; el tejido/ rgano afectado no funciona.

El cncer se produce porque se altera la maquinaria de divisin de las clulas. Una clula se

divide cuando sus receptores perifricos reciben una seal en forma de factor de crecimiento;

la seal se transmite al ncleo, a travs de una serie de cascadas de transmisin de seal; las

quinasas son muy importantes (La fosforilacin ejerce un cambio de funcin sobre las

protenas.); se encuentran ancladas a la membrana y a los receptores y amplifican

grandemente la seal. Otros intermediarios son los factores de transcripcin; protenas que

se mueven con mucha facilidad y reconocen secuencias de DNA (mediante motivos como

dedos de zinc, cremalleras de leucina). Los factores de transcripcin estn inactivos y

empaquetados; la fosforilacin los libera y amplifica la seal.

Los factores de crecimiento son hormonas, por ejemplo la insulina, la hormona del

crecimiento, etc

Tambin hay seales de otro tipo.

En los cnceres o bien la propia clula produce sus factores de crecimiento (se autoestimula),

sintetiza receptores defectuosos que estn permanentemente afectados, o cualquiera de sus

elementos de altera y se activa, se produce una proliferacin anmala sin necesidad de

ninguna seal exterior que es totalmente necesaria en condiciones normales.

Como hay miles de protenas involucradas en este proceso hay miles de tipos de cnceres. El

diagnstico y el tratamiento son complicados por las numerosas posibilidades, la influencia del

ambiente, el desarrollo, velocidad, etc.

Es muy fcil entenderlo pero es muy difcil estudiarlo; aunque los conociramos todos los

elementos, hay tantos que la mayora de las veces slo se puede especular.

Cuando hablamos de las protenas implicadas se trata de los genes que los codifican; no

hablamos de protenas oncognicas sino de los oncogenes. Hay tantas protenas implicadas

que puede haber muchsimos tipos; se produce un descontrol gentico que produce una

anomalizacin del mecanismo; estos fallos pueden ser arreglados mediantes sistemas de

reparacin que corrigen pequeos defectos como la protena p53, el guardin del genoma. Si

los mecanismos de reparacin no funcionan, todo se descontrola; a las protenas implicadas en

la proliferacin celular hay que sumar estas protenas de reparacin a la hora de posibles

causas de un cncer.

La causa de un tumor por tanto es un descontrol gentico localizado en genes de protenas

implicados en la proliferacin celular y que no son demasiados grandes como para

directamente producir la muerte celular; si estas alteraciones son muy grandes la clula puede

inducir la apoptosis. Las protenas oncognicas se pueden bloquear por protenas

antioncognicas; el sistema de proteccin basado en un defecto umbral; hay 100

antioncogenes; si alguna clula en algn tejido escapa a su regulacin, produciendo una

protena oncognica o 99, es frenada; si produce 101 ya escapa a este control /().

Cuando las clulas empiezan a diferenciarse malignamente, el sistema inmune tiene capacidad

de reconocer las clulas extraas porque expresan protenas anmalas en sus superficie; la

protena anmala que ha mutado produciendo los cambios cancergenos en la proliferacin

celular podra ser detectada por el sistema inmune si el cambio es lo suficientemente grande;

por lo tanto el sistema inmune y su condicin est implicado en el diagnstico preciso de un

cncer.

Las clulas se pueden dividir un nmero determinado de veces; no pueden dividirse ms, lo

que tiene que ver con los telmeros de los extremos cromosmicos. La telomerasa por lo

tanto est presente en la mayora de los cnceres e impiden la prdida de DNA de los

cromosomas creando clulas inmortales.

Si la clula se divide de forma descontrolada el tumor entra en un crculo vicioso en el que se

producen alteraciones adicionales a la original y que aceleran el descontrol y la progresin

tumoral.

Hay varias causas de cnceres; agentes mutagnicos, ambientales, retrovirus; estos ltimos

son ampliamente obviados pero sus infecciones originan buena parte de los descontroles

genticos que producen tumores; estn implicados en montones de casos.