sanguinamento (acuto/cronico)
iporigenerativa
progenitori eritroidi (anemia aplastica, CDA, PRCA)
sintesi Hb (carenza Fe, talassemia)
sintesi di DNA (carenza B12, ac folico)
anemia da disordine cronico
infiltrazione midollare (mieloftisi)
anemia sideroblastica
anemia
difetto intrinseco
difetti di membrana
difetti enzimatici
porifirie
emoglobinopatie
PNH
difetto estrinseco
AEA
agenti fisici o chimici
infezioni
farmaci
ipersplenismo
aumentata distruzione
(emolitica)
ANEMIE EMOLITICHE
con GR normali
cause estrinseche (acquisite)
Cause
meccaniche
Valvole
meccaniche o
disordini
microcircolo
Cause
immunologiche
autoiimune
Da sostanze
tossiche
endotossine
parassiti
malaria
1
ANEMIE EMOLITICHE
da GR alterati
Cause intrinseche (congenite)
Difetto del
metabolismo
Alterazioni
membrana
Difetti
qualitativi
Hb
Difetti
Quantitativi Hb
Deficit G6PDH
SFEROCITOSI
TALASSEMIA
(es alpha)
EMOGLOBINOPATIE
Emoglobina
•
•
•
Proteina tetramerica
di forma sferica
MW 64.458
Due componenti:
1. proteica
(globine)
2. prostetica
(gruppi eme)
2
emoglobina = tetramero di 4 catene globiniche + 4 gruppi eme
eme
eme
eme
eme
Ferro++ + protoporfirina IX
Struttura
• 4 catene polipetidiche
• 4 gruppi eme
(ferro-protoporfirina9)
Ogni
da
Ogni
da
catena α formata
141 amminoacidi
catena β formata
146 amminoacidi
3
Sintesi della globina
Anomalie nella sintesi della
globina possono tradursi in:
a) Alterazioni qualitative della
sequenza degli amminoacidi
(emoglobinopatie)
b) Alterazioni quantitative della
sintesi di una delle catene
della globina (sindromi
talassemiche)
α
ξ
β
ε
γ
δ
prenatale
nascita
fegato
3 mesi
6 mesi
midollo osseo
sacco vitellino
4
Emoglobine nell’adulto
HbA
HbF
HbA2
98%
~1%
<3.5%
α
ξ
β
ε
γ
δ
prenatale
Gower 1
Gower 2
Portland
HbH
Hb Barts
ξ2ε2
α2ε2
ξ2γ2
β4
γ4
nascita
3 mesi
6 mesi
HbA:
HbA1c:
HbA2:
HbF:
α2β2
α2β2(glic)
α2δ2
α2γ2
95%
3%
2%
<1%
5
Caratteristiche dell’emoglobina
PRINCIPALI CARATTERISTICHE DELL’EMOGLOBINA
- proteina tetramerica di p.m. ≈ 64.500 daltons
- 2 + 2 catene polipeptidiche
---
catene α = 141 Aa
catene β = 146 Aa
catene δ = 146 Aa (differisce da β per 10
residui)
catene γ = 146 Aa (differisce da β per 39
residui)
i geni per le catene globiniche sono situati sui
cromosomi 11 e 16
i geni per le catene ε - γ - δ - β sono linearmente
situati sul cromosoma 11
i geni per le catene α sono situati su un unico
frammento sul cromosoma 16
Curve di dissociazione dell’O2
dell’emoglobina
Mioglobina
Hb monomeri
Ridotto 2,3DPG
Alto 2,3DPG
basso Ph
alto Ph
alta pCO2
bassa pCO2
HbF
Presenza di CO
6
Sistemi di trasporto dei gas nei GR
DISORDINI DELL’Hb
Disordini dell’eme
(porfirie,
anemia carenza Fe
Intossicazione da CO)
Disordini della Globina
(Talassemia, emoglobinopatie strutturali)
7
DISORDINI DELLA GLOBINA
DISORDINI
QUALITATIVI
DISORDINI
QUANTITATIVI
(emoglobinopatie
strutturali)
(talassemia)
catena α-
catena β
solubilità
stabilità
Affinità
Per O2
Segni patologici legati alle emoglobinopatie
Alterazioni
qualitative di
trasporto di
gas
Hb con alterata
affinità
Alterazioni
quantitative di
trasporto di
gas
Tossicità dei
GR o
eritroblasti
talassemia
ridotta
Performance
dei GR
circolanti
Anemia
falciforme
8
Emoglobinopatie:classificazione
Emoglobinopatie: classificazione
alterazioni strutturali dell’Hb:
•
anomala polimerizzazione Hb (HbS)
•
anomala cristallizzazione Hb (HbC)
•
emoglobine instabili
•
emoglobine con ↑ affinita’ per l’O2 (policitemia);
•
emoglobine con ↓ affinita’ per l’O2 (cianosi);
difetti quantitativi nella produzione delle catene globiniche
•
α-talassemia
•
β-talassemia
•
δβ-talassemia, γδβ-talassemia, αβ-talasemia
persistenza di Hb fetale (HbF)
•
pancellulare
•
eterocellulare
emoglobinopatie acquisite
•
meta-emoglobinemia
•
sulfo-emoglobinemia
•
carbossi-emoglobinemia
•
incremento HbF (chemioterapia, ripresa midollare, mielodisplasie)
9
Distribuzione geografica delle talassemie
TRASMISSIONE DELLA BETA
TALASSEMIA
25%
Normale
50%
Malato
50%
25%
Portatore
asintomatico
10
MECCANISMI MOLECOLARI CHE
PRODUCONO LE TALASSEMIE
1
2
1
3
3
4
5
1.
Delezione genica
(per lo più α Tal)
2.
Mutazione della
regione “promoter”
3.
Anomalie dello
splicing
4.
Mutazione del
segnale di
poliadenilazione
5.
Interruzione
prematura
(Mutazione non
senso e
frameshift)
6.
Emoglobine
instabili
6
ETEROGENEITA’
DELLE β TALASSEMIE
• DIFFERENTI DIFETTI MOLECOLARI
• DIFFERENTI ALLELI
• DIFFERENTI GENOTIPI
• DIFFERENTI FENOTIPI
11
β- talassemia: difetto produzione catene globiniche β
eccesso catene globiniche α
HbA
HbF
HbA2
α
ξ
ε
γ
β -/+
β -/-
δ
prenatale
nascita
3 mesi
6 mesi
12
X
X
β -talassemia major
X
X
β -talassemia intermedia
(tipo 2 e tipo 3)
X
X
β -talassemia minor
X
tratto β-talassemico
β -talassemia eterozigote
eccesso
catene α
precipitazione
catene α
ridotta quantita Hb per RBC
(ipocromia)
ridotta produzione RBC maturi
(iporigenerazione)
ridotta sopravvivenza RBC
ipossia tessutale
iperproduzione Epo
corpi inclusi nei
progenitori eritroidi
eritropoiesi inefficace
a livello midollare
maturazione
di pochi RBC difettosi
sequestrazione
splenica
anisopoichilocitosi
anemia
trasfusioni
splenomegalia
ipersplenismo
espansione
emopoiesi
aumentato
assorbimento Fe
deficit folati
deformita’ ossea
fratture
emopoiesi extramidollare
difettoso
utilizzo Fe
ittero
calcoli biliari
accumulo Fe
emocromatosi
cirrosi
endocrinopatie
cardiomiopatia
13
MANIFESTAZIONI DELLA TALASSEMIA
STATI CLINICO-EMATOLOGICI
DELLA β TALASSEMIA
1. PORTATORE “ASINTOMATICO”
- TALASSEMIA MINOR
- TALASSEMIA MINIMA
MICROCITEMIA
-
2. TALASSEMIA INTERMEDIA
3. TALASSEMIA MAIOR (MORBO DI
COOLEY)
14
eccesso di
catene alfa
libere
formazione
di eme e di
emicromi
denaturazione
degradazione
tossicità
mediata
da ferro
EMOLISI
LEGAME
DI C3 E IGG A
MEMBRANE
ERITROPOIESI
INEFFICACE
AUMENTATA
SINTESI DI
ERITROPIETINA
ANEMIA
OSTEOPENIA E
DEFORMITA'
SCHELETRICHE
ESPANSIONE
ERITROBLASTICA
MIDOLLARE
rimozione
di emazie
danneggiate
SPLENOMEGALIA
aumentato
ACCUMULO
MARZIALE
assorbimento
di ferro
TALASSEMIA
15
β -talassemia major
DIAGNOSI β-TALASSEMIA
ETEROZIGOTE
- Sospetto per familiarità e/o microcitemia
- Lieve anemia (Hb 9,5 – 11,5 g/dl) con GR
aumentati (5- 6,5 x 106/μl), riduzione MCV (60-75
/μl) ed MCH.
- Controllare sideremia: se normale eseguire
elettroforesi Hb: diagnosi se HbA2 >3-3,5%.
- Se sideropenia, normalizzare sideremia prima
di elettroforesi.
16
β-TALASSEMIA OMOZIGOTE
Gravità dell’anemia dipende da:
- eventuale produzione residua di catene β:
genotipo β0/β0: malattia più grave, produzione
solo di HbF e HbA2
genotipo β+/ β+: talassemia intermedia
- quantità di Hb F e HbA2 prodotta:
malattia molto meno grave se persistenza
HbF (es. δβ talassemie con ampie delezioni)
17
TERAPIA β-TALASSEMIA
OMOZIGOTE
TERAPIA DI SUPPORTO
- Trasfusioni per mantenere Hb > 10 g/dl: normale
crescita e prevenzione deformità scheletriche.
- Terapia chelante del ferro con desferrioxamina
per infusione s.c. giornaliera di 8- 12 ore.
- In fase di sperimentazione chelanti orali.
- SOPRAVVIVENZA MEDIANA 35-40 anni.
TRAPIANTO DI MIDOLLO ALLOGENICO
Se donatore HLA identico e trapianto entro i 10
anni: 80% guarigione definitiva; 10% mortalità.
TERAPIA β-TALASSEMIA
OMOZIGOTE
APPROCCI SPERIMENTALI
Tentativi di ripristinare la sintesi di HbF
mediante riattivazione dei geni γ con agenti
de-metilanti del DNA (5-aza-citidina) e
inibitori dell’ istone – deacetilasi (butirrati e
nuove molecole).
18
α -talassemia = difetto produzione catene globiniche α
eccesso produzione catene globiniche β
eccesso
catene β
ridotta quantita Hb per RBC
(ipocromia)
ridotta produzione RBC maturi
(iporigenerazione)
ridotta sopravvivenza RBC
Ridotta produzione
di RBC fragili
sequestrazione
splenica
anisopoichilocitosi
anemia
trasfusioni
aumentato
assorbimento Fe
splenomegalia
ipersplenismo
difettoso
utilizzo Fe
ittero
calcoli biliari
accumulo Fe
emocromatosi
cirrosi
endocrinopatie
cardiomiopatia
19
X
tratto α-talassemico tipo 2
portatore sano
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
omozigote
tratto α-talassemico
tipo 1
eterozigote
malattia da HbH (β4)
idrope fetale
(Hb Barts- γ4)
X
ALFA THALASSEMIA - 1
α°
α°
ALFA THALASSEMIA
α
α
ETEROZIGOTE TIPO 1
A
ETEROZIGOTE TIPO 2
α°
α
α
α
EMOGLOBINA H
α°
α°
α°
α
IDROPE FETALE CON HB BART α°
α°
α°
α°
HB H CON HB C.S.
α°
α
α°
αcs
TIPO 2 OMOZIGOTE
α°
α°
α
α
20
Tab. 27 – CARATTERISTICHE GENERALI DELLE THALASSEMIE.
Categoria
Anemia
MCV
%HbA2
β thalassemia
Eterozigote
Omozigote
Lieve
Grave
Basso
Basso
Alta
Variabile
δβ thalassemia
Eterozigote
Omozigote
Lieve
Da moderata a grave
Basso
Basso
Normale o bassa
Assente
N. o basso
Basso
Basso
Normale
N. o basso
N. o basso (HbH o Bart’s +)
α thalassemia
Difetto di un gene
Difetto di due geni
Difetto di tre geni
No
Lieve
Moderata
%HbF
Variabile
Fino al 90%
5%
100%
Normale
< 5%
Variabile
DISORDINI DELLA GLOBINA
DISORDINI
QUALITATIVI
DISORDINI
QUANTITATIVI
(emoglobinopatie
strutturali)
(talassemia)
catena α-
catena β
solubilità
stabilità
Affinità
Per O2
21
La forma qualitativa più frequente
di emoglobinopatia interessa la solubilità
dell’Hb
Anemia falciforme (HBS)
NB β6 Glu-->Lys
THE SAME MUTATION AROSE IN
DIFFERENT SUBJECTS AND WAS
POSITIVELY SELECTED
22
La mutazione β-6 altera la solubilità dell’Hb in
stato di deossigenazione
Bilancio del sickling
Hb
polimerizzata
Hb solubile
Buona ossigenazione, alto PH, buona
idratazione, etc
HB F> HB A >HB C > HB S
23
Bilancio del sickling
Hb solubile
Hb
polimerizzata
Stato di deossigenazione, basso PH,
disidratazione, febbre, etc
HB S > HB C >HB A > HB F
STRISCIO DI SANGUE PERIFERICO
IN ANEMIA FALCIFORME
24
In some areas there is a clear survival avantage for the
preservation of these genes. This is usually associated to a
survival advantage for heterozygotes
ANEMIA FALCIFORME: MANIFESTAZIONI A LIVELLO
DEI GLOBULI ROSSI
Polimerizzazione di
HbS
(sickling reversibile)
modificazioni della
permeabilità della membrana
Modificazioni dell’adesività del
GR
Aumento della concentrazione
di Hb
sickling irreversibile ed
emolisi
25
PATOGENESI DELL’ANEMIA FALCIFORME
ANEMIA FALCIFORME
manifestazioni cliniche
Legate al sickling
(algie, ischemia, danno renale
etc)
Infarti splenici
EMOLISI
(anemia,astenia)
Crisi aplastiche
Suscettibilità ad infezioni
26
ANEMIA FALCIFORME
manifestazioni cliniche
-Anemia di solito moderata: Hb ~ 8 g/dl, ma
con ampie variazioni individuali (5 – 11
g/dl).
QUADRO DOMINATO DAI PROBLEMI VASOOCCLUSIVI:
crisi di intenso dolore osseo o toracico o
addominale;
infarti ossei con necrosi;
ulcere trofiche agli arti inferiori;
ischemie ed emorragie cerebrali;
ANEMIA FALCIFORME
manifestazioni cliniche
-infarti polmonari
ipertensione polmonare
e scompenso cardiaco;
-danno renale per ischemia tubulare.
-nei primi anni splenomegalia, poi infarti
splenici mutipli e fibrosi splenica
(“autosplenectomia”)
aumentata suscettibilità ad infezioni batteriche.
TUTTE LE SITUAZIONI DI IPOSSIEMIA FANNO
PRECIPITARE LE CRISI, ANCHE IN ETEROZIGOTI
27
ANEMIA FALCIFORME
• HbS: sostituzione nell’aminoacido 6 delle catene β acido
glutamico
valina
• Le molecole di Hb in condizioni di de-ossigenazione
polimerizzano e precipitano nell’eritrocita, deformandolo a
forma di falce
• Sintomi clinici prevalentemente in caso di omozigosi legati
a:
– Anemia emolitica cronica
– Asplenia (infarti splenici)
– Fenomeni vaso-occlusivi piccoli e grossi vasi (crisi dolorose, danno
d’organo). Causa più importante di morbidità e mortalità.
• Diagnosi microscopica e con elettroforesi Hb
• Terapia delle crisi dolorose, ipertrasfusionale e citotossici
(idrossiurea)
ANEMIA FALCIFORME
diagnosi
Sospetto per quadro clinico
Quadro ematologico di anemia emolitica
normocitica:
reticolociti aumentati,
aptoglobina molto ridotta,
possibile iperbilirubinemia,
frequente riscontro di qualche GR “a
falce” sullo striscio di sangue.
- DIAGNOSI CON ELETTROFORESI Hb
28
ANEMIA FALCIFORME
PROGNOSIprognosi
DREPANOCITOSI
-Un tempo alta mortalità infantile e
sopravvivenza massima 30-35 anni
-Ora maggior parte pazienti sopravvive fino a
50 anni.
-Peggiore negli omozigoti.
-Possibile ulteriore miglioramento con nuove
terapie
29
TERAPIA DELL’ANEMIA FALCIFORME
Terapia tradizionale
Terapia di supporto: trattamento infezioni,
trasfusioni se anemia grave o frequenti episodi
ischemici, analgesici oppiacei e idratazione per
crisi dolorose, prevenzione ipossiemia.
Nuovi approcci
-Farmaci miranti a ripristinare HbF: idrossiurea e
de-metilanti del DNA (aza-citidina, butirrati):
miglioramento quadro clinico.
-Trapianto di midollo allogenico: 80-90% di
successo ma mortalità intorno 10%
30