Introdução |
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As
hemoglobinas instáveis constituem um grupo de variantes genéticas
de hemoglobinas em que a mutação de aminoácidos
nas globinas alfa ou beta afeta a estrutura da molécula tornando-a
instável. A avaliação da estabilidade da molécula
de hemoglobina é realizada por métodos físico-químicos
bem definidos atualmente, entre os quais destacam-se o aquecimento
da solução de hemolisado entre 50 e 60°C, a incubação
com isopropanol (HCl) a 37°C, ou a agitação vigorosa
do tubo contendo o hemolisado. Assim, as hemoglobinas que precipitam
mais rapidamente do que as normais são designadas instáveis.
Devido à grande diversidade dos pontos
de mutações na estrutura globínica, bem como
os tipos de mutações por substituições
e deleções de aminoácidos, as formas de instabilização
se apresentam muito variadas. Devido a Por essa razão, algumas
hemoglobinas são discretamente instáveis e não
estão associadas com sintomas clínicos, enquanto outras
hemoglobinas instáveis se precipitam com grande intensidade,
causando anemias hemolíticas. Essas anemias podem ser graves,
com acentuada diminuição dos níveis de hemoglobina
e reticulocitose muito elevada, ou, então, podem apresentar-se
com discreto quadro hemolítico acompanhado por modesta reticulocitose.
Uma das principais características das
hemoglobinas instáveis que causam anemia hemolítica
é a presença de corpos de inclusões eritrocitários
conhecidos por corpos de Heinz. Os corpos de Heinz normalmente não
são visualizados nos eritrócitos circulantes, a não
ser que o portador tenha sido esplenectomizado, mas podem ser detectados
quando os eritrócitos são incubados com corantes indutores,
por exemplo, azul de cresil brilhante. Em geral, o grau de instabilidade
da hemoglobina instável está relacionado com a produção
de corpos de Heinz e com a gravidade da anemia.
Desde 1964, quando Grimes, Meisler e Dacie descreveram
a primeira hemoglobina instável, cerca de 200 variantes diferentes
foram estruturalmente caracterizadas, muitas das quais causadas
por mutações recentes, ou “fresh mutations”,
sem apresentarem história familiar.
No Brasil o aparecimento de hemoglobinas instáveis
não é incomum. Vários casos foram registrados
em São Paulo, Rio Grande do Sul, Rio de Janeiro, Santa Catarina
e em Manaus. Em nosso laboratório diagnosticamos 18 casos,
dos quais cinco foram identificados como Hb Koln, além de
vários outros tipo: Hb Niterói, Hb Sant’Anna,
Hb Hasharon, Hb Meinz, etc.
Bioquímica e Fisiologia das Hemoglobinas Instáveis
A estrutura tetramerizada da molécula
de hemoglobina se mantém estável por meio de importantes
ligações efetuadas por aminoácidos. Um desses
pontos de contato corre entre as globinas dos tipos alfa e beta,
ou a1b1.
Outro ponto de estabilização química é
verificado na superfície interna da hemoglobina, e é
exercido, notadamente, pelos aminoácidos que protegem o
grupo heme da oxidação. Por outro lado, a própria
estrutura tridimensional da hemoglobina, com forma helicóide,
estabelece a configuração globular da hemoglobina
e mantém os equilíbrios funcional e estrutural entre
seus aminoácidos formadores. A substituição
de qualquer um desses resíduos, pertencentes a um dos três
pontos estabilizadores, por outro de características físicoquímicas
diferentes, por exemplo: tamanho, ponto isoelétrico e polaridade
impossibilitará a manutenção da integridade
molecular. Essa desestabilização ocorrerá,
inicialmente, pelo afrouxamento da sua estrutura, permitindo o
acesso de água para o inteior do grupo heme, oxidando-o.
A esse processo segue-se a desintegração do tetrâmero,
cujos polipeptídeos desagregados precipitam-se no interior
dos eritrócitos sob forma de corpos de Heinz.
Fisiologicamente a instabilização
da hemoglobina pode ser explicada como conseqüência
de uma ligação anormal entre as globinas alfa e
beta, especialmente nos contatos a1b1,
e também pelo bloqueio do radical SH do aminoácido
cisteína (Cis) que ocupa a posição 93 da
cadeia polipeptídica beta. Supõe-se que as substituições
de aminoácidos que participam da estabilização
da molécula, e também daqueles que estão
próximos do grupo heme, diminuem a atração
da globina por seus grupos hemes. Se esses processos ocorrerem
na globina beta, os radicais SH reativos poderão ser afetados.
A globina desprovida do heme é a principal responsável
pela formação dos corpos de Heinz, os quais se fixam
na membrana dos eritrócitos por duplas ligações
de enxofre, alterando-lhe a permeabilidade e a osmose, provocando,
consequentemente, a sua destruição precoce e a anemia.
Os hemes livres, após terem sido metabolizados, transformam-se
em pigmentos dipirróicos que, ao serem excretados pela
urina, tornam-na escura.
Formação dos corpos de Heinz
A hemólise eritrocitária decorrente
da formação dos corpos de Heinz é um fenômeno
oxidativo.
Um fator comum das mutações instabilizantes
se deve à alteração do meio em que o grupo
heme está inserido. Três conseqüências
advêm desse processo: facilidade da hemoglobina em se oxidar,
diminuição da afinidade da globina pelo grupo heme
e tendência da oxiemoglobina em se transformar em metaemoglobina,
com o desencadeamento de eventos desnaturantes observados na figura
8.1.
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Figura 8.1: Seqüência de eventos no processo de
oxidação das hemoglobinas instáveis.
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A geração de corpos de Heinz se
deve, portanto, a uma série de reações oxidativas
que se inicia pela transformação da oxiemoglobina
em metaemoglobina. Como se sabe, uma das mais importantes funções
da globina é manter o grupo heme na forma reduzida. Para
efetuar esse controle, no qual a água é totalmente
impedida de penetrar no interior do grupo heme e, assim, não
atingir o ferro, ocorre uma conformação estrutural
do aminoácido que resulta no chamado “pacote de proteção
do grupo heme” ou, simplesmente, “pacote do heme”.
Dessa forma, mantém-se o ferro no estado ferroso (Fe+
+ ou Hb+ +O2- - ).
A maioria das hemoglobinas instáveis tem
propensão a se autoxidar em metaemoglobina, o que representa
um valor de três a quatro vezes maior do que a Hb A. A formação
de metaemoglobina envolve a transferência de elétrons
do ferro do grupo heme, com liberação de radicais
superóxidos:
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Fe+ + ou Hb+ +O2- - ® Hb+
+ + + O2- |
Quando o grau de formação de metaemoglobina
aumenta, como no caso das hemoglobinas instáveis, a metaemoglobina
redutase não consegue reverter a situação,
desfazendo o equilíbrio entre oxiHb e metaHb (figura 8.1).
Como conseqüência desse desequilíbrio, a metaemoglobia
origina subprodutos conhecidos por hemicromos e perde o grupo heme.
Esses subprodutos de globinas instáveis e desprovidas do
grupo heme se precipitam nos eritrócitos, sob forma de corpos
de Heinz (figura 8.2). Os corpos de Heinz exercem efeitos deletérios
às proteínas de membranas dos eritrócitos,
causando oxidação da banda 3, fato que permite o reconhecimento
imunológico pelos macrófagos do sistema retículo-endotelial
do baço. A ação dos macrófagos, ao retirar
por fagocitose os corpos de Heinz causa a deformação
dos eritrócitos, resultando as células “mordidas”,
(figura 8.3), com conseqüente hemólise e anemia. |
Figura 8.2: Eritrócitos com precipitados
de corpos de Heinz em pessoa esplenectomizada com hemoglobina instável
do tipo Koln. |
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Figura 8.3: “Célula mordida”
no sangue periférico de um portador de hemoglobina instável.
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Oxidações e mecanismos de hemólise
Alguns trabalhos realizados com hemoglobinas
instáveis demonstraram que a liberação do
ferro, no processo de degradação da molécula
de hemoglobina, contribui para estimular mais reações
oxidativas. Na auto-oxidação das hemoglobinas instáveis
ocorre a contínua geração de íons
superóxidos e, consequentemente, aumenta a requisição
de enzimas redutoras para equilibrar as atividades de oxidação-redução.
O efeito quase imediato à ação oxidativa
resulta no aumento da concentração das enzimas nicotinamida-adenina-dinucleotídeo-reduzida
(NADH); nicotinamida-adenina-dinucleotídeo-fosfato-reduzida
(NADPH), da metaemoglobina redutase, catalase, glutationa peroxidase
e superóxido dismutase. Obviamente, o processo oxidativo
nas hemoglobinas instáveis sobrepõe as reações
das enzimas redutoras, apesar de estas estarem permanentes com
seus processos de sínteses elevados em comparação
as de eritrócitos com hemoglobinas normais.
O mecanismo de hemólise que ocorre nos
eritrócitos com hemoglobinas instáveis se deve,
portanto, à ação de três fatores:
1. presença da hemoglobina desnaturada;
2. formação de corpos de Heinz;
3. gerações de radicais livres
provenientes do estresse oxidativo.
Desses três fatores, acredita-se ser os
corpos de Heinz como a principal causa da hemólise. Estudos
da ultra-estrutura celular eritrocitária mostraram que
as células contendo corpos de Heinz podem ser destruídas
no baço ou fígado, ou terem seus corpos de Heinz
seletivamente marcados por macrófagos (figura 8.4). Os
eritrócitos com corpos de Heinz perdem sua plasticidade
ao passarem pelos estreitos sinusóides do baço,
tornando-se lentos e com dificuldades para atravessarem as paredes
dos vasos, esses fatores alteram sua mobilidade, permitindo a
ação dos macrófagos e a sua precoce destruição.
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As tabelas 8.1 e 8.2 apresentam as principais
características laboratoriais e clínicas das hemoglobinas
instáveis mutantes de globinas alfa e beta, respectivamente.
(Clique
aqui para visualizá-las) |
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Figura 8.4: Fotomicrografia eletrônica de eritrócitos
marcados por macrófagos. Observar as lesões de membranas
causadas pela agregação de corpos de Heinz.
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Características gerais das hemoglobinas instáveis
A principal evidência laboratorial das
hemoglobinas instáveis é sua reduzida estabilidade
quando submetidas ao calor de 50 a 60ºC. Particularmente,
a mudança que reduz os contatos entre as subunidades que
compõem a hemoglobina produzirá sua instabilidade.
Exemplos importantes são a Hb E e a Hb S que dão
reações discretamente positivas ao serem submetidas
aos testes de calor e ao isopropanol. Apesar de essas hemoglobinas
terem um pequeno grau de instabilidade, o termo hemoglobinas instáveis
deverá ser reservado àquelas hemoglobinas que produzem
corpos de inclusões de Heinz em pacientes com anemias hemolíticas
agudas ou crônicas.
Outras características das hemoglobinas
instáveis são as seguintes:
1. originam-se de mutações que
envolvem substituições de aminoácidos em
regiões muito sensíveis da molécula, cujo
equilíbrio da composição química é
imprescindível na sua estabilização e viabilidade
fisiológica;
2. todas as formas descritas até o presente
são heterozigotas;
3. estão associadas a anemias hemolíticas
crônicas ou agudas, de variável intensidade: discreta,
moderada ou grave;
4. a anemia pode ser induzida por alguns medicamentos,
especialmente aqueles com compostos oxidantes e sulfonados, ou
por processos infecciosos, por exemplo: após gripe, infecção
bacteriana, etc.;
5. os corpos de Heinz não são visualizados
em eritrócitos sem prévia coloração
vital, a não ser em pacientes esplenectomizados;
6. o grupo heme se desnatura in vivo
produzindo a excreção urinária de dipirróis,
tornando-a escura;
7. o ferro é oxidado para o estado férrico,
formando a metaemoglobina, cuja concentração é
variável para um mesmo portador, em diferentes épocas
de análise;
8. a labilidade molecular causada pelo tipo de
mutação torna a hemoglobina instável facilmente
desnaturável ao calor;
9. quando a mutação ocorre na globina
beta, há liberação de globinas alfa que podem
ser observadas em eletroforeses de acetato de celulose, ou gel
de amido, próximas ao ponto de aplicação;
10. geralmente os pais de portadores dessa anemia
hemolítica não apresentam hemoglobinas instáveis,
porém numa história bem feita é possível
extrair dados importantes que podem explicar o aparecimento dessas
formas de hemoglobinopatias.
Diagnóstico laboratorial
O diagnóstico laboratorial das hemoglobinas
instáveis deve ser realizado utilizando-se técnicas
específicas de desnaturação ao calor a 50
e 60°C, desnaturação pelo isopropanol-HCl a
37°C, pesquisa citológica de corpos de Heinz e eletroforese
qualitativa de hemoglobinas em pH alcalino. Outras técnicas
auxiliares devem ser utilizadas quando convenientes e necessárias,
entre as quais destacamos as dosagens de metaemoglobina, a Hb
A2, e da fração alterada. É importante
enfatizar que o diagnóstico laboratorial das hemoglobinas
instáveis deve ser processado cuidadosamente, uma vez que
a diversidade polimórfica, juntamente com as manifestações
clínicas e laboratoriais desses tipos de alterações,
são muito amplas.
Hematologicamente observa-se o seguinte:
1. Eritrócitos – variável
de 1,5 a 4,0 x 106/mm3. O tempo de sobrevivência
dos eritrócitos está sempre diminuído, mesmo
nos períodos intercrises hemolíticas.
2. Hemoglobinas –- diminuição
do teor das hemoglobinas é constante, e difere entre os
portadores de uma mesma mutante. Em geral, a média verificada
é próxima de 10g/dL, com dosagens mínimas
situadas entre 3 e 5g/dL nos períodos de crises hemolíticas.
3. Hemoglobina corpuscular média –
diminuída devido à continua formação
de corpos de Heinz.
4. Volume corpuscular médio – geralmente
normal, apesar de evidente aniso-poiquilocitose.
5. Reticulócitos – frequentemente
aumentados, variando de 3 a 15% na maioria dos portadores de hemoglobinas
instáveis, e de 50 a 75% em pacientes com hemoglobinas
Southampton, Sabine, Savannah e Abraham Lincoln. Inclusões
semelhantes aos da Hb H podem estar presentes na maioria dos pacientes
com esse tipo de hemoglobinopatias.
6. Morfologia eritrocitária – é
comum a anisopoiquilocitose, pontilhados basófilos e policromatofilia,
com diferentes graus de intensidades entre os portadores de hemoglobinas
instáveis.
7. Leucócitos – valores qualitativos
e quantitativos geralmente normais.
8. Plaquetas – geralmente normais.
Metodologia laboratorial específica
As técnicas específicas mais
sensíveis para o diagnóstico laboratorial desse
grupo de hemoglobinas anormais são as seguintes:
1. Desnaturação ao calor –
a maioria dessas variantes apresenta positividade nos testes de
termolabilidade a 5 e 60°C.
2. Desnaturação em solução
de isopropanol – HCl a 37°C.
3. Pesquisa de corpos de Heinz – esses
corpos de inclusões são formados espontaneamente
em sangue periférico de pacientes com hemoglobinas instáveis
submetidos à esplenectomia. Entretanto, os corpos de Heinz
podem ser visualizados no sangue periférico após
incubação com corantes redox (azul de cresil brilhante,
fenilidrazina) nos pacientes não-esplenectomizados.
4. Eletroforese em pH alcalino (8,0 a 9,0) –
cerca de 50% das hemoglobinas instáveis descritas apresentam
mobilidade semelhante à da Hb A. Esse fato ocorre principalmente
quando a mutação envolve a troca de aminoácidos
sem cargas, especialmente entre os tipos hidrofóbicos localizados
na superfície interna da molécula de hemoglobina.
Em hemolisados preparados com agentes hemolisantes, por exemplo:
saponina a 1%, é possível observar frações
difusas de heme desagregados na posição padrão
da Hb S (figura 8.5). Nas mutantes de globinas beta é comum
a presença de cadeias alfa livres próximas ao local
de aplicação da amostra (figura 8.6). A fração
de uma hemoglobina instável é quase sempre difusa,
e a concentração, embora muito diversa (2 a 40%),
não guarda relação com o grau de anemia.
A Hb A2 está constantemente aumentada, notadamente
nas mutantes de globinas beta, cujo fato decorre da grande estabilidade
dessa hemoglobina, que se sobressai diante da constante desnaturação
da hemoglobina instável. Polímeros de hemoglobinas
instáveis podem ser detectados em alguns casos (figura
8.7).
5. Dosagem de metaemoglobina – o aumento
de metaemoglobina tem sido verificado em cerca de 30% dos portadores
de hemoglobinas instáveis, devido à contínua
oxidação do ferro. A sua concentração
pode alcançar níveis de 30 a 40%.
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Figura 8.5: Eletroforese alcalina (pH 8,5) em acetato de
celulose de uma família com hemoglobina instável. A
imagem da esquerda mostra hemolisados preparados com saponina a 1%.
A imagem da direita, na mesma seqüência de aplicação,
mostra as hemoglobinas obtidas de solução de hemoglobina
preparada com clorofórmio. As setas indicam a região
da hemoglobina instável. |
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Figura 8.6: Eletroforese alcalina (pH 8,5) em acetato de
celulose. Da esquerda para a direita: Hb AA, Hb A + Hb Instável
com cadeia alfa livre, obtida de hemolisado com saponina a 1%; Hb
A + Hb Instável obtida de extração com clorofórmio;
e Hb AA. A única similaridade entre as duas hemoglobinas instáveis
é a posição de Hb A2, um pouco adiante
de Hb A2 normal. |
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Figura 8.7: Eletroforese alcalina (pH 8,5) em acetato de
celulose. (1) Hb AA; (2) Hb A + Instável com polímeros
lentos: a, b, c e a posição da Hb A2 alterada
(d); (3) Hb A + Fetal elevada. |
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Outras informações:
Cerca de 35% das hemoglobinas instáveis
apresentam alterações na afinidade ao oxigênio,
sempre associada à anemia.
O aumento de glicose-6-fosfato desidrogenase (G-6-PD)tem
sido relatado em 12% dos portadores desse tipo de hemoglobinopatia.
O aumento da fragilidade osmótica eritrocitária
ocorre em pelo menos 5% desses pacientes.
Aspectos clínicos
Os sinais e sintomas clínicos acompanham
o grau de instabilidade da molécula, ou seja, as hemoglobinas
levemente instáveis são assintomáticas, e
as bastante instáveis produzem o quadro de anemia hemolítica
grave. O início da doença depende, porém,
do tipo de globina afetada: as de globinas alfa ou gama têm
início no período neonatal e as de globina beta
somente após 3 a 4 meses de vida. Nesta ocasião
podem desaparecer os sintomas causados pela anormalidade na globina
gama, devido à sua substituição pela beta.
Outro fator que pode influenciar a clínica é o grau
de afinidade da hemoglobina ao oxigênio: a hemoglobina instável
pode possuir afinidade com redução do P50,
ocasionando poliglobulia, ou baixa afinidade com elevação
do P50, e resultando em cianose por formação
da metaemoglobina. A poliglobulia associada à hemólise
compensada pode elevar os níveis de hemoglobinas do paciente
próximo ao limite superior da faixa normal.
Uma importante característica clínica
das hemoglobinas instáveis são as “crises
hemolíticas”, de início abrupto, desencadeadas
por infecção de origem viral ou pela ingestão
de drogas oxidantes (derivados das sulfonamidas). A doença
pode tornar-se sintomática e ser diagnosticada pela queda
rápida e intensa da hemoglobina mas variantes levemente
instáveis. Esta situação é causada
por elevação do grau de instabilidade molecular.
Com relação ao quadro infeccioso, tem sido proposto
o seguinte mecanismo fisiopatológico:
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Têm sido relatadas também as “crises
aplásticas”.
Nas variantes muito instáveis, o quadro
de anemia hemolítica crônica acha-se completamente
instalado no fim do primeiro ano de vida com icterícia, esplenomegalia,
palidez e alguns casos com eliminação de urina escura
pela excreção de dipirróis derivados dos corpos
de Heinz, além de cianose causada pela presença de
metaemoglobina (tabela 8.3).
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Tabela 8.3:
Características clínicas dos portadores de hemoglobinas
instáveis. |
Anormalidades |
Freqüência % |
Comentários |
Icterícia neonatal
Sintomas de anemia |
5
80 |
Não relatado. Variável.
Depende da afinidade ao oxigênio, e indução
de drogas oxidantes. |
Cianose
Pigmentúria |
32
64 |
Causada por meta e sulfoemoglobinemia.
Importante fator para o diagnóstico. É encontrada
somente nas crises hemolíticas agudas. |
Esplenomegalia
Intolerância a drogas |
86
10 |
Freqüente nos episódios
de hemólise. Sulfonamidas e derivados. |
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Outros achados incluem colelitíase, alterações
ósseas e retardo do crescimento, podendo-se assemelhar à
talassemia beta homozigota, com eritropoiese ineficaz. Diante de
um quadro de anemia hemolítica hereditária não-esferocítica
com hipocromia e reticulocitose desproporcional, deve-se suspeitar
de hemoglobina instável.
A herança sendo autossômica dominante
evidencia-se a doença nos heterozigotos. São descritas
interações com a talassemia beta, Hb Lepore, Hb S,
Hb C, entre duas Hb instáveis, e adquirida após doença
mieloproliferativa (Policitemia vera).
O tratamento baseia-se na prevenção
de uso de drogas oxidantes e de infecções, e pela
administração de ácido fólico em doses
baixas (3mg/dia). As transfusões de concentrado globular
podem ser necessárias constantemente nas formas graves, levando
às complicações e aos riscos inerentes. Quelantes
de ferro podem ser tentados para o controle do acúmulo de
ferro. A esplenectomia poderá ser útil, mas nem todos
os casos dela se beneficiam. Nas variantes com alta afinidade da
hemoglobina pelo oxigênio, há registro de mortes por
tromboembolia secundária a uma eritrocitose compensatória
exagerada pós-esplenectomia, associada à hemólise
e plaquetose. Nestes pacientes ela deve, portanto, ser evitada.
Se indicada, deve-se realiza-la após o sexto ano de vida,
promovendo a vacinação antipneumocócica prévia
e a profilaxia penicilínica após a idade adulta, devido
à alta incidência de septicemia por germes encapsulados.
A colecistectomia poderá, também, ser necessária.
O prognóstico das hemoglobinas instáveis
geralmente é benigno.
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