Autores:pppp Paulo Cesar Noum
Paulo Francisco Naoum
Júnia Iannella Alves
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A
maioria das variantes estruturais é originada por simples
substituições de aminoácidos, resultantes de
mudanças nas seqüências de nucleotídeos.
As alterações estruturais, com conseqüências
nas atividades físico-químicas da molécula,
estão na dependência da extensão do processo
mutacional e dos locais em que esses ocorrem. Dessa forma, as hemoglobinas
variantes podem originar-se por:
a) Substituição de um aminoácido
por outro, de características diferentes, na superfície
externa (figura 5.2) da molécula. Pode ocorrer também
a substituição de dois aminoácidos por outros
dois, em uma mesma cadeia, sendo, entretanto, condição
muito rara. As substituições de aminoácidos
na superfície externa, com exceção feita às
Hb S, Hb C e Hb E, não produzem alterações
significantes no funcionamento da molécula. Nesse grupo estão
cerca de 500 tipos de Hb variantes não patológicas
(ex.: Hb O, Hb J, Hb I, Hb N, Hb D, etc.). Substituições
de aminoácidos na superfície interna
da molécula, envolvendo resíduos polares e não-polares,
tem ocorrido preferencialmente nos locais invariantes da molécula,
incluindo aqueles que fazem parte do "pacote" do grupo
heme, cuja principal função é protegê-lo
da entrada de água, bem como dos aminoácidos que participam
dos contatos a1 b1.
Qualquer substituição na superfície interna
causa instabilidade molecular, geralmente iniciando-se pela oxidação
do grupo heme com a formação excessiva de metaemoglobina
e precipitação da globina instável. Citologicamente
é possível observar a precipitação intra-eritrocitária
da globina instável por meio da presença de corpos
de Heinz. Nesse grupo estão cerca de 200 tipos diferentes
de Hb Instáveis (figura 5.2).
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Figura 5.2: Estrutura do tetrâmero da Hb A
com identificações de suas subunidades a1,
a2, b1e
b2. Superfície
externa: corresponde aos aminoácidos das regiões
A, B e F nas globinas alfa e beta. Superfície interna:
D e C. Grupo heme: G e H. |
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b) Substituições de aminoácidos
que participam dos contatos a1b2, das ligações químicas
com o 2,3 DPG, e do resíduo histidina C-terminal da cadeia
beta promovem a formação de hemoglobinas variantes
com alterações na sua afinidade pelo oxigênio.
São cerca de 50 tipos as Hb variantes com afinidade aumentada
ou diminuída por oxigênio. As que têm afinidade
aumentada se destacam por eritrocitoses, enquanto aquelas com afinidade
diminuída manifestam-se notadamente por anemia hemolítica
(figura 5.2).
c) Substituição dos resíduos
de histidina distal ou proximal, que estão ligados ao grupo
heme (figura 5.2), causam anormalidades que se caracterizam pela
oxidação espontânea e contínua do ferro,
com formação excessiva de metaemoglobina, fato que
dão origem às hemoglobinas variantes do tipo M (Hb
M). Os portadores de Hb M são sempre cianóticos, com
ou sem anemia.
d) Adição de um ou mais aminoácidos
ao último aminoácido (C-terminal) das globinas alfa
e beta, tornando-as longas e manifestando-se como fenótipos
talassêmicos alfa e beta (ex.: Hb Tak).
e) Fusão entre duas cadeias de globinas
diferentes, em especial das cadeias delta-beta que resultam na formação
da hemoglobina variante conhecida por Hb Lepore. A fusão
inversa, ou seja, beta-delta é conhecida por Hb anti-Lepore.
Outras fusões têm sido descritas na literatura e todas
essas ocorrências se devem ao "crossing-over" desigual
no pareamento dos cromossomos 11.
Assim, somam-se atualmente perto de 700 variantes
estruturais, poucas delas associadas com manifestações
clínicas e alterações hematológicas,
que podem ser agrupadas em:
- hemoglobinas de agregação;
- hemoglobinas sem alterações fisiológicas;
- hemoglobinas instáveis;
- hemoglobinas com alterações funcionais;
- hemoglobinas com fenótipos talassêmicos.
As hemoglobinas de agregação
formam tactóides e cristais, com repercussões clínicas
e laboratoriais variáveis. As hemoglobinas S e C participam
desse grupo.
As hemoglobinas variantes que não causam
alterações funcionais são a maioria, perto
de 500 tipos diferentes, e embora apresentem importância
bioquímica, genética e antropológica, não
produzem efeitos clínicos e laboratoriais significantes.
As hemoglobinas instáveis apresentam
graus variáveis de manifestações clínicas
e hematológicas, expressando-se laboratorialmente de forma
diversificada entre os diferentes tipos descritos na literatura
(ver item 8).
As hemoglobinas com alterações
funcionais causam metaemoglobinas por Hb M, cianose e alteração
de afinidade da hemoglobina pelo oxigênio (ver item 9).
As hemoglobinas com fenótipos talassêmicos
são as variantes provocadas por falhas no processo de regulação
da síntese de globina pela adição de aminoácidos
ao C-terminal das globinas alfa e beta e pelo pareamento desigual
do cromossomo 11 no processo da mitose celular.
As tabelas 5.1 e 5.2, resumem algumas das hemoglobinas
variantes relacionadas com os defeitos estruturais, os genótipos,
seus efeitos nos eritrócitos, além de doenças
específicas causadas por estas hemoglobinas.
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Tabela 5.1:
Exemplos de hemoglobinas variantes estruturais e seus efeitos fisiopatológicos.
Hb variante |
Defeito estrutural |
Genótipos |
Efeitos nos eritrócitos |
S |
b 6 Glu ®
Val |
AS, SS, SF, SD, SC, SH |
Falcização |
C |
b 6 Glu ®
Lis |
AC, CC, CF, SC |
Cristais de Hb |
E |
b 26 Gli ®
Lis |
AE, EE |
Hemólise |
Koln (1) |
b 96 Val ®
Met |
A + Koln |
Heinz e hemólise |
Niterói (1) |
b 44 a 46
deletados |
A + Niterói |
Heinz e hemólise |
Malmo (2) |
b 97 His ®
Glu |
A + Malmo |
Eritrocitose |
Kansas (3) |
b 102 Asn
® Tre |
A + Kansas |
Metahemoglobina |
Lepore |
fusão d-b |
A + Lepore |
Microcitose |
Kenya |
fusão g-b |
A + Kenya |
Nenhuma |
B2 (4) |
d 16 Gli ®
Arg |
A + B2 |
Nenhuma |
F Texas (5) |
g 5 Glu ®
Lis |
A + F Texas |
Nenhuma |
(1) Há vários tipos de hemoglobinas instáveis;
(2) Há vários tipos de hemoglobinas com afinidade aumentada
por O2; (3) Há poucos tipos de hemoglobinas com afinidade diminuída
por O2; (4) Há vários tipos de variantes de Hb A2 por
mutação na globina delta; (5) Há vários
tipos de variantes de Hb Fetal, somente detectáveis em sangue
de recém-nascidos. |
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Tabela 5.2:
Doenças causadas por hemoglobinas variantes estruturais.
Anemia
hemolítica e oclusão vascular falcizante |
· Hb SS, Hb SS/Tal.
alfa, Hb SS/PHHF · Hb SD, Hb SC · Hb S
/ Talassemia beta |
Anemia
hemolítica com excreção urinária
de dipirróis |
· Hemoglobinas instáveis:
Hb Koln, Hb Duarte, Hb Zurique, Hb Genova, Hb Seatle, Hb Niterói,
etc. |
Eritrocitose
hereditária |
· Hemoglobinas com
afinidade aumentada por O2:
Hb Chesapeake, Hb Malmo, Hb Kempsey, Hb Hiroshima, etc. |
Metahemoglobina
hereditária e cianose |
· Hemoglobina M
(Boston, Iwate, Milwakee, Hyde Park, Saskatson) |
Outras
formas de cianose hereditária |
· Hb variante com
afinidade diminuída por O2: Hb Kansas |
Anemia
microcítica e hipocrômica |
· Talassemias beta
interativas com Hb variantes:(Hb S/Tal.beta, Hb C/Tal.beta,
Hb D/Tal.beta) · Hb Lepore (fusão de globinas
d b) · Hb Constant
Spring (alongamento da globina alfa) |
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Hemoglobinas
variantes comuns no Brasil
Hemoglobina S (Hb S) – Será apresentada por
completo no item 6.
Hemoglobina C (Hb C) – Foi descrita pela
primeira vez por Itano e Neel em 1950, e em 1958 Hunt e Ingram identificaram
que o aminoácido número 6 da globina beta, o ácido
glutâmico (Glu), havia sido substituído pela lisina
(Lis). Devido à diferença de carga elétrica
envolvida (Glu, pI = 3,22 ®
Lis, pI = 9,74), a globina bC
tornou-se muito menos negativa, fato que sua mobilidade é
muito lenta em eletroforese alcalina quando comparada com Hb A,
S ou Lepore (figura 5.3).
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Figura 5.3: Eletroforese alcalina de hemoglobina
em acetato de celulose. (1) Hb AA; (2) Hb CC; (3) Hb AC; (4) Hb A
+ Lepore; (5) Hb SC; (6) Hb AC e (7) Hb A + A2 Aumentada.
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Entre as hemoglobinas variantes, o genótipo
heterozigoto da Hb C, ou Hb AC, é o segundo mais prevalente
após a Hb AS na população brasileira, variando
entre 0,3% a 1,0%. A homozigose da Hb C (ou Hb CC) é rara
e é caracterizada por anemia hemolítica de intensidade
variável, com evidências clínicas de cansaço,
fraqueza e, eventualmente, esplenomegalia. Laboratorialmente a hemoglobina
total oscila entre 9 e 12g/dl, hematócrito entre 30 e 40%,
leve a moderada reticulocitose (3 a 7%) e no esfregaço sangüíneo
há muitas células em alvo. Eletroforeticamente, a
homozigose da Hb C tem concentração de 98% desta hemoglobina,
em pessoas com idade superior a seis meses. Outras condições
associadas de Hb C com manifestações clínicas
são a doença falciforme por Hb SC, que será
apresentada no item 6 (Doença Falciforme), e a interação
entre Hb C e talassemia beta, ou Hb C/Tal. beta cuja avaliação
eletroforética se torna visível pela Hb CF (figura
5.4). Diferentemente da Hb CC, que não se detecta Hb Fetal
com níveis acima do normal, na Hb C/Tal. beta a Hb Fetal
geralmente está elevada (>5%). Nesses casos as evidências
clínicas são marcadas por palidez, cansaço
e esplenomegalia. Laboratorialmente a anemia é moderada (Hb:
9 – 10g/dl) do tipo microcítica, hipocrômica,
muitas células em alvo e reticulocitose acima de 5%.
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Figura 5.4: Eletroforese em acetato de celulose
com pH alcalino (pH 8,6) mostrando da esquerda para a direita: Hb
AC, Hb CF (C/Tal. beta) e Hb A + A2 aumentada. Observar que a Hb Fetal
tem concentração acima de 5%. A avaliação
quantitativa da Hb Fetal pode ser efetuada por densitometria da eletroforese,
ou por dosagem bioquímica de Hb Fetal. |
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Hemoglobina D (ou Hb D) –
A Hb D é uma hemoglobina variante que apresenta a mesma mobilidade
da Hb S em eletroforese de pH alcalino. É separável
da Hb S por eletroforese em agar pH ácido (pH 5 a 6), e também
por não se insolubilizar em soluções redutoras
de oxigênio. Quando associada à Hb A, a heterozigose
de Hb AD, o portador é totalmente assintomático, e
a fração anormal constitui entre 30 e 50% da hemoglobina
total. A prevalência de portadores de Hb AD no Brasil é
por volta de 1 caso para cada 5 mil pessoas analisadas. Casos de
homozigoses de Hb D (Hb DD) são raríssimos, e podem
estar associados a discreto grau de anemia (Hb: 10,5 – 12,0
g/dl). Para estabelecer o diagnóstico de homozigose deve-se
excluir cuidadosamente, por estudos familiares, a interação
da Hb D com a talassemia beta. Na Hb D/Tal. beta é comum
evidenciar no hemograma anemia microcítica e hipocrômica,
com hemoglobina total variável de 9,5 a 12 g/dl, VCM abaixo
de 77 fl e HCM também abaixo de 27 pg. Situação
que oferece dificuldade no diagnóstico laboratorial ocorre
quando há associação entre hemoglobinas S e
D, ou Hb SD caracterizando um dos tipos que compõe o grupo
das doenças falciformes, apresentado no item 6. Neste caso
específico, a eletroforese de hemoglobina em pH alcalino
não diferencia o genótipo SS da SD, bem como o teste
de falcização que é positivo em ambos. O teste
mais adequado para a diferenciação é a eletroforese
em agarose de pH ácido: a Hb S é mais lenta que a
Hb D, que se posiciona igual à Hb A (figura 5.5).
Após ter sido descrita em 1953, várias
outras hemoglobinas que se posicionavam como a Hb D (e não
falcizavam) foram estruturalmente diferenciadas conforme o tipo
de substituição de aminoácidos. Assim surgiram
as Hb D Los Angeles ou Punjab (a mais freqüente entre todas
as hemoglobinas variantes que migram na mesma posição
da Hb S), Hb D Iran, Hb D Ibadan, etc. todas na posição
de Hb S. Atualmente, há dezenas de hemoglobinas variantes
que migram na posição de S ou D e que foram denominados
por local de origem e que são diferenciadas em eletroforeses
em agar ácido, isofocalização, HPLC, e por
biologia molecular. A tabela 5.3 mostra a relação
de hemoglobinas que migram na mesma posição de Hb
S em pH alcalino, e suas diferenciações estruturais.
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Figura 5.5: Mapa representativo dos principais genótipos
de Hb D comparados com Hb A e Hb S, em eletroforeses de pH alcalino
e ácido. |
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Tabela 5.3:
Relação das principais hemoglobinas variantes que migram
na posição de Hb S em eletroforese de pH alcalino, que
são raríssimas e menos freqüente que Hb D Los Angeles.
Hemoglobina |
Mutação |
Concentração
(%) |
Agarose ácida**
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Outras informações |
Memphis |
a 23: Glu®
Gln |
< 30 |
S |
|
Hasharon |
a 47: Asp®
His |
< 15 |
S |
Instável |
Seally |
a 47: Asp®
His |
< 20 |
A |
|
Arya |
a 47: Asp®
Asn |
< 20 |
A |
|
Montgomery |
a 48: Leu®
Arg |
< 20 |
A |
|
Russ |
a 51: Gli
® Arg |
< 15 |
A |
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Persepolis |
a 64: Asp®
Tir |
< 20 |
C |
|
Daneshgah |
a 72: His®
Arg |
< 30 |
A |
|
D Bushman |
b 16: Gli
® Arg |
25 – 40 |
A |
|
D Iran |
b 22: Glu
® Gln |
25 – 40 |
A |
|
Alabama |
b 39: Glu
® Lis |
25 – 40 |
A |
|
Ocho-Rios |
b 52: Asp
® Ala |
25 – 40 |
C |
|
Osu-Christianborg |
b 52: Asp®
Asn |
25 – 40 |
A |
|
Korle-Bu |
b 73: Asp®
Asn |
25 – 40 |
A |
|
P |
b 117: His®
Arg |
> 40 |
A |
Hipocromia |
D Los Angeles |
b 121: Glu®Gln |
25 – 40 |
A |
|
D Beograd |
b 121: Glu®Val |
25 – 40 |
A |
|
S-Antilhas* |
b 23: Val
® Ile |
25 – 40 |
A |
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S-Providence* |
b 82: Lis
® Asn |
25 – 40 |
A |
|
S-Oman* |
b 121: Glu
®Lis |
25 – 40 |
A |
|
S-Travis* |
b 142: Ala
® Val |
25 – 40 |
S ¹
A |
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Lepore |
Fusão d
- b |
< 20 |
A |
Microcitose + Hipocromia |
* Duplas mutações na globina beta, além das mutações
apresentadas todas tem a mutação da Hb S (b6
Glu ® Val). ** Posição
eletroforética similar. ¹ Entre Hb A e Hb S.
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Hemoglobina G (ou Hb G) – É um grupo
de hemoglobinas variantes que migram pouco atrás da Hb S
nas eletroforeses alcalinas em acetato de celulose e agarose. A
diferenciação se faz por meio de eletroforese em agarose
ácida. Entre as hemoglobinas do tipo G destacam Hb G Audhali
(a 23 Glu ®
Val), Hb G Waimanalo (a 64 Asp
® Asn), Hb Filadelfia (a
68 Asn ® Lis), Hb G Galveston (b
43 Glu ® Ala), Hb G Copenhagen (b
47 ® Asn), Hb G Accra (b
79 Asp® Asn), entre outras. A Hb
G Filadélfia é a mais freqüente entre todos os
tipos de Hb G, e em especial no Brasil e USA pois sua origem é
africana. Tem baixa prevalência na população
brasileira (cerca de 1: 15000), porém, por ser comum entre
pessoas de descendência africana e se situar eletroforeticamente
na região próxima da Hb S em eletroforese alcalina,
sua avaliação é sempre importante. Por ser
a Hb G Filadélfia uma mutante de globina alfa, geralmente
afetando um dos quatro genes alfa, sua concentração
é quase sempre abaixo de 25%; além disso, quando em
heterozigose com a Hb A (Hb AG), é possível separar
as seguintes hemoglobinas, conforme mostra a figura 5.6:
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Os portadores de Hb AG e Hb GG são assintomáticos,
entretanto é possível a ocorrência da tripla
heterozigose entre hemoglobinas A, S e G Filadélfia, proveniente
de pais com Hb AS e Hb AG, conforme mostra o esquema a seguir:
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A tripla heterozigose forma um quarto
produto híbrido a Hb SG, conforme mostra a figura 5.7.
Hemoglobina Lepore (ou Hb Lepore)
– A Hb Lepore é uma hemoglobina variante, com migração
similar à Hb S (ver tabela 5.3), causada por um pareamento
desigual do cromossomo 11 durante a meiose. Como conseqüência
dessa desigualdade na posição das cromátides
irmãs do cromossomo 11, o "cross-over" entre elas
promove a fusão de uma parte do gene delta com outra do gene
beta, formando um gene híbrido delta-beta, além dos
genes delta, gama e beta. Esse gene híbrido delta-beta seqüência
globinas em que a parte inicial é formada por aminoácidos
da globina delta e a parte final por aminoácidos da globina
beta, conforme mostra o esquema a seguir: |
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Figura 5.6: Eletroforese de hemoglobina em agarose
com pH alcalino, com destaque para as mobilidades de Hb S e Hb G Filadélfia.
(1) e (5) sangue de recém-nascido com Hb A + Hb Fetal + Hb
Fetal Texas (mutante); (2) Hb AA; (3) Hb AS; (4) Hb AG, com Hb G Fetal
(a) e Hb G2 (b). |
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Figura 5.7: Eletroforese de hemoglobina em agarose
com pH alcalino, com destaque para a tríplice heterozigose
(Hb ASG). A Hb SG* é uma forma híbrida proveniente da
combinação entre aG2
e bS2.
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Dependendo do local em que ocorre a fusão
delta-beta a Hb Lepore pode originar pelo menos três sub-tipos:
Lepore Boston, Lepore Baltimore e Lepore Holanda. Todas apresentam
as mesmas características laboratoriais e eletroforéticas,
sendo diferenciadas por estudos de composição peptídica
da fusão delta-beta. A concentração da Hb Lepore
em eletroforese alcalina é variável entre 5 e 15%,
com Hb A2 normal ou diminuída; algumas vezes a Hb Fetal pode
estar elevada. Nesses casos, o quadro hematológico laboratorial
é típico de talassemia beta menor com aniso-poiquilocitose,
microcitose e hipocromia. Situação mais grave ocorre
na homozigose da Hb Lepore, com quadro clínico e laboratorial
semelhante à talassemia maior ou intermédia. A eletroforese
de hemoglobina alcalina nas pessoas com Hb Lepore homozigota mostra
a presença de Hb Fetal e Hb Lepore com concentrações
elevadas. A figura 5.8 ilustra as situações da Hb
Lepore heterozigota e homozigota.
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Figura 5.8: Eletroforese
de hemoglobinas em agarose alcalina mostrando em (1) Hb Lepore heterozigota
com concentração de 5%; (2) Hb Lepore homozigota, com
Hb Fetal ± 70%, Hb Lepore ± 15%, Hb A (transfundida)
± 15%, e traços de Hb A2; (3) Hb SF de um paciente com
Hb S/b0 talassemia, com globinas
alfa livre; (4) Hb AC. |
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