Anemia Falciforme

Anemia Falciforme

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Anemia Falciforme

Christiano Perin*

Eurico Cervo Filho* Fábio Luís Becker*

Fábio Maranha Baldisserotto*

Gabriel Zatti Ramos *

Jerônimo Sperb Antonello**

Cláudio Osmar Pereira Alexandre*** Elisabeth de Carvalho Castro***

*Acadêmicos da 4ª série do Curso de Medicina da Fundação Faculdade Federal de Ciências Médicas de Porto Alegre
**Monitor da Disciplina de Genética e Evolução da Fundação Faculdade Federal de Ciências Médicas de Porto Alegre

*** Professores da Disciplina de Genética e Evolução da Fundação Faculdade Federal de Ciências Médicas de Porto Alegre

Porto Alegre, outubro de 2000

Anemia Falciforme

Anemia falciforme é a forma mais comum de um grupo de hemoglobinopatias genéticas na qual hemoglobina humana normal (Hb A) é parcial ou completamente substituída por hemoglobina falciforme mutante (Hb S). A causa da Hb S é uma mutação puntiforme com uma única substituição de amino-ácidos

terapia genética, permitindo-se inferir que, num futuro próximo, a cura efetiva dessa doença seja alcançada

(ácido glutâmico pela valina) na porção 6 da cadeia de β-globina. Essa mutação leva a uma isolubilidade das moléculas de Hb S quando desoxigenadas, acarretando em polimerização das mesmas e conseqüente afoiçamento das hemácias, sendo caracterizada, portanto, por uma produção anormal de Hb, anemia hemolítica e danos teciduais agudos e crônicos causados por fenômenos vaso-oclusivos pelas hemácias em foice. Anemia falciforme afeta cerca de 250.0 crianças a cada ano, principalmente aquelas de determinadas etnias como negros e descendentes desses no Mediterrâneo, Caribe, Américas Central e do Sul. Descendentes do Oriente médio e Índia oriental também podem ser afetados. É uma desordem genética autossômica recessiva na qual as pessoas afetadas possuem o genótipo homozigótico para Hb S. Indivíduos com o genótipo heterozigótico para essa condição possuem o chamado traço falciforme, uma suave e assintomática condição. Se ambos os pais são portadores do traço falciforme, há uma chance de 25% em cada gestação de terem uma criança com anemia falciforme. É necessário um diagnóstico precoce para se poder realizar profilaxia e/ou minimizar as complicações dessa doença. Apesar de todo o conhecimento acerca dessa doença, o tratamento baseia-se no controle das crises e na profilaxia. Inúmeros avanços têm surgido, como o transplante de medula óssea e a

Palavras-Chave Anemia Falciforme, Hemoglobinopatias, Revisão

Anemia Falciforme

Sickle cell anemia is the most common form of a group of genetic hemoglobinopathies in which normal adult hemoglobin (Hb A) is partially or completely replaced by abnormal sickle hemoglobin (Hb S). The cause is a single-point mutation with a single aminoacid substitution (valine for glutamic acid) at portion 6 of the βglobine. This mutation leads to an isolubility of the Hb S molecules when they are desoxigened, generating polimerization of those and the sickling fenomena. This disease causes hemolitic anemia and acute and chronic tissue damage from vascular blockage caused by trapped abnormal red blood cells. This disease affects 250.0 children each year, predominantly those of African ancestry, though those of Mediterranean, Caribbean, South and Central American, Middle eastern, or East Indian ancestry are also affected. A Sickle cell anemia is an autossomal recessive genetic disorder in which affected persons have the homozygous genotype for Hb S. Individuals with the heterozygous genotype for the condition have sickle cell trait, a mild, asynptomatic condition. If both parents carry the sickle cell trait, there is a 25% chance that their child will be homozygous for sickle cell anemia. Is necessary an early diagnostication of this condition to minimize the diseases complications. Despite of all knowledge about this disease, the main treatment is to avoid crisis and do profilaxy. New advances are being discovered, like bone marrow transplantation and the genetic therapy, allowing us to predict that, perhaps, in an early future, the effective cure of this disease may be achieved.

Key Words Sickle Cell Anemia, Hemoglobinophathie, Rewiew

Anemia Falciforme

A anemia falciforme (AF) é uma hemoglobinopatia, onde uma cadeia anormal de hemoglobina (Hb S) é produzida. É uma anemia hereditária caracterizada pela presença de eritrócitos em forma de foice e pela hemólise acelerada devida à substituição de um único aminoácido da cadeia beta da hemoglobina. Os indivíduos homozigotos afetados apresentam anemia grave (anemia falciforme), enquanto os heterozigotos (que têm o caráter falciforme) normalmente não apresentam sintomatologia1 .

O gene mutante falciforme é originário da população negra da África. Ele confere resistência a um tipo

de malária, o que permite a sua perpetuação nesta população2

A baixa tensão de oxigênio distorce a forma das hemácias, que sofrem hemólise, responsável pela anemia. As hemácias falciformes (Hb S) também são menos flexíveis que as hemácias normais (Hb A), o que leva a oclusões microvasculares, causando em homozigotos “crises” caracterizadas por episódios de dor intensa, infartos ósseos, úlcera de perna, associada a suscetibilidade aumentada à infecções bacterianas3 .

A melhor maneira de tratar cronicamente esses distúrbios complexos consiste em recorrer a abordagens abrangentes dirigidas às manifestações específicas da doença.

Anemia Falciforme HISTÓRICO

James Herrick, médico de Chicago a quem também é creditada a descrição da síndrome clínica da trombose coronariana, foi o primeiro a observar, em 1910, células em “foice”, no sangue de um estudante de medicina negro com anemia severa. Emmel, demonstrou que hemácias assumiam a forma de foice quando o sangue de tais pacientes eram deixados sob temperatura ambiente durante vários dias. Porém o fato de a transformação para células falciformes ocorrer pela resposta à queda da tensão do oxigênio só foi reconhecido com a descrição de Hahn e Gillespie em 1927. Em 1923 foi demonstrado que o fenômeno do afoiçamento era herdado como um traço autossômico dominante. Muito depois Neel e Beer esclareceram a base genética da anemia falciforme demonstrando que a heterozigose para o gene falciforme resultava em traço falciforme sem sintomas clínicos significativos, enquanto que homozigose resultava em anemia falciforme3,4 .

Em 1949, Pauling e colaboradores descobriram que toda a hemoglobina dos pacientes com esta anemia apresentavam uma lenta taxa de migração na eletroforese, enquanto que os pais destes pacientes apresentavam tanto a hemoglobina normal quanto a anormal. Pouco depois, outras hemoglobinas anormais foram descobertas ao serem submetidas à eletroforese. A natureza bioquímica do defeito foi elucidada por Ingram em 1957, no seu relatório sobre a substituição do ácido glutâmico por valina no sexto aminoácido da globina beta. Esta descoberta estabeleceu que a substituição de um único aminoácido em uma cadeia polipeptídica pode alterar a função do produto gênico de maneira suficiente a produzir variados efeitos clínicos4,5 .

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Estimativas sugerem que 250.0 crianças com AF nascem a cada ano no mundo, sendo 100.0 delas somente na Nigéria6 .

O gene βs é amplamente encontrado na África, Oriente Médio, países do Mediterrâneo, e Índia, e tem sido disseminado, através dos movimentos da população, para o Caribe, América do Norte, e norte da Europa. A freqüência dos portadores de βs é de até 1 para cada 4 africanos ocidentais e de 1 para cada 10 afro-caribenhos, tendo alcançado alta incidência nestas populações devido ao fato da condição de portador dar proteção contra a malária7 .

A distribuição e o impacto do gene βs foram influenciados por pressões evolutivas e pela transmissão através do comércio dos escravos. A prevalência do caráter falciforme é de 8 a 10% entre recém-nascidos afroamericanos e de até 25 a 30% na África ocidental. Os cálculos baseados na freqüência entre afro-americanos dos gestações são de alto risco para a anemia falciforme anualmente. Na África, nascem anualmente 120.0 bebês com anemia falciforme3 .

Hemoglobina S ocorre com grande prevalência na África tropical: a freqüência de heterozigotos é geralmente de 20%, mas em algumas áreas alcança 40%. O caráter falciforme tem uma freqüência de aproximadamente 8% na população negra norte-americana. O gene falciforme é encontrado em uma menor extensão no Oriente Médio, na Grécia e em tribos aborígenes da Índia. A anemia falciforme é encontrada em caucasianos em muitas outras áreas, especialmente onde ocorreram miscigenações raciais ao longo dos séculos4 .

Apesar de a AF ser a doença hereditária de maior prevalência no Brasil, são escassos estudos epidemiológicos na literatura nacional. Estudos realizados no Brasil demonstraram uma prevalência de Hb S em recém-nascidos (RN) de aproximadamente 4% a 5%, não havendo diferença estatisticamente significante entre os RN portadores ou não de Hb S quanto ao sexo, peso e Apgar 8,9 .

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Estrutura da hemoglobina Cada hemoglobina (Hb) humana consiste num tetrâmero de polipeptídios de globina: um par de cadeias

“α-símile” e outro par de cadeias não-α. Os diferentes tipos de cadeia são designados por α (alfa), β (beta), γ

(gama), δ (delta), ε (épsilon) e ξ (zeta) (quadro 1). Cada cadeia envolve um único heme, que consiste num anel de protoporfirina IX formando um complexo com um único átomo de íon ferroso (Fe2+). O heme pode ligar-se a uma única molécula de oxigênio, assim cada molécula de hemoglobina pode transportar até quatro moléculas de oxigênio. As cadeias de globina α-símile (α e ξ) têm 141 aminoácidos, enquanto as cadeias não-α (β, γ, δ, ε) têm

146 aminoácidos de comprimento10 .

As globinas têm uma estrutura secundária em grande parte helicoidal. As cadeias não-α contêm oito segmentos helicoidais designados de A a H, separados por trechos não-helicoidais. As cadeias α-símile contêm sete hélices. As hélices dobram-se em estruturas terciárias globulares tridimensionais, e as estruturas quaternárias se referem ao arranjo das quatro subunidades em uma molécula funcional11 .

A natureza das cadeias de hemoglobina determina a afinidade de ligação da hemoglobina com o oxigênio.

Quadro 1: Composição das hemoglobinas humanas normais.

A hemoglobina A (α2β2) perfaz 92% do total em adultos normais. A hemoglobina A2 (α2δ2) representa

2,5%. A hemoglobina F (α2γ2) representa 50 a 85% da concentração total em fetos e recém-nascidos, declinando rapidamente após o parto e alcançando concentrações de 10 a 15% no quarto mês de vida e menos de 1% aos 3 ou 4 anos de idade. A Hb F é produzida em pequena quantidade em adultos. As hemoglobinas Gower I (ξ2ε2),

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Gower I (α2ε2) e Portland (ξ2γ2) estão presentes na vida embrionária, antes de 7 a 10 semanas de gestação 1.(figura 1)

Figura 1: Abundância relativa de várias cadeias de globina humana durante o desenvolvimento .

Genética da hemoglobina humana A produção das várias hemoglobinas humanas é controlada por dois grupos de genes estreitamente ligados. Os genes das globinas α-símile estão no braço curto do cromossomo 16, entre a banda 13,2 e o telômero, e consistem em dois genes de globina α e uma única cópia do gene ξ. Os genes das globinas não-α encontram-se no cromossomo 1, na banda P15, perto do final do braço curto, e consistem em um único gene ε, nos genes da globina fetal

GγAγ e genes δ e β da hemoglobina adulta12,13 .

Cada gene contém três blocos de seqüências de nucleotídeos (exons) que codificam o RNA-mensageiro, com duas seqüências interpostas (íntrons). As seqüências laterais em cada extremidade dos genes de globina são importantes na regulação de sua atividade. Imediatamente acima (30 a 70 pares de bases), encontram-se elementos promotores. As regiões de 100 a 500 bases a montante são importantes para a expressão do desenvolvimento apropriado11 . (figura 2)

A ativação de genes individuais de globina em nível tecidual e no processo de desenvolvimento depende, em parte, de seqüências intensificadoras, localizadas nas laterais 5’ e 3’ e, possivelmente, nos íntrons dos genes. Diversos fatores de transcrição ligam-se às seqüências promotoras e intensificadoras dos genes da globina13 .

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Cada um destes genes possui características estruturais essenciais para a sua função normal. Incluem a presença de um local “CAP”, que marca o início da transcrição do precursor RNAm; códons de início e término apropriadamente localizados, a fim de sinalizar o início e o término da tradução do RNAm maduro; presença de sítios de união do doador (GT) e aceptor (AG) que marcam os pontos no precursor de RNAm onde os íntrons

Figura 2: Estrutura e expressão do gene da β-globina humana normal.

devem ser removidos enquanto os exon são ligados; seqüências de “consenso” circundando os dinucleotídeos do doador e aceptor que formam o sinal de união funcional; e presença de seqüências não traduzidas 5’ e 3’, cuja importância ainda não foi determinada10 .

A via de expressão do gene da globina é típica da maioria dos genes eucarióticos. Inicialmente cada gene é transcrito num precursor RNAm. Através do processo de “splicing” os íntrons são removidos, enquanto os exons são unidos. Há a modificação do RNAm na extremidade 5 pela estrutura “5 CAP” e adição de uma cauda poli A. O RNAm agora maduro é transportado do núcleo para o citoplasma. Associa-se a ribossomas, RNA transportador e fatores de iniciação e alongamento protéicos necessários para a tradução. As cadeias de globina recém-sintetizadas combinam-se rapidamente com o heme e entre si para formar tetrâmeros de globina. O tetrâmero é uma molécula altamente solúvel, enquanto que as cadeias individuais de globina são bastante

Anemia Falciforme insolúveis. Para evitar a precipitação das cadeias de globina, é essencial que as globinas α e não-α sejam sintetizadas em quantidades aproximadamente iguais ou equilibradas12 .

Genética da Anemia Falciforme

O gene falciforme resulta de uma mutação puntual que causa a substituição do aminoácido ácido glutâmico na sexta posição da cadeia da β globina (β6) para valina (β6Glu→Val), desta forma, a hemoglobina S é representada por α2Aβ2

6Glu→Val . Essa substituição é devida à alteração na segunda base do códon que codifica o ácido glutâmico, ou seja, GAG para GTG 1,14 .

É possível demonstrar uma diferença entre pessoas normais e com anemia falciforme nos fragmentos de restrição hibridizados com uma sonda radioativa, utilizando para tanto a enzima de restrição Mst I, cuja seqüência nucleotídica de reconhecimento é abolida pela mutação na hemoglobina S 10 .

Síndromes Falciformes e Haplótipos Embora todo o paciente com anemia falciforme apresente a mesma mutação genética, a diversidade relativa à severidade das manifestações clínicas é notável. Vários fatores modificantes vem sendo estudados com o intuito de definir o porquê dessa diversidade. Os mais importantes atualmente são: os níveis de Hemoglobina Fetal (Hb F), a coexistência de outras hemoglobinopatias hereditárias (ex: talassemias) e finalmente, os diferentes haplótipos para a Hb S10 .

Os níveis de hemoglobina fetal correspondem a menos de um por cento da hemoglobina total em indivíduos maiores de um ano de idade, porém há casos onde eles se encontram bem mais elevados devido a fatores hereditários. Esses indivíduos apresentam menor severidade da AF, já que as moléculas de Hb F não participam do processo de polimerização que ocorre entre as moléculas de Hb S desoxigenada (desoxi Hb S)15.

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