انواع هموگلوبین و هموگلوبین ناپایدار

انواع هموگلوبین، اشکال ساختاری هموگلوبین هستند که در اثر جهش‌هایی که توالی اسید آمینه یک زنجیره گلوبین را تغییر می‌دهند، ایجاد می‌شوند. بیشتر آنها از نظر بالینی بی‌صدا هستند، اما برخی از آنها حلالیت، تمایل به اکسیژن یا پایداری مولکول را تغییر می‌دهند. هموگلوبین‌های ناپایدار زیرمجموعه‌ای هستند که در آنها زنجیره تغییر یافته در داخل گلبول‌های قرمز رسوب می‌کند و اجزای داخلی را تشکیل می‌دهد که بقای گلبول‌های قرمز را کوتاه کرده و می‌تواند باعث کم‌خونی همولیتیک شود.

Definition

انواع هموگلوبین، هموگلوبین‌های غیرطبیعی از نظر ساختاری هستند که در اثر جهش در ژن گلوبین که توالی اسید آمینه پروتئین را تغییر می‌دهد، تولید می‌شوند؛ هموگلوبین‌های ناپایدار آن دسته از انواع هستند که ساختار تغییر یافته آنها باعث دناتوره شدن و رسوب آنها در داخل گلبول قرمز می‌شود و اجزای داخلی را تشکیل داده و بقای گلبول قرمز را کاهش می‌دهد.

Scope

این موضوع به بررسی انواع هموگلوبین ساختاری (کیفی) به عنوان یک طبقه، پیامدهای تغییر حلالیت، تمایل به اکسیژن و پایداری، و تمایز هموگلوبین‌های ناپایداری که رسوب کرده و اجسام انکلوزیون را تشکیل می‌دهند، می‌پردازد. بیماری سلول داسی‌شکل، مهم‌ترین نوع ساختاری از نظر بالینی، در مدخل خود مورد بررسی قرار گرفته و در اینجا به آن ارجاع داده شده است. این یک مرور کلی مرجع است و راهنمایی بالینی فردی ارائه نمی‌دهد.

Core questions

• چگونه یک تغییر تک اسید آمینه می‌تواند حلالیت، تمایل به اکسیژن یا پایداری هموگلوبین را تغییر دهد؟
• چرا بیشتر انواع هموگلوبین از نظر بالینی بی‌صدا هستند در حالی که تعداد کمی باعث بیماری می‌شوند؟
• چه چیزی یک هموگلوبین ناپایدار را از سایر انواع ساختاری متمایز می‌کند؟

Key concepts

• نوع هموگلوبین ساختاری (کیفی)
• تغییر تمایل به اکسیژن (انواع با تمایل بالا و پایین)
• هموگلوبین ناپایدار و تشکیل اجسام انکلوزیون (هاینز)
• حلالیت و پلیمریزاسیون نوع
• تشخیص با الکتروفورز هموگلوبین و HPLC
• انواع بی‌صدا از نظر بالینی در مقابل انواع مهم از نظر بالینی
• Hb C و Hb E به عنوان انواع ساختاری رایج

Mechanisms

جهش در یک ژن گلوبین می‌تواند اسیدهای آمینه را در یک زنجیره گلوبین جایگزین، حذف یا گسترش دهد و یک هموگلوبین غیرطبیعی از نظر ساختاری تولید کند. پیامد عملکردی بستگی به محل تغییر دارد. جایگزینی در سطوح تماس می‌تواند تعادل بین حالت‌های با تمایل بالا و پایین را تغییر دهد و انواعی را تولید کند که اکسیژن را بیش از حد محکم نگه می‌دارند یا آن را بیش از حد آسان آزاد می‌کنند. تغییراتی که بر حلالیت تأثیر می‌گذارند می‌توانند باعث کریستالیزاسیون یا پلیمریزاسیون شوند. جهش‌هایی که تاخوردگی زنجیره گلوبین یا اتصال آن به هِم را مختل می‌کنند، هموگلوبین‌های ناپایدار را ایجاد می‌کنند: زنجیره دناتوره می‌شود، به صورت اجسام انکلوزیون (هاینز) متصل به غشای گلبول قرمز رسوب می‌کند و سلول‌های آسیب‌دیده به طور زودرس حذف می‌شوند و باعث کم‌خونی همولیتیک می‌شوند. از آنجایی که بسیاری از موقعیت‌ها جایگزینی را بدون تأثیر عملکردی تحمل می‌کنند، بیشتر انواع از نظر بالینی بی‌صدا هستند و به طور اتفاقی در تجزیه و تحلیل هموگلوبین کشف می‌شوند.

Clinical relevance

انواع هموگلوبین به طور معمول در الکتروفورز هموگلوبین و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا مشاهده می‌شوند و تمایز انواع بی‌صدا از نظر بالینی از آنهایی که باعث تغییر در انتقال اکسیژن یا همولیز می‌شوند، بخشی از تفسیر این آزمایش‌ها است. این مدخل این طبقه را برای مرجع و آموزش توصیف می‌کند و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

Epidemiology

صدها نوع هموگلوبین ساختاری طبقه‌بندی شده‌اند، اما تنها تعداد انگشت‌شماری با فراوانی قابل توجهی در جمعیت رخ می‌دهند. به ویژه Hb C و Hb E به ترتیب در غرب آفریقا و جنوب شرقی آسیا شایع هستند، جایی که مانند سایر آلل‌های هموگلوبینوپاتی، فراوانی آنها به انتخاب مالاریا نسبت داده می‌شود. ویلیامز و ودرال این انواع را در بار گسترده‌تر و جهانی اختلالات ارثی هموگلوبین قرار می‌دهند.

History

پس از شناسایی هموگلوبین داسی‌شکل به عنوان یک بیماری مولکولی، بررسی‌های هموگلوبین با الکتروفورز کاتالوگ رو به رشدی از انواع ساختاری را آشکار کرد که بسیاری از آنها به نام محل کشف نامگذاری شدند. کار کریستالوگرافی پروتز بر روی ساختار هموگلوبین چارچوبی برای درک چگونگی تغییر اتصال اکسیژن و پایداری توسط جایگزینی‌های خاص فراهم کرد و مطالعه سیستماتیک هموگلوبین‌های ناپایدار چگونگی منجر شدن دناتوره شدن و تشکیل اجسام انکلوزیون به همولیز را روشن کرد.

Key figures

• David Weatherall
• Thomas N. Williams
• Max Perutz
• Hermann Lehmann

Seminal works

• williams-weatherall-2012
• weatherall-2010

Frequently asked questions

آیا همه انواع هموگلوبین مضر هستند؟

خیر. بیشتر انواع هموگلوبین ساختاری از نظر بالینی بی‌صدا هستند و به طور اتفاقی یافت می‌شوند؛ تنها آنهایی که تمایل به اکسیژن، حلالیت یا پایداری را تغییر می‌دهند، تمایل به ایجاد اثرات بالینی دارند.

چه چیزی یک هموگلوبین را 'ناپایدار' می‌کند؟

یک هموگلوبین ناپایدار دارای جهشی است که تاخوردگی صحیح یا اتصال هِم را مختل می‌کند، بنابراین مولکول دناتوره شده و در داخل گلبول قرمز به صورت اجسام انکلوزیون رسوب می‌کند، بقای سلول را کوتاه کرده و به طور بالقوه باعث کم‌خونی همولیتیک می‌شود.