ภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD และโรคฮีโมโกลบินผิดปกติ

บทความนี้จัดกลุ่มโรคเม็ดเลือดแดงที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมสองกลุ่มใหญ่ที่ทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตก (hemolysis) จากความบกพร่องภายใน: ภาวะพร่องเอนไซม์กลูโคส-6-ฟอสเฟต ดีไฮโดรจีเนส (G6PD) ซึ่งเป็นความผิดปกติของเอนไซม์ที่ทำให้การป้องกันเม็ดเลือดแดงจากภาวะเครียดออกซิเดชันบกพร่อง และโรคฮีโมโกลบินผิดปกติ (hemoglobinopathies) ซึ่งความผิดปกติของโครงสร้างหรือปริมาณฮีโมโกลบินทำให้อายุของเม็ดเลือดแดงสั้นลง ทั้งสองภาวะนี้พบได้บ่อยกว่ามากในภูมิภาคที่เคยมีการระบาดของมาลาเรีย

Definition

ภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD เป็นความผิดปกติของเอนไซม์ที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบ X-linked ซึ่งลดการป้องกันเม็ดเลือดแดงจากความเสียหายจากออกซิเดชัน ทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตกเฉียบพลันภายใต้ภาวะเครียดออกซิเดชัน; โรคฮีโมโกลบินผิดปกติเป็นความผิดปกติทางพันธุกรรมของโครงสร้างหรือการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินที่สามารถทำให้เกิดหรือมีส่วนทำให้เกิดภาวะโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตกได้

Scope

บทความนี้ครอบคลุมพื้นฐานทางชีวเคมีของภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD และภาวะเม็ดเลือดแดงแตกเป็นครั้งคราวที่เกิดจากสารออกซิแดนท์ และให้ข้อมูลเบื้องต้นแก่ผู้อ่านเกี่ยวกับโรคฮีโมโกลบินผิดปกติในฐานะกลุ่มโรคเม็ดเลือดแดงที่เกี่ยวข้องกับฮีโมโกลบิน บทความนี้เป็นหัวข้ออ้างอิงและการจัดจำแนก ไม่ได้ระบุสารกระตุ้นที่ควรหลีกเลี่ยง หรือให้คำแนะนำในการจัดการหรือการให้ยา

Core questions

• การสูญเสียกิจกรรมของเอนไซม์ G6PD ทำให้เม็ดเลือดแดงเสี่ยงต่อการบาดเจ็บจากออกซิเดชันได้อย่างไร?
• เหตุใดภาวะเม็ดเลือดแดงแตกจากภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD จึงมักเกิดขึ้นเป็นครั้งคราวมากกว่าต่อเนื่อง?
• ความผิดปกติของโครงสร้างและปริมาณฮีโมโกลบินนำไปสู่อายุของเม็ดเลือดแดงที่สั้นลงได้อย่างไร?

Key concepts

• กลูโคส-6-ฟอสเฟต ดีไฮโดรจีเนส
• วิถีเพนโทสฟอสเฟตและ NADPH
• ภาวะเครียดออกซิเดชันและการป้องกันของเม็ดเลือดแดง
• Heinz bodies และ bite cells
• ภาวะเม็ดเลือดแดงแตกเป็นครั้งคราว (ที่เกิดจากสารออกซิแดนท์)
• การถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบ X-linked
• โรคฮีโมโกลบินผิดปกติ
• การคัดเลือกโดยมาลาเรีย (สมดุลพหุสัณฐาน)

Mechanisms

เอนไซม์ G6PD เร่งปฏิกิริยาในขั้นตอนแรกของวิถีเพนโทสฟอสเฟต (pentose phosphate pathway) ซึ่งสร้าง NADPH ที่ช่วยรักษากลูตาไธโอนในรูปรีดิวซ์ (reduced glutathione) ซึ่งเป็นกลไกป้องกันหลักของเม็ดเลือดแดงจากความเสียหายจากออกซิเดชัน เมื่อกิจกรรมของเอนไซม์บกพร่อง ภาวะเครียดออกซิเดชันจะเข้าครอบงำกลไกป้องกันนี้ ฮีโมโกลบินจะถูกออกซิไดซ์และตกตะกอนเป็น Heinz bodies และเซลล์ที่เสียหายจะถูกกำจัดออกไป ทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตกเฉียบพลัน ทั้งในหลอดเลือดและนอกหลอดเลือด ซึ่งมักเกิดขึ้นเป็นครั้งคราว (luzzatto-2020, cappellini-2008) เนื่องจากเม็ดเลือดแดงอายุน้อยมีกิจกรรมของเอนไซม์ที่เหลืออยู่สูงกว่า ภาวะเม็ดเลือดแดงแตกจึงมักจำกัดตัวเองเมื่อเซลล์ที่แก่กว่าและมีเอนไซม์บกพร่องมากที่สุดถูกกำจัดออกไป (luzzatto-2020) ในโรคฮีโมโกลบินผิดปกติ โครงสร้างฮีโมโกลบินที่ผิดปกติหรือไม่สมดุลของการสังเคราะห์สายโกลบิน (globin-chain) ทำให้เม็ดเลือดแดงไม่เสถียรและมีส่วนทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตก; เครื่องหมายทางห้องปฏิบัติการที่ใช้ร่วมกันของภาวะเม็ดเลือดแดงแตกสะท้อนถึงการหมุนเวียนที่เร่งขึ้น (barcellini-2015)

Clinical relevance

ภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD และโรคฮีโมโกลบินผิดปกติเป็นสาเหตุสำคัญที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของภาวะโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตกทั่วโลก และเป็นตัวอย่างว่าความบกพร่องของเอนไซม์หรือฮีโมโกลบินส่งผลให้อายุของเม็ดเลือดแดงสั้นลงได้อย่างไร บทความนี้อธิบายกลไกและการจัดจำแนกเพื่อการอ้างอิงและวัตถุประสงค์ทางการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

ภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD เป็นหนึ่งในความบกพร่องของเอนไซม์ที่พบบ่อยที่สุดในมนุษย์ โดยมีผลกระทบต่อผู้คนหลายร้อยล้านคน โดยมีความถี่สูงสุดในบางส่วนของแอฟริกา เมดิเตอร์เรเนียน ตะวันออกกลาง และเอเชีย — การกระจายตัวนี้เกิดจากความได้เปรียบในการอยู่รอดจากมาลาเรีย (luzzatto-2020, cappellini-2008) โรคฮีโมโกลบินผิดปกติแสดงให้เห็นความเข้มข้นทางภูมิศาสตร์ที่เทียบเคียงได้ในภูมิภาคที่เคยมีการระบาดของมาลาเรีย

Evidence & guidelines

บทความทบทวนวรรณกรรมที่ครอบคลุมอธิบายชีวเคมี พันธุศาสตร์ และสเปกตรัมทางคลินิกของภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD (luzzatto-2020, cappellini-2008) และบทความทบทวนเครื่องหมายของภาวะเม็ดเลือดแดงแตกจัดตำแหน่งภาวะเม็ดเลือดแดงแตกที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์และฮีโมโกลบินภายในความแตกต่างที่กว้างขึ้น (barcellini-2015); สิ่งเหล่านี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงพรรณนามากกว่าคำแนะนำเชิงบังคับ

Seminal works

• luzzatto-2020
• cappellini-2008

Frequently asked questions

เหตุใดภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD จึงทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตกเป็นครั้งคราวเท่านั้น?

เม็ดเลือดแดงสามารถทนต่อสภาวะปกติได้ แต่ไม่สามารถรับมือกับภาวะเครียดออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นได้ ภาวะเม็ดเลือดแดงแตกมักถูกกระตุ้นโดยการสัมผัสกับสารออกซิแดนท์ และมักจะจำกัดตัวเองเนื่องจากเม็ดเลือดแดงที่อายุน้อยกว่ายังคงมีกิจกรรมของเอนไซม์มากกว่าเม็ดเลือดแดงที่แก่กว่า

เหตุใดภาวะพร่องเอนไซม์ G6PD และโรคฮีโมโกลบินผิดปกติจึงพบบ่อยในภูมิภาคเดียวกัน?

ทั้งสองภาวะนี้มีความเข้มข้นในพื้นที่ที่เคยมีการระบาดของมาลาเรีย ซึ่งเชื่อกันว่าการมียีนลักษณะนี้ให้การป้องกันบางอย่างจากมาลาเรียที่รุนแรง ซึ่งเป็นตัวอย่างคลาสสิกของสมดุลพหุสัณฐานทางพันธุกรรม