Các Biến Thể Hemoglobin và Hemoglobin Không Ổn Định

Các biến thể hemoglobin là các dạng cấu trúc của hemoglobin phát sinh từ các đột biến làm thay đổi trình tự axit amin của chuỗi globin. Hầu hết chúng không có biểu hiện lâm sàng, nhưng một số làm thay đổi độ hòa tan, ái lực oxy hoặc độ ổn định của phân tử. Hemoglobin không ổn định là một tập hợp con trong đó chuỗi bị thay đổi kết tủa bên trong hồng cầu, tạo thành các thể vùi làm giảm thời gian sống của hồng cầu và có thể gây thiếu máu tan máu.

Definition

Các biến thể hemoglobin là các hemoglobin có cấu trúc bất thường được tạo ra bởi các đột biến trong gen globin làm thay đổi trình tự axit amin của protein; hemoglobin không ổn định là những biến thể mà cấu trúc bị thay đổi khiến chúng bị biến tính và kết tủa bên trong hồng cầu, tạo thành các thể vùi và làm giảm thời gian sống của hồng cầu.

Scope

Chủ đề này khảo sát các biến thể hemoglobin cấu trúc (định tính) như một nhóm, hậu quả của việc thay đổi độ hòa tan, ái lực oxy và độ ổn định, cũng như sự phân biệt hemoglobin không ổn định kết tủa để tạo thành các thể vùi. Bệnh hồng cầu hình liềm, biến thể cấu trúc quan trọng nhất về mặt lâm sàng, được trình bày trong mục riêng và được liên kết chéo tại đây. Đây là một tổng quan tham khảo và không cung cấp hướng dẫn lâm sàng cá nhân hóa.

Core questions

• Làm thế nào một thay đổi axit amin đơn lẻ có thể làm thay đổi độ hòa tan, ái lực oxy hoặc độ ổn định của hemoglobin?
• Tại sao hầu hết các biến thể hemoglobin không có biểu hiện lâm sàng trong khi một số gây bệnh?
• Điều gì phân biệt một hemoglobin không ổn định với các biến thể cấu trúc khác?

Key concepts

• Biến thể hemoglobin cấu trúc (định tính)
• Ái lực oxy thay đổi (các biến thể ái lực cao và thấp)
• Hemoglobin không ổn định và sự hình thành thể vùi (Heinz)
• Độ hòa tan và sự trùng hợp của biến thể
• Điện di hemoglobin và phát hiện bằng HPLC
• Các biến thể không có biểu hiện lâm sàng so với các biến thể có ý nghĩa lâm sàng
• Hb C và Hb E là các biến thể cấu trúc phổ biến

Mechanisms

Một đột biến trong gen globin có thể thay thế, xóa hoặc kéo dài các axit amin trong chuỗi globin, tạo ra một hemoglobin có cấu trúc bất thường. Hậu quả chức năng phụ thuộc vào vị trí thay đổi. Các thay thế tại các bề mặt tiếp xúc có thể làm dịch chuyển trạng thái cân bằng giữa trạng thái ái lực cao và ái lực thấp, tạo ra các biến thể giữ oxy quá chặt hoặc giải phóng quá dễ dàng. Những thay đổi ảnh hưởng đến độ hòa tan có thể thúc đẩy sự kết tinh hoặc trùng hợp. Các đột biến làm gián đoạn sự gấp nếp của chuỗi globin hoặc sự gắn kết của nó với heme tạo ra hemoglobin không ổn định: chuỗi bị biến tính, kết tủa thành các thể vùi (Heinz) gắn vào màng hồng cầu, và các tế bào bị ảnh hưởng bị loại bỏ sớm, gây ra thiếu máu tan máu. Vì nhiều vị trí có thể chịu được sự thay thế mà không ảnh hưởng đến chức năng, hầu hết các biến thể không có biểu hiện lâm sàng và được phát hiện tình cờ khi phân tích hemoglobin.

Clinical relevance

Các biến thể hemoglobin thường xuyên được phát hiện trên điện di hemoglobin và sắc ký lỏng hiệu năng cao, và việc phân biệt các biến thể không có biểu hiện lâm sàng với những biến thể gây thay đổi vận chuyển oxy hoặc tan máu là một phần của việc diễn giải các xét nghiệm này. Mục này mô tả nhóm để tham khảo và giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Hàng trăm biến thể hemoglobin cấu trúc đã được lập danh mục, nhưng chỉ một số ít xuất hiện với tần suất đáng kể trong quần thể. Hb C và Hb E, đặc biệt, phổ biến ở Tây Phi và Đông Nam Á tương ứng, nơi, giống như các alen bệnh hemoglobin khác, tần suất của chúng được cho là do chọn lọc sốt rét. Williams và Weatherall đặt các biến thể này trong gánh nặng rộng lớn hơn, phân bố toàn cầu của các rối loạn hemoglobin di truyền.

History

Sau khi hemoglobin hình liềm được công nhận là một bệnh phân tử, các cuộc khảo sát hemoglobin bằng điện di đã tiết lộ một danh mục ngày càng tăng các biến thể cấu trúc, nhiều biến thể được đặt tên theo nơi phát hiện. Công trình tinh thể học của Perutz về cấu trúc hemoglobin đã cung cấp khuôn khổ để hiểu cách các thay thế cụ thể làm thay đổi sự gắn kết oxy và độ ổn định, và nghiên cứu có hệ thống về hemoglobin không ổn định đã làm rõ cách biến tính và hình thành thể vùi dẫn đến tan máu.

Key figures

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

Seminal works

• williams-weatherall-2012
• weatherall-2010

Frequently asked questions

Tất cả các biến thể hemoglobin đều có hại phải không?

Không. Hầu hết các biến thể hemoglobin cấu trúc không có biểu hiện lâm sàng và được tìm thấy tình cờ; chỉ những biến thể làm thay đổi ái lực oxy, độ hòa tan hoặc độ ổn định mới có xu hướng gây ra các tác động lâm sàng.

Điều gì làm cho một hemoglobin 'không ổn định'?

Một hemoglobin không ổn định mang một đột biến làm gián đoạn sự gấp nếp thích hợp hoặc sự gắn kết heme, do đó phân tử bị biến tính và kết tủa bên trong hồng cầu dưới dạng các thể vùi, làm giảm thời gian sống của tế bào và có khả năng gây thiếu máu tan máu.