Bệnh Hemoglobin
Bệnh hemoglobin là một nhóm các rối loạn di truyền của hemoglobin, protein vận chuyển oxy của hồng cầu. Chúng được chia thành hai loại cơ chế chính: các biến thể cấu trúc, trong đó một đột biến làm thay đổi trình tự axit amin của chuỗi globin (nguyên mẫu là hemoglobin hồng cầu hình liềm), và bệnh thalassemia, trong đó một chuỗi globin được sản xuất với số lượng giảm. Cùng với nhau, chúng nằm trong số những bệnh đơn gen phổ biến nhất trên toàn thế giới.
Definition
Bệnh hemoglobin là các tình trạng di truyền trong đó cấu trúc, tổng hợp hoặc tính ổn định của một hoặc nhiều chuỗi globin của hemoglobin bị bất thường, tạo ra các rối loạn biến thể cấu trúc (ví dụ, bệnh hồng cầu hình liềm) hoặc thiếu hụt định lượng trong tổng hợp globin (bệnh thalassemia).
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc về các rối loạn hemoglobin di truyền và các rối loạn hồng cầu di truyền có liên quan chặt chẽ được nhóm lại với chúng trong huyết học lâm sàng. Nó giới thiệu sự phân biệt giữa các khiếm khuyết định tính (cấu trúc) và định lượng (thalassemia), di truyền của các locus globin, và dịch tễ học toàn cầu được định hình bởi chọn lọc sốt rét. Các mục chi tiết về từng tình trạng được cung cấp trong các chủ đề con; nút này là một tổng quan định hướng hơn là hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Một rối loạn nhất định là một biến thể cấu trúc (định tính) hay một khiếm khuyết tổng hợp (định lượng) của hemoglobin?
- Cụm gen globin nào (alpha hay beta) bị ảnh hưởng, và điều đó liên quan đến thời điểm và mức độ nghiêm trọng lâm sàng như thế nào?
- Di truyền học quần thể và chọn lọc sốt rét giải thích sự phân bố địa lý của các rối loạn này như thế nào?
Key concepts
- Các biến thể hemoglobin cấu trúc (định tính)
- Bệnh thalassemia (khiếm khuyết tổng hợp globin định lượng)
- Các cụm gen alpha- và beta-globin
- Lợi thế dị hợp tử (người mang gen) chống lại bệnh sốt rét
- Điện di hemoglobin và HPLC để phát hiện biến thể
- Sàng lọc sơ sinh và người mang gen
- Dị hợp tử kép (ví dụ, HbS/beta-thalassemia)
Mechanisms
Hemoglobin trưởng thành (HbA) là một tetramer gồm hai chuỗi alpha- và hai chuỗi beta-globin, mỗi chuỗi liên kết với một nhóm heme. Các đột biến trong gen globin gây bệnh theo hai con đường chính. Trong các biến thể cấu trúc, một thay đổi mã hóa làm thay đổi chuỗi globin sao cho hemoglobin tạo thành polymer, trở nên không ổn định hoặc có ái lực oxy thay đổi; hemoglobin hồng cầu hình liềm, trong đó một sự thay thế đơn lẻ gây ra HbS khử oxy tạo polymer, là nguyên mẫu. Trong bệnh thalassemia, các đột biến làm giảm hoặc loại bỏ sự tổng hợp của một chuỗi globin bình thường, do đó các chuỗi không bị ảnh hưởng tích tụ quá mức, kết tủa và làm hỏng các tiền thân hồng cầu và các tế bào trưởng thành, gây ra tạo hồng cầu không hiệu quả và tan máu. Bởi vì các cụm alpha- và beta-globin được biểu hiện với sự chuyển đổi phát triển từ hemoglobin thai nhi sang hemoglobin trưởng thành, các rối loạn chuỗi beta chỉ trở nên rõ ràng về mặt lâm sàng sau khi chuyển đổi chu sinh, trong khi các rối loạn chuỗi alpha nghiêm trọng biểu hiện trong tử cung.
Clinical relevance
Bệnh hemoglobin chiếm một phần lớn các bệnh thiếu máu di truyền trên toàn thế giới và liên quan đến sàng lọc sơ sinh, phát hiện người mang gen và thực hành truyền máu. Hiểu rõ sự phân biệt giữa cấu trúc và thalassemia là nền tảng để giải thích phân tích hemoglobin và tiền sử gia đình. Mục này mô tả các rối loạn như một lĩnh vực kiến thức và không thay thế cho chẩn đoán hoặc quản lý cá nhân hóa.
Epidemiology
Bệnh hemoglobin tập trung ở các khu vực mà bệnh sốt rét đã từng là đặc hữu—châu Phi cận Sahara, lưu vực Địa Trung Hải, Trung Đông, tiểu lục địa Ấn Độ và Đông Nam Á—phản ánh lợi thế sống sót của người dị hợp tử chống lại bệnh sốt rét nặng. Sự di chuyển dân số sau đó đã khiến chúng phân bố toàn cầu. Weatherall và các đồng nghiệp mô tả chúng là một gánh nặng sức khỏe toàn cầu đang nổi lên, với hàng trăm nghìn ca sinh bị ảnh hưởng hàng năm và tỷ lệ mắc bệnh gia tăng ở các khu vực trước đây ít bị ảnh hưởng.
History
Kỷ nguyên phân tử của các rối loạn này bắt đầu khi Pauling và các đồng nghiệp vào năm 1949 mô tả bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm là một bệnh phân tử và Ingram sau đó đã xác định khiếm khuyết là một sự thay thế axit amin đơn lẻ, thiết lập hemoglobin là protein đầu tiên mà bệnh của nó được truy nguyên từ một đột biến xác định. Công trình song song về bệnh thalassemia đã định nghĩa chúng là các khiếm khuyết định lượng trong tổng hợp globin. Việc nhận ra rằng tần suất cao của các alen này phản ánh chọn lọc sốt rét (giả thuyết sốt rét) đã liên kết huyết học lâm sàng với di truyền học quần thể và vẫn là một ý tưởng tổ chức trung tâm.
Key figures
- David Weatherall
- Thomas N. Williams
- Linus Pauling
- Vernon Ingram
- Martin Steinberg
Related topics
Seminal works
- weatherall-2010
- williams-weatherall-2012
- piel-2017
- rund-2005
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa biến thể hemoglobin cấu trúc và bệnh thalassemia là gì?
- Biến thể cấu trúc là một khiếm khuyết định tính: chuỗi globin được tạo ra với số lượng bình thường nhưng có trình tự bị thay đổi (ví dụ hemoglobin hồng cầu hình liềm). Bệnh thalassemia là một khiếm khuyết định lượng: một chuỗi globin bình thường được tạo ra với số lượng giảm, khiến các chuỗi khác dư thừa gây hại.
- Tại sao bệnh hemoglobin phổ biến ở một số nơi trên thế giới?
- Mang một alen bệnh hemoglobin duy nhất có thể mang lại sự bảo vệ một phần chống lại bệnh sốt rét nặng, do đó các alen này đạt tần suất cao ở các khu vực có bệnh sốt rét đặc hữu trong lịch sử thông qua lợi thế dị hợp tử (người mang gen).