Hemoglobinopatias

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Hemoglobinopatias 
→ Os distúrbios das hemoglobinas humanas, 
ou Hemoglobinopatias, são as doenças 
genéticas mais comuns em todo o mundo 
→ Grupo mais comum de doenças 
monogênicas, com enorme impacto na 
morbidade e mortalidade humana 
→ 5% da população mundial é portadora de 
uma ou mais mutações dos genes envolvidos 
na síntese da hemoglobina 
→ 350.000 crianças/ano apresentam grave 
distúrbio de estrutura ou síntese de 
hemoglobina 
→ OMS: programas de triagem populacional 
com a meta de informar as escolhas 
reprodutivas, a fim de reduzir o número de 
crianças afetadas 
→ A hemoglobina é a principal proteína das 
hemácias, responsável por recepção e 
transporte de oxigênio 
 
 
Estrutura da hemoglobina 
→ Tetrâmero: 4 cadeias polipeptídicas 
(globinas) 
→ Um grupo prostético: heme (um átomo de 
ferro situado no centro de um anel de 
porfirina, que se liga ao oxigênio) 
→ Estrutura quaternária muda à medida que 
o oxigênio é captado pela oxigenação de 
cada grupo heme 
 
→ Regiões helicoidais (A - H); 
→ Dois aminoácidos conservados: 
 βHis92: histidina à qual o ferro do heme 
está covalentemente ligado 
 βFen42: fenilalanina que apoia o anel 
de porfirina do heme na bolsa da 
proteína dobrada 
 
 
→ Hemoglobina adulta normal – Hb A (a2β2): 
 2 cadeias α, com 141 aminoácidos 
 2 cadeias β, com 146 aminoácidos 
 
→ Cadeias de alfa globina: dois genes alfa 
no cromossomo 16 
→ Cadeias de beta-globina: apenas um 
gene no cromossomo 11 
 
 
→ Hb A: composta das cadeias a e β – 
corresponde a 96-98 % da hemoglobina total 
de um adulto 
→ Hb A2: variante normal da Hb A – 2-3% da 
hemoglobina total em adultos → formada 
por cadeias a e δ: a2δ2 
→ Além da Hb A, existem 5 outras Hb 
humanas normais: todas tetraméricas, com 
duas cadeias a ou similares à a e duas 
cadeias β ou similares à β 
 
Hemoglobina Fetal 
→ Hb F (α2γ2): formada a partir do segundo 
mês de gestação 
→ Constitui cerca de 70% do total de 
hemoglobina ao nascimento 
 Vida adulta < 1% 
→ Possui cadeias γ equivalentes à cadeia β 
da Hb A: 
 10 aminoácidos diferentes 
→ Dentre esses aminoácidos um super 
importante está na posição 82: serina no 
lugar da lisina → maior afinidade por 
oxigênio do que a Hb A (materna), 
possibilitando a captação de oxigênio ao 
nível da barreira placentária 
 
 
Genes das cadeias de globina 
→ Cromossomo 16: grupo alfa 
→ No início há um gene que está associado 
a período embriônico e dois pseudogenes 
(genes que atualmente não são funcionais) 
→ Acredita-se que os pseudogenes ao longo 
da evolução tenham sofrido tantas 
mutações que deixaram de ser expressos 
→ No cromossomo 11 há pseudogenes: beta, 
delta, gama, épsilon e zeta 
 
→ Cada pessoa normal tem 4 alelos de 
globina α ativos, codificando as cadeias de 
α-globina 
 
 
Genes: cluster β-globina 
→ As cadeias γ são codificadas 
principalmente na vida fetal e se combinam 
com cadeias α, formando a Hb F 
→ A síntese de β-globina começa logo após 
o nascimento 
 
→ Os genes de cada grupo compartilham 
padrões de expressão temporal e espacial 
→ Estão organizados na mesma orientação 
transcricional e estão situados na mesma 
ordem em que são expressos 
→ Regulação: promotores (onde liga o fator 
de transcrição), sequências acentuadoras 
(aumenta transcrição dos genes) e LCR 
(protagonista para o controle da expressão 
dos genes) 
 
 
→ Dependendo do estágio, há um tipo de 
hemoglobina sendo formada 
 
 
→ Expressão espacial: se relaciona com o 
local principal de eritropoiese 
→ Período fetal → saco vitelínico → fígado → 
baço → medula óssea no adulto 
→ Tudo isso vai ser controlado pela LCR 
 
 
LCR (região controladora do locus) 
→ Domínio que se localiza antecedente ao 
primeiro gene do grupo 
→ É uma sequência de DNA que está antes 
de todo o grupo, tem uma LCR na frente de 
todos os genes 
 
→ Possui sítios hipersensíveis a DNAse – 
mantêm a cromatina aberta: 
 Centro de cromatina ativa: acesso a 
fatores de transcrição (é como se esse 
complexo de proteínas que se ligou na 
LCR começasse a andar pelo 
cromossomo) 
 O “liga e desliga” sequencial resulta da 
associação sequencial do centro da 
cromatina ativa aos diferentes genes do 
grupo, à medida que o centro se move 
do gene mais próximo de 5 ́ para 3 ́ 
→ O gene que vai ser expresso é onde está o 
centro ativo de cromatina, tudo que vem 
depois está silenciado ainda 
→ Mutações/deleções da LCR: não 
expressam os genes do grupo da globina 
→ Alvo para terapia gênica – tenta-se dar 
um restart na LCR no sentido que ela volte a 
ter um centro de cromatina ativo, e com isso 
o indivíduo voltaria a produzir hemoglobina 
fetal e assim melhorar a clínica de algumas 
hemoglobinopatias. 
 
 
 
 
 
 
Hemoglobinopatias 
→ Mutações nos genes estruturais das 
globinas, ou ainda nos genes reguladores da 
síntese das diferentes globinas 
→ Hemoglobinas anormais: versões variantes 
com ou sem manifestações clínicas e 
alterações hematológicas 
→ Mutações no gene de β-globina causam 
provavelmente mais doenças do que as 
mutações em α, pois uma única mutação 
em β afeta 50% das cadeias β 
→ Hemoglobinopatias são divididas em três 
categorias: variantes estruturais (altera a 
molécula de hemoglobina), talassemias 
(altera a síntese das cadeias), e persistência 
hereditária de hemoglobina fetal 
 
 
 
Variantes estruturais 
→ Existem mais de 400 variantes descritas: 
 Aumenta mutações de ponto 
 Aproximadamente metade com 
importância clínica 
 
 
→ Clinicamente as variantes estruturais 
podem ser divididas em: 
1. Anemia hemolítica: hemoglobinas 
mutantes instáveis ou com estruturas 
rígidas incomuns; 
2. Transporte de O2 alterado: aumento ou 
diminuição de afinidade com o oxigênio 
ou formação de meta-hemoglobina; 
3. Variantes que causam talassemia: 
mutação na região codificante que 
reduz a abundância de globina 
 
 
 
→ Hemoglobinas instáveis: 
• Mutação de ponto: desnaturação do 
tetrâmero de hemoglobina → insolúveis, 
precipitam formando inclusões (corpos de 
Heinz) que lesam a membrana da hemácia 
(hemólise de hemácias maduras) 
→ Hb Hammersmith: substituição na cadeia 
β42 Phe → Ser 
 Serina: Heme sai do lugar → 
instabilidade 
 Menor afinidade por O2 = cianose 
 
Anemia Falciforme 
→ Mais importante anomalia estrutural – 
hemoglobina com estrutura incomum rígida 
→ 1:400-600 nascimentos afro-americanos; 
1:50 na África equatorial 
→ Mutação de ponto, sentido trocado: 
ácido glutâmico por valina na posição 6 da 
cadeia de β-globina (GAG→GTG) 
→ Ela continua sendo formada por duas 
cadeias alfa e duas cadeias beta, mas aqui 
tem mutação na beta 
→ Hemoglobina falciforme: Hb S (α2βS2) 
 
 
→ Apresenta herança autossômica recessiva, 
ou seja, a mutação tem que acontecer nos 
dois alelos do gene de betaglobina 
 
 
→ A valina é mais neutra que o ácido 
glutâmico → eletroforese mais lenta 
 
→ Mutação altera as características da 
molécula de hemoglobina: hemácias → 
forma de foice sob condições de baixa 
tensão de oxigênio 
 
 
→ Heterozigotos – traço falcêmico 
 8% afro-americanos; 25% de neonatos 
em populações com alta frequência 
gênica 
 Adaptativo em áreas endêmicas de 
malária – se for infectado pela malária é 
muito leve 
 
 Clinicamente normais 
 Hemácias clinicamente normais, porém 
falciformes quando submetidas a baixa 
tensão de oxigênio in vitro 
 Podem estar sob risco de infarto do 
baço durante vôos com baixa 
pressurização na cabine, mergulhos em 
alta profundidade ou anestesia geral 
 
→ Distribuição e prevalência no Brasil – locais 
onde tem uma maior população de 
afrodescendentes, existe uma tendência de 
ter mais casos de anemia falciforme 
 
 
→ Manifestações clínicas 
• Hemácias menos flexíveis, não conseguem 
se comprimir para passar pelos capilares → 
bloqueio do fluxo e isquemia local 
• Tendem a se ancorar ao endotélio vascular→ hipoxemia localizada, crises falcêmicas 
dolorosas e infarto de vários tecidos 
• Hemácias falciformes: frágeis, com tempo 
de sobrevida encurtado, resultando em uma 
anemia hemolítica crônica; se aglomeram 
para formar os agregados, o que pode levar 
à oclusão da circulação periférica 
• Início: lactância – gene beta, que é onde 
há a mutação, vai começar a ser expresso 
só após o nascimento 
• Clínica muito variável: discreta a grave 
• Anemia: destruição prematura das 
hemácias falcêmicas que diminui o nível de 
hemoglobina 
• Baço aumentado 
• Perda de uma parte da função imune – 
infecções bacterianas recorrentes 
• Dores articulares e crises agudas de dor 
• Infartos nos tecidos (ulceração) 
• Icterícia 
• Problemas osteoarticulares e renais. 
 
→ Tratamento 
• Imunização contra infecção 
pneumocócica 
• Tratamento profilático regular com 
penicilina para evitar infecção 
• Suplementação de ácido fólico para evitar 
a deficiência de folato que pode exacerbar 
a anemia 
• Quimioterapia leve (hidroxiureia e butirato): 
aumenta a produção de hemoglobina fetal 
e melhora a função das hemácias 
• Transplante de medula óssea 
 
 
→ Severidade clínica/genes modificadores 
• Nível de Hb Fetal do paciente → altos níveis 
estão associados a menor morbidade e 
baixa mortalidade: 
 Hb F é ótima transportadora de oxigênio 
na vida pós-natal e também inibe a 
polimerização da Hb S 
→ Afinidade aumentada/diminuída por O2: 
• Interface αβ é altamente conservada 
(movimento da mudança de forma 
oxigenada para a desoxigenada) 
• Substituições nos aminoácidos dessa 
interface → efeitos patológicos graves: 
 Hb Kempsey (Asp99Asn, cadeia β): a 
mutação mantém a hemoglobina na 
forma relaxada, que tem alta afinidade 
por O2, causando policitemia 
→ Meta-hemoglobina: substituições na 
região da bolsa do heme afetam a ligação 
heme-globina, tornando o ferro resistente à 
redutase: 
• Oxiemoglobina: capaz de oxigenação 
reversível, seu ferro do heme está no estado 
reduzido. Esse ferro tende a se oxidar 
espontaneamente à forma férrica, e a 
molécula resultante (meta-hemoglobina) é 
incapaz de oxigenação reversível; 
→ Quantidades significantes de meta-
hemoglobina no sangue → cianose 
• Heterozigotos assintomáticos (cianóticos); 
homozigose letal. 
→ Hb Hyde Park: meta-hemoglobina de 
cadeia β, onde há a substituição da 
histidina92 por tirosina 
 
→ Distúrbios autossômicos recessivos mais 
comuns no mundo 
→ Mutação provoca redução ou ausência 
na síntese das cadeias a ou β, sem alterar a 
sequência de aminoácidos 
• Classificadas com base nos genes de 
globina envolvidos e no fato de a expressão 
gênica ser suprimida completamente (0) ou 
parcialmente (+) 
→ Cadeia em excesso = homotetrâmeros → 
precipitação na célula → lesão na membrana 
→ destruição prematura da hemácia → 
anemias hipocrômicas e microcíticas 
→ Alta frequência: vantagem protetora 
contra a malária 
→ Diagnóstico diferencial da anemia por 
deficiência de ferro; 
→ Fonte relativamente comum de referência 
para a detecção de heterozigotos e 
diagnóstico pré-natal 
→ É frequente indivíduos com alelos para 
ambos os tipos de talassemias, como 
também para anormalidades estruturais → 
interações clinicamente importantes 
Alfa-talassemias 
→ Problema de saúde importante no sudeste 
da Ásia (portadores: 1:5 indivíduos); comum 
em partes da África e regiões do 
Mediterrâneo (malária endêmica) 
→ Distúrbios genéticos na produção da alfa-
globina 
→ Afetam a formação das Hb fetal e adulta 
→ Maioria devido a deleções gênicas 
→ Ausência de cadeias de a-globina: 
cadeias de β-globina formam 
homotetrâmeros com baixa capacidade de 
ligação ao oxigênio → hipoxemia 
→ Pela ocorrência de dois genes alfa muito 
similares e pareamento desigual entre os 
cromossomos homólogos (maioria da vezes) 
 
→ Talassemia alfa mínima: portadores 
silenciosos e traço de alfa-talassemia 
→ Apenas um gene alfa: doença de HbH 
→ Ausência de genes alfa: hidropisia fetal, 
morte intraútero na maioria dos casos ou 
natimorto logo após o nascimento 
 
→ Associação da quantidade de alelos 
funcionais, de cadeias alfa e da clínica 
 
→ Doença de Hb H (α-talassemia leve): 
anemia moderadamente grave 
(precipitação gradual de Hb H), 
hemoglobina 7-10g/100ml, infecções, 
hemólise e esplenomegalia; 
→ Hidropsia fetal: α-talassemia severa de 
altos níveis de Hb Bart ́s: hipóxia intrauterina 
acentuada, grande acúmulo generalizado 
de líquido ao nascimento 
Beta-talassemias 
→ Alta frequência de portadores (resistência 
à malária): Mediterrâneo, norte da África e 
Oriente Médio, Índia e sudeste da Ásia 
→ Cadeias de β-globina deficientes: excesso 
de cadeias α → homotetrâmeros que 
precipitam e danificam as membranas 
celulares → destruição prematura das 
hemácias → anemia 
→ Eritropoiese prejudicada e aumento da 
destruição de hemácias → anemia 
hemolítica grave, com aumento de 
eritropoiese intramedular, o que por sua vez 
leva a uma expansão das cavidades da 
medula óssea com deformidade óssea e um 
risco de fratura patológica 
 
→ > 300 mutações = variação considerável 
quanto à severidade 
→ Maioria das mutações levam a um 
decréscimo na abundância de mRNA da β-
globina → menos cadeia de beta globina 
sendo formada 
→ Maioria por substituições de bases 
→ Maioria dos casos com mutações 
diferentes nas duas cópias do gene – 
heterozigotos compostos (indivíduo que tem 
mutação nos dois alelos mas as mutações 
são diferentes) 
 
→ Dependendo de onde for a mutação há 
consequências diferentes 
→ Por exemplo, na região promotora há 
mutações que não deixam o gene ser 
expresso, ou no promotor uma mutação que 
simplesmente diminui a afinidade dos fatores 
de transcrição 
 
→ Pode ter na região promotora, mutação 
de splicing, que faz RNAm não funcional, 
mutação na parte de Cap e de cauda 
poliA, dependendo da mutação vai 
relacionar com a quantidade de cadeia de 
betaglobina → clínica do paciente 
 
 
→ Talassemia maior: homozigotos β0/β0 
(mutação nos dois alelos sem produção de 
betaglobina → anemia de Cooley) 
→ Talassemia intermediaria: homozigotos 
β+/β+ (alelos ainda conseguem produzir 
alguma quantidade de cadeia de 
betaglobina → clínica mais leve) 
→ Talassemia menor: heterozigotos (mutação 
em só um alelo) → normalmente esses 
indivíduos não precisam de controle clínico 
 
 
β-talassemia major/ Anemia de Cooley 
• Maioria dos indivíduos; 
• Anemia severa, com necessidade de 
acompanhamento médico por toda a vida 
(transfusões sanguíneas) 
• Manifestações clínicas: 2-6meses. Pouca 
alimentação, retardo de desenvolvimento, 
infecções recorrentes 
• Alterações no esqueleto: maxilar superior e 
maçãs do rosto protuberantes e 
adelgaçamento dos ossos longos 
• Esplenomegalia 
Severidade clínica/genes 
→ Severidade do quadro clínico depende do 
efeito combinado dos 2 alelos 
→ Variações genéticas no nível de Hb Fetal 
também estão associadas com a severidade 
clínica da β-talassemia → ausência de β-
globina é parcialmente aliviada por altos 
níveis de γ-globina; 
→ Nível de Hb F aumentado → sobrevida 
seletiva e produção aumentada de 
hemácias adultas que contêm Hb F 
→ Mutações nas cadeias de α-globina 
associam-se com indivíduos menos afetados 
 
Persistência da Hemoglobina Fetal 
→ Persistência da Hb F: síntese de cadeias γ 
persiste durante a idade adulta: 
 Inibição da repressão pós-natal do gene 
γ (mutações de ponto ou deleções nas 
regiões regulatórias) 
→ Variação na expressão de Hb F – SNPs em 
3 genes: 
 Gene da γ-globina 
 Gene BCL11A 
 Gene MYB 
→ Indivíduos com trissomia no 13/18 → em 
um desses cromossomos existem micro-RNAs 
que silenciam o MYB → mais cromossomos → 
mais micro-RNA → MYB não conseguia 
silenciar gama-globina → persistência de 
hemoglobina fetal 
→ Homozigotos/heterozigotos: 
assintomáticos, sem grandes alterações 
hematológicas 
→ Enfoque terapêuticopara anemia 
falciforme e β-talassemias 
 
Interações de mutações 
→ Altas frequências gênicas de muitas 
formas diferentes de hemoglobinopatias → 
algumas pessoas herdam duas ou mais 
mutações no grupo gênico α e/ou β: 
• Interações clinicamente importantes: alelos 
diferentes do mesmo gene ou alelos 
mutantes de genes diferentes de globina 
→ Difícil prever o resultado – as vezes pode 
descobrir as mutações, mas não 
necessariamente conseguir prever a clínica 
do paciente 
→ Talassemia α e β: pessoas duplo-
heterozigotas são geralmente saudáveis. A 
presença de uma mutação de talassemia α 
tende a reduzir a gravidade da anemia vista 
nos homozigotos para talassemia β 
 
→ Alelos diferentes e interações alélicas em 
compostos genéticos: os alelos diferentes de 
um único gene podem ser associados a 
fenótipos de gravidade variável – ex: alelos 
de β-talassemia associados a β0 ou β+ 
→ Genes diferentes: as mutações em genes 
diferentes podem produzir fenótipos similares, 
mas em geral distinguíveis (ex: α versus β) 
→ Genes modificadores: alelos específicos 
selvagens ou mutantes de um ou mais genes 
(modificadores) podem modificar a 
gravidade clínica do fenótipo devido às 
mutações em um gene causador de 
doença