Sindromi talassemiche ed emoglobinopatie

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Sindromi talassemiche ed emoglobinopatie
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Definizione della patologia

• Assenza o ridotta sintesi di una o più catene
  globiniche umane
• Classificazione clinica gravità
• Classificazione genetica tipo di catena
• Classificazione molecolare tipo di mutazione

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(No Transcript)
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Classificazione clinica

• Major (idrope fetale, b-tal major)
• Intermedia (b-tal interm., HbH)
• Portatore (a e b)
• Portatore silente (a e b)

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STRISCIO DI SANGUE PERIFERICO (colorazione
May-Grunwald-Giemsa)
Soggetto normale
Portatore di b-talassemia
Nel portatore di b-talassemia è rilevabile
aspetto ipocromico, aniso-micro-poichilocitosi del
le emazie, presenza di schistociti, emazie a
bersaglio, ed emazie a lacrima.
I.Bianco Silvestroni, 1998
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b-TALASSEMIA alterazioni ematologiche
7
(No Transcript)
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a-talassemia alterazioni ematologiche
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Heterogeneity of hemoglobinopathies in
Mediterranean
a-thal alleles (18)
b-thal alleles (47)
d-thal alleles
-a(3.7) initiation cd ACCATG? - - CATG a2
ATG?ACG a1 ATG?GTG a2 cd 29 T?C (Agrinio) a2 IVS1
(-5nt) a2/a1 cd 110 C?A (Petah Tikva) a2 cd 142
T?A (Icaria) a2 polyA ATAA?ATGA
-a3.7 -a4.2 -a3.7 Hb Hasharon -(a)20.5 --MED-I --
MED-II -(a)5.2 --(MA) --(CL) --(CAL)
5 - CT 8/9 G 30 C 1-1 A 1-2 A 1-2 G 1-5 C 1-5
T 1-110 A 1-116 G 1-130 C 39 T 37
A 44-C 54-T 59-A 7-C 2-705 C 2-745 G 2-843
G 2-844 A 2-850-G 2-850 C
-101 T -92 T UTR 10-T 33 G 2-844 G AATAAG
-90 T -88 A -88 T -87 G -87 T -87
A -86 A -31 C -30 A -30 C 6 - A 8 - AA 27
T 1-5 A 1-6 C 2-1 A AACAAA AATGAAA
-65 A?G -55 T?C cd 4 C?T cd 27 G?T Corfù 7.2 Kb
Hb Lepore
db-thal alleles
Sicilian Spanish Turkish Macedonian
Sardinian
HPFH
HPFH 4 HPFH 5
-196 Ag C ?T -117 Ag G ?A

Structural variants
HbS HbC HbD Punjab HbO-Arab
10
Cap
Poly-A
11
TATA box

• 2 enhancers a 600 900 bp a valle del gene

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(No Transcript)
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Fattori di trascrizione del gene b-globinico

• GATA-1 FOG (GATA 2 domini Zinc-finger)
• NF-E2 (PLTs)
• EKLF (3 Zinc-finger switch)
• Fattore stadio-specifico (SSP stimola g)

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(No Transcript)
15
(No Transcript)
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RELATIVE FREQUENCIES OF b-THALASSEMIA MUTATIONS
IN WEST EUROPE
Galanello et al, TIF 2003
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RELATIVE FREQUENCIES OF b-THALASSEMIA MUTATIONS
IN MEDITERRANEAN EUROPE
Galanello et al, TIF 2003
18
(No Transcript)
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(No Transcript)
20
(No Transcript)
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Epidemiology of thalassemia global estimate

• Carrier rate 4.9 of world populat.
• Total carriers 300,000,000
• Newborn carriers with
• Hb disorders 6.1
• Newborns with a major
• Hb disorders 2.1/1000
• Affected births/year 307,000

(WHO 1998)
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(No Transcript)
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Emoglobinopatie test di laboratorio utili per
lidentificazione del portatore talassemico

• MCH, MCV
• HbA2, HbF
• Assetto emoglobinico
• Metabolismo del Ferro
• Sintesi delle catene globiniche
• Analisi dei geni globinici
• Studi famigliari

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Fenotipo classico del portatore di b talassemia
MCV, fL 67 6 MCH, pg 22 2 HbA2,
5 1 Hb elettroforesi A (F) A2 Rapporto
a/b gt 1,20
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Limiti nellutilizzo dei parametri eritrocitari
(MCV, MCH) nella identificazione del portatore di
b-talassemia
Falsi positivi - a talassemia - a.
sideropenica Falsi negativi - interazione a, b
talassemia - deficit
folati e B12
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Doppia eterozigosi per a e b talassemia
-a/aa
-a/aa
MCV, fl 76.0 MCH, pg 26.0 HbA2, 2.5
MCV, fl 72.2 MCH, pg 23.3 HbA2, 5.6
-a/-a
MCV, fl 83.2 MCH, pg 28.1 HbA2, 6.0
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Correlazione genotipo-fenotipo

• Fenotipo eterogeneo per
• Gravità della mutazione
• Interazioni (a, b, g)
• - db talassemia e varianti emoglobiniche
• Altre modificazioni genetiche ed ambientali

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Effetti della co-ereditarietà di diversi alleli
a-talassemici sullo MCV in soggetti portatori di
b-talassemia
MCV, fL
HbA2,
HbA2,
aa/aa
-a/aa
aaND/aa
-a/-a
aa/aa
-a/aa
aaND/aa
-a/-a
- -/aa
- -/aa
(R. Galanello, 2002)
29
Varianti emoglobiniche e sindromi talassemiche

• Varianti emoglobiniche (2002) 845(erano 202
  nel 1976)
• Mutazioni talassemiche 336(4,5 eterozigoti
  250.000.000 world-wide)
• Emoglobinopatie con fenotipo talassemico 43

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Problemi nello screening delle talassemie

• Microcitosi con HbA2 normale
• HbF elevate
• HbA2 borderline

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Limiti nellutilizzo della sola HbA2 nella
identificazione del portatore di b-talassemia
- condizioni acquisite (ipertiroidismo, anemia
megaloblastica, terapia con farmaci
anti-retrovirus)
- alleli b talassemici silenti - interazione
tra d e b talassemia - a. sideropenica grave -
associazione tra b-tal. ed una variante con
mutazione sulle catene a
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Hemoglobin and HbA2 in non-b and
b-thalassemia trait with iron deficiency
b-thal trait
non b
Galanello et al., 1981
33
Livelli di HbA2 in diversi tipi di mutazioni
b-talassemiche
severe
0 1 2 3 4 5 6 7
mild
silent
HbA2 ()
(R. Galanello, 2002)
- 101 C?T
IVS2- 844 C?G
IVS1-6 T?C
b 39 C?T
non b
34
Interazione d e b talassemia
MCV, fl 77 MCH, pg 25 HbA2,
1.6
65 20 4.9
MCV, fl 67 MCH, pg 21 HbA2,
3.3
a/b ratio 1.92
d cd 27 G ? T b cd 6(-A)
Family F.F.
35
HbF elevate
db delezione
- Hb F 9 20 , sintesi catene a/b 1,6 2,4
HPFH

• HbF 3-4 (scarso significato)
• HbF 16-20 sintesi catene normale

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Cause di aumento dellHbF
Acquisite
Genetiche

• b-talassemia
• db-talassemia
• HPFH
• anemia congenita
• ipoplastica

• Espansione eritropoietica
• trapianto di midollo
• emolisi acuta
• gravidanza
• Associata con tumori ematopoietici
• leucemia juvenile cronica mielogena
• altri disordini mieloproliferativi
• sindromi preleucemiche
• Farmacologica
• 5-Aza
• HU
• Epo
• Butirrati
• Altri grassi a catena corta

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Analisi con DHPLC di soggetti eterozigoti per
mutazioni del gene beta e delta
WT
b IVSI nt 6
b 6
b IVSI nt 1
b IVSI nt 110
b 39
? 27
b IVSII nt 1
b -92
b -87
b IVSII 844
b -101
38
Terapia molecolare

• Terapia genica farmacologica (gene g)
• idrossiurea
• acido butirrico
• Trapianto genico (terapia genica somatica)
• trasfezione gene b-globinico normale
• vettore retrovirale
• murine leukemia
• Lentivirus
• Manipolazione dello switch

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Danno ossidativo

• HbO2 ? MetHb
• Globine a o b ? Emicromi ? corpi di inclusione ?
  legame alle membrane ? degradazione eme ? ROS ?
  perossidazione lipida GSH MDA esposizione
  PS ? emolisi
• Antiossidanti vit E, flavonoidi, polifenoli

40
Pathways coinvolte nel danno alle membrane degli
eritrociti in a e ß talassemia
Weatherall DJ, 1998
41

• Prodotti di degradazione delle catene globiniche
• Globina
• Eme
• Emina (forma ossidata delleme)
• Fe libero
• FORMAZIONE DI ROS
• (reactive oxygen species)

42
ROS (reactive oxygen species)
Gutteridge JMC, 1995
Danni a organelli intracellulari, proteine
(banda 4.1) e lipidi di membrana
43
Meccanismi di perossidazione lipidica
Gutteridge JMC, 1995
44
Meral A et al. 2000
In pazienti affetti da talassemia si riscontra un
aumento significativo di TBARS e CD, markers di
perossidazione lipidica
45
(No Transcript)
46
CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DELLE EMOGLOBINOPATIE
(1/2)
--------------------------------------------------
-----------------------------------------------
Anormalità Luogo
Sintomatol. Esempio funzionale
sostituzione -----------------------------------
--------------------------------------------------
------------ 1) Nessuna Sup. esterna
Nessuna Hb G Philadelphia

a68 Asn
-gtLys 2) Aggregazione Sup. esterna
Anemia emol. Hb S ridotta solub.
(omozigote)
b6 Glu -gtVal 3) Instabilità Eme/
Anemia emol. Hb Bristol
ridotta solub. contatti subun.
b67 Val -gtAsp 4) Met Hb
His prox./dis. Cianosi
Hb M Hyde Park

b92 His -gt Tyr
47
CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DELLE EMOGLOBINOPATIE
(2/2)
--------------------------------------------------
-----------------------------------------------
Anormalità Luogo
Sintomatol. Esempio funzionale
sostituzione -----------------------------------
--------------------------------------------------
------------ 5) Aumentata Contatto a1b2
Eritrocitosi Hb Chesapeake
affinità O2 C-terminale b
a92 Arg -gt Leu 6)
Diminuita Eme/a1b2
Cianosi Hb Kansas affinità O2

b102 Asn -gtThr 7) Ridotta
produz. Mutazione Fenotipo
Hb Constant catene a
C-terminale a talassemico Spring
(a31) 8) Ridotta prod. Ibrido di
fusione Fenotipo Hb Lepore
catene b
b talassemico
48
Drepanocitosi
(anemia falciforme)
49
Fenotipo anemia falciforme(anemia emolitica
cronica crisi vaso-occlusive)

• Periostite metacarpale piede-mano
• Osteonecrosi della testa del femore
• Infarto cerebrale
• Sindrome acuta-toracica
• Retinopatie
• Epatopatie
• Ipostenuria da lesione midollare renale
• Ulcere malleolari
• Sequestrazione splenica
• Infezioni gravi da germi capsulati (pneumococco)

50
Correlazione genotipo-fenotiponellanemia
falciforme

• Genotipo al locus b
• HbS/HbC
• HbS/b-talassemia
• Geni modificatori
• HbF (cromosoma X e 6)
• Aplotipi b-globinici
• Benin, Senegal, Bantù, Centro-Africa,
  Arabo-Indiano
• Polimorfismo C-gtT in -158 gG (HbF più elevata)
• a-talassemia