Grupos Sanguíneos e Hemoglobinopatias

Grupos Sanguíneos

• Na superfície dos eritrócitos, existem dois tipos de proteínas (antígenos) denominadas aglutinogênios A e B, responsáveis pela determinação do fenótipo sanguíneo.
• O plasma sanguíneo pode abrigar duas proteínas (anticorpos) denominadas aglutininas anti-A e anti-B, que são formadas no plasma do feto, sem uma exposição prévia como ocorre com outras proteínas. No intestino do feto existem bactérias que imitam as glicoproteínas do sistema ABO estimulando a formação de anti-A e anti-B.

• Quatro fenótipos determinados por três alelos I^A, I^B e i (multialelismo), codificados pelo loco ABO no cromossomo 9.
• Há relação de dominância completa entre I^A e i e entre I^B e i, e de co-dominância (entre I^A e I^B).
• Os genes I^A e I^B são co-dominantes e o i é recessivo.
• Identificação: provas de aglutinação em lâminas com anti-soros (anti-A e anti-B) contendo anticorpos de especificidade conhecida.
• Na transfusão devem-se considerar os aspectos: a diluição do soro recebido e a circulação ativa do paciente. Assim, nas transfusões, deve-se preocupar com a existência de anticorpos no receptor, pois os anticorpos do doador, em geral, tem seu efeito atenuado em razão da diluição e da circulação ativa do sangue do paciente.
• São inviáveis as transfusões em que o sangue doado contém aglutinogênios que encontrarão no receptor as aglutininas contrastantes. As aglutininas do receptor reagiriam com os aglutinogênios do doador, à semelhança de uma reação antígeno-anticorpo.
• Dessa reação, resulta a aglutinação do sangue doado, fato que pode provocar a obstrução de vasos sanguíneos, com consequências que podem levar o receptor à morte.

Compatibilidade em Transfusões de Sangue

• O grupo sanguíneo O é doador universal. (não pode receber de nenhum outro grupo; a não ser do próprio grupo O).
• O grupo AB é denominado receptor universal por poder receber sangue de todos os tipos.
• Isogrupo: doador e receptor do mesmo grupo ABO.
• Heterogrupo: doador e receptor de grupos sanguíneos diferentes.
• Os antígenos A e B são produzidos pela ação de enzimas (glicosiltransferases) codificadas pelos alelos A e B, sobre uma proteína denominada antígeno H.
• Antígenos: São glicoproteínas às quais são adicionadas cadeias de sacarídios. A especificidade antigênica é conferida pelos sacarídios terminais.
• As enzimas que acrescentam sacarídios aos esfingolipídios e glicoproteínas centrais são codificadas pelos genes H e ABO.
• Os alelos para os grupos sanguíneos A, B e AB possuem enzimas com atividade de glicosiltransferase que convertem o grupo sanguíneo básico, H, nos antígenos oligossacarídicos A ou B.
• Os alelos para os grupos sanguíneos A e B diferem em sete substituições em uma única base que resultam em diferentes atividades de transferase A e B.
• Alelo A → A-glicosiltransferase → reconhece preferencialmente a N-acetilgalactosamina e a acrescenta à substância H.
• Alelo B → B-glicosiltransferase → reconhece preferencialmente a D-galactose e a acrescenta à substância H.
• Alelo O → Enzima não afeta a substância H.
• Diferenças de sequência de quatro nucleotídeos são encontradas entre os alelos A e B. O Alelo O tem mutação de matriz de leitura (deleção de um nucleotídeo) e enzima inativa.

Efeito Bombaim

• Indivíduos hh portador dos genes A, B ou AB - não formação da substância H, logo sem produção dos antígenos A e/ou B - sem aglutinação com anti-soros - semelhança fenotípica com o grupo O.
• Indivíduo do grupo O verdadeiro - produção de substância H.
• Indivíduos falsos O transmitem os genes A e/ou B para seus descendentes, os quais poderão expressar-se na presença de pelo menos um alelo H.

Frequência dos Grupos Sanguíneos do Sistema ABO

• Ampla variação intra e interpopulacional, com exceções (indígenas sul-americanos predominância do tipo O).
• História das populações humanas - efeito do fundador.
• Varredura seletiva - grupos sanguíneos confeririam resistência a certos tipos de doenças pelo em certo período histórico.
• Cólera - AB, A, B e O, suscetibilidade crescente.
• Malária e sífilis - resistência do grupo O.

Herança do Fator Rh na População Humana

• Parte da população humana apresenta reação de aglutinação (Rh+) e outra parte não apresenta aglutinação (Rh-).
• A herança do fator Rh é monogênica (locus no cromossomo 1), sendo a presença do antígeno Rh condicionada a um alelo dominante (R) e a ausência pelo alelo recessivo (r).
• O anti-Rh não ocorre naturalmente na população humana. (*) Presente após ser sensibilizado em uma transfusão em que o sangue recebido é de RH+.
• O anti-Rh pode ser induzido na presença do antígeno Rh (fator Rh). As seguintes doações são possíveis:
  • RH- pode doar para RH+ e para RH-.
  • RH+ pode doar para RH+ e Rh-*.
• No último caso, apenas quando o Rh- não conta com anti-Rh.
• * A transfusão de sangue do doador Rh+ para o receptor Rh-, não terá problemas na primeira vez, pois após a doação o receptor terá apenas anticorpos, uma vez que as hemácias serão substituídas. Em transfusões posteriores os anti-Rh existentes por indução, provocarão uma reação contrária ao fator Rh estranho, com resultados clínicos bastante sérios.

Doença Hemolítica do Recém-Nascido (DHRN) - Eritroblastose Fetal

Incompatibilidade entre os grupos sanguíneos da mãe e do feto.

• Mulheres Rh- (rr) que se casam com homens Rh+ (RR ou Rr) podem dar origem a crianças Rh+. As crianças de partos subsequentes, do grupo Rh+ podem apresentar sérios problemas. Os anticorpos produzidos na gestação anterior poderão atingir o sangue do feto e provocar a destruição de suas hemácias.
• Filho Rh+ com mãe Rh- estimulando produção de anti-Rh pela mãe uma vez que seus glóbulos vermelhos venham a escapar da circulação fetal.
• 1º filho geralmente não sofre a ação dos anticorpos maternos.
• 2º filho pode ser prejudicado - destruição das hemácias, anemia, liberação de hemácias imaturas no sangue, acúmulo de bilirrubina causando icterícia.

Monitoramento e Tratamento

• Dosagem periódica de anticorpos no soro materno durante a gestação.
• Transfusão de sangue Rh- à criança no útero ou logo após nascimento.
• Uso de anticorpos anti-Rh na mãe antes ou até três dias depois do parto - destruição das hemáceas Rh+ do feto presentes na circulação materna, evitando produção de anticorpos pela mãe, e posterior memória imunológica.

Problemas Apresentados pelas Crianças com DHRN

• Morte intrauterina, morte logo após parto, anemia grave, crianças surdas ou deficientes mentais, icterícia (coloração amarela anormal devido ao derrame da bílis no corpo e no sangue, devido às bilirrubinas) e insuficiência hepática.

Hemoglobinopatias

• Os distúrbios das hemoglobinas humanas são as doenças monogênicas mais comuns em todo o mundo (acometem 5% da população mundial).
• Função: a hemoglobina é o transportador de oxigênio em hemácias de vertebrados.
• Estrutura: Sua molécula é um tetrâmero globular composto de quatro cadeias polipeptídicas (globina), duas α (ou semelhantes) e duas β (ou semelhantes).
• Cada subunidade compõe-se de uma cadeia polipeptídica, a globina, e um grupo prostético, o heme, um pigmento contendo ferro que se combina com o oxigênio e confere à molécula sua capacidade de transportar oxigênio.
• As cadeias α (e semelhantes) contêm 141 aminoácidos e as β (ou semelhantes) 146.
• A hemoglobina é uma proteína alostérica, pois a ligação e a liberação do oxigênio ao grupo heme provocam mudanças na sua estrutura.
• Cadeias codificadas por grupos de genes em loci distintos (semelhantes a α no cromossomo 16 e semelhantes a β no cromossomo 11) - mutação afeta geralmente apenas uma das cadeias. Quatro genes da globina α e dois da β por genoma diploide.
• Além da Hb A existem outras cinco hemoglobinas humanas normais.

Mudança da Globina - Regulação Ordenada da Expressão Gênica

• Síntese de globina embrionária começa no saco vitelino.
• 3ª semana de gestação - produção das hemoglobinas embrionárias: Hb Gower 1 (ζ2ε2), Hb Gower 2 (α2ε2) e Hb Portland (ζ2γ2).
• 5ª semana de gestação - síntese da Hb Fetal (α2γ2).
• Pré-natal - síntese da cadeia δ.
• Nascimento - Síntese intensa da cadeia β.
• 3 meses de idade até a vida adulta - HbA (α2β2) - predominante.
• HbA2 (α2δ2).
• As mudanças temporais de expressão dos genes durante o desenvolvimento humano são acompanhadas de mudanças no principal local da eritropoiese.
• Genes da Hb: α1, α2, β, ζ, ε, γ (dois tipos) e δ. Os dois genes da α-globina se expressam igualmente.

Conservação da Estrutura Terciária das Globinas

• Importância evolutiva.
• Histidina e Fenilalanina - ligação do Fe e do heme.
• Manutenção do invólucro hidrofóbico e dos resíduos hidrofílicos.
• Qualquer mutação que altere a conformação, substitua aminoácidos conservados (Hist 92 e fen 42), desorganize o invólucro hidrofóbico ou interfira na expressão gênica da globina irá resultar numa hemoglobinopatia.

Distúrbios Genéticos da Hemoglobina

Dividem-se em três grandes grupos:

1. Variantes estruturais: alteram o polipeptídio sem alterar a taxa de síntese.
2. Talassemias: há uma redução na síntese de uma ou mais cadeias levando ao desequilíbrio nas quantidades relativas de α e β.
3. Persistência Hereditária da Hemoglobina Fetal (PHHF): afecções clinicamente benignas que prejudicam a mudança da síntese de γ para β globina.

Variantes Estruturais

Dividem-se em três classes, de acordo com o fenótipo clínico:

a) Variantes que causam Anemia Hemolítica

Anemia Falciforme (HbS)

• Substituição de ácido glutâmico por valina (Glu→Val) na sexta posição da cadeia da β-globina.
• Homozigotos (α2Aβ2S) - hemácias em forma de foice sob baixa tensão de O2, 2 primeiros anos de vida com anemia, atraso do crescimento, esplenomegalia, infecções repetidas e, episodicamente, a síndrome da "mão-pé", que se caracteriza por uma tumefação dolorosa das mãos ou pés, obstrução vascular, infartos, infecções repetidas, hipóxia.
• Heterozigotos normais clinicamente (mistura das HbA e HbS) - vantagem seletiva em relação à malária.

Hemoglobina C (HbC)

• Substituição de ácido glutâmico por Lisina (Glu→Lys) na sexta posição da cadeia da β-globina.
• Alelo frequente na África Ocidental. A HbC parece ser menos solúvel. Tende a cristalizar-se nas hemácias, reduzindo sua deformabilidade nos capilares e causando um distúrbio hemolítico leve.

Hb Hammersmith

• Exemplo de Hb instável.
• Mutação pontual que leva a desnaturação da globina - as cadeias desnaturadas são insolúveis e formam inclusões chamadas de corpos de Heinz (detalhe), estas lesionam a membrana da hemácia provocando hemólise.
• Mutação mais comum é a substituição de uma fenilalanina por uma serina (Phe→Ser) na posição 42 da β-globina.
• Em adição a sua instabilidade, esta globina mutada possui baixa afinidade por oxigênio, causando cianose.

b) Variantes com transporte de oxigênio alterado

• Oxiemoglobina - é a forma de hemoglobina capaz de oxigenação reversível; seu ferro está no estado reduzido (ferroso). A manutenção do ferro do heme no estado reduzido é função da enzima metemoglobina-redutase. A oxiemoglobina tende a se oxidar espontaneamente à forma férrica (oxidada) e a molécula resultante (metemoglobina) é incapaz de oxigenação reversível.

Metemoglobinas (Hb M)

• Em globinas mutantes (α ou β) substituições na região do encaixe do heme afetam a ligação heme-globina tornando o ferro resistente à metemoglobina-redutase. É a forma da hemoglobina (α ou β) incapaz de oxigenação reversível. A cianose ocorre quando há um acúmulo no sangue de quantidades significativas de metemoglobinas.
• Herança autossômica dominante.
• Heterozigotos: cianóticos (assintomáticos).
• Estado homozigoto letal.

Hemoglobinas com alteração da afinidade por oxigênio

• Substituições nos resíduos da interface α : β têm efeitos patológicos graves, pois impedem o movimento entre as cadeias (relacionado ao oxigênio). Forma oxigenada (relaxada) e forma desoxigenada (tensa) da molécula.
• Mutante de β-globina Hb Kempsey: a mutação (Asp99Asn na cadeia β) mantém a hemoglobina na estrutura relaxada, que tem alta afinidade por oxigênio, e causa policitemia.
• Mutante de β-globina Hb Kansas: os portadores têm cianose, pois a mutação inibe a formação da estrutura relaxada, e a hemoglobina tem baixa afinidade por oxigênio.

c) Hemoglobinas estruturalmente anormais com fenótipos de Talassemia

• São sintetizadas a uma taxa reduzida.
• Hemoglobina E: a mutação (β26 Glu→Lys) reduz o processamento normal do RNA da β-globina produzindo um fenótipo leve de talassemia. Alelo com frequência elevada no sudeste asiático - resistência à malária. Efeito sobre o splicing do mRNA. Homozigotos Hb E são assintomáticos, apenas com leve anemia.
• Hemoglobinas Lepore (Genes por fusão): Os pacientes apresentam uma cadeia que consiste na metade de uma cadeia δ normal fundida com a metade uma cadeia β normal, que juntas formam uma nova cadeia por fusão δβ no cromossomo 11, denominada Hb Lepore, originada por crossing-over desigual homólogo.
• Pacientes com β-talassemia moderada a intensa.

Talassemias

• A mutação reduz o nível de síntese de uma ou mais das cadeias de globina, desequilibrando as quantidades relativas das cadeias α e β.
• A cadeia produzida na taxa normal está em excesso relativo; na ausência de uma cadeia complementar com a qual possa formar um tetrâmero, as cadeias normais em excesso precipitam-se na célula, lesando a membrana e provocando destruição prematura da hemácia.
• Dois grupos principais de talassemias são definidos, as α-talassemias e β-talassemias. Ambos em alta frequência nas populações humanas (proteção contra a malária).
• Mutações pontuais ou deleções nos segmentos cromossômicos das globinas causam deficiências na síntese das cadeias de globinas, mutações na região promotora afeta a transcrição, mutações na região codificante, sítios de splicing ou códons de parada afetam o processamento do RNA e a tradução.

α-talassemias

• Síntese de cadeias α é reduzida ou ausente e as cadeias β estão em excesso relativo, formando homotetrâmeros (γ₄ - Hb Bart's ou β₄ Hb H) com capacidade reduzida de ligação ao oxigênio. Normalmente decorrem de deleções dos genes de α-globina devidas a crossing-over desigual.
• Efeito clínico:
  • Perda de um ou dois genes: não tem efeito clínico.
  • Perda de 3 genes: produz anemia moderadamente grave e esplenomegalia.
  • Perda dos 4 genes: produz hipoxemia no feto, e hidropisia fetal (grande acúmulo de líquido). A hipoxemia grave causa morte (natimorto ou morte neonatal).

β-talassemias

• Há o comprometimento da síntese da cadeia β com produção reduzida de β-globina. Normalmente decorrem de substituições de um único par de bases. O excesso de cadeias α forma homotetrâmeros que se precipitam e danificam as membranas das hemáceas levando à sua destruição prematura.
• Efeito clínico: Causam anemia hemolítica intensa resultando em atraso do crescimento, icterícia, hepatoesplenomegalia e uma expansão na medula óssea causadora de alterações esqueléticas distintivas. A precipitação das cadeias em excesso leva à lesão da membrana da hemácia. Hemácias hipocrômicas e de tamanho e forma variáveis.
• Indivíduos com um só alelo talassêmico apresentam talassemia minor - alguma produção de cadeia β e a quantidade de HbA é reduzida, estes podem apresentar anemia leve, microcitose e hipocromia.
• Indivíduos com dois alelos talassêmicos apresentam talassemia major - uma anemia severa que requer cuidados ao longo de toda vida e várias transfusões, podendo levar a uma sobrecarga de Fe (morte aos 16 e 24 anos).
• Anemias graves desde a infância - deformidades esqueléticas decorrentes da hipertrofia da medula óssea, aumento da pigmentação da pele, atraso no crescimento, aumento da absorção intestinal de ferro e hepatoesplenomegalia.

Persistência Hereditária da Hemoglobina Fetal

• Ocorre quando a hemoglobina fetal, codificada pelos genes de globina α e γ, continua a ser produzida após o nascimento.
• Algumas das deleções na região de globina β que resultam em algumas formas de talassemia e persistência hereditária da hemoglobina fetal.
• A PHHF não causa doença, e pode compensar a falta de hemoglobina adulta normal.
• Normalmente a redução da síntese de HbF é controlada por um gene situado no cromossomo 11 e leva ao bloqueio da atividade do gene produtor da cadeia γ.
• Mutações heterogêneas podem fazer com que haja persistência de cadeias γ ao longo da vida adulta.
• Heterozigotos: produção de HbA diminuída.
• Homozigotos: produção quase que exclusiva de HbF.