HEMOGLOBİN METABOLİZMA BOZUKLUKLARINDA

BİYOKİMYASAL DEĞERLENDİRME

Prof. Dr. Yıldız Dinçer

HEMOGLOBİN YAPISI VE FONKSİYONU

• Hb kanın kırmızı rengini veren, yüksek molekül ağırlıklı bir metaloproteindir

• Hb’nin prostetik grubu hem’dir• Bir Hb molekülü 4 adet hem 1 adet globin

molekülü içerir• Hem gruplarının demiri ile globin

molekülündeki bazı özel histidinlerin imidazol gruplarının azotunun birleşmesiyle Hb oluşur

• Globin kısmı birbirine non-kovalent bağlı 4 adet polipeptid zinciri içerir

• Her bir polipeptid bir hem grubuna bağlıdır• O2 hem grubunun demirine geri dönüşümlü

olarak bağlanmaktadır• Globinin polipeptid zincirleri α, β, γ ve δ

şeklinde olabilir• Normal hemoglobinlerde peptidler dimer

şeklinde bulunur, 4 zincir birden aynı molekülde yer almaz (2α, 2β, 2γ gibi)

• Bunlara göre hem gruplarının aynı, globin zincirlerinin farklı olduğu değişik Hb tipleri vardır

Normal Hemoglobinler

• 1. HbA1: Yetişkin insan Hb’ninin %90-95 kadarını oluşturur, 2α ve 2β zincir içerir. HbA1’in alt grupları vardır. Bunlardan HbA1c hemoglobinin glukoz bağlamış formudur ve HbA1c şeker hastalığının göstergesidir

• 2. HbA2: Yetişkin insan Hb’ninin % 2 kadarını oluşturur, 2α ve 2δ zincir içerir

Gebeliğin ilk 3 ayında;

Gower I Hemoglobin 2 zeta 2 epsilon

Gower II Hemoglobin 2 alfa 2 epsilon

Portland Hemoglobin 2 gamma 2 zeta

Son 6 ayda:

HbF (fetal Hb): 2α ve 2γ zincir içerir. Yetişkin insanlarda da az miktarda bulunur

Anormal Hemoglobinler

• Genetik hemoglobinopatilerdir

• Normal ve anormal hemoglobinler arasındaki fark amino asit dizilişlerinin farklılığı ve buradan kaynaklanan elektroforetik göç hızı farklılığıdır

• Anormal Hb tipleri en çok HbA1‘de görülür

• Anormal hemoglobinler 3 temel tipte olabilir:• A) Peptid zincirlerindeki amino asit diziliş farklılığı • * Yalnız α zincirde değişlik var (Toronto, • Honolulu, Osaka….)• * Yalnız β zincirde değişlik var (HbS, orak • hücre anemisi: 6. aa olan glutamik asit yerine • valin gelmiştir; HbC; HbI)• * Hem grubu azalması var (mutasyon nedeniyle Fe2+ yerine

Fe3+ bağlanır, metHb oluşur, oksijen bağlamaz)

• B) Peptid zincirlerinin 4’ünün de aynı olması (HbH: 4β; HbBart:4γ)

• C) Zincirlerden birinin eksik sentezlenmesi (talasemiler)

TALASEMİLER

• Globin zincirlerinden bir tanesinin sentezinin azalması veya tamamen durması ile oluşan genetik hastalıklardır

• Bu kişilerde hafif veya ağır hipokrom mikrositer anemi görülür

• Talasemiler eksik polipeptid zincirine göre α, β, γ ve δ talasemiler olarak sınıflandırılır

• En sık görülen tip β talasemidir

α -Talasemiler

• α-globin zincirinin sentezi azalmış veya durmuştur, diğer zincirlerin sentezi artmıştır

• Her bireyin genomunda α-globin geninin 4 kopyası bulunur

• Tek gen hatalıysa sesiz taşıyıcı

• İki gen hatalıysa taşıyıcı

• Üç gen hatalıysa hemolitik anemi (HbH)

• Dört gen hatalıysa fetal ölüm

β-Talasemiler

• β-globin zincirinin sentezi azalmış veya durmuştur, α zincirlerin sentezi normaldir

• α-globin zincirlerinin oluşturduğu tetramerler dayanıksızdır, çökelir, prematüre eritrositlerin ölümüne neden olur

• Fiziksel bulgular doğumdan bir süre sonra ortaya çıkar

• Her bireyin genomunda β -globin geninin 2 kopyası bulunur

• Tek gen hatalıysa β-talasemi minör (taşıyıcı)

• İki gen hatalıysa β-talasemi majör

• Sürekli kan transfüzyonu gereklidir

• Transfüzyonun yan etkisi: hemosideroz

Orak hücre hastalığı (HbS)

• Β-globin zincirinde mutasyon sonucu 6. aminoasit olan glutamik asit yerine valin gelmiştir. Bu durumda deoksijenasyon sırasında Hb’nin çözünürlüğü bariz bir şekilde azalır. Valinin bulunduğu yerde yapışkan cep oluşur, moleküller birbirine yaışarak lifler şeklinde çökelirken eritrositlerin bikonkav şekli kaybolur oraklaşma başlar

• Oraklaşmış hücreler kapillerlerde kan akımını bloke ederek lokal anoksiye neden olurlar (dolaşım bozukluğu, ağrılı krizler , lokal infarktüs, hemolitik anemi)

• Oraklaşmayı arttıran faktörler:

• Yüksek rakım

• Uçakta oksijen basıncının azalması

• Kan pH’ının azalması, pCO2 artışı

• Eritrositlerde 2,3DFG düzeyinin artması

• Heterozigotlar hem HbA hem de HbS taşırlar, genellikle klinik semptom göstermezler, malaryaya karşı dirençlidirler

HbC Hastalığı

• Β-globin zincirinde mutasyon sonucu 6. aminoasit olan glutamik asit yerine lizin gelmiştir

• Homozigotlarda hafif hemolitik anemi görülür

Hb ELEKTROFOREZİ

• pH=8.6’da katotdan anoda doğru göç hızı:

• -----------------------------------------HbA

• ----------------------------HbF

• ---HbA2

• Anormal Hb’ler HbF ve HbA2 arasındaki bölgelere göçerler

• Selüloz asetat elektroforezinde;• HbC ve HbE HbA2 ile aynı uzaklığa göç

ederler• HbD ve HbS aynı uzaklığa göç ederler

• HbC, E, D ve S ‘in birbirinden ayrılması için:

• pH=6.2’de sitrat agar jel elektroforezi• Globin zincir elektroforezi• Peptid haritalama

Agar jel elektroforezi

• Agar agaroz ve sülfatlı agaropektinden oluşur

• Agaroz sulu ortamda ısıtılınca polimerleşerek hareketsiz bir matriks oluşturur

• Negatif yüklü agaropektin polimerleşmez ve dönüşümlü olarak Hb ne bağlanır

• Hb-agaropektin kompleksi hareketsiz agaroz matrikste anoda doğru hareket eder

• 6M üre çözeltisinde bulunan globin zincirlerine bu iki yöntem (selüloz asetat ve sitrat agar jel) kombine olarak uygulandığında tüm Hb fraksiyonları izole edilebilir