Меню Рубрики

Мутация гена серповидно клеточной анемии

Наследственные протеинопатии развиваются в результате повреждений в генетическом аппарате данного индивидуума. Какой-либо белок не синтезируется вовсе или синтезируется, но его первичная структура изменена. Примеры наследственных протеинопатии — гемоглобинопатии, рассмотренные выше. В зависимости от роли дефектного белка в жизнедеятельности организма, от степени нарушения конформации и функции белков, от гомо- или гетерозиготности индивидуума по этому белку наследственные протеинопатии могут вызывать болезни, протекающие с различной степенью тяжести, вплоть до летального исхода ещё до рождения или в первые месяцы после рождения.

Заболевание связано с мутацией гена HBB, вследствие чего синтезируется аномальный гемоглобин S, в молекуле которого вместо глутаминовой кислоты в b-цепи находится валин. В условия гипоксии гемоглобин S полимеризуется и выпадает во внутриклеточный осадок в виде «серпа» эритроцита.

Серповидноклеточная анемия наследуется по аутосомно-рецессивному типу (с неполным доминированием). У носителей, гетерозиготных по генусерповидноклеточной анемии, в эритроцитах присутствуют примерно в равных количествах гемоглобин S и гемоглобин А. При этом в нормальных условиях у носителей симптомы практически никогда не возникают, и серповидные эритроциты выявляются случайно при лабораторном исследовании крови. Симптомы у носителей могут появиться при гипоксии (например, при подъёме в горы) или тяжёлой дегидратации организма. У гомозигот по гену серповидноклеточной анемии в крови имеются только серповидные эритроциты, несущие гемоглобин S, и болезнь протекает тяжело.

Эритроциты, несущие гемоглобин S, обладают пониженной стойкостью и пониженной кислород-транспортирующей способностью, поэтому у больных с серповидноклеточной анемией повышено разрушение эритроцитов в селезенке, укорочен срок их жизни, повышен гемолиз и часто имеются признаки хронической гипоксии (кислородной недостаточности) или хронического «перераздражения» эритроцитарного ростка костного мозга.

Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) — редкое наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся, в частности, в виде нарушения умственного развития. Вследствие метаболического блока активируются побочные пути обмена фенилаланина, и в организме происходит накопление его токсичных производных — фенилпировиноградной ифениломолочной кислот, которые в норме практически не образуются. Кроме того, образуются также почти полностью отсутствующие в норме фенилэтиламин и ортофенилацетат, избыток которых вызывает нарушение метаболизма липидов в головном мозге. Предположительно, это и ведёт к прогрессирующему снижению интеллекта у таких больных вплоть до идиотии. Окончательно механизм развития нарушений функций мозга при фенилкетонурии остается неясным. Среди причин также предполагается дефицит нейромедиаторов мозга, вызванный относительным снижением количества тирозина и других «больших» аминокислот, конкурирующих с фенилаланином при переносе через гематоэнцефалический барьер, и прямое токсическое действие фенилаланина. При своевременной диагностике патологических изменений можно полностью избежать, если с рождения и до полового созревания ограничить поступление в организм фенилаланина спищей. Позднее начало лечения хотя и даёт определённый эффект, но не устраняет развившихся ранее необратимых изменений ткани мозга. Некоторые из современных газированных напитков, жевательных резинок и лекарственных препаратов содержат фенилаланин в форме дипептида (аспартам), о чём производители обязаны предупреждать на этикетке. Так, например, на этикетках ряда безалкогольных напитков после указания состава и пищевой ценности 100 мл напитка приводится следующее предупреждение:«Содержит источник фенилаланина. Противопоказано применение при фенилкетонурии». При рождении ребёнка в роддомах на 3-4 сутки берут анализ крови и проводят неонатальный скрининг для обнаружения врожденных заболеваний обмена веществ. На этом этапе возможно обнаружение фенилкетонурии, и, как следствие, возможно раннее начало лечения для предотвращения необратимых последствий. Лечение проводится в виде строгой диеты от обнаружения заболевания как минимум до полового созревания, многие авторы придерживаются мнения о необходимости пожизненной диеты. Диета исключает мясные, рыбные, молочные продукты и другие продукты, содержащие животный и, частично, растительный белок. Дефицит белка восполняется аминокислотными смесямибез фенилаланина. Кормление грудью детей, больных фенилкетонурией, возможно и может быть успешным при соблюдении некоторых ограничений. Расчет диеты для больного ФКУ проводит врач с учетом потребности в фенилаланине и его допустимом количестве.

источник

HbS был первым обнаруженным аномальным гемоглобином с высоким клиническим значением. Он возникает вследствие замены единственного нуклеотида, которая изменяет кодон шестой аминокислоты В-глобина глутаминовой кислоты на валин (GAG -> GTG: Glu6Val).

Гомозиготность по данной мутации — причина серповидноклеточной анемии, серьезного заболевания, часто встречающегося в некоторых частях света. Болезнь имеет характерное географическое распределение, чаще всего встречается в Экваториальной Африке и реже всего в Средиземноморье, Индии и странах, в которые мигрировали люди из этих регионов. С этой, обычно фатальной в раннем детстве болезнью рождаются около 1 из 600 афроамериканцев, хотя все более частым становится более долгое выживание.

Серповидноклеточная анемия — тяжелое аутосомно-рецессивное гемолитическое заболевание, характеризующееся тенденцией эритроцитов принимать выраженно аномальную форму (серпа) в условиях низкого насыщения кислородом. Гетерозиготы, про которых говорят, что они имеют «признак» серповидноклеточно-сти, обычно клинически здоровы, но их эритроциты в условиях очень низкого давления кислорода in vitro принимают форму серпа.

Случаи, когда бы это могло происходить in vivo, редки, хотя гетерозиготы имеют риск инфаркта селезенки, особенно при полетах на большой высоте в самолетах с низким давлением в кабине. Гетерозиготное состояние наблюдают приблизительно у 8% афроамериканцев, но в областях, где частота гена высокая (например, в Западной Центральной Африке), вплоть до 25% новорожденных — гетерозиготы.

Около 50 лет тому назад Ингрэм обнаружил, что аномалия HbS связана с заменой одной из 146 аминокислот в В-цепи молекулы гемоглобина. Все клинические проявления наличия HbS — последствия этого единственного изменения в гене В-глобина. Это было первой демонстрацией того, что мутация в структурном гене может вызывать замену аминокислоты в соответствующем белке. Поскольку аномалия HbS локализуется в В-цепи, формула HbS может быть записана как а2b2s или, более точно, а2Ab2s.

Гетерозиготы имеют смесь двух типов гемоглобинов (НbА и HbS), обозначаемых а2Аb2А, а2Аbs, а также гибридный тетрамер гемоглобина, обозначаемый как a2AbA,bs.

Молекулы гемоглобина, содержащие мутантные субъединицы b-глобина, нормальны по их способности выполнять их главную функцию связывания кислорода (если они не полимеризованы, как указано далее), но в ненасыщенной кислородом крови они растворимы в пять раз меньше по сравнению с нормальным гемоглобином. Относительная нерастворимость дезоксигемоглобина S является физической основой феномена серповидноклеточности.

В условиях низкой кислородной напряженности молекулы HbS собираются в форме полимеров, формирующих стержни или волокна, искажающие форму эритроцитов. Эти уродливые эритроциты деформируются хуже, чем в норме, и, в отличие от нормальных красных кровяных клеток, не могут сжиматься, проходя через капилляры, тем самым блокируя ток крови и вызывая локальную ишемию.

У большинства лиц африканского происхождения нормальный ген b-глобина содержится в пределах фрагмента рестрикции размером в 7,6 килобазы ДНК. В то же время в определенных частях Африки, например в Гане и почти у 70% афроамериканцев, аллель серповидноклеточного глобина часто обнаруживают во фрагменте размером в 13 килобаз. Частая ассоциация серповидноклеточного глобина с 13-килобазовым фрагментом — поразительный пример неравновесного сцепления.

В других частях Африки (например, в Кении) мутация серповидноклеточности обычно связана с фрагментом размером в 7,6 килобазы. Эти находки позволяют утверждать, что мутация серповидноклеточности возникла в Западной Африке в хромосоме, которая содержала ген р-глобина во фрагменте длиной 13 килобаз, и что подобная мутация, по крайней мере, один раз, независимо произошла где-то еще. Защита от малярии, обеспечиваемая данной мутацией у гетерозигот, обеспечила ее высокую частоту в областях, пораженных малярией.

источник

Серповидная клеточная анемия – это заболевание, которое носит наследственный характер. При нем появляется аномальный гемоглобин и модифицируются форма и размер красных кровяных телец.

За основную причину такой разновидности анемии принято принимать мутацию в генах, вследствие чего начинается производство аномального гемоглобина. После потери атома кислорода, который гемоглобин присоединяет, по структуре он напоминает высокополимерный гель. Нарушается его растворимость, если быть точнее, она уменьшается примерно в сотню раз.

Наследование серповидноклеточной анемии идет по аутосомно-рецептивному типу. Так как дефект наследуется от одного их родителей, в крови зачастую присутствуют и нормальный гемоглобин и эритроциты. Болезнь обычно начинает свое развитие рано и ее течение довольно тяжелое. В таком случае серповидноклеточная анемия наследуется как не полностью доминантный ген.

Если оба родителя страдали таким заболеванием (что в принципе встречается достаточно редко), то в крови будущего ребенка будут только серповидные эритроциты.

Серповидноклеточная анемия и мутация – это два понятия, которые связаны неразрывно. Ген серповидноклеточной анемии – это то, что может значительно осложнить жизнь человеку.

Анемия гомозиготная данной разновидности обычно бывает обнаружена у детей к четырем – пяти месяцам жизни, причем речь идет об обнаружении посредством наблюдения за начинающими проявлять себя симптомами. Процент содержания свободных красных кровяных телец серповидной формы к этому времени составляет девяносто процентов. Такие дети видимо отстают в физическом и умственном развитии, у них видны проявления гемолитической анемии. Нарушается нормальное формирование скелета: череп становится башенным, лобные черепные швы приобретают вид гребня.

Весь период развития серповидноклеточной анемии может быть разделен на три периода:

  1. С полугода до достижения ребенком двух – трех лет;
  2. С трех до десяти лет;
  3. Развитие после достижения ребенком десяти лет.

Первыми признаками, указывающими на серповидную анемию, можно считать симметричное опухание конечностей, пожелтение кожи, болезненные ощущения в груди, спине и в животе. Иногда появляется спленомегалия. Дети с таким диагнозом более подвержены воздействию инфекций по сравнению с другими детьми. Симптоматика будет тем более выражена, чем выше концентрация в эритроцитах аномального гемоглобина.

Если больной подвергается влиянию некоторых внешних факторов, у него могут периодически наблюдаться серповидноклеточные кризы. Под данными факторами принято понимать беременность, гипоксию, постоянный стресс и обезвоживание тела.

  1. Кожа становится либо более желто по сравнению с обычным состоянием, либо наоборот начинает бледнеть;
  2. Походка становится фебрильной;
  3. Если в этот период будет взят анализ крови, в нем будет зафиксировано большое количество непрямого билирубина;
  4. Гемоглобин, естественно, будет снижен по сравнению с нормой.

Гетерозиготные носители гена данной разновидности анемии, то есть те, кому заболевание передалось от одного из родителей, при нормальных условиях ощущают себя людьми вполне здоровыми. Анемия у них и морфологические модификации эритроцитов возникают только тогда, когда они подвергаются сильному кислородному голоданию, например при полетах в самолете, горном восхождении и интенсивных физических нагрузках. Такой криз может иногда привести к летальному исходу.

Если болезнь переходит в стадию хронизации и на фоне ее течения больной сталкивается с периодическими кризами, это может привести к необратимым изменениям в теле и даже гибели пациента. У трети больных селезенка уменьшается в размере из-за замещения функциональной ткани рубцовой. Легко может возникнуть сепсис, пневмония и менингит.

Сосудисто-окклюзионные кризы могут вести к импотенции, ишемическим инсультам у детей и почечной недостаточности. У женщин с данным диагнозом позже устанавливается менструальный цикл, есть тенденция к преждевременным родам и повышается вероятность выкидыша, если женщине удается забеременеть. Долгий гемолиз, при котором образуется излишнее количество билирубина, ведет к желчекаменной болезни и холециститу. Также больные этим недугом склонны страдать от язв голени и остеомиелита.

Каким образом можно выявить данное заболевание у пациента? Данный диагноз может поставить только врач-гематолог, базируясь на наблюдениях за пациентом, его жалобах и гематологических изменениях в анализе крови. Иногда нужно изучение семейно-наследственного фактора.

Факт передачи болезни ребенку от матери может быть обнаружен еще в период вынашивания ребенка путем амниоцентеза или биопсии хорионических ворсин.

В кровяном мазке при диагнозе обычно обнаруживаются серповидно измененные эритроциты. Электрофорез гемоглобина позволяет определить форму протекания наследственной гемолитической анемии, которая может быть либо гомозиготной, либо гетерозиготной. Проведение дифференциальной диагностики призвано исключить протекание иных разновидностей анемий, костного и суставного туберкулеза, остеомиелита, рахита и гепатита А-типа.

К сожалению, данное заболевание приято дифференцировать как неизлечимое заболевание крови. Пациентам, которые им страдают, жизненно необходимо постоянно наблюдаться у врача-гематолога, осуществлять мероприятия, которые направлены на предупреждение серповидноклеточных кризов. Если такие кризы все-таки будут случаться, понадобится симптоматическое лечение.

При кризе больной должен обязательно быть госпитализирован. Для того, чтобы снять такое острое состояние, применяется терапия кислородом, введение антибиотиков и обезболивающих медикаментов. Если течение слишком тяжелое, нужно будет провести переливание массы эритроцитов.

источник

82.Генные мутации. Сущность и механизм возникновения молекулярно-наследственных болезней человека (фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия и др.)

Генные мутации (точковые) не видны в микроскоп, связаны с изменением структуры гена (генные мутации изменяют последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК и ген перестаёт работать). Эти мутации происходят в результате потери нуклеотида, вставки нуклеотида, замены одного нуклеотида другим. Эти мутации могут приводить к генным болезням: дальтонизм, гемофилия. Таким образом, генные мутации приводят к появлению новых признаков. Условно к наследственным болезням можно также отнести болезни, связанные с присутствием в организме некоторых редких вариантов белков (обычно ферментов) и развивающиеся в ответ на более или менее специфические внешнесредовые воздействия, например, на прием некоторых лекарственных средств. В узком смысле под термином «наследственные болезни» понимают моногенные заболевания, т. е. обусловленные мутациями отдельных генов. Многие наследственные болезни проявляются как врожденные состояния. Для наследственных болезней характерно также семейное накопление (заболевание встречается у нескольких членов семьи).

83. Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках (пенетрантность, экспрессивность, плейотропия, полигенность). Генокопии, фенокопии. Вклад Н.В. Тимофеева-Ресовского в развитие генетики.

Пенетрантность — способность гена проявить свое действие в фенотипе. Выражается в виде процентного отношения количества организмов, у которых данный ген фенотипически проявляется к общему числу организмов, имеющих этот ген. Если ген проявляется в фенотипе у всех его носителей, то пенетрантность гена равна 100% (полная пенетрантность).

Плейотропия — множественное действие гена, влияние одного гена на возникновение нескольких признаков.

Читайте также:  Чем влияет анемия при беременности

Экспрессивность — качественный показатель фенотипического проявления гена, характеризует степень выраженности признака.

Полигенность — наличие нескольких неаллельных близкосцепленных генов, белковые продукты которых сходны в структурном отношении и выполняют идентичные функции.

Генокопии (лат.genocopia) — это сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов. То есть это одинаковые изменения фенотипа, обусловленные аллелями разных генов, а также имеющие место в результате различных генных взаимодействий или нарушений различных этапов одного биохимического процесса с прекращением синтеза. Проявляется как эффект определенных мутаций, копирующих действие генов или их взаимодействие.

Фенокопии — изменения фенотипапод влиянием неблагоприятных факторов среды, по проявлению похожие намутации. Вмедицинефенокопии — ненаследственные болезни, сходные с наследственными. Распространенная причина фенокопий у млекопитающих — действие на беременныхтератогеновразличной природы, нарушающихэмбриональное развитиеплода(генотипего при этом не затрагивается). При фенокопиях изменённый под действием внешних факторов признак копирует признаки другого генотипа (например, у человека приём алкоголя во время беременности приводит к комплексу нарушений, которые до некоторой степени могут копировать симптомыболезни Дауна).

Природа генокопий и фенокопий Ряд сходных по внешнему проявлению признаков, в том числе и наследственных болезней, может вызываться различными неаллельными генами. Такое явление называется генокопией. Биологическая природа генокопий заключается в том, что синтез одинаковых веществ в клетке в ряде случаев достигается различными путями. В наследственной патологии человека большую роль играют также фенокопии -модификационные изменения. Они обусловлены тем, что в процессе развития под влиянием внешних факторов признак, зависящий от определенного генотипа, может измениться; при этом копируются признаки, характерные для другого генотипа. В развитии фенокопий могут играть роль разнообразные факторы среды — климатические, физические, химические, биологические и социальные. Врожденные инфекции (краснуха, токсоплазмоз, сифилис) также могут стать причиной фенокопий ряда наследственных болезней и пороков развития. Существование гено- и фенокопий нередко затрудняет постановку диагноза, поэтому существование их врач всегда должен иметь в виду.

Никола́й Влади́мирович Тимофе́ев-Ресо́вский (7 (20) сентября1900года,Москва—28 марта1981 года,Обнинск) —биолог,генетик. Основные направления исследований:радиационная генетика,популяционная генетика, проблемымикроэволюции.

Он положил начало экспериментальной генетике популяций и учению о микроэволюции вместе со своим учителем С.Четвериковым, стал сооснователем радиационной генетики вместе с Г.Дж.Мёллером, внес решающий вклад в основание феногенетики. Развивая идеи своего учителя Н.Кольцова о хромосоме как о макромолекуле и матричном принципе ее воспроизведения, Тимофеев-Ресовский сформулировал принцип ковариантной редупликации, принципы мишени и попадания в радиобиологии, дал оценку размеров гена и совместно с физиками К.Циммером и М.Дельбрюком показал возможность трактовки гена с позиций квантовой механики, тем самым создав фундамент открытия структуры ДНК и всей современной молекулярной биологии. Объединив свои натуралистические и экспериментальные интересы и развивая традиции В.Вернадского и В.Сукачева, он заложил основы радиационной биогеоценологии — науки эры Чернобыля.

источник

Это заболевание имеет моногенную природу, т. е. обусловлено одной-единствен ной мутацией в гене. Серповидноклеточная анемия — яркий пример роли естественного отбора в регуляции частоты гена в популяции.

В 1904 г. молодой врач из Чикаго по имени Джеймс Херрик ( James Herric ) обследовал двадцатилетнего афроамериканца, который поступил в больницу с жалобами на лихорадку, головную боль, слабость, головокружение и кашель. Лимфатические узлы пациента были увеличены, сердце имело аномально большие размеры, а моча свидетельствовала о заболевании почек. Однако наиболее удивительными были результаты анализа крови. Эритроциты пациента под микроскопом имели вместо круглой серповидную форму (рис. 25.20). Содержание гемоглобина составляло примерно половину нормы другими словами, юноша страдал от анемии. Через четыре недели пациента выписали, однако Херрик опубликовал описание этого случая лишь 6 лет спустя. Вскоре после этого в печати появилось множество сообщений о пациентах с аналогичными симптомами и началось исследование причины их недомогания.

Рис. 25.20. Серповидные эритроциты.

Выяснилось, что болезнь (ее назвали серповидноклеточной анемией) чаще встречается среди афроамериканцев, имеет генетическую природу, а ген, вызывающий ее, наследуется, по-видимому, рецессивно. Человек заболевает только в том случае, если несет 2 копии мутантного гена, одна из которых унаследована им от матери, другая — от отца; иными словами заболевший всегда является гомозиготным по этому гену. Если в геноме присутствует только одна копия гена серповидноклеточности, то ее обладателя называют гетерозиготным носителем. Подсчитано, что ежегодно во всем мире от серповидноклеточной анемии умирает около 100 000 человек. Болезнь особенно распространена в Африке, Пакистане и Индии.

Основные признаки заболевания — анемия, а также изменение формы эритроцитов (серповидность) при низких концентрациях кислорода. Серповидные эритроциты, скапливаясь в капиллярах и мелких сосудах, препятствуют нормальному току крови и, следовательно, не способны в должной мере обеспечить клетки кислородом. В результате может наблюдаться целый спектр вторичных симптомов (рис. 25.21). Особенно поражаются почки и суставы. Закупорка кровеносных сосудов вызывает сильные боли в руках, ногах, спине и желудке. Суставы теряют подвижность, становятся болезненными, руки и ноги отекают. Больные чрезвычайно подвержены инфекциям и часто погибают именно от них.

Дети с серповидноклеточной анемией обычно чувствуют себя хорошо и ведут относительно нормальный образ жизни, хотя время от времени могут испытывать сильные боли и слабость, связанную с анемией.

Рис. 25.21. Некоторые из возможных эффектов серповидноклеточной анемии.

В 1949 г. группа исследователей, возглавляемая Лайнусом Полингом, обнаружила, что гемоглобин больных серповидноклеточной анемией ( HbS ) отличается от гемоглобина нормальных здоровых людей (Н b А). С помощью электрофореза — метода, который позволяет разделять белки по их суммарному заряду — было установлено, что при pH 6,9 суммарный заряд HbS является положительным, тогда как для Н b А он отрицателен. Таким образом, впервые было показано, что болезнь вызывается дефектной молекулой гемоглобина. В 1956 г. Ингрэм показал, что различие между нормальным и аномальным гемоглобином определяется одной аминокислотой, а затем были установлены полные аминокислотные последовательности Н b А и HbS . Гемоглобин состоит из четырех полипептидных цепей (рис. 3.36): двух α-цепей и двух β-цепей длиной соответственно 141 и 146 аминокислотных остатков. Нарушение происходит в шестой аминокислоте β-цепи. В нормальном гемоглобине на этом месте должна быть глутаминовая кислота. Однако в HbS она заменена на валин. С помощью кода для обозначения аминокислот (табл. 23.4) это можно изобразить следующим образом:

Глутаминовая кислота несет отрицательный заряд и является полярной, тогда как валин является неполярным и гидрофобным. Наличие валина делает ненасыщенный кислородом гемоглобин менее растворимым. Поэтому, когда HbS теряет свой кислород, молекула выводится из раствора и кристаллизуется в виде жестких стержнеобразных волокон. При этом изменяется форма эритроцитов, которая в норме представляет собой плоский круглый диск. Причиной, вызывающей замену аминокислоты, является мутация в ДНК, кодирующей эту аминокислоту. Обратившись к табл. 23.4, вы можете понять, каким образом возникает это изменение. В мРНК возможными кодонами для этих двух аминокислот являются следующие:

Следовательно, комплементарные триплетные кодоны в ДНК таковы:

Для того чтобы запись изменилась с Глу на Вал, нужно во второй позиции триплета заменить Т (тимин) на А (аденин). Такая мутация называется заменой основания. В настоящее время мы знаем, что в гене β-глобина кодон ЦТЦ заменен на ЦАЦ, и что этот ген находится на хромосоме 11.

У гетерозиготных особей примерно половина молекул представлена HbS и половина — Н b А, т. е. аллели Н b А и HbS кодоминантны. У таких людей болезнь обычно не проявляется, за исключением ситуаций, когда концентрация кислорода очень сильно снижена, например при подъеме на большую высоту.

Из рис. 25.22 видно, что если оба родителя являются гетерозиготными носителями серповидноклеточной анемии, то вероятность поражения их детей составляет 1/4. Фенотип устанавливают с помошью анализа крови. Если в семье были случаи заболевания, то потенциальным родителям следует посоветовать сделать анализ крови, прежде чем решиться на рождение ребенка. В настоящее время доступна и пренатальная диагностика. Ее проводят либо с помощью гибридизации, используя в качестве зонда ген HbS , либо с помощью рестрикционного анализа. Клетки плода получают путем амниоцентеза или биопсии ворсинок хориона (разд. 25.7.9).

Рис. 25.22. Генетическая диаграмма, на которой изображены возможные генотипы и фенотипы детей двух родителей, гетерозиготных по гену серповидноклеточности.

В истории с изучением серповидноклеточной анемии есть неожиданный поворот. Генетикам показалось странным, что мутация, приносящая очевидный вред ее обладателю, столь широко распространена в популяции. Для объяснения этого факта была высказана гипотеза, согласно которой данная мутация в некоторых условиях может создавать носителю определенные преимущества. И такое преимущество действительно было выявлено. На рис. 25.23 представлены карты распространенности серповидноклеточной анемии и малярии. Ареалы совпадают довольно точно; там, где чаще встречается малярия, более распространен и мутантный ген. В некоторых районах Африки его частота достигает 40% (40% HbS , 60% Н b А в популяции). В тех районах, где распространена малярия, она является главной причиной смертности, между тем носители поврежденных генов гораздо менее чувствительны к малярии (малярийный паразит размножается только внутри нормальных эритроцитов). Несмотря на то, что гомозиготные больные серповидноклеточной анемией часто умирают, не достигнув репродуктивного возраста, гетерозиготные носители имеют селективное преимущество над неносителями и поэтому имеют больше шансов выжить и передать свои гены следующему поколению. Итоговая частота гена в популяции варьирует в зависимости от заболеваемости малярией. Такое явление называется сбалансированным полиморфизмом (разд. 25.7.5).

Рис. 25.23. Распределение гена серповидноклеточной анемии (А) и малярии в Африке, на Среднем Востоке, в Индии и на юге Европы (Б).

источник

Сосудисто-окклюзионный кризис вызван серповидной формы эритроцитов, которые закупоривают капилляры и ограничивают приток крови к органу, вызывая ишемию, боль, некроз и часто повреждение этого органа. Частота, тяжесть и продолжительность этих кризисов существенно отличаются. Тяжелые кризисы с болевыми ощущениями требуют лечения гидратацией, анальгетиками и переливанием крови. Для утоления боли необходимо применение опиатов через регулярные промежутки времени до нормализации состояния больного.

При более легких формах кризисов, подгруппа пациентов может ограничиться приемом нестероидных противовоспалительных средств (например, диклофенаком или напроксеном). При более серьезных кризисах для большинства больных широко используется стационарное лечение с внутривенным введением опиатов; контролируемой пациентом анальгезией (patient-controlled analgesia, или PCA). Иногда эффективным средством для устранения зуда связанного с употребления опиатов является димедрол.

Проявления кризиса в таких органах как пенис и легкие требует немедленной госпитализации и осуществления переливания крови. Рекомендованной является стимулирующая спирометрия — метод, при котором предпочтение отдается глубокому дыханию, благодаря которому риск развития ателектаза сводится к минимуму.

Апластический кризис является наиболее тяжелым осложнением фоновой анемии у пациента, которое приводит к бледности, тахикардии и усталости. Этот кризис вызывает парвовирус B19, который непосредственно влияет на эритропоэз (процесс образования эритроцитов) и вторгается в прекурсоры (предшественники) красных клеток, размножаясь в них и уничтожая. Парвовирусная инфекция практически полностью подавляет образование эритроцитов в течение двух-трех дней. У здоровых людей, этот процесс не имеет особых последствий, однако у пациентов с серповидно-клеточной анемией продолжительность жизни эритроцитов сниженная, поэтому эта ситуация опасна для их жизни.

Количество ретикулоцитов (молодых незрелых эритроцитов, содержащих ядра) во время болезни резко падает (вызывая ретикулоцитопению), а высокая скорость разрушения и образования эритроцитов приводит к снижению гемоглобина. Этот кризис продолжается от 4 дней до 1 недели. Некоторые пациенты нуждаются в переливании крови, а другим достаточно поддерживающего лечения.

Одним из первых клинических проявлений болезни является дактилит, возникающий в 6-месячном возрасте. Он может развиваться у детей с серповидными признаками. Продолжительность кризиса составляет месяц. Существует и другой тип серповидного кризиса, а именно острый грудной синдром — это состояние, характеризующееся лихорадкой, болями в груди, затрудненным дыханием и инфильтратом, который выявляется с помощью рентгеновского исследования грудной клетки.

Учитывая, то что пневмония и серповидные клетки в легких вместе могут сопровождаться вышеупомянутыми симптомами, пациент проходит лечение от обоих. Это может быть вызвано болезненными кризисами, респираторными инфекциями, эмболизацией костного мозга или, возможно, ателектазом, лечением опиатами или хирургическим вмешательством.

Эта мутациязаключается в том, что в шестой позиции гидрофильные аминокислоты глутаминовой кислоты заменяются гидрофобными аминокислотами валина. Ген β-глобина находится на коротком плече 11 хромосомы. Объединение двух субъединиц α-глобина дикого типа с двумя мутантными субъединицами β-глобина приводит к образованию гемоглобина S (HbS).

В ситуациях когда содержание кислорода в воздухе очень низкое (например на большой высоте), отсутствие полярной аминокислоты на шестой позиции в цепи β-глобина приводит к нековалентной полимеризации (агрегации) гемоглобина, в результате чего изменяется форма эритроцитов (они становятся похожими на серп) и существенно уменьшается их эластичность.

источник

Серповидноклеточная анемия – патология крови, при которой эритроциты принимают форму серпа. Это приводит к плохому насыщению крови кислородом и гипоксии внутренних органов.

Причина заболевания – генная мутация. У человека серповидноклеточная анемия наследуется как признак аутосомно-рецессивно. Болезнь встречается чаще у жителей Африки и Азии, людей на Ближнем Востоке. Иногда заболевание поражает европейцев.

Заболевание передается генетически по аутосомно-рецессивному типу наследования. У гетерозигот, имеющих в паре только один патологический ген, наблюдаются в крови как нормальные, так и патологические формы эритроцитов. При этом прогноз заболевания более благоприятен. Люди-гомозиготы, у которых в паре оба гена кодируют дефект, погибают, как правило, в детском возрасте. У гетерозигот прогноз заболевания намного более благоприятный.

Ген серповидноклеточной анемии – участок ДНК-цепи. Содержит кодоны, каждый из которых кодирует образование своей аминокислоты, включающейся в кодируемый белок. Кодон состоит из трех нуклеотидов (триплет). Нуклеотид представляет собой связанные между собой азотистое основание, сахар дезоксирибозу и остаток фосфорной кислоты. При серповидно-клеточной анемии в патологическом триплете азотистое основание Аденин замещен на Тимин (кодон ГАГ на ГТГ). В результате триплет кодирует другую аминокислоту, которой быть на этом месте в белке гемоглобине не должно.

Читайте также:  Гемолитический синдром при гемолитической анемии

Эритроциты – красные клетки крови, содержащие гемоглобин. Гемоглобин состоит из альфа- и бета-цепей, представляющих собой 4 полипептидные цепочки, состоящие из аминокислот. При серповидно-клеточной анемии дефектный ген вместо глутаминовой кислоты в бета-цепях кодирует валин. Валин, в отличие от глутаминовой кислоты является гидрофобным, т.е. нерастворимым веществом. Это приводит к изменению конформации гемоглобина и появлению у эритроцитов серповидной формы (дрепаноцитоз). У людей с нормальными эритроцитами и гемоглобином в крови присутствует гемоглобин А и форма кровяных клеток двояковогнутая округлая. У лиц с дрепаноцитами в крови гемоглобин А заменен на гемоглобин S. Присутствуют также и другие типы HbS.

Серповидные эритроциты не имеют характерной для нормальных красных клеток эластичности. Это приводит к сладжу, т.е. склеиванию их в просвете сосуда, а также к тромбообразованию. В результата чего ткани и органы находятся в состоянии хронического кислородного голодания (гипоксии).

Проявления серповидноклеточной анемии связаны с нарушениями кровообращения. Ведь серповидные эритроциты (дрепаноциты) плохо проходят по узким капиллярам, не имея должной упругости.

При гомозиготной серповидно-клеточной анемии дети, как правило, долго не живут. Развиваются тяжелые нарушения в чувствительной к гипоксии нервной системе. Ребенок отстает в развитии, скелет развивается неправильно – череп принимает башенную конформацию, позвоночник искривляется в виде лордозов и кифозов. Дети с данной патологией крови, как правило, часто болеют простудными заболеваниями.

Гипоксическое состояние усугубляется разрушением эритроцитов как в кровеносном русле, так и в селезенке. При этом орган увеличивается в размерах. Растет нагрузка на него, что приводит к ишемии селезенки и даже ее инфаркту, повышению давления в системе портальной вены, идущей в печень.

При разрушении большого числа эритроцитов (гемолизе) выделяется много билирубина, который в печени должен перейти в связанную форму. Гемолиз усиливает гипоксическое состояние, которое может проявляться в следующих симптомах:

  1. Болях в костях и суставах (артралгии).
  2. Потере сознания вплоть до коматозного состояния, обмороках, пониженном давлении.
  3. Появлении эрекции полового члена без предшествующего возбуждения (приапизм).
  4. Нарушении зрения вследствие расстройств кровообращения в сетчатке.
  5. Боли в животе, являющиеся следствием ишемии и тромбоза в мезентериальных сосудах кишечника.
  6. Селезенка сначала увеличивается (спленомегалия), затем может уменьшаться в размерах и атрофироваться.
  7. Увеличивается печень вследствие повышения нагрузки на нее билирубином.
  8. Язвах на верхних и нижних конечностях.

Наблюдается также снижение иммунитета и склонность к оппортунистическим инфекциям = пневмоцистным пневмониям и менингитам. Иммунодефицит возникает вследствие нарушения функции селезенки, отложения в ней гемосидерина, содержащего железо. Железо в гемосидерине является сильным окислителем, вызывающим рубцовые изменения в органах –печени и ретикуло-эндотелиальной системе – костном мозге, селезенке.

В паренхиматозных органах возникают инфаркты вследствие окклюзии сосудов. Инфаркт почек может вызывать почечную недостаточность. Вследствие закупорки дрепаноцитами сосудов костей развиваются асептические некрозы костной ткани – это причина искривления костей черепа и позвоночника. В сочетании со слабостью иммунной системы асептические некрозы костей могут привести к присоединению вторичной инфекции и возникновению остеомиелита. Возможны также и асептические остеомиелиты.

Гемолитическая анемия ведет к повышенному уровню билирубина неконъюгированного. Последний трансформацию в печени, связываясь с остатками глюкуроновой кислоты. Так как гемолиз у больных серповидно-клеточной анемией идет активно, то печень и желчный пузырь испытывают перегрузку. Это проявляется в форме воспаления желчного пузыря и образования пигментных камней в нем.

Болезнь протекает с кризами:

  1. Гемолитическими.
  2. Апластические.
  3. Секвестрационными.
  4. Сосудисто-окклюзионными.

Гемолитические кризы возникают в моменты разрушения дрепаноцитов в кровотоке. Это может привести к коматозному состоянию в результате гипоксии мозга. Возникает желтуха – окрашивание кожи и слизистых в лимонно-желтый цвет. Наблюдается синюшность и бледность кожи, зябкость.

В лабораторных анализах обнаруживается повышение неконъюгированного билирубина в крови, а в моче – продукты распада гемоглобина.

Апластические кризы проявляются в анализах крови – снижено количество молодых эритроцитов (ретикулоцитов) вследствие подавления пролиферации красных клеток в костном мозге. Снижается также уровень гемоглобина.

Секвестрационные кризы характеризуются задержкой в селезенки крови и удерживанием в ее красной пульпе форменных элементов. При этом больные ощущают боли в животе. Печень и селезенка увеличиваются, повышается давление в системе воротной вены, что может проявляться в расширении вен на животе в виде щупалец медузы. Вследствие депонирования (запасания) крови в селезенке может наблюдаться пониженное давление, больной чувствует слабость.

Сосудисто-окклюзионные кризы – это следствие закупорки сосудов ригидными, потерявшими эластичность, эритроцитами. Окклюзии подвергаются сосуды сетчатки, почек, мозга, селезенки, сердца, легких, полового члена, кишечника. Вены и артерии, а также капилляры глаз тромбируются, что приводит к нарушению зрения, двоению в глазах, появлению мушек в поле зрения. В почках нарушается кровообращение, вследствие чего возникает почечная недостаточность и уремия, аутоинтоксикация продуктами азотистого обмена.

В мозге также могут происходить тромбозы капилляров и артерий, из-за чего появляются неврологические расстройства. Возможны преходящие параличи конечностей. Нарушение речи, глотания, жевания пищи – следствие окклюзии мозговых сосудов, питающих ядра черепных нервов.

Венечные сосуды сердца, закупориваясь ригидными дрепаноцитами, не приносят кровь к миокарду, вследствие этого возможны микроинфаркты и появление рубцов в сердце.

В легких может развиваться окклюзия в форме тромбоэмболии легочной артерии. Это приводит к повышению давления в малом круге и приступам сердечной астмы с отеком легких.

Тромбоз мезентериальных сосудов приводит к сильным болям в животе и возможному некрозу кишечника с развитием перитонита, непроходимостью кишки.

Сбои в кровообращении полового члена ведут к приапизму – явлению, при котором орган находится в состоянии эрекции. Тромбоз пениса может приводить к фиброзным изменениям в нем и импотенции со временем.

Так как гемоглобин S отличается плохой растворимостью, кровь больных, страдающих серповидно-клеточной анемией, имеет плохую текучесть. Осмотическая устойчивость патологических форм эритроцитов остается, как правило, в норме. Но люди с данным заболеванием чувствительны к голоданию и гипоксии. При физических и психических нагрузках, а также нерегулярных приемах пищи, обезвоживании у пациентов случаются гемолитические кризы. Эти состояния даже у гетерозиготных лиц по данному заболеванию могут привести к коматозному состоянию и даже смерти. При этом гемоглобин переходит в гелеобразную форму и кристаллизуется, что резко ухудшает проходимость дрепаноцитов по капиллярам.

Повышен риск желчно-каменной болезни, так как образуется много пигмента билирубина. Нерегулярное питание усугубляет проблему.

У женщин отмечается нарушение репродуктивной функции, выраженное в расстройстве менструальной функции, ранних и поздних абортах по причине тромбозов сосудов. Менструации у девушек с серповидно-клеточной анемией, как правило, задерживаются.

Плюсы данного заболевания заключаются в том, что у людей с данным генетическим нарушением не развивается малярии. Паразитическое простейшее, развивающееся в красных клетках крови, не успевает завершить цикл своего развития в эритроците, так как срок жизни их значительно уменьшен по сравнению с нормой в 120 дней.

Необходим общий анализ крови, позволяющий обнаружить серповидность. Определяют также нахождение в кровотоке гемоглобинов разных типов – гемоглобин А и гемоглобин S методом электрофореза. Могут обнаруживаться и другие типы гемоглобинов, например, HbF (фетальный). Проводится проба с метабисульфитом, который способствует осаждению измененного гемоглобина. Применяют также гипоксическую провокацию, накладывая жгут на палец.

Проводят генетический анализ – обнаружение гена серповидно-клеточной анемии. Необходимо определение гомо- или гетерозиготности заболевания.

Картина крови – большое количество ретикулоцитов, снижение цветового показателя (может быть и в норме) и общего количества эритроцитов, увеличение уровня миелоцитов. Отмечается анизоцитоз, пойкилоцитоз. При пульсоксиметрии выявляют снижение парциального давления кислорода.

Проводят пункцию костного мозга, при этом наблюдают гипертрофию эритроидного ростка кроветворения. Исследуется также срок жизни эритроцитов при помощи использования радиоактивных изотопов хрома.

Для диагностики гемолитического процесса проводят биохимический анализ крови на непрямой (неконъюгированный) билирубин, анализ кала на стеркобилин, мочи – на уробилин, гематурию.

При изменении формы костей выполняют рентгенологическое исследование для обнаружения асептического некроза или остеомиелита.

Дифференциальный диагноз проводится с рахитом, при котором может быть изменение костей позвоночника. Другие болезни крови – талассемия.

Задачи лечения данной патологии сводится к устранению повышенной вязкости крови при помощи антиагрегантов и антикоагулянтов. Назначают аспирин (Тромбоасс), Клопидогрел (Плавикс), которые используются для профилактики тромбозов коронарных сосудов и внутренних органов. Для предотвращения выкидышей у будущих матерей применяют антикоагулянты – гепарин, сулодексид, клексан.

Для того, чтоб лечить септические осложнения заболевания, применяют антибактериальные препараты. Профилактически выполняют вакцинацию от пневмоцистной пневмонии.

Поддержание нормальной функции внутренних органов в условиях кислородного голодания осуществляется путем приема Мексидола, Милдроната. Для глаз применяют капли Тауфон, улучшающие микроциркуляцию.

При гемолитических кризах у больных серповидно-клеточной анемией применяют искусственную вентиляцию легких, а также вливание эритроцитарной донорской массы с физраствором. Для стимуляции кроветворения назначают препараты фолиевой кислоты и витамина В12.

Важно также регулярное дробное питание с избежанием долгих перерывов между принятием пищи. Ведь гипогликемическое состояние провоцирует гемолитические кризы, которые могут проявляться слабостью, обмороками, снижением давления. В некоторых случаях возможна смерть. Голодание при таком виде анемии противопоказано, так как приводит к сильной гипогликемии, что чревато массивной гибелью патологически измененных клеток крови — дрепаноцитов. Обезвоживание организма при потении, употреблении недостаточного количества воды может способствовать сладжу форменных элементов. Поэтому следует избегать перегревания организма, которое способствует снижению парциального давления кислорода и провоцированию гемолитического и сосудисто-окклюзионного кризов.

Дробное питание необходимо и для стабильной работы желчного пузыря и предотвращения процесса камнеобразования в нем. Исключаются продукты со слишком большим содержанием жиров. Могут понадобиться желчегонные препараты для предотвращения застоя желчи и кристаллизации камней.

Физические нагрузки необходимо строго дозировать, ориентируясь на самочувствие. Следует избегать путешествий в горы, поднятий на большую высоту, полетах на воздушных суднах, погружении на большие глубины. Ведь при этом усугубляется осаждение гемоглобина в эритроцитах. Падает парциальное давление кислорода в крови – ускоряется процесс осаждения патологического HbS.

Для профилактики гемолитических процессов и устранения гипоксического состояния применяют гипербарическую оксигенацию. Использование кислорода под большим давлением способствует заживлению язвенных дефектов кожи на голенях. Для ускорения восстановления целостности кожного покрова используются мази Солкосерин.

Часто при спленомегалии, вызванной данным типом анемии, возникает туберкулез, который требует специального лечения.

Заболевание передается генетически, наследование по аутосомно-рецессивному типу. Лечение – снижение вязкости крови при помощи антиагрегантов, избегание кислородного голодания.

источник

HbS был первым обнаруженным аномальным гемоглобином с высоким клиническим значением. Он возникает вследствие замены единственного нуклеотида, которая изменяет кодон шестой аминокислоты В-глобина глутаминовой кислоты на валин (GAG -> GTG: Glu6Val).

Гомозиготность по данной мутации — причина серповидноклеточной анемии, серьезного заболевания, часто встречающегося в некоторых частях света. Болезнь имеет характерное географическое распределение, чаще всего встречается в Экваториальной Африке и реже всего в Средиземноморье, Индии и странах, в которые мигрировали люди из этих регионов. С этой, обычно фатальной в раннем детстве болезнью рождаются около 1 из 600 афроамериканцев, хотя все более частым становится более долгое выживание.

Серповидноклеточная анемия — тяжелое аутосомно-рецессивное гемолитическое заболевание, характеризующееся тенденцией эритроцитов принимать выраженно аномальную форму (серпа) в условиях низкого насыщения кислородом. Гетерозиготы, про которых говорят, что они имеют «признак» серповидноклеточно-сти, обычно клинически здоровы, но их эритроциты в условиях очень низкого давления кислорода in vitro принимают форму серпа.

Случаи, когда бы это могло происходить in vivo, редки, хотя гетерозиготы имеют риск инфаркта селезенки, особенно при полетах на большой высоте в самолетах с низким давлением в кабине. Гетерозиготное состояние наблюдают приблизительно у 8% афроамериканцев, но в областях, где частота гена высокая (например, в Западной Центральной Африке), вплоть до 25% новорожденных — гетерозиготы.

Около 50 лет тому назад Ингрэм обнаружил, что аномалия HbS связана с заменой одной из 146 аминокислот в В-цепи молекулы гемоглобина. Все клинические проявления наличия HbS — последствия этого единственного изменения в гене В-глобина. Это было первой демонстрацией того, что мутация в структурном гене может вызывать замену аминокислоты в соответствующем белке. Поскольку аномалия HbS локализуется в В-цепи, формула HbS может быть записана как а2b2s или, более точно, а2Ab2s.

Гетерозиготы имеют смесь двух типов гемоглобинов (НbА и HbS), обозначаемых а2Аb2А, а2Аbs, а также гибридный тетрамер гемоглобина, обозначаемый как a2AbA,bs.

Молекулы гемоглобина, содержащие мутантные субъединицы b-глобина, нормальны по их способности выполнять их главную функцию связывания кислорода (если они не полимеризованы, как указано далее), но в ненасыщенной кислородом крови они растворимы в пять раз меньше по сравнению с нормальным гемоглобином. Относительная нерастворимость дезоксигемоглобина S является физической основой феномена серповидноклеточности.

В условиях низкой кислородной напряженности молекулы HbS собираются в форме полимеров, формирующих стержни или волокна, искажающие форму эритроцитов. Эти уродливые эритроциты деформируются хуже, чем в норме, и, в отличие от нормальных красных кровяных клеток, не могут сжиматься, проходя через капилляры, тем самым блокируя ток крови и вызывая локальную ишемию.

У большинства лиц африканского происхождения нормальный ген b-глобина содержится в пределах фрагмента рестрикции размером в 7,6 килобазы ДНК. В то же время в определенных частях Африки, например в Гане и почти у 70% афроамериканцев, аллель серповидноклеточного глобина часто обнаруживают во фрагменте размером в 13 килобаз. Частая ассоциация серповидноклеточного глобина с 13-килобазовым фрагментом — поразительный пример неравновесного сцепления.

В других частях Африки (например, в Кении) мутация серповидноклеточности обычно связана с фрагментом размером в 7,6 килобазы. Эти находки позволяют утверждать, что мутация серповидноклеточности возникла в Западной Африке в хромосоме, которая содержала ген р-глобина во фрагменте длиной 13 килобаз, и что подобная мутация, по крайней мере, один раз, независимо произошла где-то еще. Защита от малярии, обеспечиваемая данной мутацией у гетерозигот, обеспечила ее высокую частоту в областях, пораженных малярией.

источник

Это заболевание имеет моногенную природу, т. е. обусловлено одной-единствен ной мутацией в гене. Серповидноклеточная анемия — яркий пример роли естественного отбора в регуляции частоты гена в популяции.

Читайте также:  Какие симптомы при гипохромной анемии

В 1904 г. молодой врач из Чикаго по имени Джеймс Херрик ( James Herric ) обследовал двадцатилетнего афроамериканца, который поступил в больницу с жалобами на лихорадку, головную боль, слабость, головокружение и кашель. Лимфатические узлы пациента были увеличены, сердце имело аномально большие размеры, а моча свидетельствовала о заболевании почек. Однако наиболее удивительными были результаты анализа крови. Эритроциты пациента под микроскопом имели вместо круглой серповидную форму (рис. 25.20). Содержание гемоглобина составляло примерно половину нормы другими словами, юноша страдал от анемии. Через четыре недели пациента выписали, однако Херрик опубликовал описание этого случая лишь 6 лет спустя. Вскоре после этого в печати появилось множество сообщений о пациентах с аналогичными симптомами и началось исследование причины их недомогания.

Рис. 25.20. Серповидные эритроциты.

Выяснилось, что болезнь (ее назвали серповидноклеточной анемией) чаще встречается среди афроамериканцев, имеет генетическую природу, а ген, вызывающий ее, наследуется, по-видимому, рецессивно. Человек заболевает только в том случае, если несет 2 копии мутантного гена, одна из которых унаследована им от матери, другая — от отца; иными словами заболевший всегда является гомозиготным по этому гену. Если в геноме присутствует только одна копия гена серповидноклеточности, то ее обладателя называют гетерозиготным носителем. Подсчитано, что ежегодно во всем мире от серповидноклеточной анемии умирает около 100 000 человек. Болезнь особенно распространена в Африке, Пакистане и Индии.

Основные признаки заболевания — анемия, а также изменение формы эритроцитов (серповидность) при низких концентрациях кислорода. Серповидные эритроциты, скапливаясь в капиллярах и мелких сосудах, препятствуют нормальному току крови и, следовательно, не способны в должной мере обеспечить клетки кислородом. В результате может наблюдаться целый спектр вторичных симптомов (рис. 25.21). Особенно поражаются почки и суставы. Закупорка кровеносных сосудов вызывает сильные боли в руках, ногах, спине и желудке. Суставы теряют подвижность, становятся болезненными, руки и ноги отекают. Больные чрезвычайно подвержены инфекциям и часто погибают именно от них.

Дети с серповидноклеточной анемией обычно чувствуют себя хорошо и ведут относительно нормальный образ жизни, хотя время от времени могут испытывать сильные боли и слабость, связанную с анемией.

Рис. 25.21. Некоторые из возможных эффектов серповидноклеточной анемии.

В 1949 г. группа исследователей, возглавляемая Лайнусом Полингом, обнаружила, что гемоглобин больных серповидноклеточной анемией ( HbS ) отличается от гемоглобина нормальных здоровых людей (Н b А). С помощью электрофореза — метода, который позволяет разделять белки по их суммарному заряду — было установлено, что при pH 6,9 суммарный заряд HbS является положительным, тогда как для Н b А он отрицателен. Таким образом, впервые было показано, что болезнь вызывается дефектной молекулой гемоглобина. В 1956 г. Ингрэм показал, что различие между нормальным и аномальным гемоглобином определяется одной аминокислотой, а затем были установлены полные аминокислотные последовательности Н b А и HbS . Гемоглобин состоит из четырех полипептидных цепей (рис. 3.36): двух α-цепей и двух β-цепей длиной соответственно 141 и 146 аминокислотных остатков. Нарушение происходит в шестой аминокислоте β-цепи. В нормальном гемоглобине на этом месте должна быть глутаминовая кислота. Однако в HbS она заменена на валин. С помощью кода для обозначения аминокислот (табл. 23.4) это можно изобразить следующим образом:

Глутаминовая кислота несет отрицательный заряд и является полярной, тогда как валин является неполярным и гидрофобным. Наличие валина делает ненасыщенный кислородом гемоглобин менее растворимым. Поэтому, когда HbS теряет свой кислород, молекула выводится из раствора и кристаллизуется в виде жестких стержнеобразных волокон. При этом изменяется форма эритроцитов, которая в норме представляет собой плоский круглый диск. Причиной, вызывающей замену аминокислоты, является мутация в ДНК, кодирующей эту аминокислоту. Обратившись к табл. 23.4, вы можете понять, каким образом возникает это изменение. В мРНК возможными кодонами для этих двух аминокислот являются следующие:

Следовательно, комплементарные триплетные кодоны в ДНК таковы:

Для того чтобы запись изменилась с Глу на Вал, нужно во второй позиции триплета заменить Т (тимин) на А (аденин). Такая мутация называется заменой основания. В настоящее время мы знаем, что в гене β-глобина кодон ЦТЦ заменен на ЦАЦ, и что этот ген находится на хромосоме 11.

У гетерозиготных особей примерно половина молекул представлена HbS и половина — Н b А, т. е. аллели Н b А и HbS кодоминантны. У таких людей болезнь обычно не проявляется, за исключением ситуаций, когда концентрация кислорода очень сильно снижена, например при подъеме на большую высоту.

Из рис. 25.22 видно, что если оба родителя являются гетерозиготными носителями серповидноклеточной анемии, то вероятность поражения их детей составляет 1/4. Фенотип устанавливают с помошью анализа крови. Если в семье были случаи заболевания, то потенциальным родителям следует посоветовать сделать анализ крови, прежде чем решиться на рождение ребенка. В настоящее время доступна и пренатальная диагностика. Ее проводят либо с помощью гибридизации, используя в качестве зонда ген HbS , либо с помощью рестрикционного анализа. Клетки плода получают путем амниоцентеза или биопсии ворсинок хориона (разд. 25.7.9).

Рис. 25.22. Генетическая диаграмма, на которой изображены возможные генотипы и фенотипы детей двух родителей, гетерозиготных по гену серповидноклеточности.

В истории с изучением серповидноклеточной анемии есть неожиданный поворот. Генетикам показалось странным, что мутация, приносящая очевидный вред ее обладателю, столь широко распространена в популяции. Для объяснения этого факта была высказана гипотеза, согласно которой данная мутация в некоторых условиях может создавать носителю определенные преимущества. И такое преимущество действительно было выявлено. На рис. 25.23 представлены карты распространенности серповидноклеточной анемии и малярии. Ареалы совпадают довольно точно; там, где чаще встречается малярия, более распространен и мутантный ген. В некоторых районах Африки его частота достигает 40% (40% HbS , 60% Н b А в популяции). В тех районах, где распространена малярия, она является главной причиной смертности, между тем носители поврежденных генов гораздо менее чувствительны к малярии (малярийный паразит размножается только внутри нормальных эритроцитов). Несмотря на то, что гомозиготные больные серповидноклеточной анемией часто умирают, не достигнув репродуктивного возраста, гетерозиготные носители имеют селективное преимущество над неносителями и поэтому имеют больше шансов выжить и передать свои гены следующему поколению. Итоговая частота гена в популяции варьирует в зависимости от заболеваемости малярией. Такое явление называется сбалансированным полиморфизмом (разд. 25.7.5).

Рис. 25.23. Распределение гена серповидноклеточной анемии (А) и малярии в Африке, на Среднем Востоке, в Индии и на юге Европы (Б).

источник

Серповидно-клеточная анемия – наследственная гемоглобинопатия, обусловленная синтезом аномального гемоглобина S, изменением формы и свойств эритроцитов крови. Серповидно-клеточная анемия проявляется гемолитическими, апластическими, секвестрационными кризами, тромбозами сосудов, костно-суставными болями и припухлостью конечностей, изменениями скелета, сплено- и гепатомегалией. Диагноз подтверждается по данным исследования периферической крови и пунктата костного мозга. Лечение серповидно-клеточной анемии является симптоматическим, направленным на предупреждение и купирование кризов; может быть показано переливание эритроцитов, прием антикоагулянтов, проведение спленэктомии.

Серповидно-клеточная анемия (S-гемоглобинопатия) – разновидность наследственной гемолитической анемии, характеризующаяся нарушением структуры гемоглобина и присутствием в крови эритроцитов серповидной формы. Заболеваемость серповидно-клеточной анемией распространена, главным образом, в странах Африки, Ближнего и Среднего Востока, Средиземноморского бассейна, Индии. Здесь частота носительства гемоглобина S среди коренного населения может достигать 40%. Любопытно, что больные серповидно-клеточной анемией имеют повышенную врожденную устойчивость к заражению малярией, поскольку малярийный плазмодий не может проникнуть в эритроциты серповидной формы.

В основе серповидно-клеточной анемии лежит генная мутация, обусловливающая синтез аномального гемоглобина S (HbS). Дефект структуры гемоглобина характеризуется заменой глутаминовой кислоты валином в ß-полипептидной цепи. Образующийся при этом гемоглобин S после потери присоединенного кислорода приобретает консистенцию высокополимерного геля и становится в 100 раз менее растворимым, чем нормальный гемоглобин А. В результате этого эритроциты, несущие деоксигемоглобин S, деформируются и приобретают характерную полулунную (серповидную) форму. Измененные эритроциты становятся ригидными, малопластичными, могут закупоривать капилляры, вызывая ишемию тканей, легко подвергаются аутогемолизу.

Наследование серповидно-клеточной анемии происходит по аутосомно-рецессивному типу. При этом, гетерозиготы наследуют дефектный ген серповидно-клеточной анемии от одного из родителей, поэтому, наряду с измененными эритроцитами и HbS, имеют в крови и нормальные эритроциты с HbА. У гетерозиготных носителей гена серповидно-клеточной анемии признаки заболевания возникают лишь в определенных условиях. Гомозиготы наследуют по одному дефектному гену от матери и от отца, поэтому в их крови присутствуют только серповидные эритроциты с гемоглобином S; заболевание развивается рано и протекает тяжело.

Таким образом, в зависимости от генотипа, в гематологии различают гетерозиготную (HbAS) и гомозиготную (HbSS, дрепаноцитоз) форму серповидно-клеточной анемии. К редко встречающимся вариантам заболевания относятся промежуточные формы серповидно-клеточной анемии. Обычно они развиваются у двойных гетерозигот, несущих один ген серповидно-клеточной анемии и другой дефектный ген — гемоглобина C (HbSC), серповидной β-плюс (HbS/β +) или β-0 (HbS/β0) талассемии.

Гомозиготная серповидно-клеточная анемия обычно проявляется у детей к 4-5 месяцу жизни, когда увеличивается количество HbS, а процентное содержание серповидных эритроцитов достигает 90%. В таких случаях раннее возникновение гемолитической анемии у ребенка обуславливает задержку физического и умственного развития. Характерны нарушения развития скелета: башенный череп, утолщение лобных швов черепа в виде гребня, кифоз грудного или лордоз поясничного отдела позвоночника.

В развитии серповидно-клеточной анемии выделяют три периода: I — с 6 месяцев до 2-3 лет, II — с 3 до 10 лет, III — старше 10 лет. Ранними сигналами серповидно-клеточной анемии служат артралгии, симметричное опухание суставов конечностей, боли в груди, животе и спине, желтушность кожи, спленомегалия. Дети с серповидно-клеточной анемией относятся к категории часто болеющих. Степень тяжести течения серповидно-клеточной анемии тесно коррелирует с концентрацией HbS в эритроцитах: чем она выше, тем тяжелее выражена симптоматика.

В условиях интеркуррентной инфекции, стрессовых факторов, обезвоживания, гипоксии, беременности и пр. у больных данным видом наследственной анемии могут развиваться серповидно-клеточные кризы: гемолитический, апластический, сосудисто-окклюзионный, секвестрационный и др.

При развитии гемолитического криза состояние больного резко ухудшается: возникает фебрильная лихорадка, в крови повышается непрямой билирубин, усиливается желтушность и бледность кожных покровов, появляется гематурия. Стремительный распад эритроцитов может привести к анемической коме. Апластические кризы при серповидно-клеточной анемии характеризуются угнетением эритроидного ростка костного мозга, ретикулоцитопенией, снижением гемоглобина.

Следствием депонированием крови в селезенке и печени служат секвестрационные кризы. Они сопровождаются гепато- и спленомегалией, сильными болями в животе, резкой артериальной гипотонией. Сосудисто-окклюзионные кризы протекают с развитием тромбоза сосудов почек, ишемии миокарда, инфаркта селезенки и легких, ишемического приапизма, окклюзии вен сетчатки, тромбоза мезентериальных сосудов и др.

Гетерозиготные носители гена серповидно-клеточной анемии в обычных условиях ощущают себя практически здоровыми. Морфологически измененные эритроциты и анемия у них возникают только в ситуациях, связанных с гипоксией (при тяжелой физической нагрузке, авиаперелетах, восхождении в горы и др.). Вместе с тем, остро развившийся гемолитический криз при гетерозиготной форме серповидно-клеточной анемии может иметь летальный исход.

Хроническое течение серповидно-клеточной анемии с повторными кризами приводит к развитию целого ряда необратимых изменений, нередко становящихся причиной гибели больных. Примерно у трети больных отмечается аутоспленэктомия – сморщивание и уменьшение размеров селезенки, вызванное замещением функциональной ткани рубцовой. Это сопровождается изменением иммунного статуса больных серповидно-клеточной анемией, более частым возникновением инфекций (пневмонии, менингита, сепсиса и др.).

Исходом сосудисто-окклюзионных кризов могут стать ишемические инсульты у детей, субарахноидальные кровоизлияния у взрослых, легочная гипертензия, ретинопатия, импотенция, почечная недостаточность. У женщин с серповидно-клеточной анемией отмечается позднее становление менструального цикла, склонность к самопроизвольному прерыванию беременности и преждевременным родам. Следствием ишемии миокарда и гемосидероза сердца служит возникновение хронической сердечной недостаточности; повреждения почек — хронической почечной недостаточности.

Длительный гемолиз, сопровождаемый избыточным образованием билирубина, приводит к развитию холецистита и желчнокаменной болезни. У больных серповидно-клеточной анемией часто возникают асептические некрозы костей, остеомиелит, язвы голеней.

Диагноз серповидно-клеточной анемии выставляется гематологом на основании характерных клинических симптомов, гематологических изменений, семейно-генетического исследования. Факт наследования ребенком серповидно-клеточной анемии может быть подтвержден еще на этапе беременности с помощью биопсии ворсин хориона или амниоцентеза.

В периферической крови отмечается нормохромная анемия (1-2х1012/л), снижение гемоглобина (50-80 г/л), ретикулоцитоз (до 30%). В мазке крови обнаруживаются серповидно измененные эритроциты, клетки с тельцами Жолли и кольцами Кабо. Электрофорез гемоглобина позволяет определить форму серповидно-клеточной анемии – гомо- или гетерозиготную. Изменение биохимических проб крови включает гипербилирубинемию, увеличение содержания сывороточного железа. При исследовании пунктата костного мозга выявляется расширение эритробластического ростка кроветворения.

Дифференциальная диагностика направлена на исключение других гемолитических анемий, вирусного гепатита А, рахита, ревматоидного артрита, туберкулеза костей и суставов, остеомиелита и др.

Серповидно-клеточная анемия относится к категории неизлечимых болезней крови. Таким пациентам требуется пожизненное наблюдение гематолога, проведение мероприятий, направленных на предупреждение кризов, а при их развитии – проведение симптоматической терапии.

В период развития серповидно-клеточного криза требуется госпитализация. С целью быстрого купирования острого состояния назначается кислородотерапия, инфузионная дегидратация, введение антибиотиков, обезболивающих средств, антикоагулянтов и дезагрегантов, фолиевой кислоты. При тяжелом течении обострений показано переливание эритроцитарной массы. Проведение спленэктомии не способно повлиять на течение серповидно-клеточной анемии, однако может на время уменьшить проявления заболевания.

Прогноз гомозиготной формы серповидно-клеточной анемии неблагоприятный; большая часть пациентов погибает в первое десятилетие жизни от инфекционных или тромбоокклюзионных осложнений. Течение гетерозиготных форм патологии гораздо более обнадеживающее.

Для предупреждения быстро прогрессирующего течения серповидно-клеточной анемии следует избегать провоцирующих условий (обезвоживания, инфекций, перенапряжения и стрессов, экстремальных температур, гипоксии и пр.). Детям, страдающим данной формой гемолитической анемии, в обязательном порядке показана вакцинация против пневмококковой и менингококковой инфекции. При наличии в семье больных серповидно-клеточной анемией необходима медико-генетическая консультация для оценки риска развития заболевания у потомства.

источник