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Emoglobina S

Emoglobina S nel Sangue: Primo Piano
Curatore scientifico
Dr.ssa Gloria Negri
Specialità del contenuto
Ematologia

Emoglobina S: cos'è

Emoglobina: generalità

L'emoglobina, che può essere anche indicata con l’abbreviazione Hb, è una proteina globulare con struttura quaternaria formata da quattro subunità. È solubile e di colore rosso ed è per questo classificata come cromoproteina. È presente nei globuli rossi dei vertebrati dove svolge la funzione vitale di trasportare l'ossigeno molecolare (O2) da un compartimento ad alta concentrazione, come il sangue arterioso, ai tessuti.

Quando si parla delle quattro subunità dell’emoglobina, ci si riferisce alle quattro catene polipeptidiche, legate tra loro covalentemente a un gruppo prostetico detto EME, costituito da una molecola di protoporfirina coordinante uno ione ferro Fe2+ che sporge leggermente dal piano della molecola ed è in grado di legare l’ossigeno.

L'emoglobina viene sintetizzata inizialmente a livello dei precursori dei globuli rossi, rimanendo poi in alte concentrazioni all'interno dell'eritrocita maturo, che ha perso il nucleo, ed è un “mezzo di trasporto” per l’emoglobina stessa e, di conseguenza, dell’ossigeno.

L'emoglobina è stata cristallizzata per la prima volta da Max Perutz nel 1959 che ne determinò per primo la struttura. L’emoglobina è una proteina coniugata tetramerica solubile pesante circa 64 KDa. Le catene del tetramero fisiologicamente sono a due a due uguali: due appartenenti alla classe α e due alla classe β. Del gruppo α fanno parte le catene α1, α2 e ζ mentre del gruppo β fanno parte le catene β, Aγ, Gγ, δ, e infine ε.  Nell'uomo i geni delle catene α si trovano sul cromosoma 16 e sono intervallati da 2 pseudogeni, mentre quelli del gruppo β sono sul cromosoma 11 con interposto un unico pseudogene.

Le isoforme dell’emoglobina

L'emoglobina si può presentare in varie isoforme fisiologiche. Nell’adulto le isoforme sintetizzate sono:

  • l’emoglobina A (HbA) formata dalle catene α2β2 e che rappresenta il 96% del totale;
  • l’emoglobina A2 (HbA2) formata dalle catene α2δ2e che rappresenta il 3% del totale;
  • l’emoglobina F (HbF) formata dalle catene α2γ2 che rappresenta l’1% del totale.
Nel feto, invece, si osserva una preponderante espressione di emoglobina fetale (HbF) formata, come detto in precedenza, dalle catene α2γ2 che mostra un'elevatissima affinità per l'ossigeno: fattore che determina, in condizioni fisiologiche, il passaggio favorevole dell'O2 dall'HbA della madre all'HbF del feto. Dopo la nascita, viene progressivamente sostituita dall’HbA fino a raggiungere i livelli analoghi a quelli presenti negli individui adulti intorno a 1-2 anni.

Mutazione emoglobina S

L'emoglobina S o falciforme è il risultato di una mutazione nella catena beta della globina. Tale mutazione sostituisce il sito A col sito T al codone 6 nella catena beta dell'emoglobina. Ciò causa il passaggio dall'acido glutammico all'amminoacido della valina.

Difetti genetici dell’emoglobina: le emoglobinopatie

La presenza di mutazioni nei geni codificanti per le catene globiniche può determinare la produzione di emoglobine anomale che, a loro volta, determinano l’insorgenza di patologie note come emoglobinopatie. Le emoglobinopatie sono definite come alterazioni qualitative dell'emoglobina: ne alterano infatti la capacità funzionale a causa di difetti strutturali o di una perdita nella capacità di sintesi di una o più catene globiniche.

Attualmente sono state descritte più di 1.000 emoglobinopatie e si continuano ad individuare nuove forme; tra le varianti emoglobiniche più comuni si annoverano:

  • Emoglobina S (HbS), responsabile dell’anemia falciforme o drepanocitosi;
  • Emoglobina C (HbC), responsabile, seppur in misura minore rispetto all’HbS, dell'anemia emolitica;
  • Emoglobina E (HbE), in genere asintomatica o responsabile di sintomatologia lieve

Emoglobina S e anemia falciforme

L'emoglobina S (HbS) è il tipo più comune di emoglobina anomala che viene sintetizzata dai soggetti affetti da anemia falciforme.

L'anemia falciforme o drepanocitosi è una malattia genetica del sangue, più precisamente dei globuli rossi, il cui nome rimanda alla caratteristica forma a falce o mezzaluna che viene assunta dagli eritrociti che diventano rigidi, viscosi e facilmente aggregabili. Tale forma irregolare ne ostacola il movimento attraverso i vasi sanguigni, rallentando o bloccando il flusso del sangue.

Normalmente, i globuli rossi hanno una forma simile a due piatti sovrapposti, sono elastici, deformabili e scivolano nei vasi sanguigni facilmente. Nell'anemia falciforme, essi assumono una forma irregolare, simile ad una falce, sono viscosi e si aggregano formando degli ostacoli al normale flusso sanguigno, con il rischio che i tessuti non vengano irrorati a sufficienza e le cellule muoiano in seguito ad un’ischemia. Le cellule falciformi sono più fragili di quelle normali e ciò determina questa grave forma di anemia.

Genetica ed epidemiologia dell’anemia falciforme

L’Anemia Falciforme è causata da una mutazione puntiforme nel gene che codifica della catena β dell'emoglobina, che determina la sostituzione dell'aminoacido Acido Glutammico in posizione 6 con un amminoacido Valina (GAG → GTG), che di conseguenza si traduce nella mutazione nota come E6V. La sostituzione di un amminoacido idrofilo (Acido Glutammico) con uno idrofobico (Valina) abbassa la solubilità della proteina è ciò ne determina la precipitazione con formazione di fibrille nei globuli rossi e la caratteristica forma a falce di questi ultimi.

La drepanocitosi si verifica quando un individuo eredita due copie mutate del gene della catena β dell'emoglobina, una da ciascun genitore, mentre chi ne possiede solo una mutata, di solito non presenta sintomi e si definisce "portatore" o che ha un "tratto falcemico". Si tratta quindi di una malattia genetica ad ereditarietà autosomico recessiva. In questo tipo di malattie genetiche entrambi i geni, sia quello di origine materna sia quello di origine paterna, sono mutati ed i genitori sono quindi portatori di un solo gene alterato, non sono affetti dalla malattia ma ad ogni gravidanza hanno il 25% di probabilità di avere un figlio affetto da Anemia Falciforme.

Questa malattia colpisce quasi esclusivamente i soggetti di origine africana, in particolare dell'Africa sub-sahariana, delle regioni tribali dell'India e del Medio Oriente. Le consistenti migrazioni in paesi a bassa prevalenza, come l'Europa, hanno però determinato un aumento dei casi negli ultimi decenni.

Nel corso dell'evoluzione dell'Homo Sapiens, l'anemia falciforme si è diffusa nelle zone dove la malaria è stata o è ancora oggi un problema, in quanto i portatori sani dell'alterazione genica che causa l'anemia falciforme resistono meglio degli altri ai plasmodi che causano la malaria.

Sintomi dell’anemia falciforme

I sintomi dell’anemia falciforme possono essere di diversa entità: alcuni soggetti presentano una sintomatologia sfumata mentre altri hanno sintomi gravi e ricorrenti. In generale, le manifestazioni più comuni risultano essere:

  • crisi dolorose che interessano le articolazioni, l'addome, il torace o particolari organi; Il dolore ha un andamento variabile: in alcuni soggetti è presente quasi costantemente mentre in altri si presenta saltuariamente e può essere moderato o grave fino al punto da richiedere l'ospedalizzazione per permettere la somministrazione di farmaci antidolorifici endovena;
  • anemia che può provocare pallore, facile affaticamento, sfumatura giallastra della pelle e degli occhi (ittero);
  • "sequestro splenico" ovvero un gran numero di globuli rossi viene sequestrato nella milza che si ingrandisce di dimensioni (splenomegalia) e diventa dolente, mentre il paziente avverte un'improvvisa stanchezza e diventa pallido. Esso rappresenta un'emergenza ed il soggetto va subito condotto al più vicino pronto soccorso;
  • maggiore suscettibilità alle infezioni provocata dai danni a cui è andata incontro la milza. Sono frequenti le infezioni del sangue (setticemie), le polmoniti, le meningiti e le infezioni delle ossa (osteomieliti).
A volte si possono verificare complicanze aggiuntive come:

  • crisi aplastica, ad esempio durante un'infezione virale, che determina un momentaneo blocco della produzione di globuli rossi con conseguente grave anemia;
  • sindrome toracica acuta, più comune tra i bambini, che determina il blocco dei globuli rossi a forma di falce nei capillari polmonari; è caratterizzata da dolore toracico grave e difficoltà respiratoria. Episodi ricorrenti possono portare ad un quadro di ipertensione polmonare;
  • sequestro dei globuli rossi nel fegato che aumenta di dimensioni (epatomegalia).

Emoglobina S: test

Il test per individuare soggetti affetti da anemia falciforme o portatori sani è noto anche come Test di falcizzazione o Sickle Cell Tests. Tale test serve a individuare l’emoglobina S, ovvero la tipologia di emoglobina anomala caratteristica della Drepanocitosi.

I test per la ricerca di eritrociti falciformi vengono eseguiti all’interno di alcuni protocolli di screening neonatale; altrimenti vengono effettuati nel caso sia necessario identificare un soggetto affetto da anemia falciforme o portatore. Può essere richiesto anche in persone con segni e sintomi di anemia o dopo il riscontro di valori anomali al test dell'emocromo, che il clinico sospetti essere correlati a tale patologia.

Come campione biologico da analizzare serve un campione di sangue venoso prelevato dal braccio o ottenuto tramite la puntura di un tallone o un dito nel neonato.

Inoltre, il medico può prescrivere altri esami del sangue per controllare l'anemia, come l’emocromo, nonché prescrivere un test noto come elettroforesi delle emoglobine per valutare la quantità dei diversi tipi di emoglobina presenti nel sangue. Solitamente, insieme alla elettroforesi delle emoglobine deve essere eseguito un emocromo e il dosaggio del ferro e/o della ferritina.
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