enfermedad de hemoglobina M

Se han descrito al menos 13 variantes de HbM que involucran cadenas alfa, beta o gamma. Seis variantes, a saber, HbM Boston, HbM Iwate, HbM Saskatoon, HbM Hyde Park, HbFM Osaka y HbFM Fort Ripley, presentan una sustitución proximal (F8) o distal (E7) de histidina por tirosina en las posiciones alfa-58, alfa-87, beta-63, beta-92, gamma-63 y gamma-92, respectivamente. La variante HbM Milwaukee-1 implica la sustitución de valina (E11) por un residuo de glutamato en la posición beta-67. ^{[ 10 ]}

En circunstancias normales, el hierro hemo en estado ferroso (Fe2+) está unido covalentemente al nitrógeno imidazol de la histidina proximal (F8) y es capaz de unirse a una molécula de oxígeno. ^{[ 5 ]}

La sustitución de tirosina produce una alteración estructural del bolsillo del hemo y promueve la oxidación espontánea del hierro hemo de su estado ferroso a estado férrico (Fe3+) mediante la liberación de un ion superóxido . La tirosina puede formar un complejo hierro-fenolato con el hierro férrico que impide la reducción a hierro ferroso divalente . ^{[ 5 ] [ 20 ]} El enlace covalente estable entre la tirosina y el Fe3+ dificulta la interacción entre el hierro férrico y el oxígeno. La incapacidad del hierro hemo férrico para unirse al oxígeno altera la afinidad por el oxígeno del hierro hemo ferroso en las subunidades normales restantes, impidiendo el suministro de oxígeno a los tejidos corporales. ^{[ 8 ] [ 21 ] [ 22 ]}

La estabilización del hierro férrico se realiza a través de diversos mecanismos de coordinación anormales entre las cadenas laterales mutantes y el hierro férrico. ^{[ 22 ]}

El estado T desoxigenado (tensado) (estructura cuaternaria de Hb de baja afinidad) ^{[ 23 ]} se estabiliza en variantes de cadena alfa debido a restricciones entre subunidades. El hierro férrico en variantes de cadena alfa muestra una resistencia excepcional a la reducción enzimática por metHb reductasas o reducción química. En HbM Boston (alfa-58 [E7] His→Tyr), la nueva coordinación de Tyr (E7) altera el plano del hemo para interrumpir la interacción normal entre His proximal (F8) y el hierro del hemo. En HbM Iwate (alfa-87 [F8] His→Tyr), la coordinación de tirosina distorsiona la posición del hemo. Esto aumenta la separación entre el grupo hemo y la hélice F dentro de las subunidades alfa alteradas para la estabilización del hierro férrico. ^{[ 22 ] [ 24 ]}

El estado R oxigenado (relajado) (estructura cuaternaria de Hb de alta afinidad) ^{[ 23 ]} se estabiliza en variantes de beta-globina debido a restricciones relajadas entre subunidades. En HbM Saskatoon (beta-63 [E7] His→Tyr), la sustitución de una Tyr más grande (E7) genera una proximidad cercana con el hierro férrico del hemo, formando así un sitio de hierro hexacoordinado donde la protonación transitoria de Tyr (E7) provoca la reducción enzimática por la metHb reductasa. ^{[ 13 ] [ 22 ] [ 24 ]} En HbM Hyde Park (beta-92 [F8] His→Tyr), la pérdida de hemo y la inestabilidad con reconstrucción de residuos cercanos contribuyen a su fisiopatología. ^{[ 22 ] [ 24 ] [ 25 ]}

Las propiedades fisiológicas de las subunidades no mutantes dentro del tetrámero de Hb mutante difieren. Las subunidades alfa normales en las variantes de cadena beta (HbM Saskatoon y HbM Hyde Park) exhiben una cooperatividad y un efecto Bohr significativos , mostrando una mayor afinidad por el oxígeno. Las subunidades beta normales en las variantes de cadena alfa (HbM Boston y HbM Iwate) exhiben una cooperatividad y un efecto Bohr reducidos, mostrando una menor afinidad por el oxígeno. Por lo tanto, se observa una menor cantidad de Hb oxidada circulante en las variantes de cadena beta que en las variantes de cadena alfa. ^{[ 22 ] [ 24 ] [ 25 ]}

Para la HbM Milwaukee-1 (beta-67 [E11] Val→Glu), la proximidad del glutamato aniónico al hierro hemo favorece la autooxidación del hierro ferroso y la estabilización del hierro férrico mediante la coordinación directa a su sexta posición de coordinación. Esto disminuye la afinidad por el oxígeno. ^{[ 22 ] [ 26 ]}

La exposición de muestras de sangre venosa a oxígeno puro puede utilizarse para diferenciar la cianosis causada por metHb de la cianosis cardiopulmonar u otra cianosis causada por hemoglobinas con baja afinidad por el O2. Los pacientes cianóticos con metahemoglobinemia presentan sangre de color marrón, mientras que la desoxihemoglobina púrpura se convierte en oxihemoglobina de color rojo brillante en otros casos. ^{[ 10 ]} La adición de cianuro de potasio (KCN) puede utilizarse para distinguir aún más la enfermedad de la hemoglobina M de otros subtipos de metahemoglobinemia y sulfohemoglobinemia . En el caso de la sulfohemoglobinemia, la sulfHb es inerte al cianuro y no muestra cambios de color. Los hemolizados que contienen metHb con cadenas de globina de tipo salvaje se vuelven rojos inmediatamente. El cambio de color en los hemolizados que contienen metHb con cadenas de globina mutadas es más lento y la tasa de conversión para las diferentes variantes de HbM puede variar. ^{[ 22 ]}

Proporciona un análisis cualitativo mediante la identificación de variantes anormales de Hb. La adición de KCN antes de la electroforesis convierte todos los tipos de Hb en metHb para evitar la interpretación errónea de los resultados debido a las diferencias en el estado del hierro. Las variantes normales y anormales de Hb se separan mediante corriente eléctrica, y las diferencias observadas en la migración indican la sustitución del aminoácido. ^{[ 22 ]} Para una separación clara, la electroforesis de hemoglobina debe realizarse en gel de agar a pH 7,1. En condiciones alcalinas, la HbM migra ligeramente más lento que la HbA. ^{[ 3 ]} Se pueden realizar pruebas confirmatorias adicionales mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) para cuantificar las fracciones de Hb. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

La absorción espectral del hemolizado en varias longitudes de onda puede utilizarse para el diagnóstico. ^{[ 3 ]} En comparación con la sangre normal, se puede observar un rango de absorción único de las variantes de HbM. La HbM presenta un patrón de absorción de luz específico, mostrado por picos visibles en 510 y 630  nm. Esto explica la formación de sangre de color marrón chocolate. ^{[ 6 ]} La CO-oximetría que utiliza múltiples longitudes de onda es preferible a la oximetría de pulso en la detección de metHb. La oximetría de pulso solo utiliza dos longitudes de onda distintas de 660 y 940  nm, lo que puede resultar engañoso. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

El análisis automatizado de secuencias de ADN basado en fluorescencia se aplica en el diagnóstico rutinario de hemoglobinopatías, ya que proporciona un resultado rápido y fiable para la identificación de mutaciones específicas del gen de la globina . ^{[ 9 ]} Se utiliza como prueba confirmatoria adicional. ^{[ 8 ] [ 22 ]}