Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa

Do szpitala w USA zgłosili się rodzice (emigranci z Afryki) z dzieckiem rasy czarnej,

7-letnim synem (B.R. - Bob). Bezpośrednią przyczyną przyjęcia chłopca do szpitala, był

występujący uporczywy kaszel oraz płytki, przyspieszony oddech. Badającego lekarza

zaniepokoiło także występowanie bólu w klatce piersiowej przy próbie głębszego oddechu,

znaczne powiększenie śledziony oraz bolesny obrzęk grzbietowych powierzchni dłoni i stóp.

Z wywiadu zebranego od rodziców, uzyskano dodatkowe informacje:

Po raz pierwszy, napady bólu w okolicach bioder oraz ud utrzymujące się 1-2 dni

występowały u dziecka od 2-go roku życia; kilkakrotnie wystąpiły w ciągu 7-letniego okresu

ż

ycia dziecka, ale były one znacznie słabsze.

Pobrano krew z żyły odłokciowej chłopca w celu wykonania badań dodatkowych

(morfologia, stężenia elektrolitów, glukozy) oraz aby oznaczyć grupę krwi. Po uzyskaniu

zgody rodziców, pobrano także krew w celu pozyskania i zabezpieczenia DNA (do

identyfikacji ewentualnych mutacji). Ze względu na małe wysycenie, Hb tlenem (90%;

wykonano pomiar przy pomocy pulsoksymetru), zastosowano tlenoterapię.

W badaniach dodatkowych stwierdzono u chłopca (Bob):

Morfologia

Wartości referencyjne

Hb

7,8 g%

(12-16 g%)

Hematokryt 23%

(41-53 %)

Erytrocyty 3,2 mln

(3,5-5,7)

Leukocyty 6000

(4000-10 000)

MCH* 29,0pg

(27-31 pg)

(*MCH - Mean Corpuscular Hemoglobin; średnia zawartość Hb w erytrocytach)
MCHC** 35,7g/dl

(32-36 g/dl)

(**MCHC - Mean Corpuscular Hemoglobin Concentration; średnie stężenie Hb w
erytrocytach)
Bilirubina w surowicy 40 µmol/L

(3-22 µmol/L)

(produkt katabolizmu hemu)

W rozmazie krwi obwodowej, stwierdzono obecność erytrocytów o zniekształconym

kształcie, przypominającym sierpowaty oraz zwiększoną ilość retikulocytów (20%).

Na podstawie obrazu klinicznego oraz wstępnych wyników postawiono rozpoznanie u

dziecka niedokrwistści sierpowatokrwinkowej. Pomimo ujemnego wywiadu rodzinnego

(rozwój dziecka był prawidłowy), podobny profil badań wykonano u 2-letniej siostry (A.R. -

Alice) chorego chłopca (B.R. - Bob). Wyniki podstawowych badań diagnostycznych oraz

parametrów morfologii, nie odbiegały od normy.

W laboratorium wyizolowano z erytrocytów B.R. (Bob) i A.R. (Alice) hemoglobinę i

oczyszczone białka poddano analizie elektroforetycznej w dwu różnych systemach.

Porównano szybkość wędrówki tych białek w polu elektrycznym z szybkością wędrówki

hemoglobiny wyizolowanej z erytrocytów zdrowego człowieka (o inicjałach H.M.).

System I. Elektroforeza w warunkach „naturalnych”, bez uprzedniej denaturacji

białka. Rozdział przeprowadzono w buforze o pH 8,6 (Rys. 1).

System II. Elektroforeza w warunkach denaturujących białko. Próbki białek, przed

przeprowadzeniem analizy poddano denaturacji przez ogrzewanie w 100

o

C w 1% roztworze

siarczanu dodecylu sodu (SDS) i redukcji 1% roztworem merkaptoetanolu. Elektroforezę
przeprowadzono w buforze o pH 8,3 (Rys. 2).

Ponieważ w laboratorium pracowali w tym czasie studenci, polecono im

przeprowadzić dwa proste doświadczenia, zanotować ich przebieg i poczynione obserwacje.

Doświadczenie I. Do heparynizowanej probówki pobrano kilka mililitrów krwi Boba

i odstawiono probówkę do statywu. Po 1 min delikatnie pobrano pipetą zawiesinę erytrocytów
z górnej (a), dolnej (b) warstwy zawiesiny komórek, oraz po wstrząśnięciu zawartości
probówki (c). Pod mikroskopem oceniano kształt erytrocytów w wykonanych rozmazach.
Zaobserwowano, że po czasie około 1 min krwinki na dnie próbówki przyjęły kształt
„sierpowaty”, natomiast krwinki w górnej części probówki zachowały normalny wygląd. Po
wstrząśnięciu zawartości probówki prawie wszystkie krwinki powróciły do normalnego
kształtu.

Doświadczenie II. Do czterech kolejnych probówek wlano po 4 ml roztworu: (1) 500

mM sacharozy; (2) 300 mM NaCl; (3) 100 mM NaCl; (4) soli fizjologicznej. Następnie do
każdej z probówek wprowadzono po 1 ml krwi pobranej od Boba. Określono czas, w którym
na dnie każdej z probówek rozpoczynała się „sierpowata” deformacja krwinek:

(1) 500 mM sacharoza

4 min 18 sek

(2) 300 mM NaCl

2 min 11 sek

(3) 100 mM NaCl

21 min 24 sek

(4) sól fizjologiczna

7 min 35 sek

PYTANIA.

1.

Które poziomy struktury białka zmienione są w HbS, w porównaniu z HbA?

2.

Co było przyczyną dolegliwości bólowych chłopca?

3.

Dlaczego, po przyjęciu do szpitala podano mu tlen? Czy można przewidywać, że to
poprawi jego stan?

4.

Wyniki badań biochemicznych krwi Boba znacznie odbiegają od wartości
prawidłowych. Co może być tego przyczyną?

5.

Który z zastosowanych systemów elektroforezy może być pomocny w ocenie ryzyka
wystąpienia objawów anemii sierpowatej u siostry chłopca, Alice? Porównaj obrazy
analizy preparatów hemoglobiny w obu systemach i przeprowadź ich interpretację.

6.

Czym różni się, w doświadczeniu I, otoczenie krwinek na dnie, od otoczenia krwinek
w górnej części probówki? W jaki sposób wytrząsanie zmieniło to otoczenie? Który z
czynników otoczenia krwinek powoduje ich „sierpowatość”?

7.

Czy sądzisz, że ciągłe odkształcanie i powroty do normalnego kształtu krwinek
wpływają na ich czas życia?

8.

Oblicz osmolarność każdego z czterech badanych w doświadczeniu II roztworów.

9.

Przyjmując, że hemoglobina, w doświadczeniu II, pozostaje we wnętrzu krwinek i, że
stężenie hemoglobiny we wszystkich krwinkach w pełnej krwi było jednakowe,
oszacuj, w jaki sposób zmieni się stężenie hemoglobiny w krwinkach umieszczonych
w roztworach chlorku sodu i sacharozy w doświadczeniu II.

10.

Czy na podstawie doświadczenia II można wnioskować o zależności pomiędzy
stężeniem hemoglobiny (HbS) w krwinkach a ich skłonnością do „sierpowatości”?