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 takŜe 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 Ŝycia; kilkakrotnie wystąpiły w ciągu 7-letniego okresu
Ŝ
ycia dziecka, ale były one znacznie słabsze.
Pobrano krew z Ŝyły odłokciowej chłopca w celu wykonania badań dodatkowych
(morfologia, stęŜenia elektrolitów, glukozy) oraz aby oznaczyć grupę krwi. Po uzyskaniu
zgody rodziców, pobrano takŜe 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 stęŜenie 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 róŜnych 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).
PoniewaŜ 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, Ŝe 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
kaŜdej z probówek wprowadzono po 1 ml krwi pobranej od Boba. Określono czas, w którym
na dnie kaŜdej 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 moŜna przewidywać, Ŝe to
poprawi jego stan?
4.
Wyniki badań biochemicznych krwi Boba znacznie odbiegają od wartości
prawidłowych. Co moŜe być tego przyczyną?
5.
Który z zastosowanych systemów elektroforezy moŜe 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 róŜni 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, Ŝe ciągłe odkształcanie i powroty do normalnego kształtu krwinek
wpływają na ich czas Ŝycia?
8.
Oblicz osmolarność kaŜdego z czterech badanych w doświadczeniu II roztworów.
9.
Przyjmując, Ŝe hemoglobina, w doświadczeniu II, pozostaje we wnętrzu krwinek i, Ŝe
stęŜenie hemoglobiny we wszystkich krwinkach w pełnej krwi było jednakowe,
oszacuj, w jaki sposób zmieni się stęŜenie hemoglobiny w krwinkach umieszczonych
w roztworach chlorku sodu i sacharozy w doświadczeniu II.
10.
Czy na podstawie doświadczenia II moŜna wnioskować o zaleŜności pomiędzy
stęŜeniem hemoglobiny (HbS) w krwinkach a ich skłonnością do „sierpowatości”?