Genética das doenças hematológicas: as hemoglobinopatias hereditárias

Resumos

OBJETIVO: Sumarizar os dados disponíveis na literatura recente sobre os aspectos fisiopatológicos, de diagnóstico e tratamento das doenças falciformes e da talassemia β, hemoglobinopatias hereditárias de maior relevância nas populações. FONTES DOS DADOS: MEDLINE e SciELO, utilizando os termos hemoglobinopatias hereditárias, doenças falciformes e talassemia beta, no período de 2003 a maio de 2008. Dois livros e dois capítulos de livro foram também incluídos. SÍNTESE DOS DADOS: Foram encontrados mais de 2.000 artigos, sendo selecionados aqueles de maior pertinência e amplitude. CONCLUSÕES: As taxas de morbidade e a mortalidade das doenças falciformes e da talassemia β são ainda bastante expressivas e constituem importante desafio. Um maior conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos tem permitido avanços significativos nas formas de tratamento e prevenção dessas doenças.

Hemoglobinopatias hereditárias; doenças falciformes; talassemia β

OBJECTIVE: To summarize recently published data on the pathophysiology, diagnosis and treatment of sickle cell diseases and β-Thalassemias, the most relevant hereditary hemoglobinopathies in the global population. SOURCES: Searches were run on the MEDLINE and SCIELO databases, limited to the period from 2003 to May 2008, using the terms hereditary hemoglobinopathies, sickle cell diseases and β-thalassemia. Two books and two chapters were also included. SUMMARY OF THE FINDINGS: More than 2,000 articles were identified; those providing the most important information and broadest views were selected. CONCLUSIONS: Morbidity and mortality rates from sickle cell diseases and β-thalassemia are still very high and represent an important challenge. Increased understanding of pathophysiological aspects has lead to significant improvements in treatment and prevention of these diseases.

Hereditary hemoglobinopathies; sickle cell diseases; β-thalassemia

ARTIGO DE REVISÃO

Genética das doenças hematológicas: as hemoglobinopatias hereditárias

Maria de Fátima Sonati^I; Fernando Ferreira Costa^II

^I

^IIProfessor titular, Departamento de Clínica Médica, Unicamp, Campinas, SP. Pesquisador, Hemocentro, Unicamp, Campinas, SP

^{Correspondência}

RESUMO

OBJETIVO:

FONTES DOS DADOS: MEDLINE e SciELO, utilizando os termos hemoglobinopatias hereditárias, doenças falciformes e talassemia beta, no período de 2003 a maio de 2008. Dois livros e dois capítulos de livro foram também incluídos.

SÍNTESE DOS DADOS: Foram encontrados mais de 2.000 artigos, sendo selecionados aqueles de maior pertinência e amplitude.

CONCLUSÕES: As taxas de morbidade e a mortalidade das doenças falciformes e da talassemia β são ainda bastante expressivas e constituem importante desafio. Um maior conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos tem permitido avanços significativos nas formas de tratamento e prevenção dessas doenças.

Palavras–chave: Hemoglobinopatias hereditárias, doenças falciformes, talassemia β.

Introdução

Anemia representa uma alteração muitas vezes observada no período neonatal e na infância, que pode levar a significativas morbidade e mortalidade^1,2. As causas são multifatoriais, mas, entre as mais freqüentes, encontram–se as doenças intrínsecas dos eritrócitos, especialmente as hemoglobinopatias^1–3. Estas representam as formas mais comuns de anemia hemolítica hereditária. Constituem um grupo de alterações autossômicas, na maioria das vezes recessivas, caracterizadas pela produção de hemoglobinas (Hb) estruturalmente anormais (as variantes da Hb) ou pelo desequilíbrio no ritmo de síntese das cadeias globínicas (as talassemias); com menor freqüência, ambos os fenótipos podem estar associados (presença concomitante de variante estrutural e de redução de síntese)^3–6.

As hemoglobinopatias estão entre as doenças monogênicas mais comumente encontradas nas populações, com mais de 1.000 diferentes alelos mutantes caracterizados em nível molecular⁷. As principais, do ponto de vista clínico, são as doenças falciformes (DF) e a talassemia β, que acometem populações originárias do continente africano, da Região Mediterrânea, do Sudeste Asiático e do Oriente Médio e Extremo Oriente⁸. Cerca de 1–2% da população mundial é composta de heterozigotos da Hb S e 3% de heterozigotos da talassemia β⁹.

Historicamente, a maioria das crianças portadoras dessas doenças morria de suas complicações ainda durante a primeira década de vida. Recentes e importantes avanços têm, entretanto, estendido a vida média dos pacientes e melhorado significativamente sua qualidade de vida. Uma melhor compreensão da etiologia e dos mecanismos da anemia, o diagnóstico mais precoce, as novas abordagens terapêuticas e o melhor gerenciamento da sobrecarga de ferro transfusional têm alterado dramaticamente esses quadros¹⁰. O presente artigo sumariza os dados disponibilizados mais recentemente na literatura acerca dos aspectos fisiopatológicos, de diagnóstico e tratamento das DF e da talassemia β.

As hemoglobinopatias hereditárias

As Hb humanas são tetrâmeros globulares formados pela combinação de duas cadeias polipeptídicas (globinas) do "tipo α" (α ou ζ) com duas cadeias do "tipo β" (β, δ, ^Gγ, ^Aγ ou ε). Cada cadeia está associada a um grupo prostético heme, que se liga reversivelmente à molécula de oxigênio (O₂), cumprindo assim a função primária da Hb, que é o transporte de O₂ dos pulmões para os tecidos periféricos^11–13.

A síntese de globinas está sob o controle de genes distintos, separados em dois agrupamentos (clusters); os genes que codificam as cadeias α e ζ (cluster α) estão localizados na região telomérica do braço curto do cromossomo 16 (16p 13.3), ao passo que aqueles que codificam as cadeias β, δ, γ e ε (cluster β) estão no braço curto do cromossomo 11 (11p 15.5). No período embrionário, são produzidas as Hb embrionárias Gower I (ζ₂ε₂), Gower II (α₂ε₂) e Portland I (ζ₂γ₂); no período fetal, estas são substituídas pela Hb fetal ou F (α₂γ₂), que, por sua vez, dá lugar às Hb A (α₂β₂) e A₂ (α₂δ₂) na vida adulta. Seis meses após o nascimento, a Hb A é absolutamente predominante, compondo mais de 95% do total da Hb celular, enquanto a A₂ se mantém em níveis entre 2–3%, e a fetal entre 0–2%^11–13.

Mutações que afetam os genes de globinas levam às hemoglobinopatias, que, genericamente, podem ser classificadas em dois grandes grupos: as alterações de estrutura, com a formação de Hb anômalas, e as alterações de síntese (talassemias), com a supressão parcial ou total de um ou mais tipos de cadeias; menos freqüentemente, esses dois fenótipos podem ocorrer em associação^11–13.

As hemoglobinopatias estruturais são, geralmente, causadas por substituições simples, pequenas inserções ou deleções de bases que afetam as regiões codificantes dos genes e levam à substituição de aminoácidos na cadeia protéica^11–13. Dentre elas, destaca–se a Hb S (α₂β^S₂), uma variante que, na posição 6 da cadeia β, tem o ácido glutâmico substituído pela valina (β^6Glu→Val). Ela foi descrita por Linus Pauling et al., em 1949, como uma Hb encontrada nas hemácias de pacientes com anemia falciforme (AF), com migração eletroforética diferenciada daquela observada em indivíduos normais. A Hb S, em seu estado desoxigenado (desoxi–Hb S) e em concentração elevada, polimeriza, resultando em hemácias anormalmente rígidas e não deformáveis (hemácias falcizadas). Estas, por sua vez, levam à hemólise crônica e à vaso–oclusão, bases fisiopatológicas da doença^5,14.

As talassemias decorrem da diminuição ou ausência de produção de um ou mais tipos de cadeia globínica, levando ao acúmulo do outro tipo cuja síntese está preservada. As cadeias em excesso são instáveis e precipitam, levando a alterações da membrana eritrocitária e à destruição precoce das células. Além disso, a hemoglobinização deficiente dos eritrócitos resulta em hipocromia e microcitose, anormalidades características deste grupo de doenças^{6,11,13,15–18}. As talassemias são classificadas em α, β, γ, δ, δβ e γδβ, conforme o(s) tipo(s) de cadeia cuja produção está prejudicada. As mais freqüentes são as talassemias α e β; enquanto as primeiras são majoritariamente causadas por deleções que removem os genes α as talassemias β são geralmente resultantes de substituições de bases nos éxons, íntrons e regiões promotoras dos genes β^15–18. As hemoglobinopatias estão entre os polimorfismos genéticos selecionados positivamente pela malária^19,20. Por resultarem em alteração da estrutura e/ou função dos eritrócitos, conferem aos heterozigotos maior resistência à infecção pelo Plasmodium falciparum e, conseqüentemente, maior sobrevivência, particularmente das crianças, em áreas onde a malária é endêmica. Nessas regiões, os genes de hemoglobinopatias chegam a atingir freqüências extremamente elevadas. Os movimentos migratórios, seguidos de miscigenação, levam esses genes para outras regiões e para outras populações, caso dos países americanos e do Norte da Europa^7,9.

As doenças falciformes

Da homozigose do gene β^S (20 GAG→GTG) decorre a AF, a primeira "doença molecular" descrita²¹. Uma única substituição de base no gene da globina β resulta em um conjunto de alterações celulares, teciduais e orgânicas conhecidas como efeitos pleiotrópicos do gene β^S.

Na molécula de Hb A, os resíduos externos são polares, conferindo solubilidade e prevenindo interações intermoleculares, ao passo que os internos são apolares, criando um ambiente no qual o O₂ pode ser ligado sem que a oxidação do heme ocorra. Tetrâmeros individuais dentro de uma hemácia não interagem uns com os outros. As hemácias são capazes de sofrer deformação, o que permite que elas atravessem a circulação e carreguem o O₂ para todos os tecidos do corpo. Quando a Hb S passa para a forma desoxigenada, a valina, ao invés do ácido glutâmico, que é polar, é exposta na superfície da cadeia β^S. Isto permite interações intermoleculares hidrofóbicas e polimerização da Hb. As hemácias contendo Hb S polimerizada são rígidas e indeformáveis, o que contribui para o processo de oclusão microvascular que leva os tecidos à isquemia e disfunção orgânica^5,14.

As complicações clínicas na AF incluem anemia hemolítica crônica, de intensidade moderada ou grave, episódios dolorosos e intermitentes de vaso–oclusão, risco permanente de infecções como resultado de auto–infarto esplênico, síndrome torácica aguda, acidentes vasculares cerebrais (AVC), priapismo, retinopatia e danos cumulativos em múltiplos órgãos^5,22–30. Hipertensão pulmonar tem também sido reconhecida como uma séria complicação, particularmente em adultos^31–36. Inflamação, ativação endotelial, anormalidades da membrana eritrocitária, adesão de leucócitos, ativação e agregação plaquetária, ativação da coagulação e biodisponibilidade anormal de vários fatores vasoativos desempenham importante papel nos fenômenos vaso–oclusivos⁶. Aparentemente, existe um estado de inflamação crônica nos pacientes com AF. Crianças possuem elevado risco de infartos nas grandes artérias cerebrais, resultado de um processo vascular envolvendo as grandes artérias do círculo de Willis²⁵.

Da associação da Hb S com outras variantes estruturais e com a talassemia β resultam as DF, SC, SD e S–β talassemia, respectivamente. As DF SC, SD e S–β⁺ talassemia correspondem a quadros que podem ter apresentação mais benigna que o da AF, com anemia hemolítica de menor intensidade e, ocasionalmente, esplenomegalia. Já a associação da Hb S com a talassemia β⁰ leva a manifestações clínicas bastante similares àquelas da AF^37,38.

Os heterozigotos da Hb S (AS) são, via de regra, assintomáticos e protegidos da infecção pela malária^19,20,30. Em algumas regiões africanas endêmicas, a freqüência do gene β^S chega a ser superior a 40%³⁸. No Brasil, as regiões de maior prevalência são a Sudeste e a Nordeste, com cerca de 8% de heterozigotos entre os indivíduos de descendência africana^22,39. Esta é, no entanto, uma estimativa média, já que, em algumas populações, como na população de Salvador, no Estado da Bahia, a incidência de portadores do traço siclêmico pode ser superior a 10%³⁹.

Fisiopatologia

Além das propriedades anormais da Hb S, a adesão das células falcizadas ao endotélio e as alterações causadas em seus mecanismos de transporte de íons também contribuem com a fisiopatologia das DF⁴⁰.

A membrana dos eritrócitos possui vários canais de transporte de íons para manter a hidratação celular. Os dois mais importantes são o sistema de co–transporte do K–Cl e o canal de Gardos. O primeiro, quando ativado, permite que o K⁺ e o Cl^– deixem a célula, seguidos pela água, o que resulta em desidratação. Esta atividade está anormalmente aumentada na AF, o que leva a uma maior concentração intracelular de Hb S e favorece sua polimerização. O canal de Gardos é um canal de efluxo de K⁺ ativado pelo aumento intracelular de Ca⁺⁺ decorrente da desoxigenação e da falcização das hemácias. Como ocorre no sistema de K–Cl, a saída de K⁺ é seguida pelo efluxo de água, desidratação celular e aumento da concentração interna de Hb S. A endotelina (um vasoativo que se encontra aumentado na AF), a prostaglandina E2 e outras citoquimiocinas alteram a cinética do canal de Gardos, promovendo a desidratação e a polimerização da Hb S^41,42.

Hemácias falcizadas são mais aderentes ao endotélio vascular e às proteínas da matriz extracelular do que hemácias normais. A aderência ao endotélio é mediada por vários receptores da superfície eritrocitária, incluindo as proteínas BCAM/Lu (CD239), CD47, CD147, ICAM–4 e fosfatidilserina, que, em células normais, encontra–se restrita à superfície interna da membrana bilipídica. Além das hemácias maduras, os reticulócitos, em número aumentado nas DF, expressam uma quantidade maior dos antígenos CD36 e VLA–4, que podem também elevar significativamente a adesão ao endotélio^5,40,43.

A inflamação e a ativação da célula endotelial, ao que tudo indica, exercem um papel central na vaso–oclusão observada nas DF. A ativação dos monócitos, com a secreção de citocinas pró–inflamatórias (IL–1 e TNF–α), leva os leucócitos, em número constantemente elevado, a aderirem ao endotélio inflamado e a interagirem com as hemácias falcizadas^44–49. Os neutrófilos e eosinófilos, inclusive, parecem ser mais aderentes ao endotélio nas DF^44,45,47,49. Estudos com camundongos transgênicos têm demonstrado que o próprio dano causado pela isquemia seguida de reperfusão parece influenciar a gênese da inflamação na AF, pela produção de aumentada de oxidantes e de citocinas pró–inflamatórias e pela aumentada adesão dos leucócitos ao endotélio e seu extravasamento da vasculatura para os tecidos adjacentes⁵⁰. Mais recentemente, tem sido proposto, por experimentação in vitro, que a produção aumentada de eritroblastos como resultado de hemólise crônica leva a aumentados níveis do fator de crescimento placentário (PIGF), que, por sua vez, ativa os monócitos, que ativam o endotélio e contribuem para a vaso–oclusão⁵¹.

O endotélio é, por sua vez, também anormal nas DF. Células endoteliais circulantes de pacientes com DF têm expressão aumentada das moléculas de adesão intercelular ICAM–1, das moléculas de adesão vascular VCAM–1 e do fator tecidual, aumento esse induzido pelos níveis plasmáticos elevados de citocinas inflamatórias. Proteínas de adesão como a E–selectina, a P–selectina, a laminina, a fibronectina e a integrina αVβ3 interagem com receptores de adesão expressos pelos eritrócitos falcizados e pelos leucócitos, promovendo a vaso–oclusão^5,40,52.

Vários estudos têm sugerido que a biodisponibilidade do óxido nítrico (NO) está reduzida nas DF, assim como em outras anemias hemolíticas⁵³. O NO é um gás sinalizador, com meia–vida de segundos, produzido no endotélio a partir do aminoácido L–arginina pela ação da enzima NO sintetase (NOS). Sua principal função é regular a vasodilatação e o tônus vascular sistêmico e pulmonar. O NO é ainda um importante inibidor da expressão das moléculas de adesão nas células endoteliais e da ativação dos leucócitos. Ele é consumido pela oxihemoglobina, em reações que geram metemoglobina e nitrato, e pela desoxihemoglobina, com a produção de Fe–nitrosil–hemoglobina. Sua redução nas DF seria conseqüência do processo de hemólise intravascular, do maior consumo pelo excesso de espécies reativas de O₂ (ROS) geradas no plasma e no endotélio, e pela reação com a Hb livre no plasma liberada durante a hemólise. Menor biodisponibilidade de NO resulta em vasoconstrição, com aumento de ativação plaquetária e de expressão das moléculas de adesão nos leucócitos e nas células endoteliais^53,54. A perda de resposta ao NO e, conseqüentemente, de regulação vascular, foi evidenciada em um modelo de camundongo transgênico denominado Berkeley (BERK), no qual os genes murinos das globinas α e β foram nocauteados e os genes humanos α e β^S são expressos como um transgene⁵⁵.

A gravidade das DF é modulada por vários fatores genéticos. A produção de Hb F e a talassemia α influenciam positivamente alguns dos aspectos clínicos⁵⁶. In vitro, híbridos α2γβ^S não podem polimerizar; in vivo, pacientes com níveis mais elevados de Hb F tendem a ter uma evolução clínica melhor e uma maior taxa de sobrevivência^56,57. Na talassemia α, a reduzida disponibilidade de cadeias α diminui sua incorporação em moléculas de Hb S, resultando em um decréscimo de sua concentração. Os pacientes têm menor proporção de hemólise, maiores níveis de Hb e maior expectativa de vida comparados aos não talassêmicos. Suas hemácias são mais hidratadas e mais deformáveis⁵⁶.

Os haplótipos do cluster β também têm sido associados com a evolução clínica desta doença. O haplótipo CAR está associado a uma maior gravidade, enquanto os haplótipos Camarões e Indiano correspondem à doença mais branda^5,58.

Os genes relacionados aos antígenos do sistema HLA apresentam diversos polimorfismos que podem predispor seus portadores aos fenômenos vaso–oclusivos^59,60. O HLA–DRB1*03 parece estar associado a uma maior propensão aos AVC, ao passo que a presença do alelo HLA–DRB1*02 pode conferir um efeito protetor dessas complicações⁵⁹. O antígeno plaquetário HPA–5b parece também ser um forte indicador do risco para complicações vasculares nas DF: em estudo realizado com pacientes brasileiros, Castro et al. encontraram uma freqüência significativamente maior deste alelo em pacientes com AF que apresentaram complicações vaso–oclusivas⁶¹.

Mais recentemente, polimorfismos em genes envolvidos na inflamação, nas interações intercelulares e na biologia do NO têm sido também investigados como possíveis moduladores relacionados aos subfenótipos apresentados pelos pacientes com DF⁶². As interações entre os genes e seus single nucleotide polymorphisms (SNP) foram recentemente estudadas por Sebastiani et al. para desenvolver um modelo prognóstico para AVC em pacientes com AF⁶⁰. Os autores analisaram 108 SNP em 39 genes candidatos, em 1.398 pacientes com AF, e encontraram que 31 SNP, em 12 genes, interagem com a Hb F para modular o risco de AVC.

Diagnóstico

O diagnóstico laboratorial das DF é bastante simples e se baseia principalmente na carga elétrica das variantes. Os métodos mais utilizados para separá–las e identificá–las são a eletroforese, a focalização isoelétrica e a cromatografia líquida de alta performance (HPLC) de troca catiônica. No caso da Hb S, os testes de falcização e de solubilidade da desoxi–HbS em tampão fosfato de alta molaridade podem ser empregados na confirmação e/ou triagem de portadores. Cumpre ressaltar que, independente do método de escolha, o estudo familial é sempre fundamental para o estabelecimento do diagnóstico^13,63,64. Cabe ainda enfatizar a importância da triagem neonatal, uma vez que a detecção precoce das DF é fundamental para a redução da morbidade e mortalidade dessas doenças. Assim, esse procedimento deve ser levado a efeito sempre que a freqüência do gene da Hb S seja elevada. O Programa Nacional de Triagem Neonatal, instituído no Brasil pelo Sistema Único de Saúde (SUS), prevê a investigação das DF (e outras hemoglobinopatias) ao lado de outras três doenças genéticas — a fenilcetonúria, o hipotireoidismo congênito e a fibrose cística — através do "teste do pezinho", realizado em grande parte das maternidades do país. Após a identificação dos pacientes, é imprescindível que o adequado acompanhamento clínico seja regularmente efetuado^11,22.

Técnicas moleculares têm sido mais reservadas ao diagnóstico pré–natal da AF, a partir de amostras de DNA obtidas de células fetais do líquido amniótico, da vilosidade coriônica ou do plasma materno. Há várias estratégias propostas, todas simples e que se baseiam na amplificação do gene da globina β pela reação em cadeia da polimerase (PCR), seguida de análise de restrição¹³.

Alguns métodos que empregam plataformas do tipo microarrays para detecção de hemoglobinopatias também já estão disponíveis e poderão, gradativamente, substituir os métodos convencionais à medida que o uso extensivo reduza seus custos, ainda elevados^65,66.

Tratamento

Os aspectos clássicos do tratamento das DF, incluindo a terapêutica dos episódios agudos (crises de falcização) e das infecções, estão extensivamente descritos em revisões anteriores^3,5,11,22. Merece ser ressaltada, no entanto, a importância do uso profilático de penicilina e da vacinação contra pneumococos e Haemophilus influenzae tipo b, microrganismos encapsulados contra os quais as crianças com DF são muito mais susceptíveis que crianças saudáveis^11,22. A introdução dessa terapêutica reduziu expressivamente a morbimortalidade desses pacientes na infância. Trataremos, a seguir, predominantemente das drogas e das novas perspectivas terapêuticas nas DF.

A constatação de que pacientes AF com persistência hereditária de Hb F tendem a ser assintomáticos demonstra o potencial que o aumento dos níveis de Hb F tem no melhoramento do quadro clínico das DF. Várias drogas, como a 5–azacitidina, o butirato de sódio e a hidroxiuréia (HU), têm, por mecanismos diferenciados, a capacidade de reativar os genes γ e elevar a produção de Hb F⁵. A toxicidade dessas drogas, no entanto, limita sua utilização. A HU é a única indutora de Hb F aprovada para uso em pacientes com DF, enquanto as demais drogas estão em fase de investigação. Estudos multicêntricos têm demonstrado que ela é altamente efetiva na redução das crises dolorosas, na síndrome torácica aguda e nas necessidades transfusionais, reduzindo a mortalidade em cerca de 40%^67,68. Seu exato mecanismo de ação ainda não está completamente elucidado. Como a HU é uma droga mielossupressora, alguns autores têm atribuído seus efeitos benéficos, além do próprio aumento dos níveis de Hb F, à redução da contagem de leucócitos e à supressão da inflamação⁶⁸. Há também evidências que a HU afeta a hidratação das hemácias, a adesão ao endotélio e a produção de NO^68–74. Possivelmente, ainda como resultado do efeito supressor, pacientes que tomam HU têm menor número de reticulócitos circulantes e menos células densas^68,70. A segurança e a eficácia da HU para a maioria dos pacientes adultos estão bem estabelecidas⁷⁰. Algumas questões permanecem quanto aos seus efeitos no longo prazo⁷⁵, e particularmente quanto ao seu potencial carcinogênico⁶⁷ em relação à população pediátrica. Crianças tratadas com HU apresentaram redução da anemia, aumento do volume corpuscular médio das hemácias e dos níveis de Hb F, concomitantemente à redução da contagem de leucócitos, mas o impacto da utilização crônica em prazos mais longos ainda não é conhecido⁵.

Estudos multicêntricos têm revelado que o transplante alogênico de células hematopoéticas obtidas de doadores relacionados e compatíveis resulta em uma taxa de sobrevivência superior a 90% e de sobrevivência livre de eventos de 85%. É a opção de cura para a doença para quem tiver um doador compatível na família¹⁰, particularmente em pacientes com idade inferior a 16 anos, que ainda não acumularam as disfunções orgânicas que levam o transplante ao insucesso em pacientes mais velhos⁷⁶. Infelizmente, a maioria dos pacientes não dispõe de doadores compatíveis relacionados. Transplantes com doadores compatíveis não–relacionados ou haploidênticos ainda correspondem a taxas de mortalidade muito altas, inaceitáveis. Transplantes não mieloablativos não têm sido bem sucedidos nestes casos. O transplante de células hematopoéticas de sangue de cordão umbilical de doadores relacionados tem sido proposto como uma alternativa promissora⁷⁷.

Outras terapias antifalcizantes encontram–se em fase de teste. O poloxâmero 188 é um co–polímero surfactante não iônico que aumenta a solubilidade da Hb S, reduzindo a viscosidade sangüínea e a duração e freqüência dos episódios vaso–oclusivos⁷⁸. Terapias antiadesão têm sido exploradas, incluindo os antiinflamatórios gerais e aqueles especificamente direcionados contra as moléculas de adesão. Polissacarídeos aniônicos, IgG e estatinas incluem–se nessa categoria⁷⁹.

Evitar a desidratação celular pode também minimizar os sintomas das DF. Em camundongos transgênicos, a suplementação oral de magnésio, um inibidor da desidratação celular causada pelo sistema de co–transporte K–Cl, melhorou a hidratação das hemácias e aumentou os níveis de Hb. Resultados similares foram obtidos em modelos animais com clorotrimazol, que bloqueia o canal de Gardos. Outros compostos análogos encontram–se em estudo, com o objetivo de redução da densidade celular e da contagem de reticulócitos^5,80.

Algumas opções de fármacos disponíveis para o tratamento das DF podem ser agrupadas como possíveis doadores de NO. Além da HU, já comentada acima, a L–arginina (via oral) ou o nitrato de sódio (inalação) poderão ser efetivos, mas ainda são de difícil manuseio⁸¹. Alguns agentes que reduzem a produção de ROS⁸¹, como a xantina oxidase, ou aqueles que reduzam a adesão celular ao endotélio, poderão ser benéficos. O sildenafil amplifica a resposta de NO na musculatura vascular; ele vem sendo usado em ensaios clínicos para o tratamento de hipertensão pulmonar na AF⁸², mas a maior preocupação relacionada ao uso desse tipo de medicamento é a possibilidade de desenvolvimento de priapismo nos pacientes masculinos. Recentemente, Canalli et al. demonstraram que a adesão in vitro dos neutrófilos à fibronectina e à proteína ICAM–1, aumentada nas DF, torna–se significativamente reduzida na presença de agentes farmacológicos doadores de NO, como o nitroprussiato de sódio e a dietilaminaNONOato (DEANO)⁸³. Estes resultados indicam que drogas capazes de doar ou aumentar a biodisponibilidade de NO podem representar uma promissora terapêutica para a redução da vaso–oclusão em pacientes com DF.

Com relação à terapia gênica, vetores retrovirais que poderiam corrigir a mutação ou seus efeitos e que se integrem permanentemente no genoma hospedeiro têm sido investigados, em modelos animais, para transferência em células–tronco hematopoéticas⁸⁴. Entre os principais obstáculos estão a instabilidade dos vetores e a dificuldade de sua integração nesse tipo celular. Outras abordagens, como o silenciamento do gene β^S por RNA de interferência (RNAi)⁸⁵, ou a recombinação homóloga para substituição do gene β^S pelo gene β^A86,87, são promissores, mas ainda requerem melhoramentos nos métodos de transferência gênica e demonstração de eficácia em modelos animais.

A talassemia β

Este tipo de talassemia resulta de mutações nos genes da globina β que levam à redução ou ausência de síntese das cadeias β da Hb, causando anemia microcítica e hipocrômica e diferentes quadros sindrômicos originados pela combinação dos alelos β⁰ (ausência de expressão) e β⁺ (redução de expressão)^4,6,88. O grau de expressão dos alelos β⁺ é bastante variável, a depender da região do gene afetada pela mutação: alguns correspondem a uma pequena redução na taxa de síntese das cadeias β, enquanto outros correspondem à quase total ausência de síntese⁸⁸.

A talassemia β atinge suas maiores prevalências em populações oriundas da Região Mediterrânea e do Sudeste Asiático. Há atualmente cerca de 200 alelos mutantes descritos, sendo que cada população tem o seu espectro próprio, com um ou alguns alelos predominantes^6,7,88. No Brasil, a freqüência média de portadores na população caucasóide é de cerca de 1%, sendo os alelos β⁰39 (C→T), β⁺–IVS–I–6 (T→C), β⁺–IVS–I–110 (G→A) e β⁰–IVS–I–1 (G→A) responsáveis pela quase totalidade dos casos nas Regiões Sul e Sudeste¹³; em populações da Região Nordeste, além destes, o alelo β⁺–IVS–I–5 (G→C) corresponde a 9,3% dos alelos β–talassêmicos. A mutação β⁰39 atinge freqüências entre 50 e 60% no Sudeste brasileiro, enquanto no Nordeste não chega a 5%, sendo a β⁺–IVS–I–6 predominante na população estudada⁸⁹.

Do ponto de vista clínico, as talassemias são classificadas em menor (heterozigose das formas β⁰ ou β⁺, também denominada traço talassêmico β, em que os indivíduos são geralmente assintomáticos, podendo apresentar anemia em situações como na infância, na gravidez e no estresse), em maior (homozigose β⁰β⁰ ou dupla heterozigose β⁰β⁺, também conhecida como anemia de Cooley, corresponde à anemia grave, com dependência de transfusões sangüíneas regulares), e em intermediária (homozigose β⁺β⁺ ou dupla heterozigose β⁰β⁺, constituída dos fenótipos clínicos intermediários entre o traço talassêmico e a talassemia maior)^6,11,13,88.

Na talassemia maior, os pacientes sofrem as conseqüências diretas da anemia (caquexia, fadiga, insuficiência cardíaca congestiva) e os efeitos da expansão da eritropoese extramedular resultante da anemia, como anormalidades ósseas, esplenomegalia, compressão da medula espinhal e retardo do crescimento. A hemólise intensa leva à litíase, à formação de úlceras de perna e à hipertensão pulmonar. Hipercoagulabilidade é também uma complicação nesta doença. A terapêutica com transfusões sangüíneas crônicas leva ao acúmulo de ferro em tecidos vitais, com complicações cardíacas, hepáticas e endócrinas, como a pigmentação escura e metálica da pele, diabetes, hipopituitarismo, hipotireoidismo, hipoparatireoidismo, hipogonadismo, cirrose e arritmias cardíacas e miopatia, principais causas de morte. Uma parte dos pacientes pode ainda ser portadora de doenças infecciosas, como possível complicação das transfusões crônicas^6,11,88.

A talassemia β intermediária compreende um amplo espectro de fenótipos clínicos associados a uma anemia hemolítica de menor gravidade que a acima descrita, com níveis de Hb total entre 7 e 9 g/dL, para a qual a terapia transfusional crônica não é normalmente requerida. Com o avançar da idade, os pacientes podem desenvolver complicações em razão da expansão medular, incluindo anormalidades ósseas, retardo do crescimento, infertilidade, sobrecarga de ferro tecidual devida à aumentada absorção gastrintestinal de ferro resultante da anemia e hipercoagulabilidade. As complicações trombóticas são mais freqüentes aqui do que em pacientes com talassemia maior regularmente transfundidos. Alguns pacientes desenvolvem hipertensão pulmonar grave similar àquela que ocorre em outras anemias hemolíticas crônicas. A osteoporose é também uma complicação importante que pode ocorrer na talassemia intermediária^6,11,88,90.

A talassemia menor é uma alteração geralmente assintomática, associada a anormalidades da morfologia eritrocitária, mas com uma anemia hipocrômica e microcítica discreta. Esta vem a ocorrer mais comumente na infância, na gravidez, ou em situações de estresse fisiológico. A importância maior do diagnóstico deve–se à necessidade de aconselhamento genético e à prevenção da administração iatrogênica de compostos ferrosos aos heterozigotos^6,11.

Fisiopatologia

Na talassemia β, a produção deficiente de globinas β durante a eritropoese leva à anemia. As cadeias α não incorporadas ao tetrâmero, em excesso, formam agregados insolúveis e instáveis que lesam a membrana e levam à destruição prematura das células. Esse processo ocorre tanto nos precursores eritróides imaturos (eritropoiese ineficaz) quanto nas células maduras (hemólise), levando à anemia. A eritropoiese ineficaz é mediada por apoptose: as células em morte programada sinalizam aos macrófagos, provavelmente através da exposição de fosfatidilserina na superfície da membrana, e são por eles fagocitadas^91,92.

As hemácias que entram na circulação, por outro lado, contêm inclusões que causam lesões à medida que elas atravessam a microcirculação, ocasionando hemólise extravascular, principalmente no baço. Essas inclusões são majoritariamente constituídas de hemicromos formados pela oxidação das subunidades de cadeias α, que interagem na membrana com as proteínas 4.1, anquirina e espectrina^6,11,91–93.

Em relação à membrana, várias anormalidades de estrutura e função têm sido descritas. Além daquelas mencionadas acima, há o aumento de fosfolipídeos e de colesterol, do fluxo de cátions e da permeabilidade ao cálcio. As membranas são mais rígidas e mais instáveis, provavelmente em razão da ligação das cadeias α oxidadas à proteína 4.1^6,93.

A viscosidade citoplasmática das hemácias na talassemia β é também aumentada, como conseqüência de desidratação celular, um processo similar ao que ocorre nas DF envolvendo os sistemas controladores dos efluxos de íons e água, anormalmente ativados. Embora com menor conteúdo intracelular de Hb, hemácias talassêmicas podem apresentar valores de densidade tanto menores quanto maiores que hemácias normais^6,94.

A interação da Hb desnaturada e dos hemicromos com a proteína banda 3, na membrana, suscita a ligação de anticorpos autólogos do tipo IgG, seguida da fixação de complemento e conseqüente remoção dos eritrócitos da circulação. A redução do ácido siálico, como ocorre em hemácias normais senescentes, leva a uma maior exposição de resíduos β–galactosil, reconhecidos por anticorpos IgG antigalactosil que promovem o seqüestro das células pelo sistema reticuloendotelial^95,96.

Hemácias talassêmicas têm uma taxa de destruição de 10 a 15 vezes maior que a observada em hemácias normais. Há uma tentativa de compensação pela medula óssea, com aceleração da produção de eritrócitos, porém insuficiente para evitar a anemia grave. A liberação do heme das células lisadas, a absorção gastrintestinal de ferro aumentada em razão do aumento da eritropoese e da inadequada supressão de hepcidina, uma proteína reguladora da absorção intestinal de ferro, aliadas ao regime regular de transfusões sangüíneas, levam à sobrecarga de ferro encontrada nestes pacientes. O ferro, altamente oxidativo, causa a formação de radicais livres tóxicos, com peroxidação lipídica das membranas, seguida de lise. A saturação da transferrina resulta em níveis aumentados de ferro livre no plasma, afetando vários órgãos, particularmente o coração^6,11,97–100.

A insuficiência cardíaca secundária à hemocromatose responde pela maioria das mortes na talassemia β. Anemia, sobrecarga de ferro, doença pulmonar, miocardite e pericardite estão entre as causas das complicações cardíacas. Vários estudos com cardiomiócitos em cultura têm revelado que a toxicidade causada pelo ferro modifica profundamente a contratilidade e o comportamento eletrofisiológico destas células, e que essas alterações estão provavelmente associadas à elevada peroxidação dos lipídeos da membrana celular^98,101.

Uma maior incidência de eventos tromboembólicos também ocorre na talassemia β. Esse estado de hipercoagulabilidade pode ser causado pelo aumento da exposição da fosfatidilserina na membrana eritrocitária, pela ativação das plaquetas, por uma maior aderência das hemácias talassêmicas ao endotélio, por uma expressão aumentada de moléculas de adesão nas células endoteliais dos pacientes talassêmicos e por ativação dos monócitos. Ainda, os níveis das proteínas anticoagulantes C, S e da antitrombina parecem estar reduzidos nesses casos^102,103.

Anemia crônica e sobrecarga de ferro contribuem para as alterações endócrinas observadas. A pituitária, as gônadas, o pâncreas, e as glândulas tiróide, paratireóides e adrenais estão afetadas; diabetes, hipogonadismo, osteopenia e osteoporose são comuns. As fraturas freqüentes, em casos inadequadamente tratados, devem–se à expansão medular para compensação da eritropoiese ineficaz, disfunção endócrina e complicações relativas à própria terapia contra a sobrecarga de ferro⁹⁷.

Há várias anormalidades funcionais pulmonares descritas em pacientes β–talassêmicos, que parecem ser, em parte, causadas pelos depósitos de ferro, geração de radicais hidroxila livres, alteração do tecido conectivo e da membrana capilar alveolar. Hipercoagulabilidade, tromboembolismo plaquetário e possível redução do NO também têm sido associados à hipertensão pulmonar observada nos pacientes talassêmicos, mais pronunciada naqueles que foram esplenectomizados^{84,97,98,101–105}.

O tipo de mutação no gene β está associado à gravidade clínica da doença⁷. Assim, a mutação β⁺–IVS–I–6, denominada do tipo portuguesa, está relacionada a uma evolução clínica mais benigna, ao passo que a β⁰39 corresponde a uma evolução clínica mais grave^6,11,89. Algumas variantes estruturais da Hb, hiperinstáveis, resultam em fenótipos talassêmicos dominantes, ou seja, a presença de um único alelo mutante ocasiona manifestações clínicas correspondentes à talassemia intermediária¹⁰⁶. Como nas DF, os heterozigotos da talassemia β parecem sofrer seleção positiva pela malária em áreas endêmicas, o que mantém as elevadas freqüências dos alelos talassêmicos em algumas dessas regiões^19,20,95.

Entre os moduladores genéticos da gravidade da doença está a coexistência da talassemia α, que melhora a evolução clínica dos pacientes¹⁰⁷. O excesso de cadeias α, por outro lado, em indivíduos que têm genes α triplicados ou quadruplicados, agrava o quadro, levando heterozigotos da talassemia β a apresentarem manifestações clínicas compatíveis com a talassemia intermediária¹⁰⁸.

Mutações nos genes γ, que levem à maior produção de Hb F e a menores quantidades de cadeias α livres, também contribuem para uma evolução clínica melhor¹⁰⁹. A presença do polimorfismo (C→T) na posição –158 do gene ^Gγ, reconhecido pela enzima de restrição XmnI, parece se correlacionar com produção mais elevada de cadeias ^Gγ e, assim, também contribuir para uma redução da gravidade da doença^6,11.

Outro modificador potencial da expressão clínica da talassemia β é a proteína alpha–hemoglobin stabilising protein (AHSP), uma chaperone que forma complexos estáveis com as cadeias α livres, impedindo sua precipitação. Estudos em camundongos e em humanos têm sugerido que a presença de mutações nos genes AHSP podem exacerbar o fenótipo talassêmico^96,110,111.

Diagnóstico

O diagnóstico laboratorial dos heterozigotos é determinado pela elevação dos níveis da Hb A₂, seguida ou não de pequeno aumento da Hb F. Os homozigotos β⁰β⁰ apresentam apenas as Hb A₂ e F (cerca de 98%), enquanto os homozigotos β⁺β⁺ e duplos heterozigotos β⁰β⁺ possuem uma proporção variável de Hb F em relação à Hb A, geralmente entre 40 e 70%. Cabe mais uma vez enfatizar que o estudo familial é de fundamental importância^13,64.

O diagnóstico molecular pode ser feito por uma variedade de técnicas, sendo as mais utilizadas o seqüenciamento direto dos genes β e a análise de restrição, quando possível. Plataformas de microarrays, contendo sondas para as mutações mais freqüentes, também têm sido utilizadas e tendem a substituir as técnicas convencionais à medida que seus custos sejam reduzidos^13,65.

Tratamento

O tratamento atualmente empregado envolve a terapia transfusional regular, para manutenção dos níveis mínimos de Hb entre 9,5–10 g/dL, a administração de quelantes de ferro, como a desferroxiamina ou outros quelantes orais, e o monitoramento da sobrecarga de ferro através de dosagens séricas de ferritina, de ressonância magnética T2* para avaliação do excesso de ferro no coração e de suporte endócrino^{6,11,90,98,101}.

A desferroxiamina é o tratamento quelante de escolha. Como ela requer infusão parenteral diária e prolongada, novos agentes quelantes têm sido testados e propostos¹¹. A deferiprona é uma droga de administração oral que penetra na membrana celular e quela espécies intracelulares tóxicas de ferro. Alguns efeitos adversos têm sido relatados, como leucopenia, neutropenia e artrite, mas um grande número de estudos clínicos indica que ela pode ser mais efetiva na remoção do ferro cardíaco que a desferroxiamina^112,113. Mais recentemente, uma combinação dessas duas drogas vem sendo também testada¹¹⁴. Um novo quelante oral, o deferasirox, foi recentemente aprovado nos EUA e no Brasil. Sua eficácia parece ser equivalente à da desferroxiamina, embora os efeitos colaterais no longo prazo não sejam ainda conhecidos^115–117.

Descobertas recentes apontam para uma potencial intervenção terapêutica na talassemia β através da manipulação do metabolismo de ferro⁶. A administração de hepcidina sintética ou de agentes que aumentam sua expressão poderia ser benéfica no controle da absorção deste metal¹¹⁸. A hepcidina é um pequeno peptídeo produzido pelo fígado em elevadas quantidades durante os processos infecciosos. Ela inibe a absorção intestinal de ferro para, assim, impedir sua utilização pelos agentes causadores da infecção^99,100. Os níveis de hepcidina tornam–se aumentados quando os estoques de ferro estão elevados, mas em pacientes com talassemia maior ou intermediária, e no modelo de camundongo talassêmico, os níveis estão reduzidos, permitindo uma maior absorção de ferro. Procurando compreender a causa desta inapropriada redução, Tanno et al. (2007) demonstraram que a inibição da expressão de hepcidina se correlaciona, nas síndromes talassêmicas, com o aumento de expressão do fator de diferenciação do crescimento GDF15, um membro de uma superfamília de moléculas (TGFB) recentemente identificadas como regulatórias da expressão de hepcidina. O soro de pacientes talassêmicos suprime a expressão de hepcidina em hepatócitos humanos primários, enquanto a depleção de GDF15 reverte esta supressão. Os autores propõem que, nas síndromes talassêmicas, a elevada expressão de GDF15 (e possivelmente de outras proteínas com papel similar) se origina de um compartimento eritróide expandido e contribui para a sobrecarga de ferro através da inibição da expressão de hepcidina. Este fator seria, assim, outro potencial alvo terapêutico nestas doenças¹⁰⁰.

O aumento da produção de Hb F poderia ser também uma alternativa terapêutica, mas não há, na talassemia β, agentes indutores que tenham demonstrado eficiência em um grande número de pacientes, embora alguns casos possam ser responsivos à HU^6,11. Como o problema aqui é o excesso de cadeias α, terapias que possam suprimir a expressão dos genes α poderiam auxiliar na redução da gravidade clínica. Para isso, os mecanismos envolvidos na regulação dos genes de globinas precisam ainda ser melhor elucidados^{84,85,119–121}.

Um número de antioxidantes, com vistas à proteção da membrana celular, tem sido testado, entre eles as vitaminas C e E e alguns flavonóides de plantas, mas os resultados não são conclusivos e os estudos precisam ser ampliados em humanos^122,123.

O transplante alogênico de células–tronco hematopoiéticas de doadores relacionados e HLA–compatíveis é uma alternativa bastante promissora e é a única com possibilidades de cura até o momento. Novamente, como nas DF, os melhores resultados estão em pacientes mais jovens, que ainda não acumularam os danos teciduais e orgânicos dos pacientes com mais idade. O limite para um sucesso mais amplo desta abordagem é encontrar doadores relacionados HLA–compatíveis^10,124.

A terapia gênica vem também sendo investigada em modelos animais para essa finalidade¹²⁰. Transferir o gene β normal a células–tronco hematopoéticas poderia levar à cura permanente. Vários vetores virais que se integram permanentemente no genoma hospedeiro têm sido testados, mas os problemas são os mesmos descritos anteriormente para as DF^125–127.

Conclusões

As hemoglobinopatias estão entre as doenças monogênicas mais comumente encontradas nas populações. A complexidade de seus processos fisiopatológicos e a gravidade e diversidade de manifestações clínicas a elas associadas fazem das DF e da talassemia β um enorme desafio para a medicina e para a ciência. O maior conhecimento da base biológica dessas doenças, ainda associadas à elevada morbimortalidade, tem propiciado importantes avanços nas abordagens terapêuticas e na prevenção de novos casos e pode, em um futuro próximo, oferecer possibilidades mais concretas de cura.

Como citar este artigo: Sonati MF, Costa FF. The genetics of blood disorders: hereditary hemoglobinopathies. J Pediatr (Rio J). 2008;84(4 Suppl):S40–51.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  24 Out 2008
• Data do Fascículo
  Ago 2008