Listagem de Hemoglobinas Variantes
Autores:pppp Paulo Cesar Naoum
Cristiane Gutierres Toledo
Há cerca de 800 tipos diferentes de hemoglobinas variantes descritas na literatura científica. Desse total, cerca de 200 são Hb Instáveis e que serão abordadas numa página específica deste site (capítulo 8 – Hb Instáveis); aproximadamente 50 variantes têm atividades funcionais específicas, ex.: metaemoglobinemia por Hb M, Hb variantes com afinidade aumentada ou diminuída pelo oxigênio, etc.; e cerca de 500 variantes sem alterações fisiopatológicas (excetuando as Hb S e Hb C) importantes, ex.: Hb D, Hb J, Hb N, Hb O Anab, etc.
Para que seja possível fazer uma consulta rápida a algum tipo de Hb variante de interesse do leitor nós propomos fazer uma abordagem referencial, baseada na sua posição eletroforética, usando eletroforese alcalina (pH 8 – 9) em meios de acetato de celulose ou em gel de agarose. Assim, consideraremos sete posições padrões em eletroforese alcalina para efeito agrupamos cerca de 100 Hb variantes: Hb A (padrão normal), Hb Fetal, Hb S, Hb C (todas mais lentas que a Hb A) e Hb K, Hb J e Hb I (ambas mais rápidas que a Hb A) conforme mostra a figura 5.9.
Figura 5.9 – Posições padrões de Hb A em relação às hemoglobinas Fetal, S e C (lentas) e J e I (rápidas).
As Hb variantes causadas por mutações em globinas alfa e beta, descritas com maior freqüência na literatura, serão agrupadas conforme suas similaridades nas sete posições padrões da figura 5.9. As mutantes de globinas delta e gama serão apresentadas posteriormente. Para cada grupo descrito será indicado:
· Mutação de aminoácido(s) na globina
· Posição na eletroforese em agar-ácido (pH 5 a 6)
· Eritrograma
· Teste(s) específico(s) de rotina analítica
· Características da hemoglobina
As descrições serão iniciadas pelo grupo de variantes similares à Hb A, seguido na seqüência das lentas (Fetal, S e C) e das rápidas (K, J e I).
Hb Variantes similares à Hb A
Essas variantes se devem a mutações que ocorrem geralmente na superfície interna da molécula, nos contatos a1b1 e a2b2 que dão estabilidade e nos contatos a1b2 e a2b1 responsáveis pela movimentação molecular durante a oxigenação. Por essas razões a maioria das trocas de aminoácidos envolvem os dos tipos hidrofóbicos (ver tabela 3.2) e com pI muito próximos. Assim, essas mutações não alteram a mobilidade eletroforética alcalina, mas podem causar hemoglobinas instáveis ou hemoglobinas com problemas na afinidade pelo oxigênio. A figura abaixo destaca as principais Hb variantes e suas posições similares ou próximas da Hb A que serão descritas.
Hb Hirosaki (a 47 Fen – Leu)
Eletrof. ágar-ácido: similar à Hb A
Eritrograma: anemia hemolítica
Teste específico: Pesquisa de Heinz: + e Instabilidade: +
Característica: Hb Instável
Hb Raleigh (b1 Val – Ala)
Eletrof. ágar-ácido: similar à Hb Fetal
Teste específico: Afinidade diminuída ao O2
Característica: Hb com alteração funcional
Hb Etobicoke (a 84 Ser – Arg)
Hb Olympia (b 20 Val – Met)
Eritrograma: eritrocitose
Teste específico: afinidade aumentada ao O2
Hb Volga (b 27 Ala – Asp)
Hb Perth (b 32 Leu – Pro)
Hb Hammersmith (b 42 Fen – Ser)
Característica: Hb instável com cianose
Hb Duarte (b 62 Ala – Pro)
Hb Rahere (b 82 Lis – Tre)
Hb Heathrow (b 103 Fen – Leu)
Hb Peterborough (b 111 Val – Fen)
Eritrograma: anemia
Hb Madrid (b 115 Ala – Pro)
Eritrograma: anemia e reticulocitose
Teste específico: Pesquisa de Heinz: + e Instabilidade:+
Hb Rainier (b 145 Tir – Cis)
Eletrof. ágar-ácido: entre Hb A e Hb S
Hb York (b 146 His – Pro)
Eletrof. ágar-ácido: entre Hb A e Hb Fetal
Hb Rush (b 101 Glu – Gln)
Teste específico: Instabilidade: + e MetaHb: aumentada
Obs.: em eletroforese alcalina pH 8,0 migra entre Hb A e Hb S
Hb Malmo (b 97 His – Gln)
Obs.: ver figuras 5.10 e 5.11
Hb Strasbourg (b 23 Val – Asp)
Hb Hope (b 136 Gly – Asp)
Eritrograma: normal
Figura 5.10 – Eletroforese alcalina em acetato de celulose mostrando a posição eletroforética de Hb Malmo discretamente mais rápida que a Hb A. O risco traçado é para mostrar a sutil diferença. Hb AA (1, 2, 3, 6); Hb AS (4) e Hb A + Malmo (5).
Figura 5.11 – Eletroforese em agarose ácida. A Hb Malmo separou-se da Hb A e situa-se entre esta e a Hb Fetal. Hb AA (1 e 3); Hb AF (2 e 6); Hb AS (4); Hb A + Malmo (5).
Foto: Cortesia do Laboratório Santa Luzia de Florianópolis.
Hb Variantes similares à Hb Fetal
A maioria das variantes que se posicionam como se fossem Hb Fetal, ou próximo dessa posição padrão, se devem a mutações que envolveram trocas de aminoácidos de pI diferentes, ex.: Glu ® Gli, Glu ® Asn, ou seja, se perde carga negativa de Glu ou Asp em troca de aminoácidos neutros ("sem carga"). Algumas dessas trocas ocorrem em regiões internas que podem afetar a estabilidade ou a oxigenação. A figura abaixo apresenta algumas das principais variantes na posição da Hb Fetal, ou próximo a ela. Na descrição detalhada de cada variante será apresentada sua concentração média em heterozigose.
Hb Fort Worth (a 27 Glu – Gli)
Eritrograma: fenótipo de talassemia menor
Teste específico: concentração de Hb = 5 a 10%
Característica: Hb variante com fenótipo talassêmico
Hb Tarrant (a 126 Asp – Asn)
Eletrof. ágar-ácido: similar à Hb S
Característica: Hb com alteração funcional e Concentração de Hb = 20%
Hb Deer Lodge (b 2 His – Arg)
Teste específico: baixa afinidade ao O2
Característica: Hb com alteração funcional e Concentração de Hb = 40%
Hb Newcastle (b 92 His – Pro)
Característica: Hb instável e Concentração de Hb = 17%
Hb Yakima (b 99 Asp – His)
Característica: Hb com alteração funcional e Concentração de Hb = 35%
Hb British Columbia (b 101 Glu – Lis)
Eletrof. ágar-ácido: similar à Hb C
Teste específico: afinidade aumenta ao O2
Característica: Hb com alteração funcional e Concentração de Hb = 50%
Hb Burke (b 107 Gli – Arg)
Característica: Hb Instável e Concentração de Hb = 30%
Hb Tak (inserção de aminoácidos na C-terminal da globina alfa)
Característica: Hb com alteração funcional e Concentração de Hb = 30%
Hb Spanish Town (a 27 Glu – Val)
Teste específico: concentração: 12%
Característica: Hb variante sem alterações fisiológicas
Hb Kempsey (b 99 Asp – Asn)
Característica: Hb variante com alteração fisiológica e Concentração: 30%
Hb G San Jose (b 7 Glu – Gli)
Eletrof. ágar-ácido: entre Hb S e Hb C
Teste específico: concentração: 40%
Característica: Hb variante sem alterações fisiológicas (figura 5.12)
Hb M - M Boston (a 58 His – Tir)
M Iwate (a 87 His – Tir)
M Saskatoon (b 63 His – Tir)
M Hyde Park (b 92 His – Tir)
Eritrograma: anemia variável e cianose
Teste específico: curva de meta hemoglobina
Característica: metaemoglobina elevada
Paciente cianótico
Figura 5.12 – Eletroforese alcalina de hemoglobina em gel de agarose. (1) Hb AA; (2) Hb A + G San Jose; (3) Hb SFM; (4) Hb AF + A2 aumentada; (5) Hb AS.
Obs.: M: meta Hb S, o número 4 é um caso de talassemia beta menor com Hb A2: 5,6% e Hb Fetal: 4,8%.
Hb variantes similares à Hb S
Um representativo número de Hb variantes migra na mesma posição que da Hb S. A maioria é diferenciada pela eletroforese ácida, com exceção da Hb Menphis e da Hb Hasharon. Quase todas as mutações das Hb variantes que migram na posição da Hb S ocorreram na superfície ou região externa da globina alfa ou beta, locais que não produzem efeitos deletérios à molécula. Algumas outras, entretanto, caracterizada com Hb instáveis, tem mutações em regiões estabilizadoras (a1b1 ou a2b2) e regiões invariantes.
Como será possível observar, o posicionamento eletroforético dessas hemoglobinas se deve à troca de aminoácidos geralmente com cargas negativas (Glu e Asp) por outros com cargas neutras (Val, Gln, Ala, etc.). Incluiremos algumas Hb variantes que se posicionam também entre Hb S e Hb C, conforme mostra a figura abaixo:
Todas as Hb variantes listadas na posição eletroforética da Hb S tem suas características referentes a mutação, concentração e eletroforese em agar-ácido apresentadas na tabela 5.3.
Agarose ácida**
a 23: Glu - Gln
a 47: Asp - His
a 47: Asp - Asn
a 48: Leu - Arg
a 51: Gli - Arg
a 64: Asp - Tir
a 72: His - Arg
D Bushman
b 16: Gli - Arg
b 22: Glu - Gln
b 39: Glu - Lis
b 52: Asp - Ala
Osu-Christianborg
b 52: Asp - Asn
b 73: Asp - Asn
b117: His - Arg
b 121: Glu - Gln
b 121: Glu - Val
S-Antilhas*
b 23: Val - Ile
S-Providence*
b 82: Lis - Asn
S-Oman*
b 121: Glu - Lis
S-Travis*
b 142: Ala - Val
S # A
Fusão d - b
Microcitose + Hipocromia
* Duplas mutações na globina beta, além das mutações apresentadas todas tem a mutação da Hb S (b6 Glu - Val).
** Posição eletroforética similar.
S#A: Entre Hb A e HbS.
Hemoglobinas que Migram entre HbS e HbC
Descreveremos a seguir as Hb variantes que se posicionam na região intermediária entre Hb S e Hb C.
Hb Agenogi (b 90 Glu – Lis)
Teste específico: concentração: 40 – 45%
Característica: Hb variante com alteração fisiológica
Hb Sabine (b 91 Leu – Pro) (figura 5.14)
Característica: Hb Instável com duas posições eletroforéticas entre Hb S e Hb C (figura 5.14). Concentração total de: 10%
Hb O Indonésia (a Glu – Lis)
Teste específico: concentração: 26%
Característica: Hb variante sem alteração fisiológica
Hb Koln (b 98 Val – Met) (figura 5.15)
Característica: Hb instável e Concentração: 10 a 15% (figura 5.15)
Figura 5.13 – Eletroforese alcalina de hemoglobinas em gel de agarose. (1) Hb A + Hb Hasharon, que migra na mesma posição de Hb S; (2) Hb AA; (3) Hb A com Hb A2 mutante (Hb A2 Babinga)
Figura 5.14 – Eletroforese alcalina de hemoglobina em acetato de celulose. (1) Hb A + Hb Fetal aumentada [12%]; (2) Hb A + Hb Sabine com duas frações a e b, e Hb Fetal aumentada [3,8%]; (3) Hb AS.
Figura 5.15 – Eletroforese alcalina de hemoglobinas em gel de agarose. (1) Hb SS; (2) Hb SC; (3) Hb A + Hb Koln; (4) Hb AJ; (5) e (6) Hb CC.
Hb variantes similares à Hb C
As Hb variantes que se posicionam na região da Hb C, com exceção da Hb E, não causam alterações fisiopatológicas, pois as mutações envolvem regiões externas da molécula. O posicionamento lento dessas hemoglobinas variantes se deve geralmente à troca de aminoácidos com cargas negativas (Glu e Asp) por outros de cargas positivas (Arg, Lis e His). É importante destacar que na região de Hb C situam-se a maioria dos mutantes de globinas delta, caracterizando as variantes de Hb A2, que serão abordadas no final deste item.
Hb E (b 26 Glu – Lis)
Eritrograma: anemia microcítica
Teste específico: Instabilidade: +
Característica: Hb variante discretamente instável e Concentração: 20 a 25%
Hb E Saskatoon (b 22 Glu – Lis)
Hb O Arábia (b 121 Glu – Lis)
Eletrof. ágar-ácido: discretamente mais lenta que a Hb A
Teste específico: concentração: 35 – 45%
Hb C Harlem (b 6 Glu – Val / b 73 Asp - Asn)
Eritrograma: fenótipo falcêmico. Sem anemia na heterozigose
Teste específico: falcização positiva
Característica: Hb variante com fenótipo falcêmico e Concentração: 40%
Hb Ziguinchor (b 6 Glu – Val / b 58 Pro – Arg))
Característica: Hb variante com fenótipo falcêmico e Concentração: 35%
Hb variantes similares à Hb K
As hemoglobinas variantes com posicionamento discretamente mais rápido que a Hb A são em número reduzido. É provável que esse fato se deve à dificuldade de visualização ou da detecção por procedimentos eletroforéticos e cromatográficos. A figura 5.16 mostra a Hb K em heterozigose com a Hb A (AK) e é possível observar que a dificuldade na sua identificação eletroforética se deve à sua proximidade com a Hb A.
Figura 5.16 – Eletroforese alcalina de hemoglobina em acetato de celulose. (1) Hb AA com A2 aumentada – paciente com talassemia beta menor; (2) Hb A + Hb K (Hb AK).
O posicionamento desse grupo de Hb variantes se deve a mutações que envolvem trocas de aminoácidos com ganho de carga negativa, por exemplo: um aminoácido neutro (Gli) é trocado por outro carregado negativamente (Glu). Entretanto a diferença de pI da molécula mutante em relação à Hb A é muito pequena e esse fato se caracteriza pela discreta mobilidade rápida da Hb variante. A figura abaixo mostra algumas variantes típicas desse fracionamento.
Hb K Ibadan (b 46 Glu – Glu)
Teste específico: concentração: 45%
Característica: Hb variante sem alteração funcional
Hb K Woolwich (b 132 Lis – Gln)
Eritrograma: fenótipo de talassemia beta menor
Teste específico: concentração: 35%
Hb Tacoma (b 30 Arg – Ser)
Característica: Hb instável sem causar anemia e Concentração: 40%
Hb Providence (b 82 Lis – Ans)
Eletrof. ágar-ácido: dupla fração próximo à Hb Fetal
Teste específico: dupla fração na região de Hb K
Característica: Hb variante com dupla fração e Concentração total: 50%
Hb New York (b 113 Val – Glu)
Característica: Hb instável sem causar anemia e Concentração: 50%
Hb Camden (b 131 Gln – Glu)
Hb Hope (b 136 Gli – Asp)
Hb Little Rock (b 143 His – Gln)
Hb Moscova (b 24 Gli – Asp)
Característica: Hb variante instável e Concentração: 17%
Hb Lufkin (b 29 Gli – Asp)
Característica: Hb variante instável e Concentração: 35%
Hb Austin (b 40 Arg – Ser)
Característica: Hb variante com alteração funcional e Concentração: 45%
Hb Pyrgos (b 83 Gli – Asp)
Teste específico: concentração 50%
Hb Hiroshima (b 146 His – Asp)
Característica: Hb variante com alteração fisiológica e Concentração: 50%
Hb Grady (a 118 – 119 inserção de Glu – Fen – Ter)
Eletrof. ágar-ácido:
Teste específico: concentração: 15%
Hb variantes similares à J
O número de hemoglobinas variantes com mobilidade rápida e descrita como similares à Hb J são cerca de 60 tipos. A maioria dessas variantes se deve a mutações na globina alfa e, por essa razão, suas concentrações são abaixo de 25%. Esse fato decorre devido à mutação atingir apenas um gene alfa dos quatro existentes, assim admite-se que 25% da síntese de globina alfa esteja afetada.
A figura 5.17 mostra a eletroforese alcalina de dois casos de Hb AJ com mutação na globina alfa, comparada com amostras de Hb AA e Hb AS.
Figura 5.17 – Eletroforese alcalina de hemoglobina em gel de agarose, com o fracionamento de Hb AJ, Hb AS e Hb AA.
Por ser de fácil identificação as variantes que se posicionam na região de Hb J são descritas simplesmente como Hb J, destacando os locais de suas identificações: J Paris, J Oxford, etc. Mas há outras variantes que não incluem a letra J na sua identificação, conforme mostra a figura abaixo.
Tabela 5.4 – Identificação de 25 variantes denominadas por Hb J selecionadas entre as 62 descritas até o presente.
Hb Hofu (b 126 Val – Glu)
Característica: Hb variante instável e Concentração: 50%
Hb Otawa (a 15 Gli – Arg)
Teste específico: concentração de 18%
Hb Chesapeake (a 92 Arg – Leu)
Eletrof. ágar-ácido: pouco mais lenta que a Hb A
Característica: Hb variante com alteração funcional e Concentração: 25%
Hb J Calabria (b 64 Gli – Asp)
Teste específico: Concentração de 38%
Hb Anantaraj (a 11 Lis – Glu)
Hb variantes similares à Hb I
São poucas as hemoglobinas variantes com a mobilidade rápida da Hb I. A similaridade de sua posição inclui, além de três diferentes tipos de Hb I, a Hb H (figuras 5.18 e 5.19).
Figura 5.18 – Eletroforese alcalina, com destaque para as hemoglobinas rápidas J e I. (1), (2) e (4) Hb AC; (3) Hb CC; (5) e (7) Hb AJ; (6) Hb AI. Observar a fração I2 (aI2 dA2) formada pelo fato da Hb I ser variante de globina alfa.
Figura 5.16 – Eletroforese alcalina de hemoglobinas em gel de agarose. Destaque para a posição da Hb H que migra na região de Hb I.
A rápida mobilidade da Hb I se deve à troca de cargas elétricas motivada por mutações que retiram aminoácidos de carga positiva (ex.: Lis) e a entrada de outros de carga negativa (ex.: Glu). Diante disso a fração se move com extrema rapidez no procedimento eletroforético. A figura abaixo representa a posição da Hb I com algumas variantes que se posicionam de forma similar e outras discretamente menos rápidas.
Hb I (a 16 Lis – Glu)
Teste específico: Concentração: 25% - Hb I2
Hb I Tolouse (b 66 Lis – Glu)
Característica: Hb variante instável e Concentração: 40%
Hb H (b 4 – Talassemia alfa)
Eritrograma: variável (normal – anemia)
Teste específico: Talassemia alfa
Característica: Concentrações de 0,5 a 25%
Hb N Baltimore (b 95 Lis – Glu)
Teste específico: Concentração: 50%
Hb N Seatle (b 61 Lis – Glu)
Hb variante de Hb A2
As variantes de Hb A2 se devem a mutações que ocorrem na cadeia polipeptídica da globina delta. Há cerca de 15 variantes, todas com fenótipo normal; apenas duas apresentam alterações fisiológicas de instabilidade e aumento da afinidade pelo oxigênio, sem conseqüências para seus portadores. As concentrações dessas variantes são em torno de 0,5 a 1,8%, fato que muitas vezes passam desapercebidos ao analista. Eletroforeticamente, metade dessas variantes se posicionam discretamente mais lentas que a Hb A2 normal e a outra metade um pouco mais rápido, conforme mostra a figura abaixo de dez variantes de Hb A2. A figura 5.20 mostra uma variante da Hb A2 conhecida como A2 Babinga que migra discretamente mais lenta que a Hb A2 normal.
Figura 5.20 – Eletroforese alcalina de hemoglobina em gel de agarose. Da esquerda para a direita: (1) Hb A + Hasharon; (2) Hb AA; (3) e (5) Hb A + A2 Babinga; (4) Hb AC.
Hb variantes de Hb Fetal
As variantes da Hb Fetal são identificadas somente no período entre o nascimento até o sexto mês de idade, quando há elevada concentração de Hb Fetal. Dessa forma, a quase totalidade das identificações dessas variantes são descritas em recém-nascidos. A figura 5.21 mostra a Hb F Texas, uma variante muito lenta da Hb Fetal que se posiciona eletroforeticamente atrás da Hb A2 ou da Hb C. Como é possível notar nessa figura, o portador tinha Hb A + Hb Fetal + Hb Fetal Texas, pois era recém-nascido.
Figura 5.21 – Eletroforese de hemoglobina em agarose com pH alcalino, com destaque para a tríplice heterozigose (Hb ASG). A Hb SG* é uma forma híbrida proveniente da combinação entre aG2 e bS2.
Há cerca de quarenta variantes de Hb Fetal e quase todas são eletroforeticamente mais lentas, algumas entre Hb S e Hb A2. Apenas três são mais lentas que a Hb A2: Hb F Texas 1, Hb F Texas 2 e Hb F Carlton. A figura abaixo mostra algumas dessas variantes.