Chương 1 TỔNG QUAN 1. Cơ chế bệnh sinh của bệnh thalassemia 1. Cấu tạo và chức năng của hồng cầu Hình 1.1: Hồng cầu ở người bình thường và người bị thalassemia Hồng cầu là những tế bào không nhân, soi dưới kính hiển vi giống như những chiếc đĩa lõm hai mặt, màu vàng rạ; trên phiến kính nhuộm giemsa thấy hồng cầu hình tròn, màu hồng, ở giữa nhạt màu hơn. Kích thước hồng cầu: 7-7,5 micromet; dày 2,3 micromet.
Đời sống trung bình hồng cầu: 100-120 ngày. Nơi sản sinh hồng cầu: tủy xương. Nơi phân hủy hồng cầu: hồng cầu già bị phân hủy chủ yếu tại lách, tủy xương và gan. Hàng ngày có khoảng 0,85-1% tổng số hồng cầu già bị phân hủy (tan máu sinh lý) và một tỷ lệ tương tự hồng cầu non được sinh ra để thay thế.
Nhiệm vụ cơ bản của hồng cầu là vận chuyển oxy tới các tổ chức, các mô, các tế bào trong cơ thể thông qua vai trò của huyết sắc tố (hemoglobin) chứa trong hồng cầu [16]. Enzyme carbonic anhydrase trong hồng cầu làm tăng lên hàng nghìn lần vận tốc của phản ứng CO2 với H2O tạo ra H2CO3. 4 Nhờ đó mà nước trong huyết tương vận chuyển CO2 dưới dạng các ion bicarbonat (HCO3-) từ các mô trở lại phổi để tái tạo CO2 và thải ra dưới thể khí. Khi ở cơ thể người, hemoglobin cần phải được chứa trong hồng cầu, vì nếu hemoglobin ở dạng tự do, nó sẽ dần thấm qua các mao mạch và bị thất thoát qua nước tiểu.
Thông số ở người bình thường: Số lượng hồng cầu (RBC): từ 4,0 đến 5,2 Tera/lit. Huyết sắc tố (HGB): từ 120 đến 160 gram/lit. Thể tích trung bình hồng cầu (MCV): từ 80 đến 100 fentolit. Huyết sắc tố trung bình hồng cầu (MCH): từ 28 đến 32 picrogram.
Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO), thiếu máu là hiện tượng giảm lượng huyết sắc tố và số lượng hồng cầu trong máu ngoại vi dẫn đến thiếu Oxy cung cấp cho các mô tế bào trong cơ thể. Thiếu máu khi nồng độ Hemoglobin thấp hơn: 130 g/l ở nam giới 120 g/l ở nữ giới 110 g/l ở người lớn tuổi và phụ nữ có thai MCV nhỏ hơn 80fl là hồng cầu nhỏ. MCH nhỏ hơn 28pg là hồng cầu nhược sắc.2: Cấu trúc Hemoglobin gồm Hem và gobin kết nối qua vị trí sắt trong hem [17] 5 Hemoglobin là thành phần chính của hồng cầu, đảm nhiệm chức năng vận chuyển O2 từ phổi đến mô và CO2 từ mô về phổi. Mỗi hồng cầu có khoảng 300 triệu phân tử hemoglobin.
Cấu tạo hemoglobin gồm 2 thành phần là hem và globin. Mỗi phân tử hemoglobin gồm 4 đơn vị, mỗi đơn vị có 1 chuỗi globin và 1 nhân hem. Hem có cấu trúc Fe++ với 4 vòng porphyrin; sắt có 6 kết nối: 4 với porphyrin,1 với nitrogen của histidine và 1 với oxy. Mỗi phân tử hemoglobin có 2 cặp chuỗi globin giống nhau từng đôi một nhưng thuộc 2 loại khác nhau, mỗi chuỗi được ký hiệu bằng ký tự Hy Lạp: (alpha), (beta), (delta), (gamma), (epsilon), ξ (zeta) [17].
- Cấu trúc sơ cấp của globin gồm: Họ gồm chuỗi và ξ: có 141 acid amin Họ gồm các chuỗi , , và : có 146 acid amin Số lượng acid amin trong chuỗi polypeptid đặc trưng cho từng loại chuỗi. Trình tự các acid amin trong chuỗi rất nghiêm ngặt, sự thay thế acid amin này bằng acid amin khác trong nhiều trường hợp biểu hiện thành những bệnh của huyết sắc tố (bệnh của hemoglobin do bất thường chất lượng hemoglobin). - Cấu trúc thứ cấp của globin hình xoắn ốc - Cấu trúc bậc 3 của globin: các chuỗi polypeptid cuộn lại thành hình cầu nên giảm diện tích và giảm tiếp xúc bên ngoài. - Cấu trúc bậc 4 của globin: 4 chuỗi globin cặp đôi tạo nên hình cầu kín.
Tùy theo giai đoạn phát triển cá thể mà globin gồm các chuỗi polypeptid khác nhau: Zeta (ξ), epsilon (ε), gamma (γ), alpha (α), beta (β), delta (δ). Các gen chi phối sự hình thành chuỗi epsilon, gamma, beta và delta nằm trên nhiễm sắc thể số 11. Các gen chi phối sự hình thành chuỗi alpha và zeta nằm trên nhiễm sắc thể số 16. 6 Trong giai đoạn phôi, Hb chủ yếu là Hb Gower I (ξ2ε2).
Hb Gower II (α2ε2) và Hb Portland (ξ2γ2) được thấy trong giai đoạn khi những gen của phôi đóng và những gen của thai mở. Trong giai đoạn thai, Hb chủ yếu là HbF (α2γ2). Trong giai đoạn trưởng thành, Hb chủ yếu là HbA (α2β2) và một ít HbA2 (α2δ2)[18].3: Sự tổng hợp hemoglobin ở các giai đoạn phát triển [19] Người trưởng thành có 97,5% HbA, khoảng 2% HbA2 và khoảng 0,5% HbF. Cơ chế bệnh sinh Hình 1.4: Cơ chế bệnh sinh [20] 7 1.
Giảm sản xuất chuỗi globin - Chuỗi α-globin kết hợp với các chuỗi giống β-globin theo lực hút tĩnh điện: chuỗi α-globin có điện tích (+), chuỗi nhóm β-globin có điện tích (-), điện tích chuỗi β mạnh hơn các chuỗi δ, γ. - Bệnh alpha thalassemia: giảm tổng hợp chuỗi α-globin nên giảm kết nối giữa chuỗi α với các chuỗi β, δ, γ. Hậu quả là giảm HbA, HbF, HbA2. - Bệnh β-thalassemia: giảm tổng hợp chuỗi β-globin nên tăng kết nối giữa chuỗi α với các chuỗi δ, γ.
Hậu quả là giảm HbA, tăng HbF, tăng HbA2. Thay đổi Hemoglobin - Do đột biến gen globin dẫn đến giảm hoặc không sản xuất chuỗi α- globin hoặc β-globin dẫn đến giảm tổng hợp hemoglobin, gây ra hồng cầu nhỏ nhược sắc. - Cũng do giảm hoặc không sản xuất chuỗi α-globin hoặc β-globin dẫn đến mất cân bằng tổng hợp chuỗi α-globin và β-globin, tạo ra những chuỗi globin dư thừa không hòa tan, kết tụ làm tổn thương màng đáy tế bào-làm thay đổi màng các tế bào tiền thân dòng hồng cầu trong tủy xương. Trong bệnh β-thalassemia, những thể vùi lớn làm phá hủy nguyên hồng cầu gây ra sinh hồng cầu không hiệu lực; trong thể nặng, phần lớn tế bào dòng hồng cầu bị phá hủy ngay khi còn ở trong tủy xương.
Trong bệnh α-thalassemia, các thể vùi kết tủa trong hồng cầu trưởng thành nên hồng cầu dễ bị phá hủy trong vi mạch tại lách. - Tủy tăng sinh nhưng tạo hồng cầu không hiệu lực, nhiều hồng cầu non bị phá hủy sớm, đời sống hồng cầu bị rút ngắn, tan máu gây lách to và vàng da, hậu quả sớm và nặng nề là thiếu máu. - Để bù trừ thiếu máu, tủy tăng sinh, khoang sinh máu (khoang tủy) mở rộng, vở xương mỏng, loãng xương, làm biến dạng xương toàn bộ, đặc biệt là xương sọ, mặt. 8 - Do thiếu máu nặng, phải truyền máu nhiều, kết hợp với tăng hấp thu sắt ở ruột gây thừa sắt, nhiều mô và cơ quan nhiễm sắt nặng nề.
Nhiễm sắt ở da biểu hiện xạm da; nhiễm sắt ở gan làm gan to, xơ gan; nhiễm sắt ở tim gây rối loạn chức năng tim, chết do suy tim; nhiễm sắt ở hệ nội tiết gây chậm phát triển, chậm dậy thì, thiểu năng tuyến giáp, suy tuyến yên, suy tuyến thượng thận, tiểu đường [21]. Bệnh alpha thalassemia 1. Khái niệm Bệnh alpha thalassemia xảy ra do đột biến của gen mã hóa cho việc tổng hợp chuỗi α globin dẫn đến việc giảm hoặc không có chuỗi α globin trong phân tử hemoglobin. Sự suy giảm tổng hợp này dẫn đến sự tăng tổng hợp quá mức của chuỗi β globin tạo phân tử γ4, gọi là Hb Bart’s (trong thời kỳ bào thai), và β4, gọi là HbH (trong thời kỳ trưởng thành) [22].
Chuỗi α globin được tổng hợp từ 4 gen, trong đó có 2 gen HBA1 và 2 gen HBA2. Số lượng chuỗi α globin phụ thuộc vào số gen hoạt động. Người càng có ít gen hoạt động thì chuỗi α globin càng ít, càng mắc thể bênh alpha thalassemia nặng hơn. Sự kết hợp giữa các dạng allen đột biến khác nhau của bệnh α- thalassemia, cũng như giữa bệnh α và β thalassemia, đã tạo ra nhiều kiểu hình phong phú của bệnh.
Bệnh α-thalassemia là một trong những bệnh huyết sắc tố phổ biến nhất, phân bố khắp thế giới; phổ biến ở châu Á, Trung Đông, châu Phi và vùng Địa Trung Hải. Đây là một trong những nguyên nhân hàng đầu, chiếm tới 60 ÷ 90% các nguyên nhân gây phù thai ở các nước Đông Nam Á [23]. Cơ sở phân tử Vùng gen gây bệnh alpha thalassemia nằm trên nhánh ngắn của nhiễm sắc thể 16 (16p13.3), mỗi nhiễm sắc thể có 1 gen HBA1 (gen alpha 1) và 1 9 gen HBA2 (gen alpha 2). Gen HBA1 có chiều dài 840bp bao gồm 3 exon và 2 intron.
Gen HBA2 có chiều dài 830bp bao gồm 3 exon và 2 intron [24],[25].5: Gen HBA trên nhánh ngắn nhiễm sắc thể 16 [24] Tùy loại đột biến trên gen HBA mà có các loại allen đột biến của bệnh -thalassemia là 0- thalassemia (nghĩa là đột biến gen dẫn đến không sản xuất chuỗi -globin) và +-thalassemia (nghĩa là đột biến gen dẫn đến giảm sản xuất chuỗi -globin).1: Các loại allen đột biến của bệnh -thalassemia: Loại allen Mô tả Đột biến thường gặp Allen Mất cả 2 gen HBA trên cùng 1 --SEA, --MED, --THAI, --FIL 0- thalassemia nhiễm sắc thể dẫn đến không (--) tổng hợp chuỗi globin Allen Mất hoặc bất hoạt 1 gen HBA -3.2, -HbCs, +-thalassemia trên 1 nhiễm sắc thể dẫn đến -HbQs (-) hoặc (T) giảm tổng hợp chuỗi globin Theo nghiên cứu trên quần thể người Đông Nam Á, các đột biến thường gặp gây alpha thalassemia bao gồm[22]: - Mất đoạn lớn dạng SEA (Đông Nam Á) chiếm khoảng trên 90%. - Dạng Thailand và Philipin chiếm khoảng 1-2%, dạng α4. - Đột biến điểm HbQs, HbCs chỉ chiếm 3-4%. 10 Theo nghiên cứu của Nguyễn Khắc Hân Hoan tại bệnh viện Từ Dũ, có 98,7% bệnh alpha thalassemia do 4 loại đột biến gây ra: --SEA; -α3.
Gen HBA1 và HBA2 đều mã hóa các chuỗi α globin gồm 141 acid amin nhưng do trình tự khởi động (promoter) của 2 gen khác nhau nên khả năng biểu hiện của gen HBA2 mạnh hơn gen HBA1 từ 2 đến 3 lần. Vì vậy các đột biến xảy ra ở gen HBA2 thường có hậu quả nặng nề hơn những đột biến ở gen HBA1 [18]. Quy luật di truyền Quy luật di truyền: theo quy luật alen lặn trên nhiễm sắc thể thường. Cơ chế di truyền: bệnh có thể do gen bệnh truyền từ bố, mẹ cho con hoặc do đột biến mới phát sinh qua quá trình tạo giao tử ở bố hoặc mẹ đi vào thế hệ con.
Con sẽ nhận 1 NST 16 mang 2 gen HBA từ mẹ và nhận 1 NST 16 mang 2 gen HBA từ bố, do đó nguy cơ mắc bệnh alpha thalassemia ở con tùy thuộc vào số gen bị đột biến con nhận được từ bố mẹ.
