آلفا تالاسمی

بیماری آلفا تالاسمی

بیماری تالاسمی (thalassemia)، شایع ترین بیماری تک ژنی (monogenic diseases) انسان است که علت آن کاهش تولید زنجیره های گلوبین (α-globin و β-globin) هموگلوبین در فرد می باشد. این بیماری به دو شکل کلی آلفا تالاسمی و بتا تالاسمی مشاهده می شود، با وجود اینکه نوع بتا از لحاظ بالینی از اهمیت بالاتری برخوردار است اما نوع آلفا شیوع بیشتری دارد. تخمین زده می شود که حدود 5% از جمعیت جهان ناقل (Carrier) واریانت آلفا تالاسمی هستند.

پروتئین هموگلوبین از دو بخش گلوبین (Globin) و هم (Heme) تشکیل شده است که عملکرد آن انتقال اکسیژن از ریه به بافت های بدن می باشد. گلوبین یک پروتئین تترامر است که از دو زنجیره پلی پپتیدی آلفا و دو زنجیره بتا تشکیل شده و در گلبول های قرمز مشاهده می شود. هر کدام از زنجیره ها ساختاری پاکتی دارند که یک گروه هم (heme) در آن قرار گرفته و محل اتصال اکسیژن می باشد. سه نوع اصلی هموگلوبین طبیعی موجود در بزرگسالان وجود داردکه شامل هموگلوبین A، هموگلوبین A2 و هموگلوبین F می باشد که زنجیره های مختلف در مولکول گلوبین تعیین کننده نوع هموگلوبین هستند. هموگلوبین A از یک جفت زنجیره آلفا و یک جفت زنجیره بتا ایجاد شده که 95% تا 98% از هموگلوبین بزرگسالان را تشکیل می دهد اما زنجیره های دیگری مانند زنجیره زتا، گاما، اپسیلون و دلتا نیز وجود دارند که در حین تکامل انسان از دوران جنینی تا بزرگسالی در ساختار گلوبین شرکت می کنند. در جدول زیر انواع مختلف هموگلوبین های نرمال و درصد آنها در افراد بزرگسال ذکر شده است.

الگوی هموگلوبین در آلفا تالاسمی

Normal Hemoglobins

HbH disease

Hb Bart syndrome

Normal

Composition

Hemoglobin Type

60%-90%

95%

α₂β₂

Hemoglobin A

<2.0%

<2.5%

α₂δ2

Hemoglobin A2

<1.0%

α₂γ₂

Hemoglobin F

2%-5%

85%-90%

γ₄

Hb Bart

0.8%-40%

β₄

HbH

10%-15%

ζ2γ2

Hb Portland

ژن های کد کننده اجزای گلوبین بر روی کروموزوم های متفاوت و به صورت خوشه ای ((cluster واقع شده اند. ژن های HBA1 و HBA2 روی کروموزوم 16 با موقعیت 16p13.3، ژن HBB روی کروموزوم 11 (11p15.4)، ژن MB در موقعیت 22q12.3، ژن CYGB در موقعیت 17q25.1 و ژن NGB در موقعیت 14q24.3 قرار دارند. ژن های MB، CYGB و NGB به صورت تک نسخه (single copy) در ژنوم هستند در حالی که ژن های HBB و HBAs به صورت خوشه ای بوده با چندین ژن مرتبط می باشند. تمامی این ژن ها دارای حداقل 3 اگزون هستند که به وسیله اینترون ها از هم جدا شده اند.

افراد مبتلا به آلفا تالاسمی با نقص در تولید زنجیره آلفا مشخص می شوند. با توجه به اینکه هر فرد دارای دو عدد زنجیره آلفا می باشد اگر جهش تنها منجر به عدم تولید یکی از زنجیره ها گردد، آلفا تالاسمی مینور و اگر تولید هردو زنجیره آلفا مختل شود آلفا تالاسمی ماژور ایجاد خواهد شد.

انواع آلفا تالاسمی

آلفا تالاسمی از لحاظ بالینی دارای دو شکل می باشد که عبارتند از:

حالت های بیمار الفا تالاسمی:

سندرم Hb Bart

نام دیگر این نوع از آلفا تالاسمی، سندرم هیدروپس جنینی هموگلوبین بارتhemoglobin Bart hydrops fetalis) syndrome) می باشد که شدیدترین حالت (sever form) این بیماری است (تالاسمی ماژور) و اغلب منجر به مرگ در دوران نوزادی می شود. هموگلوبین نوزادان مبتلا به Hb Bart به صورت γ₄ است که تقریبا عملکرد فیزیولوژیکی ندارد.

در این نوع از تالاسمی آلفا، تنها هموگلوبین جنینی پورتلند (ζ2γ2) (Hb Portland) به شکل عملکردی در حال فعالیت است و عامل زنده ماندن نوزاد می باشد. جنین های مبتلا به سندرم بارت اغلب یا در رحم (بین هفته های 23 تا 38) یا مدت کوتاهی پس از تولد فوت میمیرند.

علت:

علت اصلی بروز جهش های حذف/غیرفعال سازی بزرگ در هر 4 ژن کد کننده آلفا گلوبین –/– (deletion/inactivation of all four α-globin genes) که شامل ژن های HBA1 و HBA2 است، می باشد
به ندرت در افراد مبتلا به سندرم Bart واریانت غیر حذفی (non-deletion variant) (–/αND) مشاهده می گردد

علائم:

آغاز ادم (edema) عمومی بدن پیش از تولد
کم خونی شدید
بزرگ شدن کبد و طحال (Hepatosplenomegaly)
بیماری های قلبی عروقی
ناهنجاری های سیستم ادراری تناسلی
اریتروپوئز خارج مدولاری (Extramedullary erythropoiesis)
جفت عظیم (massive placenta)
رتیکولوسیتوز (Reticulocytosis) متغییر که ممکن است بیش از 60% باشد
تاخیر در رشد مغز (retardation in brain growth)
ناهنجاری های اسکلتی

بیماری HbH

بیماری هموگلوبین H، شدیدترین حالت غیرکشنده از آلفا تالاسمی است که تنها یک نسخه کارآمد از ژن HBA در آن وجود دارد و نوزاد در بدو تولد علائمی مانند کم خونی های خفیف تا متوسط را نشان می دهد. در این بیماری ساختار هموگلوبین افراد به شکل 4β بوده و به ندرت نیاز به دریافت خون پیدا می کنند.

علت:

علت اصلی بروز جهش حذف/غیرفعال سازی بزرگ (deletion/inactivation) در 3 ژن α-globin (–/-α) است
به ندرت بیماری HbH ناشی از هتروزیگوت مرکب (Compound Heterozygous) برای حذف در ژن MCS-R2 و یک حذف اضافی از ژن آلفا [(αα)MCS-R2/-α] می باشد

علائم:

بزرگ شدن طحال و کبد (Hepatosplenomegaly) در اغلب بیماران
زردی خفیف
امکان ابتلا به سنگ صفرا یا دوره های حاد همولیز (Hemolysis) در پاسخ به عفونت ها و یا قرار گیری در معرض داروهای اکسیدان
کم خونی میکروسیتیک (microcytic anemia)
بروز تغییرات استخوانی
رتیکولوسیتوز (Reticulocytosis) متوسط و حدود 3% تا 6%

حالت های ناقل بیماری آلفا تالاسمی:

صفت آلفا تالاسمی (Alpha-thalassemia trait)

در این حالت فرد دارای دو نسخه سالم از ژن آلفا گلوبین است که می توانند به صورت سیس (sis) و با ژنوتیپ –/αα و یا ترانس (Trans) و با ژنوتیپ -α/-α مشاهده شوند. ساختار هموگلوبین در این دسته از ناقلین (carriers) نسبتا نرمال است اما درجات خفیفی از کم خونی هایپوکرومیک-میکروسیستیک (microcytic hypochromic trait) را بروز می دهند.

خطر انتقال بیماری به نسل بعد در حالت sis:
25% بیماری HbH
25% ناقل خاموش
25% α⁺-thalassemia trait/carrier
25% هموگلوبین نرمال

خطر انتقال بیماری به نسل بعد در حالت Trans:
50% ناقل خاموش
50% α⁺-thalassemia trait/carrier

ناقل خاموش آلفا تالاسمی (α-Thalassemia Silent Carrier)

در این حالت تنها یک ژن آلفا گلوبین دچار حذف شده است و ژنوتیپ فرد ناقل به صورت α-/αα می باشد. در این حالت سنتز هموگلوبین در بدن تا حد زیادی طبیعی است و دارای عملکردی نرمال می باشد. این نع از تالاسمی آلفا ممکن است در اثر جهش های غیر حذفی رخ داده باشد و فرد علائم بالینی خاصی را بروز نمی دهد.

خطر انتقال بیماری به نسل بعد:
25% خطر ابتلا به بیماری HbH
25% ناقل خاموش
25% α +-thalassemia trait/carrier
25% هموگلوبین نرمال

انواع حالت های ناقلین بیماری آلفا تالاسمی

Carrier State Terminology	Definition	Symbol	Genotype	name
α-thalassemia silent	از یکی از کروموزوم های 16 تنها مقداری پروتئین آلفا گلوبین تولید می شود.	α⁺	-α/αα	صفت آلفا تالاسمی
α⁰ trait (α⁰-thalassemia)	از یکی از کروموزوم های 16 هیچ پروتئین آلفا گلوبینی تولید نمی شود.	α⁰	–/αα	ناقل خاموش آلفا تالاسمی (sis)
α+-thalassemia trait	از هر دو کروموزوم 16 مقداری پروتئین آلفا گلوبین تولید می شود.	α⁺	-α/-α	ناقل خاموش آلفا تالاسمی (trans)

بیماری های ژنتیکی مرتبط با آلفا تالاسمی

در این بخش به معرفی برخی بیماری های زنتیکی مرتبط با تالاسمی آلفا می پردازیم که عبارتند از:

آلفا تالاسمی / سندرم ناتوانی ذهنی (intellectual disability syndrome)، مرتبط با کروموزوم 16 (ATR-16 Syndrome)

یک سندرم حذف ژن پیوسته (a contiguous gene deletion syndrome) است که ناشی از یک حذف انتهایی بزرگ بازوی کوتاه کروموزوم 16 در موقعیت 16p13 می باشد. این اختلال ژنتیکی نادر است و افراد مبتلا به دلیل از دست دادن بخش بزرگی از کروموزوم 16 (حدود 900-1700 kb) دچار مونوزومی (monosomy) شده و چندین ژن مجاور از جمله ژن های HBA1 و HBA2 از دست می روند. این جهش حذفی به شکل de novo و بدون سابقه خانوادگی ابتلا به این بیماری رخ می دهد. از جمله علائم بروز یافته در این مبتلایان می توان به ناتوانی ذهنی، پای پرانتزی، میکروسفالی، تالاسمی آلفا، چشم های دور از هم نسبت به حالت طبیعی (Hypertelorism)، گوش های کوچک، گردن کوتاه و پل بینی پهن و برجسته اشاره کرد.

آلفا تالاسمی اکتسابی (α-thalassemia-myelodysplastic syndrome; ATMDS)

گاهی اوقات، بیمارانی که قبلا اریتروپوز (erythropoiesis) طبیعی داشته اند، به شکل اکتسابی به تالاسمی آلفا مبتلا می‌شوند که معمولاً در زمینه بدخیمی خونی (hematologic malignancy) ایجاد می گردد. تمام موارد آلفا تالاسمی اکتسابی در زمینه یک اختلال کلونال زمینه ای خون سازی، که بیشتر نوعی سندرم میلودیسپلاستیک (MDS) است، ایجاد می شود. بنابراین، این وضعیت در حال حاضر به عنوان آلفا تالاسمی میلودیسپلازی شناخته می گردد. از تظاهرات بالینی ATMDS می توان به حالت شدید بیماری HbH همراه با کم خونی میکروسیتیک هیپوکرومیک اشاره کرد.

علت بروز آلفا تالاسمی و الگوی توارث آن

بیماری آلفا تالاسمی مرتبط با درجات مختلفی از جهش در ژن های کدکننده آلفا گلوبین می باشد. در یک فرد نرمال، چهار ژن آلفا گلوبین وجود دارد که هر دو در موقعیت 16p13.3 واقع شده اند. خوشه ژنی آلفا گلوبین از 7 ژن تشکیل شده که مهم ترین آنها ژن های HBA1 و HBA2 هستند. جهش و غیرفعال شدن این ژن ها منجر به از دست رفتن بیان ژن های آلفا گلوبین و عدم تولید محصول می گردد، بنابراین هرچه تعداد ژن هایی که دچار جهش می شوند شدت (severity) بیماری افزایش می یابد. از مهم ترین جهش های حذف (deletion) که در ژن آلفا گلوبین رخ می دهد می توان به α^3.7– (3.7-kb deletion) ، -α^4.2 (4.2-kb deletion)، —^SEA (Southeast Asian deletion)، —^THAI (Thailand deletion)، —^FIL (Filipino deletion)،–^MED(Mediterranean deletion)، -α^CD59 ، -α^20.5 و -α^{IVS I-1} اشاره کرد.

موقعیت برخی از شایع ترین جهش های حذفی ژن آلفا روی کروموزوم 16

از دیگر جهش هایی که باعث ایجاد بیماری تالاسمی آلفا در افراد می گردد می تواند به جهش های غیرحذفی (non-deletion) در ژن آلفا گلوبین اشاره کرد که عامل بروز بیماری هایی نظیر Hb Constant Spring (CS) می باشد. این حالت از آلفا تالاسمی در اثر جهش جایگزینی (substitution) در کدون خاتمه (Termination codon) TAA→CAA ایجاد می گردد. از دیگر انواع این دسته از بیماری آلفا تالاسمی می توان به Hb Pakse (-α4PS) اشاره کرد که کدون پایانی دچار جهش جایگزینی شده است (UAA→CAA). این دسته از جهش هایی که در کدون خاتمه رخ می دهند منجر به طویل شدن (Elongation) پروتئین آلفا گلوبین و بروز مشکلات بالینی مختلفی مانند نارسایی کبد، بیماری های قلبی و اختلالات غدد درون ریز می شوند. در برخی بیماران مبتلا به Hb Constant Spring (CS) زمانی که سطح هموگلوبین به شدت کاهش می یابد، فرد نیازمند تزریق گلبول های قرمز خواهد بود.

از دیگر جهش هایی که باعث تغییر در سطح آلفا گلوبین تولید شده می شوند، سه برابر شدن ژن های α-گلوبین (ααα) یا α-triplication است که ناشی از نوترکیبی همولوگ بین ژن های آلفا-گلوبین مضاعف شده (duplicated α-globin genes) می باشد. افرادی که دارای این جهش هستند بندرت علائم بالینی بروز می دهند و پارامترهای خونی آنها طبیعی به نظر می رسد. با این حال، زمانی که α-triplication در ژن های آلفا گلوبین با جهش در ژن β-گلوبین در فردی وجود داشته باشد، نقش قابل توجهی در پاتوفیزیولوژی تالاسمی با بدتر شدن سنتز نامتعادل زنجیره آلفا-گلوبین و تأثیر بر بلوغ و بقای اریتروئید خواهند داشت. دو نوع α-triplication در ژن آلفا گلوبین وجود دارد که شامل ααα^anti3.7 (شایع در آفریقا، خاورمیانه و مدیترانه) و ααα^anti4.2 (شایع در آسیایی) می باشد.

علاوه بر این، یک نوع بازآرایی غیرعادی (unusual rearrangement) خوشه ژن آلفا گلوبین به نام آلل HKαα (αα هنگ کنگ) گزارش شده است که دارای crossover junctions بین -α^3.7 و ααα^anti4.2 می باشد. باید توجه داشت که آلل HKαα واقعا دارای 3 کپی از ژن آلفا گلوبین نیست و نوعی از α-triplication به شمار نمی رود.

متداول ترین جهش های ژن آلفا گلوبین در جمعیت های مختلف

نوع جهش متداول آلفا تالاسمی	جمعیت
-α^3.7	نوار استوایی آفریقا شامل کشورهایی نظیر نیجریه، ساحل عاج و کنیا
-α^3.7/-α^3.7	مدیترانه
-α^3.7	عمان
-α^3.7 / -α^4.2	هند
· Alpha⁰-thalassemia alleles (–^SEA, —^THAI, —^FIL) · α⁺-thalassemia alleles (-α) · Hb^{Constant Spring} (Hb^CS)	جنوب شرق آسیا

نرخ شیوع آلفا تالاسمی

بیماری تالاسمی آلفا جز بیماری های ژنتیکی است که در سراسر دنیا مشاهده می شود اما میزان شیوع آن در بین جمعیت آسیایی تبار ها بسیار رایج است به طوری که در بخش هایی از جنوب شرق آسیا و چین حدود 40% از جمعیت ناقل (carrier) این بیماری هستند. از دیگر جمعیت هایی که فراوانی ابتلای بالایی به آلفا تالاسمی دارند می توان به خاورمیانه، هند، آفریقا و مناطق مدیترانه اشاره کرد. در جدول زیر شایع ترین جهش های ژن آلفا گلوبین در مبتلایان به آلفا تالاسمی در جمعیت های مختلف ذکر شده است.

نام های دیگر آلفا تالاسمی

Alpha-thalassemia
Α-thalassemia

روش های تشخیص آلفا تالاسمی

در این قسمت انواع روش های ممکن جهت تشخیص بیماری الفا تالاسمی در افراد معرفی می شود که عبارتند از:

آنالیز هموگلوبین خون

مشخص کردن کیفیت هموگلوبین در خون افراد را می توان به کمک تکنیک هایی نظیر HPLC و الکتروفورز مشخص کرد. اغلب از این تکنیک ها به منظور تعیین نوع تالاسمی و ناقل بودن افراد استفاده می شود.

شمارش کامل خون

تست شمارش کامل خون (Complete Blood Count) یا به اختصار CBC، با استفاده از آنالیزورهای هماتولوژی خودکار در آزمایشگاه انجام می شود. با این حال، Hb، میانگین حجم بدنی (MCV) و میانگین غلظت هموگلوبین گلبولی (MCHC) نمی توانند بین صفت تالاسمی و کمبود آهن یا بین آلفا و بتا تالاسمی تفاوت قائل شوند. علاوه بر این، تالاسمی تأثیر مستقیمی بر تعداد پلاکت ‌ها و WBC ندارد. در افراد مبتلا به تالاسمی تعداد RBC افزایش می یابد، که می تواند یک ویژگی متمایز کننده از کم خونی فقر آهن باشد که تعداد گلبول های قرمز پایینی خواهند داشت.

بررسی آهن خون

در صورتی که سطح فریتین سرم طبیعی یا کمی افزایش را نشان دهد و از سوی دیگر میزان ترانسفرین نرمال باشد، نشان دهنده تالاسمی است. در صورت کم خونی فقر آهن به ترتیب سطح فریتین و ترانسفرین، کاهش و افزایش می یابد.

اسمیر محیطی

با انجام روش اسمیر محیطی (Peripheral smear) می توان کم خونی هیپوکرومیک میکروسیتیک (microcytic hypochromic anemia)، سلول های هدف، سلول های teardrop و سلول هایی با basophilic stippling را بررسی کرد. با این حال، این یافته ها با کم خونی فقر آهن مشترک بوده و وجود «golf ball-like Hb inclusions» نشان دهنده بیماری HbH می باشد.

آزمایش ژنتیک

یکی از مشکلات در بحث تشخیص و درمان بیماری تالاسمی آلفا این است که در برخی مبتلایان چندین نوع جهش حذفی/غیرحذفی وجود دارد که منجر به بروز علائم متفاوتی می گردد. یکی از بهترین روش ها جهت تشخیص دقیق بیماری آلفا تالاسمی انجام آزمایشات ژنتیکی مختلفی نظیر MLPA (multiplex ligation-dependent probe amplification)، Reverse Dot Blot، NGS، آنالیز منحنی ذوب با Real-Time PCR و Allele-specific PCR می باشد.

تکنیک MLPA (Multiplex ligation-dependent Probe Amplification):

نوعی Multiplex PCR است که به منظور تشخیص جهش های مضاعف شدگی/حذف (duplication/deletion) در یک ناحیه استفاده می شود. در تکنیک MLPA از پرایمرها و پروب های نشان دار شده استفاده می گردد که برای شناسایی توالی های خاصی طراحی شده اند. پروب های نشان دار مورد استفاده در این روش به شکل دو نیم پروب 5′ MLPA prob و 3′ MLPA prob سنتز می شوند که مختص شناسایی بک توالی خاص هستند، از سوی دیگر از برخی پرایمر های جهانی (Universal primers) نیز در MLPA استفاده می گردد که امکان تقویت همزمان multiplex PCR را برای همه پروب ها فراهم می کند.

محصول Trita® α-thalassemia InDel Diagnostic Kit به منظور شناسایی حذف ها و مضاعف شدگی در کلاستر ژنی آلفا گلوبین انسانی شامل حذف α^3.7– ، -α^4.2 ، —^SEA، —^THAI ، —^FIL ،–^MED، -α^20.5 و پدیده α-triplication که منجر به بروز بیماری تالاسمی آلفا می شوند طراحی و تولید شده است. اساس عملکرد این محصول، روش نوین Multiple Fluorescent Probe Amplification (MFPA) می باشد و با استفاده از DNA تخلیص شده از خون محیطی (Peripheral blood) افراد بالغ و یا نوزاد امکان تشخیص آلفا تالاسمی را فراهم می سازد.

آنالیز Reverse Dot Blot:

از این تکنیک برای شناسایی بهتر جهش های مشکوک استفاده می شود که در آن محصول PCR را بر روی یک صفحه فیلتر غشایی به شکل نقطه (Blot) منتقل کرده و با allele-specific oligomer (ASO) DNA probe هیبرید می کنند.

تکنیک NGS (Next Generation Sequencing):

در تکنیک NGS یا توالی یابی نسل بعدی می توان کل ژنوم فرد را با سرعت بالا توالی یابی کرد که در آنالیز تمام نواحی کد کننده ژن آلفا گلوبین، نواحی تنظیمی کلیدی و ژن های modifier مورد استفاده قرار می گیرد.

توالی یابی مستقیم DNA (Direct DNA Sequencing):

در این روش محصول PCR به طور مستقیم و با تکنیک سانگر توالی یابی یا خوانش می شود.

آنالیز منحنی ذوب با Real-Time PCR:

روش Real-Time PCR را می توان بهتر از روش PCR معمولی در نظر گرفت زیرا زمان کمتری صرف انجام روند واکنش تکثیر می گردد، همچنین خطر آلودگی پس از PCR در آن پایین است.

درمان آلفا تالاسمی

افرادی که ناقل بیماری تالاسمی آلفا هستند (α⁺– یا α⁰-) معمولاً نیازی به درمان ندارند، زیرا کم خونی آنها یا بسیار خفیف است. البته این افراد ممکن است در نتیجه کمبود های تغذیه ‌ای هم‌ زمان، مانند کمبود آهن، فولات یا ویتامین B12 دچار کم خونی شوند، بنابراین باید به درستی مدیریت گردد. مصرف مکمل های آهن در صورتی که فرد کم خونی نداشته باشد می تواند منجر به افزایش بار آهن خون شده و خطرناک باشد، بنابراین مصرف قرص های آهن باید تحت نظر پزشک و با صلاحدید ایشان انجام شود.

مبتلایان به آلفا تالاسمی نوع HbH گاهی علائم خفیفی را بروز می دهند که نیازی به دریافت خون نخواهد بود، اما در برخی افراد علائم بسیار شدید است و تزریق خون باید به شکل منظمی انجام شود. اگر سطح هموگلوبین (Hb) به طور ناگهانی به دلیل بحران های همولیتیک یا آپلاستیک کاهش یابد، افراد مبتلا به بیماری حذفی HbH ممکن است به تزریق گلبول های قرمز نیاز داشته باشند. شدید حالت بیماری آلفا تالاسمی نوع Hb Bart است که در اکثر بارداری هایی که جنین مبتلا به این بیماری می باشد، جنین سقط شده و بارداری خاتمه می یابد. با این حال، تعدادی از جنین های مبتلا به این بیماری زنده ماند و به دنیا می آیند که امارها نشان می دهند حدود 50% از این نوزادان دچار تاخیر در رشد (Growth retardation) و 20% تاخیر در تکوین عصبی (neurodevelopmental delay) بودند.