Hemoglobinopatier og fremmedartede navn

Hemoglobinmolekylets struktur

Hemoglobinmolekylet er en tetramer bygd opp av parvis identiske polypetidkjeder, to α-kjeder og to ikke-α-kjeder. Hver kjede er bundet til et hememolekyl. Ikke-α-kjedene er enten α-kjeder, δ-kjeder eller γ-kjeder. I embryonalperioden finnes egne hemoglobinformer som ikke omtales nærmere her.

Fra fosteret er omkring tre måneder består hemoglobinet hovedsakelig av HbF (føtalt hemoglobin, α2γ2) (fig 1), som også er den dominerende hemoglobinform ved fødselen. I løpet av første leveår erstattes γ-kjedene med β-kjeder, slik at HbA (adult hemoglobin, α2β2) blir kvantitativt viktigst. Det produseres også en liten mengde HbA₂ (α2δ2). Hos voksne er minst 95 % av hemoglobinet HbA, og mindre enn 4 % er HbA₂ (α2δ2). Noen har også en liten rest av HbF (mindre enn 3 %).

Det er ulik hemoglobinkjedesammensetning i hemoglobinmolekylene gjennom fosterliv, i første leveår og i voksen alder. Ved fødselen består hemoglobinet hovedsakelig av HbF. Hos voksne er det > 95 % HbA i normalt hemoglobin. HbA = 2α2β, HbF = 2α2γ, HbA₂ = 2α2δ

Genene for α-kjeder er på kromosom 16, med to identiske gener på hvert kromosom. Genene for β-, γ- og δ-kjedene er på kromosom 11, ett par gener for hver kjede. Gjennom kompleks regulering blir det produsert like mengder α-kjeder og ikke-α-kjeder.

Geografisk utbredelse av hemoglobinopatier

Frekvensen av gendefektene kan variere betydelig fra land til land. Felles for områder med høy sykdomsfrekvens er at malaria forekommer eller har forekommet endemisk. Heterozygote bærere er til en viss grad beskyttet mot malaria og har dermed et utviklingsfortrinn.

Migrasjon har ført til at hemoglobinopatier nå finnes over hele verden. I Norge har vi store innvandrergrupper fra Pakistan, det tidligere Jugoslavia, Vietnam, Irak, Iran, Tyrkia, Sri Lanka og Somalia (3), land hvor arvelige defekter i hemoglobinsyntesen er hyppig (fig 2). I Oslo er hvert fjerde barn første- eller annengenerasjons innvandrer med ikke-vestlig opprinnelse (3) .

Områder hvor de ulike hemoglobinopatiene forekommer hyppig

Vi vil i det følgende hovedsakelig konsentrere oss om talassemier og sigdcelleanemi.

β-thalassemia minor

Den heterozygote formen for β-talassemi er en bærertilstand, β-thalassemia minor, og preges av en lettgradig anemi (Hb-verdi i størrelsesorden 8 – 12 g/100 ml). Hb-verdien kan også være normal. MCV- og MCH-verdien er nærmest alltid nedsatt (i størrelsesorden henholdsvis < 70 fl og < 26 pg), og erytrocyttallet kan være noe økt. Det relative overskuddet av α-kjeder aggregerer i erytrocyttforstadiene og gir et blodbilde karakterisert av hypokrome mikrocytter, som kan ses i blodutstryk som blinkceller (target cells).

Ifølge WHOs kartlegging av bærerfrekvens relatert til de største etniske gruppene som er representert i Norge, er frekvensen i Pakistan, Irak, Iran, Vietnam og tidligere Jugoslavia i størrelsesorden 3 – 5 % (4 – 6)

Det er viktig å se β-thalassemia minor som en differensialdiagnose til jernmangelanemi, særlig i innvandrerbefolkningen.

β-thalassemia major

I homozygot form gir β-talassemi alvorlig sykdom. Produksjonen av β-kjeder er da redusert i en slik grad at det oppstår en transfusjonskrevende anemi (Hb-verdi i størrelsesorden 3 – 7 g/100 ml). Sykdommen debuterer som regel i løpet av første leveår når HbF (α2γ2) gradvis skal erstattes av HbA (α2β2). Det store overskuddet av α-kjeder som aggregerer i erytrocyttforstadier fører til destruksjon av umodne forstadier både i blod og beinmarg (fig 3). Erytropoesen er ineffektiv, og det erytropoide vev økes kompensatorisk. Ubehandlet fører dette til splenomegali og hepatomegali. Utvidelse av den røde beinmargen gir karakteristiske skjelettdeformiteter. Hyppige blodtransfusjoner og økt jernopptak fra tarmen på grunn av økt erytropoese (mekanisme ukjent) resulterer over tid i jernavleiring i vitale organer. Hjertesvikt som et resultat av uttalt hemosiderose er den hyppigste dødsårsaken (7).

Skjematisk fremstilling av patofysiologien ved β-thalassemia major

Det store antallet gendefekter med varierende alvorlighetsgrad gjør at graden av sykdomsmanifestasjon ved β-talassemi kan variere. Betegnelsen β-thalassemia intermedia brukes om kliniske tilstander som er mindre alvorlige enn β-thalassemia major.

α-thalassemia

α-thalassemia er verdens hyppigste enkeltgensykdom, med høyest forekomst i tropiske og subtropiske strøk (malariaområder) i Europa, Afrika og Asia. Hvert kromosom 16 har to α-globingener, slik at hvert individ har fire alleler (αα/αα). Tap av ett allel (–α/αα) gir ingen symptomer og små eller ingen endringer i blodbildet. Denne formen for α-talassemi kalles også α⁺-talassemi, og den er den mest utbredte. Selv i homozygot form (–α/–α) gir den sjelden symptomer, kun en lett anemi med mikrocytose og hypokromasi. Tap av to alleler på samme kromosom (– –/αα) gir det samme kliniske bildet som ved homozygot α⁺-talassemi. Denne varianten kalles også α⁰-talassemi, fordi begge allelene på samme kromosom mangler.

α⁰-talassemi finnes først og fremst i Sørøst-Asia, men forekommer også i noen middelhavsland og arabiske land.

Kombinert heterozygoti for α⁰- og α⁺ gir tap av tre alleler (– –/– α). Dette gir HbH-sykdom med kronisk hemolytisk anemi og splenomegali med varierende alvorlighetsgrad. Overskudd av β-kjeder danner HbH, som er hemoglobin med fire β-kjeder (β;4). HbH har for stor affinitet til oksygen og fungerer derfor dårlig som oksygentransportør. Dessuten feller det ut i erytrocytter, slik at disse hemolyserer.

Ved tap av alle fire allelene (– –/– –), homozygoti for α⁰-talassemi, er det total mangel på α-kjeder, hvilket resulterer i HbBarts (γ4) hydrops føtalis. Med bakgrunn i at α-kjeder inngår i alle hemoglobintyper etter embryonalperioden, utvikles anemi og hydrops føtalis allerede i fosterlivet.

60 % av alle tilfeller med hydrops føtalis i Sørøst-Asia er forårsaket av HbBarth (8). Når fosteret har HbBarth, er det også fare for svangerskapskomplikasjoner hos mor, som beskrevet tidligere (9).

Hemoglobinvarianter

De mest utbredte hemoglobinvariantene rammer β-kjeden. Enkle aminosyresubstitusjoner gir kjedene endret struktur, slik at evnen til oksygentransport påvirkes. Den viktigste hemoglobinvarianten er HbS, som omtales for seg. HbC, HbE og HbD gir få eller ingen symptomer i heterozygot form, men kan gi lavgradig anemi og mikrocytose hos homozygote.

HbS-sigdcelleanemi

I HbS er strukturen på β-kjeden endret fordi aminosyren glutaminsyre i β6 er erstattet med valin. Hvis den andre β-kjeden er normal, gir HbS ingen plager eller endringer i blodbildet, heller ikke mikrocytose. Homozygot HbS gir sigdcelleanemi. Sykdommen utvikler seg i løpet av første leveår, etter hvert som produksjonen av β-kjeder tiltar.

HbS i deoksygenert form polymeriserer og deformerer erytrocyttene når andelen er høy i forhold til normalt hemoglobin, og det dannes karakteristiske sigdceller. Disse er stive og tvinner seg i hverandre på en slik måte at mikrosirkulasjonen hemmes. Det oppstår infarkter i milt, lunger, hud, knokler og sentralnervesystem. I Afrika sør for Sahara og i deler av India er bærerfrekvensen av HbS i enkelte områder opp mot 40 % (2). 8 % av afroamerikanere er bærere av HbS (10).

Kombinert heterozygoti

Høy bærerfrekvens av flere ulike hemoglobinvarianter og talassemier forekommer gjerne i samme befolkningsgrupper. Kombinasjonen HbE/β-talassemi kan gi sykdom som klinisk arter seg som β-thalassemia major. Både β-talassemi og HbE er vanlig i Sørøst-Asia.

HbS/β-talassemi kan gi alvorlig sigdcellesykdom. Hvis en α-talassemivariant kombineres med gendefekter i β-kjeden, gir det ofte ingen forverringer i sykdomsbildet, og bærere av denne kombinasjonen er friske. Det hender endog at hematologiske manifestasjoner blir mildere, sannsynligvis fordi misforholdet mellom mengden β-kjeder og α-kjeder utjevnes.

Diagnostikk av hemoglobinopatier

Både β-talassemi og hemoglobinvarianter kan påvises ved hemoglobinfenotyping, enten med høytrykksvæskekromatografi (HPLC) eller isoelektrisk fokusering. Ved β-thalassemia minor er det en reaktiv økning av de hemoglobintypene som ikke inneholder β-kjeder, HbA₂ (α2δ2) og noen ganger HbF (α2γ2). HbA₂ > 4 % oppfattes utvetydig som β-thalassemia minor. Ved β-thalassemia major finnes 70 – 100 % HbF (α2γ2) også etter at pasienten har passert seks måneders alder. Ved fødselen eller prenatalt kan diagnosen bare stilles ved hjelp av gentest.

Diagnose av de ulike hemoglobinvarianter stilles oftest ved hemoglobintyping. Mangel på α-kjeder endrer ikke de ulike hemoglobintypenes prosentvise sammensetning, α-talassemiene er derfor vanskelig å påvise med disse metodene. Sikker diagnose av α-talassemier kan derfor kun oppnås med molekylærgenetiske analyser av de ulike mutasjoner.

Behandling av β-thalassemia major og sigdcelleanemi

Ved β-thalassemia major er hovedbehandlingen blodtransfusjoner. For å motvirke reaktiv økning av erytropoese og splenomegali gis transfusjoner hyppig, hver annen til fjerde uke. Hyppige transfusjoner fører imidlertid til akkumulering av store mengder jern i kroppen, og av den grunn anbefales det å transfundere først når Hb-verdien < 9,5 g/100 ml (11). For å motvirke jernopphopning gis kjelerende behandling, f.eks. desferoksamin (Desferal) administrert subkutant med infusjonspumpe, gjerne over natten. Behandlingen er særdeles belastende fordi den ofte må gjennomføres 5 – 6 ganger i uken.

Ved sigdcellekrise er behandlingen rehydrering og analgetika. Det er først og fremst personer med uttalte anemisymptomer som skal ha blodtransfusjoner ved sigdcelleanemi. Pasienter med alvorlige og hyppige sirkulasjonsforstyrrelser bør få tilførsel av normale erytrocytter for å øke andelen HbA i forhold til HbS. I praksis gjelder det å redusere risikoen for alvorlig tromboembolisk sykdom i sentralnervesystem og lunger. Disse pasientene kan også behandles med hydroksyurea, som stimulerer danning av HbF og dermed motvirker tendensen til polymerisering av HbS.

Den eneste kurative behandling for β-thalassemia major og sigdcelleanemi er beinmargstransplantasjon med HLA-identisk giver. Prognosen er god når transplantasjonen skjer før det er oppstått senskader (12). I Norge er sju pasienter med β-thalassemia major transplantert, med godt resultat.

Sammenhengen mellom lav MCV-verdi og hemoglobinopati

I en treårsperiode ble det ved Avdeling for medisinsk biokjemi, Rikshospitalet, utført hemoglobintyping hos alle pasienter med MCV < 70 fl (referanseområde 82 – 102 fl).

Hensikten var å undersøke forekomsten av hemoglobinopati, hovedsakelig talassemi, i en norsk populasjon. De aktuelle pasientene var innlagt i sykehuset eller til poliklinisk konsultasjon. Hemoglobintyping ble utført med høytrykksvæskekromatografimetodikk, Variant β-thalassemia short program (Bio-Rad laboratories, Hercules, California, USA). Metoden påviser b-talassemier og noen hemoglobinopatier, blant annet HbS, HbC og HbD/HbE (skiller ikke mellom HbD og HbE). Det ble totalt utført hemoglobintyping hos 263 pasienter, av disse hadde 119 navn som tydet på ikke-vestlig opprinnelse.

Vi fant 43 personer med β-thalassemia minor (tab 1). I tillegg hadde fire en hemoglobinvariant (HbE, HbD eller HbC). Av de 47 med påvist hemoglobinopati var det 42 med fremmedartede, ikke-vestlige navn. Det vil si at 35 % av personene med ikke-vestlig navn hadde β-thalassemia minor eller en hemoglobinvariant som årsak til mikrocytosen. Det viste seg også at de fem med patologisk hemoglobintyping og helnorsk navn hadde opprinnelse i et av landene med høy frekvens av hemoglobinopatier.

Diskusjon

Det finnes i dag 234 000 personer i Norge med bakgrunn fra et ikke-vestlig land (3). I Danmark regner man med at opptil 8 % av innvandrerbefolkningen har eller er bærer av hemoglobinsykdom (13). En undersøkelse utført i Norge for årene 1996 – 97 antyder dog noe lavere insidens enn i Danmark (14).

Diagnostikk av de hyppigste hemoglobinopatier (α-talassemi, β-talassemi, sigdcelleanemi, HbE) er intet stort problem med dagens laboratorierepertoar. Spørsmålet er om leger i Norge i stor nok grad inkluderer de aktuelle undersøkelsene i en anemiutredning. Bakgrunnen for vår undersøkelse var å finne ut i hvilken grad én enkelt analyse som MCV er nyttig i utredningen av hemoglobinopati. Vi fant at i en gruppe mennesker med utenlandsk navn og lav MCV-verdi (< 70 fl) hadde 35 % hemoglobinopati, hovedsakelig β-thalassemia minor. Selv om det her er snakk om personer som enten var innlagt eller til poliklinisk konsultasjon på Rikshospitalet, er det sannsynlig at resultatene er representative for den totale innvandrerbefolkning i Norge. Det dreier seg om pasienter som i all hovedsak behandles for andre lidelser enn hemoglobinsykdom og hvor lav MCV-verdi og hemoglobinopati ble påvist ved en tilfeldighet. I prøver fra pasienter uten genetiske røtter i talassemiområdene fant vi ikke noen med hemoglobinopati. Det er imidlertid tidligere beskrevet talassemi hos to norske familier uten innvandrerbakgrunn (15)

En liknende studie som vår er utført i Danmark (16). Der ble det blant 239 pasienter under utredning for hemoglobinopati og med MCV-verdi < 80 fl funnet 44 med β-thalassemia minor (18 %). Det er ikke mulig å sammenlikne dette med våre funn fordi det danske materialet inkluderer pasienter som på prøvetidspunktet allerede var under utredning for hemoglobinopati, mens i vårt materiale ble prøvene selektert kun på basis av lav MCV-verdi.

Det er selvsagt et spørsmål om hvor viktig det er å påvise en tilstand hvor plagene kun er lett anemi – og hvor det ikke er behandlingsalternativer. Vi mener det er viktig å stille diagnosen hemoglobinopati for å slippe videre utredning av anemi uten kjent årsak, for å unngå unødvendig jernmedikasjon som forsøk på å behandle en lettgradig anemi, og ikke minst for å påvise bærertilstander i en befolkningsgruppe der man gjerne inngår ekteskap med en slektning (3).

Som vist i denne undersøkelsen er MCV-måling en nyttig metode for å påvise hemoglobinopatier. Dette er i samsvar med den offisielle britiske anbefaling, der det heter at alle med MCH < 27 pg bør testes for talassemi (17). Tradisjonen i England er at det i større grad legges vekt på hypokromasi (MCH) enn mikrocytose (MCV). MCH-måling er sannsynligvis en bedre screeningmetode enn MCV-måling, ikke minst fordi MCH i mindre grad enn MCV endrer seg ved lagring (forsendelse) av prøven. I Danmark er det etablert et screeningprogram for gravide med innvandrerbakgrunn. Alle med MCV < 78 fl blir utredet med spørsmål om hemoglobinopati (18). Kvinner fra Afrika eller kvinner som har etnisk opprinnelse i Afrika, Midt-Østen, India, Kina og Sørøst-Asia blir utredet uavhengig av MCV: både α⁺-talassemier og hemoglobinvarianter kan ha normal MCV-verdi. Hvis en kvinne er heterozygot for en relevant hemoglobinopati, blir også barnets far utredet. Hvis begge er heterozygote, får paret grundig informasjon om risikoen for og konsekvensene av å føde et sykt barn, samt om risikoen ved prenatal diagnostikk og muligheten for abort. Den laboratoriemessige delen av diagnostikken er for en stor del sentralisert til ett laboratorium i Københavns-området. Er tiden inne for å vurdere en liknende rutine i Norge? Problemstillingen er tidligere tatt opp av Eiklid & van der Hagen i Tidsskriftet (19).

Avdeling for medisinsk biokjemi ved Rikshospitalet har som prøveordning innført som rutine å utrede med hemoglobintyping og gentesting alle pasienter med MCV < 70 fl. Resultatene rapporteres alltid til rekvirerende lege, uansett funn, når pasienten har et fremmedartet navn som gir mistanke om etnisk opprinnelse i et land der det er høy insidens av hemoglobinopatier.

Avdeling for medisinsk biokjemi har hatt hemoglobintyping på sitt analyserepertoar i ti år. Vi har nylig etablert gentest for α-talassemi, som omfatter de sju vanligste mutasjonene. Vi kan således påvise 95 % av alle α-talassemier. Når det gjelder andre varianter, kan vi være behjelpelig med å videresende prøver til spesiallaboratorier i utlandet.