Porucha struktury hemoglobinu

_

Hemoglobin se skládá ze čtyř proteinových řetězců – 2x  beta a 2x  alpha globinu.  Srpkovitá anémie je autozomálně recesivní onemocnění projevující se atypickým tvarem červených krvinek, které nemají schopnost dostatečně se deformovat při průchodu kapilárami a jejich hemoglobin má horší schopnost vázat kyslík. Tato závažná choroba je způsobená mutací jediné aminokyseliny v řetězci beta globinu, kdy v pozici 6 dochází k záměně glutamátu za valin.

1. M. Jackson  byl 10 letý Afroameričan, který byl přijat do nemocnice kvůli silným bolestem na hrudi. Nebyla to jeho první hospitalizace. Měl mírné projevy žloutenky, snadno se unavil a měl horečku.  Rentgen hrudníku byl abnormální. Tlak kyslíku v arteriální krvi měl hodnotu pO₂ 6 kPA (normální hodnoty jsou 10-13 kPa). Předpokládáte, že Michael má srpkovitou anémii. Jaký molekulárně biologický/biochemický test byste doporučili pro potvrzení vaší diagnózy, pokud máte k dispozici lyzovanou krev?
2. Jak způsobuje přítomnost valinu v molekule globinu tvorbu srpkovitých krvinek? Kdyby došlo k záměně jiného nukleotidu vedoucí ke změně glutamátu za  aspartát, měla by mutace stejně fatální důsledky?
3. Současná léčba srpkovité anémie tkví v podávání hydroxyurey, která byla zavedena v roce 1998. Tato látka vede k obnovení exprese fetálního globinu. Fetální globin je obvykle během 2 měsíců po narození nahrazován beta globinem (aktivita genu je potlačena metylací), nicméně i fetální globin má podobné funkce jako globin dospělých. Zkuste objasnit, jak exprese fetálního globinu může vést ke zmírnění obtíží pacientů se srpkovitou anémií.
4. Jakou další léčbu byste navrhli?
5. Jak je možné, že mutace potenciálně vedoucí k fatálnímu onemocnění je v určitých afrických regionech zastoupena až ve 40 % populace? Jakou mají nositelé mutace potenciální výhodu?
6. Špičkový hráč amerického fotbalu afroamerického původu, heterozygotní v mutantní formě beta globinu, se zúčastnil zápasu v Mexiku, v nadmořské výšce 2200 m. n. m. Při zápasu ale náhle zkolaboval. Proč by mohla být jedním ze spouštěčů tohoto kolapsu vysoká nadmořská výška? Jakou okamžitou léčbu byste indikovali?