Sichelzellenanämie: Chromosom 11 & genetische Ursache

Was ist Sichelzellenanämie?

Sichelzellenanämie ist eine genetische Blutkrankheit, die durch eine Punktmutation am kurzen Arm des Chromosoms 11 entsteht. Die mutierte Genfolge produziert unelastische, sichelförmige rote Blutzellen, die in den Kapillaren und in der Milz schneller abgebaut werden, als sie vom Körper ersetzt werden können. Die Entdeckung der zugrunde liegenden Ursache der Sichelzellenanämie war ein Meilenstein in der Molekularbiologie, da sie die erste menschliche genetische Krankheit war, bei der ein kausaler Zusammenhang zwischen einer spezifischen Proteinmutation und den äußeren Symptomen der Krankheit hergestellt wurde.

Geschichte

Sichelzellenanämie wurde erstmals 1904 vom Chicagoer Kardiologen James B. Herrick identifiziert, obwohl Berichte über die Symptome der Krankheit bereits seit 1670 in Ghana, Afrika, aufgezeichnet wurden. Im Jahr 1949 veröffentlichten Linus Pauling und seine Kollegen am California Institute of Technology „Sichelzellenanämie, eine molekulare Krankheit“, das feststellte, dass Sichelzellsymptome das Ergebnis einer Mutation im Hämoglobinmolekül waren. Das Hämoglobin-Gen wurde zwischen 1990 und 2003 auf Chromosom 11 während der Forschung des international finanzierten Human Genome Project isoliert.

Die Fakten

Sichelzellenanämie ist eine erbliche, homozygote Krankheit. Um Sichelzellenanämie vollständig auszudrücken, muss ein Individuum zwei Kopien des abnormalen Hämoglobin-Gens haben. Individuen mit einem normalen und einem abnormalen Hämoglobin-Gen sind als Sichelzellenträger bekannt und äußern typischerweise keine unerwünschten Symptome. Stand 2008 sind in Amerika etwa 70.000 Menschen von Sichelzellenanämie betroffen. Aufgrund der genetischen Prädisposition bestimmter Ethnien betrifft die Krankheit hauptsächlich Afroamerikaner.

Mechanismus

Bei der Sichelzellenanämie ist das abnorme Hämoglobin-Gen durch eine einzelne Nukleotid-Polymorphismus in der Beta-Globin-Kette des Hämoglobins gekennzeichnet. Diese Mutation wandelt das DNA-Basenpaar von Adenin zu Thymin um, was zur Protein-Expression von Valin anstelle von Glutamat an Position 6 der Beta-Globin-Kette führt. Da Valin hydrophob ist, polymerisiert es leicht mit anderen hydrophoben Bereichen des Hämoglobinproteins zu starren Fasern. Diese starren Fasern geben den roten Blutzellen ihre Sichelform und sind auch für den Verlust der Elastizität der roten Blutzellen verantwortlich.

Symptome

Sichelzellenanämie erzeugt eine Reihe von Symptomen, die von mild bis sehr schwer variieren. Anämische Symptome, die Reaktion des Körpers auf eine niedrige Blutzahl, können Schwindel, Kopfschmerzen, Atemnot und Brustschmerzen umfassen. Patienten mit Sichelzellenanämie erleben auch akute oder chronische Schmerzepisoden, sogenannte Sichelzellkrisen, als Folge von Sichelzellansammlungen in der Lunge, im Bauch, in den Gelenken und Knochen. Sichelzellenanämie kann auch zu schwereren blutbedingten Komplikationen wie Milzkrise, akutem Brustsyndrom, pulmonaler arterieller Hypertonie, Schlaganfall und Multiorganversagen führen.

Ursachen

Aus der molekularen Analyse von Chromosomenstrukturen haben Forscher am Medical College of Gujarat, Indien, festgestellt, dass das Hämoglobin-Gen mehrere Male durch nicht weniger als vier unabhängige Mutationsereignisse mutiert wurde. Drei dieser Mutationsereignisse fanden in Afrika statt, ein viertes in Zentralindien oder Saudi-Arabien. Alle Mutationsereignisse des Hämoglobin-Gens fanden vor etwa 70.000 bis 150.000 Jahren statt.