Die Hämoglobin-Elektrophorese trennt Hämoglobinvarianten nach Ladung und Größe. HbS (Sichelzellenhämoglobin) migriert langsamer als HbA (normales Erwachsenenhämoglobin) aufgrund einer einzelnen Aminosäuresubstitution (β6 Glu→Val), die seine physikochemischen Eigenschaften verändert.
Molekulare Basis
- HbA: α₂β₂; β-Kette hat Glutaminsäure (negativ geladen) an Position 6.
- HbS: α₂β₂ˢ; Valin (neutral, hydrophob) ersetzt Glutaminsäure.
Warum HbS langsamer migriert (Anode zu Kathode im alkalischen Gel)
- Reduzierte netto negative Ladung: Verlust einer negativen Ladung pro β-Kette (zwei pro Tetramer) → schwächere Anziehung zur Anode → langsamere Migration.
- Polymerisation & Größe: Desoxygeniertes HbS polymerisiert zu langen, starren Fasern (14 Stränge). Selbst im oxygenierten Zustand (während der Elektrophorese) hat HbS eine höhere Tendenz zur Assoziation, was die effektive molekulare Größe und den hydrodynamischen Widerstand erhöht.
- Veränderte Konformation: Valin erzeugt eine hydrophobe Fläche auf der β-Kettenoberfläche, fördert intermolekuläre Interaktionen und reduziert die Löslichkeit.
- Gelmatrix-Interaktionen: HbS-Polymer interagieren stärker mit Agarose-/Celluloseacetatporen, was den Friktionswiderstand erhöht.
Elektrophorese-Muster
- HbAA (normal): Ein einziges schnelles Band (HbA).
- HbAS (Sichelzellenkrankheitsträger): Zwei Bands: HbA (schnell, ~60 %) und HbS (langsam, ~40 %). HbA2 ebenfalls sichtbar (~3,5 %).
- HbSS (Sichelzellenkrankheit): Haupt-HbS-Band; HbF (Fetales Hämoglobin) kann erhöht sein (5–20 %); kein HbA.
- HbSC-Erkrankung: HbS- und HbC-Bands (HbC migriert am langsamsten/nahe dem Ursprung im alkalischen Gel).
Klinischer Nutzen
Elektrophorese (oder HPLC, Isoelektrische Fokussierung) ist der Goldstandard zur Diagnose von Sichelzellenkrankheitsträger/Krankheit, Neugeborenen-Screening und pränataler Diagnostik. Sie unterscheidet HbS von anderen Varianten (HbC, HbE, HbD, HbG) mit ähnlicher Mobilität in einigen Systemen.
