Elettroforesi dell'Emoglobina Fetale: Guida Completa per l'Interpretazione e il Valore Clinico Essenziale

L'emoglobina (Hb) è una proteina contenuta nei globuli rossi responsabile del trasporto dell'ossigeno ai tessuti dell'organismo.

I globuli rossi contengono emoglobina, responsabile del trasporto dell'ossigeno ai tessuti dell'organismo. Ogni molecola di emoglobina è costituita da quattro proteine globulari (catene) strettamente associate tra di loro: ognuna di esse ospita una molecola non proteica, l'eme (un tetrapirrolo a cui è associato un atomo di Ferro, che lega a sè l'ossigeno prelevato dagli alveoli polmonari).

Componenti dell'Emoglobina

Esistono quattro tipi diversi di catene globiniche, designate come: α (alfa), β (beta), γ (gamma), δ (delta).

L'emoglobina dell'adulto è in massima parte HbA: è costituita da due coppie di catene, denominate α (alfa) e ß (beta).
In bassa percentuale si trova l'HbA2, costituita da due catene α e due catene δ (delta).
L'HbF, o emoglobina fetale, è costituita da due catene α e due catene γ (gamma).

Esistono varianti fisiologiche dell’emoglobina e emoglobine atipiche. Le principali varianti fisiologiche dell’emoglobina sono l' A1 (Hb-A1) che rappresenta il 97-98% dell'emoglobina nell'adulto e l’emoglobina A2 (Hb-A2) che costituisce il 2-3% del totale.

L'HbF, o emoglobina fetale, è l'emoglobina predominante nella vita fetale e che diminuisce alle percentuali dell'adulto (1%) dopo i primi sei mesi di vita.

Emoglobina Fetale (HbF)

Nei globuli rossi del feto è possibile identificare una forma di emoglobina diversa da quella adulta. In particolare, l'emoglobina fetale è formata da due catene α e da due catene γ, costituite rispettivamente da 141 e 146 amminoacidi. Le due catene alfa sono identiche a quelle presenti nell'emoglobina adulta, mentre quelle gamma differiscono dalle Beta per 39 amminoacidi.

Questa modifica strutturale conferisce all'emoglobina fetale un'affinità per l'ossigeno superiore; in altre parole, si lega all'ossigeno in modo più tenace rispetto all'emoglobina adulta. Dal punto di vista funzionale, l'emoglobina fetale (HbF od emoglobina F) permette al feto di estrarre con maggiore efficacia l'ossigeno dal sangue materno.

Il trasferimento di ossigeno al sangue fetale attraverso la barriera placentare è favorito anche dalla maggiore concentrazione di emoglobina, più alta di circa il 50% rispetto a quella del sangue materno.

La sintesi delle globine Beta caratterizzanti l'emoglobina adulta, appena percettibile durante la vita fetale, raggiunge il normale regime soltanto verso la fine del terzo mese della vita extrauterina.

Entro il primo anno di vita le concentrazioni di emoglobina fetale scendono a livelli generalmente inferiori all'1%. Adulti normali presentano valori di emoglobina fetale compresi tra lo 0.3% e l'1.2%, meno del 3.5% di emoglobina A2 (α2, δ2), e la rimanete percentuale (in genere > 96%) coperta dall'emoglobina di tipo A.

La differente espressione nel tempo, dal concepimento alla vita adulta, delle diverse catene globiniche nell'uomo dipende dall'attivazione e dallo spegnimento di specifici geni.

Una piccola percentuale di emoglobina fetale viene espressa anche durante la vita adulta ed i suoi livelli possono variare anche di molto sotto l'influenza di fattori quali l'età, il sesso o peculiarità genomiche.

Alcuni soggetti sono affetti dalla cosidetta persistenza ereditaria dell'emoglobina fetale, una condizione benigna in cui concentrazioni importanti di emoglobina fetale (> 10%) persistono anche in età adulta. Si è notato come tale peculiarità, generalmente asintomatica, possa alleviare la severità di certe emoglobinopatie e talassemie.

Una terapia farmacologica capace di aumentare la concentrazione di emoglobina fetale apporta benefici significativi ad alcune categorie di pazienti, come quelli affetti da anemia falciforme o da talassemia Beta. Il prototipo di questi farmaci è stata l'idrossiurea, farmaco antineoplastico ad azione mielosopressiva, che si è dimostrato efficace nell'aumentare i livelli di emoglobina fetale e nel ridurre l'incidenza di crisi dolorose in pazienti affetti da anemia falciforme.

Elettroforesi dell'Emoglobina: Principio e Utilizzo

Esistono diversi tipi di emoglobina, ognuno con una composizione molecolare leggermente diversa. L’elettroforesi dell’emoglobina sfrutta il principio della migrazione differenziale delle proteine in un campo elettrico. Durante il test, un campione di sangue viene applicato su una striscia di gel o cellulosa porosa.

Quindi, una corrente elettrica viene applicata attraverso la striscia, causando la migrazione delle diverse molecole di emoglobina sulla base della loro carica elettrica e delle loro dimensioni molecolari. Poiché ciascuna variante di emoglobina ha una carica e una dimensione specifiche, esse si separano in bande distintive sulla striscia.

Questo test è particolarmente utile nella diagnosi precoce delle patologie del sangue, consentendo ai medici di iniziare il trattamento tempestivamente e di monitorare l’efficacia delle terapie nel corso del tempo.

L’elettroforesi dell’emoglobina è fondamentale per diagnosticare diverse forme di anemia ereditaria, tra cui l’anemia falciforme, la talassemia e altre emoglobinopatie.

Per definizione le emoglobinopatie sono varianti emoglobiniche e vengono ricomprese nei disordini genetici. Attualmente sono state rilevati circa 1000 tipi di emoglobinopatie.

Le Talassemie sono causate da un difetto ereditario che impedisce la normale sintesi delle catene α (α-talassemia) o delle catene ß (ß-talassemia).

Interpretazione dei Risultati dell'Elettroforesi

L’interpretazione dei risultati dell’elettroforesi dell’emoglobina richiede una comprensione approfondita delle diverse varianti di emoglobina e delle loro implicazioni cliniche.

La HbA rappresenta la forma normale di emoglobina negli adulti ed è composta da due catene alfa e due catene beta. Livelli normali di HbA indicano una produzione di emoglobina normale.
La HbA2 è una variante normale dell’emoglobina, composta da due catene alfa e due catene delta. Valori superiori alla norma dell’emoglobina A2 (oltre il 3,5% del totale) possono indicare la presenza di beta talassemia o anemia mediterranea.
La HbF è l’emoglobina presente nei neonati e nei feti ed è composta da due catene alfa e due catene gamma.
L’elettroforesi dell’emoglobina può identificare varianti patologiche come l’HbS (emoglobina falciforme) e l’HbC (emoglobina C).
La HbH è una variante dell’emoglobina composta da quattro catene beta.

Nell’interpretazione dei risultati, i picchi e le bande sull’elettroforesi indicano le diverse varianti di emoglobina. L’interpretazione dei risultati deve tenere conto delle informazioni cliniche del paziente, tra cui la storia familiare di malattie del sangue, sintomi presenti e risultati di altri esami di laboratorio.

Significato Patologico

Nell'utero, il feto normale produce una piccola quota di emoglobina adulta (2,5-5%). Il feto con talassemia maior ne produce ancor meno (inferiore al 2%). Per rilevare durante la gravidanza se un feto è affetto da talassemia maior, è possibile determinare la quantità di emoglobina adulta presente in un campione di sangue prelevato mediante cordocentesi.

La presenza di mutazioni nei geni codificanti per le catene globiniche può determinare la produzione di emoglobine anomale e quindi la presenza di emoglobinopatie. Queste mutazioni possono comportare la produzione di catene globiniche strutturalmente alterate o anche la perdita della produzione di uno o più tipi di catene globiniche.

Circa il 7% della popolazione mondiale è portatore in eterozigosi di una variante genetica in una delle catene dell’emoglobina; il tasso di mutazione può variare notevolmente in base all’etnia. Le mutazioni possono influenzare la struttura dell’emoglobina, la sua funzionalità, la sua velocità di produzione o anche la sua stabilità. La talassemia invece è causata dalla diminuita produzione o carenza di una delle catene globiniche.

L’assetto emoglobinico si prefigge di rilevare eventuali varianti emoglobiniche e/o la quantità relativa dei diversi tipi di Hb. La maggior parte delle varianti emoglobiniche più comuni o delle talassemie possono essere identificate utilizzando una combinazione di questi test. La rilevazione della quantità relativa della variante emoglobinica presente è un valido ausilio diagnostico.

Questo esame è un ausilio alla ricerca delle varianti emoglobiniche o di una classe di patologie note con il nome di talassemie, caratterizzate dalla diminuita produzione o carenza di una delle catene globiniche.

I test di primo livello per la ricerca delle emoglobinopatie in genere utilizzano metodiche volte alla determinazione del tipo e della quantità di emoglobine presenti nel sangue del paziente in esame (assetto emoglobinico). Per la diagnosi delle emoglobinopatie l’esecuzione di un singolo test non è sufficiente. Questa richiede la valutazione complessiva di una serie di esami, eseguiti secondo processi ben definiti.

Il test per la ricerca delle emoglobinopatie viene richiesto come parte dei programmi di screening neonatale (attualmente attivo solo in alcune regioni in Italia). L’esame può essere richiesto nel caso in cui si sospetti un’emoglobinopatia in presenza di segni e sintomi caratteristici. Nella valutazione delle emoglobinopatie deve essere prestata molta attenzione all’interpretazione dei risultati. I risultati in genere riportano il tipo di Hb presenti (quando identificabile) e la loro quantità relativa.

Varianti Emoglobiniche Comuni

Emoglobina S (HbS): Responsabile dell’anemia falciforme. Le persone affette da anemia falciforme presentano entrambe le copie del gene responsabile della produzione di HbS, e pertanto presentano elevate quantità di HbS. Le persone con “tratto” falciforme (eterozigoti) presentano circa il 40% di HbS e il 60% di HbA normale.
Emoglobina C (HbC): Lo stato di portatore di HbC (eterozigoti) è presente in circa il 2-3% delle persone di origine africana.
Emoglobina E (HbE): È una delle varianti beta-globiniche più comuni nel mondo, con una maggiore prevalenza nelle persone originarie del sudest asiatico.
Emoglobina H (HbH): Si forma in alcuni casi di alfa-talassemia. È composta da quattro catene beta globiniche (β4) e viene prodotta in caso di grave carenza delle catene alfa.
Emoglobina di Bart: Si sviluppa nei feti affetti da alfa-talassemia. È composta da quattro catene globiniche gamma (γ4) e viene prodotta in caso di grave carenza delle catene alfa in maniera analoga a quanto avviene per l’HbH.

Considerazioni Aggiuntive

Le trasfusioni di sangue possono interferire con la valutazione delle emoglobinopatie, poiché il metodo analitico non è in grado di distinguere tra l’emoglobina del donatore e della del paziente, interferendo potenzialmente con i risultati del test. Un paziente dovrebbe aspettare diversi mesi dopo una trasfusione prima di sottoporsi a questo esame.

Lo screening delle emoglobinopatie consente di identificare e quindi potenzialmente anche trattare i neonati con disordini congeniti entro pochi giorni dalla nascita. In questo modo possono essere evitati problemi di salute potenzialmente letali o anche responsabili di disabilità permanenti.

Il trattamento di alcuni tipi di emoglobinopatie può comportare l’utilizzo di terapie di supporto, ad esempio durante la comparsa di crisi in corso di anemia falciforme. L’obiettivo è quello di alleviare il dolore e di minimizzare le complicanze. Talvolta, in caso di anemia grave, è necessario ricorrere a trasfusioni di sangue. Meno frequentemente, possono essere utilizzati anche altri trattamenti.

Preparazione all'Esame

Per l’esame dell’emoglobina fetale viene richiesto un digiuno di almeno otto ore.

Emoglobina Fetale Alta: Quando Preoccuparsi?

Quando negli adulti si hanno valori superiori a 1.1, si parla di emoglobina f alta. È comunque necessaria una precisazione, una condizione di recupero dovuta a ipoplasia di midollo osseo, ovvero un disturbo delle cellule staminali ematopoietiche.

Prospettive Future

Tuttavia, mentre l’elettroforesi dell’emoglobina è un pilastro nella pratica medica attuale, è importante guardare al futuro con ottimismo e progettare miglioramenti continui. Inoltre, l’integrazione delle tecnologie informatiche e l‘analisi dei big data potrebbero portare a una migliore comprensione delle correlazioni tra i diversi tipi di emoglobina e le malattie associate.

Parallelamente, è essenziale considerare l’accessibilità e l’equità nell’uso dell’elettroforesi dell’emoglobina. Garantire che questo esame sia accessibile a tutte le fasce della società è fondamentale per una diagnosi precoce e una gestione adeguata delle malattie ematologiche.