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Wie würden die Erythrozyten von jemandem aussehen, der heterozygot für Sichelzellenanämie ist?

Wie würden die Erythrozyten von jemandem aussehen, der heterozygot für Sichelzellenanämie ist?


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Würde die Hälfte der Erythrozyten normal aussehen und die andere Hälfte sichelförmig? Oder würden alle Erythrozyten eine leichte Verformung / Sichelbildung aufweisen?

Vielen Dank!


Der periphere Abstrich bei einem Patienten mit Sichelzellanämie erscheint typischerweise normal (siehe Cecil Medicine Kap. 166). Jede Zelle hat nur 30-40% HbS, so dass das Polymer, das die Sichelbildung verursacht, normalerweise nicht auftritt. Sie können online einige Beispiele für Abstriche mit Zielzellen und vielleicht einer Sichelzelle finden, aber dies sind die Ausnahmen von der Regel. Dies ist einer der Gründe, warum ein Abstrich kein gutes Screening-Tool für Sichelzellmerkmale ist.

Zur Verdeutlichung: Erythrozyten im Blut eines Patienten mit Sichelzellanämie sind nicht alle abnormal. Sehen Sie sich diesen Abstrich aus diesem Fall an, der im NEJM-Blog veröffentlicht wurde:

Auch dies ist eine Sichelzelle Krankheit, kein Merkmal, und Sie sehen viele normale Erythrozyten, selbst bei diesem Patienten (ehrlich gesagt, es ist nicht klar, ob dies der Abstrich dieses Patienten ist, aber dies wäre typisch). Beim Sichelzellenmerkmal wäre der Abstrich wahrscheinlich normal (Bild aus dem Webpath-Tutorial der Universität von Utah):


Sichel Beta-Thalassämie

Sichel-Beta-Thalassämie wird durch Veränderungen (Mutationen) in der HBB Gen. HBB kodiert eine Komponente des Hämoglobins, die "Beta-Globin" genannt wird. Verschiedene Mutationen in HBB die Hämoglobinproduktion auf verschiedene Weise beeinflussen. Eine spezifische Mutation führt zu einer abnormalen Form von Hämoglobin (Hämoglobin S genannt), die dazu führt, dass rote Blutkörperchen eine "Sichel" oder eine Sichelform bilden. Andere Mutationen reduzieren die Produktion von Beta-Globin, was zu einem niedrigen Spiegel an funktionellem Hämoglobin und einer geringen Anzahl oder reifen roten Blutkörperchen (Beta-Thalassämie) führt. [2]

Menschen, die von Sichel-Beta-Thalassämie betroffen sind, haben eine andere Mutation in jeder Kopie der HBB Gen: eines, das Hämoglobin S produziert und ein zweites, das mit Beta-Thalassämie in Verbindung gebracht wird. Abhängig von der Beta-Thalassämie-Mutation haben die Patienten möglicherweise kein normales Hämoglobin (genannt Sichel-Beta-Null-Thalassämie) oder eine reduzierte Menge an normalem Hämoglobin (genannt Sichel-Beta plus Thalassämie). Das Vorhandensein sichelförmiger roter Blutkörperchen, die oft vorzeitig abgebaut werden und in Blutgefäßen stecken bleiben können, in Kombination mit der Verringerung oder Abwesenheit reifer roter Blutkörperchen führt zu den vielen Anzeichen und Symptomen der Sichel-Beta-Thalassämie. [2]


Wie haben diejenigen, die für Sichelzellenanämie heterozygot sind, sowohl sichelförmige als auch normal geformte rote Blutkörperchen, wenn alle roten Blutkörperchen aus Zellen mit identischer DNA stammen sollten?

Aus diesem Bild geht hervor, dass es bei Sichelzellanämie sowohl normale als auch sichelförmige Erythrozyten gibt. Ich frage mich, warum verschiedene rote Blutkörperchen unterschiedliche Formen haben, wenn all diese Zellen von Zellen mit identischer DNA stammen sollen?

Personen mit der heterozygoten Form des Sichelzellmerkmals sind eigentlich fast immer asymptomatisch. Diese Frage kann sich ergeben, da diejenigen, die die Krankheit haben (homozygot für das Merkmal), eine Mischung aus deformierten roten Blutkörperchen (RBCs) und normalen RBCs haben. Dies liegt an der Tatsache, dass die Erythrozyten normal gebildet werden, aber unter Bedingungen niedriger Sauerstoffspannung unterliegen sie einer Sichelschädigung, und wiederholte Episoden davon schädigen die Zellmembran und verringern die Elastizität der Zellen bis zu einem Punkt, an dem sie nicht mehr normal werden können nach Verformung (Quetschen) durch enge Kapillaren. Infolgedessen dauern Erythrozyten bei Personen mit Sichelzellanämie etwa 10-20 Tage, während der normale Bereich 90-120 Tage beträgt.

Interessanterweise bietet die asymptomatische heterozygote Form Schutz vor Malaria. Aus diesem Grund kommt das defekte Gen dort, wo Malaria häufig vorkommt, in großer Zahl vor, da es Selektion gibt, damit es bestehen bleibt. Bearbeiten: Rechtschreibung


Vererbung der Sichelzellenanämie

Jeder Mensch hat in jeder Zelle seines Körpers zwei Kopien des Hämoglobin-Gens (außer Eizellen und Spermien). Sie bekommen eine von ihrer Mutter und eine von ihrem Vater. Bei der Herstellung von Eizellen und Spermien geht in jede Ei- oder Samenzelle nur eines der beiden Gene ein. Dies ist so, dass, wenn Eizelle und Sperma zusammenkommen, um ein neues Baby zu zeugen, diese neue Person auch zwei Gene in jeder Zelle ihres Körpers hat. Die Gene, die das Baby bekommt, hängen daher von den Genen ab, die seine Eltern tragen.

Sichelzellenanämie wird als rezessiv bezeichnet, weil Sie zwei Kopien des Sichelhämoglobin-Gens haben müssen, um die Krankheit zu haben. Sichelhämoglobin wird oft zu S oder HbS verkürzt. Wenn Sie nur eine Kopie des Sichelhämoglobins zusammen mit einer Kopie des üblicheren Hämoglobins (A oder HbA) haben, spricht man von einem Sichelzellenmerkmal. Dies ist keine Krankheit, sondern bedeutet, dass Sie das Gen „tragen“ und an Ihre Kinder weitergeben können. Wenn Ihr Partner auch eine Sichelzellenanämie oder Sichelzellenanämie hat, können Ihre Kinder Sichelzellenanämie bekommen.

Wenn Sie wissen, welche Hämoglobintypen Sie und Ihr Partner haben, kennen Sie die verschiedenen möglichen Kombinationen von Genen, die Ihr Baby erben könnte. Nur wenn beide Eltern HbAA und/oder HbSS haben, erben alle Ihre Kinder die gleiche Genkombination, sodass Sie sicher sein können, ob Ihr Kind betroffen ist oder nicht.

Könnten meine Kinder an Sichelzellanämie erkranken?

Die folgenden Diagramme können Ihnen helfen zu verstehen, wie Sichelhämoglobin vererbt wird. In allen folgenden Diagrammen erhalten Sie die gleichen Möglichkeiten, wenn die Gene in Mutter und Vater vertauscht werden.

Die Linien, die zu jedem Baby kommen, zeigen, dass ein Gen von der Mutter und ein Gen vom Vater stammt. In diesen Diagrammen ist das Vorhandensein des üblichen Hämoglobin-Gens rosa und das Vorhandensein des Sichel-Hämoglobin-Gens blau dargestellt.

Die Diagramme zeigen die folgenden Kombinationen von Eltern und die Arten von Kindern, die sie haben können:

  • Sichelzellanämie und nicht betroffen
  • Sichelzellen-Eigenschaft und Sichelzellen-Eigenschaft
  • Sichelzellenanämie und Sichelzellenanämie
  • Sichelzellenanämie und nicht betroffen

Wenn ein Elternteil das Sichelzellmerkmal (HbAS) hat und der andere das Sichelzell-Hämoglobin (HbAA) überhaupt nicht trägt, wird keines der Kinder eine Sichelzellenanämie haben. Es besteht eine Chance von eins zu zwei (50%), dass jedes Kind eine Kopie des HbS-Gens erhält und daher das Sichelzellenmerkmal hat. Es ist ebenso wahrscheinlich, dass jedes Kind zwei HbA-Gene bekommt und völlig unbeeinflusst bleibt.

Es ist möglich, ein ungeborenes Baby auf seinen Hämoglobintyp zu testen. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Pränataltests.

Wenn beide Elternteile das Sichelzellenanämie (HbAS) haben, besteht eine Wahrscheinlichkeit von eins zu vier (25%), dass jedes Kind mit Sichelzellenanämie geboren werden könnte. Es besteht auch eine Chance von eins zu vier, dass ein bestimmtes Kind völlig unbeeinflusst bleibt. Die Wahrscheinlichkeit, dass jedes Kind das Sichelzellenmerkmal bekommt, beträgt eins zu zwei (50%).

Es ist möglich, ein ungeborenes Baby auf seinen Hämoglobintyp zu testen. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Pränataltests.

Wenn ein Elternteil eine Sichelzellenanämie (HbAS) und der andere eine Sichelzellenanämie (HbSS) hat, besteht eine Chance von eins zu zwei (50%), dass ein bestimmtes Kind ein Sichelzellen-Merkmal bekommt und eine Chance von eins zu zwei, dass jedes Kind bekommt eine Sichelzellenanämie. Keine Kinder bleiben völlig unberührt.

Es ist möglich, ein ungeborenes Baby auf seinen Hämoglobintyp zu testen. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Pränataltests.

Wenn ein Elternteil eine Sichelzellenanämie (HbSS) hat und der andere vollständig nicht betroffen ist (HbAA), dann haben alle Kinder ein Sichelzellenanämie-Merkmal. Niemand wird an Sichelzellenanämie leiden. Der Elternteil, der an Sichelzellenanämie (HbSS) leidet, kann das Sichelhämoglobin-Gen nur an jedes seiner Kinder weitergeben.

Es ist möglich, ein ungeborenes Baby auf seinen Hämoglobintyp zu testen. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Pränataltests.

Chance verstehen

Um Ihnen zu helfen, über den Zufall nachzudenken, kann es nützlich sein, Dinge zu verwenden, an die wir alle gewöhnt sind. Wenn eine Frau ein Baby bekommt, besteht eine Chance von eins zu zwei (50%), dass das Baby ein Mädchen wird und eine Chance von eins zu zwei (50%), dass das Baby ein Junge wird. Obwohl es in der Gesamtbevölkerung fast genau gleich viele Männer und Frauen gibt, können es in jeder Familie alle Mädchen, alle Jungen oder eine Mischung aus beidem geben.

Die Chance von eins zu zwei gilt für jede Schwangerschaft neu. Die Chance von eins zu zwei sagt Ihnen nur, dass die Natur eine von zwei verschiedenen Möglichkeiten wählt. Wenn die Chance eins zu vier beträgt, gibt es vier verschiedene Möglichkeiten und das Ergebnis wird eine dieser sein. Dies ist sehr wichtig, um zu verstehen, welche Art von Kindern Sie haben werden, wenn Sie das Sichelhämoglobin-Gen tragen.

Wenn zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit, dass Sie ein Baby mit Sichelzellenanämie haben, bei eins zu vier liegt und Sie mehrere Kinder bekommen, ist es immer noch möglich, dass alle Ihre Kinder eine Sichelzellenanämie haben oder keine wird an Sichelzellenanämie leiden.


Wie würden die Erythrozyten einer Person aussehen, die heterozygot für Sichelzellenanämie ist? - Biologie

Neal Krishna
Boston, Massachusetts, USA

Eine Allegorie der Malaria. Prozessdruck nach M. Sand. Credit: Wellcome-Sammlung. Namensnennung 4.0 International (CC BY 4.0)

Von allen genetischen Erkrankungen, denen der Mensch bekanntermaßen zum Opfer fällt, gibt es keine andere, die eine Ansammlung von Problemen und Herausforderungen mit sich bringt, die mit der Sichelzellenanämie vergleichbar sind. Aufgrund ihrer Allgegenwart, Chronizität und Behandlungsresistenz bleibt die Sichelzellenanämie eine Krankheit, deren Linderung und Heilung sich Ärzten, Forschern und Wissenschaftlern noch entziehen.

Während einfache rezessive genetische Erkrankungen regelmäßig durch spontane Mutationen entstehen (tatsächlich

10 von 1000 Geburten weltweit mit Einzel-Gen-Krankheit), werden die meisten durch natürliche Selektion schnell aus dem Genpool eliminiert. 1 Die Anomalie ist die Sichelzellenanämie, eine prominente rezessive genetische Erkrankung. Nach Jahrtausenden und mit deutlich höherer Prävalenz in einigen Regionen der Welt (

1 von 360 in Teilen Afrikas) sendet die Krankheit Wissenschaftlern eine mehrdeutige Botschaft. 2 Die Sichelzellenanämie, auch Sichelzellanämie oder SCD genannt, wurde erstmals 1910 in den Vereinigten Staaten von Walter Clement Noel, einem jungen karibischen Zahnmedizinstudenten, der 1884 geboren wurde, aufgedeckt.

Noel, der von Grenada in die Vereinigten Staaten gereist war, litt unter Schmerzen, Müdigkeit und Unwohlsein und konsultierte James B. Herrick, einen renommierten Kardiologen aus Chicago. Dr. Herrick, zunächst desinteressiert, leitete den Fall an seinen Bewohner Ernest Irons weiter, der Noels Blut unter dem Mikroskop untersuchte und beschrieb, dass er rote Blutkörperchen fand, die die Form einer Sichel haben.” 3 Dr. Herrick, Interesse gereizt, interessierte sich für Noels medizinisch einzigartigen Fall und veröffentlichte “Eigentlich verlängerte und sichelförmige rote Blutkörperchen in einem Fall von schwerer Anämie” in the Archiv der Inneren Medizin das selbe Jahr. 4 Dr. Herrick erlangte internationale Anerkennung und wurde als Pionier der Sichelzellenanämie bekannt, jedoch wurden keine Behandlungen für die Krankheit entwickelt und die Auswirkungen und die Sterblichkeit der Sichelzellenanämie blieben unbekannt. Noel setzte seine zahnärztliche Ausbildung in Chicago fort und wurde zweieinhalb Jahre von Dr. Irons betreut, bevor er nach Grenada zurückkehrte, um Zahnmedizin zu praktizieren. Er starb neun Jahre später.

Die Sichelzellenanämie bestand seit mindestens fünftausend Jahren vor ihrer Identifizierung durch Dr. Herrick, und zahlreiche afrikanische Stämme nannten die Krankheit seit Jahrhunderten bei ihrem eigenen Namen. Die Stämme Ga, Faute, Ewe und Twi bezeichneten die Sichelzellenanämie als chwechweechwe, nwiiwii, nuidudui, und ahotutuo. 5 Berichte besagen auch, dass alte Indianerstämme die Sichelzellkrankheit identifiziert und als Sichelzellkrankheit bezeichnet haben. Ein allgemeiner und weit verbreiteter afrikanischer Begriff ist ogbanjes, was übersetzt „Kinder, die kommen und gehen“ bedeutet.” Familien mit Kindern, die sind ogbanje würde in der Regel Familiennamen zum Thema Tod besitzen, was bedeutet, dass die Familie einen unnatürlich frühen Tod erleiden würde. 6

Sichelzellenanämie ist schädlich und hat sich mit bemerkenswerter Ausdauer an die menschliche Spezies angeheftet. Viele Jahre lang waren die Wissenschaftler völlig verwirrt, denn selbst trotz des Todes der Betroffenen würden die Allele der Krankheit in der Bevölkerung auf der ganzen Welt weit verbreitet sein. Die Sichelzellenanämie war ein Rätsel, ein Widerspruch zur Grundlagenwissenschaft, der Wissenschaftler daran erinnerte, dass die Biologie für bare Münze keinem logischen Muster oder Reim folgen musste.

Bis 2011, aufbauend auf Daten aus dem Jahr 1985, hatte sich eine große Menge an Beweisen gebildet, die ein interessantes Phänomen zeigten: In verarmten Ländern wie Afrika, Indien und Malaysia neigten Außenstehende dazu, sich schnell Malaria anzueignen, die häufig durch infizierte Mücken der Anopheles Gattung. 7 Während der Parasit in der westlichen Hemisphäre weniger verbreitet ist, bleibt er in Ländern mit spärlich entwickelter Infrastruktur weit verbreitet und verursacht Symptome wie Fieber, Müdigkeit, Erbrechen und Tod. Zur Faszination und Verwirrung der Wissenschaftler schienen jedoch die Ureinwohner unterentwickelter Länder, die eine hohe Prävalenz von Sichelzellenanämie aufwiesen, praktisch immun zum tödlichen, von Mücken übertragenen Erreger. 8 Nach dieser aufregenden Beobachtung und in der Hoffnung auf eine Heilung für Malaria wurden Wissenschaftler auf der ganzen Welt aufgefordert, sich mit neuer Aufregung der Sichelzellenanämie zu widmen.

Was folgte, war eine Art moralisches Dilemma, das die natürlichen Grenzen von Behandlung, Leiden und reproduktiver Fitness auslotete. Dutzende von Studien zielten darauf ab, zu untersuchen, wie das schädliche Sichelzellenallel einen Nutzen bringen könnte, und die Antwort war einzigartig elegant. Aufgrund ihrer unvollständigen Dominanz erzeugt die heterozygote Sichelzellenanämie einen Phänotyp zwischen denen mit und ohne Krankheit. Dieser unvollständige Phänotyp, genannt heterozygoter Vorteil oder ausgewogener Polymorphismus, führt zu einer ausreichenden zellulären Verzerrung, um zu verhindern, dass das Plasmodium effektiv in der Zelle lebt. 8 Da anämische Symptome die Zelle nicht vollständig befallen, sind die Symptome der Sichelzellenanämie weniger ausgeprägt – ein geringer Preis für die Malariaresistenz, insbesondere in Gebieten, in denen andere Präventionsmittel knapp sind. Während Menschen mit Sichelzellenanämie in der Regel einen extremen Überlebensnachteil haben, bleibt das Sichelzellenmerkmal in Gebieten mit endemischer Malaria das “selektierte” genetische Zustand. Der Anstieg einer hohen Frequenz der Allele, die sichelförmige rote Blutkörperchen produzieren, ist eines der dramatischsten Beispiele für den Selektionsdruck der Malaria auf die Menschheit. 9,10

Die therapeutischen Implikationen der genetischen Resistenz gegen Malaria waren enorm. Sie bleiben es. Doch so schnell wie Nachrichten über heterozygote Vorteile in die Schlagzeilen kamen, verschwanden sie aus den Augen. Derzeit arbeiten Wissenschaftler auf diesem Gebiet unermüdlich daran, Therapien zur Vorbeugung und Behandlung von Malaria zu entwickeln, und wir haben das Glück, während des Aufstiegs von Präzisionsmedizin, Gentherapie und neuartigen Antibiotika zu leben. Obwohl solche „Traumbehandlungen“ unglaublich wertvoll sind, wäre es falsch zu behaupten, dass sie der einzige Behandlungsweg sind, der es wert ist, untersucht zu werden. Wir müssen bedenken, dass die menschliche Evolution den heterozygoten Vorteil der Sichelzellenanämie entwickelt und aufrechterhalten hat, um den Erwerb von Malaria organisch zu verhindern, vielleicht wäre es von Vorteil, in die weitere Untersuchung solcher biologischer Mechanismen zu investieren.

Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2011 wurde die Untersuchung des Heterozygotenvorteils verfeinert und erweitert. Bald nach der Entdeckung des ausgewogenen Polymorphismus bei Sichelzellenanämie entdeckten Wissenschaftler, dass der heterozygote Phänotyp bei Mukoviszidose vor Krankheiten schützt, die mit dem Verlust von Körperflüssigkeiten einhergehen, einschließlich Cholera, Typhus und Tuberkulose. 8 Wenn wir mehr über den menschlichen Körper und seine natürlichen Abwehrsysteme erfahren, wird es immer wichtiger, dass wir unsere Energie dem Studium der natürlichen Mysterien widmen, die unsere evolutionären Abwehrmechanismen umgeben.

Heterozygote “Vorteil” gibt es unter mehreren Bedingungen, aber ein scharfsinniger Beobachter wird bemerken, dass ein solcher Vorteil bei Betrachtung der meisten Industrieländer bestenfalls wirkungslos ist. In Ländern wie den Vereinigten Staaten oder dem Vereinigten Königreich treten Sichelzellenanämie und Mukoviszidose häufiger auf als die Bedingungen, vor denen sie schützen. 11,12,13,14 Dann argumentieren Wissenschaftler, warum Geld investieren? halten potenziell schädliche Allele im Genpool?

Die Evolution ist dynamisch, und Organismen bleiben nicht statisch, um vom Aussterben bedroht zu sein. Organismen, die auf andere Lebewesen angewiesen sind, sind ein Paradebeispiel für eine Population, die sich weiterentwickeln muss, um zu überleben. Malaria-Parasiten der P. falciparum Gattung liefern reichlich Belege für die Manöver und Gegenmanöver im Kampf zwischen Mensch und Malaria. Bei Personen mit Sichelzellenanämie fehlt häufig ein essentielles Protein, das für die Reproduktion der Malaria benötigt wird, die Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase oder G6PD. Es ist schockierend, aber logisch, dass einige Sorten von P. falciparum haben begonnen, ihr eigenes G6PD-Enzym zu produzieren, das in ihrem Wirt als Proxy dient. 7 Der Schrei der Malaria nach dem Kampf gegen die natürlichen Abwehrkräfte des menschlichen Körpers schreit praktisch nach weiteren Studien.

Das Rote Kreuz und die Weltgesundheitsorganisation haben Ressourcen in die Erforschung des heterozygoten Vorteils investiert und fördern aktiv die Entwicklung der immunhämatologischen Ausbildung. 15 Organisationen wie diese haben enorme Fortschritte bei der Erforschung hämatologischer Erkrankungen und der Bereitstellung von Lösungen für Länder mit knappen oder unzugänglichen Therapien und Ressourcen gemacht. Nur durch die Bemühungen internationaler Gesundheitsorganisationen konnten wir bedeutende Fortschritte bei der Bildung, Entwicklung und Behandlung der Bürger der Welt erzielen.

Obwohl Sichelzellenanämie und Malaria furchtbare Zustände darstellen und dies auf absehbare Zeit bleiben werden, haben wir das Glück, Zugang zu Präzisionsmedikamenten, bahnbrechenden Therapien und internationalen Gesundheitsorganisationen zu haben, um den Weg zu einer universellen Behandlung zu ebnen. Unsere Welt, die riesige und schöne Erde, beherbergt faszinierende Krankheits- und Behandlungsmechanismen in unserem endlosen Kampf um Entwicklung und Entwicklung. Wir an der Spitze der Wissenschaft werden sicherlich Turbulenzen und Revisionen erleben, bevor wir auf eine bedeutende Entwicklung stoßen, aber wenn der Fortschritt unweigerlich kommt, wird er den Weg für noch inspirierendere Durchbrüche ebnen.

Endnoten

  1. "Gene und menschliche Krankheiten." Weltgesundheitsorganisation. Weltgesundheitsorganisation, 21. März 2019. https://www.who.int/genomics/public/geneticdiseases/en/index2.html.
  2. "Sichelzellenanämie." Nationales Herz-Lungen- und Blut-Institut. US-Gesundheits- und Sozialministerium. Abgerufen am 16. Januar 2020. https://www.nhlbi.nih.gov/health-topics/sickle-cell-disease.
  3. Eine kurze Geschichte der Sichelzellanämie. Zugriff am 16. Januar 2020. http://www.sicklecell.howard.edu/ABriefHistoryofSickleCellDisease.htm.
  4. Herrick, James B. „BESONDERS LANGE UND SICHERFÖRMIGE ROTE BLUTKORPUSKELN BEI SCHWERER ANÄMIE.“ Archiv der Inneren Medizin. American Medical Association, 1. November 1910. https://jamanetwork.com/journals/jamainternalmedicine/article-abstract/653371.
  5. Bridges, Kenneth R. Eine kurze Geschichte der Sichelzellanämie. Abgerufen am 16. Januar 2020. https://sickle.bwh.harvard.edu/scd_history.html.
  6. Onwubalili, Jamesk. „Sichelzellanämie: Eine Erklärung für den alten Mythos der Reinkarnation in Nigeria.“ Die Lanzette 322, Nr. 8348 (1983): 503–5. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(83)90524-x.
  7. Usanga, E. A. und L. Luzzatto. „Anpassung von Plasmodium Falciparum an Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-defiziente rote Blutkörperchen des Wirts durch Produktion von Parasiten-kodierten Enzymen.“ Natur 313, Nr. 6005 (1985): 793–95. https://doi.org/10.1038/313793a0.
  8. „Evolution: Humangenetik: Konzepte und Anwendung.“ PBS. Öffentlicher Rundfunkdienst. Zugriff am 16. Januar 2020. https://www.pbs.org/wgbh/evolution/educators/course/session7/explain_b_pop1.html.
  9. Ruwende, C., S. C. Khoo, R. W. Snow, S. N. R. Yates, D. Kwiatkowski, S. Gupta, P. Warn, et al. „Natürliche Selektion von Hemi- und Heterozygoten für G6PD-Mangel in Afrika durch Resistenz gegen schwere Malaria.“ Natur 376, Nr. 6537 (1995): 246–49. https://doi.org/10.1038/376246a0.
  10. Tishkoff, S. A. „Haplotyp-Diversität und Kopplungsungleichgewicht bei menschlichem G6PD: Neuer Ursprung von Allelen, die Malariaresistenz verleihen.“ Wissenschaft 293, Nr. 5529 (2001): 455–62. https://doi.org/10.1126/science.1061573.
  11. ["Daten und Statistiken zur Sichelzellanämie." Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. Centers for Disease Control and Prevention, 21. Oktober 2019. https://www.cdc.gov/ncbddd/sicklecell/data.html.
  12. "CDC – Malaria – Über Malaria." Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. Centers for Disease Control and Prevention, 29. März 2018. https://www.cdc.gov/malaria/about/index.html.
  13. Schraufnagel, Dekan. Atmen in Amerika: Krankheiten, Fortschritt und Hoffnung. Ashland: American Thoracic Society, 2014.
  14. Newton, Anna, Katherine Heiman, Ann Schmitz, Tom Torok, Andria Apostolou, Heather Hanson, Prabhu Gounder u. a. „Cholera in den Vereinigten Staaten im Zusammenhang mit Epidemie in Hispaniola.“ Neu auftretende Infektionskrankheiten 17, nein. 11 (2011). https://doi.org/10.3201/eid1711.110808.
  15. Aldarweesh, Fatima A. „Das Duffy-Blutgruppensystem“. Menschliche Blutgruppensysteme, Immunhämatologie Journal of Blood Group Serology and Education amerikanisches rotes Kreuz, 2019. https://doi.org/10.5772/intechopen.89952.

NEAL KRISHNA ist ein Neuling an der University of Connecticut und studiert Physiologie und Neurobiologie, Kreatives Schreiben und Reine Mathematik. An der UConn nimmt Neal am Special Program in Medicine, einem achtjährigen BS/MD-Programm, teil und engagiert sich stark als Studentenleiter auf dem Campus. Neal stammt ursprünglich aus Boston, Massachusetts, und genießt es, Gedichte zu lesen, Opern am New England Conservatory of Music zu singen und sich freiwillig bei der United States Coast Guard Auxiliary zu engagieren.


Wie hängen Sichelzellen und Malaria zusammen?

Schwere Sichelbildung der roten Blutkörperchen führt zum Tod im Kindesalter. Die hohe Inzidenz von Sichelzellenmerkmalen (bei denen einige der roten Blutkörperchen sichelförmig werden) in Populationen, in denen Malaria endemisch ist, weist jedoch auf einen Zusammenhang zwischen Sichelzellen und Malaria hin. Es wird von einigen als ein Beispiel für die natürliche Auslese angesehen. Lassen Sie uns den Zusammenhang zwischen diesen beiden Bedingungen in diesem Artikel verstehen.

Schwere Sichelbildung der roten Blutkörperchen führt zum Tod im Kindesalter. Die hohe Inzidenz von Sichelzellenmerkmalen (bei denen einige der roten Blutkörperchen sichelförmig werden) in Populationen, in denen Malaria endemisch ist, weist jedoch auf einen Zusammenhang zwischen Sichelzellen und Malaria hin. Es wird von einigen als ein Beispiel für die natürliche Auslese angesehen. Lassen Sie uns den Zusammenhang zwischen diesen beiden Bedingungen in diesem Artikel verstehen.

Rote Blutkörperchen (RBCs) beim Menschen tragen Sauerstoff und haben die Form von geschwollenen Bikonkavscheiben. Bei einigen Personen, die eine mutierte Form des Hämoglobin-Gens (HBB) besitzen, können die Zellen jedoch sichelförmig erscheinen, und das mutierte Gen (Hb S, S steht für Sichel) führt zu schwerer Anämie, Schlaganfällen und Lungenerkrankungen Probleme. Physiologisch trägt das HBB-Gen zur Bildung eines Proteins namens Beta-Hämoglobin bei, das für den Sauerstofftransport über das Blut durch den Körper verantwortlich ist. Das mutierte Gen Hb S (S steht für Sichel) führt zur Bildung einer dysfunktionalen Form des Hämoglobins, so dass seine Struktur verändert wird und dies zu einer Formänderung der roten Blutkörperchen führt. Diese Formänderung verändert auch die Sauerstofftransportkapazität der Erythrozyten und führt zu einer drastischen Verringerung der Menge an Sauerstoffmolekülen, die von ihnen zu einem bestimmten Zeitpunkt transportiert werden können.

Die Sichelzellenanämie (SCA) ist eine autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung. Dies impliziert, dass ein Individuum diesen Zustand nur dann aufweisen wird, wenn beide Allele (homozygot) des HBB-Gens, die ihm/ihr gehören, mutiert sind. Diese Personen sterben in der Regel in einem frühen Alter. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Menschen mit nur einem mutierten Allel (heterozygot) überhaupt nicht betroffen sind. In einem solchen Fall entwickelt die Person keinen ausgewachsenen Fall von SCA, zeigt jedoch immer noch das Vorhandensein einiger sichelförmiger Erythrozyten in ihrem Blut. Ein solcher Zustand wird als Sichelzellenmerkmal bezeichnet, und die Person wird als “Träger” bezeichnet.

Zusammenhang zwischen Sichelzelle und Malaria
Ein interessantes Inzidenzmuster von Sichelzellen wurde in Afrika beobachtet, wo Malaria eine weit verbreitete Krankheit ist. Der Zusammenhang zwischen Sichelzellenanämie und Sichelzellenanämie wird dadurch verstärkt, dass in den afrikanischen Tieflandpopulationen, wo Malaria schwerwiegend und weit verbreitet ist, die Sichelzellenanämie häufiger vorkommt als im Hochland. Es wird angenommen, dass Sichelzellen gegen den Malariaparasiten resistent machen. Die verschiedenen Erklärungen für diesen Zusammenhang sind wie folgt:

  • Malaria wird verursacht durch Plasmodium falciparum, ein Parasit, der einen Teil seines Lebenszyklus in den roten Blutkörperchen des Menschen abschließt. Es gelangt in den menschlichen Blutkreislauf, wenn eine Frau Anopheles Mücke, die den Parasiten trägt, beißt ein gesundes Individuum. Es wurde beobachtet, dass die roten Blutkörperchen von Personen mit Sichelzellanämie bei einer Infektion mit dem Malariaparasiten abgebaut werden. Da der Parasit einen Teil seines Lebenszyklus in den roten Blutkörperchen abschließen muss, verhindert die Zerstörung der Zellen, dass sich die Krankheit beim Individuum etabliert.
  • Der Parasit lebt von Hämoglobin, um zu wachsen. Das mutierte Hb S führt zur Bildung einer polymerisierten Form von Hämoglobin, die vom Parasiten nicht aufgenommen werden kann. Daher ist der Malariaparasit nicht in der Lage, seinen Lebenszyklus zu vollenden und beim Individuum Krankheiten zu verursachen.
  • Die roten Blutkörperchen von Menschen mit Sichelzellanämie neigen dazu, sich bei sehr niedriger Sauerstoffspannung zu sichelen. Der Parasit reduziert die Sauerstoffspannung in den von ihm infizierten Blutkörperchen, da er den vom Hämoglobin mitgeführten Sauerstoff für seinen eigenen Stoffwechsel verbrauchen. Dadurch werden die roten Blutkörperchen, die von den Fresszellen zerstört werden, sichelförmig.
  • Bei niedriger Sauerstoffkonzentration entweicht das Kalium in den roten Blutkörperchen aus den Zellen, die das abnormale Hämoglobin enthalten. Der Parasit benötigt hohe Kaliumspiegel, um sich zu entwickeln, und aufgrund seines Austritts wächst der Parasit nicht in einer Blutzelle, die das abnormale Hämoglobin enthält.

Weitere Forschung ist erforderlich, um eine schlüssige Erklärung für die Assoziation von Sichelzellen in Gebieten mit hoher Malariainzidenz zu erhalten. Diese Assoziation ist jedoch ein bemerkenswertes Beispiel für heterozygoter Vorteil, bei dem die Träger eines rezessiven Allels höhere Überlebenschancen haben als diejenigen, die für das mutierte Gen homozygot sind.


Sichelzellenmerkmal: Was Sie wissen müssen

Das Sichelzellmerkmal ist ein genetisches Merkmal, das das Blut beeinflusst. Eine Person, die es hat, hat normalerweise keine Symptome, aber sie müssen möglicherweise ein paar zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen treffen. Anders ist es bei der Sichelzellanämie.

Medizinisch gesehen ist ein Merkmal ein vererbtes Merkmal. Eine Person mit Sichelzellanämie hat ein abnormales Hämoglobin-Gen von einem Elternteil und ein normales Gen von dem anderen geerbt. Hämoglobin ist ein Protein in den roten Blutkörperchen, das Sauerstoff durch den Körper transportiert.

In den Vereinigten Staaten ist das Sichelzellenmerkmal bei Schwarzen am häufigsten, aber es kann bei Menschen auftreten, die Latinx sind oder aus dem Mittelmeerraum, Südasien oder dem Nahen Osten stammen.

In diesem Artikel erfahren Sie, was Sichelzellanämie ist und was es für die Menschen bedeutet, die es haben.

Auf Pinterest teilen Sportler mit Sichelzellenanämie müssen möglicherweise während des Trainings Vorsichtsmaßnahmen treffen.

Die Sichelzellanämie ist eine Erbkrankheit, die rote Blutkörperchen betrifft. Es tritt bei 1-3 Millionen Menschen in den USA und 8-10% der Schwarzen im Land auf.

Menschen mit Sichelzellenanämie haben ein Gen für normales Hämoglobin und eines für Sichelzellenhämoglobin geerbt. Die Vererbung nur eines anormalen Gens unterscheidet das Sichelzellmerkmal von der Sichelzellanämie.

Sichelzellenanämie

Die Sichelzellenanämie tritt auf, wenn eine Person zwei Sichelzellgene erbt, eines von jedem Elternteil. Dadurch werden rote Blutkörperchen hart, klebrig und haben die Form einer Sichel.

Sichelförmige Zellen sterben schnell ab, sodass Menschen mit der Krankheit einen Mangel an roten Blutkörperchen haben. Die sichelförmigen Zellen können auch kleinere Blutgefäße verstopfen und ernsthafte gesundheitliche Probleme verursachen.

Die meisten Menschen mit Sichelzellenanämie haben daher keine medizinischen Probleme. Das Merkmal kann sich nicht zur Krankheit entwickeln.

Die Symptome sind selten, können jedoch Blut im Urin oder allgemeine Schmerzen und Beschwerden umfassen. Umstände, die die Symptome auslösen können, sind:

  • in großer Höhe, wie zum Beispiel beim Fliegen oder Bergsteigen
  • intensives Training, besonders wenn es zu Dehydration führt
  • sich in Umgebungen mit hohem Druck aufhalten, z. B. beim Gerätetauchen

Unter einem Mikroskop erscheinen die Blutzellen einer Person mit Sichelzellanämie normalerweise normal. Bei oxidativem Stress nehmen sie jedoch eine sichelartige Form an.

Bei den meisten Menschen mit diesem Merkmal treten keine Komplikationen auf, die sich jedoch unter extremen Umständen entwickeln können.

Menschen mit Sichelzellenanämie können jedoch häufiger als andere Menschen an den folgenden gesundheitlichen Problemen leiden:

  • Muskelabbau, Rhabdomyolyse genannt, während des Trainings oder Trainings, insbesondere bei hohen oder niedrigen Temperaturen
  • Hitzschlag
  • Minderdurchblutung der Milz, die zum Absterben des Gewebes führt
  • Glaukom, nach einer Augenverletzung
  • Nierenerkrankung
  • medulläres Nierenkarzinom, eine seltene Form von Nierenkrebs

Es besteht auch ein erhöhtes Risiko für einen plötzlichen Tod durch Anstrengung.

Während die meisten Experten die Sichelzellenanämie als gutartig ansehen, gibt es einige Diskussionen über die tatsächlichen Raten verschiedener Komplikationen.

Einige Experten haben ein größeres Bewusstsein für die Erkrankung und eine stärkere Betonung von Screening und genetischer Beratung gefordert.

In der Zwischenzeit werden weltweit mehr Mittel für die Erforschung und das Bewusstsein für die Sichelzellenanämie benötigt. In den USA werden weniger Mittel für diese Erkrankung bereitgestellt als beispielsweise für Mukoviszidose, von der weniger Menschen betroffen sind.

Der Mangel an Finanzmitteln für das Sichelzellmerkmal und die Sichelzellanämie ist auf die Ungleichheit im Gesundheitswesen zurückzuführen und muss dringend angegangen werden.

Es ist möglich, das Sichelzellmerkmal an Kinder weiterzugeben. Wenn beide Elternteile Sichelzellanämie haben, können sie auch ein Kind mit Sichelzellanämie haben.

Aus diesem Grund ist es wichtig zu verstehen, wie das Merkmal weitergegeben wird und wie wahrscheinlich es ist, dass es vererbt wird.

Wenn beide Elternteile das Sichelzellenmerkmal haben, gibt es:

  • eine 50%ige Chance, dass ihr Kind das Merkmal hat
  • eine 25-prozentige Chance, dass ihr Kind an Sichelzellanämie leidet
  • eine 25-prozentige Chance, dass ihr Kind weder das Merkmal noch die Krankheit hat

Wenn nur ein Elternteil das Sichelzellmerkmal hat, gibt es:

  • eine 50%ige Chance, dass ihr Kind das Merkmal hat
  • eine 50%ige Chance, dass ihr Kind es nicht bekommt

Jeder, der sich Sorgen über die Wahrscheinlichkeit einer Weitergabe des Merkmals macht, sollte die Auswirkungen und Testmöglichkeiten mit einem Arzt besprechen.

Das Screening auf Sichelzell-Merkmal ist für Neugeborene in den USA mittlerweile Routine.

Bei älteren Kindern und Erwachsenen kann ein Arzt das Sichelzellmerkmal mit einem einfachen Bluttest diagnostizieren. Dabei wird eine Blutprobe vom Fingerende oder einer Armvene entnommen und zur Analyse an ein Labor geschickt.

Die Versicherung deckt oft den Test auf Sichelzellmerkmal ab. Auch für Sportler und Militärangehörige ist das Screening Routine.

Die Sichelzellenanämie erfordert normalerweise keine Behandlung, da die meisten Menschen keine Symptome haben.

Es ist jedoch eine gute Idee, einen Arzt aufzusuchen, wenn eine Person weiß, dass sie das Merkmal hat und plant:

Überlegungen bei extremem Training

People with sickle cell trait are more likely to have muscle breakdown or heat stroke when doing intense physical exercise, such as in competitive sports or military training.

Therefore, it is crucial to avoid getting overheated and dehydrated during physical activity. Tips include:

  • building up the intensity of workouts slowly
  • resting between sets and drills
  • drinking plenty of water before, during, and after activity
  • keeping cool by misting with water or going to an air-conditioned area during breaks
  • receiving medical care immediately if any symptoms of illness develop

Considerations during pregnancy

If a person knows that they have sickle cell trait, it is a good idea to speak with a genetic counselor before having children.

The counselor will look at the person’s family history and their partner’s, and discuss any relevant risks and considerations.

Sickle cell trait is a genetic feature. Most people who have it experience no symptoms, but there is a higher risk of certain complications, so taking precautions may be necessary — during extreme exercise, for example.

A person can pass the trait on, and if both parents have the trait, their child may have sickle cell disease, a different issue that can be serious.

For this reason, it is a good idea for anyone with sickle cell trait to speak with a genetic counselor before having children.


Aktuelle Forschung


Translocation of Sickle Cell Erythrocyte MicroRNAs into Plasmodium falciparum Inhibits Parasite Translation and Contributes to Malaria Resistance

"Translocation of Sickle Cell Erythrocyte MicroRNAs into Plasmodium falciparum Inhibits Parasite Translation and Contributes to Malaria Resistance" focuses on human microRNAs acting as a mechanism of malaria resistance. The study finds that individuals have three microRNAs (miR-223, miR-451, let-7i) that are effective in reducing P. falciparum growth and replication, and the latter two are increased in HbAS and HbSS individuals when compared to HbAA individuals. The microRNAs are transformed into the parasite and are inserted into its mRNA in a method similar to trans-splicing or splice-leader trans-splicing, inhibiting translation and reducing P. falciparum Wachstum. [7,9] Therefore, HbAS and HbSS individuals have a genetic advantage over HbAA individuals.

Sickle Cell Trait Protects Against Plasmodium falciparum Infection

"Sickle Cell Trait Protects Against Plasmodium falciparum Infection" addresses whether sickle cell trait is effective in protecting carrier children from asymptomatic malaria caused by P. falciparum instead of only symptomatic malaria. If the carrier is protected from asymptomatic malaria, then sickle cell trait is doing more than decreasing the severity of symptoms and is actually affecting the parasite. The study was carried out in a village in Mali over two years and included 621 children—450 of whom were positive for P. falciparum at the beginning of the study and 171 were negative. Children with HbAS had lower concentration of P. falciparum per μL and had malaria less often. Additionally, children initially negative for P. falciparum with HbAS remained negative longer than those with HbAA, and children initially positive for P. falciparum with HbAS returned to negative faster than those with HbAA. The results of this study indicate sickle cell trait does protect the carrier from asymptomatic malaria as well as symptomatic malaria. [8]


Cystic Fibrosis: An Example of the Heterozygote Advantage

Cystic Fibrosis is a recessive genetic disease caused by a mutation in the CFTR gene. This gene is responsible for the transport of chloride ions into and out of cells. If an individual carries two mutations of the gene, Cystic Fibrosis will develop: the disease alters the production of sweat, digestive juices, and mucus. Eventually, pancreatic obstruction leads to difficulty with food digestion, and thickened pulmonary secretions lead to life-threatening lung infections.

Cystic Fibrosis is a fairly common genetic trait among Europeans. The highest prevalence is in Ireland, whereas many as 1 in 19 people carry the disorder. With a high concentration of carriers in a specific geographical area, scientists wondered if there could be a benefit to carrying the Cystic Fibrosis gene.

As it turns out, carriers of the CFTR genetic mutation tun have an advantage over those who do not carry the gene. Individuals infected with certain diseases, like cholera or typhus, often succumb to an electrolyte imbalance and dehydration caused by severe, acute diarrhea. At the University of Chapel Hill in North Carolina, mice with the Cystic Fibrosis genetic mutation were infected with cholera. None of the mice succumbed to dehydration, as their intestines did not have the chloride channels to secrete fluid. Of course, these mice did have the actual disease of Cystic Fibrosis, which is not an advantage to survival in the long run.

For a heterozygote, however, a balance is achieved. The carrier of the CFTR mutation will not have Cystic Fibrosis, but will have only half as many chloride channels as a non-carrier. This limits the amount of fluid lost to diarrhea in the event a carrier gets infected with a disease like Typhoid or Cholera.

The question remains, why would the advantage be limited to the European population? Typhoid Fever and Cholera exist throughout the globe, but the increase in Cystic Fibrosis carriers is only seen in the norther climate of Europe. Another theory accounts for this finding: carriers of the CFTR mutation will lose more salt in their sweat. This is a relative disadvantage in hot climates - dehydration would occur mehr quickly for a carrier in a hot environment. For those in hot climates, carrying the CFTR mutation would not be a benefit. In cold climates, however, carriers are unlikely to dehydrate due to sweating - carrying the CFTR mutation offers protection from diarrhea-causing illness without the worry of heat-induced dehydration.


Protection confirmed

To confirm this, Soares and colleagues tested whether the gas could protect normal mice from succumbing to malaria. They infected the mice with the malaria parasite and then allowed them to inhale small doses of carbon monoxide – too low to have a toxic effect. The mice did not develop the disease.

Soares suggests the gas – which is already known to have some therapeutic properties in small quantities – could be used to protect against malaria in people infected with the parasite.

But there is likely to be more to the development of malaria than simply controlling haem levels in the blood. It is already known that an inflammatory response also plays a part in the onset of malaria, Soares says, which suggests the disease is triggered by a two-pronged attack.

The overactive immune response leads to the accumulation of toxic T-cells. In another experiment, Soares and his team showed that build-up of these pathogenic cells after infection with malaria is inhibited in mice with one sickle cell gene – although the protective mechanism at work has yet to be established.


Schau das Video: Lebenszyklus eines Erythrozyten (Kann 2022).