El rasgo de células falciformes describe una afección en la que una persona tiene un alelo anormal del gen de la hemoglobina beta (es heterocigoto ), pero no muestra los síntomas graves de la enfermedad de células falciformes que ocurren en una persona que tiene dos copias de ese alelo (es homocigoto ). Aquellos que son heterocigotos para el alelo de células falciformes producen hemoglobina tanto normal como anormal (los dos alelos son codominantes con respecto a la concentración real de hemoglobina en las células circulantes).
La anemia de células falciformes es un trastorno sanguíneo en el que hay una sustitución de un solo aminoácido en la proteína hemoglobina de los glóbulos rojos , lo que hace que estas células adopten una forma de hoz, especialmente cuando están bajo baja tensión de oxígeno . La anemia falciforme y la anemia de células falciformes también confieren cierta resistencia a la parasitación de los glóbulos rojos por malaria , de modo que los individuos con el rasgo de células falciformes (heterocigotos) tienen una ventaja selectiva en ambientes donde la malaria está presente.
El rasgo de células falciformes es un genotipo de hemoglobina AS y generalmente se considera una afección benigna. [1] Sin embargo, las personas con rasgo de células falciformes pueden tener complicaciones raras. Por ejemplo, en noviembre de 2010, el Dr. Jeffery K. Taubenberger de los Institutos Nacionales de Salud descubrió la prueba más temprana de anemia falciforme mientras buscaba el virus de la gripe de 1918 durante la autopsia de un soldado afroamericano . Los resultados de la autopsia de Taubenberger mostraron que el soldado había tenido una crisis de células falciformes que contribuyó a su muerte a pesar de que sólo tenía una copia del gen. [2] Ha habido llamados a reclasificar el rasgo de células falciformes como un estado patológico, en función de sus presentaciones clínicas malignas. [3] La importancia puede ser mayor durante el ejercicio. [4]
El rasgo de células falciformes proporciona una ventaja de supervivencia contra la muerte por malaria en comparación con personas con hemoglobina normal en regiones donde la malaria es endémica. Se sabe que este rasgo causa significativamente menos muertes debido a la malaria, especialmente cuando Plasmodium falciparum es el organismo causante. Este es un excelente ejemplo de selección natural , como lo demuestra el hecho de que la distribución geográfica del gen de la hemoglobina S y la distribución de la malaria en África prácticamente se superponen. Debido a la ventaja única de supervivencia, las personas con este rasgo se vuelven cada vez más numerosas a medida que aumenta el número de personas infectadas por la malaria. Por el contrario, las personas que tienen hemoglobina normal tienen más probabilidades de sucumbir a las complicaciones de la malaria. [ cita necesaria ]
La forma en que la anemia falciforme protege contra la malaria se atribuye a varias cosas diferentes. Una de las explicaciones más comunes es que la hemoglobina falciforme inhibe que el parásito Plasmodium infecte los glóbulos rojos, lo que reduce la cantidad de parásitos de la malaria que infectan al huésped. Otro factor es la producción de la enzima hemo oxigenasa-1 (HO-1), que está muy presente en la hemoglobina falciforme. Esta enzima produce monóxido de carbono que se ha demostrado que protege contra la malaria cerebral. [5]
Ha habido informes de tromboembolismo venoso pulmonar en mujeres embarazadas con rasgo de células falciformes, [18] u hombres durante un vuelo prolongado, y accidentes cerebrovasculares leves y anomalías en las exploraciones por PET en niños con este rasgo. [ cita necesaria ]
El rasgo de células falciformes parece empeorar las complicaciones observadas en la diabetes mellitus tipo 2 ( retinopatía , nefropatía y proteinuria ) [19] y provocar nefropatía por coma diabético hiperosmolar , especialmente en pacientes masculinos.
Normalmente, una persona hereda dos copias del gen que produce betaglobina , una proteína necesaria para producir hemoglobina normal ( hemoglobina A , genotipo AA). Una persona con rasgo de células falciformes hereda un alelo normal y un alelo anormal que codifica la hemoglobina S (genotipo de hemoglobina AS). [ cita necesaria ]
El rasgo de células falciformes se puede utilizar para demostrar los conceptos de codominancia y dominancia incompleta. Un individuo con el rasgo de células falciformes muestra una dominancia incompleta cuando se considera la forma de los glóbulos rojos. Esto se debe a que la formación de hoz ocurre sólo con bajas concentraciones de oxígeno. Con respecto a la concentración real de hemoglobina en las células circulantes, los alelos demuestran codominancia ya que tanto las formas "normales" como las mutantes coexisten en el torrente sanguíneo. Por tanto, es una condición ambigua que muestra tanto dominancia como codominancia incompleta. [ cita necesaria ]
A diferencia del rasgo de células falciformes, la anemia de células falciformes se transmite de forma recesiva. La anemia falciforme afecta a unas 72.000 personas en los Estados Unidos. La mayoría de los estadounidenses que padecen anemia falciforme son de ascendencia africana. La enfermedad también afecta a estadounidenses del Caribe , América Central y partes de América del Sur , Turquía , Grecia , Italia , Medio Oriente y la India Oriental.
La anemia falciforme y el rasgo asociado son más prevalentes en África y América Central, lo que se atribuye a la selección natural: el rasgo falciforme confiere una ventaja de supervivencia en áreas con una alta incidencia de malaria, que tiene una alta tasa de mortalidad entre los individuos. sin el rasgo. [ cita necesaria ]
También se han realizado estudios que muestran cambios en los genes de la globina. Se han observado cambios en la secuencia de la beta-globina, en lo que se conoce como hemoglobina falciforme.
La importancia del rasgo de células falciformes es que no muestra ningún síntoma ni causa ninguna diferencia importante en el recuento de células sanguíneas. El rasgo confiere alrededor del 30% de protección contra la malaria [ se necesita aclaración ] y su incidencia parece haber aumentado enormemente en África , India y Medio Oriente. Algunos hallazgos también muestran la reducción del rasgo de células falciformes en aquellos que retienen mucha más hemoglobina fetal de lo habitual en la edad adulta. Es probable que la hemoglobina fetal desempeñe un papel en la prevención de la anemia falciforme. Se han observado niveles elevados de hemoglobina fetal en poblaciones donde la anemia falciforme es prevalente.[20] [5] [21]
El análisis de la secuencia del genoma completo ha identificado un origen único del rasgo falciforme, con un haplotipo ancestral a todas las variantes de células falciformes. Se cree que este haplotipo se originó en el Sahara durante la fase húmeda del Holoceno, hace unos 7.300 años. Las variantes de células falciformes descendientes de este haplotipo ancestral comprenden cinco haplotipos que llevan el nombre de topónimos o grupos etnolingüísticos (las variantes árabe/india, Benín , Camerún , República Centroafricana / bantú y Senegal ) y otra designación destinada a haplotipos atípicos de células falciformes. [22] [23] Su importancia clínica se debe a que algunos se asocian con niveles más altos de HbF (p. ej., las variantes de Senegal y Arabia Saudita tienden a tener una enfermedad más leve). [24]
En algunos casos, los atletas con rasgo de células falciformes no alcanzan el mismo nivel de rendimiento que los atletas de élite con hemoglobina (AA) normal. Los atletas con rasgo de células falciformes y sus instructores deben ser conscientes de los peligros de la afección durante el esfuerzo anaeróbico, especialmente en condiciones de calor y deshidratación. [25] En casos raros, la deshidratación o el agotamiento inducidos por el ejercicio pueden hacer que los glóbulos rojos sanos adquieran forma de hoz, lo que puede provocar la muerte durante las actividades deportivas. [26]
Si bien se necesita más investigación sobre el tema, la correlación encontrada entre las personas con rasgo de células falciformes y un mayor riesgo de muerte súbita parece estar relacionada con trastornos microcirculatorios durante el ejercicio. [27] En los últimos años, la NCAA se ha asociado con el ACSM y ha emitido una declaración conjunta, advirtiendo a los atletas sobre la prevalencia y los posibles factores de riesgo del rasgo de células falciformes. [28] La NCAA también ha alentado recientemente a los atletas a tomar conciencia de su estado del rasgo de células falciformes, ya que el rasgo en sí no suele provocar síntomas en condiciones normales, pero puede volverse peligroso durante una actividad física extrema similar al entrenamiento diario que realizan los atletas. [ cita necesaria ]
La hemoglobina normal (y la hemoglobina S en presencia de oxígeno) contiene una característica de deformabilidad que permite a los eritrocitos esencialmente abrirse camino hacia vasos más pequeños, incluidos los involucrados en la microcirculación hacia los capilares dentro del tejido muscular, así como el suministro de sangre incrustado dentro de los tejidos de los órganos. Cuando la hemoglobina S se ve privada de oxígeno, puede polimerizarse, que es lo que se propone provocar las células "drepanocíticas". [27] Los eritrocitos falciformes presentan una menor deformabilidad en comparación con los eritrocitos normales, lo que provoca dificultades en la circulación hacia los vasos más pequeños involucrados en la microcirculación, particularmente, en este caso, los capilares incrustados en el tejido muscular. [ cita necesaria ]
El malestar microvasculatorio resultante en los capilares específicos del tejido muscular puede causar rabdomiólisis aguda y necrosis dentro de las células musculares. [28] [29] La inflamación y fuga de material intracelular resultante de la necrosis de las células musculares libera una proteína particular, la mioglobina , en el torrente sanguíneo. Si bien es necesaria en el tejido muscular para unir el hierro y el oxígeno, la mioglobina que circula por el torrente sanguíneo puede descomponerse en compuestos más pequeños que dañan las células renales, lo que provoca diversas complicaciones, como las que se observan en los atletas con rasgo falciforme durante altos niveles de esfuerzo físico. [30]
Debido al vínculo entre la deformabilidad y las células falciformes, la deformabilidad se puede utilizar para evaluar la cantidad de células falciformes en la sangre. La deformabilidad de los eritrocitos que causan la alteración microcirculatoria se puede demostrar mediante otras características hemorreológicas. [27] Para determinar la deformabilidad de los eritrocitos se miden múltiples factores, incluida la viscosidad de la sangre y el plasma y el hematocrito (un cálculo del porcentaje de glóbulos rojos presentes en la sangre). [25] [27]
La alfa-talasemia , al igual que el rasgo de células falciformes, generalmente se hereda en áreas con mayor exposición a la malaria. Se manifiesta como una disminución de la expresión de las cadenas de alfa-globina, provocando un desequilibrio y exceso de cadenas de beta-globina, y en ocasiones puede provocar síntomas anémicos. La hemoglobina anormal puede hacer que el cuerpo destruya los glóbulos rojos, lo que esencialmente causa anemia. [31]
En individuos entrenados en resistencia con rasgo de células falciformes, se ha demostrado que la presencia de alfa-talasemia actúa de forma protectora contra el malestar microvasculatorio antes, durante y después del ejercicio. [27]
Debido a la alteración microcirculatoria, un signo o síntoma revelador de un posible colapso falciforme son los calambres. Específicamente para el rasgo de células falciformes, los calambres ocurren en las extremidades inferiores y en la espalda en atletas que realizan actividad o esfuerzo físico intenso. [29] En comparación con los calambres por calor, los calambres falciformes son menos intensos en términos de dolor y tienen debilidad y fatiga asociadas, a diferencia de los músculos fuertemente contraídos que se bloquean durante los calambres por calor. [ cita necesaria ]
Un colapso falciforme aparece lentamente, después de calambres, debilidad, dolores corporales generales y fatiga. [29] [30] Las personas con un estado positivo conocido del rasgo de células falciformes que experimentan debilidad muscular significativa o fatiga durante el ejercicio deben tomarse más tiempo para recuperarse e hidratarse antes de regresar a la actividad para prevenir más síntomas. [32]
Se puede prevenir un colapso tomando medidas para garantizar niveles suficientes de oxígeno en la sangre. Entre estas medidas preventivas se encuentran la hidratación adecuada [25] y la aclimatación gradual a condiciones como el calor, la humedad y la disminución de la presión del aire debido a la mayor altitud. [28] [29] [32] La progresión gradual de los niveles de esfuerzo también ayuda a los cuerpos de los atletas a adaptarse y compensar, ganando condición física lentamente en el transcurso de varias semanas. [28] [29] [33]