Thiếu men G6PD – 1 (Glucose 6 phosphate dehydrogenase) pptx

Thiếu men G6PDH là một bệnh lý hay nói đúng hơn là một khiếm khuyết của màng hồng cầu ở người và có di truyền liên kết giới tính X, và khoảng 400 triệu người trên toàn cầu đang mắc khiế

Thiếu men G6PD – 1 (Glucose 6 phosphate dehydrogenase)

Dehydrogenase (G6PDH) là một enzyme có chức năng bảo vệ màng hồng cầu (HC) và duy trì tuổi thọ bình thường cho hồng cầu Thiếu men G6PDH là một bệnh lý hay nói đúng hơn là một khiếm khuyết của màng hồng cầu ở người và có

di truyền liên kết giới tính X, và khoảng 400 triệu người trên toàn cầu đang mắc khiếm khuyết này với hơn 400 biến thể đa dạng khác nhau Khi thiếu men này có thể gây ra các bệnh lý tán huyết trên lâm sàng khi người đó phơi nhiễm hoặc gặp phải các tác nhân oxy hóa mạnh như kháng sinh, thức ăn, hóa chất, hoặc một số bệnh nhiễm trùng nhiệt đới, kể cả sốt rét Khi mắc ký sinh trùng sốt rét, đặc biệt là sốt rét do Plasmodium vivax thì trong phác đồ điều trị chuẩn thường có sử dụng thuốc diệt thể ẩn trong gan chống tái phát loại thuốc duy nhất dùng hiện nay chỉ

là primaquine (cũng là một trong những tác nhân oxy hóa) với liệu trình dài ngày (14 ngày theo Tổ chức Y tế thế giới và theo phác đồ của Bộ Y tế hiện nay) nên khả năng có nhiều nguy cơ gây thiếu máu tán huyết, làm tăng nguy cơ tử vong cho bệnh nhân

Bình thường, những đối tượng thiếu men G6PDH không có biểu hiện triệu chứng lâm sàng hoặc nếu có chỉ biểu hiện rất nhẹ Thiếu G6PDH với tan máu mức độ nhẹ thường xảy ra ở chủng người Mỹ gốc Phi, trong khi đó thiếu G6PDH trầm trọng gây tan máu nặng trên lâm sàng thường xảy ra ở người da trắng Mặc dù, hiện nay các nhà khoa học đã tìm thấy 400 kiểu đột biến gen G6PDH ở các dân tộc khác nhau trên khắp thế giới, trong đó có trên 130 kiểu gây nên các mức độ thiếu men G6PDH trên lâm sàng và trong biểu hiện bệnh Mức độ tán huyết và gây thiếu máu tùy thuộc vào nhiều yếu tố, có thể là mức độ thiếu men G6PDH, liên quan đến kiểu đột biến và tác nhân có tính oxy hóa mạnh Dù có nhiều nguyên nhân gây ra bệnh lý tán huyết, song nguyên nhân do bất thường về men G6PDH màng hồng cầu là một vấn đề đáng lưu ý

Nhiều nghiên cứu trên thế giới, nhất là tại châu Phi cho biết ngoài bệnh lý tán huyết do thiếu men G6PDH thì một số kiểu đột biến gen G6PDH còn liên quan đến nhiễm ký sinh trùng sốt rét và mật độ của ký sinh trùng sốt rét (KSTSR) trên các cơ địa như thế, cụ thể là người thiếu men khi nhiễm sốt rét thường có mật độ

ký sinh trùng thường thấp hơn người bình thường Việt Nam với khoảng 50 dân tộc hiện đang có người sinh sống trong các vùng sốt rét lưu hành từ nhẹ đến nặng, nên khả năng mắc sốt rét và được chỉ định dùng thuốc sốt rét primaquine là có thể

(có thể dùng primaquine 1 ngày đối với sốt rét do Plasmodium falciparum hoặc 14 ngày nếu nhiễm Plasmodium vivax), chính điều đó sẽ có nguy cơ tán huyết trên

các cơ địa vốn sẵn có thiếu men G6PDH trên màng hồng cầu là không nhỏ Do

vậy, để việc điều trị sốt rét hiệu quả và tránh các tai biến tán huyết xảy ra trên các đối tượng có cơ địa thì việc sàng lọc phát hiện các trường hợp thiếu men G6PDH trên quần thể dân đang sống trong các vùng sốt rét, từ đó đưa ra các lời khuyến cáo hợp lý cho các đối tượng đó là rất quan trọng

Glucose 6 Phosphate Dehydrogenase (G6PDH) và một số vấn đề liên quan

Men G6PDH lần đầu tiên được hai tác giả Otto Warburg và Christan phát hiện vào năm 1930 trên hồng cầu ngựa và sau đó trên một số hồng cầu của động vật, vi sinh vật, men bia và hồng cầu người Giai đoạn này, các nghiên cứu về G6PDH thường tập trung vào các điều tra cơ bản về thể, loại, chủ yếu dựa vào hoạt độ xúc tác, độ

di chuyển qua phân tích điện di và một số đặc tính enzyme của chúng Quá trình tinh khiết G6PDH được bắt đầu nghiên cứu vào năm 1936, nhưng mãi 25 năm sau thì G6PDH mới được phân lập và tinh khiết thành công từ dịch đồng thể của men bia Năm 1966, Yoshida và cộng sự tách chiết được G6PDH từ hồng cầu người

Từ những thông tin về cấu trúc ban đầu, trọng lượng phân tử và các thông số động học của G6PDH mới dần được thu thập và làm sáng tỏ

G6PDH là một enzyme oxy hóa khử (phân loại quốc tế là EC 1.1.1.49), có chức năng xúc tác phản ứng oxy hóa G6P và trong đó G6PDH là một enzyme then chốt, xúc tác phản ứng đầu tiên của con đường oxy hóa trực tiếp ở hồng cầu là con đường pentose phosphate Về mặt năng lượng, con đường này cung cấp không đáng kể vì chỉ có 10% glucose được thoái hóa, nhưng con đường này về mặt sinh

lý lại tạo ra NADPH - một chất khử mạnh liên quan chặt chẽ với các quá trình chuyển hóa và sự toàn vẹn của hồng cầu

Cấu trúc và cơ chế hoạt động của G6PDH

G6PDH là một enzyme polymer cấu trúc bậc 4 được tạo thành từ nhiều monomer, một monomer G6PDH gồm 515 acid amin với trọng lượng phân tử khoảng 59.256 dalton Enzyme này tồn tại và hoạt động dưới dạng chính thức là dimer chuỗi kép

và bên trong có cầu nối NADP+ Sự biến đổi từ các monomer không hoạt động sang dạng hoạt động dimer, tetramer đòi hỏi phải có sự hiện diện của NADP+ Cấu trúc bậc hai của G6PDH có dạng xoắn α Điểm đặc biệt là G6PDH có thể

dưới nhiều dạng khác nhau như monomer, dimer, trimer, tetramer, hexamer, nghĩa

là các olygomer bao gồm 1, 2, 3, 4 hoặc 6 chuỗi polypeptide Do đó, trong một enzyme hoạt động, NADP+ vừa là thành phần cấu trúc nối hai monomer, vừa là một chất tham gia phản ứng hóa học Vị trí kết nối của Coenzyme này chưa được xác định ở mức phân tử nhưng kiểm tra các đột biến đã chỉ ra đó là vị trị acid amin

386 và 387 tương ứng với acid amin lysine và arginine

Về cơ chế hoạt động của G6PDH cho thấy G6PDH xúc tác phản ứng thứ nhất của con đường hexose monophosphate (HMP), chúng oxy hóa G6P thành 6 phosphate gluconolactone và chuyển NADP+ thành NADPH HMP là con đường duy nhất tạo NADPH trong hồng cầu, NADPH là một coenzyme rất quan trọng giúp bảo vệ hồng cầu chống lại các tác nhân oxy hóa

Glutathion peroxidase (GSHPx) là một phức hợp gồm 3 enzyme:

-G6PDH

-GR (Glutathion reductase)

-GPx (Glutathion peroxidase)

GSHPx loại bỏ các chất oxy hóa ra khỏi hồng cầu theo phản ứng sau:

ROOH+GSH (dạng khử)àGS-SG (dạng oxy hóa)+ROH+H2O

Ba enzyme trên hoạt động theo chu trình:

Tiêu hủy ROOH nhằm hạn chế sản sinh gốc tự do, giảm G6PDH sẽ làm giảm yếu

tố bảo vệ hồng cầu (HC) Đặc biệt hồng cầu rất giàu catalase là enzyme xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 Khi NADPH bị oxy hóa, khi đó glutathion dạng oxy hóa và chuyển dạng thành glutathion dạng khử NADPH sẽ chuyển thành NADP+

và G6PDH trở nên hoạt động xúc tác phản ứng chuyển NADP+ thành NADPH làm chất gây ra oxy hóa bị đào thải Những trường hợp giảm G6PDH cơ thể sẽ mất khả năng đáp ứng với các tác nhân oxy hóa

Đặc điểm di truyền và đột biến gen G6PDH

-Đặc điểm di truyền:

Thiếu hụt men G6PDH là một bệnh lý di truyền liên kết nhiễm sắc thể giới tính X, không có alen trên Y Trước khi những nghiên cứu cơ bản về di truyền của G6PDH được thực hiện, thông qua thử nghiệm thử độ ổn định của glutathion các nhà khoa học đã phát hiện ra sự nhạy cảm của một số cá nhân với thuốc primaquine có liên quan đến nhiễm sắc thể X Nghiên cứu phả hệ của Afro về các gia đình người Mỹ cho thấy sự bất thường của hàm lượng glutathion là do di truyền từ mẹ sang con trai mặc dù ở những trường hợp đó những biến đổi của glutathion không được phát hiện ở mẹ Sau này với những kỹ thuật tiến bộ hơn, người ta đã xác định những nguyên nhân của bất thường di truyền đó là ở những

bà mẹ có đột biến gen mã hóa G6PDH dạng dị hợp tử

Sau này với nhiều phát hiện cơ bản về G6PDH, thiếu men G6PDH có di truyền liên kết với nhiễm sắc thể giới tính X đã được khẳng định bằng cách đánh giá hoạt

độ enzyme, di chuyển trên bảng điện di, hoặc nghiên cứu di truyền trên bệnh mù màu,…Đến nay, nhiều gia đình mà sự bất thường trong di truyền liên kết nhiễm sắc thể X vẫn được ghi nhận Những bất thường này đưa đến kết luận là một trong hai alen quy định cấu trúc của G6PDH nằm trên nhiễm sắc thể X có thể đã bị đột biến ở bà mẹ và điều này cũng phù hợp với nghiên cứu thử nghiệm trên chuột của Lyon và cộng sự

-Đặc điểm về gen:

Gen mã hóa cho G6PDH là một trong những gen nằm trên cánh dài của nhiễm sắc thể X (q28), gồm tập hợp các gen fragile X, hemophilia A, gen quy định màu sắc khi nhìn và nếu bị đột biến sẽ gây bệnh mù màu Như vậy, thiếu hụt G6PDH là một bệnh di truyền liên kết nhiễm sắc thể X do mẹ truyền sang con trai Locus gen quy định cấu trúc G6PDH nằm trên nhánh dài vùng 2 băng 8 nhiễm sắc thể X (Xq28) Gen được tách và giải trình tự bởi Persico, Takizawa và Yoshida Gen có

13 exon dài 20kb, exon đầu tiên không được mã hóa và intron giữa exon 2 và exon

3 dài hơn mức bình thường, khoảng 9.8657bp Trình tự của gen G6PDH đã được biết toàn bộ Vị trí 5’của gen là một vùng giàu 2 nucleotide: Cytidine và Guanidine (CpG) Vùng CpG này được bảo tồn giữa người và chuột Một số ARNm đã được phát hiện nhưng chức năng của chúng chưa rõ ràng ARNm chứa

khoảng 138 nucleotide nằm trên intron 7 của đầu 3’ Trên in vitro người ta đã tạo

ra được G6PDH từ vi khuẩn E.coli

-Đột biến gen mã hóa cho G6PDH và biểu hiện thiếu men G6PDH:

Khi gen cấu trúc bị đột biến sẽ gây nên thiếu men G6PDH về mặt chất lượng Sự biến đổi về mặt số lượng và chất lượng của phân tử enzyme đều dẫn đến thay đổi hoạt độ của enzym Nữ giới, mỗi tế bào đều có 2 alen mã hóa cho G6PDH (một alen nhận từ bố và 1 alen nhận tự mẹ) Những người nữ dị hợp tử vì mang gen đột biến lặn nên có thể có kiểu hình bình thường, tuy nhiên có thể có các biểu hiện bệnh lý ở mức độ nhẹ hoặc vừa, một số cá thể biểu hiện rất nặng Nguyên do một trong hai nhiễm sắc thể trong tế bào ở nữ đã bị bất hoạt từ giai đoạn sớm của thời

kỳ phôi thai, sau đó theo quá trình phân bào, nó được nhân lên tạo thành cơ thể dạng khảm giữa những tế bào có nhiễm sắc thể lành và nhiễm sắc thể mang gen bệnh với các tỷ lệ khác nhau Do đó, những người nữ này có hai nhóm hồng cầu: một nhóm bình thường và một nhóm hồng cầu có thiếu hụt G6PDH, tỷ lệ của chúng thay đổi trong phạm vi rộng 50:50 Một số ít trường hợp, các hồng cầu bất thường chỉ chiếm 1%, nhưng cũng có khi lên đến 99% Ngược lại, nam giới chỉ có một nhiễm sắc thể X di truyền từ mẹ nên nếu thừa hưởng gen bị đột biến họ sẽ có kiểu gen bán hợp tử và sẽ biểu hiện kiểu hình thiếu men G6PDH

Theo Beutler đề cập đến đột biến gen G6PDH đã tìm thấy 58 dạng đột biến tương ứng khoảng 97 biến thể (Beutler và cs., 1993), đến năm 2002 các nhà khoa học đã

tìm ra được hơn 140 đột biến hay phức hợp đột biến tương ứng trên 442 biến thể của G6PDH, 299 biến thể trong số này đã được phân loại bởi một nhóm chuyên gia của Tổ chức Y tế thế giới, mô tả một biến thể mới phải hoàn toànkhác với những biến thể đã từng biết và công bố dựa trên các chỉ số như hoạt độ enzyme, điện di enzyme Vì hầu hết các đột biến G6PDH đều có bất thường trên kết quả chạy điện di, động học hoặc cả hai nên người ta cho rằng đột biến tác động đến enzym phải được tìm thấy trên vùng mã hóa Với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật phản ứng chuỗi DNA (PCR_Polymerase Chain Reaction) nên xác định đột biến trở nên chính xác và có thể phát hiện nhiều đột biến trên một cá thể

Trong điều kiện sống bình thường, sự thiếu hụt men G6PDH ít có biểu hiện lâm sàng vì quá trình khử được đảm bảo nhờ hệ thống enzyme phụ thuộc NAD+, do vậy hàm lượng glutathion dạng khử chỉ giảm nhẹ, tỷ lệ Met Hb thấp Người thiếu hụt men G6PDH, sự “già cỗi” của HC thường xuất hiện sớm hơn bình thường, đời sống của hồng cầu giảm đi 20% do có hiện tượng tan máu nhẹ ngay cả khi không dùng một loại thuốc nào và bù lại cơ thể tăng cường sản xuất HC non trong tủy xương

Dưới tác dụng của thuốc hay loại chất nào có tính oxy hóa, đến một lúc nào đó hệ thống enzyme khử phụ thuộc NAD+ không còn đáp ứng được nhu cầu của quá trình khử, thì khi đó các enzyme thuộc hệ thống NADP+ trở nên tối cần thiết Hai

hệ thống này tăng cường hoạt động để bảo vệ sự toàn vẹn của HC chống lại các tác nhân oxy hóa bị suy giảm nên hay xảy ra tán huyết, HC già thường bị hủy hoại

rất nhiều, biểu hiện là tán huyết trên lâm sàng, HC non ít bị vỡ do nó giàu enzym

và chưa “nhạy cảm” với các chất oxy hóa

Với những trường hợp thiếu men G6PDH mức độ nhẹ thì việc huy động hồng cầu non là một giải pháp nhằm khắc phục và hạn chế cơn tan máu Khi có sự tăng hoạt tính xúc tác G6PDH sẽ dẫn đến ổn định hàm lượng glutathion dạng khử (GSH) cho dù chất oxy hóa vẫn tiếp tục được sử dụng Bình thường GSH được hồi phục khoảng 90% trong vòng 1 giờ, nếu GSH phục hồi thấp hơn 30% thì các trường hợp tan máu trở nên nguy kịch Thời gian bán hủy bình thường là 60 ngày, nhưng thời gian này chỉ còn 48 giờ nếu hồng cầu thiếu men G6PDH và đặc biệt khi có mặt thuốc primaquine thì thời gian bán hủy chỉ còn 22 ngày

Thiếu máu huyết tán do nguyên nhân tại hồng cầu thường tiên phát do bất thường

ở màng hồng cầu (hội chứng Minkowski Chauffard), thiếu men chuyển hoá trong con đường pentose phosphate (thiếu G6PDH, Glutamyl Cysteine synthetase), chuyển hoá glutathion như men glutathion synthetase hay glutathion reductase), hoặc do hồng cầu thiếu men dị hoá glucose như: Pyruvate kinase, Exokinase glucophosphate isomerase, Phosphofructose kinase, Triosephosphate isomerase,Phosphoglycerate kinase; hoặc do bất thường chuyển hoá nucleotide của hồng cầu vì thiếu các men ATP, Adenyl kinase, Pyrimidine-5-nucleotidasehoặc ở khâu tổng hợp Hb (bệnh huyết sắc tố), hoặc bất thường trong cấu trúc và các chuỗi globin của huyết sắc tố có thể đơn lẻ hay phối hợp với các tình trạng khác; hoặc nguyên nhân ngoài hồng cầu như rối loạn miễn dịch, phát

sinh tự kháng thể (autoantibodies), phơi nhiễm với thuốc, hoá chất, tác nhân nhiễm trùng, nhiễm ký sinh trùng sốt rét (KSTSR)

Thiếu G6PDH là một rối loạn men chuyển hoá theo con đường ái khí, mang tính

di truyền liên kết giới tính trên nhiễm sắc thể X Hiện nay trên thế giới có khoảng

400 triệu dân mắc bệnh thiếu G6PDH Theo số liệu thống kê của Tổ chức Y tếthế giới (WHO) ở các nước Đông Nam Á có khoảng 51/1000 trẻ sinh ra hằng năm bị bệnh này, chỉ đứng sau châu Phi và vùng Địa Trung Hải Các nước lân cận Việt Nam như Thái Lan, Trung Quốc có tỷ lệ thiếu từ 4 - 9% và tỷ lệ bé trai bị mắc nhiều hơn nữ Thiếu men G6PDH là bệnh di truyền, nhất là trẻ sơ sinh diễn tiến có thể vàng da từ ngày thứ 3 đến ngày thứ 8 sau sinh, nếu nặng sẽ kéo dài hơn và gây biến chứng vàng da, dẫn đến bệnh lý não gây tử vong; hay biến chứng thần kinh chậm phát triển tâm thần Nếu như trẻ không bị biến chứng vàng da nặng, qua giai đoạn sơ sinh thì trẻ sẽ không biểu hiện gì ra bên ngoài mà trẻ vẫn sống bình thường như các trẻ khác, cho đến khi gặp điều kiện môi trường thuận lợi kích hoạt chẳng hạn khi trẻ uống một số loại thuốc có tính oxy hoá như acid salicylate (Aspirine), Cotrimmoxazole (Bactrim), vitamine K tổng hợp, thuốc giảm đau acetaminophene, thuốc sốt rét primaquine và một số kháng viêm non-steroides cũng như khi ăn một số họ đậu tằm có chứa phức hợp glycosides, loại đậu này hay gặp ở vùng Địa Trung Hải và Viễn Đông nhưng không thấy xảy ra ở những người châu Phi vùng Caribe (?), phơi nhiễm với napthalen trong viên phiến, bạc hà cũng

có thể là chất gây khởi phát cơn tán huyết