What shape are your cells? Squishy cylinders? Jagged zig-zags? You probably don’t think much about the bodies of these building blocks, but at the microscopic level, small changes can have huge consequences. And while some adaptations change these shapes for the better, others can spark a cascade of debilitating complications. This is the story of sickle-cell disease.
Qual é a forma de suas células? Cilindros macios? Zigue-zagues recortados? Você não deve pensar muito no corpo desses elementos básicos, mas, microscopicamente, pequenas mudanças podem ter enormes consequências. Enquanto algumas adaptações mudam essas formas para melhor, outras podem desencadear uma série de complicações debilitantes. Essa é a história da doença falciforme.
Sickle-cell disease affects the red blood cells, which transport oxygen from the lungs to all the tissues in the body. To perform this vital task, red blood cells are filled with hemoglobin proteins to carry oxygen molecules. These proteins float independently inside the red blood cell’s pliable, doughnut-like shape, keeping the cells flexible enough to accommodate even the tiniest of blood vessels. But in sickle cell disease, a single genetic mutation alters the structure of hemoglobin. After releasing oxygen to tissues, these mutated proteins lock together into rigid rows. Rods of hemoglobin cause the cell to deform into a long, pointed sickle. These red blood cells are harder and stickier, and no longer flow smoothly through blood vessels. Sickled cells snag and pile up– sometimes blocking the vessel completely. This keeps oxygen from reaching a variety of cells, causing the wide range of symptoms experienced by people with sickle-cell disease.
Ela afeta as hemácias, que transportam oxigênio dos pulmões para todos os tecidos do corpo. Para executar essa tarefa vital, as hemácias são preenchidas com proteínas de hemoglobina para transportar moléculas de oxigênio. Essas proteínas flutuam de maneira independente dentro da forma maleável e arredondada da hemácia, mantendo as células flexíveis o bastante para acomodar até mesmo os vasos sanguíneos mais minúsculos. Mas, na doença falciforme, uma única mutação genética altera a estrutura da hemoglobina. Depois de liberar oxigênio aos tecidos, essas proteínas que sofreram mutação travam-se juntas em fileiras rígidas. Hastes de hemoglobina fazem com que as células se deformem em uma foice longa e pontiaguda. Essas hemácias são mais rígidas e mais viscosas e já não fluem suavemente pelos vasos sanguíneos. Células falciformes obstruem e se acumulam, às vezes, bloqueando totalmente o vaso. Isso impede que o oxigênio chegue a uma variedade de células, causando uma ampla série de sintomas
Starting when they’re less than a year old, patients suffer from repeated episodes of stabbing pain in oxygen-starved tissues. The location of the clogged vessel determines the specific symptoms experienced. A blockage in the spleen, part of the immune system, puts patients at risk for dangerous infections. A pileup in the lungs can produce fevers and difficulty breathing. A clog near the eye can cause vision problems and retinal detachment. And if the obstructed vessels supply the brain the patient could even suffer a stroke.
sofridos por pessoas com doença falciforme. Começando quando eles têm menos de um ano de idade, os pacientes sofrem de repetidos episódios de dor aguda em tecidos sem oxigênio. O local do vaso entupido determina os sintomas específicos sofridos. Uma obstrução no baço, parte do sistema imunológico, coloca pacientes em risco de infecções perigosas. Um acúmulo nos pulmões pode causar febre e dificuldade ao respirar. Uma obstrução próxima aos olhos pode causar problemas de visão e descolamento de retina. E, se os vasos obstruídos suprirem o cérebro,
Worse still, sickled red blood cells also don’t survive very long— just 10 or 20 days, versus a healthy cell’s 4 months. This short lifespan means that patients live with a constantly depleted supply of red blood cells; a condition called sickle-cell anemia.
o paciente pode até mesmo sofrer um AVC. Ainda pior, as hemácias falciformes também não sobrevivem por muito tempo: apenas 10 ou 20 dias, contra 4 meses de uma célula saudável. Esse breve tempo de vida significa que os pacientes vivem com um suprimento constantemente esgotado de hemácias;
Perhaps what’s most surprising about this malignant mutation is that it originally evolved as a beneficial adaptation. Researchers have been able to trace the origins of the sickle cell mutation to regions historically ravaged by a tropical disease called malaria. Spread by a parasite found in local mosquitoes, malaria uses red blood cells as incubators to spread quickly and lethally through the bloodstream.
uma doença chamada anemia falciforme. Talvez o mais surpreendente sobre essa mutação maligna é que ela se desenvolveu originalmente como uma adaptação benéfica. Pesquisadores conseguiram rastrear as origens da mutação falciforme a regiões historicamente devastadas por uma doença tropical chamada malária. Disseminada por um parasita encontrado em mosquitos locais, a malária usa hemácias como incubadoras
However, the same structural changes that turn red blood cells into roadblocks also make them more resistant to malaria. And if a child inherits a copy of the mutation from only one parent, there will be just enough abnormal hemoglobin to make life difficult for the malaria parasite, while most of their red blood cells retain their normal shape and function. In regions rife with this parasite, sickle cell mutation offered a serious evolutionary advantage. But as the adaptation flourished, it became clear that inheriting the mutation from both parents resulted in sickle-cell anemia.
para se espalhar de maneira rápida e letal pela corrente sanguínea. No entanto, as mesmas mudanças estruturais que transformam as hemácias em barreiras também as tornam mais resistentes à malária. E, se uma criança herda a cópia da mutação de apenas um dos pais, haverá apenas hemoglobina anormal suficiente para dificultar a vida do parasita da malária, enquanto a maioria das hemácias retém a forma e a função normais. Em regiões repletas desse parasita, a mutação falciforme ofereceu uma vantagem evolucionária séria. Mas, conforme a mutação prosperava, tornava-se claro que a herança da mutação de ambos os pais
Today, most people with sickle-cell disease can trace their ancestry to a country where malaria is endemic. And this mutation still plays a key role in Africa, where more than 90% of malaria infections occur worldwide. Fortunately, as this “adaptation” thrives, our treatment for sickle cell continues to improve. For years, hydroxyurea was the only medication available to reduce the amount of sickling, blunting symptoms and increasing life expectancy. Bone marrow transplantations offer a curative measure, but these procedures are complicated and often inaccessible. But promising new medications are intervening in novel ways, like keeping oxygen bonded to hemoglobin to prevent sickling, or reducing the stickiness of sickled cells. And the ability to edit DNA has raised the possibility of enabling stem cells to produce normal hemoglobin. As these tools become available in the areas most affected by malaria and sickle cell disease, we can improve the quality of life for more patients with this adverse adaptation.
resultava em anemia falciforme. Hoje, a maioria das pessoas com essa doença pode rastrear seus ancestrais a um país em que a malária é endêmica. E essa mutação ainda desempenha um papel importante na África, onde mais de 90% das infecções de malária ocorrem em todo o mundo. Felizmente, conforme essa "adaptação" prospera, nosso tratamento para doença falciforme continua a progredir. Durante anos, a hidroxiureia era o único medicamento disponível para reduzir o número de sintomas abruptos de células falciformes, aumentando a expectativa de vida. Transplantes de medula óssea oferecem uma medida curativa, mas esses procedimentos são complicados e muitas vezes inacessíveis. Porém, novos medicamentos promissores estão intervindo de maneiras inusitadas, como manter o oxigênio ligado à hemoglobina para evitar células falciformes ou reduzir a viscosidade delas. E a capacidade de editar DNA tem aumentado a possibilidade de permitir que células-tronco produzam hemoglobina normal. Conforme essas ferramentas são disponibilizadas nas áreas mais afetadas pela malária e pela doença falciforme, podemos melhorar a qualidade de vida de mais pacientes com essa adaptação adversa.