Malaria och thalassemi i Medelhavsområdet

1949 gjorde den brittiske forskaren John Burdon Sanderson Haldane en ny koppling mellan sjukdomar i röda blodkroppar och malaria: De genetiska mutationer som leder till flera typer av anemier, inklusive thalassemi och sicklecellanemi, har bestått i vissa mänskliga populationer där malaria historiskt sett har varit endemiskt förekommande, eftersom individer som är heterozygota för dessa mutationer har någon form av fördel mot den blodburna smittsamma sjukdomen.1

Rödcellssjukdomar och malaria, konstaterade Haldane, var vanligt förekommande bland människor som levde i varma klimat i europeiska, nordafrikanska och västasiatiska länder som omger Medelhavet (gemensamt kallade Medelhavsbäckenet).

”Haldane arbetade med anemier i Medelhavsområdet på 1940-talet, men han visste inte säkert att det rörde sig om thalassemias vid den tidpunkten”, säger Thomas N. Williams, FMedSci, professor vid institutionen för medicin vid Imperial College och St Mary’s Hospital i London, till ASH Clinical News. Williams forskar om hematologiska sjukdomar, bland annat om mekanismer för malariaresistens hos barn med sjukdomar i röda blodkroppar vid KEMRI-Wellcome Trust Research Programme i Kilifi, Kenya.

”Molekylärbiologin för thalassemi hade ännu inte utarbetats. Det skedde först cirka 20 år senare”, fortsätter han. ”Dr Haldane visste att detta var en ärftlig sjukdom bara för att den förekom i familjer. När han såg att thalassemi var mycket vanligare där malaria också förekom, kom han fram till hypotesen att mutationerna i dessa familjer troligen kvarstod eftersom de erbjöd ett visst skydd mot malaria i dessa malariaendemiska geografier.”

Med utgångspunkt i sina observationer teoretiserade Haldane att ”eftersom de röda blodkropparna var små hos dem som hade vissa typer av anemi hade malariaparasiten svårare att ta sig in i och trivas i dessa celler”, förklarade dr Williams. ”Han var före sin tid i sin förmåga att sätta ihop dessa två komplicerade sjukdomar.”

För denna första utgåva av ”Blood Beyond Borders” talade ASH Clinical News med dr. Williams och andra specialister på thalassemi om sjukdomarnas historia och förekomst i Medelhavsområdet och om bördan för patienter och sjukvårdssystem.

Två till synes orelaterade sjukdomar

Tecknet thalassemi härstammar från det grekiska namnet ”Thalassa”, som i grekisk mytologi representerade havets ande. Även om thalassemias förekommer hos människor över hela världen, myntades namnet eftersom många av de första fallen av thalassemi observerades i Medelhavsområdet, där familjer förde mutationerna vidare i generationer.

Den ärftliga hemoglobinopatien innebär förändringar i de globinkedjor som utgör hemoglobinmolekylen. Sjukdomen klassificeras som antingen alfa- eller betathalassemi beroende på om alfa- eller betahämoglobinkedjan bär på en mutation. Fyra gener (två från varje förälder) behövs för att skapa tillräckligt många alfa- eller betaglobinproteinkedjor; alfa- eller betathalassemiegenskap uppstår om en eller två av de fyra generna saknas eller är förändrade. Svårighetsgraden av thalassemi beror på hur många av dessa gener som är påverkade – ju högre antal, desto högre symtombörda.2

Malaria är en urgammal, myggburen sjukdom som, enligt en nyligen genomförd DNA-analys av 2 000 år gamla kvarlevor på Sardinien, har funnits i Medelhavsbäckenet redan under den romerska perioden.3 Flera faktorer bidrar till förekomsten av malaria i dessa områden: Anopheles-myggor av honkön som är infekterade med parasiten Plasmodium, som orsakar malaria, lägger sina ägg i grunt, stilla sötvatten, t.ex. i vattenpölar och i klövavtryck, som båda förekommer rikligt i tropiska länder under regnperioderna. Malariaöverföring är också vanligare i områden där den varma och blöta vädersäsongen är längre, vilket resulterar i en längre livslängd för myggor.

Trots betydande globala framsteg för att begränsa och eliminera malaria är sjukdomen fortfarande ett betydande folkhälsoproblem runt om i världen. National Institute of Allergy and Infectious Disease rapporterar att cirka 3,2 miljarder människor världen över löper risk att drabbas av sjukdomen. Världshälsoorganisationen uppskattar också att ungefär hälften av världens befolkning är i riskzonen. År 2017 rapporterade 90 länder och regioner fall av malariaöverföring.4

Många länder i Medelhavsområdet, däribland Grekland, hade utrotat malaria i slutet av 1970-talet, men såg en ökning av antalet importerade fall som ett resultat av ökat internationellt resande, klimatförändringar och flyttning av invandrare från malariaendemiska länder.5

Bekräftelse av sambandet

1954 bekräftade genetikern Anthony C. Allison, PhD, Haldanes hypotes när han arbetade i Kenya – dock för sicklecellanemi. Vid sicklecellanemi är HBB-genen muterad, men till skillnad från vid betatalassemi påverkar mutationen inte förekomsten av betahämoglobin. Med sin forskning fann dr Allison att personer som är heterozygota för mutationen i betahämoglobinet i samband med sicklecellanemi har en relativ resistens mot malaria.6

Sedan, i slutet av 1970-talet, när forskarna kunde odla malariaparasiter i laboratoriet, bekräftade en annan grupp dr Allisons observationer: P. falciparum-infektion av röda blodkroppar med sicklecellsmutationen ökade cellernas hastighet att bilda sickleformen, och parasiterna dödades under dessa förhållanden.7

För thalassemi har det visat sig vara en utmaning att fastställa exakt hur sjukdomen skyddar mot malaria, säger Dr. Williams, och ansträngningarna försvåras ytterligare av förekomsten av ytterligare genetiska polymorfismer som är ganska vanliga och som kan upphäva skyddet. Detta sker trots förekomsten av en så kallad skyddande hemoglobinmutation. Till exempel är en betahemoglobinmutation i sig själv skyddande mot malaria, men om individen också har en mutation för sicklecellanemi upphäver de två mutationerna i stort sett varandra och individen är mottaglig för malariainfektion.8

De föreslagna mekanismerna genom vilka alfa- och betahemoglobinmutationerna skyddar mot malaria kategoriseras som antingen immunrelaterade eller cellulära. Dessa inkluderar bättre immunclearance, minskad överlevnad av malariaparasiten inuti röda blodkroppar och minskad parasitens kapacitet att invadera de röda blodkropparna.

In 2008 fann ett gemensamt team från New York University School of Medicine och University of Oxford, som arbetade med barn i Papua Nya Guinea som har alfa-thalassemi, att deras röda blodkroppar var ovanligt små och mer rikligt förekommande, vilket resulterade i en mild form av anemi, jämfört med röda blodkroppar hos barn utan den genetiska mutationen som leder till thalassemi.9 De fortsatte med att visa att alfa-thalassemin resulterade i en fördel mot malariainfektion.

Svår malaria resulterade i en så hög som 50-procentig minskning av de röda blodkropparna, men barn med mild alfa-thalassemi kunde tolerera denna förlust eftersom de redan hade upp till 20 procent fler röda blodkroppar till att börja med, jämfört med barn utan thalassemi.

”Det har aldrig gjorts någon klinisk studie som definitivt har visat att en mutation i beta thalassemi är starkt skyddande mot malaria”, sade dr Williams, men forskare och kliniker tvivlar inte på att dessa gener verkligen skyddar mot malaria, eftersom egenskaperna hos de röda blodkropparna är de enda egenskaper som kommer fram som positiva i studier av malariaskydd.10

Det finns fortfarande ingen tydlig och ovedersäglig mekanism om hur antingen alfa- eller betathalassemi skyddar mot malaria som forskarsamhället kan enas om, enligt dr Williams. ”Det är svårt att studera dessa förhållanden i laboratoriet eftersom de röda blodkropparna från patienterna av naturliga skäl är känsliga för syreskador och stress”, förklarade han. ”När vi gör experiment med dem i laboratoriet kan vi hitta saker som ser onormala ut, men om dessa resultat faktiskt återspeglar vad som händer in vivo är svårt att veta eftersom cellerna skadas av laboratoriemanipulationerna”, förklarade han.

Sist men inte minst, att etablera ett starkt samband mellan malaria och mutationer i betathalassemi försvåras ytterligare av att många av de platser där betathalassemi har funnits kvar inte längre är hotspots för malaria.

”I Grekland var malaria fortfarande utbredd för ungefär 100 år sedan, eftersom det fanns många fler sjöar där malariabärande myggor kunde lägga ägg”, säger Antonis Kattamis, MD, till ASH Clinical News. Kattamis är chef för avdelningen för barnhematologi/onkologi vid Atens nationella och kapodistrianska universitet och Aghia Sophia Children’s Hospital i Aten, där han behandlar patienter med thalassemi. ”De flesta sjöar har torkat ut under det senaste århundradet, så vi har inte haft malaria på många år.”

Thalassemiens börda i Medelhavsområdet

Likt malaria var thalassemi en gång i tiden mycket utbredd i dessa områden: Det uppskattade antalet bärare av en thalassemirelaterad mutation i Medelhavsområdet är mellan 8 och 15 procent.11 Baserat på detta, säger Dr. Kattamis, kan kliniker förvänta sig att få se mellan 200 och 250 fall per år. Men informationskampanjer i Grekland, Italien och andra länder har dramatiskt minskat thalassemiraten.

I sin praktik säger dr Kattamis att han regelbundet träffar cirka 380 patienter med thalassemi, eller cirka 12 procent av de cirka 3 000 patienter i Grekland som behöver regelbunden vård för sin thalassemi. De flesta av patienterna är äldre, med tanke på den minskade frekvensen av nya fall av thalassemi.

Personer med svår thalassemi uppvisar symtom några månader till ett år efter födseln, säger dr Kattamis. ”Vid svår thalassemi växer spädbarn inte bra och kan ha gulsot, och patienterna tar in sina barn för att de ser att de inte trivs.”

”Om en person är homozygot för en beta- eller alfa-thalassemimutation har han eller hon inget effektivt skydd av hemoglobin”, förklarade Dr. Williams, ”och efter de första levnadsmånaderna är individen kroniskt anemisk och beroende av blodtransfusioner”. Utan denna behandling skulle patienterna annars kunna dö av anemirelaterade komplikationer, inklusive hjärtsvikt.

Livslånga transfusioner kan dock leda till komplikationer, som järnöverbelastning. ”De röda blodkroppar som patienterna får är rika på järn, och dessa individer har inga bra sätt att utsöndra järnet, så vi måste då behandla dem med järnkärlslösande läkemedel”, förklarade han. Dessa läkemedel, som kallas kelatorer, binder sig till överskottsjärn och suger effektivt upp det. Om det inte behandlas kan järnöverbelastning leda till kronisk järntoxicitet, endokrina problem och hjärt- eller leversvikt.

Avseutom transfusioner kan en ung patient med ett syskon som donator också genomgå en botande benmärgstransplantation. Enligt dr Kattamis genomgår ungefär en av fem eller sex patienter ett sådant ingrepp.

Nya läkemedelsterapier håller på att utvecklas som alternativ till kroniska transfusioner av röda blodkroppar och transplantation. Till exempel är luspatercept, ett först i klassen av erytroida mognadsmedel, utformat för att förbättra erytropoesin i det sena stadiet och minska behovet av transfusioner. I fas III-studien BELIEVE upplevde 70 procent av patienterna med transfusionsberoende beta-thalassemi en minskning av transfusionsbördan med mer än 33 procent. Vid American Society of Hematology Annual Meeting 2018 kommenterade huvudprövaren Maria Domenica Cappellini, MD, från universitetet i Milano i Italien, att medlet är en potentiell ny terapi för ”denna mycket krävande sjukdom”. Detta är unga vuxna patienter som transfusionerar tre enheter blod var tredje vecka under hela sitt liv, så har en betydande inverkan. ”12

Genoterapier finns också på horisonten. Tidigare i år publicerade forskare i New England Journal of Medicine resultat från två kompletterande fas I/II-studier som visade att behandling med genterapi minskade eller eliminerade behovet av transfusioner av röda blodkroppar hos patienter med svår sjukdom13 . ”Genterapi med läkemedelsprodukten LentiGlobin lyckades övervinna en av de viktigaste begränsningarna för , nämligen avsaknaden av en histokompatibel donator”, konstaterade författarna.

Tillsammans har förebyggande program och nya behandlingsalternativ förbättrat prognosen för thalassemi, till den grad att den nu betraktas som en kronisk sjukdom. Dr Kattamis noterade insatser som pågår för att identifiera optimala blodtransfusionsterapier och hantering av relaterade komplikationer, och konstaterade att ”med behandling har patienterna en ganska god förväntad livslängd, och cirka 70 procent kommer att leva till 50 års ålder”. Men precis som med alla andra kroniska sjukdomar i alla andra geografiska områden, sade han, är överlevnad och livskvalitet beroende av att en behandlingsplan utarbetas och följs. -Av Anna Azvolinsky

1. Haldane JBS. Mutationsfrekvensen för mänskliga gener. Hereditas. 1949;35:267-73.
2. National Institutes of Health. Genetics Home Reference. ”Beta thalassemi”. Accessed December 11, 2018.
3. Viganó C, Hass C, Rühli FJ, Bouwman A. 2,000 year old β-thalassemia case in Sardinia suggests malaria was endemic by the Roman period. Am J Phys Anthropol. 2017;164:362-70.
4. World Health Organization. ”Malaria.” Accessed December 11, 2018.
5. Opi DH, Ochola LB, Tendwa M, et al. Mechanistic studies of the negative epistatic malaria-protective interaction between sickle cell trait and α+thalassemia. EBioMedicine. 2014;1:29-36.
6. Allison AC. Utbredningen av sickle-celldraget i Östafrika och på andra håll, och dess uppenbara samband med förekomsten av subtertiär malaria. Trans Royal Soc Trop Med Hyg. 1954;48:312-8.
7. Friedman MJ, Roth EF, Nagel RL, Trager W. Plasmodium falciparum: fysiologiska interaktioner med den mänskliga sicklecellen. Exp Parasitol. 1979;47:73-80.
8. Leffler EM, Band G, Busby GBJ, et al. Resistens mot malaria genom strukturell variation av invasionsreceptorer för röda blodkroppar. Science. 2017;356:eaam6393.
9. Willcox M, Björkman A, Brohult J, et al. A case-control study in northern Liberia of Plasmodium falciparum malaria in haemoglobin S and beta-thalassaemia traits. Ann Trop Med Parasitol. 1983;77:239-46.
10. Fowkes FJ, Allen SJ, Allen A, et al. Increased microerythrocyte count in homozygous α+-thalassaemia contributes to protection against severe malarial anaemia. PLoS Med. 2008;5:e56.
11. De Sanctis V, Kattamis C, Canatan D, et al. β-thalassemia distribution in the Old World: en urgammal sjukdom ur historisk synvinkel. Mediterr J Hematol Infect Dis. 2017;9:e2017018.
12. Cappellini MD, Viprakasit V, Taher A, et al. The Believe trial: results of a phase 3, randomized, double-blind, placebo-controlled study of luspatercept in adult beta-thalassemia patients who require regular red blood cell (RBC) transfusions. Sammanfattning nr 163. Presenteras vid 2018 ASH Annual Meeting, December 1, 2018; San Diego, CA.
13. Thompson AA, Walters MC, Kwiatkowski J, et al. Genterapi hos patienter med transfusionsberoende β-thalassemi. N Engl J Med. 2018;378:1479-93.