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Les érythrocytes sont-ils lysés lors de l'hémolyse alpha ?

Les érythrocytes sont-ils lysés lors de l'hémolyse alpha ?



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Wikipédia dit :

Lorsque l'alpha-hémolyse (α-hémolyse) est présente, la gélose sous la colonie est sombre et verdâtre. Streptococcus pneumoniae et un groupe de streptocoques oraux (Streptococcus viridans ou viridans streptococci) présentent une hémolyse alpha. Ceci est parfois appelé hémolyse verte en raison du changement de couleur de la gélose. D'autres termes synonymes sont hémolyse incomplète et hémolyse partielle. L'hémolyse alpha est causée par le peroxyde d'hydrogène produit par la bactérie, oxydant l'hémoglobine en méthémoglobine verte.

De là, il semble que dans l'hémolyse alpha, ce n'est pas la lyse qui est l'événement déterminant, mais plutôt le changement chimique de la molécule d'hémoglobine.

Wikipédia déclare :

La bêta-hémolyse (β-hémolyse), parfois appelée hémolyse complète, est une lyse complète des globules rouges dans les milieux autour et sous les colonies : la zone apparaît éclaircie (jaune) et transparente.

Je ne suis pas sûr de la raison du changement de couleur (plaque de gélose au sang) dans la bêta-hémolyse, je suppose que c'est dû à la diffusion car je n'ai trouvé aucune mention de changement chimique dans la molécule d'hémoglobine nulle part (encore). Jusqu'à présent, ma position est que le changement chimique de l'hémoglobine sans lyse est l'hémolyse alpha et la lyse suivie de la diffusion de la molécule d'hémoglobine est la bêta-hémolyse. Le problème est que mon soutien est au mieux fragile.


L'alphahémolyse oxyde simplement l'hémoglobine en méthémoglobine et provoque un changement de couleur sur la gélose au sang. La membrane RBC est laissée intacte pour autant que je sache. Si vous regardez une photo des 3 types d'hémolyse, vous verrez qu'il n'y a pas de zone de dégagement dans la plaque d'alphahémolyse. Comparez cela à la zone de clairance évidente observée sur la plaque de bétahémolyse, dans laquelle se produit une lyse complète. voici une belle photo


Condition anaérobie et production de CO

Des bactéries hémolytiques et non hémolytiques ont été incubées en conditions aérobies et anaérobies avec les substrats suivants : érythrocytes, hémoglobine, myoglobine, cytochrome c, hématine, hématoporphyrine de fer, hématoporphyrine de cuivre, protoporphyrine et bilirubine. Après 18 heures à 37°C, le CO dégagé a été mesuré par chromatographie en phase gazeuse. Aucune des bactéries n'a formé de CO de manière anaérobie.

CO et alpha hémolyse

Étant donné que nos deux souches de S. mitis différaient en ce qui concerne la production de H202 et l'hémolyse, nous avons également comparé une souche productrice de H20 2 de Streptococcus faecalis avec un mutant négatif au peroxyde, aimablement fourni par Beulah Gray Holmes. Dans les deux cas, les organismes producteurs de H20 2- ont généré une hémolyse alpha et formé du CO à partir de composés hémiques, tandis que les bactéries négatives au peroxyde n'ont pas présenté d'hémolyse alpha ni de formation de CO. Si, dans l'hémolyse alpha, l'hémoglobine est convertie en un pigment vert sans lyse de la membrane des globules rouges, alors l'échec de ce pigment à diffuser loin de la colonie s'expliquerait.

Le changement de couleur dans la bêta-hémolyse peut être expliqué par la diffusion du contenu des érythrocytes lysés.

Les six souches de bactéries qui ont formé des zones hémolytiques sur les plaques de gélose au sang ont également produit du CO à partir des érythrocytes, et inversement les quatre souches non hémolytiques n'ont pas produit de CO. Malgré cette concordance, il semble que la formation de zones bêta-hémolytiques autour des colonies cultivées sur Les plaques de gélose au sang ne dépendent pas du catabolisme de l'hémoglobine. Ainsi, des zones bêta-hémolytiques importantes se sont formées dans des conditions anaérobies qui ont empêché la formation de CO. En outre, l'hémolyse mais pas la formation de CO a été produite par des filtrats stériles des produits extracellulaires de bactéries bêta-hémolytiques.

Des zones claires ressemblant à une bêta-hémolyse peuvent être produites en décongelant simplement un point sur une plaque de gélose au sang, puis en attendant un jour que l'hémoglobine se diffuse loin des cellules lysées. Bien que B. cereus hémolytique cultivé sur des plaques de gélose à l'hémoglobine aérobie produise progressivement des changements de couleur diffus, les zones discrètes observées sur des plaques avec des érythrocytes de mouton étaient absentes.

http://jb.asm.org/content/112/3/1310.full.pdf+html


Les érythrocytes sont-ils lysés lors de l'hémolyse alpha ? - La biologie

L'hémolyse oxydative des érythrocytes de lapin induite par les radicaux libres et son inhibition par les antioxydants briseurs de chaîne ont été étudiées. Les radicaux libres ont été générés à partir d'un composé azoïque soluble dans l'eau ou soluble dans les lipides qui, lors de sa décomposition thermique, a donné des radicaux de carbone qui ont réagi immédiatement avec l'oxygène pour donner des radicaux peroxyle. Les radicaux générés dans la phase aqueuse à partir d'un composé azoïque soluble dans l'eau induisent une hémolyse à l'air, mais peu d'hémolyse est observée en l'absence d'oxygène. Les antioxydants à rupture de chaîne solubles dans l'eau, tels que l'acide ascorbique, l'acide urique et le chromanol soluble dans l'eau, ont supprimé la dose d'hémolyse de manière dépendante. La vitamine E dans les membranes érythrocytaires était également efficace pour supprimer l'hémolyse. Le 2,2,5,7,8-pentaméthyl-6-chromanol, un analogue de la vitamine E sans chaîne latérale phytyle, incorporé dans les liposomes de dimyristoylphosphatidylcholine, a supprimé l'hémolyse ci-dessus, mais l'alpha-tocophérol n'a pas supprimé l'hémolyse. Les liposomes de phosphatidylcholine de soja ont également induit une hémolyse, et un initiateur azoïque liposoluble incorporé dans les liposomes de phosphatidylcholine de soja a accéléré l'hémolyse. Les antioxydants briseurs de chaîne incorporés dans les liposomes ont également été efficaces pour supprimer cette hémolyse.


Contenu

L'hémolyse à l'intérieur du corps peut être causée par un grand nombre de conditions médicales, y compris de nombreuses bactéries Gram-positives (par exemple., Streptocoque, Entérocoque, et Staphylocoque), certains parasites (par exemple., Plasmodium), certaines maladies auto-immunes (par exemple., anémie hémolytique d'origine médicamenteuse, syndrome hémolytique et urémique atypique (SHUa) [4] ), [5] certains troubles génétiques (par exemple., drépanocytose ou déficit en G6PD), ou sang avec une concentration en soluté trop faible (hypotonique pour les cellules). [6]

L'hémolyse peut entraîner une hémoglobinémie due à l'hémoglobine libérée dans le plasma sanguin, qui joue un rôle important dans la pathogenèse du sepsis [7] et peut entraîner un risque accru d'infection en raison de ses effets inhibiteurs sur le système immunitaire inné. [7]

Streptocoque Éditer

De nombreuses espèces du genre Streptocoque provoquer une hémolyse. Les espèces de bactéries streptococciques sont classées en fonction de leurs propriétés hémolytiques. A noter que ces propriétés hémolytiques ne sont pas nécessairement présentes in vivo.

  • Espèces alpha-hémolytiques, y compris S. pneumoniae, Streptocoque mitis, S. mutans, et S. salivarius, oxydent le fer dans l'hémoglobine (le tournant en vert foncé en culture).
  • Espèces bêta-hémolytiques, y compris S. pyogenes et S. agalactiae, rompre complètement les globules rouges (visible comme un halo en culture).
  • Les espèces gamma-hémolytiques ou non hémolytiques ne provoquent pas d'hémolyse et provoquent rarement des maladies.

Entérocoque Éditer

Le genre Entérocoque comprend les bactéries lactiques anciennement classées dans le groupe gamma-hémolytique D du genre streptocoque (voir ci-dessus), y compris E. faecilis (S. faecalis), E. faecium (S. faecium), E. durans (S. durans), et E. avium (S. avium).

Staphylocoque Éditer

Staphylocoque est un autre cocci à Gram positif. S. aureus, la cause la plus fréquente d'infections "staphylococciques", est fréquemment hémolytique sur gélose au sang. [8]

Hémolyse parasitaire Modifier

Parce que le processus d'alimentation du Plasmodium les parasites endommagent les globules rouges, le paludisme est parfois appelé « hémolyse parasitaire » dans la littérature médicale.

HELLP, pré-éclampsie ou éclampsie Modifier

Maladie hémolytique du nouveau-né Modifier

La maladie hémolytique du nouveau-né est une maladie auto-immune résultant du passage des anticorps de la mère du placenta au fœtus. Cela se produit le plus souvent lorsque la mère a déjà été exposée à des antigènes sanguins présents sur le fœtus mais qui lui sont étrangers, par le biais d'une transfusion sanguine ou d'une grossesse précédente. [9]

Anémie hémolytique Modifier

Parce que in vivo l'hémolyse détruit les globules rouges, dans les cas incontrôlés, chroniques ou graves, elle peut conduire à une anémie hémolytique.

Crise hémolytique Modifier

Une crise hémolytique, ou crise hyperhémolytique, est caractérisée par un taux accéléré de destruction des globules rouges conduisant à une anémie, une jaunisse et une réticulocytose. [10] Les crises hémolytiques sont une préoccupation majeure dans la drépanocytose et le déficit en G6PD.

Ingestion ou empoisonnement d'agent toxique Modifier

L'ingestion de Paxillus Involutus peut provoquer une hémolyse.

Causes intrinsèques Modifier

L'hémolyse peut résulter de défauts intrinsèques du globule rouge lui-même : [11] [12]

  • Défauts de la production de la membrane des globules rouges (comme dans la sphérocytose héréditaire et l'elliptocytose héréditaire)
  • Défauts de la production d'hémoglobine (comme dans la thalassémie, la drépanocytose et l'anémie dysérythropoïétique congénitale)
  • Un métabolisme défectueux des globules rouges (comme dans le déficit en glucose-6-phosphate déshydrogénase et le déficit en pyruvate kinase) (PNH), parfois appelé syndrome de Marchiafava-Micheli, est une maladie du sang rare, acquise et potentiellement mortelle, caractérisée par anémie hémolytique intravasculaire induite.

Causes extrinsèques Modifier

L'hémolyse extrinsèque est causée par l'environnement du globule rouge : [5] [6]

  • Les causes à médiation immunitaire peuvent inclure des facteurs transitoires comme dans Mycoplasma pneumoniae infection (maladie des agglutinines froides) ou des facteurs permanents comme dans les maladies auto-immunes comme l'anémie hémolytique auto-immune[5] (elle-même plus fréquente dans des maladies telles que le lupus érythémateux disséminé, la polyarthrite rhumatoïde, le lymphome de Hodgkin et la leucémie lymphoïde chronique).
  • L'une des causes de l'hypersplénisme (activité accrue de la rate), telle que l'hypertension portale.
  • L'anémie hémolytique acquise est également rencontrée dans les brûlures et à la suite de certaines infections (par exemple le paludisme). ou l'empoisonnement par l'arsine ou la stibine provoque une anémie hémolytique non immunitaire. [6] peuvent souffrir d'anémie hémolytique due à "l'hémolyse du coup de pied", la destruction des globules rouges dans les pieds lors de l'impact du pied. [13][14]
  • Une anémie hémolytique de bas grade survient chez 70 % des porteurs de prothèses valvulaires cardiaques, et une anémie hémolytique sévère survient chez 3 %. [15]

Hémolyse intravasculaire Modifier

Hémolyse intravasculaire décrit l'hémolyse qui se produit principalement à l'intérieur du système vasculaire. [16] En conséquence, le contenu des globules rouges est libéré dans la circulation générale, entraînant une hémoglobinémie [17] et augmentant le risque d'hyperbilirubinémie qui s'ensuit. [18]

Une hémolyse intravasculaire peut se produire lorsque les globules rouges sont ciblés par des auto-anticorps, entraînant la fixation du complément, ou par des dommages causés par des parasites tels que Babesia. [19] De plus, la microangiopathie thrombotique (MAT) peut entraîner une hémolyse des globules rouges. [20] La MAT est fréquemment observée chez les patients atteints de SHUa où des caillots se forment dans les petits vaisseaux du rein, entraînant des globules rouges endommagés lorsqu'ils tentent de traverser les vaisseaux restreints. [21]

Hémolyse extravasculaire Modifier

Hémolyse extravasculaire fait référence à l'hémolyse qui se produit dans le foie, la rate, la moelle osseuse et les ganglions lymphatiques. [16] Dans ce cas, peu d'hémoglobine s'échappe dans le plasma sanguin. [18] Les macrophages du système réticulo-endothélial de ces organes engloutissent et détruisent les globules rouges structurellement défectueux, ou ceux auxquels sont attachés des anticorps, et libèrent de la bilirubine non conjuguée dans la circulation du plasma sanguin. [22] [23] Typiquement, la rate détruit les globules rouges légèrement anormaux ou ceux recouverts d'anticorps de type IgG, [24] [25] tandis que les globules rouges gravement anormaux ou ceux recouverts d'anticorps de type IgM sont détruits dans la circulation ou dans le foie. [24]

Si l'hémolyse extravasculaire est étendue, l'hémosidérine peut se déposer dans la rate, la moelle osseuse, les reins, le foie et d'autres organes, entraînant une hémosidérose. [18]

In vitro l'hémolyse peut être causée par une mauvaise technique lors du prélèvement d'échantillons de sang, par les effets du traitement mécanique du sang ou par une action bactérienne dans les échantillons de sang cultivés.

De la collection de spécimens Modifier

La plupart des causes de in vitro l'hémolyse est liée au prélèvement d'échantillons. Des prélèvements difficiles, des connexions de ligne non sécurisées, une contamination et une taille d'aiguille incorrecte, ainsi qu'un mélange de tubes incorrect et des tubes mal remplis sont autant de causes fréquentes d'hémolyse. [27] Une aspiration excessive peut provoquer l'écrasement des globules rouges lors de leur passage à travers l'aiguille hypodermique en raison de la turbulence et des forces physiques. Une telle hémolyse est plus susceptible de se produire lorsque les veines d'un patient sont difficiles à trouver ou lorsqu'elles s'effondrent lorsque le sang est prélevé par une seringue ou un tube à vide moderne. L'expérience et la bonne technique sont essentielles pour tout phlébotomiste, infirmier ou médecin pour prévenir l'hémolyse.

In vitro l'hémolyse pendant le prélèvement d'échantillons peut entraîner des résultats de tests de laboratoire inexacts en contaminant le plasma environnant avec le contenu des globules rouges hémolysés. Par exemple, la concentration de potassium à l'intérieur des globules rouges est beaucoup plus élevée que dans le plasma et donc un taux de potassium élevé est généralement trouvé dans les tests de biochimie du sang hémolysé.

Après le processus de collecte de sang, in vitro une hémolyse peut toujours se produire dans un échantillon en raison de facteurs externes, tels qu'un stockage prolongé, des conditions de stockage incorrectes et des forces physiques excessives résultant de la chute ou du mélange vigoureux du tube.

Du traitement mécanique du sang pendant la chirurgie Modifier

Dans certaines interventions chirurgicales (en particulier certaines opérations cardiaques) où une perte de sang importante est attendue, des machines sont utilisées pour la récupération de sang peropératoire. Un processus de centrifugation prélève le sang du patient, lave les globules rouges avec une solution saline normale et les renvoie dans la circulation sanguine du patient. L'hémolyse peut se produire si la centrifugeuse tourne trop vite (généralement plus de 500 tr/min) - il s'agit essentiellement d'une hémolyse se produisant à l'extérieur du corps. Malheureusement, une hémolyse accrue se produit avec des quantités massives de perte de sang soudaine, car le processus de retour des cellules d'un patient doit être effectué à une vitesse proportionnellement plus élevée pour éviter l'hypotension, le déséquilibre du pH et un certain nombre d'autres facteurs hémodynamiques et sanguins. La modélisation des flux de fluides pour prédire la probabilité de rupture de la membrane des globules rouges en réponse au stress est un domaine de recherche actif. [28]

De la culture de bactéries Modifier

La visualisation de l'apparence physique de l'hémolyse dans des échantillons de sang cultivés peut être utilisée comme un outil pour déterminer les espèces de diverses infections bactériennes à Gram positif (par exemple., Streptocoque).

L'hémolyse est parfois appelée hématolyse, érythrolyse, ou érythrocytolyse. Les mots hémolyse ( / h iː ˈ m ɒ l ɪ s ɪ s / ) [1] et hématolyse ( / ˌ h iː m ə ˈ t ɒ l ɪ s ɪ s / ) [29] utilisent tous deux des formes combinées véhiculant l'idée de « lyse du sang » (hémo- ou hémato- + -lyse). Les mots érythrolyse ( / ˌ ɛr ə ˈ θ r ɒ l ɪ s ɪ s / ) [30] et érythrocytolyse ( / ə ˌ r ɪ θ r oʊ s aɪ ˈ t ɒ l ɪ s ɪ s / ) [31] utilisent tous deux des formes combinées véhiculant l'idée de « lyse des érythrocytes » (érythro- ± cyto- + -lyse).

Les globules rouges (érythrocytes) ont une courte durée de vie (environ 120 jours) et les vieilles cellules (sénescentes) sont constamment éliminées et remplacées par de nouvelles par érythropoïèse. Ce processus de dégradation/remplacement est appelé renouvellement des érythrocytes. En ce sens, l'érythrolyse ou l'hémolyse est un processus normal qui se produit continuellement. Cependant, ces termes sont généralement utilisés pour indiquer que la lyse est pathologique.

L'hypertension pulmonaire est de plus en plus reconnue comme une complication de l'hémolyse chronique héréditaire et acquise. [32] [33] [34] L'hémoglobine libre libérée pendant l'hémolyse inactive l'oxyde nitrique vasodilatateur (NO). [32] L'hémolyse libère également de l'arginase qui épuise la L-arginine, le substrat nécessaire à la synthèse de NO. [32] [34] Cela réduit la vasodilatation dépendante du NO [32] et induit l'activation des plaquettes, la génération de thrombine, les facteurs procoagulants et l'activation des facteurs tissulaires, [32] contribuant à la formation de thrombose. [32] Cela peut entraîner des spasmes œsophagiens et une dysphagie, des douleurs abdominales, une dysfonction érectile, une hypertension systémique, une diminution de la perfusion des organes, une promotion de l'inflammation et de la coagulation et une thrombose. [35]

L'hémolyse chronique peut également entraîner un dysfonctionnement endothélial, une augmentation des réponses médiées par l'endothéline-1 et une vasculopathie. [32] [36] La libération d'hème conduit à la production de bilirubine et à l'épuisement des protéines plasmatiques, telles que l'albumine, l'haptoglobine et l'hémopexine, ce qui peut conduire à la jaunisse. [37] [38] Cela peut également conduire à des niveaux accrus de stercobiline, produit de dégradation de l'hème dans les selles. [24]

La splénectomie chez les personnes atteintes de troubles hémolytiques semble augmenter le risque de développer une thrombose pulmonaire. [32]

Des complications peuvent également résulter de l'augmentation de la charge de travail du rein car il sécrète de l'érythropoïétine pour stimuler la moelle osseuse à produire plus de réticulocytes (précurseurs des globules rouges) pour compenser la perte de globules rouges due à l'hémolyse. [24]


Streptocoques gamma-hémolytiques (non hémolytiques)

Les colonies ne présentent ni hémolyse alpha ni bêta typique. Il peut cependant y avoir une légère décoloration dans le milieu. Les streptocoques inclus dans ce groupe ne sont généralement pas pathogènes.

Exemples: Enterococcus faecalis (anciennement appelé “Group D Strep”)

11 réflexions sur &ldquoHémolyse des streptocoques et de ses types avec des exemples&rdquo

Il a été mentionné gamma car tous les milieux ne donnent pas d'hémolyse mais certains d'entre eux donnent une hémolyse trop légèrement partielle. C'est pourquoi il préférait le gamma parmi ses hémolyses mentionnées.

Pourquoi Brown (1919) a-t-il mentionné l'hémolyse gamma alors qu'il n'y avait pas d'hémolyse ??

Bonjour et merci pour vos informations pouvez-vous m'aider à recueillir des informations sur l'hémolyse “alpha prime” ?

Petite zone d'érythrocytes intacts immédiatement adjacente aux colonies bactériennes avec hémolyse complète entourant la zone d'érythrocytes intacts

Merci pour toi
s'il vous plaît pouvez-vous me donner des informations pour streptococcus mutans.(isolement .caractéristique. test biochimique . habitat .pathogénicité )

Merci Vous rendez cette articulation très bonne et agréable.Normalement, je connais cela mais pas tous les streptocoques viridans qui sont du groupe Alpha hemolisis vraiment j'oublie.Super et sympa.Bon travail.
Meilleures salutations

Je suis microbiologiste et je prends maintenant ma maîtrise en microbiologie de l'Université d'Addis-Abeba, toute personne intéressée à me contacter est volontaire pour discuter spécialement de l'identification et de l'isolement des bactéries.

quelles sont les autres bactéries qui font ressortir ces trois hémolyses en dehors du streptocoque ?

Salut, on m'a diagnostiqué une bêta après avoir fait une culture de la gorge dans mon cours de biologie, mais quand je suis allé chez le médecin pour une confirmation de streptocoque, il est revenu négatif. De plus, j'ai une douleur à la gorge tous les jours depuis plus de deux ans maintenant. J'ai passé une IRM avec un médecin ORL et j'ai dit que tout allait bien. Je sais que quelque chose ne va pas et mon test sur gélose bêta l'a prouvé, mais pour une raison quelconque, les médecins sont incapables de m'aider.

Ton test ne prouve rien !
S. aureus est une bactérie très courante dans la gorge.
Je vous propose de suivre un cours de microbiologie.
Votre gorge peut être douloureuse pour un certain nombre de raisons : écoulement post-nasal, allergies, mauvaise alimentation ou mauvaises habitudes d'hygiène (brossage, soie dentaire et utilisation d'un gratte-langue deux fois par jour) et un nettoyage dentaire tous les 4 à 6 mois .
Les bactéries sont nos amies. On ne peut pas vivre sans eux !!


Hémolyse, tocophérol et oxydation des lipides dans les érythrocytes et le tissu musculaire chez les poulets, les canards et les dindes

Le muscle de dinde est plus sensible à l'oxydation des lipides pendant le stockage post mortem que celui de poulet et de canard, ce qui peut entraîner une lyse accrue des érythrocytes de dinde qui libère l'oxydant de l'hémoglobine. Trois expériences distinctes ont été menées pour étudier les caractéristiques des érythrocytes de poulet, de canard et de dinde dans lesquels les tocophérols alimentaires ont été standardisés. Dans l'expérience I, le tocophérol, la composition en acides gras et la capacité d'oxydation des lipides ont été mesurés dans les érythrocytes de poulets, de canards et de dindes. La teneur en tocophérols était plus élevée dans les érythrocytes de poulet par rapport à celle de canard et de dinde (P < 0.05). La teneur en acide oléique et linoléique était plus élevée dans les érythrocytes de poulet par rapport à celle de dinde (P < 0.05). Capacité d'oxydation des lipides des érythrocytes dans le muscle lavé de dinde (WTM) à pH 5,8 classé poulet & gt canard & gt dinde (P < 0,05). Dans l'Expérience II, l'hémolyse a été mesurée dans les érythrocytes de dindes et de poulets. L'hémolyse induite par le détergent (pH 7,4) était en moyenne 12 fois plus élevée pour les érythrocytes de dinde par rapport à celle de poulet (P < 0.05). Dans l'expérience III, la capacité des érythrocytes lysés et non lysés à favoriser l'oxydation des lipides a été examinée. Les érythrocytes lysés ont favorisé l'oxydation des lipides dans le WTM plus efficacement que les érythrocytes intacts (P < 0.05). Les raisons pour lesquelles les érythrocytes de dinde étaient plus labiles à l'hémolyse induite par un détergent alors que les érythrocytes de poulet favorisaient plus efficacement l'oxydation des lipides dans le système modèle WTM sont discutées. Ces études décrivent la variation des propriétés chimiques et physiques des érythrocytes de poulets, de canards et de dindes qui peuvent influencer la progression de l'oxydation des lipides dans les muscles de volaille.


Qu'est-ce que l'alpha-hémolyse ?

L'hémolyse alpha est également connue sous le nom d'hémolyse incomplète, c'est le processus de destruction partielle des globules rouges. Ce processus est catalysé par l'enzyme hémolytique bactérienne appelée alpha-hémolysine. Plusieurs espèces bactériennes sont responsables de l'hémolyse alpha, et elles sont S. pneumoniae, Streptocoque mitis, S. mutans, et S. salivarius.

Figure 01 : Alpha-hémolyse

Lorsque ces bactéries sont cultivées dans un milieu gélosé au sang, une couleur verdâtre se développe autour de leurs colonies en raison de la destruction incomplète des globules rouges. La couleur verdâtre est due à la présence de biliverdine, et ce composé est un sous-produit de la dégradation de l'hémoglobine.


Discussion

Le but de ces études était de caractériser les effets du mAb 3E7 et de son homologue humanisé H17 sur le dépôt de C3 et l'hémolyse lorsque le complément est activé par l'APC. Nos expériences ont montré que 3E7/H17 inhibe l'hémolyse des érythrocytes à la fois PNH (Figure 1A-F) et AET (Figure 1G) d'une manière dépendante de la concentration, et qu'à une concentration d'anticorps suffisante pour abroger l'hémolyse, le dépôt de C3 sur PNH érythrocytes est complètement inhibé (Figure 2). L'activité de 3E7/H17 est unique car un mAb différent qui reconnaît un épitope différent exprimé par C3b n'a pas la capacité de bloquer l'hémolyse médiée par l'APC des érythrocytes HPN dans le sérum acidifié (figure 1F). De plus, 3E7/H17 est spécifique de l'APC, car le mAb n'a aucune activité inhibitrice contre l'hémolyse induite par CPC (figure 1H).

In vivo, les érythrocytes HPN subissent une lyse médiée par le complément car l'activation de l'APC et la génération conséquente du MAC ne sont pas restreintes en raison d'un déficit en protéines régulatrices du complément ancrées GPI, CD55 et CD59 (figure 5A). L'HPN est classée comme une anémie hémolytique DAT-négative car aucune preuve d'activation du complément sur les érythrocytes HPN survivants sous la forme de produits d'activation C3 liée à la membrane (C3b) et de dégradation (iC3b et C3dg) n'est observée. C'est-à-dire que les cellules sensibles au complément sont détruites par le processus lytique et que les cellules insensibles au complément inhibent l'activation de l'APC et ne sont pas lysées car elles sont suffisantes en CD55/CD59 (Figure 2). Cependant, lorsque le processus lytique est bloqué par l'éculizumab, des preuves de l'activation de l'APC sur les érythrocytes HPN sont observées car les cellules sont protégées contre la lyse directe induite par MAC (figure 5B). 11 L'activation de C3 en C3b à la surface des érythrocytes par l'APC C3 convertase entraîne l'exposition d'une liaison thioester interne, entraînant une liaison covalente de C3b à la glycophorine A via des liaisons ester (principalement) et amide. 22 Le C3b lié est rapidement dégradé en iC3b puis en C3dg par les actions concertées des protéines membranaires (CR1, CD35) et plasmatiques (facteur H et facteur I). 25,26 Comme en témoigne l'anémie hémolytique de la CCAD, ces produits d'activation et de dégradation liés de manière covalente de C3 agissent comme des opsonines qui interviennent dans l'hémolyse extravasculaire à la suite d'une interaction avec les cellules exprimant les récepteurs du complément (macrophages et lymphocytes B) qui résident dans le foie et rate. Ce processus explique l'hémolyse extravasculaire à médiation immunitaire qui se développe chez les patients traités par l'éculizumab (Figure 5B), et sa signification clinique est suggérée par l'observation que pratiquement tous les patients traités présentent une anémie persistante avec des preuves de laboratoire d'hémolyse en cours. 10 De plus, environ 50 % des patients traités par eculizumab n'atteignent pas l'indépendance transfusionnelle. Ces observations suggèrent que le traitement de l'HPN pourrait être amélioré en bloquant l'activation de l'APC, un processus qui inhiberait à la fois le dépôt de C3 et l'hémolyse.

Activation de l'APC sur les érythrocytes HPN. (A) L'anémie hémolytique de l'HPN est médiée par la voie alternative indépendante des anticorps du complément (APC). In vivo, l'APC est dans un état d'activation continue en raison de l'hydrolyse en phase fluide de faible qualité de la liaison thioester interne de C3 (C3·H2O) dans un processus appelé phénomène de tic-tac. C3·H naissant2O peut se lier au facteur B, et lors du clivage du facteur B par le facteur D, une convertase C3 instable (H2O·C3Bb) est formé. Ce complexe peut convertir une petite quantité de C3 en C3b avant qu'il ne se désintègre, et si une surface d'activateur APC est à proximité, le C3b naissant peut se lier de manière covalente et former le nid de la convertase APC C3 liée aux cellules, constituée de C3 activé ( C3b), le facteur B activé (Bb, la sous-unité enzymatique du complexe) et le facteur P (une protéine qui stabilise le complexe, formellement appelée properdine). La convertase C5 a les mêmes composants que la convertase C3, sauf que 2 molécules C3b sont nécessaires pour se lier et positionner C5 pour le clivage par le facteur activé B (Bb). C3a et C5a sont des peptides bioactifs qui sont générés par clivage de C3 et C5, respectivement, par leurs convertases d'activation spécifiques. Les convertases C3 et C5 liées à la surface amplifient considérablement l'activation du complément en clivant plusieurs molécules de substrat (C3* et C5*). Le complexe d'attaque membranaire (MAC) se compose de C5 (C5b), C6, C7, C8 activé et de plusieurs molécules de C9 (C9m). Le MAC est l'unité cytolytique du système du complément. Sur les érythrocytes normaux, la protéine régulatrice du complément à ancrage GPI CD55 restreint la formation et la stabilité des convertases d'amplification C3 et C5 en déstabilisant l'interaction entre le facteur activé B (Bb) et C3b, tandis que le CD59 à ancrage GPI bloque la formation du MAC en inhibant la liaison de C9 au complexe C5b-8. Ces 2 protéines membranaires sont déficientes en HPN, permettant une activation non régulée de l'APC et conduisant à la formation de MAC et à l'hémolyse. L'inhibition de la formation de MAC par l'eculizumab, anticorps monoclonal anti-C5 humanisé (flèche) améliore l'hémolyse intravasculaire de l'HPN. Les études actuelles montrent que l'hémolyse des érythrocytes HPN peut également être inhibée par le mAb H17/3E7. Ces anticorps se lient au C3·H2O et C3b (flèches) et inhibent le phénomène de basculement et bloquent la formation de la convertase APC C3. (B) Non traités, les érythrocytes HPN sont lysés lorsque l'APC est activé à la surface de la membrane. Le traitement par l'éculizumab bloque l'hémolyse directe (intravasculaire) des érythrocytes HPN en inhibant la formation du MAC, mais les cellules deviennent opsonisées avec les produits d'activation et de dégradation de C3 (C3b, iC3b et C3dg) car l'éculizumab n'a aucun effet sur la convertase APC C3. Les érythrocytes opsonisés HPN sont reconnus par des récepteurs spécifiques sur les cellules réticulo-endothéliales, entraînant une hémolyse extravasculaire. mAb H17/3E7 bloque la formation de la convertase APC C3 en se liant à C3b activé, empêchant ainsi à la fois l'opsonisation et l'hémolyse des érythrocytes HPN in vitro.

Activation de l'APC sur les érythrocytes HPN. (A) L'anémie hémolytique de l'HPN est médiée par la voie alternative indépendante des anticorps du complément (APC). In vivo, l'APC est dans un état d'activation continue en raison de l'hydrolyse en phase fluide de faible qualité de la liaison thioester interne de C3 (C3·H2O) dans un processus appelé phénomène de tic-tac. C3·H naissant2O peut se lier au facteur B, et lors du clivage du facteur B par le facteur D, une convertase C3 instable (H2O·C3Bb) est formé. Ce complexe peut convertir une petite quantité de C3 en C3b avant qu'il ne se désintègre, et si une surface d'activateur APC est à proximité, le C3b naissant peut se lier de manière covalente et former le nid de la convertase APC C3 liée aux cellules, constituée de C3 activé ( C3b), le facteur B activé (Bb, la sous-unité enzymatique du complexe) et le facteur P (une protéine qui stabilise le complexe, formellement appelée properdine). La convertase C5 a les mêmes composants que la convertase C3, sauf que 2 molécules C3b sont nécessaires pour se lier et positionner C5 pour le clivage par le facteur B activé (Bb). C3a et C5a sont des peptides bioactifs qui sont générés par clivage de C3 et C5, respectivement, par leurs convertases d'activation spécifiques. Les convertases C3 et C5 liées à la surface amplifient considérablement l'activation du complément en clivant plusieurs molécules de substrat (C3* et C5*). Le complexe d'attaque membranaire (MAC) se compose de C5 (C5b), C6, C7, C8 activé et de plusieurs molécules de C9 (C9m). Le MAC est l'unité cytolytique du système du complément. Sur les érythrocytes normaux, la protéine régulatrice du complément à ancrage GPI CD55 restreint la formation et la stabilité des convertases d'amplification C3 et C5 en déstabilisant l'interaction entre le facteur activé B (Bb) et C3b, tandis que le CD59 à ancrage GPI bloque la formation du MAC en inhibant la liaison de C9 au complexe C5b-8. Ces 2 protéines membranaires sont déficientes en HPN, permettant une activation non régulée de l'APC et conduisant à la formation de MAC et à l'hémolyse. L'inhibition de la formation de MAC par l'eculizumab, anticorps monoclonal anti-C5 humanisé (flèche) améliore l'hémolyse intravasculaire de l'HPN. Les études actuelles montrent que l'hémolyse des érythrocytes HPN peut également être inhibée par le mAb H17/3E7. Ces anticorps se lient au C3·H2O et C3b (flèches) et inhibent le phénomène de tic-tac et bloquent la formation de la convertase APC C3. (B) Non traités, les érythrocytes HPN sont lysés lorsque l'APC est activé à la surface de la membrane. Le traitement par l'éculizumab bloque l'hémolyse directe (intravasculaire) des érythrocytes HPN en inhibant la formation du MAC, mais les cellules deviennent opsonisées avec les produits d'activation et de dégradation de C3 (C3b, iC3b et C3dg) car l'éculizumab n'a aucun effet sur la convertase APC C3. Les érythrocytes PNH opsonisés sont reconnus par des récepteurs spécifiques sur les cellules réticulo-endothéliales, entraînant une hémolyse extravasculaire. mAb H17/3E7 bloque la formation de la convertase APC C3 en se liant à C3b activé, empêchant ainsi à la fois l'opsonisation et l'hémolyse des érythrocytes HPN in vitro.

L'APC est dans un état d'activation continue (appelé phénomène de tic-tac) en raison d'une hydrolyse de faible qualité de la liaison thioester interne de C3. 27 C3·H naissant2O a la capacité de se lier au facteur B, la sous-unité enzymatique de la convertase APC C3/C5 (figure 5A). Le clivage par le facteur D active le zymogène du facteur B, ce qui entraîne une convertase APC C3 instable (H2O·C3Bb) qui peut convertir quelques molécules de C3 en C3b avant que le complexe ne se désintègre rapidement. Si une surface d'activateur APC (telle qu'une bactérie ou un érythrocytes HPN) est à proximité, le C3b naissant généré par un H2La convertase O·C3Bb C3 peut se lier à la surface cellulaire et initier l'activation de l'APC (figure 5A). L'acidification du sérum exagère l'activation normale de l'APC car la formation de la convertase APC C3 se produit de manière optimale à pH 6,4. 19,20,28 Nous avons utilisé la lyse sérique acidifiée dans notre système modèle pour tester l'efficacité de 3E7/H17 pour 2 raisons. Premièrement, en induisant l'activation en phase fluide de l'APC, l'acidification du sérum imite le mécanisme par lequel les érythrocytes HPN sont lysés in vivo. Second, acidification of serum induces brisk APC activation, thereby presenting a strong challenge to the inhibitory capacity of 3E7/H17. Our experiments (Table 2), and those of others, 29 demonstrate that PNH erythrocytes incubated in acidified serum have C3 fragments bound in high density (> 10 4 molecules/cell). That 3E7/H17 can completely inhibit lysis and C3 deposition on PNH erythrocytes incubated in the powerful APC activator, acidified serum, suggests that the antibody will be effective in vivo where it will be necessary to prevent only low-grade, tick-over APC activation. Furthermore, our previously published studies demonstrated that 3E7/H17 also binds C3·H2O. 12,13 Therefore, in vivo, it is likely that 3E7/H17 will block the tick-over phenomenon directly and prevent APC activation before it can be initiated on the surface of PNH erythrocytes. However, we also showed that 3E7/H17 binds to C3b on PNH erythrocytes (Figure 3, Table 2). Therefore, any nascent C3b that escapes fluid-phase inactivation and binds to the cell surface will be inactivated by 3E7/H17, and this process will be supported in vivo by factor H (Figure 5). 30 Together, these observations suggest that the concentration of 3E7/H17 required to inhibit lysis of PNH erythrocytes in vivo will be substantially lower than that required to completely inhibit acidified serum lysis (∼ 170 μg/mL, Figure 1).

We hoped to compare the efficacy of 3E7/H17 with that of eculizumab, but we were unable to obtain the antibody. Nonetheless, using normal human serum depleted of C5, we showed that, although absence of functional C5 prevents hemolysis of PNH erythrocytes, it does not reduce APC activation on the surface of PNH erythrocytes (Figure 4). These findings support the hypothesis that the C3 deposition on PNH erythrocytes observed in patients treated with eculizumab is a consequence of unregulated APC activation and not CPC activation by antibody. 11

Our ultimate goal is to improve treatment for patients with PNH by developing a pharmacologic reagent that blocks both C3 deposition and hemolysis. For such a reagent to be useful clinically, it must be safe. Continuous blockade of the APC could put patients at risk for microbial infection, but we are reassured that our approach to treatment of PNH will be safe by observations in factor B knockout mice. 31-34 The phenotype of the factor B knockout is expected to be similar to that of chronic APC suppression by 3E7/H17 as the antibody blocks factor B binding to C3b (Figure 5). Homozygous factor B knockout mice have birthrates, developmental characteristics, and reproductive rates identical to those of wild-type littermates. They do not appear to be at increased risk for spontaneous infection, although when severely challenged (directly inoculated) with high concentrations of some fungi and bacteria they show greater morbidity and mortality than their wild-type counterparts. 33,34 Humans heterozygous for mutant factor B have no distinct phenotype, and humans homozygous for mutant factor B have not been reported. 32 However, it seems unlikely that homozygous factor B deficiency is embryonically lethal based on the mouse studies. Although rare and associated with early mortality, homozygous C3 deficiency (resulting in absence of APC, CPC, and lectin pathway function) has been observed in humans. 35 Conceivably, homozygous factor B deficiency in humans has not been reported because there is no clinical phenotype. In support of this hypothesis, most of the pathophysiology attributable to aberrant APC regulation is a consequence of uncontrolled activation rather than to abnormalities that inactivate function. 3,36 Nonetheless, the effects of continuous, long-term inhibition of the APC remain speculative, and carefully designed safety studies are required to address this issue. The unique properties of 3E7/H17, however, will allow us to perform some of these investigations using a nonhuman primate model. 15

The present studies demonstrated (Figure 1H) that mAb 3E7/H17 does not inhibit the function of the CPC, and previously we reported that, at concentrations that completely block the APC, 3E7/H17 has no inhibitory activity with respect to CPC-mediated lysis of sheep erythrocytes. 12 Moreover, we and others showed that mAb 3E7/H17 increases CPC-mediated lysis of rituximab-opsonized B cells. 15,37 mAb 3E7/H17 binds to C3b at, or very close, to the site that would otherwise be bound by either factor B or factor H. By blocking binding of factor B, the mAb 3E7/H17 abrogates activation of the APC on the cell surface. However, by blocking binding of factor H, 3E7/H17 increases the activity of C3b generated by the CPC by stabilizing C3b against factor H–dependent, factor I–mediated enzymatic degradation, leaving cell-bound C3b intact to serve as the binding site for C5 in the CPC C5 convertase. The CPC C3 convertase is not affected by 3E7/H17 because it consists of components C4b (the binding site for C3) and C2a (the enzymatic subunit), neither of which is recognized by the mAbs. This feature of 3E7/H17 (specific inhibition of the APC while enhancing the activity of the CPC) is important clinically as a functional CPC is needed for immune-complex solubilization and protection against infection by microorganisms in the setting of chronic APC blockade. We demonstrated this important activity of 3E7 in vivo using a nonhuman primate model. In those studies, we observed that when cynomolgus monkeys are infused with the therapeutic mAb rituximab, the CPC is activated on circulating B cells, resulting in deposition of C3b on these rituximab-targeted cells. Infused mAb 3E7 binds to CPC-generated cell-bound C3b on monkey B lymphocytes, and by competing with factor H for binding to C3b, enhances CPC activity by preserving the integrity of C3b. 15

Together, the studies reported here showed that 3E7/H17 inhibits both APC-mediated hemolysis and C3 deposition without compromising the activity of the CPC, suggesting important advantages over currently available therapy (Figure 5). These studies support further testing of 3E7/H17 as a potential therapeutic agent for treatment of patients with PNH. mAb 3E7/H17 recognizes both human and monkey C3b, 15 and we observed that mAb H17 blocks the APC in the serum of both rhesus and cynomolgus monkeys. Therefore, it should be possible to directly test the efficacy and safety of mAb H17 in an in vivo primate model of APC activation. 13,38,39

The publication costs of this article were defrayed in part by page charge payment. Therefore, and solely to indicate this fact, this article is hereby marked “advertisement” in accordance with 18 USC section 1734.


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Symptoms of hemolytic anemia are similar to the general signs of anemia. [1] General signs and symptoms include: fatigue, pallor, shortness of breath, and tachycardia. [1] In small children, failure to thrive may occur in any form of anemia. [5] [6] In addition, symptoms related to hemolysis may be present such as chills, jaundice, dark urine, and an enlarged spleen. [1] Certain aspects of the medical history can suggest a cause for hemolysis, such as drugs, medication side effects, autoimmune disorders, blood transfusion reactions, the presence of prosthetic heart valve, or other medical illness. [1]

Chronic hemolysis leads to an increased excretion of bilirubin into the biliary tract, which in turn may lead to gallstones. [7] The continuous release of free hemoglobin has been linked with the development of pulmonary hypertension (increased pressure over the pulmonary artery) this, in turn, leads to episodes of syncope (fainting), chest pain, and progressive breathlessness. [8] Pulmonary hypertension eventually causes right ventricular heart failure, the symptoms of which are peripheral edema (fluid accumulation in the skin of the legs) and ascites (fluid accumulation in the abdominal cavity). [8]

They may be classified according to the means of hemolysis, being either intrinsic in cases where the cause is related to the red blood cell (RBC) itself, or extrinsic in cases where factors external to the RBC dominate. [9] Intrinsic effects may include problems with RBC proteins or oxidative stress handling, whereas external factors include immune attack and microvascular angiopathies (RBCs are mechanically damaged in circulation). [1] [2]

Intrinsic causes Edit

Hereditary (inherited) hemolytic anemia can be due to :

  • Defects of red blood cell membrane production (as in hereditary spherocytosis and hereditary elliptocytosis). [1]
  • Defects in hemoglobin production (as in thalassemia, sickle-cell disease and congenital dyserythropoietic anemia). [1]
  • Defective red cell metabolism (as in glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency and pyruvate kinase deficiency). [10][11]

Extrinsic causes Edit

Acquired hemolytic anemia may be caused by immune-mediated causes, drugs, and other miscellaneous causes. [1]

  • Immune-mediated causes could include transient factors as in Mycoplasma pneumoniae infection (cold agglutinin disease) [12] or permanent factors as in autoimmune diseases like autoimmune hemolytic anemia[13] (itself more common in diseases such as systemic lupus erythematosus, rheumatoid arthritis, Hodgkin's lymphoma, and chronic lymphocytic leukemia). [1][14]
  • Any of the causes of hypersplenism (increased activity of the spleen), such as portal hypertension. [15]
  • Acquired hemolytic anemia is also encountered in burns and as a result of certain infections (e.g. malaria). [13][16] (PNH), sometimes referred to as Marchiafava-Micheli syndrome, is a rare, acquired, potentially life-threatening disease of the blood characterized by complement-induced intravascular hemolytic anemia. [17] resulting from the environment causes non-immune hemolytic anemia. [18]
  • Similarly, poisoning by arsine or stibine also causes hemolytic anemia. [19] can suffer hemolytic anemia due to "footstrike hemolysis", owing to the destruction of red blood cells in feet at foot impact. [20][21]
  • Low-grade hemolytic anemia occurs in 70% of prosthetic heart valve recipients, and severe hemolytic anemia occurs in 3%. [22]

In hemolytic anemia, there are two principal mechanisms of hemolysis intravascular and extravascular. [23]

Intravascular hemolysis Edit

Intravascular hemolysis describes hemolysis that happens mainly inside the vasculature. [24] As a result, the contents of the red blood cell are released into the general circulation, leading to hemoglobinemia [25] and increasing the risk of ensuing hyperbilirubinemia. [26]

Intravascular hemolysis may occur when red blood cells are targeted by autoantibodies, leading to complement fixation, or by damage by parasites such as Babesia. [27]

Extravascular hemolysis Edit

Extravascular hemolysis refers to hemolysis taking place in the liver, spleen, bone marrow, and lymph nodes. [24] In this case little hemoglobin escapes into blood plasma. [26] The macrophages of the reticuloendothelial system in these organs engulf and destroy structurally-defective red blood cells, or those with antibodies attached, and release unconjugated bilirubin into the blood plasma circulation. [28] [29] Typically, the spleen destroys mildly abnormal red blood cells or those coated with IgG-type antibodies, [30] [31] while severely abnormal red blood cells or those coated with IgM-type antibodies are destroyed in the circulation or in the liver. [30]

If extravascular hemolysis is extensive, hemosiderin can be deposited in the spleen, bone marrow, kidney, liver, and other organs, resulting in hemosiderosis. [26]

In a healthy person, a red blood cell survives 90 to 120 days in the circulation, so about 1% of human red blood cells break down each day. [32] [ unreliable medical source? ] The spleen (part of the reticulo-endothelial system) is the main organ that removes old and damaged RBCs from the circulation. [1] In healthy individuals, the breakdown and removal of RBCs from the circulation is matched by the production of new RBCs in the bone marrow. [1]

In conditions where the rate of RBC breakdown is increased, the body initially compensates by producing more RBCs however, breakdown of RBCs can exceed the rate that the body can make RBCs, and so anemia can develop. [32] Bilirubin, a breakdown product of hemoglobin, can accumulate in the blood, causing jaundice. [27]

In general, hemolytic anemia occurs as a modification of the RBC life cycle. [33] [ unreliable medical source? ] That is, instead of being collected at the end of its useful life and disposed of normally, the RBC disintegrates in a manner allowing free iron-containing molecules to reach the blood. [33] With their complete lack of mitochondria, RBCs rely on pentose phosphate pathway (PPP) for the materials needed to reduce oxidative damage. Any limitations of PPP can result in more susceptibility to oxidative damage and a short or abnormal lifecycle. [34] [ unreliable medical source? ] If the cell is unable to signal to the reticuloendothelial phagocytes by externalizing phosphatidylserine, it is likely to lyse through uncontrolled means. [35] [36] [37]

The distinguishing feature of intravascular hemolysis is the release of RBC contents into the blood stream. The metabolism and elimination of these products, largely iron-containing compounds capable of doing damage through Fenton reactions, is an important part of the condition. Several reference texts exist on the elimination pathways, for example. [38] [39] [40] Free hemoglobin can bind to haptoglobin, and the complex is cleared from the circulation thus, a decrease in haptoglobin can support a diagnosis of hemolytic anemia. Alternatively, hemoglobin may oxidize and release the heme group that is able to bind to either albumin or hemopexin. The heme is ultimately converted to bilirubin and removed in stool and urine. [38] Hemoglobin may be cleared directly by the kidneys resulting in fast clearance of free hemoglobin but causing the continued loss of hemosiderin loaded renal tubular cells for many days.

Additional effects of free hemoglobin seem to be due to specific reactions with NO. [41]

The diagnosis of hemolytic anemia can be suspected on the basis of a constellation of symptoms and is largely based on the presence of anemia, an increased proportion of immature red cells (reticulocytes) and a decrease in the level of haptoglobin, a protein that binds free hemoglobin. Examination of a peripheral blood smear and some other laboratory studies can contribute to the diagnosis. Symptoms of hemolytic anemia include those that can occur in all anemias as well as the specific consequences of hemolysis. All anemias can cause fatigue, shortness of breath, decreased ability to exercise when severe. Symptoms specifically related to hemolysis include jaundice and dark colored urine due to the presence of hemoglobin (hemoglobinuria). When restricted to the morning hemoglobinuria may suggest paroxysmal nocturnal haemoglobinuria. Direct examination of blood under a microscope in a peripheral blood smear may demonstrate red blood cell fragments called schistocytes, red blood cells that look like spheres (spherocytes), and/or red blood cells missing small pieces (bite cells). An increased number of newly made red blood cells (reticulocytes) may also be a sign of bone marrow compensation for anemia. Laboratory studies commonly used to investigate hemolytic anemia include blood tests for breakdown products of red blood cells, bilirubin and lactate dehydrogenase, a test for the free hemoglobin binding protein haptoglobin, and the direct Coombs test to evaluate antibody binding to red blood cells suggesting autoimmune hemolytic anemia.

Definitive therapy depends on the cause:

  • Symptomatic treatment can be given by blood transfusion, if there is marked anemia. A positive Coombs test is a relative contraindication to transfuse the patient. In cold hemolytic anemia there is advantage in transfusing warmed blood.
  • In severe immune-related hemolytic anemia, steroid therapy is sometimes necessary.
  • In steroid resistant cases, consideration can be given to rituximab or addition of an immunosuppressant (azathioprine, cyclophosphamide).
  • Association of methylprednisolone and intravenous immunoglobulin can control hemolysis in acute severe cases.
  • Sometimes splenectomy can be helpful where extravascular hemolysis, or hereditary spherocytosis, is predominant (i.e., most of the red blood cells are being removed by the spleen). [42]

Hemolytic anemia affects nonhuman species as well as humans. It has been found, in a number of animal species, to result from specific triggers. [43]

Some notable cases include hemolytic anemia found in black rhinos kept in captivity, with the disease, in one instance, affecting 20% of captive rhinos at a specific facility. [44] [45] [46] The disease is also found in wild rhinos. [47]

Dogs and cats differ slightly from humans in some details of their RBC composition and have altered susceptibility to damage, notably, increased susceptibility to oxidative damage from consumption of onion. Garlic is less toxic to dogs than onion. [48]


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Many bacteria produce hemolysins that can be detected in the laboratory. It is now believed that many clinically relevant fungi also produce hemolysins. [2] Hemolysins can be identified by their ability to lyse red blood cells in vitro.

Not only are the erythrocytes affected by hemolysins, but there are also some effects among other blood cells, such as leucocytes (white blood cells). Escherichia coli hemolysin is potentially cytotoxic to monocytes, lymphocytes and macrophages, leading them to autolysis and death.

Visualization of hemolysis (UK: haemolysis) of red blood cells in agar plates facilitates the categorization of Streptococcus.

One way hemolysin lyses erythrocytes is by forming pores in phospholipid bilayers. [3] [4] Other hemolysins lyse erythrocytes by hydrolyzing the phospholipids in the bilayer.

Pore formation Edit

Many hemolysins are pore-forming toxins (PFT), which are able to cause the lysis of erythrocytes, leukocytes, and platelets by producing pores on the cytoplasmic membrane.

Hemolysin is normally secreted by the bacteria in a water-soluble way. These monomers diffuse to the target cells and are attached to them by specific receivers. After this is done, they oligomerize, creating ring-shaped heptamer complexes. [5]

Hemolysins can be secreted by many different kinds of bacteria such as Staphylococcus aureus, Escherichia coli ou Vibrio parahemolyticus among other pathogens. We can take a look at the bacterium Staphylococcus aureus as a specific example of pore-forming hemolysin production. Staphylococcus aureus is a pathogen that causes many infectious diseases such as pneumonia and sepsis. It produces a ring-shaped complex called a staphylococcal alpha-hemolysin pore. Dans la nature, Staphylococcus aureus secretes alpha-hemolysin monomers that bind to the outer membrane of susceptible cells. Upon binding, the monomers oligomerize to form a water-filled transmembrane channel that facilitates uncontrolled permeation of water, ions, and small organic molecules. Rapid discharge of vital molecules such as ATP, dissipation of the membrane potential and ion gradients, and irreversible osmotic swelling leading to the cell wall rupture (lysis) can cause death of the host cell.

This pore consists of seven alpha-hemolysin subunits, which represent the major cytotoxic agent that is freed by this kind of bacterium. These subunits are attached to the target cells, the way we have already explained, and extend the lipid bilayer, forming the pore structures. These pores in the cellular membrane will eventually end up causing cell death, since it allows the exchange of monovalent ions that would cause the DNA fragmentation.

Enzymatic Edit

Some hemolysins damage the erythrocyte membrane by cleaving the phospholipids in the membrane.

Staphylococcus aureus hemolysins Edit

Α-hemolysin Edit

Secreted by Staphylococcus aureus, this toxin causes cell death by binding with the outer membrane, with subsequent oligomerization of the toxin monomers to form water-filled channels. These are responsible for osmotic phenomena, cell depolarization, and loss of vital molecules (v.gr. ATP), leading to its demise. [6]

Β-hemolysin Edit

β-hemolysin (hlb Q2FWP1 ) is a Phospholipase C toxin secreted by S. aureus. Upon investigating sheep erythrocytes, its toxic mechanism was discovered to be the hydrolysis of a specific membrane lipid, sphingomyelin, which accounts for 50% of the cell’s membrane. This degradation was followed by a noticeable rise of phosphoryl-choline due to the release of organic phosphorus from sphingomyelin and ultimately caused cell lysis. [7]

Γ-Hemolysin Edit

γ-Hemolysins are pore-forming toxins in the same family as α-Hemolysin. They are unique in that they come in two components, and hence are referred to as bi-component toxins (InterPro: IPR003963). Compared to beta-hemolysin, it has a higher affinity for phosphocholines with short saturated acyl chains, especially if they have a conical form, whereas cylindrical lipids (e.g., sphingomyelin) hinder its activity. The lytic process, most commonly seen in leucocytes, is caused by pore formation induced by an oligomerized octamer that organizes in a ring structure. Once the prepore is formed, a more stable one ensues, named β-barrel. In this final part, the octamer binds with phosphatidylcholine. [8]

The structure of several hemolysins has been solved by X-ray crystallography in the soluble and pore-forming conformations. For example, α-hemolysin of Staphylococcus aureus forms a homo-heptameric β-barrel in biological membranes. [9] The Vibrio cholerae cytolysin [10] also forms a heptameric pore, however Staphylococcus aureus γ-hemolysin [11] forms a pore that is octameric.

The heptamer of α-hemolysin from Staphylococcus aureus has a mushroom-like shape and measures up to 100 Å in diameter and 100 Å in height. A membrane-spanning, solvent-accessible channel runs along the sevenfold axis and ranges from 14 Å to 46 Å in diameter. On the exterior of the 14-strand antiparallel β barrel there is a hydrophobic belt approximately 30 Å in width that provides a surface complementary to the nonpolar portion of the lipid bilayer. The interfaces are composed of both salt-links and hydrogen bonds, as well as hydrophobic interactions, and these contacts provide a molecular stability for the heptamer in SDS solutions even up to 65 °C. [12]

Hemolysins are thought to be responsible for many events in host cells. For example, iron may be a limiting factor in the growth of various pathogenic bacteria. [13] Since free iron may generate damaging free radicals, free iron is typically maintained at low concentrations within the body. Red blood cells are rich in iron-containing heme. Lysis of these cells releases heme into the surroundings, allowing the bacteria to take up the free iron. But hemolysin is related to bacteria not only in this way but also in some others.

As mentioned before, hemolysin is a potential virulence factor produced by microorganisms, which can put a human's health at risk. Despite causing some severe pathologies, many cases of hemolysis do not suppose a health hazard. But the fact that hemolysins (produced by pathogenic microorganisms during infections) are combined with other virulence factors may threaten a human's life to a greater extent.

The main consequence of hemolysis is hemolytic anemia, condition that involves the destruction of erythrocytes and their later removal from the bloodstream, earlier than expected in a normal situation. As the bone marrow cannot make erythrocytes fast enough to meet the body’s needs, oxygen does not arrive to body tissues properly. As a consequence, some symptoms may appear, such as fatigue, pain, arrhythmias, an enlarged heart or even heart failure, among others. [14]

Depending on the type of hemolysin and the microorganism that produces it, manifestation of symptoms and diseases may differ from one case to the other:

  • Alpha-hemolysin from uropathogenicE. coli produces extra-intestinal infections and can cause cystitis, pyelonephritis, and sepsis. Alpha-hemolysin from Staphylococcus aureus can cause severe diseases, such as pneumonia.
  • Aerolysin from Aeromonas sobria infects the intestinal tract, but it might also cause sepsis and meningitis.
  • Listeriolysin from Listeria monocytogenes (a facultative intracellular bacterium that thrives within host cells, mainly macrophages and monocytes) causes the degradation of phagosome membranes, but they are not a potential danger for the cell’s plasmatic membrane.

Both aerolysin and alpha-hemolysin are synthetized by extracellular bacteria, which infect specific tissue surfaces.

Hemolysins have proved to be a damaging factor for vital organs, through the activity of Staphylococcus aureus. S.aureus is a dangerous pathogen that may lead cells to necrotizing infections usually recognized by a massive inflammatory response leading to tissue damage or even tissue destruction. There is a clear example of this: the pneumonia produced by S.aureus. [15] In this case, it has been proven that alpha-hemolysin takes part in inducing necrotic pulmonary injury by the use of the NLRP3 inflammasome, which is responsible for inflammatory processes and of pyroptosis. Pneumonie causée par S.aureus is a common disease in some areas, which is the reason for the many studies in the field of immunology aimed at developing new farmacs to cure easily or prevent this kind of pneumonia. At the moment, apiegnin and beta-cyclodextrin are thought to alleviate S.aureus pneumonia, whereas the antibodies of anti alpha-hemlysin are thought to give protection. [16]

Further findings show that the main virulence factor of S. aureus, the pore-forming toxin α-hemolysin (Hla), is the secreted factor responsible for the activation of an alternative autophagic pathway. It has been demonstrated that this autophagic response is inhibited by artificially elevating the intracellular levels of cAMP. [17] This process is also mediated by the exchange factors RAPGEF3 and RAP2B.

Another interesting point is that pretreatment of leukocytes with doses of alpha-hemolysin at which nearly 80% of the cells survived decreased the ability of the cells to phagocytize bacteria and particles and to undergo chemotaxis. Premature activation of leukocytes and inhibition of phagocytosis and chemotaxis by alpha-hemolysin, if they occur in vivo, would greatly enhance the survival of an E. coli attack. [18]

Some hemolysins, such as listeriolysin O, allow bacteria to evade the immune system by escaping from phagosomes. Hemolysins may also mediate bacterial escape from host cells.

Regulation of gene expression Edit

The regulation of gene expression of hemolysins (such as streptolysin S) is a system repressed in the presence of iron. [19] This ensures that hemolysin is produced only when needed. The regulation of the production of hemolysin in S.aureus(expression of hemolysin) is now possible due to in-vitro mutations that are related to serine/threonine kinase and phosphatase. [20]

As hemolysins are produced by pathogenic organisms, the main treatment is the intake of antibiotics specific to the pathogen that have caused the infection. Moreover, some hemolysins may be neutralized by the action of anti-hemolysin antibodies, preventing a longer and more dangerous effect of hemolysis within the body.

When blood cells are being destroyed too fast, extra folic acid and iron supplements may be given or, in case of emergencies, a blood transfusion. In rare cases, the spleen must be removed because it filters blood and removes from the bloodstream dead or damaged cells, worsening the lack of erythrocytes. [21]

Medicine Edit

Thermostable Direct Hemolysin (TDH InterPro: IPR005015) produced by Vibrio parahaemolyticus is now being studied in the field of oncology. It regulates cell proliferation in colon carcinoma cells. TDH induces Ca2+ influx from an extracellular environment accompanied by protein kinase C phosphorylation. Activated protein kinase C inhibits the tyrosine kinase activity of epidermal growth factor receptor (EGFR), the rational target of anti-colorectal cancer therapy. [22]


Conclusion

In summary, haptoglobin is a serum protein that binds toxic free hemoglobin released by lysis of red blood cells. Although different methods exist to measure haptoglobin, each has unique benefits and limitations. While we believe the methodology used in our lab provides results that are easily interpreted, the majority of commercial kits use immunoreactive methods and may be more suited to labs without experience using gel electrophoresis. Despite the ubiquity and importance of haptoglobin testing, there is a paucity of literature and therefore lack of understanding of this test. Clinicians must be aware of its limitations and interactions and interpret this test in the context of the clinical scenario.