Wie heeft er sikkelcelanemie

Sikkelcelziekte is een recessieve erfelijke ziekte. Je kunt het dus alleen krijgen van je ouders als zij het erfelijke materiaal dragen en het is vanaf je geboorte bepaald of je de ziekte hebt of niet.  Sikkelcelanemie is daarom ook niet besmettelijk zoals bijvoorbeeld aids, de ziekte zit in je genen en is dus al vanaf je geboorte zo bepaald. Aids wordt veroorzaakt door een virus en is wel besmettelijk. Het komt vrijwel uitsluitend bij het negroïde ras voor. 

Je kunt drager zijn dat betekent dat je heterozygoot bent voor het gen.  Als je drager bent heb je de ziekte zelf niet en zal je dus ook weinig klachten of symptomen hebben.

Ben je echter homozygoot voor het gen dan zullen wel symptomen optreden van sikkelcelziekte.

De sikkelcellen worden sneller door het lichaam afgebroken. Hierdoor ontstaat er een tekort aan rode bloedcellen beter bekend als bloedarmoede. De klachten van bloedarmoede zijn: sneller moe, lusteloos, geen puf en oorsuizen. Door de versnelde bloedafbraak komt ook een gele kleurstof vrij (bilirubine), wat een gele verkleuring van huid en ogen geeft. Dit wordt geelzucht genoemd.

Patiënten die sikkelcelziekte hebben, hebben eerder kans op infecties. Bij infecties is de bloedafbraak extra versneld waardoor een aantal verschijnselen kunnen ontstaat: plotselinge toename van bleekheid en geelzucht, donkere urine, hartkloppingen en kortademigheid. Deze toestand wordt een anemisch crisis genoemd.

Als je te weinig rode bloedcellen hebt kan er niet genoeg zuurstof worden opgenomen. Als dit gebeurd kunnen de rode bloedcellen gaan sikkelen. Als ze dat doen verandert de vorm van de rode bloedcel (zie figuur 1). Door het aantal gesikkelde rode bloedcellen ontstaat een propje. Doordat het propje moeilijker door kleine bloedvaatjes kan ontstaan er verstoppingen. Hierdoor krijgen sommige organen minder bloed. Deze toestand wordt een vaso-occlusieve crisis genoemd.

Door de verstoppingen kunnen verschillende klachten optreden, dit is afhankelijk van de plaats van de verstopping. De meeste mensen met sikkelcelziekte hebben niet het hele jaar door klachten. De periode zonder klachten wordt steady state genoemd. Soms zijn er perioden dat ze ernstige klachten hebben: de crisis.

Je kunt door middel van een bloedonderzoek laten onderzoeken of je de sikkelcelziekte hebt. Dit heet de hemoglobine-elektroforesetest en die  kan de aanwezigheid van het abnormale hemoglobine in het bloed aantonen. Ook dragerschap kan eenvoudig, met behulp van bloedonderzoek worden aangetoond of uitgesloten.

Elektroforese is een techniek die gebruik maakt van elektrische lading van DNA en de eigenschappen van en de eigenschappen van de agarosegel. Agarose is een zuivere agar, een stof die in zeewier zit. De structuur van de agarosegel zorgt ervoor dat grote DNA fragmenten langzamer door de gel kunnen bewegen dan kleinere fragmenten. Hierdoor kun je uiteindelijk de grotere fragmenten van de kleinere onderscheiden. DNA is negatief elektrisch geladen. Als je dan een spanningsverschil aanbrengt aan beide zijden van gel en zorg je ervoor dat het DNA in de gel zit dan zorgen de negatief gelden fosfaatgroepen ervoor dat het DNA richting de positieve pool lopen. Om te voorkomen dat het DNA van de gel afloopt wordt er een laadvloeistof toegevoegd die dat voorkomt.

 Als beide ouders drager zijn, kunnen zij er voor kiezen tijdens de zwangerschap onderzoek naar het bestaan van de ziekte bij het kind te laten verrichten, zogenaamde prenatale diagnostiek Sikkelcelanemie kan worden vastgesteld vóór de geboorte door middel van een vlokkentest of vruchtwaterpunctie.

Sikkelcelanemie kan niet echt behandeld worden. Wel is het belangrijk dat vroegtijdig wordt vastgesteld dat een kind aan de ziekte leidt en dat eventuele complicaties als gevolg van een crisis kunnen worden tegengegaan.

Iemand met sikkelcelanemie krijgt meestal te weinig foliumzuur via de normale voeding binnen, zodat foliumzuur als supplement aan de voeding moet worden toegevoegd.

Bij vrijwel alle crises is ziekenhuisopname nodig voor een onderzoek naar de achterliggende oorzaak van de crisis en behandeling met antibiotica, intraveneuze vloeistoffen, zuurstof en pijnbestrijding. Er is regelmatig een bloedtransfusie nodig.

Verder zijn er ook preventieve maatregelen die kunnen worden genomen. Zo moeten mensen met sikkelcelanemie worden gevaccineerd om infecties te zo veel mogelijk te voorkomen. Daarnaast wordt hen aangeraden blootstelling aan extreme koude en hoogtes te vermijden, omdat daardoor een crisis kan worden uitgelokt (dit zorgt voor zuurstofgebrek).

Tijden onze les hebben we een  practicum gedaan. We kregen een stamboom van een familie en van  twee familieleden moesten we onderzoeken of ze sikkelcelanemie hebben of niet. En als ze geen sikkelcelanemie hebben, of ze dan drager zijn van het gen of niet. Wij moesten het DNA van de familieleden Willem ( nummer 5) en Leentje (nummer 8) onderzoeken. We deden dit door middel van restrictie-enzymen en DNA- elektroforese.

Onze onderzoeksvraag daarbij was: wie is drager van het gemuteerde gen dat voor sikkelcelanemie zorgt , Leentje en/of Willem of geen van beiden?  Onze hypothese was dat Willem drager is van het gen dat zorgt voor sikkelanemie  en dat Leentje geen drager is.

Hypothese: We denken dat Leentje geen drager is, omdat geen van de kinderen van Tom en Leentje sikkelcelanemie heeft en Tom de ziekte wel heeft. Als Leentje wel drager zou zijn van het gen dan zou er een grote kans bestaan dat een van de kinderen sikkelcelanemie heeft.

We dachten dat Willem drager is, omdat hij een kind heeft dat sikkelcelziekte heeft. Dit kan alleen als beide ouders drager zijn van het gen.

Redenering van de rest van de stamboom

Wij denken dat Leentje dus geen drager is van het gen en Willem wel drager is van het gen. Maar hoe zit het nu met de rest van de familieleden? (Zie voor verdere toelichting figuur 2).

• De vrouw van Willem, Trui, is moet ook drager van het gen zijn(Aa). Anders zou dochter Klivia nooit sikkelcelanemie (aa) kunnen hebben.  Als Willem Aa zou hebben en Trui AA dan zou het recessieve allel (a) nooit tot uiting kunnen komen.
• Een van de ouders van Trui (Aagje of Jacob) zou drager moeten zijn (Aa) en de ander moet geen drager zijn (AA). Als geen van de ouders drager zou zijn dan zou Trui ook nooit drager kunnen zijn. Als allebei de ouders drager zouden zijn dan zou tenminste één van hun nakomelingen sikkelcelanemie moeten hebben, maar dat hebben ze niet.

• Van Fiep weten we het niet zeker. Fiep zou of drager kunnen zijn of geen drager. Als je Aa met AA kruist heb je dus de verhouding 1 : 1. (Zie tabel 1)

AA=geen sikkelcelanemie en geen drager

Aa=drager sikkelcelanemie

P             AA          x            Aa

Tabel 1                                                                G            A                            A of a

F1= AA:Aa  -> 1:1

Dus 50% kans dat Fiep drager is en 50% kans dat ze het recessieve gen niet bezit.

•  Wel weten we zeker dat Leentje geen drager is. Want als Leentje wel drager zou zijn van het gen (Aa) dan zouden Tom en Leentje namelijk kinderen krijgen met sikkelcelanemie, omdat Tom ook sikkelcelanemie heeft. Omdat Leentje AA heeft en Tom aa, krijgen ze nakomelingen met genotype Aa. Ze zijn dus allemaal drager.
• Harrie heeft sikkelcelanemie, dus het genotype aa. Omdat ze twee kinderen hebben met sikkelcelanemie, moet Annie wel drager zijn van het gen. Dus ze moet het genotype Aa hebben. Als je Aa met aa kruist krijg je namelijk de verhouding 1 : 1. Tibbe heeft dus het genotype Aa en Annabel ook.
• De man van Annabel, Sebastiaan,  heeft waarschijnlijk het genotype Aa, oftewel hij is drager van het gen. Annabel en Sebastiaan hebben namelijk 2 kinderen met sikkelcelanemie en aangezien Annabel geen sikkelcelanemie heeft (maar wel drager is) en Sebastiaan ook geen sikkelcelanemie heeft moet Sebastiaan wel drager zijn. Als Tom het genotype AA zou hebben zou het recessieve allel nooit tot uiting kunnen komen bij een van de kinderen. 
• Van Dollie en Karel weten we dat ze het genotype aa hebben maar van Janneke en Dirk weten we niet zeker of ze drager zijn of niet.

Fig. 2  Stamboom van de familie.

Onze verwachting: Als onze hypothese juist is, dan zullen we aan het einde van het practicum zien dat het  "geknipte"  DNA (dat elektroforese heeft ondergaan ) van Willem uit 3 fragmenten bestaat en het DNA van Leentje uit 1 fragment bestaat.

Het experiment bestond uit vier verschillende onderdelen.

Het eerste deel was de voorbereiding voor het experiment. Het eerste onderdeel was het maken van het geknipte DNA voor de elektroforese.

Materialen:        - epjes met DNA van familieleden

                               - epjes met het restrictie-enzym

                               - micro-injectiespuit (10 µl)

                               - punten voor injectiespuit

                               - drijvertje

Methode:

1. Neem één van de epjes met het DNA van een familielid. Noteer naam en nummer van het familielid.
2. Schrijf het nummer van het familielid op het andere epje met restrictie-enzym.
3. Zet een schoon puntje aan de micro-injectiespuit.
4. Pipetteer het restrictie-enzym uit het epje in het epje van de DNA-oplossing.
5. Roer met het puntje een beetje in het mengsel zodat het DNA en het restrictie-enzym goed mengen.
6. Sluit het epje met het DNA en het restrictie-enzym goed af met het dekseltje.
7. Meng de vloeistof in het epje goed door elkaar, door te schudden of te tikken. Tik het dan af tegen de tafel zodat alle vloeistof op de bodem van het epje ligt.
8. Herhaal stap 1 tot en met 7 voor het andere familielid. Let op dat je steeds een schoon puntje gebruikt.
9. Markeer een drijvertje met je naam, zet je epjes erin en leg het in het 37°C-waterbad.
10. Haal na 30 minuten de epjes er weer uit.

Het tweede onderdeel moet je de elektroforese voorbereiden door het maken van het elektroforesebakje met de gel.

Materialen:        - agarose

                                - erlenmeyer

                               - elektroforesebuffer

                               - elektroforesebakje

                               - gelkam

                               - koolstofvezel

                               - zwart vel papier

Methode:

1. Weeg 0,8 gram agarose af in de erlenmeyer.
2. Vul de erlenmeyer aan het met elektroforesebuffer tot 100 ml.
3. Verwarm het mengsel. Schud de erlenmeyer met een ovenwant af en toe heen en weer tot alle agarose is opgelost.

LET OP: er mogen echt geen klontjes meer in de oplossing zitten.

1. Zet het elektroforesebakje op een horizontaal oppervlak (bij de spanningsbron voor de elektroforese), waar het ongestoord kan staan.
2. Plaats de gelkam in het bakje. Als je straks de kam verwijdert heb je mooie kuiltjes (slotjes) in je gel waar je het geknipte DNA in gaat pipetteren.
3. Laat de erlenmeyer onder af en toe schudden afkoelen tot handwarm en giet 10-12 ml in het elektroforesebakje, zodat het middengedeelte van het bakje volloopt en de agarose-oplossing onder en tussen de tanden van de gelkam loopt.

LET OP: zorg dat er geen gel aan de beide uiteinde van het middengedeelte over de rand stroomt.

1. Laat het geheel afkoelen zodat de agarose stolt tot een gel. Dit duurt ongeveer 15-20 minuten. Een gestolde gel is troebel. Zet het elektroforesebakje daarna op het zwarte vel papier. Dit is vergemakkelijkt later de handelingen.
2. Schenk iets meer 10 ml van de elektroforesebuffer op de gel. De vloeistof moet slechts enkele millimeters boven de gel staan
3. Til voorzichtig de kam verticaal uit de gel. Als je dit schuin of te ruw doet kan de gel scheuren.
4. Knip twee stroken elektrodemateriaal (koolstofvezel) van 42 bij 22 mm.
5. Plaats de stroken aan beide zijden tegen de rand in het elektroforesebakje. Gebruik eventueel handschoenen. Deze stroken geleiden de stroom als er een spanningsverschil over de gel wordt gezet.

Het derde onderdeel is het uitvoeren van de elektroforese.

Materialen:        - elektroforesebakje

                               -epjes met het geknipte DNA

                               -laadvloeistof

                               -micro-injectiespuit (20 µl)

                               -micro-injectiespuit (2 µl)

                               -puntjes voor de injectiespuiten

Methode:

1. Voeg aan alle epjes met geknipt DNA 2 µl laadvloeistof toe. Gebruik telkens een schoon puntje.
2. Meng goed en tik het mengsel daarna terug naar de bodem van het epje.
3. Maak duidelijk afspreken over de indeling van de slotjes, welke DNA-monster moet in welk slotje.
4. Neem het epje met het DNA-monster en de laadvoeistof.
5. Zet een schoon puntje aan de micro-injectiespuit.
6. Zuig de inhoud van het epje op en spuit het heel voorzichtig in een slotje. Houd het uiteinde van het puntje hierbij onder de vloeistof, maar wel boven het slotje.
7. Doe dit voor al je DNA-monsters. Gebruik telkens een schoon puntje.
8. Bevestig met de rode krokodillenklem de pluspool van je spanningsbron met het elektrodemateriaal aan de onderkant van de gel (de kant die het verst van de slotjes zit).

Bevestig met de zwarte krokodillenklem de minpool van je spanningsbron aan het elektrodemateriaal aan de bovenkant van de gel (de kant die het dichtst bij de slotjes zit).

LET OP: als de plus en de min omgedraaid zitten dan kan het DNA de verkeerde kant oplopen.

Het geknipte DNA wordt nu gescheiden op grootte. Als er spanning over de gel staat, zal het negatief geladen DNA zich naar de positieve pool bewegen.

Het laatste deel van het experiment is het kleuren van het DNA, want DNA is namelijk kleurloos.

Materialen:        - elektrodebakje

                               - kleurstof

                               - afvalbekerglazen

                               - handschoenen

Methode:

1. Verwijder het elektrodemateriaal en gooi het weg.
2. Giet de elektroforesebuffer in een daarvoor bestemd afvalbekerglas. Let op dat de gel niet los komt en uit het bakje valt.
3. Doe handschoenen aan zodat bij de volgende stappen je huid niet in contact komt met de kleurstof.
4. Giet ongeveer 10 ml van de blauwe kleuroplossing op de gel en zorg dat de oplossing zich gelijkmatig over de gel verspreidt.
5. Laat het geheel 4 minuten staan.
6. Giet de kleuroplossing terug in een daarvoor bestemd afvalbekerglas. Let weer op dat de gel niet uit het bakje valt.
7. Giet een beetje water op de gel en laat het 5 seconden intrekken.
8. Giet het water daarna door de gootsteen of in een afvalbakje.
9. Herhaal stap 7 en 8 nog een keer.
10. De kleuroplossing zal geleidelijk in de gel trekken en het DNA kleuren. Na 10 minuten worden de eerste vage bandjes zichtbaar. De gel wordt het mooist als je hem een nacht laat staan. Verpak de gel in een plastic zakje of huishuidfolie: zo voorkom je dat hij uit droogt.
11. Na een half uur zijn de gekleurde DNA-fragmenten zichtbaar.

Nadat we DNA-elektroforese hadden toegepast in een bakje met gel met daarin gekleurde de DNA-fragmenten, konden we de resultaten zien. Omdat de gel ook blauw was (maar wel net iets lichter), moesten we er een wit papiertje onderleggen om het beter te kunnen zien. Zowel bij nummer 5 en 8 zagen we van boven naar beneden één  donkerblauwe streepje ( DNA-fragment) staan. Kortom, het DNA van Willem én Leentje bestond uit één fragment (zie het plaatje hieronder).  Dit houdt in dat beide familieleden het gen voor sikkelcelanemie niet bezitten en dus gezond zijn. Helaas waren bij geen van de drie bakjes de fragmenten goed te zien, waardoor we geen duidelijke foto konden maken. (Voor verdere uitwerking van de resultaten zie bijlage)

Onze conclusie is dus antwoord op de onderzoeksvraag. Wie is drager van het gemuteerde gen dat voor sikkelcelanemie zorgt , Leentje en/of Willem of geen van beiden?  Het antwoord is geen van beide. Zowel Willem als Leentje bezitten het gemuteerde gen niet en zijn dus geen drager van het gen van sikkelcelanemie dat sikkelcelziekte veroorzaakt. Zowel bij Willem als Leentje bestond het DNA uit 1 fragment. Beide zijn dus gezond. Onze hypothese was dus niet juist.

Onze hypothese was dat Willem wel een drager zou zijn en dat Leentje geen drager zou zijn. Onze hypothese was onjuist. Willem had namelijk maar één streepje (dat wil dus zeggen: helemaal "gezond") en wij dachten dat Willem er twee zou hebben ( dat wil dus zeggen: drager van het gen). Overigens hadden is de hypothese van Leentje wel goed.

Onze hypothese zou moeten kloppen anders zouden Willem en Trui nooit een kind kunnen krijgen met sikkelcelanemie. Maar in het onderzoek is ook niks fout gegaan. Er zou dus iets anders aan de hand moeten zijn geweest in de familie. Dit kan alleen als Willem niet de vader is van Klivia. Ook is het mogelijk dat hij niet de vader van Veronica is, maar dat is niet met zekerheid te zeggen. Ook is niet met zekerheid te zeggen of Veronica het recessieve gen bezit, er is 50% kans dat ze het heeft en 50% kans dat ze het niet heeft (zie tabel 2).

P             AA         x             Aa

Tabel 2                                                G            A                            A of a

F1           AA:Aa   ->           1:1

Vervolgonderzoek

Als we van ieder familielid weten of hij of zij sikkelcelanemie heeft en of hij of zij drager is van het gen dan kunnen we bijvoorbeeld als vervolg onderzoek, onderzoek doen naar de volgende generatie.

Hoeveel procent zal er sikkelcelanemie krijgen en wie zal er sikkelcelanemie krijgen? En hoeveel procent zal er drager zijn en wie zal er drager zijn en wie niet?

Achtergrondinformatie:                             http://www.erfelijkheid.nl/zena/sikkelcelziekte.php

http://www.kiesbeter.nl/medische-informatie/medische-encyclopedie/sikkelcelziekte/sikkelcelanemie/              

http://nl.wikipedia.org/wiki/Sikkelcelanemie

Werkwijze:                                        Stencil “Wie heeft er sikkelcelanemie?”

Illustraties:                                         Figuur 1: http://users.telenet.be/ronann/biologie/modificaties.htm

Figuur 2: http://nicl.betterbe.com/data/afbeeldingen/6217_Praktijk_Sikkelcel-voorbeeld.jpg

Figuur: 3 http://nicl.betterbe.com/data/afbeeldingen/6217_Praktijk_Sikkelcel-voorbeeld.jpg

Figuur: 4 http://nicl.betterbe.com/data/afbeeldingen/6217_Praktijk_Sikkelcel-voorbeeld.jpg

Figuur: 5 http://nicl.betterbe.com/data/afbeeldingen/6217_Praktijk_Sikkelcel-voorbeeld.jpg

Figuur 6: foto gemaakt tijdens het bekijken van het eindresultaat