A hemoglobin rendellenesség a hemoglobin olyan változata, amely gyakran öröklődik, és a vér betegségét (hemoglobinopátiát) okozhat.

A hemoglobin a vörösvértestekben található vastartalmú fehérjevegyület, aminek a feladata az oxigént szállítás. A hemoglobin két részből áll: egy vastartalmú részből az ún. hemből és globin láncokból, amelyek fehérjék. A globin aminosavláncokból tevődik össze, amelyek a fehérjék "építőelemei". Többféle típusú globin lánc létezik: alfa, béta, delta és gamma. A normál hemoglobin típusai a következőkből áll:

• Hemoglobin A (HbA): a felnőttekben található hemoglobin körülbelül 95–98% -át teszi ki; két alfa (α) és két béta (β) fehérje láncot tartalmaz.
• Hemoglobin A2 (HbA2): a felnőttekben található hemoglobin körülbelül 2–3% -át teszi ki; két alfa (α) és két delta (δ) fehérje lánccal rendelkezik.
• Hemoglobin F (HbF, fötális hemoglobin): a felnőttekben található hemoglobin akár 1% –2% -át teszi ki; két alfa (α) és két gamma (γ) fehérje lánccal rendelkezik. Ez az elsődleges hemoglobin, amelyet a magzat terhesség alatt termelt; termelése rendszerint röviddel a születése után csökken és 1-2 éven belül eléri a felnőtt szintet.

A globin gének genetikai változásai (mutációi) eltéréseket okoznak a fehérjében, ami szerkezetileg megváltozott hemoglobint eredményez, mint például a hemoglobint S-t, ami a sarlósejtet okozza, vagy csökkent globin lánctermelést (például talasszémiában). Talasszémiában az egyik globin lánc csökkent termelése megzavarja az alfa és a béta lánc egyensúlyát, vagy egy rendellenes hemoglobin képződését okozza (alfa-talasszémia), vagy a kisebb hemoglobin alkotóelemek, mint például HbA2 vagy HbF (béta-talasszémia) szint emelkedésével jár.

Négy gén kódolja az alfa globin láncokat, és két-két gén a béta, delta és gamma globin láncokat kódolja. Mutációk előfordulhatnak mind az alfa-, mind a béta-globin génekben. Az alfa-lánccal kapcsolatos leggyakoribb állapot az alfa-talasszémia. Ennek az állapotnak a súlyossága az érintett gének számától függ.

A béta-gén mutációi általában autoszomális recesszív módon öröklődnek. Ez azt jelenti, hogy egy személynek két megváltozott génkópiával kell rendelkeznie, mindegyik szülőtől egyet-egyet kap és ennek megfelelő hemoglobinvariánssal összefüggő betegségben szenved. Ha egy normál béta-gén és egy rendellenes béta-gén öröklődik, akkor a személy heterozigóta a kóros hemoglobin tekintetében és a betegség hordozójának tekintjük. A rendellenes gén átörökíthető bármely utódnak, de a hordozóban általában nem okoz tüneteket vagy jelentős egészségügyi problémákat.

Ha két azonos típusú abnormális béta-gén öröklődik, akkor az egyén homozigóta. Az a személy, aki az összekapcsolódó hemoglobin variánst tartalmazza rendelkezhet bizonyos tünetekkel és szövődmények lehetősége is fennállhat. A betegség súlyossága a genetikai mutációtól függ és személyenként eltérő. A rendellenes béta-gén másolata bármely gyermek számára átadható.

Ha két eltérő típusú abnormális béta-gént örököl valaki, akkor az "kétszeresen heterozigóta" vagy "összetett heterozigóta". Az érintett személynek tipikus tünetei vannak az egyik vagy mindkét hemoglobinvariánssal kapcsolatban. Az egyik rendellenes béta-gén átadódik a gyermekeknek.

Az abnormális hemoglobint tartalmazó vörösvérsejtek nem tudják hatékonyan szállítani az oxigént, és a test a szokásosnál hamarabb lebonthatja az ilyen vörösvérsejteket (rövidebb túlélés), ami hemolitikus vérszegénységet eredményezhet. Több száz hemoglobin variánst dokumentáltak, de csak néhányuk gyakori és klinikailag jelentős (szignifikáns).

A leggyakoribb hemoglobinvariánsok közé tartozik a hemoglobin S, amely sarlósejtes betegekben az elsődleges hemoglobin, ez okozza a vörösvértestek sarló alakját, ezáltal csökkentve a sejtek túlélését; C hemoglobin, amely csekély mennyiségű hemolitikus anaemiát okozhat; és a hemoglobin E, amelyek nem vagy enyhe tüneteket okoznak.