血红蛋白病(2006)课件完整版

生化遗传学(biochemicalgenetics)

生化遗传学：用生物化学的原理和方法来研究遗传病中蛋白质和酶的变化及核酸的相应改变。包括：先天性代谢差错（inbornerrorsofmetabolism)和分子病（moleculardisease)。人类生化遗传学的创始人

ArchibaldGarrod

尿黑酸尿症（alkaptonuria）先天性代谢缺陷Linus

Pauling

镰状细胞贫血血红蛋白HbS

分子病VernonIngramLinus

PaulingwastheonlymanintheworldtohavewontwounsharedNobelPrizes，forChemistry(1954)andforPeace(1962).His1954NobelPrizewasawardedforhisworkongeneticinfluencesinrelationto

theatomicstructureofproteinsinhemoglobin.Hediscoveredthatsicklecellanemiaiscausedbygeneticdefect.

分子病（moleculardisease)由于基因突变导致蛋白质分子质和量异常，从而引起机体功能障碍的一类疾病。分子病的分类：根据蛋白质的功能可分为：运输性蛋白病凝血及抗凝因子缺乏症免疫球蛋白缺陷病膜蛋白病受体蛋白病等

第一节血红蛋白病（hemoglobinopathy)Hemoglobinopathies

areadiversegroupofinheriteddisordersthatresultfromthequalitativeorquantitativedefectsin

globinsynthesis.

地中海贫血异常血红蛋白病血红蛋白病的分类(abnormalhemoglobinopathy)(thalassemia)发病率：据世界卫生组织的保守估计，全世界约有5%的人口是各种遗传性血红蛋白病的携带者，每年约有37万重症血红蛋白病纯合子或复合杂合子患者出生。他们主要分布在非洲、地中海地区和东南亚人群中。中国的发病率

异常血红蛋白病的发生率为0.24%～0.33%，以云南、贵州、广东、广西和新疆等地最高；而α地中海贫血、β地中海贫血地发生率分别为2.64%和0.66%，它们多见于华南、西南和华东地区。一、正常血红蛋白的组成、结构及遗传控制二、异常血红蛋白病三、地中海贫血一、正常血红蛋白的组成、结构及遗传控制1．人类血红蛋白的组成和发育变化2．人类珠蛋白基因3.α珠蛋白和β珠蛋白的平衡

1.血红蛋白的分子结构(hemoglobin,Hb)Heme

Globin结合蛋白：珠蛋白＋血红素

(globin)（Heme)一条肽链＋血红素Hb单体４个Hb单体球形四聚体珠蛋白肽链的类型6种珠蛋白肽链类α链（ζ或α）类β链（ε、γ、β或δ）出生前出生后胚胎胎儿

HbGower1（ζ2ε2）

HbA(α2β2）97%

HbGower2（α2ε2）

HbA2(α2δ2）2%

Hb

Porland（ζ2γ2)HbF6个月后1%

HbF(α2γ2)70-80%γ有两种亚型：Gγ、Aγ2.各种血红蛋白的发育演变在正常人体发育过程中，各种血红蛋白的合成彼此十分协调，它们双双对称地组成功能性的血红蛋白四聚体。二、人类珠蛋白基因家族(1)α基因簇（ζ、α）(2)β基因簇（ε、γ、δ、β）(3)珠蛋白基因的结构基因家族基因簇

（1）α珠蛋白基因簇位于16号染色体短臂远端，长约30Kb。该基因簇包括两个成人α基因（α1和α2），一个胚胎期类α基因（ζ2），四个假基因（ψζ1、ψα2、ψα1、θ）。排列顺序为5’—

ζ2—ψζ1—ψα2—ψα1—α2—α1—θ—3’。

ζψζ1ψα2ψα1α2α1θ5’3’α珠蛋白基因簇2121α1和α2α1和α2基因高度同源编码完全相同的肽链

（2）β珠蛋白基因簇位于11p15.5，总长度为60kb。该基因簇的排列先后也与发育过程的表达顺序相关，发育早期是ε、γ基因表达，成人期主要是β基因表达。5’εGγ

Aγ

ψβδβ

3’β珠蛋白基因簇（3）珠蛋白基因的结构

1313299100141α链

13031104105146β链3.α珠蛋白和β珠蛋白的平衡从α、β珠蛋白基因簇的组成可知，在成人，每个二倍体个体细胞内α基因和β基因的数量之比是2：1，通过特殊的调控机制，正常人体中α珠蛋白和β珠蛋白的分子数量相等，正好构成HbA（α2β2）。说明β基因的表达效率是α基因的2倍。α珠蛋白和β珠蛋白的平衡是人体正常生理机能的需要。二、异常血红蛋白病

异常血红蛋白异常血红蛋白病异常血红蛋白综合征1.镰型细胞贫血症Thesickle-shapedredbloodcellstendtogetstuckin

narrowbloodvessels,blockingtheflowofblood.①分子基础：6GAA（谷氨酸）→GUA（缬氨酸）②呈常染色体隐性遗传临床症状：严重的慢性溶血性贫血患者多在成年期死亡发病率：黑人群体中约为出生者的1/500。诊断：a.血涂片“镰变试验”阳性

b.电泳：有一“Ｓ”区带2.异常血红蛋白病的分子基础单个碱基置换终止密码突变无义突变移码突变密码子的插入和缺失融合基因

融合基因（fusiongene)某些异常血红蛋白的珠蛋白肽链由两种不同的肽链联接而成。由于染色体的错误联会和不等交换而形成的。例如：δβ链与βδ链见下图：GγAγδβGγAγδβ

GγAγδβδβ

GγAγδβ

三、地中海贫血(thalassemia)

α地中海贫血β地中海贫血（一）α地中海贫血

1.α地贫分子基础

2.α地贫的临床类型及基因型

3.α地贫基因诊断研究现状（一）α地中海贫血（α地贫,甲型地贫）

1.α地贫分子基础

(1)缺失型α地贫

(2)非缺失α地贫(1)缺失型α地贫从单倍型来看，缺失型α地贫是由于一个α基因缺失（α+地贫或α地2）或两个α基因缺失（α0地贫或α地1）引起的。

α+地贫写作：α－

α0地贫写作：－－α地贫1的分布受地理位置限制，除了--SEA、--(α)20.5和--MED外，其余的类型都是散发的。--SEA主要分布于东南亚地区。α地2中的两种主要缺失型（-α3.7和-α4.2）遍布全世界。我国常见的缺失型α地贫为--SEA、-α3.7和-α4.2。其缺失范围如下：ζ2ψζ1ψα2ψα1α2α1θ

--SEA-α4.2

-α3.7

缺失型ψαα2α1ψαα2α1ψαα1左缺失(4.2缺失)

X2Y2Z2X1Y1Z1

ψα1α2α1

ψα1α2α1

ψα1α1-α4.2

X2-1Y1Z1

ⅠⅡⅢ左缺失(4.2缺失)X2Y2Z2X1Y1Z1

X2Y2Z2X1Y1Z1右缺失(3.7缺失)-α3.7

ψα1α2-1X2Y2Z2-1X2Y2Z2X1Y1Z1ψα1α2α1ψα1α2α1（2）非缺失型α地贫非缺失型α地贫是由于α珠蛋白基因或其调节序列发生点突变

(包括单碱基置换和一个或几个核苷酸的缺失或插入)造成的。全世界至少已经报道了40多种不同的非缺失型α地贫突变，几乎所有的突变都位于α2基因内。中国人较常见的两种突变型为Hb

CostantSpring（HbCS）和Hb

QuongSze(HbQS)。ψα1α2α1HbCSHbQSHbCS为终止密码子突变（TAA→CAA)HbQS为第125密码子突变(CTG→CCG)非缺失型α地贫

2.α地贫的临床类型及基因型HbBart‘s胎儿水肿综合征

(HbBart's

hydrops

fetalissyndrome)血红蛋白H病（HbH病）轻型（标准型）α地贫静止型α地贫HbBart‘s胎儿水肿综合征由于α基因全部缺失→α链缺乏→γ链相对过多→形成γ四聚体(HbBart‘s)→氧亲和力升高→胎儿28-30周全身水肿,严重缺氧,多在宫内死亡或产下即死.

脐血电泳:HbBart's60-80%和少量HbPortland.HbBart‘s水肿胎儿的基因型:--/--

HbBart‘s水肿胎儿的父母的基因型：－－／αα（即α0地贫的杂合子）再发风险：１／４为HbBart‘s水肿胎儿１／４为正常人１／２为α0地贫的杂合子配子类型－－αα

－－－－/－－

－－/αα

αα

－－/αα

αα/αα（2）血红蛋白H病（HbH病）缺失3个α基因→α链↓↓↓→β链相对↑→形成β四聚体（HbH），β4不稳定，易氧化变性形成H包涵体→RBC变形性↓→溶血。临床表现：中度或较严重贫血，脐血Hb电泳Bart's＞HbH，6个月后HbBart's消失，HbH↑。其父母的基因型及再发风险血红蛋白H病患者的基因型为：

－－/－α或者－－/αTα血红蛋白H病患者父母的基因型为：（－－／αα）与（α－／αα）或（－－／αα）与（ααT

／αα)

假如父母的基因型为：（－－／αα）与（α－／αα）配子类型－－αα

α

－

－－/

α

－

α

－/αα

αα

－－/

αααα/

αα假如父母的基因型为（－－／αα）与（ααT

／αα)配子类型－－αα

ααT

－－/

ααT

α

αT

/αα

αα

－－/

αααα

/αα（3）轻型（标准型）α地贫基因型为：α0地贫杂合子（－－／αα）或α＋地贫纯合子（α－／α－）间或有轻度贫血，脐血HbBart‘s5-10%。

轻型患者之间婚配的再发风险（4）静止型α地贫

仅缺失一个基因，为α＋地贫杂合子（α-／αα）或非缺失型α地贫杂合子（ααT／αα）

无症状，脐血HbBart's5%以下静止型与轻型患者之间婚配：可有１／４机会生育子女HbH病患儿3.α地中海贫血基因诊断1）Southern印迹杂交诊断2）以PCR为基础的诊断方法

（二）β地中海贫血完全不能合成β链者,称为β0地贫能部分合成β链者(约为正常的5%-30%),称β+地贫

δβ0地贫

它们可有不同的组合:β0地贫纯合子(β0/β0)、β0地贫杂合子(β0/βA)、β0地贫双重杂合子(β0/Β+)、β+地贫纯合子(β+/β+)、β+地贫杂合子(β+/βA)。

1.β地中海贫血的分子基础点突变：绝大多数的β地中海贫血是由于β基因发生点突变所致。a.编码区的无义突变、移码突变、起始密码突变b.非编码区IVS1、IVS2突变c.影响转录的突变：主要集中于TATAboxd.RNA裂解部位缺陷：影响Cap或polyA信号的突变中国人中常见的β地贫突变

CD28(A→G)β+地贫

CD17（A→G，无义突变)β0地贫

CD41/42（-TCTT）β0地贫

CD71/72(+A)β0地贫

IVS-2654(C→T)β0地贫类β基因缺失a.按类β珠蛋白基因簇缺失长短大致可分4种，即β0、δβ、γδβ地中海贫血及遗传性胎儿血红蛋白增多症。b.单纯由于β基因缺失引起的β0地中海贫血罕见c.融合基因，如Hb

Lepore,是类β基因缺失7kb导致δβ融合基因，形成β0地贫。2．β地中海贫血的临床分型（1）重型β地中海贫血（2）轻型β地中海贫血（3）中间型β地中海贫血（4）遗传性胎儿血红蛋白持续增多症2．β地中海贫血的临床分型（1）重型β地中海贫血基因型：（β0/β0）（β+/β+）

（δβ0/δβ0）（β0/β+）临床表现：进行性溶血性贫血，肝脾肿大，特殊面容。由于β链缺乏或↓↓→过多的α链变性沉积→RBC变形性，通透性改变→溶血性贫血→组织缺氧→促红细胞生成素↑→造血增强、骨髓增生→骨畸形、骨髓外造血→肝脾肿大。（2）轻型β地中海贫血

（β0/βA）（β+/βA）（δβ0/βA）（3）中间型β地中海贫血

患者通常是某些β地贫的纯合子或两种不同变异型的双重杂合子

（4）遗传性胎儿血红蛋白持续增多症（HPFH）由于β基因簇中某些DNA片段的缺失或者点突变，使δ和β链的合成受到抑制，而γ链的合成明显增加，使成人HbF含量持续增多。特点是：HbF在成人仍持续较高水平，无明显的临床症状。

3.β地中海贫血基因诊断研究现状1）Southern印迹杂交诊断2）RD-PCR法诊断中国人常见的点突变型。3.β地中海贫血的治疗(1)输血β地贫临床表现程度各异，但大多数重型β地贫都要靠输血维持生命，一方面给家庭和社会带来巨大的经济负担，另一方面长期输血不能根本治愈患者，并造成一系列与输血有关的疾病，如铁贮积、免疫反应、病毒感染等，最终威胁患者的生命。(2)药物治疗

γ珠蛋白基因在成人后被关闭，若能重新激活γ珠蛋白基因，增加HbF的合成，就能在功能上代偿患者体内β珠蛋白不足的情况。5-氮胞核苷、羟基脲、丁酸盐都曾被用来治疗β地贫。红细胞生成素(Epo)能改善镰形细胞贫血以及β地贫患者的症状，促进β和γ珠蛋白基因的表达。但Epo达到治疗效果的剂量大、费用昂贵，限制了在临床上的应用

(3)β地贫的基因治疗β珠蛋白基因定位、结构明确，对相应的调控基因了解较清楚，因此β地贫是最早被尝试用于基因治疗的疾病之一。但由于珠蛋白基因的红系组织特异性和发育阶段特异性以及表达调控的复杂性，使其离成功还相当遥远。

《广东省卫生厅产前诊断技术管理》实施细则相关配套文件《地中海地贫产前诊断技术规范》地中海贫血产前筛查和产前诊断工作流程：地中海贫血产前筛查和产前诊断工作流程：第二节血友病

(hemophilia)据犹太法典记载：公元前二世纪，教士曾免除一个男婴的割礼。累及好几个欧洲皇室德国皇室俄国皇室西班牙皇室英国皇室血友病（hemophilia)甲型（凝血因子Ⅷ缺乏）乙型（凝血因子Ⅸ缺乏）丙型（凝血因子Ⅺ缺乏）血管性假血友病1.甲型血友病(1)发病机理：凝血因子Ⅷ