多地區(qū)珠蛋白生成障礙性貧血的分子流行病學(xué)研究進(jìn)展

王詩韻，賈偉平

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多地區(qū)珠蛋白生成障礙性貧血的分子流行病學(xué)研究進(jìn)展

王詩韻，賈偉平*

（上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，上海 200233）

珠蛋白生成障礙性貧血，即地中海貧血，是一組人類最常見的單基因遺傳病。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，全球范圍內(nèi)至少有7%的人口攜帶該病致病基因，主要分布于非洲、地中海、東南亞等熱帶及亞熱帶地區(qū)，其引發(fā)的溶血性貧血嚴(yán)重危害著人類健康。因此，進(jìn)一步了解高發(fā)地區(qū)人群該病基因攜帶率、基因突變譜及分布特征，對于疾病的預(yù)防、診斷和治療有著重要意義。本文就國內(nèi)外高發(fā)地區(qū)珠蛋白生成障礙性貧血的分子流行病學(xué)相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

血紅蛋白；地中海貧血；基因突變；遺傳病

珠蛋白生成障礙性貧血，即地中海貧血（簡稱地貧），作為最常見的遺傳性溶血性貧血病，其分子基礎(chǔ)為珠蛋白基因的突變或缺陷，導(dǎo)致珠蛋白肽鏈合成速率降低，從而使各種肽鏈含量失衡，游離的肽鏈容易沉降于紅細(xì)胞上，進(jìn)一步引起紅細(xì)胞在骨髓及外周血循環(huán)中被破壞。該病由Cooley等[1]于1925年首先在意大利移民后代中發(fā)現(xiàn)，故當(dāng)時稱之為庫利貧血。隨后，系列調(diào)查表明，這種溶血性貧血廣泛分布于地中海的中部和東部地區(qū)，地中海貧血（mediterranean anemia）因此得名。由于希臘文“thalass”代表“?！保癮nemia”為“貧血”的意思，故又稱其為海洋性貧血（thalassemia）。其臨床表現(xiàn)的多樣性受到遺傳背景和環(huán)境因素的共同作用[2]。地貧在中東、印度、東南亞、中亞及外高加索等地區(qū)有較高發(fā)生率[3]，究其原因，“瘧疾選擇學(xué)說”——即瘧疾抗性造成的選擇優(yōu)勢使珠蛋白缺陷基因在群體中保持一定頻率，被普遍認(rèn)可[4]。在我國，長江以南的多個省區(qū)如廣西、廣東、海南、福建，以及云南、貴州等少數(shù)民族密集區(qū)域是地貧的高發(fā)地區(qū)[5]。另外，突變、遷徙、隔離、漂變、融合、近親婚配等因素參與不同民族、地區(qū)之間地貧分布差異的形成[6]。面對全球地貧的高發(fā)生率，進(jìn)一步了解地貧的基因攜帶率、基因突變譜及分布特征，對于該疾病的預(yù)防、診斷和治療有著重要意義。本文就國內(nèi)外多個高發(fā)地區(qū)珠蛋白生成障礙性貧血分子流行病學(xué)相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

1 伊 朗

伊朗位于地中海東部地區(qū)，瘧疾在其國家內(nèi)呈現(xiàn)中度流行。通過對瘧疾流行地區(qū)α地貧患者的研究發(fā)現(xiàn)[7]，被感染紅細(xì)胞表面的高水平抗體成為抵抗瘧原蟲的有利因素。根據(jù)α肽鏈編碼基因缺失與否，可分為缺失型和非缺失型α地貧。其中一個α基因的缺失記為α+地貧；兩個α基因缺失則記為α0地貧。α+地貧患者對抗瘧疾的有效性使得該地區(qū)α地貧基因型逐漸從純合子趨于雜合子。多地區(qū)大規(guī)模α地貧等位基因篩查表明[8]，伊朗發(fā)病率最高的α地貧基因型為右缺失型-α3.7kb（缺失范圍包括α2基因3￠端和α1基因5￠端在內(nèi)的3.7kb DNA片段），基因攜帶率為60.2%。

此外，一項針對1 048例小細(xì)胞低色素性貧血患者的基因型分析發(fā)現(xiàn)多項新型變異[8]。通過α珠蛋白基因測序可知，3種新型α2基因變異分別為CD34（CTG-＞CCG）、CD83（CTG-＞CGG）和無義突變CD7（AAG-＞UAG）；另外2種新變異位于α1基因上，即IVS-I-116（A-＞G）和CD44（+C）。關(guān)于IVS-I-116（A-＞G）突變，前期報道均位于α2基因上[10,11]。其發(fā)病機(jī)制為內(nèi)含子堿基置換，導(dǎo)致剪接位點共識序列的破壞，從而產(chǎn)生異常的mRNA，使4條肽鏈中任何一條發(fā)生合成障礙，導(dǎo)致紅細(xì)胞膜骨架異常，珠蛋白鏈沉淀，紅細(xì)胞脆性降低，產(chǎn)生以脾和骨髓溶血為主的α+地貧。這些新變異不僅豐富了該地區(qū)α球蛋白基因變異譜，更為指導(dǎo)地貧患者臨床診斷、遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷，分析α球蛋白基因突變產(chǎn)物及其對人體健康造成的影響提供了有價值的基礎(chǔ)資料。

2 泰國和印度

眾所周知，β地貧根據(jù)基因突變程度可以分為全缺失β0地貧和部分減少β+地貧。按臨床表現(xiàn)則分為輕型β地貧、中間型β地貧、重型β地貧以及胎兒血紅蛋白持續(xù)存在癥（hereditary persistence of fetal hemoglobin，HPFH）。其中，重型β地貧患者幾乎不能合成β鏈，過剩的α鏈沉積在紅細(xì)胞膜表面，引起膜的性能改變，會產(chǎn)生嚴(yán)重的溶血反應(yīng)。對東南亞血紅蛋白病的研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合型地貧占有相當(dāng)比例[12]。αβ復(fù)合型地貧就是其中之一。由于復(fù)合型地貧患者其后代患中、重型地貧風(fēng)險高于單純α或β地貧攜帶者，故復(fù)合型地貧的檢測對于指導(dǎo)遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷具有十分重要的臨床價值。輕型β地貧復(fù)合α地貧（輕型復(fù)合型）常表現(xiàn)出β地貧攜帶者的臨床特征，且癥狀較單純α地貧或β地貧有所減輕，這可能是由于α鏈/非α鏈不平衡狀況的改善從而減少體內(nèi)無效造血所致。重型β地貧復(fù)合α地貧（重型復(fù)合型）患者的貧血程度輕重不一，大都表現(xiàn)為中間型地貧[13]。

非缺失型地貧復(fù)合缺失型α地貧或缺失型β地貧的血液學(xué)表型也有所不同。Viprakasit等[14]在泰國人群中發(fā)現(xiàn)4種罕見非缺失型α地貧變異，包括初始密碼子變異CD1（-A），IVS-I-1（G-＞A）剪接位點變異，Hb Queens Park [α1CD32（ATG-＞AAG）]以及Hb Westmead [α2CD122（CAC-＞CAG）]。前3種變異和α0地貧的復(fù)合作用可導(dǎo)致非缺失型Hb H病[- -/α（T）α或- -/αα（T）]。據(jù)相關(guān)報道，非缺失型Hb H病臨床表型通常比缺失型Hb H?。? -/-α）更加嚴(yán)重。然而，此例臨床癥狀卻較單純α地貧輕，其相關(guān)作用機(jī)制還有待闡明。

Hb D-Punjab[β CD121（GAA->CAA）]廣泛流行于印度西北部[15]，其β鏈121位谷氨酸位于分子表面非功能位，不參與血紅素和珠蛋白鏈的結(jié)合，它的替代不影響血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)和功能。因此，一般情況下，不產(chǎn)生任何臨床癥狀。當(dāng)其與Hb S復(fù)合存在時，血液學(xué)表型為鐮狀細(xì)胞貧血[16]。在阿拉伯發(fā)現(xiàn)的1例Hb D Punjab復(fù)合β地貧也出現(xiàn)了β地貧的相關(guān)臨床癥狀[17]，這意味著僅從血液學(xué)表型分析可能會造成靜止型地貧的漏診。

綜上所述，復(fù)合型地貧的基因型和表現(xiàn)型關(guān)系比較復(fù)雜，僅僅根據(jù)基因突變類型不能完全預(yù)測血液學(xué)表型。在一方有α地貧情況下，孕前應(yīng)對β地貧雜合子同時進(jìn)行α地貧基因檢測，避免復(fù)合型地貧的漏診、誤診，從而進(jìn)一步指導(dǎo)產(chǎn)前診斷和降低重型地貧患兒的出生。因此，開發(fā)更加先進(jìn)的實驗室分子檢測技術(shù)來提供復(fù)合型地貧的基因咨詢和診斷就顯得尤為重要。

3 中 國

我國長江以南的多個省區(qū)，如兩廣地區(qū)、福建、海南、貴州、云南等地是地貧的高發(fā)地區(qū)。多項大型人群地貧篩查均報道[18?20]，我國α地貧缺失型和非缺失型突變分別以- -SEA、-α3.7kb、-α4.2kb和Hb CS、Hb WS、Hb QS為常見。對于點突變較為多見的β地貧而言，各地基因突變譜不盡相同。福建省開展的β地貧篩查顯示[21,22]，IVS-Ⅱ-654（C-＞T）和CD41/42（-TCTT）是最常見的突變類型，占據(jù)所有突變的76.3%。其中，CD36（-C）和CD30（AGG-＞GGG）以及CD22（GAA-＞AAA）突變在中國人中首次發(fā)現(xiàn)；兩廣及貴州地區(qū)均以CD41/42（-TCTT）和CD17（AAG-＞TAG）為常見β珠蛋白突變基因；朱寶生等[23]對云南省10 033例人群進(jìn)行β地貧基因突變篩查表明，該地區(qū)β珠蛋白基因變異以CD26（GAG-＞AAG）即Hb E最為常見。該位點突變能夠激活鄰近的隱蔽剪接點，從而與正常剪接點競爭，導(dǎo)致正常β珠蛋白肽鏈合成減少，產(chǎn)生小細(xì)胞低色素性貧血的血液學(xué)表型。當(dāng)其與不同類型地貧復(fù)合遺傳時，表型變化范圍從無癥狀到嚴(yán)重溶血[24,25]。復(fù)合β地貧點突變時，患者血液學(xué)表型較Hb E純合子加重[26,27]；與α地貧復(fù)合存在時[28]，由于α鏈和β鏈同時合成障礙，使得兩種珠蛋白鏈的比例相對均衡，患者血液學(xué)表型相對緩和。

通過對我國地貧高發(fā)地區(qū)開展大規(guī)?；闄z及產(chǎn)前篩查，能夠進(jìn)一步了解該地區(qū)地貧基因突變譜及各種突變類型分布情況，從而找出流行病學(xué)規(guī)律，為制定該地區(qū)地貧預(yù)防計劃提供參考。

4 展 望

珠蛋白生成障礙性貧血作為單基因遺傳病，預(yù)防是控制該病流行的關(guān)鍵。擴(kuò)大人群篩查范圍，加強(qiáng)宣教力度來進(jìn)一步指導(dǎo)合理婚配，鼓勵產(chǎn)前遺傳咨詢與基因診斷來降低地貧的發(fā)病率。目前地貧主要的診斷技術(shù)包括常規(guī)血篩查、基因診斷、胎兒產(chǎn)前無創(chuàng)性基因檢測等。其中，基因診斷經(jīng)歷了DNA點雜交、限制性內(nèi)切酶酶譜分析、限制性內(nèi)切片段長度多態(tài)性鏈鎖分析、寡核苷酸探針雜交、聚合鏈酶反應(yīng)（polymerase chain reaction，PCR）體外基因擴(kuò)增和芯片技術(shù)等發(fā)展階段。PCR及其相關(guān)發(fā)展技術(shù)已成為最為普遍的診斷方法。近年來，高分辨熔解曲線分析（high resolution melting analysis，HRM）技術(shù)備受關(guān)注[34]。這是一種全新的突變掃描和基因分型的遺傳分析方法。該操作不受突變堿基位點與類型局限，PCR結(jié)束后即可運行高分辨熔解，進(jìn)而完成對樣品突變篩查、單核苷酸多態(tài)性、甲基化等分析。鑒于其快速高效與價格低廉的優(yōu)勢，HRM技術(shù)有望成為產(chǎn)前篩查的重要手段。地貧所致的溶血性貧血目前尚無有效的治療方法。一般治療主要包括去鐵治療、脾切除術(shù)、輸血治療和造血干細(xì)胞移植等。反義核酸技術(shù)及小RNA干擾技術(shù)等基因治療手段是這場革命的核心，基因調(diào)控和病毒載體也許能改進(jìn)治療手段，但如何克服基因同源重組和病毒載體帶來的副作用，仍值得進(jìn)一步的探索和研究[30]。

[1] Cooley TB, Lee P. Erythroblastic anemia[J]. Am J Dis Child, 1932, 43: 705.

[2] Dell'edera D, Epifania AA, Milazzo GN,. Identification of patients with defects in the globin genes[J]. J Prenat Med, 2013, 7(4): 47?50.

[3] Cao A, Kan YW. The prevention of thalassemia[J]. Cold Spring Harb Perspect Med, 2013, 3(2): a011775.

[4] Weatherall DJ. Current trends in the diagnosis and management of haemoglobinopathies[J]. Scand J Clin Lab Invest, 2007, 67(1): 1?2.

[5] Zhang J, Zhu BS, He J,. The spectrum of alpha- and beta-thalassemia mutations in Yunnan Province of Southwestern China[J]. Hemoglobin, 2012, 36(5): 464?473.

[6] Denic S, Aden B, Nagelkerke N,. β-Thalassemia in Abu Dhabi: consanguinity and tribal stratification are major factors explaining the high prevalence of the disease[J]. Hemoglobin, 2013, 37(4): 351?358.

[7] Rahimi Z. Genetic epidemiology, hematological and clinical features of hemoglobinopathies in Iran[J]. Biomed Res Int, 2013, 2013: 803487.

[8] Jalali H, Mahdavi MR, Roshan P,. Alpha thalassemia gene mutations in neonates from Mazandaran, Iran, 2012[J]. Hematology, 2014, 19(4): 192?195.

[9] Bayat N, Farashi S, Hafezi-Nejad N,. Novel mutations responsible for alpha-thalassemia in Iranian families[J]. Hemoglobin, 2013, 37(2): 148?159.

[10] Harteveld CL, Van Lom K, Gomez Garcia EB,. The Dutch IVS-I-116 (A --＞G) (alpha2) thalassemia mutation induces Hb H inclusion bodies when found in combination with the-alpha3.7 deletion defect[J]. Hemoglobin, 2003, 27(1): 49?51.

[11] Harteveld CL, Heister JG, Giordano PC,. An IVS1-116 (A--＞G) acceptor splice site mutation in the alpha 2 globin gene causing alpha + thalassaemia in two Dutch families[J]. Br J Haematol, 1996, 95(3):461?466.

[12] Fucharoen G, Yooyen K, Chaibunruang A,. A newly modified hemoglobin H inclusion test as a secondary screening for α-thalassemia in Southeast Asian populations[J]. Acta Haematol, 2014, 132(1): 10?14.

[13] Chaibunruang A, Karnpean R, Fucharoen G,. Genetic heterogeneity of hemoglobin AEBart’s disease: a large cohort data from a single referral center in Northeast Thailand[J]. Blood Cells Mol Dis, 2014, 52(4): 176?180.

[14] Viprakasit V, Ekwattanakit S, Chalaow N,. Clinical presentation and molecular identification of four uncommon alpha globin variants in Thailand. Initiation codon mutation of alpha2-globin gene (HBA2: c.1delA), donor splice site mutation of alpha1-globin gene (IVSI-1, HBA1: c.95+1G＞A), hemoglobin Queens Park/Chao Pra Ya (HBA1: c.98T＞A) and hemoglobin Westmead (HBA2: c.369C＞G)[J]. Acta Haematol, 2014, 131(2): 88?94.

[15] Mutreja D, Tyagi S, Tejwani N,. Double heterozygous hemoglobin Q India/hemoglobin D Punjab hemoglobinopathy: report of two rare cases[J]. Indian J Hum Genet, 2013, 19(4): 479?482.

[16] Patel S, Purohit P, Mashon RS,. The effect of hydroxyurea on compound heterozygotes for sickle cell-hemoglobin D-Punjab-A single centre experience in eastern India[J]. Pediatr Blood Cancer, 2014, 61(8): 1341?1346.

[17] Belhoul KM, Bakir ML, Abdulrahman M. Misdiagnosis of Hb D-Punjab/beta-thalassemia is a potential pitfall in hemoglobinopathy screening programs: a case report[J]. Hemoglobin, 2013, 37(2): 119?123.

[18] Yin A, Li B, Luo M,. The prevalence and molecular spectrum of alpha- and beta-globin gene mutations in 14332 families of Guangdong Province, China[J]. PLoS One, 2014, 9(2): e89855.

[19] Yao H, Chen X, Lin L,. The spectrum of alpha- and beta-thalassemia mutations of the Li people in Hainan Province of China[J]. Blood Cells Mol Dis, 2014, 53(1?2):16?20.

[20] Wen BP, Fan M, Dai HJ,. Biochemical screening and genetic diagnosis of thalassemia in children from Kunming[J]. Chin J Contemp Pediatr, 2011, 13(2): 104?106. [溫柏平, 樊 茂, 代宏劍, 等. 昆明地區(qū)兒童地中海貧血篩查和基因診斷分析[J]. 中國當(dāng)代兒科雜志, 2011, 13(2): 104?106.]

[21] Huang H, Xu L, Lin N,. Molecular spectrum of beta-thalassemia in Fujian Province, Southeastern China[J]. Hemoglobin, 2013, 37(4): 343?350.

[22] Xu LP, Huang HL, Wang Y,. Molecular epidemiological analysis of α- and β-thalassemia in Fujian Province[J]. Chin J Med Genet, 2013, 30(4): 403?406. [徐兩蒲, 黃海龍, 王 燕, 等.福建省籍各地市人群地中海貧血的分子流行病學(xué)研究[J]. 中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志, 2013, 30(4): 403?406.]

[23] Zhu BS, He J, Zhang J,. A study on gene mutation spectra of alpha- and beta-globin gene mutations in thalassemia populations of Yunnan Province and the prenatal gene diagnosis[J]. Chin J Obstet Gynecol, 2012, 47(2): 85?89. [朱寶生, 賀 靜, 張 杰, 等. 云南省地中海貧血基因攜帶者及患者α和β珠蛋白基因突變譜與產(chǎn)前基因診斷[J]. 中華婦產(chǎn)科雜志, 2012, 47(2): 85?89.]

[24] Li YQ, Huang HP, Qin GF,. Phenotype and genotype analysis of hemoglobin E[J]. Chin J Hematol, 2012, 33(10): 861?864. [李友瓊, 黃惠嬪, 覃桂芳, 等. 血紅蛋白E的表型與基因型分析[J]. 中華血液學(xué)雜志, 2012, 33(10): 861?864.]

[25] Fucharoen S, Weatherall DJ. The hemoglobin E thalassemias[J]. Cold Spring Harb Perspect Med, 2012, 2(8). doi: 10.1101/cshperspect. a011734.

[26] Atichartakarn V, Chuncharunee S, Archararit N,. Prevalence and risk factors for pulmonary hypertension in patients with hemoglobin E/β-thalassemia disease[J]. Eur J Haematol, 2014, 92(4): 346?353.

[27] Pornprasert S, Moriyama A, Kongthai K,. Detection of beta-thalassemia/hemoglobin E disease in samples which initially were diagnosed as homozygous hemoglobin E[J]. Clin Lab, 2013, 59(5?6): 693?697.

[28] Li DZ, Zhou JY, Xie XM,. Association of Hb New York with Hb E and α(0)thalassemia in a Chinese woman identified by Sebia Capillary S2 system[J]. Hemoglobin, 2012, 36(2): 157?160.

[29] Lin M, Jiao JW, Zhan XH,. High resolution melting analysis: a rapid screening and typing tool for common β-thalassemia mutation in Chinese population[J]. PLoS One, 2014, 9(8): e102243.

[30] Maakaron JE, Cappellini MD, Taher AT. An update on thalassemia intermedia[J]. J Med Liban, 2013, 61(3): 175?182.

（編輯: 周宇紅）

Molecular epidemiology of thalassemia in multiple geographic regions: a research progress

WANG Shi-Yun, JIA Wei-Ping*

(Department of Endocrinology and Metabolism, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200233, China)

Thalassemia is a group of the most common human monogenic disorders. According to the World Health Organization, at least 7% of the population worldwide carries thalassemia associated genes. This disease is mainly distributed in Africa, Mediterranean, Southeast Asia and other tropical and subtropical regions. Hemolytic anemia caused by thalassemia is really harmful to human health. So it is of great importance to investigate the gene prevalence and spectrum of thalassemia in several areas with high incidences all over the world for the disease prevention, diagnosis and treatment. In this paper, we reviewed the research progress in molecular epidemiological analysis of thalassemias in multiple regions.

hemoglobin; thalassemia; gene mutation; inherited disorder

(91331110).

R556

A

10.3724/SP.J.1264.2014.000217

2014?07?02;

2014?08?06

國家自然科學(xué)基金重大培育項目（91331110）

賈偉平, E-mail: wpjia@sjtu.edu.cn