中國南方地區(qū)血紅蛋白H病的基因型與表型的相關(guān)性研究

作者單位：510080 廣州，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教研室

中國南方地區(qū)血紅蛋白H病的基因型與表型的相關(guān)性研究

陳素琴蔣瑋瑩陳路明田秋紅曾瑞萍

【摘要】目的探討中國南方地區(qū)血紅蛋白H病(HbH病)的基因型與表型的關(guān)系。方法收集433例HbH病患者的臨床及血液學(xué)表型資料，包括首發(fā)癥狀、診斷年齡、性別、紅細(xì)胞滲透脆性、血紅蛋白組分、紅細(xì)胞參數(shù)；分析其基因型與表型的關(guān)系。結(jié)果非缺失型HbH病患者診斷年齡小于缺失型患者(P<0.001)，男性患者年輕于女性患者(P<0.05)。所有HbH病患者均表現(xiàn)為紅細(xì)胞滲透脆性降低，缺失型比非缺失型降低更明顯(P<0.001)。HbH含量在各基因型中差異顯著，從高到低分別為：--SEA/αQSα>--SEA/αCSα>缺失型HbH病。非缺失型患者紅細(xì)胞計數(shù)低于缺失型患者(P<0.05)，而平均紅細(xì)胞體積(MCV)及平均紅細(xì)胞血紅蛋白含量(MCH)水平均高于缺失型患者(P均<0.05)。紅細(xì)胞滲透脆性與MCV呈正相關(guān) (r=0.304, P<0.001)。237例--SEA/-α3.7患者全部為-α3.7Ⅰ型。結(jié)論HbH病的臨床表現(xiàn)及血液學(xué)表型與基因型有關(guān)。除了年齡、性別因素外，α-珠蛋白基因缺陷所引發(fā)的分子病理機(jī)制是決定HbH病表型及其多樣性的因素之一。

【關(guān)鍵詞】α-地中海貧血；血紅蛋白H?。换蛐?；表型；中國，南方

DOI:10.3969/g.issn.0253-9802.2015.05.005

基金項目：國家自然科學(xué)基金(81200402)；廣東省醫(yī)學(xué)科研基金(A2012169)

通訊作者,陳素琴， E-mail: chensq@mail.sysu.edu.cn

收稿日期:(2014-11-14)

Genotype-phenotype correlations of hemoglobin H disease in Southern ChinaChenSuqin,JiangWeiying,ChenLuming,TianQiuhong,ZengRuiping.DepartmentofMedicalGenetics,ZhongshanMedicalCollege,SunYat-senUniversity,Guangzhou510080,China

Correspondenceauthor,ChenSuqin,E-mail:chensq@mail.sysu.edu.cn

Abstract【】ObjectiveTo investigate the genotype-phenotype correlation in patients with hemoglobin H (HbH) disease from Southern China. MethodsThe clinical and hematological data of 433 patients with HbH disease were collected, including first presentations, age at diagnosis, gender, erythrocyte osmotic fragility, hemoglobin fractions and red blood cell (RBC) indices. The genotype-phenotype correlation was analyzed. ResultsAge at diagnosis of patients with nondeletional genotype was significantly younger compared with that of deletional genotype individuals (P<0.001). The age at diagnosis of males was significantly younger than that of female counterparts (P<0.05). All patients showed reduced erythrocyte osmotic fragility, especially in those with deletional genotype (P<0.001). The proportion of HbH significantly varied among different genotypes in the following order: --SEA/αQSα> --SEA/αCSα> deletional HbH disease. The RBC count of patients with nondeletional genotype was significantly lower, whereas the mean corpuscular volume (MCV) and mean corpuscular hemoglobin (MCH) levels were significantly higher than those of deletional genotype counterparts (all P<0.05). Erythrocyte osmotic fragility was positively correlated with MCV (r=0.304, P<0.001). 237 cases of --SEA/-α3.7 all were -α3.7Ⅰsubtype. Conclusions The clinical features and hematological phenotypes correlate with genotypes of HbH disease. Besides age and gender, the molecular pathological mechanism induced by α-globin gene defects is one of the determining factors for phenotype and divergence in HbH disease.

【Key words】Alpha-thalassemia; Hemoglobin H disease; Genotype; Phenotype; Southern China

α-地中海貧血(α-地貧)是世界常見的單基因遺傳病之一，在一些熱帶及亞熱帶地區(qū)高發(fā)，包括東南亞及中國南方地區(qū)[1-2]。α-珠蛋白基因是該病的致病基因，α-珠蛋白基因簇5’-ζ2-α2-α1-3’位于16pter-p13.3。在正常的二倍體狀態(tài)，4個α-珠蛋白基因都有功能活性，編碼相同的α-珠蛋白肽鏈。

α-地貧的臨床表現(xiàn)差異顯著，從無癥狀的靜止型(僅有1個α-珠蛋白基因缺陷)到嚴(yán)重的致死性胎兒水腫綜合征(4個α-珠蛋白基因全部缺失)[1-2]。血紅蛋白H病(HbH病)是可存活的α-地貧中最嚴(yán)重的一種，是由于3個α-珠蛋白基因缺陷所致。其特征是紅細(xì)胞內(nèi)存在不穩(wěn)定的β-珠蛋白肽鏈四聚體(血紅蛋白H，HbH)。根據(jù)遺傳學(xué)特征，HbH病可分為缺失型和非缺失型2種。缺失型是指3個α-珠蛋白基因缺失；非缺失型是指2個α-珠蛋白基因缺失合并1個非缺失型α-珠蛋白基因突變，或2個非缺失型α-珠蛋白基因突變的純合子或復(fù)合雜合子。通常，攜帶有α0-地貧(指兩個相連的α-珠蛋白基因全部缺失)合并α2-珠蛋白基因點(diǎn)突變的患者臨床癥狀更嚴(yán)重，尤其是高度不穩(wěn)定的α-珠蛋白變異體[3-4]。

關(guān)于中國人群中HbH病患者的基因型及表型關(guān)系的大樣本研究數(shù)據(jù)較少，曾有學(xué)者報道了357例廣西壯族自治區(qū)HbH病患者的基因型及表型。本教研室也曾報道了南方地區(qū)435例HbH病患者的基因型分布情況，然而，尚缺乏該地區(qū)基因型與表型關(guān)系的大樣本數(shù)據(jù)[5-6]。筆者收集了433例HbH病患者的臨床及基因型資料，分析了其表型與基因型之間的關(guān)系，現(xiàn)報告如下。

對象與方法

一、研究對象

本項目的研究對象為2007～2014年于中山醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)教研室地貧基因診斷室確診的433例不伴有β-地貧的HbH病患者(即HbA2<3.5%且β-地貧基因檢測未見點(diǎn)突變)。其中男229例(52.9%)、女204例(47.1%)?；颊邅碜阅戏礁魇?，其中342例(79 .0%)來自廣東, 42例(9.7%)來自廣西, 15例(3.5%)來自江西，8例(1.8%)來自福建，其余25例分別來自其它各省。有10例患者分別來自5個家庭，其余患者間無血緣關(guān)系?；颊叩脑\斷年齡為(18.2±13.2)歲，新生兒至68歲者均有，小于1歲的患兒有27例 (6.2%)，大于40歲的患者有18例 (4.2%)。患者均處于穩(wěn)定狀態(tài)，無急性溶血癥狀。有44例(10.2%)女性處于妊娠期。433例均列入下述的診斷年齡及性別分析，但其中孕婦、嬰兒、近3個月內(nèi)有輸血史及有祛鐵治療史者共75例不納入各項血液學(xué)表型的統(tǒng)計學(xué)分析。本研究經(jīng)患者及家屬知情同意，并經(jīng)中山大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

二、 研究方法

檢測患者的基因型及各項血液學(xué)參數(shù)，包括α、β珠蛋白基因、紅細(xì)胞滲透脆性、血紅蛋白組分、紅細(xì)胞參數(shù)；比較不同基因型患者間的血液學(xué)特征。

1. 基因組DNA的提取

取患者外周血2 ml，按常規(guī)酚/氯仿/異戊醇抽提法進(jìn)行基因組DNA的提取。

2. 紅細(xì)胞滲透脆性的檢測

紅細(xì)胞滲透脆性的檢測采用本教研室建立的“一管篩查法”。

3. Hb組分分析

采用醋酸纖維膜(pH為8.6)進(jìn)行Hb電泳；通過切帶及洗脫法，用分光光度計(721, 上海精密儀器廠)定量檢測HbA2、HbH含量；通過檢測抗堿Hb水平測定HbF含量。

4. Hb水平及紅細(xì)胞參數(shù)

采用全自動血液分析儀 (XE-2100, Sysmex, Kobe, 日本)檢測患者的Hb水平及紅細(xì)胞參數(shù)，參考數(shù)據(jù)來自中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院。

5. 基因型分析

本研究基因型的詳細(xì)參考資料見文獻(xiàn)[6]。α-地貧及β-地貧的檢測方法按文獻(xiàn)[6]進(jìn)行。缺失型α-地貧的檢測采用多重PCR方法；3種非缺失型α-地貧和17種點(diǎn)突變型β-地貧的檢測采用PCR結(jié)合反向斑點(diǎn)雜交技術(shù)(RDB法)。-α3.7亞型的分析方法按文獻(xiàn)[7]進(jìn)行。

三、 統(tǒng)計學(xué)處理

結(jié)果

一、患者首發(fā)癥狀、診斷年齡、性別與基因型的關(guān)系

所有患者均為第1次被確診為HbH病。除了4例患者外，所有人均未接受輸血、祛鐵或脾切除治療。小細(xì)胞低色素貧血是患者最常見的癥狀，但患者間的臨床表現(xiàn)差異大，輕者無明顯的癥狀，重者貧血嚴(yán)重并伴有肝、脾腫大。部分患者是在婚檢或產(chǎn)檢時才被發(fā)現(xiàn)。

433例缺失型與非缺失型HbH病患者各基因型的診斷年齡見表1。非缺失型HbH病患者就診年齡明顯小于缺失型患者 (t=5.217,P<0.001)。各基因型中男性患者的診斷年齡均比女性患者小，其中--SEA/-α3.7、--SEA/-α4.2及--SEA/αCSα基因型患者性別間的診斷年齡比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。

表1

缺失型與非缺失型HbH病患者各基因型的首次診斷年齡及性別比較 ± s)

注:與缺失型的合計比較，a為t=5.217,P<0.001

二、HbH病患者血液學(xué)特征與基因型的關(guān)系

部分HbH病患者的各項血液學(xué)參數(shù)與基因型的關(guān)系見表2(由于部分患者數(shù)據(jù)缺乏，故各參數(shù)納入統(tǒng)計的例數(shù)不同)。與缺失型比較，非缺失型患者的紅細(xì)胞計數(shù)較少，而平均紅細(xì)胞體積(MCV)較大，平均紅細(xì)胞Hb含量(MCH)較高。所有HbH病患者均表現(xiàn)為紅細(xì)胞滲透脆性降低，缺失型患者比非缺失型患者降低更明顯(P<0.001)。HbH含量在各基因型患者中存在差異(總體比較F=119.765，P<0.001)，含量從高到低分別為：--SEA/αQSα>--SEA/αCSα>缺失型HbH??；而 --SEA/-α3.7與--SEA/-α4.2間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.068)。其余各血液學(xué)參數(shù)在缺失型間或非缺失型內(nèi)部間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。同種基因型患者非急性溶血期的Hb水平跨度較大，--SEA/-α3.7為6.3～12.3 g/dl, --SEA/-α4.2為7.0～11.6 g/dl，--SEA/αCSα為5.3～10.6 g/dl, --SEA/αQSα為7.4～11.7 g/dl，但各基因型間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表2

缺失型與非缺失型HbH病患者各基因型血液學(xué)特征比較 ± s)

三、紅細(xì)胞滲透脆性、MCV及 MCH 3者的相關(guān)性分析

由于血液學(xué)參數(shù)受到基因型、年齡或性別因素的影響，故各參數(shù)之間的關(guān)系采用偏相關(guān)分析，排除基因型、年齡和性別的影響。偏相關(guān)分析結(jié)果顯示，紅細(xì)胞滲透脆性與MCV呈輕度正相關(guān)(r=0.304,P<0.001)，紅細(xì)胞滲透脆性與MCH也呈輕度正相關(guān)(r=0.164,P=0.028)，MCH 與MCV呈中度正相關(guān)(r=0.503,P<0.001)。

四、-α3.7缺失亞型的分析

237例--SEA/-α3.7患者全部為-α3.7Ⅰ型，未發(fā)現(xiàn)-α3.7Ⅱ及-α3.7Ⅲ型。

討論

根據(jù)基因型， HbH病可分為缺失型和非缺失型。在我們的433例患者中，329例(76.0%)為缺失型，104例(24.0%)為非缺失型。所有患者的一條16號染色體上均攜帶--SEA缺失；另一等位基因為α+-地貧，其中最常見的為-α3.7，其次是-α4.2、 HbCS及HbQS[6]。

HbH病的臨床嚴(yán)重程度差異顯著，初次確診年齡的跨度可以間接地反映該差異[1-2]。在本研究中，初次確診年齡從新生兒到68歲。當(dāng)然，該差異也可能受個體獲得遺傳學(xué)診斷難易程度的影響。非缺失型患者通常比缺失型患者臨床癥狀更嚴(yán)重，在本研究中非缺失型患者診斷年齡小于缺失型患者部分支持了該觀點(diǎn)[3-5]。本研究中雖然不同基因型的Hb水平差異不顯著，但非缺失型患者的紅細(xì)胞計數(shù)低于缺失型患者、MCV高于缺失型者，表明其貧血更為嚴(yán)重。另外，本研究中同種基因型患者非急性溶血期的Hb水平跨度較大，表明α-珠蛋白基因的缺陷不是決定 HbH病嚴(yán)重程度的唯一因素[8-10]。同時，本研究中同一基因型內(nèi)不同性別的初診年齡存在差異，各基因型男性患者的診斷年齡均比女性患者小，表明性別可能是影響HbH病表型的因素之一。

紅細(xì)胞滲透脆性是檢測紅細(xì)胞對滲透壓抵抗能力的一種方法。滲透脆性降低或?qū)B透壓抵抗能力升高是地貧的特征之一。由于其操作簡單、經(jīng)濟(jì)及無需復(fù)雜的儀器，該方法目前仍然在國內(nèi)被廣泛使用[13-14]。本研究中所有的HbH患者均表現(xiàn)為紅細(xì)胞滲透脆性降低，缺失型患者比非缺失型患者降低更明顯。有研究認(rèn)為，在健康人群中，滲透脆性升高與年齡的增長有關(guān)[15]。然而，本研究中非缺失型患者的年齡小于缺失型患者，故非缺失型患者滲透脆性高于缺失型患者可能與年齡無關(guān)。非缺失型患者紅細(xì)胞滲透脆性高于非缺失型患者，可能與過剩的β鏈氧化和αCS或 αQS鏈氧化對紅細(xì)胞膜的損害，以及患者紅細(xì)胞內(nèi)蛋白組的改變有關(guān)[11，16-17]。紅細(xì)胞滲透脆性與MCV呈正相關(guān)(r=0.304,P<0.001)，表明非缺失型患者較高的紅細(xì)胞滲透脆性可能與其較高的MCV有關(guān)。

綜上所述，HbH病的臨床表現(xiàn)及血液學(xué)表型與基因型相關(guān)。除了年齡、性別因素外，α-珠蛋白基因缺陷所引發(fā)的分子病理機(jī)制是決定HbH病表型及其多樣性的因素之一。

參考文獻(xiàn)

[1]Higgs DR. The molecular basis of α-thalassemia. Cold Spring Harb Perspect Med, 2013, 3(1):a011718.

[2]Piel FB, Weatherall DJ. The α-thalassemias. N Engl J Med, 2014, 371(20): 1908-1916.

[3]Chui DH, Fucharoen S, Chan V. Hemoglobin H disease: not necessarily a benign disorder. Blood, 2003, 101(3):791-800.

[4]Lal A, Goldrich ML, Haines DA, Azimi M, Singer ST, Vichinsky EP. Heterogeneity of hemoglobin H disease in childhood. N Engl J Med, 2011, 364(8):710-718.

[5]Yin XL, Zhang XH, Zhou TH, Zhang TL, Luo RG, Wang L, Zhou YL, Chen YS, Kong XJ, Liang B, He YY, Peng L, Lu LB, Fang SP, Wu ZK. Hemoglobin H disease in Guangxi province, Southern China: clinical review of 357 patients. Acta Haematol, 2010, 124(2):86-91.

[6]Fang J, Chen L, Zeng R, Tian Q,Jiang W, Li H, Chen Z, Du C, Chen S. The Hb H Disease Genotypes in Southern China. Hemoglobin, 2014, 38(1):76-78.

[7]陳素琴, 李洪義, 陳爭, 段山，陳路明，田秋紅，杜傳書. 中國人α珠蛋白基因-α3.7缺失亞型的研究. 遺傳，2003, 25(6): 649-551.

[8]Li J, Liao C, Zhou JY, Xie XM, Li R, Chen LH, Li DZ. Phenotypic variability in a Chinese family with nondeletional HbH-Hb Quong Sze disease. Hemoglobin, 2011, 35(4):430-433.

[9]Chao YH, Wu KH, Wu HP, Liu SC, Peng CT, Lee MS. Clinical features and molecular analysis of Hb H disease in Taiwan. Biomed Res Int, 2014, 2014:271070.

[10]Vichinsky EP. Clinical manifestations of α-thalassemia. Cold Spring Harb Perspect Med, 2013, 3(5):a011742.

[11]Harteveld CL, Higgs DR. Alpha-thalassaemia. Orphanet J Rare Dis, 2010, 5:13.

[12]Uaprasert N, Rojnuckarin P, Settapiboon R, Amornsiriwat S, Sutcharitchan P. Hematological characteristics and effective screening for compound heterozygosity for Hb constant spring and deletional α+-thalassemia. Am J Hematol, 2011, 86(7):615-617.

[13]劉愛勝,陳榮貴, 文艷. 深圳寶安地區(qū)孕婦地中海貧血和G-6PD缺乏現(xiàn)狀調(diào)查研究分析.臨床和實(shí)驗醫(yī)學(xué)雜志, 2011,10(18):1432-1436.

[14]Mohapatra R, Warang P, Ghosh K, Colah R. Hemoglobinopathy screening by osmotic fragility test based on flow cytometer or naked eye. Cytometry B Clin Cytom, 2014. doi: 10.1002/cyto.b.21205.

[15]Mansur PH, Cury LK, Leite JO, Pereira AA, Penha-silva N, Andrade AO. The approximate entropy of the electromyographic signals of tremor correlates with the osmotic fragility of human erythrocytes. Biomed Eng Online, 2010,9:29.

[16]Sriiam S, Leecharoenkiat A, Lithanatudom P, Wannatung T, Svasti S, Fucharoen S, Svasti J, Chokchaichamnankit D, Srisomsap C, Smith DR. Proteomic analysis of hemoglobin H-constant spring (Hb H-CS) erythroblasts. Blood Cells Mol Dis, 2012, 48(2):77-85.

[17]Leecharoenkiat K, Sornjai W, Khungwanmaythawee K, Paemanee A, Chaichana C, Roytrakul S, Fucharoen S, Svasti S, Smith DR. Comparative plasma protein profiling of hemoglobin H disease. Dis Markers, 2014, 2014:340214.

(本文編輯:洪悅民)

臨床研究論著