血红蛋白病ppt课件

单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 * * 1 1 血红蛋白病 医学遗传学课程医学遗传学课程 血红蛋白的分子结构 血红蛋白及其基因的结构和时序性表达 地中海贫血的地理分布特点 地中海贫血发病的生化机理概述 地贫的遗传分类及其主要临床类型 地贫的分子基础 地贫的临床分类和临床临床遗传类型 地贫的分子基础 血红蛋白与血红蛋白病 血红蛋白是研究最详尽的人类蛋白质之一；由于取材容易 ，RBC的高度特化 血红蛋白病是从基础（基因蛋白质发病机理） 到临 床表现研究最详尽的人类疾病之一 对血红蛋白和血红蛋白病的研究提出了“分子病”的概念 1866年已发现胎儿血红蛋白与成人有所不同 1904首次发现镰形红细胞病病例 1917发现此种贫血病患者的红细胞可在体外发生镰变 1927年发现缺氧是红细胞发生镰变的重要条件 1949年Pauling等利用电泳检测技术，证明镰形红细胞是由于珠蛋白 分子异常造成。从而提出分子病的概念 1956年Ingram证明HbS分子的异常是由于链第六位Glu（谷氨酸）突 变为Val（颉氨酸）造成 1925年Cooley描述了首例地中海贫血病例 镰血症发生的分子病理学镰血症发生的分子病理学 加蓬 尼加拉瓜 加纳 象牙海岸 摩洛哥 塞拉利昂 阿尔及利亚 肯尼亚 沙特阿拉伯 /珠蛋白基因簇 Chromosome 16 发育过程中血红蛋白基因的次递表达 地中海贫血(Thalassemia) 主要见于地中海沿岸、东南亚、中东、非洲部分地区主要见于地中海沿岸、东南亚、中东、非洲部分地区 在我国，主要分布在南方各省在我国，主要分布在南方各省 地贫与疟疾的地理分布有很高的一致性；地贫杂合子红细胞地贫与疟疾的地理分布有很高的一致性；地贫杂合子红细胞 具有较高的抗疟疾能力，即具有较高的适合度；同样的抗疟优具有较高的抗疟疾能力，即具有较高的适合度；同样的抗疟优 势也见于镰贫和势也见于镰贫和G6PDG6PD缺乏杂合子缺乏杂合子 典型例子，基因的好坏，突变的利弊是相对的。典型例子，基因的好坏，突变的利弊是相对的。 人类最常见的单基因疾病人类最常见的单基因疾病 人群的杂合子频率人群的杂合子频率: : 我国广东：我国广东： ( (+地贫地贫) )共占共占10%10% 意大利佛罗伦萨：意大利佛罗伦萨：(地贫地贫) )为为0.5%0.5% 意大利费拉拉地区意大利费拉拉地区(地贫地贫) )为为10%10% 泰国泰国 (地贫地贫)5%)5% 地中海贫血的溶血机理 或或链的合成减少链的合成减少 HbA HbA四聚体的减少四聚体的减少 未受损基因未受损基因 产物（如产物（如地贫时的地贫时的链）链）相对过剩相对过剩: : 形成包涵体，导致造血细胞的先期死亡；形成包涵体，导致造血细胞的先期死亡； 沉淀到少数成熟细胞的膜上沉淀到少数成熟细胞的膜上, ,改变了膜的通透性而溶血改变了膜的通透性而溶血 地中海贫血的基因异常和分类 地贫：以基因大片段缺失为主地贫：以基因大片段缺失为主 以缺失的基因数分类：四种临床类型（表型）以缺失的基因数分类：四种临床类型（表型） 以缺失的染色体片段大小和位置分类：六种类型（基因型）以缺失的染色体片段大小和位置分类：六种类型（基因型） 以是否产生以是否产生链：区分为链：区分为 0 0 和和 + + 以基因是否缺失：缺失和非缺失以基因是否缺失：缺失和非缺失地贫如地贫如 和 和cs cs 地贫的主要临床类型 地贫主要的临床类型1 静止型：静止型： 基因型基因型: : / / ； 一个一个基因功能丧失；基因功能丧失； 珠蛋白链合成略有下降；珠蛋白链合成略有下降； 无临床症状。无临床症状。 缺失机理同源错配与不等交换 地贫的主要临床类型2 标准型标准型(地贫性状地贫性状) )： 两个两个基因缺失或功能丧失基因缺失或功能丧失 / / ( (多见于黑人 多见于黑人) ) 或或 / / ( (多见于亚洲人 多见于亚洲人) ) RBCRBC异常异常 临床症状：轻度小细胞性贫血临床症状：轻度小细胞性贫血 地贫主要的临床类型3 HbHHbH病：病： 三个三个基因缺失或功能丧失；基因缺失或功能丧失； 基因型基因型 / / 、 、 / / 、 、cs cs/ / ； ； 少量少量链合成，链合成，链合成相对过剩，形成链合成相对过剩，形成 4 4 四聚体，即血红四聚体，即血红 蛋白蛋白H(HbHH(HbH) )，导致在，导致在RBCRBC内沉淀形成包涵体；内沉淀形成包涵体； 临床症状：低色素小细胞性溶血性贫血，黄疸与肝脾肿大。临床症状：低色素小细胞性溶血性贫血，黄疸与肝脾肿大。 功能丧失如功能丧失如 ： ：基因错义突变，使基因错义突变，使 链丧失功能；链丧失功能； cs cs: :基因终止密码突变，基因终止密码突变， 使使链异常延长。链异常延长。 地贫的主要临床类型-4 BartsBarts水肿胎儿综合征：水肿胎儿综合征： 四个四个基因缺失或功能丧失；基因缺失或功能丧失； 基因型基因型 / / ； ； 链合成完全缺如链合成完全缺如, 80%, 80%以上为以上为BartsBarts血红蛋白血红蛋白(4 4 ) ) ，余为，余为HbHHbH 4 4 和和HbHb Portland( Portland( 4 4 4 4 ) ) ； Hb BartsHb Barts与氧具高亲和力，致使组织严重缺氧与氧具高亲和力，致使组织严重缺氧 临床症状：胎儿水肿、死亡。临床症状：胎儿水肿、死亡。 基因常见的缺失类型 缺失一个珠蛋白基因 ： 两种类型： 缺失区域：只缺失2基因，称为左侧缺失； 发病人群：仅见于亚洲人群； 缺失区域：2基因的3端至1基因的5端，形成断裂 融合基因，称为右侧缺失； 发病人群：地中海区、美国黑人、亚洲人群。 缺失两个缺失两个基因有五种类型：基因有五种类型： 缺失区域：缺失区域： 、 、1 1 、 、 2 2 及及 1 1 基因基因55端非编码区端非编码区 1 1至至5656氨基酸密码子在内约氨基酸密码子在内约25kb25kb； 发病人群：习见于地中海人群发病人群：习见于地中海人群 缺失区域：缺失区域： 、1 1 、 、 2 2 及及 1 1 基因，缺失长度至少基因，缺失长度至少 17.4kb17.4kb，但，但基因完整；基因完整； 发病人群：习见于东南亚。发病人群：习见于东南亚。 缺失区域：缺失区域： 1 1 、 2 2 及及 1 1 基因，但基因，但、基因完整；基因完整； 缺失长度至少缺失长度至少17.5kb17.5kb； 发病人群：习见于地中海人群；发病人群：习见于地中海人群； 缺失区域：缺失区域： 2 2 及及 1 1 基因基因55端，残余端，残余 1 1 基因无功能；缺失基因无功能；缺失 长度长度5.2kb5.2kb，但，但基因完整；基因完整； 发病人群：习见于希腊人。发病人群：习见于希腊人。 地贫的缺失单倍型 地贫的缺失单倍型类型：一条染色体上地贫的缺失单倍型类型：一条染色体上基因的状况基因的状况 地贫地贫1 1 ( -Thal ( -Thal 1 1 ) )：一条染色体上两个一条染色体上两个基均缺失，又称基均缺失，又称 0 0 ； 地贫地贫2 2 ( -Thal ( -Thal 2 2 ) )：一条染色体上两一条染色体上两基因中只缺失了一基因中只缺失了一 个，尚可产生一些个，尚可产生一些涟涟 故又称故又称 + + 。 非缺失型地贫 非缺失型非缺失型地贫地贫 遗传机理：少数碱基缺失或突变；遗传机理：少数碱基缺失或突变； 发病人群：常见于亚洲人；发病人群：常见于亚洲人； 检出方法：检出方法： PCR/ASOPCR/ASO、PCR-SSCPPCR-SSCP、PCR-DGGEPCR-DGGE、DNADNA芯片、芯片、 DHPLCDHPLC等。等。 非缺失型地贫举例 2 2 基因内含子基因内含子(IVS-1)(IVS-1)剪接点处剪接点处5nt(TGAGG)5nt(TGAGG)缺失，致使转录产缺失，致使转录产 物物hnRNAhnRNA不能正常剪接；不能正常剪接； 142 142终止信号突变，致使肽链延长； 终止信号突变，致使肽链延长； 基因编码区密码子突变，如基因编码区密码子突变，如125 125亮亮脯脯，妨碍 ，妨碍 1 1 1 1 二二聚体的聚体的 形成，进而影响形成，进而影响 2 2 2 2 四聚体的产生；四聚体的产生； Poly-APoly-A加尾信号突变，如加尾信号突变，如 1 1 基因基因33端加尾信号由端加尾信号由AATAAAAATAAA变为变为 AATAGAAATAGA，致使成熟致使成熟mRNAmRNA合成量降低。合成量降低。 地贫：以基因突变为主 以临床表现的轻重：分为三种类型； 以血红蛋白电泳结果：分为五种类型； 以基因突变的位置，分子机理或后果可分为多种类型。 发病机制：发病机制： 11 11 # # 染色体短臂染色体短臂珠蛋白基因突变，主要为编码区珠蛋白基因突变，主要为编码区DNADNA序列序列 点突变，引起点突变，引起mRNAmRNA前体加工障碍，导致前体加工障碍，导致珠蛋白合成不足。珠蛋白合成不足。 依依链合成量为分类标准：链合成量为分类标准： 地贫地贫 1 1 ( -Thal ( -Thal 1 1 ) )：珠蛋白合成完全缺如；珠蛋白合成完全缺如； 地贫地贫 2 2 ( -Thal ( -Thal 2 2 ) )：珠蛋白合成减少，但仍有少量珠蛋白合成减少，但仍有少量HbAHbA 合成。合成。 生化电泳特征：生化电泳特征： 链合成不足，链合成不足，基因簇基因簇、基因产物代偿性增加，致使基因产物代偿性增加，致使 胎儿血红蛋白胎儿血红蛋白HbF(HbF( 2 2 2 2 ) )或成人或成人HbAHbA 2 2 ( 2 2 2 2 ) )增加。增加。 地贫临床类型及表现 地贫临床类型地贫临床类型( (依临床症状表现程度依临床症状表现程度) ) 名称名称 基因型基因型 轻型轻型地贫地贫 + + / A A ， 0 0 / A A ， 0 0 / A A 重型重型地贫地贫 + + / + + ， 0 0 / 0 0 ， 0 0 / 0 0 ， + + /0 0 中间型中间型地贫地贫 + + ( (高高F)/F)/ + + ( (高高F)F)， + + / + + 地贫临床类型及表现-1 轻型轻型地贫：地贫： 临床表现：无症状或表现轻微；临床表现：无症状或表现轻微； 生化特征：生化特征：链合成量略下降，血色素降低，小细胞症：链合成量略下降，血色素降低，小细胞症： HbAHbA 2 2 ( 2 2 2 2 ) )或或/ /和和HbF(HbF( 2 2 2 2 ) )增高；增高； 患者类型：患者类型： 0 0 或或 + + 杂合子；杂合子； 基因型：基因型： + + /， 0 0 /， 0 0 /。 地贫临床类型及表现-2 重型重型地贫：地贫： 临床表现：严重贫血，胎儿出生数月后严重溶血性贫血，脾临床表现：严重贫血，胎儿出生数月后严重溶血性贫血，脾 肿大及全身不适应征；肿大及全身不适应征； 生化特征：无生化特征：无链合成或合成很少，链合成或合成很少，RBCRBC发育障碍，形成包涵发育障碍，形成包涵 体导致溶血，骨髓造血系统代偿型活跃；体导致溶血，骨髓造血系统代偿型活跃； 患者类型：患者类型： 0 0 , + + 或或 0 0 的纯合子或双重杂合子的纯合子或双重杂合子 基因型：基因型： 0 0 / 0 0 ， + + / + + ， 0 0 / 0 0 ， + + /0 0 。 。 地贫临床类型及表现-3 中间型中间型地贫地贫 临床表现：贫血明显临床表现：贫血明显, ,但不加治疗仍可存活；但不加治疗仍可存活； 生化特征：仍可产生相当数量的生化特征：仍可产生相当数量的链，链，HbFHbF代偿性增加，红系代偿性增加，红系 统代偿性增生；统代偿性增生； 患者类型：少数为变异型患者类型：少数为变异型地贫纯合体，多数为双重杂合；地贫纯合体，多数为双重杂合； 基因型：基因型： + + ( (高高F)F) / + + ( (高高F)F) ， + + / + + 。 地贫血红蛋白电泳分类 依血红蛋白电泳结果：依血红蛋白电泳结果： 经典型经典型地贫；地贫； 型地贫；型地贫； 遗传型胎儿血红蛋白持存症；遗传型胎儿血红蛋白持存症； 血红蛋白血红蛋白LeporeLepore； Hb KenyaHb Kenya。 经典型经典型地贫地贫 致病基因为致病基因为 + + 或或 0 0 地贫地贫； HbAHbA 2 2 明显，明显， HbFHbF在杂合子未见增高，在纯合子代偿性增高，但在杂合子未见增高，在纯合子代偿性增高，但 不足代偿不足代偿HbAHbA的缺乏；的缺乏； 型型地贫地贫 和和基因缺失；基因缺失； 完全不能合成完全不能合成HbAHbA和和HbAHbA 2 2 ，HbFHbF代偿性增高；代偿性增高； 临床表现为中间型临床表现为中间型地贫。地贫。 遗传型胎儿血红蛋白持存症遗传型胎儿血红蛋白持存症 遗传机理：遗传机理：和和基因以缺失；基因以缺失； 和和基因间基因间DNADNA序列缺失，致使序列缺失，致使基因下游基因下游110 kb110 kb处增强子处增强子 序列与序列与基因接近，从而激活基因接近，从而激活基因高表达；基因高表达； 生化特征：生化特征：HbFHbF成人持续高表达；成人持续高表达； 临床表现：无症状或症状轻微。临床表现：无症状或症状轻微。 血红蛋白血红蛋白LeporeLepore 遗传机理：基因内的不等交换导致形成遗传机理：基因内的不等交换导致形成/融合基因；融合基因； 生化特征：只产生少量生化特征：只产生少量珠蛋白链；珠蛋白链； 临床表现：与临床表现：与地贫杂合子或纯合子类似。地贫杂合子或纯合子类似。 血红蛋白血红蛋白LeporeLepore 血红蛋白血红蛋白KenyaKenya 遗传机理：基因内的不等交换导致形成遗传机理：基因内的不等交换导致形成/融合基因；融合基因； 生化特征：可检出少量生化特征：可检出少量珠蛋白链；珠蛋白链； 临床表现：与胎儿血红蛋白持存症相同。临床表现：与胎儿血红蛋白持存症相同。 地贫的基因突变类型 多数为前体多数为前体mRNAmRNA加工障碍型，包括见于剪接部位、内含子中加工障碍型，包括见于剪接部位、内含子中 或编码区的突变。或编码区的突变。 其次为导致其次为导致mRNAmRNA无功能的无义突变及移码突变，均见于编码无功能的无义突变及移码突变，均见于编码 区；区； 为发生于为发生于基因上游基因上游-30-30碱基处调控序列的突变，使碱基处调控序列的突变，使基因转基因转 录水平下降；录水平下降； 导致导致RNARNA裂解信号的突变，使裂解信号的突变，使mRNAmRNA加尾受阻。加尾受阻。 前体mRNA加工障碍突变 “GT-AGGT-AG规则规则”：真核生物核基因：真核生物核基因mRNAmRNA的剪接位点序列为的剪接位点序列为 GTAGGTAG，前者为给位裂解信号，后者为受位裂解信号前者为给位裂解信号，后者为受位裂解信号. . 拼接点序列突变拼接点序列突变: : GT GT突变引起外显子隐匿给位活化；突变引起外显子隐匿给位活化； 内含子突变形成新的受位；内含子突变形成新的受位； 编码区单碱基突变引起相邻隐匿裂解信号活化。编码区单碱基突变引起相邻隐匿裂解信号活化。 前体mRNA加工障碍突变-1 GTGT突变引起外显子隐匿给位活化：突变引起外显子隐匿给位活化：GTGT发生突变发生突变, ,剪接时将使剪接时将使 用新的隐匿给位，若后者在外显子中，则导致部分外显子被用新的隐匿给位，若后者在外显子中，则导致部分外显子被 切除，引起切除，引起 0 0 地贫地贫。 前体mRNA加工障碍突变-2 内含子突变形成新的受位：突变发生在内含子中形成新的内含子突变形成新的受位：突变发生在内含子中形成新的 受位，新生成的受位具有选择优势，在受位，新生成的受位具有选择优势，在90%90%情况下将使用。结情况下将使用。结 果生成大量的包含了部分内含子序列的突变果生成大量的包含了部分内含子序列的突变mRNAmRNA；另另10%10%情况情况 下，剪接过仍使用原来受位，生成少量正常下，剪接过仍使用原来受位，生成少量正常珠蛋白。珠蛋白。 前体mRNA加工障碍突变-3 编码区单碱基突变：引起相邻隐匿裂解信号活化隐编码区单碱基突变：引起相邻隐匿裂解信号活化隐 匿裂解信号与正常内含子匿裂解信号与正常内含子55给位相竞争，结果分别形给位相竞争，结果分别形 成一种缩短了的珠蛋白链成一种缩短了的珠蛋白链( (使用隐匿给位时使用隐匿给位时) )和一种长和一种长 度正常，但发生突变的血红蛋白度正常，但发生突变的血红蛋白EE链。链。 总结：总结： 隐匿裂解信号具选择优势；隐匿裂解信号具选择优势； 单碱突变不仅导致肽链