血红蛋白病和地中海贫血的分子遗传学基础

血红蛋白病和地中海贫血的分子遗传学基础概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础

-地中海贫血（

-地贫）

-地中海贫血（

-地贫）内容提要Thalassemias

-thalassemia

-thalassemia遗传性持续性胎儿血红蛋白Hereditarypersistenceoffetalhemoglobin

(HPFH)遗传性血红蛋白病Inheriteddisordersof

hemoglobin异常血红蛋白Abnormalhemoglobin,Structural

variants地中海贫血

(地贫)

-地中海贫血人

-珠蛋白基因突变使

-珠蛋白肽链合成减少或丧失而导致的遗传性溶血性贫血(OMIM:

#604131)HBA2:

OMIM

141850; HBA1:OMIM+141800

-地中海贫血人

-珠蛋白基因突变使

-珠蛋白肽链合成减少或丧失而导致的遗传性溶血性贫血(OMIM:

#613985)HBB:OMIM

+141900地中海贫血

(地贫)血红蛋白病是世界上最常见的出生缺陷之一全球每年约有790万出生缺陷患儿出生5种常见的疾病占7000种出生缺陷的25%血红蛋白病的发病率位于第三位604020

－0－－120

－100

－80 －－－－－全球5种常见的出生缺陷35.333.623.719.3113.5中国南方高发地区人群携带率3%-24%

和

地贫广泛分布于世界热带和亚热带全球有3.5亿人为地中海贫血基因携带者(占总人口的2%)BloodRev,

2012.WHO地区总人口(百万)出生人口(百万)纯合子出生(千)非洲837.032.1234.8美洲929.116.410.0东南亚1807.638.349.1欧洲896.512.22.8东地中海地区592.716.916.2西太平洋(中国)1797.525.518.1合计6860.4141.4332.0全球血红蛋白病人群负荷Blood,2011;WHOStatistics,

2012.地区携带率（%）

地贫

地贫合计广西云南海南广东17.69.812.78.56.47.32.72.524.017.115.411.0贵州台湾重庆江西四川福建湖南4.27.35.23.51.73.22.25.11.22.02.93.01.32.09.38.57.26.44.74.54.2中国南方人群地贫基因携带率防城港市

224百色市

834柳州市

790贺州市

1033玉林市

1349南宁市

1559广西地区地中海贫血的流行病学调查北东南西5,789人份汉族：3361壮族：1670瑶族： 619其它： 139ClinGenet,

2010.δ地贫0.16%正常人群75.86％

α地-地贫1贫177..5555%%β地贫6.43%%%合计CD41-42CD17IVS-II-654-28CD71-72CD26IVS-I-1-29CD43CD27/28IVS-II-5ChineseG

(A

)0Cap+39合计

SEA

3.7

4.2

WS

CS

QS

THAI

CD13

CD30未知基因型9种突变13种突变广西地中海贫血流行病学调查地贫携带者约1000万ClinGenet,

2010.省份总人口 出生人口 纯合子出生（万） （万） （千）广西46027112.70云南4596566.24广东104321084.51贵州3475481.67江西4457580.85四川8042740.75湖南6570800.60海南867120.47福建3689400.31台湾2336190.29重庆2885260.19合计5195159228.58中国南方血红蛋白病人群负荷

和

地中海贫的分子基础常染色体隐性遗传病致病基因：

地贫

-

珠蛋白基因（16p13.3）

地贫

-

珠蛋白基因（11p15.3）突变纯合子：重型地贫

-

致死中间型地贫

-

致残病理学基础：

/

链比例失衡地中海贫血:

常染色体隐性遗传病基因携带者，杂合子基因携带者，杂合子β地贫患者，

纯合子

和

地贫的病理学机制和临床分类

-珠蛋白基因表达

-地中海贫血临床综合征

-地中海贫血特征

-地中海贫血特征HbH

病中间型

-地中海贫血Bart’s胎儿水肿综合征重型

-地中海贫血

-地中海贫血临床综合征

-珠蛋白基因表达珠蛋白链不平衡正常 正常16p13.311p15.3地中海贫血的临床特征小细胞低色素性溶血型贫血

(中、重度)黄疸肝脾肿大

(脾大明显)骨髓扩增发育迟缓合并感染Bart’s

水肿胎(

地贫,宫内或出生后半小时内死亡)地贫血象：红细胞着色不足、异形红细胞和骨髓成红血细胞增多症地中海贫血的血液学表型特征RBC

参数MCV

MCH

细胞形态变化Hb

成分分析HbA2

(

) 或

(

)Hb

Bart’s HbH(

) HbE

(

)1234NormalAA2AE

Bart’s

AF

HA+-500V,

25min5血红蛋白电泳图谱正常人Hb轻型

地贫异常Hb

E杂合子新生儿Hb

Bart’s(

4,

地贫标准型）HbH中间型

地贫的临床特征发病年龄在2岁以后,

或成年期发病血红蛋白水平维持在60-100g/L水平不需进行常规输血治疗轻度黄疸肝脾肿大(脾大明显)骨髓扩增合并感染中间型

地贫的临床特征不需进行常规输血治疗

轻度黄疸肝脾肿大 (脾大明显)骨髓扩增合并感染发病年龄在2岁以后,

或成年期发病血红蛋白水平维持在60-100g/L水平

重型地贫

重型地贫中间型地贫地贫是严重致死、致残性遗传性血液病概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础

-地中海贫血（

-地贫）

-地中海贫血（

-地贫）内容提要概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础

-地中海贫血（

-地贫）

-地中海贫血（

-地贫）内容提要

地贫分子遗传学基础

珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变

地贫分子遗传学基础

珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变17种导致中国人

-地中海贫血的缺失突变30kb–10kb–MC–BRIT–MED–SPAN–THAI–HW–BS–FIL–SEA––

11.1–GZ

1–GZ

2–LZ–

–235–

–27.6–

4.2–

3.7–

2.7–

2.4–

6.4–

21.93’HVR5’3’0kb 10kb 20kbinterξHVRζ ψζ ψα2

ψα1

α2α1θ

2

1

2

1

3’HVRinterξHVR5’3’4个功能性的

基因3个功能性的

基因2个功能性的

基因0个功能性的

基因1个功能性的

基因正常静止型

地贫轻型

地贫HbH

病HbBart’s胎儿水肿综合征

地中海贫血表型和基因型的关系基因型频率

(%)–

3.7/–

–SEA49.29–

4.2/–

–SEA16.54

WS

/–

–SEA16.01

CS

/–

–SEA12.46

QS

/–

–SEA3.74其它1.96中国南方人群不同基因型Hb

H病的分布UnpublishedData,

2012.Hb

Bart’s

水肿胎家系的系谱图成员Hb(g/L)MCV(fl)MCH(pg)HbA2(%)基因型I1母亲（

0携带者）10261.518.21.9––SEA/

I2父亲（

0携带者）14767.021.31.9––SEA/

II1先证者(

Hb

Bart’s水肿胎)––––––SEA/–

–SEA

地贫疾病严重程度的单倍型顺序

2

1

2–

–

1

2

1

–

1

–

–T T T

地贫分子遗传学基础

珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变

地贫分子遗传学基础

珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变家系C：自发突变家系B：非缺失突变家系A：缺失突变Hb

H

病家系的系谱图三个Hb

H病家系的临床资料成员年龄 Hb(岁)

(g/L)MCV MCH HbA2 Hb

H(fl) (pg) (%) (%)基因型2411268.6 20.5 2.80.5–

–SEA/

I1母亲（

0携带者）I2父亲（

＋携带者）3113381.1273.10.4–

27.6/

II1先证者（Hb

H病患者）A27954.1 13.7 1.71.9–

27.6/–

–SEA4812166.0 25.0 2.90.8–

–SEA/

I1母亲（

0携带者）I2父亲（

+携带者）5014282.0 29.0 3.30.8

WS

/

II1先证者（Hb

H病患者）B2511365.0 25.8 2.20.9––SEA

/

WS

3012379.0 26.7 2.9––

–SEA/

I1母亲（

0携带者）I2父亲（正常）3216287.0 29.2 3.5–

/

II1先证者（Hb

H病患者）C28460.7 15.9 1.53.2––SEA/

CD

43/44

概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础

-地中海贫血（

-地贫）

-地中海贫血（

-地贫）内容提要概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础

-地中海贫血（

-地贫）

-地中海贫血（

-地贫）内容提要

地贫致病基因突变

珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子

地贫显性突变

地贫致病基因突变

珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子

地贫显性突变52

种见于中国南方的导致

珠蛋白基因表达降低的突变地中海贫血预防控制操作指南.

人民军医出版社,

2011.DominantLCR3’HS1

G

A

地中海贫血表型和基因型的关系

N/

N

0/

N

or

+/

N

+/

+

+/

0

0/

0正常轻型

地贫中间型

地贫重型

地贫中间型或重型

地贫NatMed,

2015血红蛋白转换调节规律%（）珠蛋白合成

地贫发病时期成 员年龄 Hb MCV MCH HbA2 HbF基因型(岁)(g/L)(fL)(pg)(%)(%)I1:

母亲2811563.622.54.80.9

CD

17/

NI2:

父亲3313361.1235.11.4

CD

41–42/

NII1:

先证者53955.420.12.196.1

CD17/

CD

41–42II2:

弟弟212584.329.72.70.9

N/

N重型

地贫:

0突变双重杂合子

0双重杂合子地中海贫血预防控制操作指南.

人民军医出版社,

2011.中间型地贫:

0/

+突变双重杂合子3’UTRTermCD

+32A-C)BMCMedGenet,

2010.家系RBCHbMCVMCHMCHCHbFHbA2成员（1012/L）(g/L)(fL)(pg)(g/L

)(%)（%）基因型βαAⅠ15.0916790.432.836302.2

N/

N

/

AⅠ25.5211764.321.23301.24.8

T+32/

N

/

AⅡ16.0313065.721.63283.04.8

T+32/

N

/

AⅡ25.9012565.821.23221.54.7

T+32/

N

/

AⅡ35.6512970.822.83230.85.0

T+32/

N

/

AⅡ45.5412165.721.63281.04.6

27-28/

N

/

AⅢ13.507270.620.629164.84.6

T+32/

27-28

/

中间型地贫家系的表型和基因型资料BMCMedGenet,

2010.基因突变表型位点

-globin

gene–90

C→T–86

C→A

+

+启动子突变启动子突变–73

A→T

+启动子突变–50G→A

+启动子突变–32C→A

+启动子突变–31

A→C

+启动子突变–30

A→G

+启动子突变–29

A→G

+启动子突变–28

A→G

+启动子突变–28

A→C

+启动子突变Cap+1

A→C

++加帽位点突变Cap+8

C→T

++5’UTR突变Cap+39

C→T

++5’UTR突变导致中国人群中间型的

+地贫突变基因突变表型位点

-globin

geneCD26(GAG>AAG,

Glu-Lys)Hb

E异常剪接IVS1-5G→C

+共同序列突变IVS1-110

G→A

+共同序列突变IVS1-128

T→G

+共同序列突变IVS2-5G→C

+共同序列突变TermCD+32

A→C

+3’UTR突变AATAAA→CATAAA

+加尾信号突变导致中国人群中间型的

+地贫突变基因型临床特征 血液学表型地贫体征发病年龄输血 Hb

(g/L) MCV

(fL) MCH

(pg)HbA2/HbE(%)HbF

(%)17/

HbE97 4.6±3.7 37/9 0.8-11.5

3/970.0±12.6(57.0-88.056.9±2.654.0-62.017.1±1.814.8-20.660.7±6.949.6-68.233.9±7.724.5-46.441-42/

HbE97 1.4±1.07/9 0.4-2.54 73.3±13.04/9 (65.0-105)65.1±7.056.0-75.019.7±2.016.0-23.554.0±8.143.7-64.139.2±10.624.9-56.371-72/

HbE54 3.8±1.54/5 2-53 66.8±8.63/5 60.0-80.068.6±10.564.0-88.019.0±2.815.5-21.455.4±12.932.8-64.522.2±9.210.2-32.72.5±1.552.7±13.1

43.5±12.322/311/10.81 75.3±12.01/3 64.0-88.00 79.0064.7±6.158.0-70.056.020.2±3.417.1-23.817.640.2-66.371.329.8-53.722.3654/

HbE31-1/

HbE1合 计2721 3.5±2.921/26 0.4-11.511

72.2±11.511/26 57.0-10562.6±7.754.0-79.018.7±2.414.8-23.857.0±9.632.8-71.334.1±11.410.2-56.3中间型地贫:

0/HbE突变双重杂合子BMCMedGenet,

2010.

地贫致病基因突变

珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子

地贫显性突变

地贫致病基因突变

珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子

地贫显性突变

地贫显性突变:中间型

地贫CD53(−T)移码突变产生59AA的截短蛋白BloodCellsMolDis,

2008.AgeRBCHbMCVMCHHbA2

基因型 家系成员 性别 (Y)(1012/L)(g/L)(fL)(pg)(%)β

Ⅱ1男574.9490.067.820.05.37

CD53

/

/

NⅡ3男444.70100.575.922.3

CD53

/5.55

N

/

Ⅱ5男424.86124.085.725.52.78

N

/

N

/

Ⅱ9女524.9390.869.819.8

CD53

/4.54

N

/

Ⅱ11女505.54100.163.020.0

CD53

/5.00

N

/

Ⅱ12男545.44146.090.226.82.50

N

/

N

/

Ⅲ3女304.1880.265.019.6

CD53

/5.65

N

/

Ⅲ8男175.13129.084.725.02.33

N

/

N

/

Ⅲ9男154.95120.080.424.22.39

N

/

N

/

Ⅲ10男105.02126.076.323.32.60

N

/

N

/

Ⅲ14男245.08`120.085.924.82.17

N

/

N

/

Ⅲ19女255.15122.082.023.62.17

N

/

N

/

Ⅲ20男236.14116.067.018.82.63

N

/

N --SEA/

Ⅲ25女225.2699.065.318.85.19

CD53

/

/

NⅢ26男225.13130.086.225.32.78

N

/

N

/

Ⅲ27女164.89103.071.721.02.23

N

/

N

/

Ⅲ28男255.06136.086.926.82.56

N

/

N

/

基因缺陷复合修饰基因变异

珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因

地贫表型修饰基因

基因缺陷复合修饰基因变异

珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因

地贫表型修饰基因中间型地贫:

地贫复合

地贫成 员Hb MCV MCH HbA2 HbF

地贫

地贫(g/L)(fL)(pg)(%)(%)I2:

父亲12969.421.25.3─

CD17/

N ––SEA

/

I1:

母亲10064.820.14.7─

IVS-Ⅱ-654/

N ––

SEA/–

4.2II1:

先证者6651.716.04.038.1

CD

17/

IVS-Ⅱ-654 ––SEA/

–

4.2地中海贫血预防控制操作指南.

人民军医出版社,

2011.中间型地贫:

地贫复合

珠蛋白基因三联体基因型临床特征血液学表型地贫体征发病年龄输血Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)2HbA

(%) HbF

(%)

CD41-42/

Nor

CD17/

N

/

012.3±3.5090.2±14.260.0±5.117.9±1.26.0±0.70.5±1.00/57.5-4.00/481-10455.0-7.016.7-19.35.1-6.90.0-2.3BMCMedGenet,

2010.

基因缺陷复合修饰基因变异

珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因

地贫表型修饰基因

基因缺陷复合修饰基因变异

珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因

地贫表型修饰基因血红蛋白转换调节因子NatMed,

2015BCL11AMYBKLF159HBB环境遗传及其他因素的贡献SNP染色体定位6q2311p152p16HMIPBCL11AHBBHbF相关的遗传因素研究CurrOpinHematol2009;PediatReports2011.Blood

2014.19p13BCL11AHMIP其他未知基因年龄/性别19%15%10%KLF1%？KLF1c.519_525dupCGGCGCCc.895C>G中国南方地贫高发区的KLF1突变发生率明显高于北方地区Non-thalassemicendemicregion,

n=11900.08%

(1/1190)ShandongChinaSNGuangdongc.519_525dupCGGCGCC 36c.13G>A

c.895C>G

91c.892G>C

1c.1022G>A 1

c.41T>C 1Thalassemicendemicregion,

n=38391.25%

(48/3839)GuangxiBlood,

2014.中国南方人群的KLF1突变谱突变AA变异位点类型功能预测N(%)CD44SIFTPolyPhen-2c.519_525dupCGGCGCCp.Gly176AlafsX17948(75.0%)Exon2FrameshiftNANA

c.895C>Gp.His299AspExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging10(15.6%)

c.1022G>Ap.Cys341TyrExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging2(3.1%)

c.13G>Ap.Glu5LysExon1Missense0.040Damaging0.977Damaging1(1.6%)NAc.892G>Cp.Ala298ProExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging1(1.6%)

c.913+1G>ANAIntron2SplicingNANA1(1.6%)

c.1001C>Gp.Thr334ArgExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging1(1.6%)

KLF1突变减轻重型

-地贫临床表型作用

地贫病例重型

地贫中间型

地贫

0/

0 突变基因型临床表型

0/

0

突变+KLF1+/-

突变KLF1突变对

-地贫的修饰作用患者特征性指标

0/

0,

/

,XmnI

(–/–)rs766432(AA/AC),rs9399137(TT/

CT)POR(95%

CI)KLF1mu/wt(case,

n=7)KLF1wt/wt(control,

n=362)性别 男:

女5:

2233:

1291.000发病年龄(岁),

mean

SD13.71±

10.035.88±

4.100.001血红蛋白

(g/L),

mean

SD82.57±

7.8166.33±

17.530.006HbF(g/L),mean

SD

‡39.58±

21.89.17±

11.05<0.001正规系统输血,

No:Yes3:

421:

3410.0070.082(0.017–0.391)贫血分类 TI:

TM7:

041:

321<0.0010.009(0.000–0.153)KLF1突变是减轻表型严重性的遗传因素减轻表型等位基因PHazardratio95%

CIKLF1

mutations<0.0010.2130.119-0.379HBBmutations

(

+)<0.0010.3530.305-0.409HGB2rs7482114(XmnI,

+)<0.0010.5120.432-0.608HBA

mutations<0.0010.6710.600-0.750HBS1L-MYBintergenic

regionrs9399137(C)<0.0010.7240.644-0.813BCL11Ars766432

(T)<0.0010.7610.680-0.851

-地贫修饰基因变异多因素分析KLF1突变是作用于表型严重程度最强的遗传因素同行评议“Liu

等增添理解血红蛋白病表型变异性的知识。发现KLF1突变在β地贫患者中普遍存在，并可减轻表型。本文支持KLF1单等位基因突变可以修饰血红蛋白病这一新概念。”James

J.Bieker西奈山医学院发育和再生生物学教授西奈山伊坎医学院Bieker实验室主任

地贫样小细胞低色素性溶血性贫血病例1

(4岁,

男)病例2

(12岁,

男)起病：6月,

新生儿黄疸6月,

新生儿黄疸

血象：Hb79.0

g/LHb