血红蛋白病（ Haemoglobinopathy ）

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王也飞

血红蛋白病（ Haemoglobinopathy ）

上海交通大学医学院2009 年 3月

一、概述

（一）定义

一组遗传性或基因突变导致生成 Hb 的珠蛋白肽链的结构或合成速率改变，从而引起功能异常所致的一种溶血性贫血。


（二） Hb 的组成、功能、种类和珠蛋白的合成

类型肽链所占比例HbA α2β2 正常成人 >95%HbF α2γ2 正常成人 <2% 为胎儿期 Hb 主要成分 (6 months: 8%

> 6 months: 1-2% 新生儿 : 50-80% ）

HbA2 α2δ2 正常成人 2%-3%


1. 珠蛋白的基因肽链名称所在染色体号数目 / 每条染色体α- 珠蛋白 α- 珠蛋白基因 16 号 2 个 β- 珠蛋白 β- 珠蛋白基因 11 号 1 个 γ- 珠蛋白 Gγ- 珠蛋白基因 11 号 1 个 Aγ- 珠蛋白基因 11 号 1 个 δ- 珠蛋白 δ- 珠蛋白基因 11 号 1 个




2. 珠蛋白的合成过程

转录剪接加工翻译


剪接位点

转录子剪接处理核糖体翻译

β 珠蛋白链


3. 影响珠蛋白合成的因素

珠蛋白基因缺失珠蛋白基因不缺失转录突变帽状位点突变裂解信号改变正常剪接位点消失，出现新的剪接位点


二、分类

珠蛋白肽链分子结构（一级氨基酸构成）异常或生成异常Hb ：异常 Hb 病

珠蛋白肽链生成量不足或完全缺失：地中海贫血（珠蛋白生成障碍性贫血）



（一）异常 Hb 病

1. 命名原则（ 1 ）英文字母： HbS 、 HbE 、 HbC

（ 2 ）地名： Hb 上海、 Hb 北京（ 3 ）家系名： Hb Lepore


2. 分类

异常结构血红蛋白倾向于凝集 HbS和HbC

导致总的血红蛋白合成减少 HbE和 Hb Lepore

变异体倾向于沉积于红细胞内不稳定血红蛋白病

下一张


镰状红细胞贫血（ HbS 症）

最常见的异常 Hb 病好发于非洲裔人群 β 链第 6 位谷氨酸被缬氨酸替代 HbS 多聚体形成（ HbS>50% ）致红细胞发生镰形

改变


Normal vs Sickle Cells With higher concentration of HbS (eg. SCD) and low oxygen levels, HbS forms polymers

inside red blood cells. HbS polymers cause red blood cells to form “sickle” shapes. Sickle shaped red blood cells have decreased ability to travel through blood vessels which,

in turn, may clog blood vessels in organs and lead to loss of tissue function.

Sickle Cell Normal Cell


诊断依据

返回

阳性家族史外周血 Hb 电泳或 Hb 层析分析发现 HbS血细胞形态学改变

HbS 与其他 Hb 病的双重杂合子，如 Hb SC 、Hb SE 、 Hb SD 等，其临床表现可与镰状细胞贫血相似，统称为镰形变综合征


β 链第 6 位谷氨酸被赖氨酸替代 . 纯合子型 (HbC 病 ), 轻度贫血脾肿大 . 非洲和中东地区 . HbC 病血象：小红细胞症 , 较多靶形红细胞HbC 晶体包涵物 .

返回


β 链第 26 位谷氨酸被赖氨酸替代 . 纯合子型 (HbE 病 ), 轻度贫血小红细胞症 . 杂合子型 ( 携带者 ) 无症状 . 东南亚地区多见 . HbE 病血象：小红细胞症 , 较多靶形红细胞

返回


Hb Lepore 综合征

与 β 地中海贫血相似形成了结构异常的血红蛋白

返回


不稳定血红蛋白病

维持血红蛋白分子稳定性特别重要的氨基酸被替换


（二）地中海贫血

1. 类型 α- 地贫：正常 α- 珠蛋白合成减少的 Hb 病

β- 地贫：正常 β- 珠蛋白合成减少的 Hb 病

αβ- 地贫：正常 αβ- 珠蛋白合成均减少的 Hb 病



2.α- 地中海贫血（ 1 ）发病机制 α- 珠蛋白基因缺失（ 90% 为该原因） α- 珠蛋白基因突变


溶血机制

α- 珠蛋白合成减少，→ β- 珠蛋白过剩→聚集成 β4 （ HbH ）→不稳定，聚合形成 HbH 包涵体→红细胞变形性下降→停留在脾索→血管外溶血。

游离 β- 珠蛋白不稳定，易氧化→自由基产生增加→氧化红细胞膜蛋白脂质→红细胞膜结构破坏→溶血。


α 型地中海貧血的症狀

正常人的第 16 對染色體帶有四個 α 血紅蛋白的基因：




（ 2 ）临床特点项目 Hb Bart 病 HbH 病轻型极轻型

遗传学纯合子 α0/α0 双重杂合子 α0/α+ 杂合子 α0 杂合子 α+

纯合子 α+

胎儿 / 新生儿死亡是

慢性溶血性贫血相当于中间型地中海贫血

轻度贫血无临床和血液学异常

新生儿的 Hb 组成 Hb Bart 80%~90%

HbH

Hb Portland

Hb Bart 20%~40%

HbH

5%~10%

HbF

Hb Bart 2%~10% Hb Bart 0%~2%

一岁后 Hb 组成 HbH

5%~40%

±Hb Bart

±Hb CS

HbA2<2% 正常


轻型 α 地中海贫血

拥有地中海贫血的基因地贫基因携带者大部份都没有任何病征及不需要接受治疗少部份人有轻微贫血若非经过验血，不会知道自己带有这种遗传基因轻型地贫的人亦绝对不会日后变为重型


重型 α 地中海贫血：胎儿水肿综合征

早产死胎或出生前后死亡可导致严重产科并发症无理想治疗方法




α 地中海贫血的基因型：

α 地中海贫血 1 （ SEA 型，缺失型）

α 地中海贫血 2 （非缺失型）HbH 病是 α 地中海贫血 1 和 α 地中海贫血 2 的双重杂合子，由于各种缺失型 α 地中海贫血 1 和非缺失型 α 地中海贫血 2 的不同组合，因此有不同类型的 HbH 病


3.β- 地中海贫血

（ 1 ）发病机制 β- 珠蛋白基因突变（ 90% 为该原因） β- 珠蛋白基因缺失


遗传学解释

单基因紊乱：一个基因不正常β地中海贫血是β珠蛋白基因产生多于 150 个突变的结果，它将导致 β珠蛋白链的减少或丢失


β 地中海贫血症的传播

如果一个携带者（轻型地中海贫血）与一个非携带者婚配，平均起来他们孩子中的一半将是携带者，但他们的孩子都不会患上重型地中海贫血症


β 地中海贫血症的传播

但是如果两个携带者婚配，每次怀孕有 25% 的可能性孩子是非携带者， 50% 的可能性孩子是携带者（轻型地中海贫血），还有 25% 的可能性孩子是重型地中海贫血患者。


溶血机制 β- 珠蛋白合成减少， α- 珠蛋白合成正常→二者结合后， α- 珠

蛋白过剩→过剩的 α 链珠蛋白不稳定，聚集成 α- 珠蛋白包涵体→粘附于红细胞膜上→红细胞变形性下降→无法通过脾窦壁孔→停留在脾索→血管外溶血。

游离 α- 珠蛋白不稳定，易氧化→自由基产生增加→氧化红细胞膜蛋白脂质→红细胞膜结构破坏→溶血。


β 链减少

α 链过剩

α 链聚集

幼红细胞异常

大多数幼红细胞在骨髓中死亡（无效性红细胞生成）

少数异常红细胞存活

食物铁

铁吸收增加

铁负荷增加继发性血色病

低色素性红细胞

含包涵体的红细胞在脾破坏

骨髓膨胀

骨骼变化


（ 2 ）临床特点项目重型中间型轻型极轻型

遗传学纯合子双重杂合子

纯合子双重杂合子

杂合子杂合子

临床严重性 + + + + + + +/ + + +/ ± ±/ 0

输血定期不需要 0 0

铁负荷 + + + + + + +/ + + ± 0

骨骼改变 + + + + + + +/0 +/ 0 0

脾肿大 + + + + + +/ + + + +/ 0 0

黄疸 + + + + + / + 0 0

贫血 < 70g/L 70~100g/L > 100g/L ±

小细胞增多 + + + + + +/ + + + 0

低色素 + + + + + + +/ + + + + +

靶形红细胞 10%~35% + + + ±

网织红细胞HbA

5%~15%

零或存在3%~10%

零或存在2%~5% 1%~2%

97%

HbF 20%~95% 20%~80% 1%~6% <1%

HbA2 纯合子可低、正常和增高

可低、正常和增高 >3.2% < 3.2%


分型 HbA HbA2 HbF

正常正常（ 97% ）正常正常（ <1% ）（ 1.6%~3.5% ）

持续性胎儿血红蛋白增高症（ HPFH ）

增加（ 15%~100% ）

杂合子型 β 地贫降低（通常 >90% ）增加 * （ 3.5%~8% ）正常或轻度增加

纯合子型 β+ 地贫存在，降低增加（多变性）增加（ <100% ）

β0 地贫缺失轻度增加增加（将近 100% ）

δ- β- 地贫缺失缺失增加（ 100% ）

β 地贫 Hb 分析结果

*伴缺铁时可正常或降低


轻型地中海贫血（微型）

也可以被称为（携带者），带有地中海贫血症的遗传特性。通常没有明显的征兆和症状，能过正常的生活，但可能出现轻微的贫血症状。通常是通过检测或参加常规全血细胞计数（ CBC ）时，被首次检查出来。之后可以用血红蛋白电泳确定。


中间型地中海贫血

由血红蛋白的 β 链减少引起的，并可导致中度或重度贫血以及一系列并发症，包括骨骼畸形和脾肿大。


重型地中海贫血 (Cooley 贫血症 )

由于不能获得血红蛋白的 β链而产生，导致非常严重并且若不进行治疗会致命的贫血症。苍白和生长迟缓这些征兆都从一岁开始就可以被察觉。这些主要是由严重的贫血导致。而后将出现骨骼畸形和肝脾肿大。需要经常进行输血，但这将导致铁负荷过重，这可以通过螯合作用的治疗以防患者死于器官衰竭。


红细胞生成可以增加骨髓的量，并且增加骨髓存储部位的骨髓量，如这里所见的头骨，头骨骨髓的增加可以导致头骨形状变化，“前额隆起”或额头突出




头颅大贫血面容


患儿颅骨及面颊部骨骼增大，头颅变大，额部隆起，颧高，鼻梁塌陷，两眼距离增宽，眼睑浮肿，形成地中海贫血的特殊面容。


X 线颅骨照片可见颅骨内外板变薄，板障增宽，在骨皮质间出现垂直短发样骨刺


地贫纯合子：致死性出生缺陷

重型 β地贫出生后 1 年内发病多于未成年前因严重贫血而夭折输血和去铁治疗可维持，代价昂贵


4. 实验室检查

（ 1 ）一般检查血象下一张骨髓象：增生性贫血象铁代谢测定： SI 、 SF 正常或升高

下一张


小细胞低色素性贫血靶形红细胞多见（重型 >10% ）网织红细胞增加


靶形红细胞（ target cell ）返回


（ 2 ）脆性试验

开始溶血正常，完全溶血率下降（ <0.28%NaCl 溶液）


(3) 抗碱 Hb 测定 HbF具有比 HbA更强的抗碱作用 HbF抗碱变性作用强，没有变性存在于上清液中， HbA 变性沉淀，取上清液于 540nm 处测定吸光度，检测出 HbF 的浓度。此试验也称为碱变性试验，其检测的是抗碱血红蛋白

除 HbF 外， Hb Barts 和部分 HbH也具有抗碱能力，需通过电泳鉴别



（ 4 ） Hb 电泳

在 HbA前出现——快速异常： HbH ， J ， K 组在 HbA后出现——慢速异常： HbG ， D ， E 组



磷酸盐缓冲液 (pH 6.5) 主要用于 HbH 和 HbBarts 的检出 HbH 泳向（ +）， HbBarts 则在点样点不动，而其余的血红蛋白都向（ - ）

TEB缓冲液 (pH 8.6) 适合于检出HbA 、 HbA2 、 HbS 、 HbC ，但HbF 不易与 HbA 分开， HbH 与HbBarts 不能分开和显示

箭头所指处为点样点3 和 6 为正常对照标本， 1、 2 、 4、 5 为病人标本



（ 5 ） HbA2 测定

正常值： 1.2%~3.5%意义： >3.5%(4%~8%) 为 β- 地贫轻型；如伴缺铁， HbA2 可不增加；若 >10% ，为 HbE ；减少见于 α- 地贫。


（ 6 ）异丙醇沉淀试验




（ 7 ）红细胞包涵体试验

对诊断 HbH 病是一简便且特异性高的方法。有时 HbH 量少，或其他因素使 Hb 电泳未见 HbH 区

带，而 HbH 包涵体为（ ++ ）。



（ 8 ） SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳（ SDS- PAGE ）


β 链消失 (β0- 地贫 )

α 链消失 ( 胎儿水肿综合征 )

1 2 3 4 1 2 3 4 肽链分析



高效液相色谱法定量分析 high performanceLiquid chromatography （ HPLC ）


正常成人5天婴儿


Bio-Rad Variant high performanceLiquid chromatography （ HPLC ） system


上海交通大学医学院2009 年 3月⑴健康成人； ⑵ HbA2 增高的 β 地贫（静止型、轻型或中间型）；

健康成人及各型地贫患者血红蛋白 HPLC (Bio-Rad) 分析图谱：

上海交通大学医学院2009 年 3月⑶HbF 增高的 β 地贫（中间型或重型）； ⑷ HbE 病；

上海交通大学医学院2009 年 3月⑸β 地贫复合 HbE 病； ⑹ HbH 病；


⑺HbCS-HbH 病


（ 9 ）血红蛋白基因 PCR技术检测

在分子水平上进行血红蛋白病的诊断和研究


地中海贫血产前诊断

胎儿取样技术 DNA 诊断技术

羊膜穿刺抽取胎儿样品示意图


DNA 诊断技术

多重 PCR 等位基因特异性寡核苷酸杂交（ ASO ）反向点杂交（ RDB ）变性高效液相色谱（ DHPLC ）多重引物延伸 DHPLC


胎儿脐带血血红蛋白电泳图谱

患者 1 ：胎儿水肿综合征患者 2 ： HbH 病患者 3 ： α地贫特征


三、诊断

异常血红蛋白病：临床表现遗传关系血红蛋白电泳分析蛋白质一级结构分析（理想）


地中海贫血：

临床特点＋实验室检查＋父母调查阳性＋（基因分析）


轻型 ( 杂合子 ,携带者 ) ： MCV↓; HbA2 ↑ (β-) ;

HbA2 ↑+ HbF↑ (β-);

HbA2↓(α-)


中间型：中间型 β地贫 ---HbF↑↑;

HbE↑+HbF↑; HbH 病 ---HbH 区带 ; 或 +HbBarts 区带或 +HbC.S 或 HbQ.S;


重型重型 β地贫 --- HbF↑↑; HbE↑+HbF↑; 胎儿水肿综合征 ---HbBarts↑↑↑↑;


　地中海贫血初筛检查

MCV<80fl 和 /或 MCH<27pg , 则高度怀疑为地贫 ;

红细胞渗透脆性试验阳性 (ROFT<0.60): 即可怀疑为地贫 ;

HbA2<2.5%,则高度怀疑为 α地贫基因携带者 ;ξ阳性为标准 α地贫 .

HbA2>3.5%,则为 β地贫基因携带者


　地中海贫血确诊试验

地贫诊断基因芯片；地贫基因诊断条膜 ( 反向点杂交 )/ 一管法多重

PCR ASO寡核苷酸探针点杂交 DNA测序


鉴别诊断缺铁性贫血遗传性球形红细胞增多症传染性肝炎或肝硬化


地贫携带者筛查及产前诊断流程


复习思考题

1 、何谓血红蛋白病？ 2 、血红蛋白病的分类有哪些？ 3 、如何诊断地中海贫血？ 4 、如何诊断异常血红蛋白病？

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