朱鴻斌（綜述），何 勤（審校）

（昆明醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院血液科，昆明 650031）

地中海貧血是一種常染色體遺傳病，由于珠蛋白基因缺失或突變，導(dǎo)致珠蛋白肽鏈生成障礙，引起一種或幾種珠蛋白肽鏈生物合成不足或完全缺乏，從而引起的一組溶血性貧血。根據(jù)受累珠蛋白基因不同，地中海貧血可分為α、β、αβ、δ地中海貧血等類型，其中又以α地中海貧血和β地中海貧血最為常見。1925年Thomas Cooley和 Pear Lee首次描述這種發(fā)生在意大利兒童的嚴(yán)重貧血，由于早期的病例均來自地中海地區(qū)，故稱為地中海貧血或海洋性貧血［1］。以后發(fā)現(xiàn)這種疾病不僅發(fā)生在地中海地區(qū)，在美國(guó)黑人、東南亞、印度次大陸以及我國(guó)西南、華南地區(qū)也有較高的發(fā)病率。在我國(guó)，地中海貧血已經(jīng)成為我國(guó)長(zhǎng)江以南各省發(fā)病率最高、影響最大的遺傳病之一，尤以廣東、廣西、貴州、四川、湖北、湖南、福建、云南、海南等省發(fā)病為高［2］。20世紀(jì)80年代末，在我國(guó)90萬人的流行病學(xué)調(diào)查中得出廣西、廣東α地中海貧血的發(fā)病率分別為14．95%和4．11%［3］。在云南少數(shù)民族中 β 地中海貧血有較高的發(fā)病率，尤以德宏傣族景頗族自治州的少數(shù)民族發(fā)病率最高，達(dá)10．95%。

地中海貧血在臨床表現(xiàn)、血液學(xué)和生化檢測(cè)指標(biāo)方面呈現(xiàn)高度的異質(zhì)性。輕型地中海貧血可無臨床癥狀，極易漏診、誤診;而重型地中海貧血的患者貧血嚴(yán)重，常依靠反復(fù)輸血維持生命，患兒往往夭折。該遺傳病不僅嚴(yán)重影響患者的身體健康，同時(shí)也給社會(huì)和患者的家庭帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)就地中海貧血的發(fā)病機(jī)制的研究現(xiàn)狀予以綜述。

1 珠蛋白基因缺失和突變

珠蛋白基因簇是迄今研究的較為清楚的真核基因簇之一。人類的珠蛋白基因簇分為兩類:一類是α珠蛋白基因簇，另一類是β珠蛋白基因簇。α珠蛋白基因簇位于16號(hào)染色體短臂近端粒的GC豐富區(qū)，其功能基因按5'ζ-α2-α1-θ 3'排列，每條染色體上均有兩個(gè)α珠蛋白基因;β珠蛋白基因簇分布在11號(hào)染色體中部AT富集區(qū)，其功能基因按5'ε-Gγ-Aγδ-β3'排列，每條染色體上只有一個(gè)β珠蛋白基因 。

在紅系發(fā)育過程中，珠蛋白基因的表達(dá)具有高度的紅系組織特異性和發(fā)育階段特異性，其終產(chǎn)物始終保持平衡。兩類珠蛋白基因分別從各自基因簇的5'端開始，隨著發(fā)育階段的演變，5'端基因簇逐漸關(guān)閉而代之以3'端基因的開啟，從而使人類珠蛋白基因的表達(dá)在個(gè)體發(fā)生中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換。若兩類基因發(fā)生突變和缺失，均會(huì)引起相應(yīng)貧血疾病的發(fā)生［4］。

近幾十年來，國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)界對(duì)地中海貧血發(fā)病機(jī)制的研究主要集中在基因缺失與突變方面。研究發(fā)現(xiàn)，地中海貧血的發(fā)生主要是珠蛋白基因缺失或突變，目前已發(fā)現(xiàn)的α-地中海貧血的基因突變型至少有81種（46種點(diǎn)突變，35種缺失突變［3］）;β地中海貧血基因突變類型至少有186種［5］，主要為點(diǎn)突變。α地中海貧血最常見的點(diǎn)突變類型是血紅蛋白Constant Spring（Hb CS）和 Hb Quong Sze［6］;缺失突變則以-SEA、-α3．7、-α4．2［3］常見。β 地中海貧血常見突變類型為 CD41～42、IVSⅡ654、CD17、TATA-28、CD71～72、TATA-29 等［7，8］。我國(guó)兩種地中海貧血的常見類型與上述基本一致。而在云南β地中海貧血常見突變類型為 CD17，βE 位點(diǎn)突變，CD41～42和 IVSⅡ654;α 地中海貧血以東南亞缺失型（SEA）為主，其他常見類型還有-α3．7、-α4．2［9］。

然而在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有相同基因改變的患者，在臨床表現(xiàn)上卻有較大的差異，可以從無癥狀和血紅蛋白電泳無異常到嚴(yán)重貧血、肝大、脾大并出現(xiàn)特殊面容等。從而引起了人們對(duì)地中海貧血其他發(fā)病機(jī)制的探索。

2 表觀遺傳學(xué)研究

人類基因組含有兩類遺傳信息，一類是傳統(tǒng)意義上的遺傳信息，即DNA序列所提供的生命必須的蛋白質(zhì)模板遺傳信息;另一類是表觀遺傳學(xué)信息，它提供了何時(shí)、何地、以何種方式去應(yīng)用遺傳信息的指令。表觀遺傳學(xué)是指在不改變DNA序列的條件下所發(fā)生的可遺傳基因表達(dá)的變化，主要包括DNA的甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑和非編碼RNA調(diào)控等。目前國(guó)內(nèi)外表觀遺傳學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，許多腫瘤及遺傳性疾病已被發(fā)現(xiàn)和表觀遺傳修飾有密切的關(guān)系。人們也逐漸關(guān)注地中海貧血的發(fā)病機(jī)制中是否有表觀遺傳學(xué)機(jī)制的介入。

3 DNA甲基化

近年來，國(guó)內(nèi)外表觀遺傳學(xué)的相關(guān)研究已經(jīng)逐步開展，并取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。這其中，DNA甲基化是表觀遺傳學(xué)中研究最深入的一種。DNA甲基化是哺乳動(dòng)物基因組的顯著特征，它是在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase，DNMT）作用下，以 S腺苷甲硫氨酸為甲基供體，將甲基轉(zhuǎn)移至胞嘧啶的5'位置上，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）。DNA甲基化是細(xì)胞開閉基因表現(xiàn)的一種方式，基因表達(dá)水平與DNA甲基化水平呈負(fù)相關(guān)，尤其是啟動(dòng)子區(qū)域的低甲基化和轉(zhuǎn)錄激活直接相關(guān)。研究表明，DNA甲基化成為除DNA突變和缺失以外導(dǎo)致基因失活的另一重要機(jī)制。DNA甲基化引起基因突變的機(jī)制主要是由于DNMT催化反應(yīng)形成。DNMT可以加快胞嘧啶（C）和5-mC脫氨，封閉尿嘧啶（U）修復(fù)，并且使U→T改變，故DNMT促使CpG序列的C→T突變。總之，DNA甲基化改變可直接影響基因轉(zhuǎn)錄，通過5-胞嘧啶甲基化改變，引起基因表達(dá)異常，但DNA順序和基因產(chǎn)物不變;也可通過5-甲基胞嘧啶去NH3誘發(fā)C→T（胸腺嘧啶）突變而影響基因表達(dá)。

目前許多血液病與表觀遺傳學(xué)的相關(guān)研究在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)展開。白血病、淋巴瘤、骨髓增生異常綜合征及漿細(xì)胞疾病等的研究已經(jīng)逐漸開展，而目前有關(guān)地中海貧血的表觀遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究正處于起步階段。有研究報(bào)道，表觀遺傳學(xué)機(jī)制可能是包括地中海貧血在內(nèi)的人類遺傳性疾病的發(fā)病機(jī)制之一［10］。目前，地中海貧血的表觀遺傳學(xué)研究國(guó)外只有極少數(shù)的相關(guān)報(bào)道，而國(guó)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

幾十年來多方面的研究證明，從細(xì)胞系到鼠、雞、兔以至靈長(zhǎng)類和人，DNA甲基化修飾與類珠蛋白基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)。從有關(guān)人類β珠蛋白基因簇ε、γ、β各基因在個(gè)體發(fā)育不同階段的DNA甲基化模式研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ε、γ、β基因分別在卵黃囊、胎兒肝臟、成人骨髓造血階段表達(dá)時(shí)，各表達(dá)基因的啟動(dòng)子區(qū)DNA呈低甲基化狀態(tài)，其他沉默基因啟動(dòng)子區(qū)DNA呈高甲基化狀態(tài)［11］。國(guó)外另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道，和人類有類似的珠蛋白基因開關(guān)的狒狒的基因表達(dá)和珠蛋白啟動(dòng)子甲基化有關(guān)［12］。

Tufarell等［13］研究發(fā)現(xiàn)一種α地中海貧血患者，雖然α珠蛋白基因缺失，但與之相鄰的LUC7L基因缺失了一大段DNA。當(dāng)細(xì)胞以這種突變型的DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA時(shí)，產(chǎn)生了一種帶有部分LUC7L序列的RNA，但這種RNA的一部分也與α珠蛋白基因互補(bǔ)，叫反義RNA。α珠蛋白的這種反義RNA導(dǎo)致正常HBA2基因發(fā)生甲基化而沉默，使得正?；蚴スδ埽林榈鞍祖湴l(fā)生缺失。

4 組蛋白修飾

組蛋白修飾較DNA甲基化修飾復(fù)雜很多，因?yàn)椴煌M蛋白（組蛋白H3和H4）的不同氨基酸序列（H3末端有7個(gè)Lys和2個(gè)Ser;H4末端有5個(gè)Lys和一個(gè)Ser）可發(fā)生不同類型的修飾，包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化等，它們都是組蛋白密碼的基本元素。其中最多的是乙酰化修飾［11］。

組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶將乙酰輔酶A的乙?；D(zhuǎn)移到核心組蛋白氨基末端，氨基的正電荷被消除，從而有利于DNA構(gòu)象的展開，使核小體的結(jié)構(gòu)變松弛，進(jìn)而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子和輔助轉(zhuǎn)錄因子與DNA分子的接觸，而可激活特定基因的轉(zhuǎn)錄過程。組蛋白去乙?；竸t移去組蛋白Lys殘基上的乙?；?，恢復(fù)組蛋白的正電性，帶正電荷的Lys殘基與DNA電性相反，增加了DNA與組蛋白間的吸引力，使啟動(dòng)子不易接近轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，從而抑制轉(zhuǎn)錄［11］。

對(duì)人類β珠蛋白基因簇組蛋白修飾模式的研究顯示，β珠蛋白基因在不同發(fā)育階段的沉默或激活隨組蛋白乙?；降淖兓淖?，即組蛋白乙?；皆龈?，基因激活，降低則基因沉默［14］。對(duì)表達(dá)胎兒γ珠蛋白基因的K562細(xì)胞表觀遺傳修飾分析顯示，從基因座位調(diào)控區(qū)到胚胎、胎兒基因都存在廣泛乙酰化，在沉默的β基因缺乏H3乙?；?5］。目前許多有關(guān)組蛋白乙?；敢种苿?，如曲古抑菌素、丁酸鹽等，誘導(dǎo)血紅蛋白F的實(shí)驗(yàn)及臨床研究觀察到血紅蛋白F增加伴有γ珠蛋白基因啟動(dòng)子區(qū)組蛋白呈高乙?；癄顟B(tài)［16］。另外，有研究表明GATA結(jié)合蛋白1、紅系核因子2、紅系Kruppel樣因子等紅系特異轉(zhuǎn)錄因子與β珠蛋白基因的表觀遺傳修飾有關(guān)［17-19］。

5 小結(jié)

珠蛋白基因的缺失和突變作為地中海貧血發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究已趨于完善。但地中海貧血的治療目前仍僅限于輸血，去鐵及造血干細(xì)胞移植治療，并且往往效果不佳。隨著表觀遺傳學(xué)的發(fā)展，許多遺傳相關(guān)疾病被證實(shí)與表觀遺傳存在密切的關(guān)系，并且出現(xiàn)了針對(duì)表觀遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制的治療藥物。

目前許多血液病與表觀遺傳學(xué)的相關(guān)研究在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)展開。然而，地中海貧血的相關(guān)研究國(guó)內(nèi)外正處于起步階段，已有研究表明，表觀遺傳學(xué)機(jī)制可能是包括地中海貧血在內(nèi)的人類遺傳疾病的發(fā)病機(jī)制之一。地中海貧血的表觀遺傳學(xué)機(jī)制將成為一個(gè)新的研究方向，這將有助于全面了解地中海貧血發(fā)病的分子機(jī)制，彌補(bǔ)單從編碼基因異常方面研究地中海貧血發(fā)病機(jī)制的不足，有利于尋找更多有效的疾病診斷方法及發(fā)現(xiàn)新的治療途徑。

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