G6DP缺乏症

6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏症 G6PD缺乏是一种最常见的人类酶蛋白异常病，是全球范围内引起新生儿黄疸的主要原。新生儿黄疸可以引起核黄疸、死亡或脑瘫。酶缺乏也可能是导致婴儿期或者婴儿期之后，在摄入某些药物或蚕豆及其制品后引起溶血危象的主要原因。大多数G6PD缺乏的并发症是可以通过教育患者避免的，且新生儿溶血可以用光线疗法治疗，这是在初级卫生保健条件下就可以使用的简单价廉的治疗方法。下文将会提到最新的关于G6PD缺乏症的特征描述、可在社区行动中用于防治溶血危象及新生儿黄疸的措施、以及因遗传学进展而出现的治疗该疾病的新希望。 【简介】 G6PD缺乏症是一种最常见的人类酶异常遗传疾病。目前通过编码方法，已知G6PD存在300余种变异。近来，Gd基因的分离为在了解酶的结构与功能方面取得重大进展带来了希望。 【酶的作用】 G6PD是一种生命必需的组成细胞的酶。在人类中从未出现过该酶的完全缺失。G6PD在红细胞的基本代谢中占有尤其重要的位置。它催化了磷酸己糖的第一步反应，将G6P催化为6-磷酸葡萄糖酸，同时将辅酶NADP(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)还原为NADPH。磷酸戊糖途径中的第二步酶促反应也与NADP还原为NAPDH密切相关。 在红细胞中，磷酸戊糖途径是NADPH的唯一来源，而鉴于红细胞的氧运输作用，该途径在防止红细胞及血红蛋白被氧化方面是必不可少的。携带-SH基团的酶和血红蛋白β链尤其容易被氧化，并产生严重的后果。红细胞产生的谷胱甘肽具有抗氧化功能，在红细胞中含量极高，且几乎全部以还原型谷胱甘肽（GSH）形式存在。还原型谷胱甘肽可以还原被氧化的-SH基团，并且在谷胱甘肽过氧化酶的作用下，与过氧化物反应并将自身氧化为GSSG。NADPH在GSSG被谷胱甘肽还原酶还原为GSH的过程中必不可少，人们认为这是NADPH在红细胞中最重要的功能。G6PD缺乏可影响机体的全部细胞，但因为红细胞没有其他的NADPH来源，故而对血液的影响最为主要。其他更加复杂的细胞拥有补充酶系的保护（例如特异性较低的H6PD（6-磷酸己糖脱氢酶）），在G6PD活性不足的情况下亦可产生NADPH。 正常的G6PD基因是多形性的。最常见的是B型（GdB），且众多致病变异均由该型产生。但是在非洲，几乎有40%的人是A型基因（GdA，编码蛋白电泳与B型不同）的携带者。 G6PD的编码基因位于X染色体上，G6PD缺乏症的遗传模式为性染色遗传。该致病基因在男性半合子和女性纯合子中完全表现，但在女性杂合子中部分表现。 【G6PD缺乏的危害】 临床和体外研究表明，类似于异常血红蛋白性疾病，G6PD缺乏对恶性疟原虫性疟疾可提供保护。这可为世界上几乎所有疟疾曾流行或正在流行的地区中，G6PD缺乏症患者比例较高这一现象提供解释。 现已知300多种该等位基因的变异，并且根据红细胞中酶活性的高低和疾病临床表现，将这些变异分为五个等级（表1）。Ⅰ级是酶活性严重不足的变异，表现为慢性非球形红细胞溶血性贫血（AHNSC）。Ⅱ级的变异中，酶活性降低至正常的10%一下，然而不出现AHNSC。其中地中海型变异和东方型变异比较严重。Ⅲ级为酶活性中度缺乏的变异（酶的剩余活性为正常的10%~60%），且非洲型变异（A型）尤其常见。Ⅳ级的变异中酶活性正常，而Ⅴ级酶活性高于正常。实际上，除非变异与酶缺乏同时存在，否则很难看到临床表现。而且，临床上的致病性变异均属于Ⅱ级和Ⅲ级。从公共卫生角度出发，突变的重要程度是由疾病的临床表现和患病率决定的：对于目前呈现出来的比率来看，如果在一个男性群体中其频率至少为1%，那么这个突变就被认为是常见的或具有多形性。 【地理分布和频率】 G6PD缺乏症是一个主要的公共卫生领域的疾病：大约世界人口的7.5%携带一个或两个这种缺乏症的编码基因，最高的在非洲的一些地区达35%，在日本和欧洲一些地区则最低，为0.1%。近2.9%的世界人口遗传方面缺乏G6PD。同时，10%的女性杂合子因X染色体的失活情况不同，亦可患有该病。因此，接近3.4%的世界人口有患G6PD缺乏症的并发症的风险。每年在大约1.3亿的新生儿中，约450万患有该缺乏症的新生儿尤其易患新生儿黄疸及患急性溶血。而且由于全球范围内的人口迁移，现在在大多数国家及地区或至少在某些群体中，均观察到G6PD缺乏症的并发症存在。 【临床】 在世界范围内，G6PD缺乏症是新生儿溶血症的一个主要诱因，而新生儿溶血症可导致核黄疸、死亡或者脑瘫。该酶的缺乏也可在儿童期或儿童期后，因服用某些药物或食用蚕豆而导致可能致命的溶血危象。一些外源性和环境因素以及各种遗传倾向都对并发症的频率及严重程度有着很大的影响。 在正常的情况下，女性杂合子个体不表现血液系统的异常。然而，变异型为Gd A(-)型和地中海型（接下来可见）的男性半合子携带者表现为轻微的慢性溶血。红细胞的平均寿命减少至约100天，血红蛋白值和正常男性相比减少约1g/100ml。可能是在新生儿时期溶血的一个主要原因。 【新生儿黄疸】 许多国家中均已分别观察到G-6-DP缺乏与新生儿黄疸之间的联系，故已不再存疑。然而，因为并非所有缺乏G-6-DP的儿童都会出现黄疸，G-6-DP缺乏与新生儿黄疸间联系的本质仍远未阐明。发生黄疸的风险在不同人群间、不同环境作用下的同一人群内、不同时间区段内的同一人群内均有明显不同，与诸如基因、环境、文化等多种影响因素有关。 【蚕豆病】 “蚕豆病”一词源于G-6-DP缺乏者食用蚕豆后，引起急性溶血反应这一现象。该现象尤其常见于5岁以下儿童，在成人中相对罕见，然而可能致死。曾经，地中海沿岸人群因经常食用蚕豆而多发该病，但在非洲人群中并未发现该病。因此，推测蚕豆病与地中海型G-6-DP缺乏（B-型）有关，而与非洲型G-6-DP缺乏（A-型）关联较小。 【急性溶血性贫血】 G-6-DP缺乏可诱发医源性疾病。事实上，G-6-DP缺乏症的发现，是通过研究二战期间为几名美国黑人士兵治疗疟疾时，因使用伯氨喹啉而引发的溶血性贫血现象。而后，其他几种药物使用时也观察到类似的反应。这些药物具有氧化作用，可导致红细胞内还原型谷胱甘肽的耗竭，致使NADPH被氧化为NADP。溶血过程中红细胞的损坏机制仍未阐明，但是氧化损伤可导致血红蛋白变性并沉积，形成Heinz小体，导致红细胞被脾捕获清除。 急性溶血在服药两天后开始。病理反应程度不一，一过性轻度贫血至急性贫血均可发生，可出现背部、腹部疼痛，黄疸，血红蛋白尿及暂时性脾肿大。Heinz小体可见于外周血红细胞中。急性溶血的程度多变性是该病最奇特之处：相同的原因不一定会导致相同的反应，G-6-DP缺乏症患者并不表现相同程度的溶血反应，同一患者的溶血反应亦非一成不变。个体间的多变性可能源于G-6-DP基因的不同变异，也可能源于红细胞或某些器官（如肝）中其他的基因差异。影响药物吸收率和药物代谢的其他遗传因素亦为可能原因，如快/慢乙酰化酶的多态性可影响肝脏灭活一些药物的速度。但是这些遗传因素并不能成为解释个体反应差异的理由。这些差异应当归因于某些作为诱因的环境因素。比如，当感染导致发热时，我们通常认为是感染引起了溶血，但是也有可能发热本身引起了溶血反应，尽管这个假设还没有被最终证实。 为防止上述并发症，现在主要采取两个措施：通过新生儿检查找出男性患者，及鉴定可能引发急性溶血反应的药物。为了患者的利益，在找出可能导致溶血的药物的同时，不盲目指责这些有用而无辜的药物也同样重要。在进行了一些修正后，我们提出以下建议（见表二）。【分子遗传学】 在最近的工作中我们进行了一项检查。我们复制并测序了具有多样性及罕见的变异基因。除A(-)型变异外，其余变异都与正常型（B型）只有一个点突变的差异。A(-)型变异与正常型有两个突变差异，其中一个与A型突变相同，这证实了A(-)型由A型突变而来的猜想。 现在已有cDNA和G6PD特定基因组的克隆。以这些研究为基础，我们能够推断酶结构的改变，并建立基因改变与酶稳定性变化、酶功能及临床表现型间的联系。G6PD的变异极多，因此该酶可能是第一个能够明确其分子改变与生化影响、临床表现间关系的人类酶。这些工作可以以血红蛋白为模型，该模型中蛋白质分子改变和病理生理学之间的对照已得到良好结果。 可以认为大部分变异均为错义点突变。至今未观察到基因缺失导致完全缺乏G6PD的情况，可能是由于该酶完全缺乏在胚胎发育早期可致死。DNA分析并不能代替酶功能分析，因为现在我们无法预测一个氨基酸的替换会如何影响酶的稳定性、活性及对底物的亲和力。 目前，最简单的DNA分析法包括先通过限制酶切割DNA，然后通过免疫印迹法分离DNA片段，并使用特殊的基因探针识别它们。理论上，使用某种特定限制酶处理DNA后，通过其DNA消解产物中新限制性酶切位点的出现或原DNA中已知限制性酶切位点的消失，可直接确定点突变的存在。尽管如此，为了通过该方法获得良好结果，需使用大量的限制酶或者靠运气。一些能在不使用限制酶的情况下显示点突变的方法仍在调试阶段，并未投入日常使用。 另一方面，限制酶常被运用在“限制性内切酶片段长度多态性(RFLP)”的鉴别上。到目前为止，Gd位点只标记到一个RFLP。假设人们发现了其他RFLP，其中至少一个可能显示出与G6PD多形性变异间的连锁不平衡。一个这样的RFLP能够帮助鉴定一个个体是否具有这种变异。当某一人群中多种变异的频率均较高时，该方法将尤为适用，但是对于新变异或稀有变异而言，并无切实作用。随着大量的点突变被鉴别以及DNA酶扩增技术的发展，RFLP的应用注定会失去它的重要性。尽管如此，考虑到Gd与导致智力发育迟缓的X染色体上一脆性部位密切相连，我们可以使用Gd的特殊RFLP鉴别杂合子，并为这个相对常见的疾病做产前诊断。而可用于鉴别脆性区域的探针现在还不存在。 鉴别基因结构改变的方法，是通过采样建立具有某种突变的个体的基因库。只需要20毫升血，我们现在就可以制备200pg的DNA，以及一个十分完备的基因库。基因库制造技术的产量不停增长，而可选的媒介也越来越多，因而在实践中得到一个完全有代表性的基因库（一个包含可代表对象全部基因组序列的基因库）所需要的DNA越来越少。 一旦基因库建成，可使用现有探针对其进行检查，以寻找正常的Gd基因。只要基因库足够有代表性，我们便能够从基因组中分离出含有Gd序列的克隆。然而，因为 Gd基因非常巨大（至少60000碱基），以现有技术无法分离单个完整克隆。这种现状似乎也无法很快得到改善。 一旦对象的Gd克隆被分离，并在了解正常基因的结构的情况下，我们可以识别编码区、亚克隆并且将它们测序。相同的操作可在基因内或侧翼区上的DNA非编码区进行。原则上，Gd基因的任何突变均可被识别。尽管如此，我们也不能忽略在某些人或所有人群中隐性突变和沉默突变的存在。 同时我们也应该保持科学研究者审慎的态度，不把G6PD缺乏症归咎于DNA中单一碱基的替换。 从DNA的一级结构推演出了正常G6PD的完整氨基酸序列，这使目前蛋白质水平的结构研究成为可能。胰蛋白酶肽可以沿着氨基酸序列被正确地连接到特定位点上，并且肽链上的氨基酸替换和该氨基酸在肽链上的位置也可迅速被定位。然而，需要更大量的关于DNA的研究来显示各种突变的特征。