浅谈镰刀型细胞贫血症的致病机理与防治

【摘要】镰刀型细胞贫血症是基因突变导致血红蛋白空间结构的改变，从而使红细胞的结构发生改变、功能发生障碍的遗传性疾病。该病会使红细胞破裂导致溶血或红细胞聚集、堵塞血管，红细胞携带和运输氧的能力减弱。临床表现为体弱、发热、贫血、心脏病、疼痛炎症、脑损伤、脾损伤等病症。镰刀型细胞贫血症属于典型的遗传病，防治方法与大多数遗传病类似。但由于该病的纯合子临床症状一般较为严重，且缺乏有效治疗方法，因此需重视该病的防治。

【关键词】镰刀型细胞贫血症;基因突变;血红蛋白;红细胞;遗传病防治

中图分类号：R-1   文献标识码：A

【ABSTRACT】Sickle cell anemia is a hereditary disease in which genetic mutation leads to changes in the spatial structure of hemoglobin， resulting in changes in the structure and function of red blood cells. The disease causes red blood cells to rupture， leading to hemolysis， or red blood cells that clump together， block blood vessels， and reduce the ability of red blood cells to carry and transport oxygen. The clinical manifestations are frailty， fever， anemia， heart disease， pain and inflammation， brain damage， spleen damage and other diseases. Sickle cell anemia is a typical genetic disease， and the prevention and treatment methods are similar to most genetic diseases. However， the clinical symptoms of homozygotes of the disease are generally more serious， and there is a lack of effective treatment methods， it is necessary to pay attention to the prevention and treatment of the disease.

【KEY WORDS】Sickle cell anemia; Gene mutation; Hemoglobin; Red blood cells; Prevention and treatment of genetic diseases

鐮刀型细胞贫血症常作为蛋白质结构与功能变化、基因突变、等位基因分离等多种现象的例子在多部高中及高校生命科学教科书中被提到。由于该病在多个生命科学领域中具有现象性、典型性与代表性，因此本文进行了镰刀型细胞贫血症的致病过程与防治方法的简单讨论与梳理。

镰刀型细胞贫血症的致病机理

1.1 基因突变与血红蛋白空间结构的改变

位于血红蛋白S的β肽链第6位的谷氨酸被缬氨酸替代，使正常呈球状的血红蛋白可聚合成纤维状。这令正常为两面凸的圆饼状红细胞呈现镰刀状，红细胞携带与运输氧的能力也大大减弱。

谷氨酸（Glu）的遗传密码子为GAA或GAG，而缬氨酸（Val）的遗传密码子为GUU、GUC、GUA或GUG。因此，当发生偶然的基因突变后，DNA分子信息链上决定谷氨酸的碱基组合由GGA突变成了GTA，使相应的模板链由CTT突变成了CAT从而使转录后决定谷氨酸的密码子GAA变成了决定缬氨酸的GUA。这使血红蛋白的氨基酸组分发生了一定的改变。

谷氨酸为极性带负电荷氨基酸，亲水性良好，而缬氨酸为带有脂肪烃侧链的疏水性氨基酸，因此当谷氨酸变为缬氨酸后，二者不同的亲水性导致血红蛋白的空间结构发生较大变化，从而使得包裹血红蛋白的红细胞形状发生变化，在一定程度上导致红细胞扭旋成镰刀形。

后续生理学现象

当血管中用于运输氧的红细胞由两面凸的圆饼状变为镰刀状后，会引发体弱、发热、贫血、心脏病、疼痛炎症、脑损伤、脾损伤等病症，进而使患者智力受损、瘫痪及其他部位炎症。

在临床表现方面，镰刀型细胞贫血症患者在新生儿时期时，因胚胎血红蛋白的比例较高，呈镰刀形的红细胞较少，一般不会发作。患者到出生3至4个月后出现较严重的贫血症状或黄疸。

镰刀状的红细胞在血液中流动，大致会出现以下三种情况：

第一，红细胞破裂导致溶血。红细胞的镰变诱发红细胞在血液循环中被破坏，造成血管内溶血。镰刀形红细胞被单核-巨噬细胞系统识别和捕获，造成血管外溶血。镰刀形红细胞所引起的免疫系统的反应，使患者出现发热等症状。同时，红细胞寿命也会由28±5天明显缩短为5至15天。红细胞的破裂和溶血也会导致体弱、贫血以及心脏功能方面的疾病。

第二，红细胞聚集，堵塞血管。当红细胞为镰刀状，其与两面凸的圆饼状的红细胞不同。两面凸的圆饼状红细胞更容易在毛细血管或较细的血管中穿梭，而僵硬的镰刀状红细胞则可能在微循环内淤滞，造成血管堵塞。血管在被一定程度上的堵塞后，可能会引起患者疼痛或产生炎症，临床上表现为急性发生的骨痛、胸痛、腹痛、血尿等。红细胞对脑部或其他相关部位血管的堵塞还有可能导致患者的脑损伤，严重者可能发生智力受损或瘫痪。微小血管闭塞会引起局部组织缺氧和炎症反应，可引起手足关节肿胀、充血、疼痛。

最后，镰刀状的红细胞携带和运输氧的能力也比两面凸的圆饼状红细胞携带和运输氧的能力更低。这也是诱发体弱、贫血等症状的原因之一。

镰刀型细胞贫血症的防治

镰刀型细胞贫血症的遗传学基本原理

镰刀型细胞贫血症在临床上一般表现为常染色体隐性遗传，但从红细胞表现形状这方面看，为常染色体显性方式遗传。其基因所表现出的显性是相对的。镰刀型细胞贫血症基因的携带者中，纯合子与杂合子的典型症状存在较大差异。纯合子出现明显的镰刀型细胞贫血症症状，而杂合子只在缺氧时出现与纯合子类似的症状。

由临床角度来看，纯合子HBBSHBBS是镰状细胞贫血的患者，而杂合子的HBBAHBBS和纯合子HBBAHBBA的人都没有临床症状，所以HBBS对HBBA是隐性。从红细胞是否出现镰状来看，纯合子HBBSHBBS和杂合子HBBAHBBS的人的红细胞在缺氧状态下，都出现镰状，所以HBBS对HBBA是显性。可是从红细胞呈现镰状的数目来看，纯合子HBBSHBBS的人的红细胞在缺氧状态下，只有一部分红细胞出现镰状，而正常的人HBBAHBBA的红细胞不出现镰状，所以HBBS對HBBA是不完全显性。

镰刀型细胞贫血症的防治方法

镰刀型细胞贫血症的纯合子症状一般较为严重，且缺乏有效治疗方法，因此需重视该病的防治。镰刀型细胞贫血症属于典型的遗传病，防治方法与大多数遗传病类似。

防止近亲结婚是一种有效的防治镰刀型细胞贫血症的方法，携带有镰刀型细胞贫血症基因的家族近亲结婚所产生的后代患镰刀型细胞贫血症的概率会比普通家族近亲结婚的概率高得多。

同时，遗传咨询与婚前、产前检查也是必要的。镰刀型细胞贫血症作为典型的遗传病，临床上只会出现于夫妇两人皆为镰刀型细胞贫血症携带者的家庭。因此家族中有镰刀型细胞贫血症患者的青年男女应积极接受遗传咨询，以减少携带者之间的联姻。

镰刀型细胞贫血症在世界范围内的发生率约为8/100000，但在不同人群中发病率不同。非洲人、非裔美国人、西班牙裔美国人中的发生率较高，达到约1/1000。因此这一部分人应更加重视该病的防治。而在人类命运共同体的格局下，遗传病的防治关乎全人类的健康，所以我们也更应该重视该病的防治。

参考文献

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作者简介：向以秋（2006--），女，汉族，安徽合肥人，合肥市第八中学学生，热爱生物医学。

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