遗传性红细胞6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏症 - 图文

遗传性红细胞G6PD缺乏症

HereditaryerythrocyteG6PDdeficiency

沈亦逵

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遗传性红细胞6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏症

广东省人民医院儿科血液肿瘤病区沈亦逵

目次

一、G6PD的生物学特性……………………………………………………….3㈠G6PD的理化特性………………………………………………………….3㈡G6PD的基因位点和结构………………………………………………….3㈢G6PD酶蛋白结构与功能………………………………………………….4㈣G6PD缺乏症的基因突变（变异型）…………………………………….5二、G6PD缺乏症的基因频率………………………………………………….6三、G6PD缺乏的遗传………………………………………………………….7㈠G6PD缺乏的遗传方式…………………………………………………….7㈡女性杂合子的发病问题……………………………………………………8㈢遗传多态性现象……………………………………………………………9四、红细胞G6PD正常代谢特征………………………………………………9五、G6PD缺乏的溶血机制…………………………………………………….10六、G6PD缺乏症的临床表现………………………………………………….12㈠蚕豆病………………………………………………………………………13㈡药物性溶血…………………………………………………………………14㈢新生儿溶血性高胆红素血症………………………………………………15㈣感染性溶血…………………………………………………………………16㈤慢性非球形细胞溶血性贫血………………………………………………16㈥G6PD缺乏性急溶血危象………………………………………………….17七、G6PD缺乏的诊断………………………………………………………….17㈠红细胞G6PD缺乏筛选试验………………………………………………18㈡红细胞G6PD活性直接定量测定…………………………………………19㈢红细胞G6PD缺陷的基因检测……………………………………………20㈣G6PD缺乏性溶血性贫血的诊断标准…………………………………….20㈤G6PD缺乏症急性溶血的证据…………………………………………….21八、G6PD缺乏溶血的治疗…………………………………………………….21㈠去除诱因……………………………………………………………………21㈡一般疗法……………………………………………………………………21㈢输血…………………………………………………………………………21㈣纠正酸中毒…………………………………………………………………21㈤注意水电解质平衡，预防肾功能衰竭……………………………………21㈥自由基清除剂的应用………………………………………………………21㈦对症处理严重及治疗并发症………………………………………………22㈧新生儿G6PD缺乏溶血性高胆红素血症的处理…………………………22⒐脾切除…………………………………………………………………………25⒑G6PD缺乏症溶血的预防…………………………………………………….25

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遗传性红细胞6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏症（Hereditaryerythrocyticglucose-6-phosphatedehydrogenasedeficiency，简称G6PD缺乏症）是我国华南及西南各省最常见的遗传性溶血性红细胞酶缺陷病。它是蚕豆病、伯氨喹啉类氧化性药物溶血、新生儿溶血性高胆红素血症、某些感染性溶血及先天性非球形细胞溶血性贫血的遗传基础。

G6PD缺乏症的分布是世界性的。估计全世界缺乏G6PD者约有4亿多人受累。我国主要分布在长江以南各省（发病率约3.3%）广东地区可达8.3%，北方各省少见，呈现“南高北低”分布。在我国南方，G6PD缺乏性溶血是最常见的急性溶血性贫血。

一、G6PD的生物学特性G6PD为红细胞葡萄糖磷酸戊糖旁路代谢中最重要的酶，其缺乏所致的溶血性贫血约占红细胞酶缺乏引起溶血的90%。

㈠G6PD的理化特性：G6PD由几个相同或相似的亚单位组成，每个亚单位的分子量为55000，含515个氨基酸。按理化性状可分二聚体和四聚体两种形式。在pH高，离子强度

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大，有NADP和G6P（葡萄糖6磷酸）存在的条件下聚合成二聚体，这是体内G6PD存在的主要形式，具有催化活性。每个二聚体含有18个-SH基团（巯基）。-SH基团与G6PD的活性密切相关，每分子G6PD二聚体仅能与一分子NADP结合，只有与NADP结合后的酶，才具有催化G6P氧化脱氢的作用。Mg2+是G6PD的激活剂，NADPH（还原型辅酶Ⅱ）及ATP对其有抑制作用，Hg2+及氯汞苯甲酸等能完全抑制该酶的活性。在pH低，离子强度低，且在缺乏底物G6P时，聚合成四聚体，此种状态的G6PD催化活性很差。G6PD重量仅占红

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细胞内蛋白质的0.01%以下，每个红细胞所含的G6PD39×107克。

㈡G6PD的基因位点和结构：G6PD基因定位于X染色体长臂2区8带（Xq28）。G6PD基因长约18Kb，由13个外显子和12个内含子组成的编码序列长1535bp（与cDNA的序列一致），由它转录翻译成含515个氨基酸的G6PD酶蛋白。G6PD的基因结构（图1）

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图1G6PD的基因结构

图2人G6PD基因5’端CpG分布图，直线条分别代表CpGs和HpaⅡ位点，兰色标记区段是位于-900处的保守序列，E1、E2分别代表外显子1和外显子2。

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㈢G6DP酶蛋白结构与功能

突变与酶活性与临床表现之间的关系是一个重要研究课题，从它的结构和功能入手是一个很有效的方法。有活性的G6PD是以二聚体或四聚体状态存在，其基因突变主要通过两种机制影响酶的活性，即影响G6PD功能结构区的功能和G6PD二聚体的形成。目前普遍认为，G6P结合位点、NADP+结合位点及G6PD肽链C-末端为重要的功能区。NADP+结合区位于由第10外显子编码的肽链386Lys（赖氨酸）和387Arg（精氨酸）周围区域Lys-Arg是NADP+结合位点，N末端第38～44氨基酸残基（Gly-Ala-Ser-Gly-Asp-Leu-Ala）为NADP+的第二结合位点；205LysG6P结合点。对中国人最常见的G6PD突变型G6PDCanton晶体结构的分析发现，引起酶活性严重缺陷的基因突变导致的氨基酸置换大部分接近NADP+结合位点或二聚体界面，主要通过影响分子的稳定性而引起酶活性降低;同时发现结合底物和辅酶的氨基酸序列也相对保守。Au等还提出人类G6PD处于一种二聚体与四聚体的动态平衡状态，其稳定性有赖于NADP+的浓度;NADP+分子结构接近二聚体接触面，是构成完整的亚单位所必需的。

凡能影响到G6PD二聚体的形成、稳定性及NADP+结合区、G6P结合区的G6PD基因突变均可对酶活性造成不同程度的影响，并引起不同的临床表现。

有活性的G6PD是以二聚体或四聚体状态存在，并发现此酶是由于两个相同亚基构成的二聚体，每个亚基有两个结构域即底物结构域和α＋β结构域，前者参与底物结合，后者与亚基的聚合有关，每个二聚体大约有18个-SH基，-SH基与G6PD活性有关。NADPH促进二聚体的解离，对G6PD活性有强烈的抑制作用。还认为149Pro（脯氨酸）在一个亚基上为顺式构型，在另一个亚基上为反式构型，由此造成两个亚基辅酶结合位点的差异。图2所示为G6PD二聚体的三维空间结构模型。学者们认为只有形成G6PD二聚体才有活性；许多引起严重G6PD缺陷的基因突变可导致G6PD二聚体接触面的变化，造成蛋白质构象改变，影响了二聚体的形成。有研究发现，G6PD氨基酸序列置换主要分布在两个亚基相作用的界面，表明亚基的聚合对于维持酶的活性极其重要。

G6PD基因突绝大多数是点突变，引起单个氨基酸置换，基因结构改变，从而引起酶活性缺乏。发生机制可以解释为：①位于酶结构域中氨基酸被替代，可造成酶活性中心的改变；②位于二聚体两亚基相互作用部位的氨基酸被替代，可影响，可影响二聚体的形成。如原来碱性的氨基酸，被酸性氨基酸或疏水氨基酸替代，使参与二聚体的氨基酸残基所带的电荷改变，结果导致G6PD的热稳定性降低；③一些不在上述结构，但对三维结构有决定性作用的氨基酸被替代，如β转角处的氨基酸被替代，新的氨基酸基团的空间障碍，阻碍β转角的形成，从而使酶的三维结构改变。

G6PDCanton和G6PDKaiping是中国人群最常见的两种突变型。G6PDCanton（Arg459Leu）变异位于二聚体表面的αn螺旋上，它不影响螺旋的形成，也远离活性中心，但Leu459的侧链参与两个独立二聚体的接触，形成的产物比野生型高2倍的稳定性；G6PDKaiping（Arg463His），位于螺旋的下一个转弯处，使原来与Glu463形成的盐键崩溃，从而影响酶的活性。

研究者们提出人类G6PD处于一种二聚体的动态平衡状态，其稳定性有赖于NADP+的浓度；NADP+分子结构接近二聚体接触面，是构成完整的亚单位所必需。引起严重症状的氨基酸置换常接近NADP+结合区及二聚体接触面；二聚体接角面的改变影响NADP+结合位点，反之NADP+位点的改变也会影响到二聚接触面。

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图3人G6PD二聚体模型

图3.4所示，409Pro（脯氨酸）位于连接β折叠M和N的环中，含409Pro的环与其它亚基存在广泛的相互作用，尤其是f、f＇、l、m螺旋中氨基酸残基以及连接l、m螺旋的环中氨基酸残基（431Val〈缬氨酸〉）；位于不同亚基上的409Pro和431Val在二聚体界面直接相互作用；409Pro突变为Ser（丝氨酸）后，直接影响了409Pro与亚基内424Tyr（酪氨酸）、428Tyr和431Val的相互作用；同样431Val突变Gly（甘氨酸）后影响了亚基内的409Pro和431Val的相互作用。因此，位于不同亚基上的409Pro和431Val通过二聚体界面相互作用影响G6PD二聚体结构。

总之，凡能影响到G6PD二聚体的形成、稳定性及NADP+结合区、G6P结合区的G6PD基因突变均可对酶活性造成不同程度的影响，并引起不同程度的临床表现。

图4G6PD分子同源模建的二聚体结构

㈣G6PD缺乏症的基因突变（变异型）：基因突变是G6PD缺乏症的分子基础，全世界迄今已报道140多种突变型。G6PD基因突变型的特点：多为点突变，引起单个氨基酸置换；少数为DNA序列的缺失，且缺失的碱基为3的倍数，故无框移突变。目前在中国人群中发现28种突变型，同样具备以上特点，见表1。

我国G6PD基因突变特点：⒈地区和民族的同源性：1992年杜传书等首先报道了中国人常见的G1388A和G1376T突变。后来相继对广东、广西、云南、贵州、台湾等地及壮、瑶、景颇、苗、纳西、仡老、彝、白、哈尼、水、布依等少数民族的G6PD基因突变研究，发现G1376T，G1388A及A95G

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