血紅蛋白病和地中海貧血的分子遺傳學基礎

血紅蛋白病和地中海貧血的分子遺傳學基礎概述定義流行病學臨床分類及特征遺傳學基礎

-地中海貧血（

-地貧）

-地中海貧血（

-地貧）內(nèi)容提要Thalassemias

-thalassemia

-thalassemia遺傳性持續(xù)性胎兒血紅蛋白Hereditarypersistenceoffetalhemoglobin

(HPFH)遺傳性血紅蛋白病Inheriteddisordersof

hemoglobin異常血紅蛋白Abnormalhemoglobin,Structural

variants地中海貧血

(地貧)

-地中海貧血人

-珠蛋白基因突變使

-珠蛋白肽鏈合成減少或喪失而導致的遺傳性溶血性貧血(OMIM:

#604131)HBA2:

OMIM

141850; HBA1:OMIM+141800

-地中海貧血人

-珠蛋白基因突變使

-珠蛋白肽鏈合成減少或喪失而導致的遺傳性溶血性貧血(OMIM:

#613985)HBB:OMIM

+141900地中海貧血

(地貧)血紅蛋白病是世界上最常見的出生缺陷之一全球每年約有790萬出生缺陷患兒出生5種常見的疾病占7000種出生缺陷的25%血紅蛋白病的發(fā)病率位于第三位604020

－0－－120

－100

－80 －－－－－全球5種常見的出生缺陷35.333.623.719.3113.5中國南方高發(fā)地區(qū)人群攜帶率3%-24%

和

地貧廣泛分布于世界熱帶和亞熱帶全球有3.5億人為地中海貧血基因攜帶者(占總人口的2%)BloodRev,

2012.WHO地區(qū)總人口(百萬)出生人口(百萬)純合子出生(千)非洲837.032.1234.8美洲929.116.410.0東南亞1807.638.349.1歐洲896.512.22.8東地中海地區(qū)592.716.916.2西太平洋(中國)1797.525.518.1合計6860.4141.4332.0全球血紅蛋白病人群負荷Blood,2011;WHOStatistics,

2012.地區(qū)攜帶率（%）

地貧

地貧合計廣西云南海南廣東17.69.812.78.56.47.32.72.524.017.115.411.0貴州臺灣重慶江西四川福建湖南4.27.35.23.51.73.22.25.11.22.02.93.01.32.09.38.57.26.44.74.54.2中國南方人群地貧基因攜帶率防城港市

224百色市

834柳州市

790賀州市

1033玉林市

1349南寧市

1559廣西地區(qū)地中海貧血的流行病學調(diào)查北東南西5,789人份漢族：3361壯族：1670瑤族： 619其它： 139ClinGenet,

2010.δ地貧0.16%正常人群75.86％

α地-地貧1貧177..5555%%β地貧6.43%%%合計CD41-42CD17IVS-II-654-28CD71-72CD26IVS-I-1-29CD43CD27/28IVS-II-5ChineseG

(A

)0Cap+39合計

SEA

3.7

4.2

WS

CS

QS

THAI

CD13

CD30未知基因型9種突變13種突變廣西地中海貧血流行病學調(diào)查地貧攜帶者約1000萬ClinGenet,

2010.省份總人口 出生人口 純合子出生（萬） （萬） （千）廣西46027112.70云南4596566.24廣東104321084.51貴州3475481.67江西4457580.85四川8042740.75湖南6570800.60海南867120.47福建3689400.31臺灣2336190.29重慶2885260.19合計5195159228.58中國南方血紅蛋白病人群負荷

和

地中海貧的分子基礎常染色體隱性遺傳病致病基因：

地貧

-

珠蛋白基因（16p13.3）

地貧

-

珠蛋白基因（11p15.3）突變純合子：重型地貧

-

致死中間型地貧

-

致殘病理學基礎：

/

鏈比例失衡地中海貧血:

常染色體隱性遺傳病基因攜帶者，雜合子基因攜帶者，雜合子β地貧患者，

純合子

和

地貧的病理學機制和臨床分類

-珠蛋白基因表達

-地中海貧血臨床綜合征

-地中海貧血特征

-地中海貧血特征HbH

病中間型

-地中海貧血Bart’s胎兒水腫綜合征重型

-地中海貧血

-地中海貧血臨床綜合征

-珠蛋白基因表達珠蛋白鏈不平衡正常 正常16p13.311p15.3地中海貧血的臨床特征小細胞低色素性溶血型貧血

(中、重度)黃疸肝脾腫大

(脾大明顯)骨髓擴增發(fā)育遲緩合并感染Bart’s

水腫胎(

地貧,宮內(nèi)或出生后半小時內(nèi)死亡)地貧血象：紅細胞著色不足、異形紅細胞和骨髓成紅血細胞增多癥地中海貧血的血液學表型特征RBC

參數(shù)MCV

MCH

細胞形態(tài)變化Hb

成分分析HbA2

(

) 或

(

)Hb

Bart’s HbH(

) HbE

(

)1234NormalAA2AE

Bart’s

AF

HA+-500V,

25min5血紅蛋白電泳圖譜正常人Hb輕型

地貧異常Hb

E雜合子新生兒Hb

Bart’s(

4,

地貧標準型）HbH中間型

地貧的臨床特征發(fā)病年齡在2歲以后,

或成年期發(fā)病血紅蛋白水平維持在60-100g/L水平不需進行常規(guī)輸血治療輕度黃疸肝脾腫大(脾大明顯)骨髓擴增合并感染中間型

地貧的臨床特征不需進行常規(guī)輸血治療

輕度黃疸肝脾腫大 (脾大明顯)骨髓擴增合并感染發(fā)病年齡在2歲以后,

或成年期發(fā)病血紅蛋白水平維持在60-100g/L水平

重型地貧

重型地貧中間型地貧地貧是嚴重致死、致殘性遺傳性血液病概述定義流行病學臨床分類及特征遺傳學基礎

-地中海貧血（

-地貧）

-地中海貧血（

-地貧）內(nèi)容提要概述定義流行病學臨床分類及特征遺傳學基礎

-地中海貧血（

-地貧）

-地中海貧血（

-地貧）內(nèi)容提要

地貧分子遺傳學基礎

珠蛋白基因缺失或點突變突變純合子或雙重雜合子復合自發(fā)突變

地貧分子遺傳學基礎

珠蛋白基因缺失或點突變突變純合子或雙重雜合子復合自發(fā)突變17種導致中國人

-地中海貧血的缺失突變30kb–10kb–MC–BRIT–MED–SPAN–THAI–HW–BS–FIL–SEA––

11.1–GZ

1–GZ

2–LZ–

–235–

–27.6–

4.2–

3.7–

2.7–

2.4–

6.4–

21.93’HVR5’3’0kb 10kb 20kbinterξHVRζ ψζ ψα2

ψα1

α2α1θ

2

1

2

1

3’HVRinterξHVR5’3’4個功能性的

基因3個功能性的

基因2個功能性的

基因0個功能性的

基因1個功能性的

基因正常靜止型

地貧輕型

地貧HbH

病HbBart’s胎兒水腫綜合征

地中海貧血表型和基因型的關系基因型頻率

(%)–

3.7/–

–SEA49.29–

4.2/–

–SEA16.54

WS

/–

–SEA16.01

CS

/–

–SEA12.46

QS

/–

–SEA3.74其它1.96中國南方人群不同基因型Hb

H病的分布UnpublishedData,

2012.Hb

Bart’s

水腫胎家系的系譜圖成員Hb(g/L)MCV(fl)MCH(pg)HbA2(%)基因型I1母親（

0攜帶者）10261.518.21.9––SEA/

I2父親（

0攜帶者）14767.021.31.9––SEA/

II1先證者(

Hb

Bart’s水腫胎)––––––SEA/–

–SEA

地貧疾病嚴重程度的單倍型順序

2

1

2–

–

1

2

1

–

1

–

–T T T

地貧分子遺傳學基礎

珠蛋白基因缺失或點突變突變純合子或雙重雜合子復合自發(fā)突變

地貧分子遺傳學基礎

珠蛋白基因缺失或點突變突變純合子或雙重雜合子復合自發(fā)突變家系C：自發(fā)突變家系B：非缺失突變家系A：缺失突變Hb

H

病家系的系譜圖三個Hb

H病家系的臨床資料成員年齡 Hb(歲)

(g/L)MCV MCH HbA2 Hb

H(fl) (pg) (%) (%)基因型2411268.6 20.5 2.80.5–

–SEA/

I1母親（

0攜帶者）I2父親（

＋攜帶者）3113381.1273.10.4–

27.6/

II1先證者（Hb

H病患者）A27954.1 13.7 1.71.9–

27.6/–

–SEA4812166.0 25.0 2.90.8–

–SEA/

I1母親（

0攜帶者）I2父親（

+攜帶者）5014282.0 29.0 3.30.8

WS

/

II1先證者（Hb

H病患者）B2511365.0 25.8 2.20.9––SEA

/

WS

3012379.0 26.7 2.9––

–SEA/

I1母親（

0攜帶者）I2父親（正常）3216287.0 29.2 3.5–

/

II1先證者（Hb

H病患者）C28460.7 15.9 1.53.2––SEA/

CD

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概述定義流行病學臨床分類及特征遺傳學基礎

-地中海貧血（

-地貧）

-地中海貧血（

-地貧）內(nèi)容提要概述定義流行病學臨床分類及特征遺傳學基礎

-地中海貧血（

-地貧）

-地中海貧血（

-地貧）內(nèi)容提要

地貧致病基因突變

珠蛋白基因點突變或缺失突變純合子或雙重雜合子

地貧顯性突變

地貧致病基因突變

珠蛋白基因點突變或缺失突變純合子或雙重雜合子

地貧顯性突變52

種見于中國南方的導致

珠蛋白基因表達降低的突變地中海貧血預防控制操作指南.

人民軍醫(yī)出版社,

2011.DominantLCR3’HS1

G

A

地中海貧血表型和基因型的關系

N/

N

0/

N

or

+/

N

+/

+

+/

0

0/

0正常輕型

地貧中間型

地貧重型

地貧中間型或重型

地貧NatMed,

2015血紅蛋白轉換調(diào)節(jié)規(guī)律%（）珠蛋白合成

地貧發(fā)病時期成 員年齡 Hb MCV MCH HbA2 HbF基因型(歲)(g/L)(fL)(pg)(%)(%)I1:

母親2811563.622.54.80.9

CD

17/

NI2:

父親3313361.1235.11.4

CD

41–42/

NII1:

先證者53955.420.12.196.1

CD17/

CD

41–42II2:

弟弟212584.329.72.70.9

N/

N重型

地貧:

0突變雙重雜合子

0雙重雜合子地中海貧血預防控制操作指南.

人民軍醫(yī)出版社,

2011.中間型地貧:

0/

+突變雙重雜合子3’UTRTermCD

+32A-C)BMCMedGenet,

2010.家系RBCHbMCVMCHMCHCHbFHbA2成員（1012/L）(g/L)(fL)(pg)(g/L

)(%)（%）基因型βαAⅠ15.0916790.432.836302.2

N/

N

/

AⅠ25.5211764.321.23301.24.8

T+32/

N

/

AⅡ16.0313065.721.63283.04.8

T+32/

N

/

AⅡ25.9012565.821.23221.54.7

T+32/

N

/

AⅡ35.6512970.822.83230.85.0

T+32/

N

/

AⅡ45.5412165.721.63281.04.6

27-28/

N

/

AⅢ13.507270.620.629164.84.6

T+32/

27-28

/

中間型地貧家系的表型和基因型資料BMCMedGenet,

2010.基因突變表型位點

-globin

gene–90

C→T–86

C→A

+

+啟動子突變啟動子突變–73

A→T

+啟動子突變–50G→A

+啟動子突變–32C→A

+啟動子突變–31

A→C

+啟動子突變–30

A→G

+啟動子突變–29

A→G

+啟動子突變–28

A→G

+啟動子突變–28

A→C

+啟動子突變Cap+1

A→C

++加帽位點突變Cap+8

C→T

++5’UTR突變Cap+39

C→T

++5’UTR突變導致中國人群中間型的

+地貧突變基因突變表型位點

-globin

geneCD26(GAG>AAG,

Glu-Lys)Hb

E異常剪接IVS1-5G→C

+共同序列突變IVS1-110

G→A

+共同序列突變IVS1-128

T→G

+共同序列突變IVS2-5G→C

+共同序列突變TermCD+32

A→C

+3’UTR突變AATAAA→CATAAA

+加尾信號突變導致中國人群中間型的

+地貧突變基因型臨床特征 血液學表型地貧體征發(fā)病年齡輸血 Hb

(g/L) MCV

(fL) MCH

(pg)HbA2/HbE(%)HbF

(%)17/

HbE97 4.6±3.7 37/9 0.8-11.5

3/970.0±12.6(57.0-88.056.9±2.654.0-62.017.1±1.814.8-20.660.7±6.949.6-68.233.9±7.724.5-46.441-42/

HbE97 1.4±1.07/9 0.4-2.54 73.3±13.04/9 (65.0-105)65.1±7.056.0-75.019.7±2.016.0-23.554.0±8.143.7-64.139.2±10.624.9-56.371-72/

HbE54 3.8±1.54/5 2-53 66.8±8.63/5 60.0-80.068.6±10.564.0-88.019.0±2.815.5-21.455.4±12.932.8-64.522.2±9.210.2-32.72.5±1.552.7±13.1

43.5±12.322/311/10.81 75.3±12.01/3 64.0-88.00 79.0064.7±6.158.0-70.056.020.2±3.417.1-23.817.640.2-66.371.329.8-53.722.3654/

HbE31-1/

HbE1合 計2721 3.5±2.921/26 0.4-11.511

72.2±11.511/26 57.0-10562.6±7.754.0-79.018.7±2.414.8-23.857.0±9.632.8-71.334.1±11.410.2-56.3中間型地貧:

0/HbE突變雙重雜合子BMCMedGenet,

2010.

地貧致病基因突變

珠蛋白基因點突變或缺失突變純合子或雙重雜合子

地貧顯性突變

地貧致病基因突變

珠蛋白基因點突變或缺失突變純合子或雙重雜合子

地貧顯性突變

地貧顯性突變:中間型

地貧CD53(?T)移碼突變產(chǎn)生59AA的截短蛋白BloodCellsMolDis,

2008.AgeRBCHbMCVMCHHbA2

基因型 家系成員 性別 (Y)(1012/L)(g/L)(fL)(pg)(%)β

Ⅱ1男574.9490.067.820.05.37

CD53

/

/

NⅡ3男444.70100.575.922.3

CD53

/5.55

N

/

Ⅱ5男424.86124.085.725.52.78

N

/

N

/

Ⅱ9女524.9390.869.819.8

CD53

/4.54

N

/

Ⅱ11女505.54100.163.020.0

CD53

/5.00

N

/

Ⅱ12男545.44146.090.226.82.50

N

/

N

/

Ⅲ3女304.1880.265.019.6

CD53

/5.65

N

/

Ⅲ8男175.13129.084.725.02.33

N

/

N

/

Ⅲ9男154.95120.080.424.22.39

N

/

N

/

Ⅲ10男105.02126.076.323.32.60

N

/

N

/

Ⅲ14男245.08`120.085.924.82.17

N

/

N

/

Ⅲ19女255.15122.082.023.62.17

N

/

N

/

Ⅲ20男236.14116.067.018.82.63

N

/

N --SEA/

Ⅲ25女225.2699.065.318.85.19

CD53

/

/

NⅢ26男225.13130.086.225.32.78

N

/

N

/

Ⅲ27女164.89103.071.721.02.23

N

/

N

/

Ⅲ28男255.06136.086.926.82.56

N

/

N

/

基因缺陷復合修飾基因變異

珠蛋白基因拷貝數(shù)HbF水平相關調(diào)節(jié)基因

地貧表型修飾基因

基因缺陷復合修飾基因變異

珠蛋白基因拷貝數(shù)HbF水平相關調(diào)節(jié)基因

地貧表型修飾基因中間型地貧:

地貧復合

地貧成 員Hb MCV MCH HbA2 HbF

地貧

地貧(g/L)(fL)(pg)(%)(%)I2:

父親12969.421.25.3─

CD17/

N ––SEA

/

I1:

母親10064.820.14.7─

IVS-Ⅱ-654/

N ––

SEA/–

4.2II1:

先證者6651.716.04.038.1

CD

17/

IVS-Ⅱ-654 ––SEA/

–

4.2地中海貧血預防控制操作指南.

人民軍醫(yī)出版社,

2011.中間型地貧:

地貧復合

珠蛋白基因三聯(lián)體基因型臨床特征血液學表型地貧體征發(fā)病年齡輸血Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)2HbA

(%) HbF

(%)

CD41-42/

Nor

CD17/

N

/

012.3±3.5090.2±14.260.0±5.117.9±1.26.0±0.70.5±1.00/57.5-4.00/481-10455.0-7.016.7-19.35.1-6.90.0-2.3BMCMedGenet,

2010.

基因缺陷復合修飾基因變異

珠蛋白基因拷貝數(shù)HbF水平相關調(diào)節(jié)基因

地貧表型修飾基因

基因缺陷復合修飾基因變異

珠蛋白基因拷貝數(shù)HbF水平相關調(diào)節(jié)基因

地貧表型修飾基因血紅蛋白轉換調(diào)節(jié)因子NatMed,

2015BCL11AMYBKLF159HBB環(huán)境遺傳及其他因素的貢獻SNP染色體定位6q2311p152p16HMIPBCL11AHBBHbF相關的遺傳因素研究CurrOpinHematol2009;PediatReports2011.Blood

2014.19p13BCL11AHMIP其他未知基因年齡/性別19%15%10%KLF1%？KLF1c.519_525dupCGGCGCCc.895C>G中國南方地貧高發(fā)區(qū)的KLF1突變發(fā)生率明顯高于北方地區(qū)Non-thalassemicendemicregion,

n=11900.08%

(1/1190)ShandongChinaSNGuangdongc.519_525dupCGGCGCC 36c.13G>A

c.895C>G

91c.892G>C

1c.1022G>A 1

c.41T>C 1Thalassemicendemicregion,

n=38391.25%

(48/3839)GuangxiBlood,

2014.中國南方人群的KLF1突變譜突變AA變異位點類型功能預測N(%)CD44SIFTPolyPhen-2c.519_525dupCGGCGCCp.Gly176AlafsX17948(75.0%)Exon2FrameshiftNANA

c.895C>Gp.His299AspExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging10(15.6%)

c.1022G>Ap.Cys341TyrExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging2(3.1%)

c.13G>Ap.Glu5LysExon1Missense0.040Damaging0.977Damaging1(1.6%)NAc.892G>Cp.Ala298ProExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging1(1.6%)

c.913+1G>ANAIntron2SplicingNANA1(1.6%)

c.1001C>Gp.Thr334ArgExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging1(1.6%)

KLF1突變減輕重型

-地貧臨床表型作用

地貧病例重型

地貧中間型

地貧

0/

0 突變基因型臨床表型

0/

0

突變+KLF1+/-

突變KLF1突變對

-地貧的修飾作用患者特征性指標

0/

0,

/

,XmnI

(–/–)rs766432(AA/AC),rs9399137(TT/

CT)POR(95%

CI)KLF1mu/wt(case,

n=7)KLF1wt/wt(control,

n=362)性別 男:

女5:

2233:

1291.000發(fā)病年齡(歲),

mean

SD13.71±

10.035.88±

4.100.001血紅蛋白

(g/L),

mean

SD82.57±

7.8166.33±

17.530.006HbF(g/L),mean

SD

?39.58±

21.89.17±

11.05<0.001正規(guī)系統(tǒng)輸血,

No:Yes3:

421:

3410.0070.082(0.017–0.391)貧血分類 TI:

TM7:

041:

321<0.0010.009(0.000–0.153)KLF1突變是減輕表型嚴重性的遺傳因素減輕表型等位基因PHazardratio95%

CIKLF1

mutations<0.0010.2130.119-0.379HBBmutations

(

+)<0.0010.3530.305-0.409HGB2rs7482114(XmnI,

+)<0.0010.5120.432-0.608HBA

mutations<0.0010.6710.600-0.750HBS1L-MYBintergenic

regionrs9399137(C)<0.0010.7240.644-0.813BCL11Ars766432

(T)<0.0010.7610.680-0.851

-地貧修飾基因變異多因素分析KLF1突變是作用于表型嚴重程度最強的遺傳因素同行評議“Liu

等增添理解血紅蛋白病表型變異性的知識。發(fā)現(xiàn)KLF1突變在β地貧患者中普遍存在，并可減輕表型。本文支持KLF1單等位基因突變可以修飾血紅蛋白病這一新概念。”James

J.Bieker西奈山醫(yī)學院發(fā)育和再生生物學教授西奈山伊坎醫(yī)學院Bieker實驗室主任

地貧樣小細胞低色素性溶血性貧血病例1

(4歲,

男)病例2

(12歲,

男)起?。?月,

新生兒黃疸6月,

新生兒黃疸

血象：Hb79.0

g/LHb