葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥

(一)發(fā)病原因
1.G-6-PD及其生化變異型 “正常”酶稱(chēng)之為G-6-PD B，G-6-PD缺乏癥是由于編碼G-6-PD氨基酸序列的G-6-PD結構基因異常所致。部分純化殘存酶的詳細的生化研究提示它們之間存在異質(zhì)性，這些異常的酶即為G-6-PD生化變異型。1966年，世界衛生組織(WHO)在日內瓦召開(kāi)的國際會(huì )議上對G-6-PD變異型的命名、分型標準及方法作了統一規定。G-6-PD的定型主要根據電泳速率及酶動(dòng)力學(xué)特征參數，諸如酶活性、電泳速率、6-磷酸葡萄糖(G6P)和輔酶Ⅱ(NADP)的米氏常數(KM)，底物同類(lèi)物(去氧G6P、磷酸半乳糖、脫氨NADP、輔酶Ⅰ)利用率、熱穩定性、最適pH，但最低限度需要下列5項：①酶活性;②電泳速度;③G-6-PD米氏常數;④去氧G6P的相對利甩率;⑤熱穩定性。目前，國際上現已報道的G-6-PD變異型有400余種，其中約300種是按WHO推薦的標準方法進(jìn)行鑒定的，還有大約100種變異型是采用其他方法鑒定的。根據這些變異型的酶活性和臨床意義分為5大類(lèi)：第1類(lèi)變異型活性非常低(低于正常的10%)伴有終身溶血性貧血;第2類(lèi)變異型，盡管體外活性非常低，但不伴有慢性溶血，只有在某些特殊情況下才會(huì )發(fā)生溶血，這1類(lèi)型是常見(jiàn)的類(lèi)型如G-6-PD地中海(Mediterranean)型;第3類(lèi)變異型其酶活性為正常的10%～60%，只有在服用某些藥物或感染時(shí)才會(huì )發(fā)生溶血;第4類(lèi)變異型是由于不改變酶的功能活性的突變所致;第5類(lèi)變異型其酶的活性是增高的。第4和第5類(lèi)沒(méi)有臨床意義。在中國人中已在香港、臺灣和海外華僑中發(fā)現12種，杜傳書(shū)等在廣東、海南、貴州、四川、貴陽(yáng)、云南等省發(fā)現35種，其中12種為世界上的新類(lèi)型。國人變異型主要屬于第2和第3類(lèi)變異型。
2.遺傳形式 G-6-PD基因定位于X q28，G-6-PD缺乏為性連鎖的不完全顯性遺傳。因此，帶有變異基因的男性會(huì )發(fā)病，該異常基因不會(huì )從父親遺傳給兒子，只會(huì )從母親遺傳給兒子。在女性，每個(gè)細胞中兩條X染色體中僅只有一條是有活性的。女性G-6-PD缺乏雜合子有兩個(gè)紅細胞群，G-6-PD缺乏細胞和正常細胞。G-6-PD缺乏細胞與正常細胞的比例變化很大。一些雜合子女性表現為完全正常，另一些則表現為完全異常。G-6-PD雜合子表現的這種顯著(zhù)變異性是X染色體失活過(guò)程的某些特性的結果。因為X染色體失活是隨機的，有時(shí)更多的父本X染色體是活化的細胞克隆有增殖優(yōu)勢。在X染色體失活和成熟期間經(jīng)過(guò)許多代細胞，即使某一種克隆比另一種只有很小的選擇生長(cháng)優(yōu)勢就會(huì )導致正常和缺失細胞數之間顯著(zhù)的差異，因而，在女性雜合子外周血中G-6-PD缺失紅細胞與正常紅細胞之比的這種顯著(zhù)性差異就會(huì )導致其臨床表現各異。
3.分子生物學(xué) 1986年，Persico、Martlni等分別用不同的方法成功地克隆出人G-6-PD基因，并獲得了cDNA序列，從而使G-6-PD的研究深入到基因水平，使人們能從基因水平去探討G-6-PD缺乏的蛋白質(zhì)一級結構改變。1991年Ellson等測定了人G-6-PD基因組全順序。
G-6-PD基因長(cháng)約18kb，由13個(gè)外顯子和12個(gè)內含子組成，編碼一個(gè)由515個(gè)氨基酸組成G-6-PD蛋白質(zhì)。近年來(lái)，應用克隆G-6-PD基因技術(shù)或PCR聯(lián)合直接序列分析已鑒定出120余種遺傳學(xué)變異型，其中除3例為核苷酸缺失外，余均為單個(gè)或多個(gè)堿基置換，G-6-PD基因是一個(gè)看家基因(homekeeping gene)，因此對生存可能是必需的，導致G-6-PD活性完全喪失的突變(如缺失或無(wú)義突變)可能是致死的，除外顯子1、3、13外都已發(fā)現點(diǎn)突變。中國人中已發(fā)現15種點(diǎn)突變，現有研究證實(shí)不同地域、不同民族患者中50%以上為1376G→T和1388G→A。引起非球形細胞溶血性貧血的突變集中的在酶的羥基末端，第362～446個(gè)氨基酸的片段，而大部分導致其他疾病的突變則集中在酶的氨基末端。最讓人感興趣的是G-6-PD A-的突變。A-具有遺傳異質(zhì)性，它在2個(gè)部位發(fā)生了堿基置換，其中一個(gè)是376A→G，另一個(gè)可以是202G→A，680G→A或968T→C，A-在美國黑人中的頻率為12%，另一種在非洲人中常見(jiàn)的變異型為G-6-PD A，在美國黑人中的頻率為20%，G-6-PD A的突變?yōu)?76A→G，正是G-6-PD A-中一定有的一個(gè)突變。因此，Beutler等認為G-6-PD A-出現是從G-6-PDB(野生型)→G-6-PD A→G-6-PDA-，由于自然選擇(惡性瘧疾)A-的高頻率得以保存下來(lái)。
按傳統生化分類(lèi)方法分為同一個(gè)G-6-PD生化變異型有可能是不同的基因突變所致即其實(shí)質(zhì)是不同的基因變異型。如G-6-PD(-)有3種類(lèi)型的基因突變：
①202G→A，376A→G;
②680G→T，376A→G;
③968T→G，376A→G。以前認為有一些是不同的生化變異型，其實(shí)質(zhì)是同一堿基突變所致。如G-6-PD生化變異型Kaiping、Anant、Dhon、Petrieh-like、Sappoto-like均為1388G→A突變(463 Arg→His)。
4.目前認為服用氧化性藥物(如伯氨喹啉)誘發(fā)溶血的機制為：G-6-PD是紅細胞葡萄糖磷酸戊糖旁路代謝中所必需的脫氫酶，它使6-磷酸葡萄糖釋出H+，從而使輔酶Ⅱ(NADP)還原成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，NAGPH是紅細胞內抗氧化的重要物質(zhì)，它能使紅細胞細胞內的氧化型谷膀甘肽(GSSG)還原成還原新?a href="http://xbk.39.net/xbk/9b445.html" target="_blank" class=blue>入贅孰?GSH)和維持過(guò)氧化氫酶(catalase，Cat)的活性。Cat是過(guò)氧化氫(H2O2)換云成水的還原酶。GSH的主要作用是：
①保護紅細胞內含硫清基(-SH)的血紅蛋白、酶蛋白和膜蛋白的完整性，避免H2O2對含-SH基物質(zhì)的氧化。
②與谷胱甘肽過(guò)氧化氫(GSHpx)共使H2O2還原成水，G-6-PD缺乏時(shí)，NADPH生成不足，Cat和GSH減少。因此，當機體受到氧化物侵害時(shí)氧化作用產(chǎn)生的H2O2不能被及時(shí)還原成水，過(guò)多的H2O2作用于含-SH基的血紅蛋白、膜蛋白和酶蛋白致血紅蛋白和膜蛋白均發(fā)生氧化損傷。血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白和變形珠蛋白小體(Heinz body)的生成，紅細胞膜的過(guò)氧損傷則致膜脂質(zhì)和膜蛋巰基的氧化，上述作用最終造成會(huì )細胞的氧化損傷和溶血。溶血過(guò)程呈自限性，因新生的紅細胞G-6-PD活性較高，對氧化劑藥物有較強的“抵抗性”，當衰老紅細胞酶活性過(guò)低而被破壞后，新生紅細胞即代償性增加，故不再發(fā)生溶血，蠶豆誘發(fā)溶血的機理未明，蠶豆浸液中含有多巴、多巴胺、蠶豆嘧啶類(lèi)、異脲咪等類(lèi)似氧化劑物質(zhì)，可能與蠶豆病的發(fā)病有關(guān)，但很多G-6-PD缺乏者在進(jìn)食蠶豆后并不一定發(fā)病，故認為還有其他因素參與，尚有待進(jìn)一步研究。
(二)發(fā)病機制
G-6-PD活性隨著(zhù)細胞老化呈指數性減低。正常酶(G-6-PD B)體內半衰期為62天。網(wǎng)織紅細胞是混合細胞群活性的2倍，而老化細胞只有一半的活性。G-6-PD A-的活性在網(wǎng)織紅細胞是正常的，但它爾后迅速減低，半衰期僅為13天。G-6-PD Mediterranean型的不穩定性甚至更顯著(zhù)，半衰期只有幾個(gè)小時(shí)。
G-6-PD缺乏紅細胞的未成熟破壞的確切機制尚未完全明了，不同的溶血綜合征其機制可能不同。早年認為主要與紅細胞還原型谷胱甘肽(GSH)降低有關(guān)。紅細胞內外的過(guò)氧化產(chǎn)物被谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSHPX)還原而解毒，同時(shí)消耗GSH，GSH被氧化為氧化型谷胱甘肽(GSSG)或與血紅蛋白的半胱氨酸結合形成混合二硫化合物(GSS-Hb)。在正常紅細胞，GSSG及GSS-Hb立即在還原型輔酶Ⅱ(NADPH)參與下，被谷胱甘肽還原酶(GR)還原成GSH作為補充。G-6-PD缺乏紅細胞的GSH被消耗后，不能得到充足的NADPH以還原GSSG及GSS-Hb，GSH得不到補充，GSH含量迅速下降，形成惡性降低，結果是GSSG和GSS-Hb在紅細胞內蓄積，變性形成Heinz小體，使紅細胞可塑性、變形性降低，在經(jīng)脾竇時(shí)，紅細胞不易變形而被阻留破壞。近年來(lái)越來(lái)越多的研究提示，G-6-PD缺乏癥紅細胞溶血與紅細胞過(guò)氧化損傷有關(guān)。在血循環(huán)中的紅細胞處于高氧環(huán)境中，紅細胞膜一直處于細胞內外過(guò)氧化物包圍中，在紅細胞內，氧合血紅蛋白不斷轉變?yōu)楦哞F血紅蛋白，此過(guò)程伴有超氧陰離子的產(chǎn)生。為對抗各種外在和內在的過(guò)氧化物損傷，紅細胞具有一系列抗氧化損害的保護機制，包括過(guò)氧化氫酶(Cat)、過(guò)氧化物酶(GSHPX)、超氧化物歧化酶(SOD)、GSH等，若這些自然保護機制有缺陷或活化的有害氧衍生物過(guò)多，血紅蛋白和紅細胞膜都將受到過(guò)氧化損害，并可造成不可逆損傷，導致紅細胞破壞，發(fā)生溶血。現在認為，G-6-PD缺乏癥紅細胞內不斷形成的過(guò)氧化物易傷性增高，其根本原因在于NADPH生成不足，并由此而導致GSH生成低下，功能性地缺乏Cat和GSHPX，抗氧化功能障礙，氧化易傷性增高。