朱鸿斌（综述），何 勤（审校）

（昆明医学院第二附属医院血液科，昆明 650031）

地中海贫血是一种常染色体遗传病，由于珠蛋白基因缺失或突变，导致珠蛋白肽链生成障碍，引起一种或几种珠蛋白肽链生物合成不足或完全缺乏，从而引起的一组溶血性贫血。根据受累珠蛋白基因不同，地中海贫血可分为α、β、αβ、δ地中海贫血等类型，其中又以α地中海贫血和β地中海贫血最为常见。1925年Thomas Cooley和 Pear Lee首次描述这种发生在意大利儿童的严重贫血，由于早期的病例均来自地中海地区，故称为地中海贫血或海洋性贫血［1］。以后发现这种疾病不仅发生在地中海地区，在美国黑人、东南亚、印度次大陆以及我国西南、华南地区也有较高的发病率。在我国，地中海贫血已经成为我国长江以南各省发病率最高、影响最大的遗传病之一，尤以广东、广西、贵州、四川、湖北、湖南、福建、云南、海南等省发病为高［2］。20世纪80年代末，在我国90万人的流行病学调查中得出广西、广东α地中海贫血的发病率分别为14．95%和4．11%［3］。在云南少数民族中 β 地中海贫血有较高的发病率，尤以德宏傣族景颇族自治州的少数民族发病率最高，达10．95%。

地中海贫血在临床表现、血液学和生化检测指标方面呈现高度的异质性。轻型地中海贫血可无临床症状，极易漏诊、误诊;而重型地中海贫血的患者贫血严重，常依靠反复输血维持生命，患儿往往夭折。该遗传病不仅严重影响患者的身体健康，同时也给社会和患者的家庭带来了严重的经济负担。现就地中海贫血的发病机制的研究现状予以综述。

1 珠蛋白基因缺失和突变

珠蛋白基因簇是迄今研究的较为清楚的真核基因簇之一。人类的珠蛋白基因簇分为两类:一类是α珠蛋白基因簇，另一类是β珠蛋白基因簇。α珠蛋白基因簇位于16号染色体短臂近端粒的GC丰富区，其功能基因按5'ζ-α2-α1-θ 3'排列，每条染色体上均有两个α珠蛋白基因;β珠蛋白基因簇分布在11号染色体中部AT富集区，其功能基因按5'ε-Gγ-Aγδ-β3'排列，每条染色体上只有一个β珠蛋白基因 。

在红系发育过程中，珠蛋白基因的表达具有高度的红系组织特异性和发育阶段特异性，其终产物始终保持平衡。两类珠蛋白基因分别从各自基因簇的5'端开始，随着发育阶段的演变，5'端基因簇逐渐关闭而代之以3'端基因的开启，从而使人类珠蛋白基因的表达在个体发生中出现转换。若两类基因发生突变和缺失，均会引起相应贫血疾病的发生［4］。

近几十年来，国内外医学界对地中海贫血发病机制的研究主要集中在基因缺失与突变方面。研究发现，地中海贫血的发生主要是珠蛋白基因缺失或突变，目前已发现的α-地中海贫血的基因突变型至少有81种（46种点突变，35种缺失突变［3］）;β地中海贫血基因突变类型至少有186种［5］，主要为点突变。α地中海贫血最常见的点突变类型是血红蛋白Constant Spring（Hb CS）和 Hb Quong Sze［6］;缺失突变则以-SEA、-α3．7、-α4．2［3］常见。β 地中海贫血常见突变类型为 CD41～42、IVSⅡ654、CD17、TATA-28、CD71～72、TATA-29 等［7，8］。我国两种地中海贫血的常见类型与上述基本一致。而在云南β地中海贫血常见突变类型为 CD17，βE 位点突变，CD41～42和 IVSⅡ654;α 地中海贫血以东南亚缺失型（SEA）为主，其他常见类型还有-α3．7、-α4．2［9］。

然而在临床实践中发现，有相同基因改变的患者，在临床表现上却有较大的差异，可以从无症状和血红蛋白电泳无异常到严重贫血、肝大、脾大并出现特殊面容等。从而引起了人们对地中海贫血其他发病机制的探索。

2 表观遗传学研究

人类基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA序列所提供的生命必须的蛋白质模板遗传信息;另一类是表观遗传学信息，它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。表观遗传学是指在不改变DNA序列的条件下所发生的可遗传基因表达的变化，主要包括DNA的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控等。目前国内外表观遗传学的研究发现，许多肿瘤及遗传性疾病已被发现和表观遗传修饰有密切的关系。人们也逐渐关注地中海贫血的发病机制中是否有表观遗传学机制的介入。

3 DNA甲基化

近年来，国内外表观遗传学的相关研究已经逐步开展，并取得了相当大的进展。这其中，DNA甲基化是表观遗传学中研究最深入的一种。DNA甲基化是哺乳动物基因组的显著特征，它是在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）作用下，以 S腺苷甲硫氨酸为甲基供体，将甲基转移至胞嘧啶的5'位置上，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）。DNA甲基化是细胞开闭基因表现的一种方式，基因表达水平与DNA甲基化水平呈负相关，尤其是启动子区域的低甲基化和转录激活直接相关。研究表明，DNA甲基化成为除DNA突变和缺失以外导致基因失活的另一重要机制。DNA甲基化引起基因突变的机制主要是由于DNMT催化反应形成。DNMT可以加快胞嘧啶（C）和5-mC脱氨，封闭尿嘧啶（U）修复，并且使U→T改变，故DNMT促使CpG序列的C→T突变。总之，DNA甲基化改变可直接影响基因转录，通过5-胞嘧啶甲基化改变，引起基因表达异常，但DNA顺序和基因产物不变;也可通过5-甲基胞嘧啶去NH3诱发C→T（胸腺嘧啶）突变而影响基因表达。

目前许多血液病与表观遗传学的相关研究在国内外已经展开。白血病、淋巴瘤、骨髓增生异常综合征及浆细胞疾病等的研究已经逐渐开展，而目前有关地中海贫血的表观遗传学发病机制的相关研究正处于起步阶段。有研究报道，表观遗传学机制可能是包括地中海贫血在内的人类遗传性疾病的发病机制之一［10］。目前，地中海贫血的表观遗传学研究国外只有极少数的相关报道，而国内尚未发现有相关文献报道。

几十年来多方面的研究证明，从细胞系到鼠、鸡、兔以至灵长类和人，DNA甲基化修饰与类珠蛋白基因表达调控有关。从有关人类β珠蛋白基因簇ε、γ、β各基因在个体发育不同阶段的DNA甲基化模式研究发现，当ε、γ、β基因分别在卵黄囊、胎儿肝脏、成人骨髓造血阶段表达时，各表达基因的启动子区DNA呈低甲基化状态，其他沉默基因启动子区DNA呈高甲基化状态［11］。国外另有动物实验研究报道，和人类有类似的珠蛋白基因开关的狒狒的基因表达和珠蛋白启动子甲基化有关［12］。

Tufarell等［13］研究发现一种α地中海贫血患者，虽然α珠蛋白基因缺失，但与之相邻的LUC7L基因缺失了一大段DNA。当细胞以这种突变型的DNA为模板转录RNA时，产生了一种带有部分LUC7L序列的RNA，但这种RNA的一部分也与α珠蛋白基因互补，叫反义RNA。α珠蛋白的这种反义RNA导致正常HBA2基因发生甲基化而沉默，使得正常基因失去功能，α珠蛋白链发生缺失。

4 组蛋白修饰

组蛋白修饰较DNA甲基化修饰复杂很多，因为不同组蛋白（组蛋白H3和H4）的不同氨基酸序列（H3末端有7个Lys和2个Ser;H4末端有5个Lys和一个Ser）可发生不同类型的修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化等，它们都是组蛋白密码的基本元素。其中最多的是乙酰化修饰［11］。

组蛋白乙酰基转移酶将乙酰辅酶A的乙酰基转移到核心组蛋白氨基末端，氨基的正电荷被消除，从而有利于DNA构象的展开，使核小体的结构变松弛，进而促进转录因子和辅助转录因子与DNA分子的接触，而可激活特定基因的转录过程。组蛋白去乙酰化酶则移去组蛋白Lys残基上的乙酰基，恢复组蛋白的正电性，带正电荷的Lys残基与DNA电性相反，增加了DNA与组蛋白间的吸引力，使启动子不易接近转录调控元件，从而抑制转录［11］。

对人类β珠蛋白基因簇组蛋白修饰模式的研究显示，β珠蛋白基因在不同发育阶段的沉默或激活随组蛋白乙酰化水平的变化而改变，即组蛋白乙酰化水平增高，基因激活，降低则基因沉默［14］。对表达胎儿γ珠蛋白基因的K562细胞表观遗传修饰分析显示，从基因座位调控区到胚胎、胎儿基因都存在广泛乙酰化，在沉默的β基因缺乏H3乙酰化［15］。目前许多有关组蛋白乙酰化酶抑制剂，如曲古抑菌素、丁酸盐等，诱导血红蛋白F的实验及临床研究观察到血红蛋白F增加伴有γ珠蛋白基因启动子区组蛋白呈高乙酰化状态［16］。另外，有研究表明GATA结合蛋白1、红系核因子2、红系Kruppel样因子等红系特异转录因子与β珠蛋白基因的表观遗传修饰有关［17-19］。

5 小结

珠蛋白基因的缺失和突变作为地中海贫血发病机制的相关研究已趋于完善。但地中海贫血的治疗目前仍仅限于输血，去铁及造血干细胞移植治疗，并且往往效果不佳。随着表观遗传学的发展，许多遗传相关疾病被证实与表观遗传存在密切的关系，并且出现了针对表观遗传学发病机制的治疗药物。

目前许多血液病与表观遗传学的相关研究在国内外已经展开。然而，地中海贫血的相关研究国内外正处于起步阶段，已有研究表明，表观遗传学机制可能是包括地中海贫血在内的人类遗传疾病的发病机制之一。地中海贫血的表观遗传学机制将成为一个新的研究方向，这将有助于全面了解地中海贫血发病的分子机制，弥补单从编码基因异常方面研究地中海贫血发病机制的不足，有利于寻找更多有效的疾病诊断方法及发现新的治疗途径。

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