葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症的发病机制及诊疗现状
王朝 
赵玉平 
·
DOI： 10.3760/cma.j.issn.1673-419X.2017.02.017
Pathogenesis and present situation of diagnosis and treatment of glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency
Wang Chao
Zhao Yuping
·
DOI： 10.3760/cma.j.issn.1673-419X.2017.02.017
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摘要
葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)缺乏症是一种X连锁不完全显性遗传病，可引发新生儿高胆红素血症。该病患者在无明显诱因影响下，可仅有轻微甚至无临床症状，而在摄入蚕豆、使用氧化性药物、发生感染等诱因下可出现急性溶血反应。G6PD基因突变造成的酶活性异常是该病的主要发病原因。目前，G6PD缺乏症筛查与诊断的主要方法是G6PD活性检测和检测G6PD基因突变位点。本文就近年来G6PD缺乏症的临床特点、发病机制、诊断和治疗的研究进展进行综述。
葡糖磷酸脱氢酶缺乏;基因型;诊断;治疗应用
ABSTRACT
Glucose-6-phosphate dehydrogenase(G6PD) deficiency, as an X-linked incomplete dominant genetic disease, which is a causation of neonatal hyperbilirubinemia. The G6PD deficiency patients can only have slight or no clinical symptoms under the influence of no obvious inducement, but the acute hemolytic reaction occurs under the inducement of taking the fava bean, using the oxidizing medicine and infection. Abnormal G6PD activity caused by mutations of G6PD gene is the main reason of G6PD deficiency. Currently, the major methods for screening and diagnosis of G6PD deficiency are the examination of G6PD activity and detection of mutation sites of G6PD gene. This paper will review the research progress of the clinical features, pathogenesis, diagnosis and treatment of G6PD deficiency in recent years.
Glucosephosphate dehydrogenase deficiency;Genotype;Diagnosis;Therapeutic uses
Science and Technology project of Tianjin(15ZXLCSY00010)
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引用本文
王朝,赵玉平. 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症的发病机制及诊疗现状[J]. 国际输血及血液学杂志,2017,40(2)：178-181.
DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-419X.2017.02.017评价本文
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1 G6PD缺乏症的发病机制
G6PD缺乏症是一种X染色体连锁不完全显性遗传病，其男性患者仅存在半合子形式，而女性患者则具有纯合子与杂合子2种形式。男性半合子和女性纯合子患者常伴有严重酶缺乏，而女性杂合子患者由于存在X染色体随机失活现象，致使其体内可同时存在G6PD缺乏红细胞和正常红细胞，但上述二者并非平均分布
[
3
]。而不同女性杂合子患者体内G6PD缺乏红细胞和正常红细胞比例不同，决定其G6PD活性具有异质性，这也是这类G6PD缺乏患者实验室诊断的一大挑战。
G6PD基因定位于X染色体(Xq28)，包括13个外显子和12个内含子
[
4
]。其编码产物G6PD单体由515个氨基酸组成。外显子的错义突变造成G6PD转录产物异常，进而改变氨基酸序列，是影响酶活性的最常见原因之一。迄今为止，全世界已发现超过180种G6PD点突变，最重要的有G6PD Africa A
－(G202A、A376G)，G6PD Mediterranean(C563T)，G6PD Seattle(G844C)，G6PD Union(C1360T)等
[
4
,
5
]。不同的突变类型与遗传性G6PD缺乏症患者的临床表现及地域相关，例如G6PD Bangkok(G825C)和G6PD Bangkok Noi(T1502G)突变与先天性非球形红细胞溶血性贫血(congenital nonspherocytic hemolytic anemia, CNSHA)的发生有关
[
6
]，G6PD Gaza(G536A)见于加沙地带巴勒斯坦儿童群体
[
7
]，虽然G6PD Rignano(G130A)携带者体内G6PD高度缺乏，但无明显临床症状
[
8
]，G6PD Buenos Aires(C1465T)是一种引起G6PD严重缺乏的新生突变
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]。
部分突变可通过其他机制对G6PD功能造成影响。发生于剪切位点的突变可通过影响mRNA的剪接，最终改变G6PD活性。Efferth等
[
10
]研究结果显示，G6PD Zurich突变位于内含子10和外显子11的剪切位点处(IVS10－2 A>G)，造成剪切后序列中位于外显子11的前9位碱基AACGTGAAG(编码氨基酸序列第430～432位的天冬酰胺、缬氨酸、赖氨酸)缺失，继而改变G6PD底物结合位点的结构，降低磷酸戊糖途径的第一步反应速率。外显子以外的突变和单核苷酸多态性现象尽管不会改变G6PD的一级结构，但仍可通过一定机制改变其活性。例如同义突变C1311T和内含子11的第93位T>C突变的出现具有关联性，并且能够引起G6PD缺乏，但上述影响产生的具体机制尚有待明确
[
5
]。
各种原因导致的G6PD缺乏可降低磷酸戊糖途径的第一步反应速率，使NADPH生成不足，从而降低红细胞对氧化应激反应的抵御能力。具有氧化基团的食物[新鲜蚕豆、汤力水(tonic water)等]，具有氧化基团的药物(抗疟疾类、解热镇痛类药物等)，感冒等情况所致的机体应激状态等均可导致G6PD缺乏症患者发生急性溶血。氧化应激反应还可造成血红蛋白损害，进而形成红细胞内的变性珠蛋白包涵体，即Heinz小体，对G6PD缺乏症有重要的诊断价值
[
4
]。
2 G6PD缺乏症的临床特征
G6PD缺乏症是引发新生儿高胆红素血症的疾病之一，病情严重者可发生核黄疸，造成神经系统损害
[
11
]。无明显诱因影响下，G6PD缺乏症患者日常可仅有轻微症状或者无临床症状，而在某些药物、感染、蚕豆摄入等因素影响下，该病患者可发生急性溶血性贫血。除急性发作外，G6PD缺乏症所致的慢性溶血还可引发CNSHA，但临床较为罕见
[
4
]。
既往伯氨喹应用于抗疟疾治疗，但其在部分患者中诱发急性溶血，而对该类患者的研究推动了G6PD缺乏症的研究进程。目前已知应用磺胺类、砜类、呋喃妥因、解热镇痛类等多种氧化性药物都可诱使G6PD缺乏症患者发生急性溶血
[
4
]。新鲜蚕豆富含的蚕豆嘧啶可对红细胞构成氧化应激，破坏细胞膜骨架并造成细胞形态改变，是G6PD缺乏症患者发生急性溶血的重要原因
[
12
]。甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、巨细胞病毒等引发的感染也是G6PD缺乏症患者发生急性溶血的重要诱因
[
4
]，但其具体发生机制迄今尚未明确。
G6PD缺乏症与疟疾、糖尿病、镰状红细胞贫血等疾病的发生具有正向或者负向的关联。从世界范围看，G6PD缺乏症高发区域与疟疾流行区域高度重合，因此有假说提出，导致G6PD缺乏症的基因突变是抵御疟疾自然选择的结果
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13
]。而已有多项研究结果支持该假说，但有研究结果显示男性半合子和女性杂合子均可抵御严重疟疾，也有研究结果显示男性半合子能抵御疟疾而女性杂合子则不能，因此不同基因型患者对疟疾的防御能力尚未明确结论
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,
15
,
16
]。Sobngwi等
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]对西非地区人群的研究结果显示，酮症倾向性糖尿病患者的G6PD缺乏发生率较高，究其原因，可能是同时参与G6PD表达和胰岛素分泌的基因在转录后水平发生缺陷造成胰岛B细胞功能失调和G6PD缺乏，而后者削弱了红细胞对氧化应激反应的抵抗，从而加剧氧化应激反应对胰岛B细胞的损害。Benkerrou等
[
18
]研究结果显示，2岁以下的婴幼儿镰状红细胞贫血患者中，G6PD缺乏将加重其贫血症状，并且增加其对输血治疗的需求。上述研究结果提示，G6PD缺乏症与其他疾病间存在相互影响，需在诊断和治疗中加以重视。
3 G6PD缺乏症的实验室检查方法
3.1 生物化学方法
生物化学方法测定酶活性是G6PD缺乏症的诊断和新生儿筛查主要方法。亮甲酚蓝、亚甲蓝标记法、荧光斑点法、高铁血红蛋白还原试验、硝基四氮唑蓝纸片法均是G6PD缺乏症的筛选试验，对于筛选结果呈阳性病例，需定量检测G6PD活性以明确诊断。G6PD/6PGD活性比值法是目前公认的G6PD缺乏症确诊试验
[
19
]，临床应用较为广泛。但是，上述传统生物化学方法测定G6PD活性的局限性较大。首先，由于女性杂合子患者的G6PD活性表现各异，从活性正常到活性严重缺乏皆有不同表现，因而酶活性的检测方法无法对杂合子进行有效识别；新生儿或者合并地中海贫血的G6PD缺乏者，由于体内新生红细胞数量较多，也常表现出较高的酶活性，造成该类患者的酶活性检测结果呈假阴性
[
20
]。其次，与分子生物学方法相比，进行G6PD活性检测时并不容易确定临界(cutoff)值，使阴、阳性标本得以区分的同时，排除假阳性和假阴性
[
21
]。此外，Lin等
[
21
]研究结果显示，我国广州地区7月份新生儿筛查的滤纸干燥血点标本中，G6PD活性低于25 μmol/L和75 μmol/L的患儿比例分别为1.9%和21.3%，均显著高于当年12月份的患儿比例(0.22%和3.1%)，该结果提示炎热潮湿天气下采集和运输标本可能对G6PD活性产生影响，造成检测结果的假阳性。
为此，一些研究者进行改进G6PD活性检测方法的尝试。Tagarelli等
[
20
]以G6PD活性与丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)活性的比值为监测指标对意大利卡拉布里亚地区人群进行G6PD缺乏症筛查，结果显示，此项监测指标对于好发地中海贫血和G6PD缺乏症的地区人群有较高敏感性，易于排除地中海贫血患者的新生红细胞造成G6PD检测结果的假阴性。Gurbuz等
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]基于四甲基偶氮唑盐被NADPH还原为甲臜后显色的原理提出G6PD活性检测的细胞化学染色法，并与传统的G6PD活性测定方法进行比较，结果显示，显微镜下女性杂合子患者红细胞显色程度与健康个体、男性半合子患者的红细胞显著不同，从而可以区分上述3种红细胞。Bhutani等
[
23
]采用数字微流控芯片技术，实现将定量测定G6PD活性的生化反应浓缩于芯片实验室进行，该检测操作简便，可适用于大样本量的新生儿筛查，尤其适应现代检验医学的床边检验(point-of-care test，POCT)发展方向。
3.2 分子生物学方法
随着分子生物学技术的发展，在基因水平直接追溯发生G6PD异常的原因也变得容易。通过直接测序法检测G6PD Africa A
－突变、G6PD Mediterranean突变和另外2种中国人群常见的突变(G1376T、G1388A)，就可准确筛查出90%以上美国人群中的G6PD缺乏患者
[
21
]。等位基因的特异寡核苷酸探针(allele-specific oligonucleotide, ASO)诊断法是点突变的另一种常用检测方法，其分别采用正常序列探针和突变序列探针与待测DNA片段进行杂交，通过探针与待测片段结合的稳定性判断是否存在突变。ASO技术与PCR的结合可大大提高检测效率，并降低基因组DNA的需求量
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]。采用单链构象多态性(single-strand conformation polymorphism, SSCP)分析可以检测出不改变G6PD一级结构，但能够改变其立体构象的突变类型，如同义突变和内含子上的突变
[
5
]。基因芯片技术基于核酸杂交和测序的原理，具有快速、准确、经济的特点。Ye等
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]将基因芯片技术应用于G6PD基因突变的大样本量(
n＝198)筛查的研究结果显示，该技术能够检测出中国人群中G6PD突变的主要类型。变性高效液相色谱(denaturing high performance liquid chromatography, DHPLC)作为一项新兴的DNA分析技术，能够识别出已知与未知的基因突变和单核苷酸多态性现象，目前已应用于G6PD突变筛查领域，具有用时少、高通量的优势
[
26
]。
4 治疗
多数G6PD缺乏症患者平时无明显临床症状，常无需特别的治疗措施，但是该类患者须预防与氧化性物质的接触，如避免摄入新鲜蚕豆和谨慎使用相关药物等。部分G6PD缺乏所致的急性溶血具有自限性，但溶血严重时，需通过输血治疗纠正贫血
[
4
]。对于G6PD缺乏所致新生儿黄疸的患者，应采取积极治疗措施，对于重症G6PD缺乏新生儿，应在其生后1周内进行换血治疗。光照治疗是G6PD缺乏所致新生儿黄疸的辅助治疗手段，其通过将4Z，15Z-胆红素转换为4Z，15E-胆红素异构体，加快胆红素随胆汁和尿液的排泄，降低血清胆红素水平，预防核黄疸发生
[
27
]。CNSHA患者平时不需要进行常规输血治疗，但应定期检测各项指标，并预防氧化应激和感染加重病情。病情严重需长期依赖输血的患者，有必要接受铁螯合剂治疗，以防止铁过载综合征的发生。有研究结果显示，维生素E、硒等抗氧化物质能够改善G6PD缺乏引起的慢性溶血
[
4
]，但上述结果仍缺乏多中心、大规模的临床研究结果证实。基因治疗是针对疾病根源的治疗方法，对顽固且病情严重的患者，可考虑采用基因治疗，但须权衡疗效和安全性。Makarona等
[
28
]研究结果显示，组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase, HDAC)抑制剂通过促进组蛋白高乙酰化，选择性增强G6PD基因转录，从而提高酶活性。该研究为G6PD缺乏症的治疗提供了表观遗传学水平的新思路。
5 展望
随着生物学研究方法的发展，人类对G6PD缺乏症的认识从生物化学、细胞遗传学层次逐步深入到分子遗传学层次。目前，外显子基因突变引起的G6PD功能改变已研究得较为透彻，但基因组调控层面和表观遗传学修饰层面产生的异常仍罕有报道。DNA元件百科全书(encyclopedia of DNA elements，ENCODE)计划和人类表观基因组计划的推进极大丰富了人类对基因组功能元件和表观修饰的认知，该类领域可能成为未来探究G6PD缺乏症发病原因和治疗方法的又一热点。鉴于小鼠模型对氧化应激反应的响应不够敏感，Patrinostro等
[
29
]通过基因敲除方法建立了G6PD缺乏症的斑马鱼模型，而借助斑马鱼胚胎外观透明、易于观察造血系统发育的特性，使该模型可能成为G6PD缺乏症研究的有力工具。因此，G6PD缺乏症发病机制的逐渐明朗及生物化学、分子生物学检测技术的不断发展，将为该病的诊断方法和治疗方案的改进提供新的思路。
参考文献
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