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何謂鐮刀型貧血症

何謂鐮刀型貧血症
1.鐮刀型貧血的病原是基因學和藥學上很普遍的問題。

目前最廣為接受的說法是

鐮刀型細胞是由於一個突變基因製造出與正常不同的血紅素的原因。

異型合子的基因型 (HbA/HbS) 稱做鐮刀型細胞的「帶原者」

他的血紅素有一些是正常的

有一些是不正常的

所以在他們體內紅血球並不呈鐮刀狀；同型合子 (HbS/HbS) 絕大部分的紅血球是鐮刀狀的

有嚴重的貧血

有時會致命。

還有很小一群鐮刀性貧血患者是鐮刀細胞基因的異型合子並且又有其他血紅素合成遺傳異常基因。

2.可從臨床上和基因上來探討這個問題。

臨床上：分別沒有溶血性貧血的鐮刀型細胞帶原者和鐮刀型貧血症患者的不同。

基因上：分別 HbS/HbS 和 HbA/HbS 的不同。

在大部分實例中

這兩個觀點是相符合的：大部分有鐮刀型細胞者是 HbA/HbS

而大部分鐮刀型貧血症患者是 HbS/HbS。

3.在某些地區

鐮刀型細胞其實是蠻普遍的：非洲黑人部落：20% 以上

甚至 40%希臘：17%印度土著：30%4.只要有鐮刀型細胞

就有鐮刀型貧血症出現。

以前認為鐮刀型貧血症在非洲黑人部落是很少見的

但最近的研究發現並不然。

5.問題：在不斷因為鐮刀型貧血症死亡移除基因的作用下

鐮刀型細胞基因如何維持這麼高的頻率？大部分鐮刀型細胞患者是同型合子 HbS/HbS

也就是說

一位患者沒有繁殖成功

就是每代失去兩個鐮刀型細胞基因

假設鐮刀型細胞 (異型合子 HbA/HbS) 在自然選汰下是中性的

那麼失去的基因必須要以 10-1 order 的突變率補充回來

這比自然狀態下的突變率大了 3000 多倍！

這當然不能作為解釋的理由！

6.目前認為鐮刀型細胞沒有選汰的價值。

7.但是在 1949 年的非洲工作中

作者重新思考鐮刀型細胞是否有選汰優勢的問題

他發現鐮刀型細胞出現頻率高的地區

瘧疾也比其他地方多

烏干達不同地區的統計數字支持這個看法

同時

鐮刀型細胞在義大利和希臘是蠻普遍的

但在其他歐洲國家就很少

而在希臘又以有瘧疾的地區頻率最高。

8.還有其他報導也都支持鐮刀型細胞和瘧疾之間有關係

現在確實需要更直接的方法來研究鐮刀型細胞是否對瘧疾的感染有一定程度的保護作用

因此使在瘧疾區有鐮刀型細胞者有了選汰上的優勢。

9.表 7.1 是 290 個記錄有寄生蟲血症的烏干達小孩 (不包含沒有瘧疾的村子)。

10.很明顯的

有鐮刀型細胞者寄生蟲血症較少

有顯著差異 (X2 = 5.1)。

11.這兩組感染寄生蟲的數量也有差異：%輕微寄生嚴重寄生鐮刀型細胞66.733.3非鐮刀型細胞346612.結果顯示

有鐮刀型細胞的非洲小孩比較少有瘧疾

或是比較不嚴重。

接下來要證明鐮刀型細胞的保護力就只能靠觀察自願者人為引起瘧疾的反應了。

有和沒有鐮刀型細胞各有15位自願者

都是成年男性

離開瘧疾疫區至少 18 個月以上

年齡相近

共用兩種病原 (表7.2的下標1

2)

接種 (B) 或蚊子叮 (M) 來感染。

13.連續觀察 40 天

寄生蟲的數量是與白血球做比較

表 7.2 是實驗結果

有些較為嚴重的就中斷實驗

觀察結束後會給予加長的化學治療。

14.沒有鐮刀型細胞組有14位感染了瘧疾

但是與非疫區比起來都算輕微

因此預期：實驗自願者都來自瘧疾區

他們在小時候就得到免疫力了。

但是所有有高鐮刀型細胞頻率的東非部落都是瘧疾區

而得到的免疫力應該一致的作用在有及沒有鐮刀型細胞者的身上。

15.有鐮刀型細胞組

儘管有多次感染

瘧疾寄生蟲很明顯的不易生存

只有兩位有寄生蟲

而且數量非常少。

兩組瘧疾趕然顯著的不同就是有鐮刀型細胞者較不易被寄生的證據。

16.因此可結論

有鐮刀型細胞的個體較少感染瘧疾、或較不嚴重。

因此

在瘧疾區有鐮刀型細胞的小孩較能存活

而沒有鐮刀型細胞的一些小孩在得到足夠的免疫力前就已死亡。

防止瘧疾可能同時增加了這些有鐮刀型細胞者的繁殖力。

任何族群中有鐮刀型細胞個體的比例是兩個因子的平衡：瘧疾的嚴重度（增加基因頻率）和鐮刀型貧血症患者的死亡率（移除基因）

更廣泛的說

這是異型合子比兩種同型合子都佔優勢的平衡結果。

17.最近的詳細研究發現

東非鐮刀型細胞的出現與上述結果相符：高頻率出現在瘧疾區的部落

低頻只在沒有瘧疾或流行性的區域

這個不同與種族或語言的分佈無關。

鐮刀型細胞的世界分佈也符合上述

瘧疾的地區性是決定鐮刀型細胞頻率的重要因子。

PART ⅢSurvival and fertility mechanisms that affect the reproductive success of a genotype are known as selection. Fitness (selective value

adaptive value) is the comparative ability of a genotype to withstand selection.The carrier of sickle-cell genes is protected from malignant malaria. The disease is caused by the amoeba-like parasite Plasmodium falciparum. Heterosis (雜種優勢): One of the two ways to achieve a balance of selective forces of evolution1. Heterozygotes (HbA/HbS) survive the malarial parasite more successfully than either normal (HbA/HbA) or sickle cell homozygotes (HbS/HbS).2. This heterosis explains the high frequencies of the HbS allele in parts of Africa and India where malaria is common.3. Several different mutant hemoglobin alleles have been found that give a similar protection from malaria in the heterozygous condiction. Such as HbC Þ HbC(α2β26Glu→Lys)

HbD

HbE Þ HbE(α2β226Glu→Lys) When the selective process operates

gene frequencies tend to change among generations

unless the population has reached a genetic equilibrium.Natural selection is ethically neutral. Malarial anemia is balanced by hereditary anemia through the mindless agency of differential survival

it happens to have been balanced rather than directional.The sickle-cell trait would predominate and be regarded as the norm if human beings were to move into a new environment that somewhat gave sickle-cell hemoglobin a total Darwinian advantage over ordinary hemoglobin.補 充1.A single base pair change within the coding region for the β-globin gene is responsible for sickle cell anemia. Mutation CAG à GUG. The resultant hemoglobin has altered surface (Glu à Val) is responsible for the clinical syndrome.2.如果某人遺傳到一個 HbS 基因及另一個基因為其他形式的異常血紅素基因 (如地中海型貧血症的基因)

則此人會罹患另一種較複雜的的鎌形細胞疾病

例如 sickle cell b0 地中海型貧血症

hemoglobin SC disease 或 sickle cell b 地中海型貧血症等。

3.當鎌刀型貧血症患者發生溶血症狀或骨髓無法製造紅血球細胞 (發育不全症狀) 時

則可能會威脅到患者的生命。

這些症狀的反覆出現會對患者身體的器官造成嚴重的傷害

一旦血管發生阻塞及器官產生損傷則會導致患者發生劇烈疼痛症狀。

大約有 70% 的患者會產生這種症狀。

當患者身體處於脫水、受感染及低氧氣量的情況下時

這些脆弱的紅血球細胞會呈現新月形

因而致使這些紅血球細胞破裂

無法攜帶氧氣

也會引起血栓

引發中風或心血管疾病。

4.鎌刀型貧血症的發生率為 8 / 100000

但是在某些人種中卻有較高的發生率

例如非洲裔的美國人發生率為 1 / 600 以及西班牙裔的美國人為 1 / 1000 - 1400。

這個疾病因具有遺傳性所以在出生時便就已經存在了

病徵大約在出生後 4 個月會開始出現。

5.根據美國 WebMd Medical News 的報導

美國奧克拉荷馬的研究人員根據臨床試驗發現

常見的阿斯巴代糖 (aspartame) 能夠有效地防止鐮刀型紅血球不正常地凝聚

有效地穩定了紅血球的結構

因此不會發生一般鐮刀紅血球的症狀

可能對於鐮刀型貧血症有效

雖然目前仍不知為何代糖對於鐮刀紅血球能夠穩定的原理

但是進一步的臨床研究已經規劃中

可能為將來的鐮刀紅血球患者開展一種新的療法。

參考資料 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1005011201401
血固然是 紅血球紅血球是攜帶氧氣的血所謂鐮刀型貧血症就是紅血球長的像鐮刀由於比一般的球狀紅血球少了很多攜帶氧氣的空間所以患有鐮刀型貧血症的患者常有缺氧的現象發生
鐮刀型貧血症是一種因血紅素的基因發生突變所引起的疾病

在一般的情況下

鐮刀型貧血症的基因所造成的不正常的血紅素對個體生理的影響極大

同基因型的個體是無法存活的

異基因型的個體雖可以存活

但是卻不能劇烈運動。

---------------------------------------------------------------------------鐮刀型細胞貧血症是20世紀初才被人們發現的一種遺傳病。

1910年

一個黑人青年到醫院看病

他的症狀是發燒和肌肉疼痛

經過檢查發現

他患的是當時人們尚未認識的一種特殊的貧血症

他的紅細胞不是正常的圓餅狀

而是彎曲的鐮刀狀。

後來

人們就把這種病稱爲鐮刀型細胞貧血症。

鐮刀型細胞貧血症主要發生在黑色人種中

在非洲黑人中的發病率最高

在義大利、希臘等地中海沿岸國家和印度等地

發病人數也不少

在我國的南方地區也發現有這類病例。

1928年

人們就已經瞭解到鐮刀型細胞貧血症是一種遺傳病。

後來證實

它是一種常染色體隱性遺傳病。

1949年

一位曾經兩次獲得諾貝爾獎金的美國著名化學家鮑林(Li.C.Pauling

1901—)

在美國的《科學》雜誌上發表了題爲《鐮刀型細胞貧血症cc一種分子病》的研究報告。

他在文章中寫道:“在我們的研究開始之時

有證據表明(紅細胞)鐮變的過程可能是與紅細胞內血紅蛋白的狀態和性質密切相關的。

鮑林將正常人、鐮刀型細胞貧血症患者和鐮刀型細胞貧血症基因攜帶者的血紅蛋白

分別放在一定的緩衝溶液中電泳

發現正常人和患者的血紅蛋白的電泳圖譜明顯不同

而攜帶者的血紅蛋白的電泳圖譜

與由正常人的和患者的血紅蛋白以1:1的比例配成的混合物的電泳圖譜非常相似。

鮑林推測鐮刀型細胞貧血症是由於血紅蛋白分子的缺陷造成的。

正常的血紅蛋白是由兩條α鏈和兩條β鏈構成的四聚體

其中每條肽鏈都以非共價鍵與一個血紅素相連接。

α鏈由141個氨基酸組成

β鏈由146個氨基酸組成。

鐮刀型細胞貧血症患者的血紅蛋白的分子結構與正常人的血紅蛋白的分子結構不同。

1956年

英格拉姆(Ingram)等人用胰蛋白酶把正常的血紅蛋白(HbA)和鐮形細胞的血紅蛋白(HbS)在相同條件下切成肽段

通過對比二者的濾紙電泳雙向層析譜

發現有一個肽段的位置不同。

這是β鏈N末端的一段肽鏈。

也就是說

HbS和HbA的α鏈是完全相同的

所不同的只是