2012年5月南方医科大学林敏博士学位论文《中国广东省东部地区的血红蛋白病的分子流行病学调查》（指导教师王前）摘要

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2012年5月:

2012年5月南方医科大学林敏博士学位论文《中国广东省东部地区的血红蛋白病的分子流行病学调查》（指导教师王前）摘要

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摘要：

研究背景和目的

血红蛋白病(hemoglobinopathy)是由于血红蛋白在质和量上的异常而发生的一类遗传病。它可分为两大类：一类是异常血红蛋白(abnormal hemoglobin),表现为血红蛋白珠蛋白肽链结构异常,其中有一些会表现为地中海贫血的血液学表型,如异常血红蛋白E(Hb E)；另外一类是地中海贫血,是由于某类珠蛋白肽链的合成速率降低,导致珠蛋白肽链合成的不平衡,在临床表现为溶血性贫血；遗传性胎儿血红蛋白持续存在综合征(hereditary persistence of fetal hemoglobin, HPFH)也表现为珠蛋白合成异常,通常也被归类到“地中海贫血”的一类中。根据人类异常血红蛋白和地中海贫血数据库(http://globin.bx.psu.edu),截止至2011年12月份,全世界共发现1513种珠蛋白基因的变异,其中地中海贫血435种,异常血红蛋白1128种。据报道世界卫生组织的报告表明全世界大约有1.5亿人携带血红蛋白病的基因,主要分布于世界上的的热带和亚热带地区,是世界上最常见的单基因遗传病。根据以往的文献,我国的血红蛋白病发生率也比较高,存在着民族与地域之间的差异,给整个社会和家庭造成严重的经济负担。我国的血红蛋白发生。血红蛋白病常见于在我国的长江以南的省区,特别是广西,广东和海南三省。在这些地区,其居高的发病率,已使血红蛋白病所致的溶血性贫血成为严重的公共卫生问题。它的发病率及基因类型与不同的地区,不同的种族,不同的民族的分布是不一致的。突变、迁徙、选择、融合、漂变与隔离等因素会造成彼此之间的血红蛋白病的遗传多样性和分布差异。

广东省的东部地区(粤东地区),一般特指以下五个地区：潮州地区、汕头地区、揭阳地区、汕尾地区、梅州地区,是广东汉族三大民系之二的潮汕民系和客家民系主要聚居地,地区总人口1577.4万人,占全省21.04%,人口密度达1005人／平方公里,远高于全省平均人口密度,是全国人口最稠密地区之一。

本课题的研究目的是为了阐明血红蛋白病在广东省东部地区的潮汕人及客家人中的流行率及基因的分布。我们采用基因型和血液学表型结合分析的办法,系统的分析了来自潮州地区与梅州地区共26,679名5岁-70岁份样本,确认了血红蛋白病(异常血红蛋白,地中海贫血、HPFH和δ8地贫)在潮汕人和客家人中的携带率和基因谱。同时尝试的从遗传学、地理和人群迁徙的角度分析了血红蛋白病的发生率、基因型和所在地区、民系之间的关系。此外,在此研究中我们报道了3种的在国内首次发现的血红蛋白病。

方法

1.人群样本：我们于2009年3月-2010年6月在广东潮州地区(两县一区),采集年龄9-65岁之间的健康体检人员的外周血样本。经户籍调查,剔除非潮州本地人样本,共对11450名潮州人开展血红蛋白病的研究；于2011年2月-2011年6月在广东梅州市(六县一区),采集年龄5-70岁之间的健康体检人员的外周血样本。经户籍调查,剔除非梅州本地人样本,共对15229为客家人开展本次血红蛋白病的研究。

2.血液学及分子分析：(1)异常血红蛋白调查：对所有的样本用醋酸纤维薄膜血红蛋白电泳(pH8.6)筛查异常血红蛋白,根据电泳的结果,对阳性样本进行血常规和血红蛋白肽链分析。采用PCR-DNA测序法确定异常蛋白的突变类型,同时用Gap-PCR及PCR-反向斑点杂交检测常见地贫基因；(2)地中海贫血调查：对两地共3283份外周血样本均进行血常规分析,根据MCV<82fL的作为阳性指症进行筛查。对阳性样本用PCR-反向斑点杂交基因芯片进行常规α及β地中海贫血基因的诊断；(3)HPFH及δβ地贫：用Hb F>5%作为阳性指症,将上述醋酸纤维薄膜电泳筛查出的阳性样本,用MLPA技术检测β珠蛋白基因簇的长片段缺失类型。

统计学处理

采用SPSS16.0软件,采用Pearson χ2检验对梅州地区、潮州地区及文献中的其他地区的各种血红蛋白病的发生率进行比较,P<0.05为有统计学差异。用Hardy-Weinberg平衡公式,计算不同地区的各种血红蛋白等位基因频率和杂合子频率,判断该调查群体是否处于Hardy-Weinberg平衡。

结果

异常血红蛋白发生率及基因谱

本研究在潮州地区的11450份标本中共检出异常血红蛋白41例,即潮州地区的异常血红蛋白发生率为0.358%(41/11450)。在此41例异常血红蛋白,含5例(12.2%,5/41)Hb G-Waimanalo、4例(9.8%,4/41)Hb G-Chinese、4例(9.8%,4/41) Hb Ottawa、2例(4.9%,2/41)Hb J-文昌-武鸣、4例(9.8%,4/41)HbQ-Thailand、2例(4.9%,2/41)Hb New York、3例(7.3%,3/41)Hb J-Bangkok、17例(41.5%,17/41)Hb E。梅州地区的15229份标本中共检出异常血红蛋白73例,即梅州地区的异常血红蛋白发生率为0.479%(73/15229)。在这些异常血红蛋白中以Hb E(24.7%,18/73)和Hb Q-Thailand(17.8%,13/73)居首位,其次是Hb New York (16.4%,12/73)和Hb G-Chinese(16.4%,12/73),这四种主要的异常血红蛋白合占了68.5%。此外的的6种异常血红蛋白分别是HbJ-Broussais(1例)、Hb J-文昌-武鸣(4例)、Hb J-Bangkok(7例)、Hb Queens(2例),Hb G-Waimanalo (1例),Hb G-Siriraj(3例)。

我们发现梅州地区的客家人群中的异常血红蛋白发生率(0.479%,73/15229)高于潮州地区的潮汕人群的异常血红蛋白发生率(0.358%,41/11450),但差异显著性比较,两者之间无显著性差异(P>0.05)；采用卡方检验对两个地区的同组异常血红蛋白的发生率分别进行统计学分析,发现Q组(P>0.05)、GD组(P>0.05)、E组(P>0.05)、J组(P>0.05)的异常血红蛋白的发生率,潮汕人群的样本与梅州客家人群之间不存在着统计学差异。K组异常血红蛋白(Hb New York)的发生率,梅州客家人明显高于潮汕人,两者之间的差异具有统计学意义(P<0.05),也高于我国的其他地区报道比例。这一点与以往的研究一致。

地中海贫血分子发生率及基因谱

潮州地区的人群中的地中海贫血的的总携带率为6.12%(103/1683),梅州地区的地中海贫血的的总携带率为11.5%(184/1600)。我们采用卡方检验比较了梅州地区(15.9%,254/1600)及潮州地区(6.12%,103/1683)的地中海贫血发生率进行统计学分析,发现梅州地区的地中海贫血发生率明显高于潮州地区的地中海贫血发生率,两者之间存在极显著的统计学差异(P<0.01)。

α地中海贫血在潮州人群中的携带率为4.63%(78/1683),占地中海贫血的阳性样本的75.7%(78/103)。基因型以--SEA为主,其次为-α3.7。100%为缺失型地贫a地中海贫血,未能检出以上的2种突变型α地中海贫血。梅州客家人群中α地中海贫血基因携带率为8.44%(135/1600)。其中缺失型α地贫132例,发生率为8.25%(132/1600),基因型与潮州地区一样,以--SEA为常主,其次为-α3.7。与潮州地区的筛查不同,梅州地区筛查出3例突变型α地贫,分别为2例QS和1例CS。

β地中海贫血在潮州地区人群的基因携带率为1.49%(25/1683),低于梅州地区客家人群的2.81%(45/1600)。两地之间的基因谱基本一致,且两地的基因谱与以往香港、广东省其他地区的结果的类似。基因型以CD41-42-TCTT和IVS-II-654C>T为主要基因型。

HPFH及δβ地贫

本研究发现了四例Hb F>5%的样本,包括2例两例越南型HPFH、1例DutchⅠ型12.6kb缺失型β地中海贫血、1例Belgian Gγ(Aγδβ)地中海贫血。其中的DutchⅠ型12.6kb缺失型β地中海贫血和Belgian Gγ(Aγδβ)地中海贫血在国内尚未见到报道,在我国均属于首例。

结论

广东省东部地区的人群主要由客家语(Hakka)系和是潮汕语系(Holo,即河洛语系)的人口组成。其中梅州为传统的客家语主流文化区；潮州为福佬语主流文化区。据史料记载,潮汕先民和客家先民是南迁的汉人与闽粤赣三角地区的古越族移民混化融合而形成的独特民系。目前为止,粤东地区的潮汕人群及客家人群未见有详细的、系统的血红蛋白病分子流行病学研究。本文是在将血液学表型和基因型相结合起来进行分析的基础上,调查了中国南方粤东地区的潮汕人群和客家人群中血红蛋白病的携带率和分子特点。我们的调查结果表明潮州地区的潮汕人群和梅州地区的客家人群各有各自的血红蛋白病的分子流行病学特点。

异常血红蛋白

在本课题中,我们在潮州地区11450名潮汕人中,发现41例异常血红蛋白,即潮州地区的异常血红蛋白的基因携带率为0.358%(41/11450),与往报道的广东省平均发生率(0.368%)和长江以南7省的平均水平(0.330%)的数据相近,彼此之间无统计学差异(P>0.05),也与八十年代报道的临近汕头地区潮汕人群的检出率0.333%一致(P>0.05),高于长江以北7省的平均水平(0.171%)(P<0.05)；在梅州地区15229名客家人中,发现异常血红蛋白73例,发生率为0.479%,相略低于八十年代年报道的梅州普查的0.575%,但两者之间无统计学差异(P>0.05),高于广东省的平均发生率(0.393%)(P<0.05),亦高于长江以南7省的平均水平(0.333%)(P<0.05)和长江以北7省的平均水平(0.1710%)(P<0.05),在全国各地区来说仅明显低于云南(5.94%)(P<0.05)。对比本次研究的潮州地区和梅州地区异常血红蛋白的发生率,梅州地区客家人群样本的异常血红蛋白发生率高于潮州地区潮汕人群样本的异常血红蛋白发生率,但两者之间的比较无统计学差异(P>0.05)

从异常血红蛋白的品种组成结构来看,粤东地区无论潮汕人群或客家人群中的异常血红蛋白均以以E组和GD组为主,潮汕人群中E组占41.9%和GD组占31.7%；客家人群中E组(24.7%)据首位,GD组(21.9%)紧接其后。与以往其他地区的数据相比较,粤东客家人群及潮汕人群总体(15229例+11450例)的GD组(16例+13例)发生率(0.108%,29/26679)高于广东其他地区(广州、佛山、湛江三地区)的GD组发生率0.018%(12/66539)(P<0.05)。我们推测这是由于潮汕人与客家人的北方汉人的基因成分高于广府人,因此因此粤东地区的潮汕人及客家人群中体现出北方汉人特点的GD组异常血红蛋白的比例就高于广东的其他地区人群。而Hb E自遥远的东南亚地区由南向北传播,是南方汉族人群中广泛存在的主要异常血红蛋白,因此在粤东的潮汕人及客家人群中的比例最高。K组异常血红蛋白(Hb New York)的发生率及比例,梅州客家人明显高于潮汕人,这一点与以往的研究一致。学术界均认为Hb K New York起源于客家人,随着客家人祖先南迁和漂泊传递到世界地区。与以往的报道不一样的是本次调查发现的Hb Q-Thailand在梅州地区分布平均,无呈现明显的地域性,不像以往文献报道的‘’Hb Q-Thailand主要集中于大埔和丰顺两县”,我们推测其可能因为随着经济发展,地区之间人员流动的加剧,导致了这种地区分布不均的特点消失。

总体来说,梅州客家地区及潮州地区的异常血红蛋白分子流行病学调查发现的基因品种及频率可以看出具备有以上所述的的客家人群及潮汕人群均有的南方人群以及北方人群交汇融合的特点,既有较高比例的北方人群常见的异常血红蛋白GD组,也具有南方人群的异常血红蛋白E组和J组。

地中海贫血及胎儿血红蛋白持续增多症

本研究是在血液学表型和基因型分析结果一致的基础上获得的粤东两个地区人群中α和β地贫的调查资料,发现潮州地区的人群中的地中海贫血的的总携带率为6.12%(103/1683),梅州地区的地中海贫血的的总携带率为11.5%(184/1600)。本次调查中梅州地区客家人的地贫基因携带率明显高于潮州地区的潮汕人的地贫基因携带率(P<0.01),高于深圳地区的携带率(6.49%)(P<0.05)、香港地区的携带率(8.3%)(P<0.05)。

α地中海贫血在潮州人群中的携带率为4.63%(78/1683),占地中海贫血的阳性样本的75.7%(78/163)。与以往徐湘民等报道的的汕头地区潮汕人群的α地中海贫血基因型基因型以-α3.7为主,其次为--SEA的结果不一致,我们发现潮州地区的潮汕人群以--SEA为主,其次为-α3.7。100%为缺失型地贫α地中海贫血,未能检出以上的2种突变型α地中海贫血。梅州客家人群中α地中海贫血基因携带率为8.44%(135/1600),其中缺失型α地贫132例,人群发生率为8.25%(132/1600),基因型与潮州地区一样,以--SEA为常主,其次为-α3.7。与潮州地区的筛查不同,梅州地区筛查出3例突变型α地贫,分别为2例QS和1例CS。在基因型的比例及分布与以往文献报道的一致。

p地中海贫血在潮州地区人群的基因携带率为1.49%(25/1683),低于梅州地区客家人群的2.81%(45/1600)。两地之间的基因谱基本一致,且两地的基因谱与以往香港、中山地区的结果的类似。基因型以CD41-42-TCTT和IVS-II-654C>T为主要基因型。

我们推测,两地之间的地贫发生率的差异是由于而南北之间的汉族的基因成分比例也决定的。潮汕人群的北方民族的基因成分高于梅州地区的客家人群,因此地贫的携带率低于梅州客家人。两者之间的地贫都是同样的南方汉族所携带的,因此两者之间的地贫基因型基本一致。

此外,本研究发现了四例Hb F>5%的样本,包括2例两例越南型HPFH、1例Dutch I型12.6kb缺失型β地中海贫血、1例Belgian Gγ(Aγδβ)地中海贫血。其中的Dutch I型12.6kb缺失型β地中海贫血和Belgian Gγ(Aγδβ)地中海贫血在国内尚未见到报道,在我国均属于首例。