鐮型血球貧血症

鐮型血球貧血症 (Sickle Cell Anemia)
臺北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立臺灣大學動物學研究所 陳俊宏教授責任編輯

許多疾病是有單一DNA的突變所引起的，鐮型血球貧血症患者的血紅素 (hemoglobin; Hb) 產生突變，是屬於體染色體隱性遺傳的一種疾病。血紅素是紅血球中負責攜帶氧氣的蛋白質，正常成人的血红素是由兩條α胜肽鏈和兩條β胜肽鏈所構成，其中α胜肽鏈由141個胺基酸組成，基因(HbA) 位於第16對染色體；β胜肽鏈則由147個胺基酸組成，基因(HbB) 位於第11對染色體。

鐮型血球貧血症患者的α胜肽鏈完全正常，但其β胜肽鏈的DNA序列在起始端的第20個核苷酸發生點突變，由原來的三聯密碼子-GAG-變成-GTG-，因此在轉譯時，β胜肽鏈近N (前)端的第6個胺基酸，則由麩氨酸(glutamic acid)變成纈胺酸(valine)。

正常血红素的蛋白質構造呈球形，而突變後的結構發生改變，在氧氣不足的情況下，例如登高山或劇烈運動時，易凝聚成長條狀結構使紅血球扭曲成鐮刀型。這個結果除了會導致紅血球的攜氧量降低之外，同時也會傷害紅血球的細胞膜，並使血液的黏滯度增大；且鐮刀型紅血球較硬，不容易變形，易造成微血管阻塞，干擾血流的順暢，使得部分組織不易獲得氧氣，而導致局部缺血和梗塞。鐮型血球貧血症患者容易併發感染沙門桿菌(Salmonella spp.)，或是産生脾腫大、胸腹疼痛等現象。通常健康的紅血球的壽命約為120日，但鐮刀形紅血球壽命卻沒有這麼長，有些只有10至20日。，加上血紅蛋白纖維長鏈會傷害細胞膜，使紅血球發生溶血(haemolysis)，導致嚴重貧血(anaemia)。由於鐮型血球的等位基因發生突變，會影響到許多性狀，因此稱之為基因多效應 (Pleiotropy)。

就自然法則而言，突變是隨機沒有目的性的。瘧疾在非洲造成許多死亡，然而鐮型血球貧血症患者因血球的型態與正常人不同，紅血球很容易破裂而溶血，且血紅蛋白聚合成的纖維長鏈令到瘧原蟲不能消化血紅蛋白，瘧原蟲無法在鐮刀形紅血球內成長，因禍得福而不會感染瘧疾。由於此貧血症患者大量存活並生育下一代，使得此突變基因序列成功地傳遞給子代，故鐮刀型貧血症在黑種人身上的發生率約為六百分之一，這在其他人種相當罕見。