红细胞酶缺乏的溶血性贫血
成熟的红细胞进行着微弱的能量代谢,葡萄糖是主要的能源。葡萄糖在磷酸化生成葡糖6-磷酸后,通过两条途径代谢。其一是糖无氧酵解径路(简称EMP);另一是己糖代谢旁路(简称HMP)。90%的葡萄糖是通过EMP径路代谢,生成乳酸或丙酮酸,弥散出红细胞,运送至其他组织氧化。这一径路中与溶血有关的酶为: 己糖激酶(HK)、葡糖磷酸异构酶(GPI)、磷酸果糖激酶(PFK)、醛缩酶(ALD)、磷酸丙糖异构酶(TPI)、磷酸甘油酸激酶(PGK)、二磷酸甘油酸变位酶(2,3DPGM)、丙酮酸激酶(PK)。糖无氧酵解的重要性在于通过它可以生成三磷酸腺苷(ATP)、还原型辅酶I(NADH)和2,3二磷酸甘油酸(2,3DPG)。ATP为高能磷酸键化合物,在其降解为二磷酸腺苷(ADP)过程中释放能量,以供应离子泵和磷酸化膜蛋白的需要。NADH在磷酸二羟丙酮转变为1,3二磷酸甘油酸(1,3DPG)过程中生成,在还原高铁血红蛋白中发挥重要作用。2,3DPG是红细胞中主要的磷酸化中间产物,它在1,3DPG通过2,3DPG旁路(Rapoport-Luebering旁路)时生成。这一旁路不产生ATP。这样,当红细胞中ATP减少而ADP增加时,则有更多的1,3DPG直接生成3-磷酸甘油酸(3-PG),以增加ATP的合成;相反,当ATP增多而ADP减少时,则2,3DPG生成增加,1,3DPG更多通过旁路产生3-PG。因此,2,3DPG旁路可以看成根据红细胞对ATP的需要来调节ATP产量的一个细胞内反馈调节机构。由于2,3DPG能影响血红蛋白的解离曲线,即血红蛋白在脱氧状态下可与2,3DPG结合,这一结合可使血红蛋白与O2亲和力降低,有利于O2向组织中释放,使机体在缺氧条件下得以代偿。己糖代谢旁路是指一部分葡糖6-磷酸可在葡糖6-磷酸脱氢酶(G6PD)的催化和还原型辅酶Ⅱ(NADP)的参与下,生成葡糖酸6-磷酸内酯,后者水解成葡糖酸6-磷酸后,在葡糖酸6-磷酸脱氢酶(6PGD)催化下产生5-磷酸核酮糖(R5P)和CO2。R5P可参与核苷酸合成。在此过程中具有重要意义的是生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),它对GSH代谢,对酶和血红蛋白的功能均甚重要。
红细胞中谷胱甘肽含量丰富,几乎所有的非蛋白SH基都以谷胱甘肽形式存在。正常时,99.8%是还原型(GSH),仅0.2%为氧化型(GSSG)。含SH基的酶(如HK,G6PD,GR等)在一定程度上要依靠GSH才能维持还原型的SH基。正常血红蛋白的β链第93位氨基酸为半胱氨酸,其SH基在表面,如被氧化则血红蛋白变得不稳定,GSH有助于此SH基维持还原状态。红细胞的存活有赖于其血红蛋白、酶和红细胞膜不受氧化性损害,而机体的保护系统由GSH及有关酶类(G6PD、谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶)和辅酶Ⅱ(NADPH)组成。当机体在氧化过程中生成少量的H2O2后(H2O2也可以是外源性氧化剂作用下的中间产物),可作用于GSH,在谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx) 催化下生成GSSG,后者在谷胱甘肽还原酶(GR)催化下,借助NADPH重新将GSSG还原为GSH。同理,蛋白质上的SH基在受氧化后,也可通过GR的作用而还原为蛋白-SH,使蛋白质得到保护。因此,GR和GSHPx是谷胱甘肽代谢中两个重要的酶。此外,成熟红细胞中要维持GSH较恒定的高浓度,主要靠GSH的不断合成。参与合成GSH的酶为γ-谷酰半胱氨酸合成酶(γ-GCSyn)和谷胱甘肽合成酶(GSHSyn)。最后,近年来发现某些核苷酸代谢酶类遗传性缺乏也可导致溶血,但其发病机理仍不清楚。
红细胞酶类的遗传性缺乏可导致溶血性贫血。现知与溶血有关的酶有15种(见表),还有几种是否能导致溶血尚未确定。其中除G6PD及PK缺乏症外,其他均很少见。此组溶血性贫血的基本特征为: 无球形红细胞;新鲜红细胞渗透脆性正常,温育后自溶血加速;无血红蛋白异常,抗人球蛋白试验阴性;切脾仅稍有效。现将此组溶血的临床表现、遗传方式、实验室诊断、治疗和预后列于下表。
红细胞酶缺乏所致溶血性贫血的各种类型表
所缺乏的酶 | 遗传方式 | 临 床 表 现 | 实验室检查 | 治疗及预后 |
己糖激酶 (HK) | 常 隐 | 中至重度溶血。某些类型伴先天性全血 细胞减少症和多种先天性缺陷 | Ⅰ型*。HK活性降低,某些类 型白细胞及血小板HK亦降 低。红细胞G6P减少 | 有时需换血,切脾 可改善症状 |
葡糖磷酸异构酶 (GPI) | 常 隐 | 轻至中度溶血。病情随年龄增长可有改 善。Utrecht型伴有智能发育不全。药 物和感染可诱发溶血。可合并G6PD缺 乏症 | Ⅰ型。GPI下降至14~30%, 白细胞和血小板GPI可降低 | 有时需换血,切脾 有一定效果 |
磷酸果糖激酶 (PFK) | X伴性 | 分两型:糖原贮积病Ⅶ型,轻度溶血, 伴发作性肌无力;轻度溶血,不伴肌无力 | PFK下降至60~60%,糖原 贮积病Ⅶ型伴肌PFK减少 | |
醛缩酶(ALD) | 常 隐 | 慢性溶血,肝脾大,伴轻度智能发育不全 | ALD活性降低 | |
丙糖磷酸异构酶 (TPI) | 常 隐 | 重度溶血,反复感染,进行性神经系统受 累(语言、运动),心肌损害,心律失常。某 些病例可伴有猫叫综合征,G6PD缺乏 症或镰形细胞特征 | Ⅰ型,TPI降至6%,白细胞、血 浆、脑脊液、肌肉中TPI亦降 低。染色体检查有时可见异常 (5P-) | 常反复感染,心脏 骤停早死 |
磷酸甘油酸激酶 (PGK) | X伴性 | 男性重度溶血,女性轻度溶血。可伴有智 能发育不全,抽搐,行为异常,反复感染 | Ⅱ型。男性PGK显著降低, 白细胞PGK亦降低 | 切脾对个别病例有 一定效果,常早死 |
二磷酸甘油酸变位酶 (DPGM) | 常显(?) | 代偿性或轻度非代偿性溶血,个别严重 溶血 | Ⅰ型。DPGM下降至50~60%, 2,3DPG下降至50%左右 | |
丙酮酸激酶 (PK) | 常 隐 | 轻度、中度至重度溶血不等,PK缺乏程 度有时与症状不平行,有各种变异型酶。 可有增生不良危象,有转化为急性白血 病报道 | Ⅱ型。纯合子PK显著缺乏, 杂合子PK下降约50% | 切脾仅对幼童严重 贫血有效,重症需 换血 |
葡糖6-磷酸脱氢酶 (G6PD) | X伴性 | 某些变异型有慢性溶血,另一些变异型 在服用磺胺类、伯氨喹啉类、退热止痛 药、砜类等药物或吃蚕豆后诱发急性溶 血。某些感染及新生儿期亦可诱发溶血 | Ⅰ型。G6PD活性在男性明 显降低,女性杂合子G6PD降 低程度不等。有多种过筛法 | 一般无需治疗。急 性溶血或重度慢性 溶血宜输血 |
谷胱甘肽过氧化物酶 (GSHPx) | 常 隐 | 杂合子在出生后可严重溶血,3月左右 血象恢复,但某些药物可诱发溶血。纯 合子可有轻度慢性溶血 | 纯合子GSHPx可降至36%, 杂合子降至70%。变性珠蛋 白小体生成增加 | 有时需输血 |
谷胱甘肽还原酶 (GR) | 常 显 (遗传型) | 有核黄素缺乏型与遗传型。遗传型有慢 性溶血。核黄素缺乏型在药物等诱因作 用下溶血。遗传型还可伴有全血细胞减 少、智能发育不全、肌强直、白内障等 | 核黄素缺乏型GR降至38~ 60‰,口服核黄素或试管中加 入黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)后GR正常。遗传型 GR降低同时白细胞GR降 低,GSH稳定性降低 | 切脾可改善溶血过 程 |
γ-谷酰半胱氨酸合成 酶 (γ-GCSyn) | 常 隐 | 轻度溶血,可有进行性脊髓小脑变性症 状,可伴胆石症 | Ⅱ型。γ-GCSyn下降至10% 左右,白细胞γ-GCSyn亦下降 红细胞GSH下降至5%以下 | |
谷胱甘肽合成酶 (GSHSyn) | 常 隐 | 轻至中度溶血,药物和蚕豆可诱发急性 溶血 | GSHSyn活性降低,变性珠蛋 白小体生成增多,红细胞GSH 在10%以下 | |
腺苷酸激酶 (AK) | 常 隐 (杂合子 有一定表 现) | 中度溶血。可合并G6PD缺乏症 | AK降至1~2%,杂合子为 22~74% | |
嘧啶5′核苷酸酶 (P5'Nase) (旧称“高ATP综合 征”) | 常 隐 | 轻至中度溶血 | 纯合子P5'Nase下降至9~ 26%,杂合子50% 外周血红细胞嗜碱性点彩 | 切脾效果不明显 |
* 自溶血试验参考书目 [1]Gilman PA: Hemolysis in the newborn infant resulting from deficiencies of red bloodcell enzymes: Diagnosis and treatment J Pediat 84(5):625,1974 [2 ]Willoughby MLN:Pediatric Hema-tology,Churchchill Livingstone,1977 [3] WilliamWJ et al:Hematology,2nd edi,Mc Graw-Hill BookCo,1977