血紅蛋白變異體在毛細管電泳中的表現
已經報道的血紅蛋白變異體超過千種。在實際工作中,對於血紅蛋白病攜帶者的診斷,不但要依靠精密的分離方法和可信的HbA2定量手段,而且要了解所檢查的人群中其變異體的流行特異性和種族特異性。以下我們了解一些常見的變異體在毛細管電泳中的表現。
HbS和HbC變異體
HbS攜帶者的每一個紅細胞核中都有一個出現突變的βS基因和一個正常βA基因。兩者大約以40/60比例的方式進行所有的β-珠蛋白的表達。這將使紅細胞溶解後,大約有40%HbS,56%HbA,約3%HbA2和<1%的HbF。
類似於HbS攜帶者,HbC攜帶者的每一個紅細胞核中也有一個出現突變的βC基因和一個正常βA基因,比例也大約為40/60。
在Sebia毛細管電泳圖譜上辨認常見HbS雜合子和純合子
上圖從左到右:
正常電泳圖譜
出現正常的HbA組份(58%)以及一個懷疑是HbS的異常組份(39%)。如果患者最近沒有進行過輸血以及經鐮狀細胞病測試確認HbS組份,兩種β-基因(HbA,HbS)的表達表明了鐮狀細胞病特徵(HbS雜合子)。HbA2在正常範圍內(3%)。我們需要注意,在毛細管電泳上HbA2不會和糖化HbS1c組份重合,因此這個HbA2的值是真實的。而HPLC方法則可能出現錯誤HbA2數值。
HbS雜合子電泳圖譜,但出現較低的HbS值(28%),69%的HbA以及3%的HbA2。這是一個典型的α-地中海貧血缺陷型的HbS雜合子電泳圖。
下圖從左到右:
出現9%的HbF,88%的HbS和3%的HbA2,這是典型的HbS/S純合子,HbA組份完全缺失(鐮狀細胞病)。
與前圖類似,但HbF為10%,HbS為85%和HbA2為5%。這種HbA組份缺失和HbA2組份上升的情況下,該病例被判斷為HbS/β-地中海貧血型雙雜合子。
一個未經輸血的患者出現15.2%HbA,10.3%HbF,68.6%HbS和5.9%HbA2。出現了HbA和HbA2同時上升,判斷為HbS/β+-地中海貧血型雙雜合子。
在Sebia毛細管電泳圖譜上辨認常見HbC雜合子和純合子
左上圖:正常電泳圖譜
右上圖:異常電泳圖譜,出現正常的HbA組份(68%),但比左上圖增加了一個組份(31%),處於HbC變異體位置上。如同HbS的情況,低表達量的HbC可能伴有α-地中海貧血。
左下圖:無HbA組份,有高HbC組份(97%)並出現正常HbA2組份和一些HbF(1.2%),提示可能為HbC/C純合子。
右下圖:無HbA組份,但同時出現HbC(44%)和HbS組份(50%)以及4%的HbF,提示兩種癥狀雜合型。
HbE變異體
HbE是常見變異體,特別是在東南亞人群中。這種突變可形成替代剪接位點,使得突變體的表達量降低到25-30%。低表當量和不很穩定的四聚體造成攜帶者出現輕型β-地中海貧血型表型。當出現HbE/E純合子時,其表型變得更加明顯,但不會有嚴重的病症。然而,當HbE和β-地中海型結合型出現時,HbE突變體會導致東南亞人群出現嚴重的β-地中海貧血,或在亞洲-亞洲、高加索-亞洲,非洲-亞洲組合民族中出現HbS結合鐮狀細胞表型。
HbE攜帶者可以在Sebia毛細管電泳圖譜上得到辨認,如下圖所示,有一個大峰出現在HbA2組份之前。通過Sebia的PHORESIS軟體,可推斷此峰為HbE組分。由於HbE變異體很常見並具有人群特異性,在亞洲人群中,用毛細管電泳圖譜判斷患者是否攜帶HbE雜合子,至少有90%的可信度。
在Sebia毛細管電泳圖譜上辨認常見HbE
左上圖:正常電泳圖譜
右上圖:HbE攜帶者電泳圖譜,出現27%HbE和69.2%HbA。輕度上升的HbA2(3.8%)可能反映了地中海貧血突變表型。
左下圖:HbE/E純合子電泳圖譜,出現了95.1%HbE。HbA2值上升(4.9%),經驗不足的實驗員可能將此解讀為HbE/β-地中海貧血結合型。然而,圖中沒有任何HbF組份的痕迹,而嚴重的HbE/β-地中海貧血結合型應該出現HbF組份。這裡HbA2的增加是由於出現了HbE變異體,產生了伴隨有純合子HbA2上升的輕型β-地中海貧血表型。
右下圖:由亞洲IVS-I-5突變型(G→C)和β+-地中海貧血型缺陷結合造成的HbE/β-地中海貧血結合型電泳圖譜。患者會出現嚴重的貧血,需要定期輸血。因此,從左到右依次能看到一些降解的組份、輸血派生的30%HbA、患者自身的36.6%HbF和26.5%HbE。由於輸血治療,這裡的HbA2組份水平不能提供實際有用的信息。
HbD變異體
根據文獻,已共有15種血紅蛋白變異體被定義為HbD。在這些變異體中,HbDPunjab、HbDLos-Angeles、HbDNorth-Carolina、HbDPortugal、HbDChicago變異體都是由於在β121位置上發生了同類氨基酸替代(谷氨酸→谷氨醯胺)而造成的。HbDPunjab、HbDLos-Angeles攜帶者沒有病理癥狀,但它與HbE及HbOArab一起名列發生率第三的變異體。它與HbS結合後會導致鐮狀細胞病。在瓊脂糖鹼性電泳中,HbDPunjab和HbS處於同一電泳遷移位置,而在Sebia毛細管電泳圖中,會出現一個特殊的條帶,因而可在電泳圖譜上直接辨認。
在Sebia毛細管電泳圖譜上辨認HbDPunjab
左上圖:正常電泳圖譜
右上圖:出現一個43%的異常組份,位置對應為HbDPunjab組份。這裡HbA2被很好的分離(2.2%),其值略低。(有HbD出現的情況下或其它情況下,HbA2值常略有降低。正常人出現小紅細胞但無缺鐵性貧血的患者或出現小紅細胞但與α-地中海貧血有關聯的患者,都可能出現HbA2低於2.5%的情況。因此建議實驗室建立各自地區人群的正常HbA2值範圍)
左下圖:出現HbDPunjab/β+-地中海貧血結合型的電泳圖譜,其中HbDPunjab為78%,HbA為16%,HbF正常和5.5%HbA2
中下圖和右下圖:典型的HbS/HbDPunjab結合的鐮狀細胞基因型,其中49%的HbDPunjab,42.2%的HbS和4%的HbF。由於HbS、HbD峰下方的損失,HbA2被高估為4.8%(中圖)。通過將兩個緊挨的峰作為一個峰計算,HbA2組份值變得準確。在這個病理中,兩個β-基因都表達HbA2,因此HbA2升高不能作為診斷β-地中海貧血的依據。
HbOArab變異體
在Sebia毛細管電泳系統上,HbOArab應出現在電泳圖得末端,和HbA2組份位置有疊加,但其值遠遠高於HbA2。
在Sebia毛細管電泳圖譜上辨認HbOArab雜合子
左圖:正常電泳圖譜
右圖:HbOArab異常電泳圖譜,其中異常組份HbX估計為38%,並能推斷為HbOArab,需要基因檢測。圖中小峰為降解產物。
新生兒常見血紅蛋白變異體
通過對新鮮的臍帶血或新生兒外周血的血紅蛋白組份的分離分析,可以在患者出生時檢測到重型β-地中海貧血、SOD(鐮狀細胞病)、HbS、HbC、HbE和HbD變異體。
左上圖:正常早產兒的臍帶血電泳結果,其中23.1%HbA,76.5%HbF以及0.4%HbA2
右上圖:出現HbA/S雜合子的臍帶血電泳結果,其中14%HbA,77%HbF以及9%HbS
左下圖:出現HbA/C雜合子的臍帶血電泳結果,其中11%HbA,83%HbF以及6%HbC
右下圖:這一臍帶血電泳結果中出現1%的乙醯化HbF,90%HbF和9%HbD。這種電泳結果符合出現純合子HbD或雙雜合子HbD/β-地中海貧血型的情況。在最後的檢測中,此標本被確認為HbDPunjab純合子。
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