遗传性高铁血红蛋白血症的相关概念

　　血红蛋白（Hb）由珠蛋白和亚铁血红素组成，与氧结合生成氧合Hb。MetHb是去氧或氧合Hb中血红素基团的铁离子从二价铁被氧化为三价铁的Hb衍生物。正常情况下，RBC内有少量Hb会持续而缓慢地氧化成含三价铁的MetHb。MetHb在每一血红素部分的铁原子有一净正电荷，使它易与小的阴离子配体如CN-、N-、F-及Cl-结合，而与Hb的典型配体如O2及CO几乎没有亲合力［1］，从而降低血液的携氧能力并且导致组织中氧气释放障碍，氧离曲线左移，造成功能性的贫血和Hb氧合障碍［4，5］。

　　1.2  高铁血红蛋白血症

　　RBC上具有一系列的酶或非酶促还原系统，保证MetHb的还原能力远远超越Hb的氧化能力（MetHb还原速度为5%Hb总量/h，而Hb氧化的正常速度约为0.02%～0.12%Hb总量/h），体内MetHb始终处于一定的平衡状态（MetHb正常值：早产儿小于2.2% Hb总量；1岁以内小于1.0%～1.5% Hb总量；1岁以后小于1% Hb总量［2］）。酶促还原系统包括NADHCytb5R和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）脱氢酶介导的还原途径，详见图1［6，7］和图2［7］，两者分别占机体总还原能力的67%和5%，后者在正常生理情况下不是主要的还原途径，仅在外来电子传递物（如亚甲蓝）存在时才能发挥作用；非酶促还原系统主要有维生素C和谷胱甘肽，二者分别占机体总还原能力的16%和12%［2］。由此可见MetHb还原过程主要依赖NADHCytb5R，一旦缺乏此酶，将导致MetHb的异常堆积。当MetHb生成过多及还原障碍时，MetHb和Hb的比例失衡，超过上述水平即形成高铁血红蛋白血症［8］。

　　1.3  NADHCytb5R

　　又称NADHMetHb还原酶或二磷酸吡啶核苷黄递酶（diphosphopyridine nucleotide diaphorase，DPND），经Hultquist和Passon等人的研究发现，该酶并不能直接还原MetHb而需要有细胞色素b5（cytochrome b5，Cytb5）作为电子传递体，自20世纪80年代后即改称为NADHCytb5R。

　　1.3.1  NADHCytb5R的分子结构  NADHCytb5R基因位于22号染色体长臂（22q13qter），全长31kb，含9个外显子和8个内含子，其cDNA全长1 974 bp，有903 bp的开放阅读框，编码301个氨基酸［6，9］。NADHCytb5R是含有黄素的单链蛋白，它在体内有两种形式［6，10］ ：一是可溶型，存在于红细胞胞浆内，由275个氨基酸残基组成，可使MetHb还原；另一种为膜结合型，主要结合于线粒体外膜和内质网膜上，含300个氨基酸残基，是可溶型NADHCytb5R分子的N端多了一个含25个氨基酸残基的疏水肽段所构成。目前认为两型NADHCytb5R是由同一基因编码，具有相同的催化活性，但有两个启动子，分别转录产生不同的mRNA，各自翻译成可溶型和膜结合型NADHCytb5R。

　　图1  生理条件下MetHb还原的主要途径（略）

　　图2  亚甲蓝活化的途径（略）

　　注：（1）需要NADPH参与，而NADPH的产生大部分依赖于磷酸戊糖途径，即需要葡萄糖6磷酸脱氢酶的参与。（2）需要NADPHMetHb还原酶。

　　1.3.2  NADHCytb5R的主要功能  NADHCytb5R的主要生化功能是将NADH上的电子转移至Cytb5上，生成还原型Cytb5，后者无需酶催化直接将电子转移给MetHb，使三价铁还原为二价铁。除此之外，NADHCytb5R还参与体内脂类代谢，如脂肪酸的去饱和延伸、胆固醇合成以及由P450介导的体内药物代谢等生化过程［6］。

　　1.3.3  NADHCytb5R的基因突变  NADHCytb5R基因的错义突变可导致NADHCytb5R活性降低或稳定性下降（容易被降解）。自20世纪80年代以来，日本以及其他一些国外学者对NADHCytb5R基因的突变类型进行分析，发现一些不同的突变类型，其中多数为点突变，其次是碱基缺失［6］。迄今为止，国内外学者在患者中已发现40多种不同的基因突变［9］，包括在我国发现的4种突变类型（即R57Q、L72P、C203Y［11］和M176T［12］），其中M176T（ATG→ACG）为最新发现突变类型。