遗传性红细胞膜缺陷性溶血性贫血概要

卢兴国叶向军

从生理学的简单角度看，红细胞膜是将红细胞的内容（血红蛋白）与周围环境（血浆）分隔开的结构。细胞膜的完整性保护血红蛋白免受毒性成分和物理性不利因素的损害，同时完成细胞代谢或生理所需的分子内外移动。细胞膜的先天性缺陷或后天获得性病变（或受损），达到一定程度的异常都被单核巨噬细胞识别而清除或将失去膜完整性而直接解体，由此发生的贫血即红细胞膜异常或膜缺陷性溶血性贫血。本章在简述获得性红细胞膜病变外，重点介绍遗传性红细胞膜缺陷性溶血性贫血。

红细胞膜缺陷导致的溶血性贫血是一类重要的遗传性溶血性贫血，以遗传性球形红细胞增多症（hereditaryspherocytosis，HS）、遗传性椭圆形红细胞增多症（hereditaryelliptocytosis，HE）和热异形细胞增多症最为常见，但疾病具有很大的异质性，不论是临床表现、形态学、分子学特征方面，还是在不同的疾病之间，都有相当程度的交叉或重叠。

一、红细胞膜的结构与功能

红细胞膜仅占红细胞的重量的1%，但它对于维持细胞的完整性极其重要。红细胞膜含有三种主要结构和成分：①磷脂和胆固醇为主要成分组成的脂质双层，形成红细胞与外部环境之间的屏障；②嵌入在脂质双层并跨膜细胞膜的内在蛋白（包括膜表面的抗原、酶和受体）；③位于细胞膜内则的膜骨架蛋白。

红细胞膜的完整性是红细胞具有特殊的双面凹圆盘状形态、一定的结构强度与变形能力（变形性、抗张性）、细胞内外物质通透性交换（物质运输）、细胞信息转导和细胞免疫等形态与功能的共同基础。其完整性使红细胞能反复通过狭窄微循环时变形而不致破坏，能通过心血管时能够承受血流施加的高压力和切变力，能按流经的环境进行变形和复原而不致受损或破裂；使红细胞既能选择性和可塑性结合或灭活糖酵解酶在代谢中的作用并能将代谢废物排出细胞，还能吸收一些还原物质防止细胞的氧化性损伤；使红细胞表面具有非活性状态，可以防止与内皮细胞的黏附和红细胞之间的聚积而影响血液循环。

在循环血液中维持红细胞正常形态和变形等功能受多种因素的影响，膜结构与功能的异常是影响红细胞形态与变形性的主要方面，红细胞膜表面积和容积的比例变化是造成红细胞膜缺陷性形态的基本因素。

二、红细胞膜结构成分变化与形态

红细胞膜异常所致溶血按原因细分，主要有四个方面：①红细胞膜的完整性发生了改变；②红细胞膜的稳定性发生了改变；③红细胞膜的变形性发生了改变；④红细胞膜的抗原性发生了改变（见第六章）。从组成红细胞膜的重要成分看，膜脂质和膜蛋白的异常与形态变化的关系最为密切。

脂质双层结构任一层的变化和膜蛋白的异常都会引起红细胞形态上的变化。如将溶血磷脂酰胆碱插入到脂质双层的外层，则红细胞变成棘状，插入到内层则变成口形。红细胞膜内外层脂质外翻改变红细胞膜抗原，促进单核巨噬细胞的识别和吞噬，也可以激活补体使之溶解；氧化性损伤也可以破坏膜脂质的不对称分布，导致溶血。

在红细胞膜脂质中，磷脂的脂肪酸长度、组成和性质可以决定膜的柔软性，而胆固醇因以非酯化形式几乎完全疏水起着调节膜脂双层物理性状和膜流动性的作用。红细胞膜的遗传性缺陷或获得性损伤时，都可以导致红细胞膜脂质分布改变、形态变化、膜流动性下降和刚性增加，并增加氧化性损伤的敏感性、增加抗原性改变和补体激活、增加被单核巨噬细胞识别和吞噬等，产生溶血及其症状。

如红细胞膜含有极少量溶血卵磷脂，当红细胞ATP耗尽或某些生物毒素中毒时，因溶血性卵磷脂增加而导致细胞溶解；实验中，将溶血磷脂酰胆碱插入到脂质双层的外层，则红细胞变成棘状，插入到内层则变成口形。临床上严重肝病时所见的棘形和靶形变化红细胞即是红细胞膜脂质代谢异常的结果；红细胞膜内层脂质外翻改变红细胞膜抗原，促进单核巨噬细胞的识别和吞噬，也可以激活补体使之溶解。红细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻暴露于膜外侧是细胞衰老或凋亡的信号；镰状细胞贫血患者，红细胞膜脂的磷脂酰丝氨酸外翻增多还具有促进凝血酶原激活的作用，是临床上易见高凝和静脉血栓形成的原因。氧化性红细胞损伤致红细胞膜饱和脂肪酸含量增高，同样可使膜的脆性增加而易于引起细胞破坏。也有认为红细胞膜上的磷酸肌醇参与调控盘状-棘形形态的转换。

膜蛋白的种类很多，性状和功能各异。红细胞膜的大部分功能由膜蛋白完成，主要有外在蛋白和内在蛋白两类。外在蛋白以骨架蛋白为主要成分，Fairbanks等以膜蛋白在SDS凝胶电泳系统中的迁移率（移动性）为依据进行命名，将移动最慢的条带蛋白命名为带1蛋白，次慢者为带2蛋白，依次类推；亚带以小数点表示，如区带1、2、2.1、4.1和5蛋白等。经过进一步分析，有些带蛋白，如带1和带2蛋白被重新命名为α血影蛋白和β血影蛋白（血影蛋白也被称为收缩蛋白、谱蛋白）。这些蛋白是构成网络状红细胞膜骨架、维持红细胞形态和变性能力的基本组分。膜蛋白异常与多种红细胞形态和溶血病有关（表12-1），也易见蛋白某个特定区域内突变可以导致不同的功能异常和临床表现。

表12-1红细胞膜蛋白常见缺陷与溶血性疾病

缺陷的

条带蛋白

蛋白质

分子量

（gel）

基因名

染色体定位

缺陷所致的主要溶血

性疾病

带1蛋白

α血影蛋白

SPTA1

1q22-23

HE、HS、HPP

带2蛋白

β血影蛋白

SPTB

14q23-24.2

HE、HS、HPP

带2.1蛋白

锚蛋白*

ANK1

8q11.2

HS

带2.9蛋白

α内收蛋白

ADDA

4p16.3

无

带2.9蛋白

β内收蛋白

97

ADDB

2p13-14

无

带3蛋白

阴离子交换蛋白-1

90~

EPB3

17q21-qter

HS、ASO、HAc、CDAII型贫血

带4.1蛋白

蛋白4.1

80

EL11

1p33-34.2

HE、神经棘形红细胞增多症

带4.2蛋白

蛋白4.2

72

EPB42

15q15-21

HS

带4.9蛋白

Dematin**

48

EPB49

8p21.1

无

带4.9蛋白

P55**

55

MPP1

Xq28

无

带5蛋白

β肌动蛋白

43

ACTB

7pter-q22

无

带5.5蛋白

原肌球调节蛋白

43

TMOD

9q22

无

带6蛋白

G-3-PD△

35

GAPD

12q13.31-p13.1

无

带7蛋白

Stomatin

31

EPB72

9q33-34

HST

带7蛋白

原肌球蛋白

27

TPM3

1q31

无

PAS-1

血型糖蛋白A△△

36

GYPA

4q28-31

HE

PAS-2

血型糖蛋白C

32

GYPC

2q14-21

HE

PAS-3

血型糖蛋白B

20

GYPB

4q28-31

无

血型糖蛋白D

23

GYPD

2q14-21

无

血型糖蛋白E

GYPE

4q28-31

无

Rh抗原（Rhmod、Rhnull）缺乏

Rh缺乏综合征

糖基化肌醇磷脂连接蛋白

（PGI锚链

蛋白）缺失

阵发性睡眠性血红蛋白尿

HE为遗传性椭圆形红细胞增多症；HS为遗传性球形细胞增多症；HAc为遗传性棘形红细胞增多症；HPP为遗传性热异形红细胞症；ASO为东南亚卵圆形红细胞增多症；HST为遗传性口形红细胞增多症；G-3-PD为3-磷酸甘油醛脱氢酶；CDA为先天性红细胞生成异常性贫血。*为带2.1、带2.2、带2.3和带2.6蛋白系红细胞锚蛋白异构体；**为Dematin及P55在带4.9蛋白区域内；△为红细胞带6蛋白含量不同；△△为仅在PAS胶上检出

红细胞膜蛋白连接方式主要有两种：膜骨架蛋白之间的水平连接和膜骨架蛋白与膜内在蛋白之间的垂直连接。这两种方式的连接是膜蛋白与膜脂质组装成完整的红细胞膜和特有的盘状双面凹的形态。红细胞的这一特定形态使红细胞膜具有适宜的柔软性和刚性的变形能力。遗传性和继发性因素影响膜蛋白的生成和交联时，均可以导致红细胞形态改变及其寿命缩短。一般认为，水平连接的膜蛋白相互作用异常导致HE（包括热异形红细胞增多症和东南亚卵圆形红细胞增多症），HS则以垂直连接的膜蛋白异常为特征，是脂质双层与骨架蛋白解偶联和细胞膜微囊泡丢失的结果。

三、红细胞膜表面积/容积比变化与形态

评价红细胞形态变化的主要原因是红细胞膜表面积/容积比的变化。正常成熟红细胞膜表面积为μm2，容积（体积）为90fl，面积与容积比约为1.5：1，即表面积比包裹细胞内容物所需要的最小面积至少要大50%以上。过量的表面积使红细胞呈现特独的双面凹圆盘形，平均直径7.2μm（6~9μm），平均厚度2μm，边缘最厚处为2.5μm，中央最薄处为1μm。这一特性使红细胞具有柔软的变性能力，当通过3μm的毛细血管和血窦时可以变成细长形，尔后又立即恢复圆盘状形态。未成熟红细胞的膜骨架结构不完善，加之细胞核的存在，细胞变形性差，故正常情况下不能通过骨髓-血液屏障进入血循环。

血液涂片经Wright-Giemsa染色后盘形双面凹形红细胞呈现的中央淡染区，约占1/3。红细胞淡染区的变化可以提示红细胞病变的原因。如淡染区扩大，呈小细胞低色素性和靶形形态，表明红细胞表面积与容积比增大，即红细胞内容物减少，常见于缺铁性贫血和珠蛋白生成障碍的各类溶血性贫血。淡染区缩小则表明红细胞表面积与容积比缩小，红细胞呈球形、口形、杯碗形等，是遗传性和继发性膜病变所致溶血性贫血的常见形态。肝病时有两种异常红细胞形态，其一是靶形红细胞增多，见于肝病较轻时，曾被认为常是阻塞性黄疸的先兆；其二是棘形红细胞增多，见于肝病较严重时。这两种异常形态红细胞都是红细胞膜脂胆固醇增多和细胞表面积增大的结果，

四、红细胞膜异常引起的溶血方式

红细胞膜功能紊乱和障碍的原因可以是内因性或外因性的。内因性即红细胞膜脂质或蛋白成分的不正常，这种情况大多是遗传性的。外因性是种种理化因素或免疫性损害超过了正常细胞膜所能承受的限度。红细胞膜紊乱和功能障碍导致细胞提前破坏，在临床上出现溶血症状。发生的溶血方式有三种：细胞破碎、整个细胞溶解和单核巨噬细胞吞噬。每一种溶血性贫血都可以有这三种溶血方式，不过可以以某种方式为主。红细胞膜受到直接的机械性损害严重时，红细胞可以整个溶解，发生血管内溶血，如行军性血红蛋白尿；当机械性损害轻时，细胞常发生破碎，变成盔形、三角形等破碎红细胞，但这些破坏红细胞最后也被单核巨噬细胞吞噬而清除，如微血管病性溶血性贫血；遗传性红细胞膜原发缺陷者，有HS、HE等，异常红细胞主要是被单核巨噬细胞识别和清除的。

五、红细胞膜异常溶血性贫血的类型

红细胞膜异常发生的溶血性贫血分为遗传性和获得性两个大类（表12-2）。遗传性为红细胞膜的原发性缺陷，继发性膜异常在于红细胞膜上的酶或血红蛋白或其他成分的获得性缺陷所致。遗传性膜缺陷者以慢性溶血、贫血、高胆红素血症、胆结石和脾大以及有家族史为特征，获得性者常缺乏这些特征。临床上，常见的获得性膜异常是严重肝病和尿毒症引起的棘形红细胞增多症和PNH。严格地说，几乎所有溶血性贫血都有红细胞膜的病变或损伤，但它们发病机制不同，临床特征也有所差异。

表12-2遗传性和获得性红细胞膜异常溶血性贫血的类型

遗传性异常

获得性异常

遗传性球形红细胞增多症

阵发性睡眠性血红蛋白尿

遗传性椭圆形红细胞增多症（包括遗传性热

异形红细胞症、东南亚卵圆形红细胞增多症

等）

球形红细胞增多症

梭状芽孢杆菌败血症

热损伤

生物毒素中毒（蛇伤、蜘蛛和昆虫咬伤）

遗传性口形红细胞增多症（包括遗传性干瘪

红细胞增多症等）

棘形红细胞增多症

肝病

尿毒症

维生素E缺乏

婴儿固缩红细胞增多症

RH抗原缺乏综合征

遗传性棘形红细胞增多症

脂蛋白缺乏症

Mcleod综合征（Kell抗原缺乏）

舞蹈病-棘形红细胞综合征