儿童地中海贫血携带者中，当同时遗传珠蛋白基因三倍体时出现的临床表型异质性

《Annals of Hematology》：Clinical phenotypic heterogeneity in pediatric-thalassemia carriers co-inherited with-globin gene triplication

　　摘要 目的：研究同时携带α-珠蛋白基因三倍体的β-地中海贫血携带者的表型和血液学特征。方法：回顾性分析2018年1月至2022年12月期间在我们医院诊断为β-地中海贫血携带者并伴有α-珠蛋白基因三倍体的3名儿童患者的病例。收集并全面分析了详细的临床数据，包括病史、体格检查结果、血液学参数、基因检测结果和随访记录。基因检测采用基于组合探针-锚定聚合酶链反应（cPAS）技术的下一代测序（NGS）技术，对α-珠蛋白基因三倍体和β-珠蛋白基因突变进行检测。结果：病例1：一名5岁9个月的女童，患有β?-地中海贫血并伴有αααanti3.7突变，表现为面色苍白和轻度小细胞低色素性贫血（血红蛋白（HGB）：102 g/L）。病例2：一名2岁7个月的男童，患有β?-地中海贫血并伴有αααanti4.2突变，无症状，仅表现为平均红细胞体积（MCV）和平均红细胞血红蛋白（MCH）降低。病例3：一名10岁的男童，患有β?-地中海贫血并伴有αααanti4.2突变，表现为轻度面色苍白、生长迟缓、轻度贫血（通过HGB指标显示），以及超声检查发现的脾脏轻度肿大。所有三例均被诊断为轻度小细胞低色素性贫血。6个月大后，血液学参数没有显著下降。并发感染导致贫血暂时加重（进展为中度贫血），但在感染控制后症状缓解。结论：β-地中海贫血携带者同时携带α-珠蛋白基因三倍体可能与非输血依赖性表型相关，表现出轻微且多样的临床表现。这强调了全面产前诊断咨询的重要性。

引言 β-地中海贫血是全球最常见的单基因遗传性血红蛋白病之一，由β-珠蛋白基因（HBB）突变引起，导致β-珠蛋白链合成减少或缺失[1,2,3]。该疾病在地中海地区、中亚、中东、中国南部、印度以及非洲和南美洲的部分地区非常普遍[1, 3]。中国人群中β-地中海贫血的携带率约为3%–8%，对公共卫生构成重大负担[3]。β-地中海贫血携带者通常没有明显的临床症状，寿命、生长、发育、智力和外观均正常[4]。实验室检查结果显示红细胞出现轻度小细胞低色素性改变（平均红细胞体积（MCV）< 80 fL和/或平均红细胞血红蛋白（MCH）< 27 pg），HbA2水平升高（3.5%–7.0%），而碱抗性血红蛋白（HbF）水平正常或略有升高[5]。相比之下，β-地中海贫血中间型表现出显著的表型异质性，从轻度贫血到中度至重度贫血不等，伴有肝脾肿大和生长迟缓，甚至需要定期输血和铁螯合治疗[6, 7]。β-地中海贫血的临床严重程度与α-和β-珠蛋白链合成之间的不平衡密切相关[3]。α-珠蛋白基因三倍体是由于16号染色体上α-珠蛋白基因簇（HBA1/HBA2）的同源重组过程中发生不等交叉互换所致[8, 9]。已鉴定出两种主要的α-珠蛋白基因三倍体亚型：αααanti3.7和αααanti4.2[9]。α4.2基因的表达水平（大约是α3.7基因的三倍），理论上会导致α/β珠蛋白链比例更加不平衡[8, 9]。β-地中海贫血携带者同时携带α-珠蛋白基因三倍体会进一步加剧α-珠蛋白链的相对过剩，从而增加更严重临床表现的风险，这也是该基因型被归类为β-地中海贫血中间型的原因之一[10]。然而，由于这种基因型组合的罕见性，目前对其临床表型和血液学变化的认识仅限于少数病例报告或小样本量的研究。先前的研究表明，携带α-珠蛋白基因三倍体的β-地中海贫血携带者可能在成年后出现轻度至中度贫血[11, 12]。少数病例报告指出，这种基因型组合可能导致更严重的贫血和不同的输血需求[10]。然而，关于儿童早期的临床表现和血液学变化的研究很少。为填补这一知识空白，我们回顾性分析了3例同时携带α-珠蛋白基因三倍体的β-地中海贫血患儿的病例，系统描述了他们的临床表现、血液学参数、遗传特征和随访结果。本研究的目的是提高对这种罕见基因型-表型组合的理解，并为精确的临床管理和产前遗传咨询提供依据。

材料与方法 研究设计和参与者 本回顾性病例分析在武汉儿童医院进行。我们回顾了2018年1月至2022年12月期间诊断为β-地中海贫血携带者并伴有α-珠蛋白基因三倍体的儿童的医疗记录。纳入标准包括：（1）基因确认为杂合子β-地中海贫血突变；（2）同时存在α-珠蛋白基因三倍体（αααanti3.7或αααanti4.2）；（3）年龄小于14岁。共纳入3名符合这些标准的中国儿童患者。

数据收集 临床数据从电子医疗记录中提取，包括人口统计信息、家族史、体格检查结果（如面部特征、脾肿大）和临床过程。生长参数（身高和体重）根据中国儿童的标准生长曲线进行评估。详细记录了病史、并发感染史、系统性疾病和解剖异常。

血液学分析 外周血样本收集于EDTA-K2抗凝管中。使用自动血液分析仪（Sysmex XS-1000i，Sysmex Corporation，日本神户）分析血液学参数，包括红细胞（RBC）计数、血红蛋白（HGB）、平均红细胞体积（MCV）和平均红细胞血红蛋白（MCH）。

血红蛋白分析 血红蛋白分析包括使用Capillarys 2 FLEX PIERCING系统（Sebia，Lisses，法国）进行毛细管电泳（CE），严格遵循制造商的说明，定量HbA、HbA2和HbF。

基因分析 使用商业DNA提取试剂盒从外周血白细胞中提取基因组DNA。采用基于组合探针-锚定聚合酶链反应（cPAS）技术的下一代测序（NGS）（MGISEQ-2000，MGI Tech Co., Ltd.，中国深圳）对α-和β-地中海贫血突变进行基因检测。该方法可同时检测α-珠蛋白基因簇（包括αααanti3.7和αααanti4.2）的拷贝数变异（CNVs）以及β-珠蛋白基因的点突变或缺失。测序数据与人类参考基因组（GRCh37/hg19）对齐，数据分析和变异注释使用仪器标准生物信息学流程进行，该流程已先前验证[13]。

伦理声明 本研究获得了武汉儿童医院伦理委员会的批准（2026R007）。所有参与者的父母或法定监护人已签署书面知情同意书，同意将其临床和遗传数据用于研究和出版目的。

病例报告 本研究共纳入3名同时携带α-珠蛋白基因三倍体的β-地中海贫血携带者。表1总结了他们的详细人口统计、遗传和临床特征。尽管所有三例的基因型组合理论上与更严重的表型相关，但观察到的临床表现表现出显著异质性。病例1（αααanti3.7）和病例2（αααanti4.2）的临床过程相对良性。病例1仅表现为轻度面色苍白，而病例2通过新生儿筛查发现，在整个随访期间均无症状，生长和发育正常。相比之下，病例3（αααanti4.2）表现出更严重的表型，包括轻度面色苍白、生长迟缓（身高和体重处于第10-25百分位之间）以及超声检查发现的脾脏轻度肿大。值得注意的是，如表1所示，病例3有Nutcracker综合征的病史，并伴有显微镜下血尿。虽然Nutcracker综合征很少导致贫血或生长迟缓，大多数患者病情较轻[14]，但这一并发症使病例3与其他两例不同，提示表型严重性可能受到非遗传因素的影响。

表1 三例儿童患者的 demographic 和临床特征 在最后一次随访时，所有三例均表现为典型的小细胞低色素性贫血，表现为MCV和MCH显著降低，而RBC计数正常或代偿性升高（表2）。所有病例的HbF水平均升高，尤其是在婴儿病例2中更为明显。表2中的铁代谢参数比较显示，病例3的血清铁水平（16.88 μmol/L）明显低于同样具有αααanti4.2基因型的病例2（74.0 μmol/L）。尽管病例3的铁蛋白水平在正常范围内，但在Nutcracker综合征相关的慢性血尿背景下，较低的血清铁水平表明铁代谢的微妙紊乱可能促进了生长迟缓和更明显的临床表型，而不仅仅是珠蛋白基因不平衡所致。

表2 最后一次随访时的血液学和生化参数 长期分析揭示了这种基因型组合的血液学参数动态变化（图1）。病例2在出生后的前3个月内保持正常的血液学指标。然而，在γ-珠蛋白基因生理沉默和HbF下降后，3个月后HGB、MCV和MCH逐渐降至正常范围以下，清楚地说明了从“生化无症状”状态到临床表型表现的转变。尽管病例1和3在生命的前三年缺乏连续的纵向数据，但6个月以上所有病例的血液学参数相对稳定，没有明显的年龄相关恶化。仅在并发感染期间观察到贫血暂时加重（进展为中度严重），但这些情况在感染控制后迅速缓解，且没有患者因持续贫血需要输血支持。

图1 三例患者的血液学参数变化。（A）红细胞计数。（B）血红蛋白浓度。（C）血细胞比容。（D）平均红细胞体积。（E）平均红细胞血红蛋白。（F）平均红细胞血红蛋白浓度

讨论 同时携带α-珠蛋白基因三倍体的β-地中海贫血携带者是一种罕见的基因组合，常与β-地中海贫血中间型相关，其临床表型高度异质[10,11,12]。本研究系统分析了3例具有这种基因型组合的儿童患者，结果显示他们的临床表现从无症状到轻度贫血、生长迟缓和轻度脾肿大不等。所有病例的贫血均不随年龄显著恶化，仅在并发感染期间出现短暂的中度贫血，感染控制后症状缓解。这些发现与近期大量研究报告一致，表明这种基因型组合通常导致非严重表型[11, 12]。例如，中国南部的一项流行病学研究表明，在随访的病例中，没有患者有输血史，主要表现为轻度至中度贫血[11]。同样，泰国的一项队列研究表明，双重杂合子主要表现为非输血依赖性地中海贫血，血红蛋白水平波动较大，但很少需要定期干预[12]。这与一些早期个别病例报告描述的需要定期输血的中度至重度贫血形成鲜明对比[10]。这种表型变异的原因可能与以下因素有关：

首先，β-珠蛋白基因突变的类型可能会影响临床表型。β-地中海贫血携带者分为β?-地中海贫血携带者（完全缺乏β-珠蛋白链合成）和β?-地中海贫血携带者（β-珠蛋白链合成减少）[3]。例如，尽管病例1携带IVS-II-654（G > C）突变——在分子水平上被归类为β+突变，但在临床上通常表现为严重的β?表型——但该患者仅表现出轻微的苍白。相反，病例3携带典型的β+突变IVS-I-5（G > C），表现出更明显的临床症状和较低的MCV/MCH值。这表明，仅依赖经典的β?/β?分类或理论上“严重”的β突变不足以预测最终的临床表型，强调了需要全面考虑基因型的必要性。

其次，α-珠蛋白基因三倍体的具体亚型（αααanti4.2和αααanti3.7）理论上被认为会影响病情的严重程度。虽然α4.2基因通常比α3.7基因表达水平更高，理论上可能导致更严重的α/β链失衡[8, 9]，但目前临床证据缺乏确凿案例表明αααanti4.2总是比αααanti3.7导致更严重的表型。在我们的研究中，由于病例之间的β突变背景不同，无法直接进行基因型与表型的比较。因此，三倍体亚型本身并不能决定临床结果，最终表型可能受到整体遗传背景和环境因素的调节。

第三，非遗传因素和共病可能显著影响临床表型，使基因型与表型之间的关联变得复杂。尽管先前的研究表明，与铁代谢、红细胞生成和氧化应激相关的基因中的单核苷酸多态性（SNPs）等遗传修饰因子可以影响地中海贫血的临床严重程度[8, 9, 15]，但临床共病也不容忽视。在我们的研究中，病例3与病例2相比表现出生长迟缓和相对较低的血清铁水平。尽管其铁蛋白水平正常，但其Nutcracker综合征病史和显微镜下血尿提示，即使是非临床性的慢性铁丢失也可能作为环境因素加剧了表型，但这仍是一个需要更大样本验证的假设。这表明，对于具有此类复杂基因型的携带者，临床管理应包括对共病的全面评估，而不仅仅是将所有症状归因于珠蛋白基因缺陷。

本研究中的另一个有趣发现是，病例2在出生后的前三个月内血液学参数正常，但在三个月后发展为小细胞性低色素性贫血。这可能是由于新生儿时期γ-珠蛋白基因未能完全沉默，导致HbF水平较高[7, 16]。HbF可以与多余的α-珠蛋白链结合，减少其沉积和对红细胞的氧化损伤，从而缓解贫血[7, 16]。随着三个月大后γ-珠蛋白基因逐渐沉默，HbF水平下降，α/β珠蛋白链的比例失衡变得更加明显，导致贫血的表现。这与β-地中海贫血的发育模式一致[4, 7]。

从临床管理的角度来看，病例2的纵向病程提供了一个重要的实际教训。尽管该婴儿在临床上无症状，但仍接受了频繁的血液学检查（通常与常规儿童健康检查和疫苗接种同时进行）。这种密集的监测主要是由父母对新生儿筛查结果异常的担忧驱动的，而不是由于临床恶化。对于儿科医生来说，这突显了护理的一个关键方面：在管理具有这种特定基因型组合的婴儿时，临床医生必须主动并详细解释出生后几个月内血液学指标从正常变为轻度下降的原因是HbF的自然生理下降，从而导致预期的轻度、稳定的贫血。预先的指导对于减轻父母的心理负担、避免不必要的密集监测以及避免不必要的过度医疗（如不必要的输血干预）至关重要。

这项研究的临床意义如下：首先，同时携带α-珠蛋白基因三倍体的β-地中海贫血携带者可能表现为轻度贫血，不需要输血，这与之前的认知不同，即这种基因型组合必然会导致中度至重度贫血[10]。因此，临床管理应根据患者的具体表型进行个性化，避免不必要的输血。其次，同时发生的感染可能会加重这些患者的贫血，因此积极预防和治疗感染非常重要。第三，对于高风险家庭的产前遗传咨询应包括关于这种基因型组合的表型异质性的信息，并对胎儿的基因型和潜在表型进行全面评估，以帮助家庭做出明智的决定。

这项研究有几个局限性。首先，样本量较小（只有三个病例），这可能限制了结果的普遍性。其次，我们没有对珠蛋白基因簇之外的遗传修饰因子进行基因检测，因此无法完全解释表型变异的机制。第三，随访时间相对较短，生长和发育、铁过载以及贫血的进展等长期结果需要进一步观察。未来需要更大样本量和更长时间随访的研究来验证我们的发现，并探讨遗传修饰因子在表型变异中的作用。

总之，同时携带α-珠蛋白基因三倍体的儿童β-地中海贫血携带者表现出显著的临床表型异质性。大多数病例表现为轻度小细胞性低色素性贫血，随着年龄的增长不会显著恶化，在并发感染期间可能会出现短暂的中度贫血。表型变异可能与β-珠蛋白基因突变类型、α-珠蛋白基因三倍体亚型以及珠蛋白基因簇之外的遗传修饰因子有关。全面的基因检测和长期随访对于准确评估疾病严重程度和个性化临床管理至关重要，从而避免过度检测和治疗。产前遗传咨询应充分告知家庭关于这种基因型组合的表型异质性，以帮助家庭做出明智的决策。