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背景与目的纤维蛋白原(Fibrinogen,Fg)是一种由2964个氨基酸组成的血浆糖蛋白,相对分子质量为340kDa。Fg又称作凝血因子Ⅰ,可在凝血酶作用下转化为不溶性纤维蛋白凝块,并能介导血小板聚集和粘附,对止凝血的过程起重要作用。它是由Aα、Bβ及γ肽链组成的对称性二聚体,且Aα、Bβ和γ肽链分别由FGA基因、FGB基因和FGG基因编码。当编码Fg基因(FGA/FGB/FGG)缺陷时,可引起Fg的含量和(或)功能异常,导致遗传性纤维蛋白原缺陷症(Congenital fibrinogen disorders,CFDs)。CFDs可分为两种:一种是Fg合成不足或完全缺乏,表现为血浆Fg含量降低,包括遗传性无纤维蛋白原血症和遗传性低纤维蛋白原血症;另一种是Fg结构和功能缺陷,即Fg质的异常,包括遗传性低异常纤维蛋白原血症和遗传性异常纤维蛋白原血症(Congenital dysfibrinogenemia,CD)。CFDs患者临床表现多样:无明显临床症状、出血、血栓形成等;一些女性患者可出现月经过多,孕期胎盘早剥、自发流产、产后出血等。CFDs遗传方式和突变类型多样,而不同的突变类型及突变位点引起其发病机制不同。因此,虽然国内外对CFDs的研究已经扩展到分子水平,但是对其具体的致病机理尚未完全清楚。本研究通过收集三例CFDs家系,分析其临床表现、相关病史及家族史等资料,结合常规凝血功能和肝肾功能检查结果,对CFDs患者进行基因突变位点检测、Fg功能分析、氨基酸保守性分析和体外功能试验等,探讨其发病机制。方法本研究共收集了三例CFDs家系。(1)对三例CFDs家系询问病史,调查家系,绘制系谱图;(2)抽取先证者及其家系成员的外周血,进行常规凝血功能检查(PT、APTT、TT、Fg-Clauss法和Fg-PT演算法)和肝肾功能检查;(3)提取血液DNA,设计并合成FGA、FGB和FGG基因全部外显子及其侧翼序列的上下游引物,进行PCR扩增及其产物测序,比对NCBI数据库中相关基因的标准序列,查找并明确患者基因突变的具体位点;(4)提取血浆Fg,通过SDS-PAGE电泳和染色分析Fg缺陷类型;(5)通过HPLC-MS/MS技术检测有无突变肽段;(6)检测Fg聚集功能;(7)通过SEM观察纤维蛋白凝块结构;(8)通过Clustal X2.1软件分析突变位点的氨基酸保守性;(9)通过构建Fg野生型和突变型的表达载体,转染CHO细胞,分析基因突变对Fg合成、分泌等影响;(10)通过血栓弹力图评估整体的凝血状态。通过以上方法,初步探讨CFDs分子发病机制。结果(1)三例先证者均有明显临床表现,如无明显诱因出血、术中大出血、术后出血等。先证者Ⅰ和先证者Ⅱ的Fg-Clauss法结果均显著低于Fg-PT演算法结果;先证者Ⅲ的Fg-Clauss法和Fg-PT演算法明显一致性降低。三例先证者肝肾功能检测结果均无异常。(2)基因测序显示,先证者ⅠFGA基因上的第2号外显子存在c.103C>T杂合突变(p.Arg35Cys错义突变),FGA基因上的第5号外显子存在c.911A>G杂合突变(p.Thr331Ala错义突变);先证者ⅡFGA基因上的第2号外显子存在c.104G>A杂合突变(p.Arg35His错义突变);先证者ⅢFGB基因上的第8号外显子存在c.1299G>A杂合突变(p.Trp433Stop无义突变),FGG基因上的第3号外显子存在c.274C>T杂合突变(p.Leu92Phe错义突变)。(3)非还原性SDS-PAGE电泳和考马斯亮蓝染色显示,三例先证者及正常对照者均可见Fg多聚体条带;还原性SDS-PAGE电泳和考马斯亮蓝染色显示,三例先证者及正常对照者均可见Aα、Bβ和γ条带,未见异常条带。(4)HPLC-MS/MS显示,先证者Ⅰ和先证者Ⅱ血浆Fg中均存在正常肽段和异常肽段,先证者Ⅲ血浆Fg未检测到突变肽段。(5)Fg聚集功能显示,与正常对照者相比,先证者Ⅰ和先证者ⅡFg聚集曲线的OD值变化小,有明显延迟停滞期,且最大OD值较低;先证者ⅢFg聚集曲线无明显延迟停滞期,且OD值变化、最大OD值均与正常对照者相差不大。(6)SEM显示,先证者Ⅰ纤维粗细较一致,排列较整齐,纤维网络空间的结构较疏松,纤维节点较多;先证者Ⅱ纤维粗细不均,排列不齐,纤维网络的空间结构疏松且孔径增大,纤维节点较多,纤维丝末端卷曲成团。先证者Ⅲ纤维粗细较一致,排列较整齐,纤维网络的空间结构相对疏松且孔径略大,纤维节点少见。(7)氨基酸保守性比对分析显示,Aα链Arg35和Bβ链Trp433呈现高度保守。(8)体外功能实验显示,Aα链Arg35Cys突变和Aα链Arg35His突变均不会影响Fg的转录和分泌,Bβ链Trp433Stop突变可能影响Fg的正常分泌。(9)血栓弹力图显示,先证者Ⅰ的R值降低;先证者Ⅱ的结果均在正常范围;先证者Ⅲ的K值增大且Angle值减小,CI值降低。结论1.通过对三例先证者及其家系成员进行表型和基因型研究,先证者Ⅰ和先证者Ⅱ均诊断为遗传性异常纤维蛋白原血症。先证者Ⅲ诊断为遗传性低纤维蛋白原血症。2.本研究的先证者ⅠAα链Arg35Cys突变和先证者ⅡAα链Arg35His突变均为热点突变,与其他文献报道一致。先证者ⅢFGB基因第8号外显子c.1299G>A杂合突变(p.Trp433Stop)为国内外首次发现。3.先证者ⅠAα链Arg35Cys突变和先证者ⅡAα链Arg35His突变均能导致聚集功能异常;先证者ⅢBβ链Trp433Stop突变可能影响Fg的正常分泌。4.先证者Ⅰ血栓弹力图的R值降低,提示患者体内因子活性升高,血液呈高凝状态;先证者Ⅱ血栓弹力图的结果均在正常范围,提示患者体内因子活性、凝血状况等正常;先证者Ⅲ血栓弹力图结果中的K值增大且Angle值减小,提示血凝块聚合的速率减低、Fg功能低下;CI值降低,表明患者体内呈低凝状态,提示其可能有较高的出血风险。