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纤溶系统和凝血系统在维持人体健康的生理功能中都有着重要的作用,它们在机体内保持着既矛盾又统一的动态平衡关系。纤溶系统的主要作用是溶解沉积在人体血管内和血管间质中的纤维蛋白(fibrin,Fb),使血管以及各腺体管道保持通畅,或者使已经形成的血栓凝块溶解血流复通。凝血系统的作用则是在机体受伤后通过一系列凝血蛋白的级联反应,形成牢固的纤维蛋白止血块,防止机体过度出血。同时,凝血系统反应的产物正是纤溶系统作用的底物。遗传性纤溶酶原缺陷症( hereditary plasminogen deficiency)和遗传性纤维蛋白原缺陷症(hereditary fibrinogen deficiency)都是由编码相应蛋白的基因PLG和FGA,FGB, FGG突变引起的机体纤溶系统和凝血系统异常的疾病。不管是纤溶系统还是凝血系统异常都会对人体造成严重的影响,因此研究该类疾病的表型和基因型变异对于阐明疾病的发病机制,帮助临床诊断、治疗及预防疾病的发生有很重要的意义。本研究对一个遗传性纤溶酶原缺陷症家系和一个遗传性纤维蛋白原缺陷症家系进行表型诊断和基因型分析,旨在初步探讨其分子致病机制。 目的: 对一个遗传性纤溶酶原缺陷症家系和一个遗传性纤维蛋白原缺陷症家系所有成员进行实验室表型及基因突变检测,明确其致病基因,并运用多个生物信息学软件对突变位点进行分析,初步探讨其分子致病机制。 方法: ⑴先证者1为一个25岁的中国男性,从事电脑软件设计工作。因无明显诱因头痛半个月,伴呕吐、失眠入院。头颅电子计算机 X射线断层扫描显示左侧顶叶出血,头颅核磁共振显示左侧额顶叶多发脑肿胀及出血,临床诊断为“颅内静脉窦血栓形成”。患者家系共3代14人,除先证者爷爷有下肢静脉血栓形成史外,其他成员均无相关症状出现。⑵先证者2为一个21岁的中国女性,公司职员。因月经不规则3月余入院,肛检右侧附件区扪及一直径约10cm的包块,活动度尚可,无压痛,临床诊断为“右侧卵巢囊肿”。患者家系共2代3人,母亲自诉有月经过多史,父亲无相关症状。⑶采集两个先证者及其家系成员的外周静脉血,用0.109 mol/L的枸橼酸钠抗凝,3000 rpm离心15 min,上层乏血小板血浆用于各指标检测;用凝固法检测凝血酶原时间(prothrombin time,PT)、活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time,APTT)、凝血酶时间(thrombin time, TT)、纤维蛋白原功能水平(fibrinogen,FIB)和蛋白S活性(protein S activity, PS:A);免疫比浊法检测D-二聚体(D-Dimer,D-D)、纤维蛋白(原)降解产物[fibrin(ogen) degradation products,FDP(s)]和纤维蛋白原抗原(fibrinogen antigen, Fg:Ag)水平;发色底物法检测抗凝血酶活性(antithrombin activity,AT:A)、蛋白C活性(protein C activity,PC:A)和纤溶酶原活性(plasminogen activity,PLG:A);酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测纤溶酶原抗原(plasminogen antigen,PLG:Ag)水平。⑷用高盐法提取两个先证者及其家系成员的外周血基因组DNA;根据纤溶酶原基因序列(GenBank ID:AY192161.1)和纤维蛋白原基因序列(GenBank ID:M64982、M64983和M10014)设计引物,用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增纤溶酶原(plasminogen,PLG)和纤维蛋白原(fibrinogen,Fg)基因所有外显子及其侧翼区,包括5’、3’端非编码区。扩增产物经纯化后直接测序,并与美国国立生物信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)提供的PLG和Fg基因序列进行比对,寻找基因突变位点,并通过反向测序、限制性酶切分析(PLG基因突变)、克隆测序(FGG基因突变)及非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳-银染色(FGG基因突变)验证突变位点的可靠性。⑸用ClustalX-2.1-win软件分析突变位点基因的保守性;用PolyPhen-2、PROVEAN、SIFT和MutationTaster四个在线生物信息学软件,通过评分结果预测突变(点突变)对蛋白质功能的影响;最后用Swiss-pdbViewer软件和Pymol软件分析突变前后蛋白质空间结构及分子间作用力的改变。 结果: ①先证者1的PLG:A降低为47%,PLG:Ag含量正常;基因测序发现PLG基因15号外显子存在一个杂合错义突变c.1858G>A导致p.Ala601Thr。家系成员中爷爷、父亲、大姑、三叔、姐姐和大堂妹PLG:A均降低为正常值的50%左右,PLG:Ag含量正常,并且均携带此突变;奶奶、母亲、二叔、二姑、表姐、表哥和小堂妹PLG:A和PLG:Ag含量均正常,并且为此突变的野生型。反向测序及限制性酶切分析也验证了此突变确实存在。②先证者2的FIB降低为0.30 g/L,Fg:Ag含量正常。基因测序发现FGG基因8号外显子存在一个杂合缺失突变c.944_c.952 delCCTTTGATG(共缺失9个碱基)导致氨基酸289_291delAla,Phe,Asp(共缺失3个氨基酸)。其母亲FIB降低为0.42 g/L,Fg:Ag含量正常,同样携带此突变;其父亲FIB和Fg:Ag含量均正常,为此突变的野生型。反向测序、克隆测序及非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳-银染色也验证了此突变确实存在。③ClustalX-2.1-win软件分析结果表明PLG基因的Ala601残基和FGG基因的Ala289,Phe290,Asp291残基在同源物种间高度保守。PolyPhen-2、PROVEAN、SIFT和 MutationTaster四个在线生物信息学软件预测结果表明,PLG基因的p.Ala601Thr突变为有害突变,能够影响蛋白质的功能,引起相应疾病;Swiss-pdbViewer和Pymol软件通过对PLG和Fg突变前后的蛋白质模型进行分析,结果表明突变引起蛋白质的氢键和分子间作用力发生变化。 结论: ⑴遗传性纤溶酶原缺陷症家系先证者,PLG:A降低,PLG:Ag含量正常,为Ⅱ型纤溶酶原缺陷症,即异常纤溶酶原血症,突变基因为PLG的p.Ala601Thr。⑵遗传性纤维蛋白原缺陷症家系先证者,FIB降低,Fg:Ag含量正常,为Ⅱ型纤维蛋白原缺陷症,即异常纤维蛋白原血症,突变基因为 FGG的289_291delAla,Phe,Asp。⑶两个家系先证者 PLG和 Fg血浆活性水平降低分别与 p.Ala601Thr和289_291delAla,Phe,Asp基因突变有关。⑷遗传性异常纤溶酶原血症及p.Ala601Thr为国内首次报道;遗传性异常纤维蛋白原血症的289_291delAla,Phe,Asp突变为国际上首次次报道。