结构生物化学/蛋白质功能/血红素/血红蛋白/镰状细胞病
镰状细胞性贫血是一种遗传性疾病，患有这种疾病的人会产生形状异常的红血球 - 呈镰刀状的细长形状，而不是正常的球形血红蛋白 - 从而降低了其对氧气的亲和力。镰状细胞性贫血是一种从家族成员那里遗传下来的疾病，患病者红血球会形成异常的镰刀形，而不是圆形（甜甜圈形）。更深入地观察红血球发现，受影响细胞中的血红蛋白会形成大型的纤维状聚集体，导致其呈镰刀形。这种形状会堵塞毛细血管，阻碍血液流动，导致循环不良，并导致中风、器官损伤和细菌感染的风险增加。贫血是由镰刀形细胞在循环系统中保留的时间不如正常血细胞长，以及产生这些细胞的骨髓无法跟上制造新细胞的速度造成的。镰状细胞病通常是一种致命的遗传性疾病，主要与非洲裔人有关。受镰状细胞性贫血影响的人的主要区别在于，当血红蛋白脱氧时，血红蛋白会弯曲成“镰刀”形。事实上，氧化的血红蛋白与正常人中的氧化的血红蛋白相同。 [1] 提到的血红蛋白有两个部分：血红素和珠蛋白。血红素含有铁，用于通过血液循环运输氧气。珠蛋白是一种复杂的蛋白质，可以使血红蛋白保持液态。 [1]
- 最为人知的症状是贫血 - 愈合和生长的延迟，以及影响身体其他部位的氧气流动。这通常会导致苍白、虚弱和疲劳。 - 其他症状包括黄疸，即皮肤、口腔和眼睛变黄，这是由于过量的死亡镰刀形细胞在肝脏过滤它们之前积累的胆红素沉积造成的。 - 脾脏肿大、瘢痕和损伤，如果镰刀形细胞聚集在脾脏。 - 肺部综合征，如果镰刀形细胞出现在胸部，这会导致肺损伤。 - 镰刀形细胞危象，由镰刀形细胞在血管中聚集并收缩血流引起。这会导致疼痛、肿胀，并可能导致死亡。这些症状通常在四岁之后才会出现。其他一些症状包括呼吸急促、心率加快、苍白、疲劳或眼睛和皮肤发黄。[PubMed 健康]。
镰状细胞性贫血的并发症
镰状细胞性贫血对身体的不同部位的影响不同。例如，“手足综合征”可能影响手或脚，或同时影响两者。对于婴儿来说，这通常是镰状细胞病的第一个征兆。当手和/或脚的小血管被镰刀形细胞阻塞时，就会发生这种情况。这个过程的结果会导致发烧、骨骼疼痛和/或手和/或脚表面的肿胀。
镰状细胞性贫血的另一个并发症是“脾脏危象”。当脾脏由于过量的镰刀形细胞流入而变得过大时，就会发生这种情况。在这种情况下，这些细胞会堵塞脾脏并破坏其正常功能，即通过过滤异常红血球来抵抗感染。如果没有脾脏的正常功能，过载很快会导致脾脏萎缩。纠正这种异常的唯一方法是进行输血。此外，脾脏是人体抵抗感染最重要的器官。如果没有适当的功能，可能会发生感染，这些感染可能会在几天内致人死亡。对于幼儿来说，肺炎是镰状细胞病最常见的感染。
急性胸部综合征与肺炎非常相似，是一种由镰状细胞病引起的危及生命的疾病。当镰刀形细胞流入肺部并引起发烧和胸痛等症状时，就会发生这种情况。当肺损伤在长时间内持续存在时，就会导致肺动脉高压。症状包括呼吸模式不规律和高血压。
镰状细胞病会对儿童的生长发育和青春期产生重大影响。基本上，患有这种疾病的儿童会发生红血球短缺，导致他们的生长速度相对于没有这种疾病的儿童减慢。当这些儿童长大成人后，他们通常比普通成年人更瘦更矮。此外，患有镰状细胞性贫血的人可能还会出现一些感染症状，例如：骨骼感染、胆囊感染、肺部感染、泌尿道感染、生长发育和青春期延迟，甚至关节炎引起的关节疼痛。[PubMed 健康]。
两种形式的中风也可能由镰状细胞病引起。一种形式的中风发生在镰刀形细胞流入大脑并阻塞血管时。第二种形式的中风是第一种情况的结果；血管破裂。如果这种并发症没有导致死亡，那么患者可能会出现学习障碍或瘫痪。
视力也可能受到镰状细胞病的影响。为了获得清晰的视力，我们的小血管必须能够将氧气输送到眼睛。如果小血管被镰刀形细胞阻塞，视网膜的薄层就会受损。由于视网膜负责将我们看到的东西的图像发送到大脑，如果没有这种功能，就会导致失明。
“胆结石”是一种并发症，是由死亡红血球释放血红蛋白造成的。此外，由于一种称为胆红素的化合物过载，胆囊中可能会形成结石。当食用肥腻食物时，人们可能会在腹部右侧、右肩或肩胛骨之间感到不适。还会出现恶心、呕吐、出汗和发冷。
对于 10 岁到 50 岁的人来说，腿部可能会形成溃疡。它们可以治疗，但会复发。
镰状细胞病最严重但罕见的并发症之一是多器官功能障碍，当三个主要器官衰竭时就会发生这种情况。这会导致患者精神状态的严重影响，例如疲倦和对日常活动普遍失去兴趣。发烧也很常见。
治疗
由于被称为血管闭塞的危象，患有镰状细胞病的人会经历疼痛发作。然而，有各种类型的治疗方法可用。一种用于治疗患有镰状细胞病的儿童的治疗方法是服用叶酸和青霉素。这种治疗需要患者终生每天服用 1 毫克叶酸。由于患者的免疫系统发育不全，他们在五岁时必须每天服用青霉素。
对于儿童来说，骨髓移植有助于抑制这种严重疾病。
羟基脲是一种可以重新激活胎儿血红蛋白的药物，可以延长患有镰状细胞性贫血的人的寿命。这种药物也用于化疗。
目前，基因治疗正在作为治疗这些疾病的可能方法进行研究。此外，还使用了植物化学物质，如尼克酸。
总的来说，患有镰状细胞性贫血的人需要持续不断地接受治疗。为了获得更好的治疗，他们必须寻求医疗保健提供者的帮助，以及负责治疗镰状细胞性贫血疾病的诊所的帮助。在医院或诊所，患者可以接受治疗镰状细胞性贫血的治疗，例如输血、止痛药、大量液体和抗生素来预防细菌感染。但是，有些人可能需要进行透析或肾脏移植，眼科手术，甚至腿部溃疡的伤口护理。[PubMed 健康]。
通过研究受影响细胞中血红蛋白的氨基酸序列，科学家们发现，血红蛋白β链的第 6 位上有一个谷氨酸被缬氨酸取代，导致了这种疾病。这种突变的血红蛋白被称为 S-血红蛋白，代表镰状细胞性贫血。当血红蛋白处于 T 状态时，额外的缬氨酸残基会结合到其他 S-血红蛋白分子上的疏水区域，形成血红蛋白链，进而将红血球拉伸成其特有的镰刀形。这种危险的影响只发生在脱氧血红蛋白上，因为氧化的血红蛋白具有 R 构象，可以覆盖额外的缬氨酸结合的疏水斑块。患有这种疾病的人必须从父母双方遗传了这种突变，因为这是一种隐性遗传。隐性遗传意味着这种疾病只有在个体的两个等位基因都编码这种性状时才会表达。总之，镰状细胞性贫血是由突变的脱氧血红蛋白分子聚集引起的，聚集是由一个 Hb 分子的 β 链上的 Val 6 与另一个脱氧血红蛋白分子的 β 链上的疏水斑块（由 Phe 85 和 Val 88 形成）之间的相互作用引起的。
诊断
患有镰状细胞性贫血的人的血红蛋白水平通常较高。血片分析可能会出现脾功能减退。
可以在血片中加入亚硫酸氢钠来促进镰刀形细胞的形成。还可以使用“镰刀形细胞溶解度试验”来检测镰刀形血红蛋白的存在。
凝胶电泳可用于检测血红蛋白的异常。
西非人中，1/100的人患有镰状细胞性贫血，相比世界上其他地区，该地区有更多的人群携带镰状细胞性状。由蚊子传播的原生动物 *疟原虫* 会感染红细胞，使其粘附在毛细血管壁上，阻碍血液流向重要器官。西非人患镰状细胞性贫血概率高的原因，是由于该地区普遍存在的疟疾。携带镰状细胞性贫血基因的个体对疟疾有更强的抵抗力，因为 *疟原虫* 对被感染的红细胞有影响。*疟原虫* 会降低红细胞内的 pH 值约 0.4，导致血红蛋白更容易形成脱氧血红蛋白。脱氧血红蛋白更容易发生镰状化，导致被感染的红细胞更容易被脾脏清除。此外，镰状化也会机械地破坏红细胞粘附在毛细血管壁上的能力。
因此，携带该性状的个体对疟疾有抵抗力。即使是杂合子个体也比不携带镰状细胞性贫血基因且无法得到适当医疗治疗的纯合子个体具有适应性优势。因此，镰状细胞性状在疟疾也是一大死亡原因的西非地区非常普遍。
对于镰状细胞疾病，莱纳斯·鲍林是最早提出并观察到单个氨基酸序列的变异会导致镰状红细胞之间直接联系的人。因此，镰状细胞研究对于研究基因相关疾病很重要。莱纳斯·鲍林能够提出这个想法，是因为他研究原子的背景，以及他最终在医学上的成就。他多元的学术背景为他提供了独特的视角，使他能够推进免疫学研究。他的许多研究都是基于正常和异常的血红蛋白细胞。鲍林后来在 1949 年写了《镰状细胞性贫血，一种分子疾病》。在他晚年，鲍林利用他对血红蛋白的研究，从事社会、政治和科学事业。 [2]
Rees DC, William TN, Gladwin MT. 镰状细胞病。PubMed 健康。 *柳叶刀* 2010. < http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedhealth/PMH0001554/>