結構生物化學/蛋白質功能/血紅素/血紅蛋白/鐮狀細胞病
鐮狀細胞性貧血是一種遺傳性疾病，患有這種疾病的人會產生形狀異常的紅血球 - 呈鐮刀狀的細長形狀，而不是正常的球形血紅蛋白 - 從而降低了其對氧氣的親和力。鐮狀細胞性貧血是一種從家族成員那裡遺傳下來的疾病，患病者紅血球會形成異常的鐮刀形，而不是圓形（甜甜圈形）。更深入地觀察紅血球發現，受影響細胞中的血紅蛋白會形成大型的纖維狀聚集體，導致其呈鐮刀形。這種形狀會堵塞毛細血管，阻礙血液流動，導致迴圈不良，並導致中風、器官損傷和細菌感染的風險增加。貧血是由鐮刀形細胞在迴圈系統中保留的時間不如正常血細胞長，以及產生這些細胞的骨髓無法跟上製造新細胞的速度造成的。鐮狀細胞病通常是一種致命的遺傳性疾病，主要與非洲裔人有關。受鐮狀細胞性貧血影響的人的主要區別在於，當血紅蛋白脫氧時，血紅蛋白會彎曲成“鐮刀”形。事實上，氧化的血紅蛋白與正常人中的氧化的血紅蛋白相同。 [1] 提到的血紅蛋白有兩個部分：血紅素和珠蛋白。血紅素含有鐵，用於透過血液迴圈運輸氧氣。珠蛋白是一種複雜的蛋白質，可以使血紅蛋白保持液態。 [1]
- 最為人知的症狀是貧血 - 癒合和生長的延遲，以及影響身體其他部位的氧氣流動。這通常會導致蒼白、虛弱和疲勞。 - 其他症狀包括黃疸，即皮膚、口腔和眼睛變黃，這是由於過量的死亡鐮刀形細胞在肝臟過濾它們之前積累的膽紅素沉積造成的。 - 脾臟腫大、瘢痕和損傷，如果鐮刀形細胞聚集在脾臟。 - 肺部綜合徵，如果鐮刀形細胞出現在胸部，這會導致肺損傷。 - 鐮刀形細胞危象，由鐮刀形細胞在血管中聚集並收縮血流引起。這會導致疼痛、腫脹，並可能導致死亡。這些症狀通常在四歲之後才會出現。其他一些症狀包括呼吸急促、心率加快、蒼白、疲勞或眼睛和皮膚髮黃。[PubMed 健康]。
鐮狀細胞性貧血的併發症
鐮狀細胞性貧血對身體的不同部位的影響不同。例如，“手足綜合徵”可能影響手或腳，或同時影響兩者。對於嬰兒來說，這通常是鐮狀細胞病的第一個徵兆。當手和/或腳的小血管被鐮刀形細胞阻塞時，就會發生這種情況。這個過程的結果會導致發燒、骨骼疼痛和/或手和/或腳表面的腫脹。
鐮狀細胞性貧血的另一個併發症是“脾臟危象”。當脾臟由於過量的鐮刀形細胞流入而變得過大時，就會發生這種情況。在這種情況下，這些細胞會堵塞脾臟並破壞其正常功能，即透過過濾異常紅血球來抵抗感染。如果沒有脾臟的正常功能，過載很快會導致脾臟萎縮。糾正這種異常的唯一方法是進行輸血。此外，脾臟是人體抵抗感染最重要的器官。如果沒有適當的功能，可能會發生感染，這些感染可能會在幾天內致人死亡。對於幼兒來說，肺炎是鐮狀細胞病最常見的感染。
急性胸部綜合徵與肺炎非常相似，是一種由鐮狀細胞病引起的危及生命的疾病。當鐮刀形細胞流入肺部並引起發燒和胸痛等症狀時，就會發生這種情況。當肺損傷在長時間內持續存在時，就會導致肺動脈高壓。症狀包括呼吸模式不規律和高血壓。
鐮狀細胞病會對兒童的生長發育和青春期產生重大影響。基本上，患有這種疾病的兒童會發生紅血球短缺，導致他們的生長速度相對於沒有這種疾病的兒童減慢。當這些兒童長大成人後，他們通常比普通成年人更瘦更矮。此外，患有鐮狀細胞性貧血的人可能還會出現一些感染症狀，例如：骨骼感染、膽囊感染、肺部感染、泌尿道感染、生長發育和青春期延遲，甚至關節炎引起的關節疼痛。[PubMed 健康]。
兩種形式的中風也可能由鐮狀細胞病引起。一種形式的中風發生在鐮刀形細胞流入大腦並阻塞血管時。第二種形式的中風是第一種情況的結果；血管破裂。如果這種併發症沒有導致死亡，那麼患者可能會出現學習障礙或癱瘓。
視力也可能受到鐮狀細胞病的影響。為了獲得清晰的視力，我們的小血管必須能夠將氧氣輸送到眼睛。如果小血管被鐮刀形細胞阻塞，視網膜的薄層就會受損。由於視網膜負責將我們看到的東西的影像傳送到大腦，如果沒有這種功能，就會導致失明。
“膽結石”是一種併發症，是由死亡紅血球釋放血紅蛋白造成的。此外，由於一種稱為膽紅素的化合物過載，膽囊中可能會形成結石。當食用肥膩食物時，人們可能會在腹部右側、右肩或肩胛骨之間感到不適。還會出現噁心、嘔吐、出汗和發冷。
對於 10 歲到 50 歲的人來說，腿部可能會形成潰瘍。它們可以治療，但會復發。
鐮狀細胞病最嚴重但罕見的併發症之一是多器官功能障礙，當三個主要器官衰竭時就會發生這種情況。這會導致患者精神狀態的嚴重影響，例如疲倦和對日常活動普遍失去興趣。發燒也很常見。
治療
由於被稱為血管閉塞的危象，患有鐮狀細胞病的人會經歷疼痛發作。然而，有各種型別的治療方法可用。一種用於治療患有鐮狀細胞病的兒童的治療方法是服用葉酸和青黴素。這種治療需要患者終生每天服用 1 毫克葉酸。由於患者的免疫系統發育不全，他們在五歲時必須每天服用青黴素。
對於兒童來說，骨髓移植有助於抑制這種嚴重疾病。
羥基脲是一種可以重新啟用胎兒血紅蛋白的藥物，可以延長患有鐮狀細胞性貧血的人的壽命。這種藥物也用於化療。
目前，基因治療正在作為治療這些疾病的可能方法進行研究。此外，還使用了植物化學物質，如尼克酸。
總的來說，患有鐮狀細胞性貧血的人需要持續不斷地接受治療。為了獲得更好的治療，他們必須尋求醫療保健提供者的幫助，以及負責治療鐮狀細胞性貧血疾病的診所的幫助。在醫院或診所，患者可以接受治療鐮狀細胞性貧血的治療，例如輸血、止痛藥、大量液體和抗生素來預防細菌感染。但是，有些人可能需要進行透析或腎臟移植，眼科手術，甚至腿部潰瘍的傷口護理。[PubMed 健康]。
透過研究受影響細胞中血紅蛋白的氨基酸序列，科學家們發現，血紅蛋白β鏈的第 6 位上有一個穀氨酸被纈氨酸取代，導致了這種疾病。這種突變的血紅蛋白被稱為 S-血紅蛋白，代表鐮狀細胞性貧血。當血紅蛋白處於 T 狀態時，額外的纈氨酸殘基會結合到其他 S-血紅蛋白分子上的疏水區域，形成血紅蛋白鏈，進而將紅血球拉伸成其特有的鐮刀形。這種危險的影響只發生在脫氧血紅蛋白上，因為氧化的血紅蛋白具有 R 構象，可以覆蓋額外的纈氨酸結合的疏水斑塊。患有這種疾病的人必須從父母雙方遺傳了這種突變，因為這是一種隱性遺傳。隱性遺傳意味著這種疾病只有在個體的兩個等位基因都編碼這種性狀時才會表達。總之，鐮狀細胞性貧血是由突變的脫氧血紅蛋白分子聚集引起的，聚集是由一個 Hb 分子的 β 鏈上的 Val 6 與另一個脫氧血紅蛋白分子的 β 鏈上的疏水斑塊（由 Phe 85 和 Val 88 形成）之間的相互作用引起的。
診斷
患有鐮狀細胞性貧血的人的血紅蛋白水平通常較高。血片分析可能會出現脾功能減退。
可以在血片中加入亞硫酸氫鈉來促進鐮刀形細胞的形成。還可以使用“鐮刀形細胞溶解度試驗”來檢測鐮刀形血紅蛋白的存在。
凝膠電泳可用於檢測血紅蛋白的異常。
西非人中，1/100的人患有鐮狀細胞性貧血，相比世界上其他地區，該地區有更多的人群攜帶鐮狀細胞性狀。由蚊子傳播的原生動物 *瘧原蟲* 會感染紅細胞，使其粘附在毛細血管壁上，阻礙血液流向重要器官。西非人患鐮狀細胞性貧血機率高的原因，是由於該地區普遍存在的瘧疾。攜帶鐮狀細胞性貧血基因的個體對瘧疾有更強的抵抗力，因為 *瘧原蟲* 對被感染的紅細胞有影響。*瘧原蟲* 會降低紅細胞內的 pH 值約 0.4，導致血紅蛋白更容易形成脫氧血紅蛋白。脫氧血紅蛋白更容易發生鐮狀化，導致被感染的紅細胞更容易被脾臟清除。此外，鐮狀化也會機械地破壞紅細胞粘附在毛細血管壁上的能力。
因此，攜帶該性狀的個體對瘧疾有抵抗力。即使是雜合子個體也比不攜帶鐮狀細胞性貧血基因且無法得到適當醫療治療的純合子個體具有適應性優勢。因此，鐮狀細胞性狀在瘧疾也是一大死亡原因的西非地區非常普遍。
對於鐮狀細胞疾病，萊納斯·鮑林是最早提出並觀察到單個氨基酸序列的變異會導致鐮狀紅細胞之間直接聯絡的人。因此，鐮狀細胞研究對於研究基因相關疾病很重要。萊納斯·鮑林能夠提出這個想法，是因為他研究原子的背景，以及他最終在醫學上的成就。他多元的學術背景為他提供了獨特的視角，使他能夠推進免疫學研究。他的許多研究都是基於正常和異常的血紅蛋白細胞。鮑林後來在 1949 年寫了《鐮狀細胞性貧血，一種分子疾病》。在他晚年，鮑林利用他對血紅蛋白的研究，從事社會、政治和科學事業。 [2]
Rees DC, William TN, Gladwin MT. 鐮狀細胞病。PubMed 健康。 *柳葉刀* 2010. < http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedhealth/PMH0001554/>