壹前言一研究動機從小我們兄弟倆就被告誡不能吃蠶豆及避免碰觸樟腦丸, 因為在我們出生時即被醫院篩檢出患有蠶豆症, 蠶豆症是不是只有不能吃蠶豆及避免碰觸樟腦丸? 為什麼我們家三兄弟中就又兩人患有蠶豆症? 到底有多人跟我們一樣是蠶豆症患者? 種種的疑惑, 引發我高度的好奇二研究目的詳細探討蠶豆症形

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效密马怀
9 years ago
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1 投稿類別 : 生物類篇名 : 蠶豆症作者 : 王思堯國立台中一中高三 22 班指導老師 : 龔雍任 0

2 壹前言一研究動機從小我們兄弟倆就被告誡不能吃蠶豆及避免碰觸樟腦丸, 因為在我們出生時即被醫院篩檢出患有蠶豆症, 蠶豆症是不是只有不能吃蠶豆及避免碰觸樟腦丸? 為什麼我們家三兄弟中就又兩人患有蠶豆症? 到底有多人跟我們一樣是蠶豆症患者? 種種的疑惑, 引發我高度的好奇二研究目的詳細探討蠶豆症形成的病理機轉及蠶豆症是否為遺傳性疾病? 如果是, 其遺傳模式為何? 基因發生病變的位置在那裡? 另外也將研究蠶豆症分布的地區, 不同人種的發生率, 以及如何預防與治療希望藉由這次研究, 對這種疾病有更充分的認識, 以確保健康與安全三研究方法到學校及圖書館查詢蠶豆症有關書籍, 上網搜尋相關資訊, 訪問家族成員, 建立家族譜系圖, 詳細加以閱讀整理, 以解開這些謎題貳正文一病理蠶豆症是缺乏葡萄糖 -6- 磷酸去氫酶 (Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase) 所引起遺傳性疾病, 其學名是葡萄糖 -6- 磷酸去氫酶缺乏症 (Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency;G6PD Deficiency), 因為吃到蠶豆會引發紅血球溶血, 所以俗稱蠶豆症 (Favism)( 註 1) 人類紅血球容易受到內生性及外來的氧化劑傷害紅血球中有一種酵素稱之為葡萄糖 -6- 磷酸去氫酶 (G6PD),G6PD 在參與葡萄糖代謝的過程中會產生一種還原型 Glutathione(GSH), 具有很強的抗氧化能力 ( 如下圖一 ) 蠶豆症患者由於缺乏 G6PD, 導致紅血球內的抗氧化劑 GSH 的含量會減少, 紅血球因而容易受損破裂, 產生溶血現象 ( 註 2) 圖一在正常情況下,G6PD 負責代謝葡萄糖以製造 NAPDH, 一種抗氧化劑與能量來源 NAPDH 可以還原被過氧化的 GSSG, 製造出具有抗氧化功能的 GSH 1

3 G6PD 的基因位於染色體上, 大約有 400 個以上的變異型, 但只有少數與疾病有關其中之一是 G6PD A - 變異型 ( 約 10% 美國黑人男性 )( 註 3), 患者有正常的酵素活性, 但半衰期減少, 較老的紅血球會變得越來越缺乏酵素活性, 也就更容易受到氧化傷害而產生溶血蠶豆症患者一般沒有症狀, 直到患者暴露於環境因素中, 而導致增加氧化壓力時, 才會出現症狀最常見為受到感染藥物引發或部份食物引起 : ( 一 ) 受到感染常見溶血的發作是被感染所觸發, 感染會誘導吞噬細胞而產生自由基, 當作宿主反應的一部分這些有害物質產生的氧化劑, 如過氧化氫, 本應被 GSH 還原, 但蠶豆症患者的細胞缺乏 G6PD, 導致 GSH 再生有障礙, 於是過氧化氫就會游離而去攻擊其他紅血球的成份, 包括血紅素鏈氧化的血紅素變性及沉澱而形成細胞內的包涵體, 稱為 Heinz 小體 ( 如下圖二, 左上插圖 ), 此小體會傷害細胞膜且足以引起血管內溶血其他沒有那麼嚴重受傷的細胞, 其細胞膜在脾臟吞噬細胞企圖扯出 Heinz 小體也受到進一部的傷害, 產生所謂的啃咬細胞 (bite cells) ( 如下圖二 ), 這些變化都容易令紅血球陷於脾竇狀隙中, 被吞噬細胞破壞而產生血管外溶血圖二蠶豆症在患者暴露於氧化藥物後的周邊血液抹片左上插圖, 用來顯示有 Heinz 小體沉澱的紅血球在抹片上可見脾臟吞噬細胞企圖扯出些 Heinz 小體而產生的啃咬細胞 (bite cells)( 如箭頭所示 ) 2

4 ( 二 ) 藥物引發蠶豆症依不同的臨床嚴重度可分為四類 1. 極度嚴重缺乏如地中海型, 主要見於中東 2. 嚴重缺乏 3. 中等缺乏如北美黑人身上常見的 G6PD A - 型 4. 無症狀屬於隱性藥物引發的溶血是急性的一般病人在延遲兩三天的期間後發生溶血在 G6PD A - 患者中, 酵素缺乏在老舊紅血球中最為明顯, 所以也最容易溶血, 但骨髓會產生新的具有抗性紅血球代償,G6PD 於是得到補充, 即使藥物曝露還持續著, 溶血現象也傾向於消退, 在臨床上屬於中等缺乏而地中海型 G6PD 缺乏症患者是屬於酵素活性異常所引起的, 即使紅血球的數量再多也無法擁有正常的生理功能, 導致極度嚴重的症狀, 在臨床上屬於極度嚴重缺乏二遺傳模式蠶豆症是屬於一種隱性遺傳性疾病, 基因發生病變位置在染色體 q28 上的 G6PD 基因 90% 以上的人是由父母遺傳, 少數的人是因為自己的基因出現變化而得到 ( 註 4) 蠶豆症的基因只出現在染色體上, 異基因型女性的表現正常, 為染色體性聯隱性遺傳 (-Linked Recessive Inheritance), 因為她們身上另外一個對偶基因的正常染色體能夠製造足夠的產物對男性而言, 只要有一個蠶豆症染色體 ( 另一個為 Y), 就會出現症狀其遺傳模式如下 : 表 ( 一 ) 父親有蠶豆症而母親正常 : 他們的兒子全為正常, 而女兒則全為帶因 ( 0 為帶有蠶豆症的性聯基因 ) Y Y Y 3

5 表 ( 二 ) 父親有蠶豆症而母親帶因 : 他們的兒子有一半的機會是蠶豆症患者, 另一半的機會正常, 而女兒有一半機會是蠶豆症患者, 另一半的機會帶因 Y 0 Y Y 表 ( 三 ) 父親有蠶豆症且母親有蠶豆症時 : 兒女均為蠶豆症患者 Y 0 Y 0 Y 表 ( 四 ) 父親正常且母親正常 : 兒女均正常 Y Y Y 表 ( 五 ) 父親正常而母親帶因 : 他們的兒子有一半的機會是蠶豆症患者, 另一半的機會正常, 而女兒有一半機會為帶因, 另一半的機會正常 0 0 4

6 Y 0 Y Y 表 ( 六 ) 父親正常而母親蠺豆症 : 兒子全為蠶豆症患者, 女兒全為帶因 Y 0 Y 0 Y 下圖三為作者之譜系圖從圖三中可以得知, 第 Ⅰ 代和第 Ⅱ 代男性均無蠶豆症患者, 第 Ⅲ 代男性才出現蠶豆症, 可推知母系女性為蠶豆症的帶因者第 Ⅲ 代七個男性中 (Ⅲ: ,16) 有三個為蠶豆症患者 (Ⅲ: ), 符合蠶豆症為染色體性聯隱性遺傳的遺傳模式 - 見上表 ( 五 ) 一般異基因型女性表現正常( 因為蠶豆症是性聯隱性遺傳 )- 見上表 ( 五 ), 但是其中有一個第 Ⅲ 代女性 (Ⅲ:8) 為蠶豆症患者, 此現象甚為罕見, 經過搜集資料分析後, 推論她是處於不利的 Lyon 氏現象 (unfavorable lyonization) 的偶然情況, 此現象為女性的一個染色體有隨機不活動的情況, 此情況在間期的細胞核內會出現十分明顯的濃縮染色體 ( 巴氏體 -Barr body) ( 註 5), 碰巧此處不活動染色體為正常染色體 ( 不帶 G6PD 缺陷的基因 ), 因此帶有 G6PD 缺陷的染色體就會表現出性狀, 產生非常大比例的缺陷紅血球而出現蠶豆症的症狀圖三作者之譜系圖 5

7 三流行病學蠶豆症是常見的代謝酶缺乏所引發的疾病, 因為患者有缺陷的紅血球會不適合瘧原蟲的生長, 所以不會受到瘧疾的感染, 而這可能是唯一的好處生物學家發現, 蠶豆症人口愈多的地區, 和瘧疾流行的區域有相當高的重疊性, 可能是人類為了抵抗瘧疾而自然產生的演化結果蠶豆症並非是嚴重的遺傳性疾病, 所以在族群中仍有穩定的出現頻率全世界約有二億人以上罹患蠶豆症, 此症好發於地中海沿岸非洲及東南亞地區, 不同的人種發生率不同, 例如南美的印地安人發生率為 0%, 北歐人的發生率小於 0.1%, 美國的非洲裔發生率為 10%, 庫德族的男性發生率卻高達 50% 在臺灣地區的發生率為 3%, 一百人中約三人患有蠶豆症, 其中又以客家人發生率較高 ( 註 6), 因屬於染色體性聯隱性遺傳疾病, 故患者男性遠多於女性四預防蠶豆症為遺傳性疾病, 没有治癒的方法, 只能靠預防, 方法如下 : ( 一 ) 可接受抗病疫苗注射 ( 如 A 型肝炎疫苗 ) 以防止發病 ( 二 ) 不可隨意服藥, 看病用藥時, 需主動告知自己有蠶豆症, 以免用到不該用的藥物不可服用的藥物包括 : 1. 抗瘧疾藥物, 例如 primaquine,pamaquine,pentaquine, plasmoquine, chloroquine 2. 抗感染藥物, 例如 sulfanilamide,sulfapyridine,sulfadimidine, Glucosulfone sodium, nitrofurazone, dapsone, sulfoxone, sulfisoxazole,sulfacetamide salicylazosulfapyridine, sulfamethoxypyridazine 3. 解熱止痛劑, 例如 aspirin,acetanilide,phenacetin,antipyrine, aminopyrine,p-aminosalicylic acid 4. 驅蟲劑, 例如 B-Naphthol,Stibophen,Niridazole 5. 某些抗感染或消毒劑, 例如 nitrofurantoin,furazolidone, furaltadone 6. 其他化學品, 例如荼 (naphthalene), 龍膽紫, 甲基藍 (methylene blue), phenylhydrazine,acetylphenylhydrazine,probenecid( 降尿酸劑 ),sulfoxonoe,vitamin K,Dimercaprol,choramphenicol 等 7. 中藥方面, 例如川蓮蠟梅花牛黃黃蓮珍珠粉番瀉葉保嬰丹等 ( 三 ) 居家環境衣櫥廁所內避免使用樟腦丸 6

8 ( 四 ) 受傷時或口腔念珠菌感染時, 不要使用含有龍膽紫的藥水, 如 : 紫藥水 ( 五 ) 避免吃蠶豆及其製品 ( 六 ) 避免食用含高含量維他命 C 及 K 的食物五治療如果不幸受到感染藥物引發或誤食禁忌部份食物, 一旦出現皮膚變黃臉色蒼白, 或茶色尿時, 應立即送醫治療方式如下 : ( 一 ) 當發生劇烈的溶血反應時, 患者需要大量輸液治療, 並可能需要接受輸血, 若發生腎衰竭時更需要接受血液透析 ( 二 ) 脾臟是分解紅血球之處, 切除脾臟對部份病人的病情會有幫忙 ( 三 ) 任何引致紅血球出現高週轉的失調現象都應施以葉酸治療參結論經由這次研究後, 對於蠶豆症有了更深一層的認識, 在探索的過程中, 發現患有蠶豆症的人, 竟然不會得到瘧疾, 原來蠶豆症也有這麼一種好處此外, 完成我的家族譜系圖之後, 才發現其實不只我們兩兄弟患有蠶豆症, 我的表姊表哥也有人患有蠶豆症, 證明蠶豆症真的是家族性遺傳由於蠶豆症是遺傳性疾病, 没有治癒的方法, 平常要特別注意預防的工作蠶豆症雖然是屬於遺傳性疾病, 卻不像血友病或唐氏症有那麼嚴重的症狀, 然而只要一不小心, 還是有可能造成無法挽救的後果在這個醫學日新月異的時代, 希望未來能藉由基因工程的突破, 以杜絕這種遺傳性疾病的發生肆引註資料註 1: %B1%86%E7%97%87 註 2: %86%E7%97%87%E3%80%81%E7%B4%85%E8%A1%80%E7%90%83%E3 %80%81%E6%8A%97%E6%B0%A7%E5%8C%96%E3%80%81%E9%85%B5 %E7%B4%A0/ 註 3:Vinay Kumar,Abul K. Abbas,Nelson Fausto,Richard N. Mitchell 饒宇東編譯 (2009) Robbins 基礎病理學第八版台北市 : 合記註 4: 註 5:Cecie Starr,Ralph Taggart 丁澤民, 王偉, 張世玲, 連慧瑞譯 ( 2001) 生物學台北市 : 藝軒註 6: 7

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