澎湃新聞記者 賀梨萍
2017-12-19 20:19 來源：澎湃新聞
1910年，一名黑人青年因發燒和肌肉疼痛去醫院看病，檢查結果令人疑惑。他患有一種當時尚未被認識的一種特殊貧血疾病，其紅細胞不像正常人一樣呈圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀。這種貧血疾病就是後來被人所知的鐮刀型細胞貧血症。
實際上，早在人類身上發現鐮狀紅細胞的70年之前，也就是1840年，類似形狀的紅細胞就在北美白尾鹿中發現。白尾鹿和後來的鐮狀細胞性貧血患者有個共同點：紅細胞扭曲成鐮狀或其他異常形狀。距今超過170年，科學家一直未能解開這一謎團。然而，這種現象後來陸續在多種鹿身上均被發現。
英國醫學研究理事會的分子進化生物學家Tobias Warnecke團隊首次釋疑，相關成果於12月18日發表在國際學術期刊《自然》（Nature）子刊Nature ecology&evolution《自然-生態與演化》。論文指出，和人類類似，鹿紅細胞出現鐮刀狀也源於基因突變。但這種突變並沒有明顯影響鹿的健康，反而是其適應進化的一種選擇。
未參與上述研究的哈佛醫學院兒科血液病學家Vijay Sankaran評價道，明確了鹿血細胞鐮狀的分子基礎是「一次重要的進步」。
對人類而言，鐮狀細胞貧血是一種常染色體顯性遺傳血紅蛋白病。臨床表現為慢性溶血性貧血、易感染和再發性疼痛危象以致慢性局部缺血導致器官組織損害。一般而言，患有鐮狀細胞貧血的病人很難活過50歲。
鐮狀細胞貧血致病機理則是，β-肽鏈第6位胺基酸穀氨酸被纈氨酸所代替，構成鐮狀血紅蛋白，取代了正常血紅細胞，而正常血紅蛋白最重要的功能在於運輸氧。這種DNA突變使得血紅蛋白兩種組成蛋白之一的β-珠蛋白粘性增加，造成血紅蛋白分子聚集並形成僵硬纖維。
這些僵硬纖維使得原本應該呈現圓餅形狀的紅細胞變成鐮刀狀或者其他畸形。致命的是，這種僵硬的鐮狀紅細胞不能通過毛細血管，並且使血液的粘滯度增大，阻塞毛細血管，機體免疫系統激活，清除突變紅細胞，最終導致貧血。
Warnecke和他的同事收集了來自世界各地15種鹿標本的血液、肌肉和DNA樣本，大多數標本來自動物園。其中，有兩種鹿，也就是馴鹿和歐洲駝鹿，為不存在鐮狀紅細胞的鹿種。
研究團隊比較了馴鹿和歐洲駝鹿β-珠蛋白的胺基酸序列與鐮狀紅細胞鹿的胺基酸序列，他們發現了一個關鍵區別：鐮狀紅細胞中有一個胺基酸由穀氨酸轉變為纈氨酸，同樣的胺基酸轉變也發生在鐮狀細胞貧血患者身上，但發生的分子位置不同。
鹿身上這種胺基酸的變化導致血紅蛋白分子同樣容易集聚成纖維狀，導致紅細胞呈現鐮狀。不過，和人類患者不同的是，鐮狀細胞鹿似乎仍舊非常健康。
另外值得注意的是，從人類的角度來說，在瘧疾流行地區，例如撒哈拉以南非洲地區，這種β-珠蛋白基因突變導致的鐮狀細胞貧血通常更為普遍。此前也有研究證實，有這種基因缺陷的人對瘧疾的抵抗力增強。儘管，這種保護的機制目前尚不清晰。
Warnecke和及其同事指出，從鹿身上揭開上述機制或許是未來的一個研究方向。他們認為，鐮狀紅細胞肯定賦予了鹿某種優勢。團隊的一項進化分析表明，1000萬年來，鹿一直在從正常β-珠蛋白向鐮狀缺陷的β-珠蛋白進化。
下一步，研究人員將從流行病學研究和群體遺傳學角度來研究，揭開鹿鐮狀紅細胞的演化生態，確定瘧疾寄生物瘧原蟲是否是鐮狀紅細胞鹿進化的推動因素。最終，這些分析將決定鹿在闡明鐮狀紅細胞和抵抗瘧疾這兩者關係時，是否形成一個有意義的比較系統，這可以幫助科學家更好的理解紅細胞變形如何幫助人類抵抗瘧疾。
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