方舟子的Blog

    近日央视“新闻调查”节目披露有一些患地中海贫血症的儿童在广州一家医院接受骨髓移植治疗后接连死亡，让许多人首次听说了“地中海贫血症”（有点搞笑地被简称为“地贫”）这个名称。其实这是最常见的遗传病，全球据估计有上亿人携带其致病基因，不过大部分没有症状（称为携带者），表现出症状的也有轻型和重型之分。每年全球大约有10万名重型地中海贫血的婴儿出生，患者的血红蛋白出现了病变，使得红细胞很容易死亡，需要定期输血才能生存。没有现代医学技术的帮助，重型患者很容易夭折。那么，在现代医学出现之前，这种致病基因应该很快被自然选择淘汰才对，为什么在人群中如此普遍呢？

   
这种遗传病最初是在地中海居民中发现的，后来才发现在非洲、中东、南亚、东南亚和中国南方也都非常常见。这些都是疟疾流行的地区，而疟疾在以前是危害人类健康的主要杀手，至今每年仍有4亿人感染疟疾、2～3百万人死亡。那么，这种致病基因的盛行，是否与疟疾的流行有什么关系呢？

   
疟疾是通过按蚊传染的，它的病原体是疟原虫。疟原虫属于原生生物，是生活史非常复杂的寄生虫，一部分时间寄生在按蚊的胃中，一部分时间寄生在人体。按蚊叮人时，疟原虫孢子体随着按蚊的唾液流入人的血液中，又随着血液流到肝脏，入侵肝细胞。在肝细胞中，孢子体发生了变化，变成了裂殖体。裂殖体的遗传物质开始大量地复制，产生数以千计的裂殖子，导致肝细胞破裂，释放出来的裂殖子流入血液，入侵红细胞，变成活跃的滋养体。滋养体吞食红细胞中的血红蛋白，逐渐生长，直到充满了整个红细胞。然后滋养体又变成裂殖体，产生新的裂殖子，在红细胞破裂后，裂殖子跑出去入侵其他红细胞。也有的滋养体在红细胞中形成配子，在按蚊叮人时，如果吸入了含有疟原虫配子的红细胞，疟原虫配子就进入了按蚊胃中，在那里形成孢子体，准备去感染其他人。

   
在与疟原虫长期的战争中，人体针对疟原虫生活周期的不同状态，进化出了多种防御武器。在疟原虫孢子体刚刚进入人的血液中时，血液中的抗体和淋巴细胞能对它们发动进攻。如果曾经得过疟疾或注射过疫苗，抗体、淋巴细胞就能更容易地识别出疟原虫孢子体并将其消灭。不过，疟原虫也不断地发生突变，来躲过人体的免疫识别，这就使得得过疟疾的人以后还会再得，不会得过一次就终生免疫，也使得很难开发出有效的疟疾疫苗。

   
孢子体到达肝脏后，那里有具有吞噬功能的库普弗细胞会将其消灭，不过很难消灭干净虐原虫孢子体，有一小部分孢子体能躲过库普弗细胞，躲进肝细胞中。目前还没有发现肝细胞对疟原虫有什么防御机制。

   
疟原虫裂殖子释放到血液中后，通过与红细胞表面一种被称为达菲抗原的分子相结合而侵入红细胞。有些人的红细胞表面缺少达菲抗原，疟原虫裂殖子就没法进入红细胞，因此他们天生就对疟疾有了抵抗力（更确切地说是对疟疾中的一种——间日疟有抵抗力，因为只有间日疟疟原虫才是通过与达菲抗原结合进入红细胞的）。

   
人体红细胞在不断地产生、衰老、死亡、销毁，平均寿命只有约120天。如果人体出现了一种基因突变，使得感染疟原虫的红细胞提前被销毁，那么疟原虫就也会跟着被消灭了。一种与地中海贫血症类似的遗传病镰刀形贫血症正是这种基因突变的产物。

   
得这种病的人其红细胞不是圆形，而是镰刀形，会聚集在一起堵塞血管，体内免疫系统要清除它们，就导致了贫血。病人的红细胞之所以会变成镰刀形，是红细胞中的一条血红蛋白有先天缺陷引起的。这条血红蛋白由一对基因控制，如果两个基因都发生突变，就得了镰刀形贫血症，患者80％在成年前即死亡。但是如果其中一个基因正常，一个基因突变，这种人被称为携带者，在一般情况下红细胞很正常，只有在血液缺氧时（例如经过了长跑或到空气稀薄的山区），红细胞才会变成镰刀形，出现贫血。

   
当疟原虫攻击这些携带者时，吃掉了血红蛋白，导致血液缺氧，红细胞就变成了镰刀形，聚集起来了。免疫系统赶快调兵遣将来消灭这些镰刀形红细胞，结果顺带把红细胞中的疟原虫也给消灭掉了。这样，携带者虽然在平时的生存能力不如一般人，但是在疟疾流行时，他们的抵抗力反而强于一般人，他们携带的镰刀形贫血症基因也就被保留了下来。

   
地中海贫血症基因的得以保留显然也是因为其携带者抵抗疟疾的能力强于一般人，但是具体的机制还不是很清楚。一种可能是由于血红蛋白出现病变，使得红细胞的细胞膜容易被氧化产生活性氧。活性氧也叫氧自由基，是在人体新陈代谢过程中产生的特殊氧分子，它们的化学性质比较活泼的，会对细胞造成损伤，但是也能够杀伤、杀死红细胞中的疟原虫。

   
还有一种抵抗疟疾的突变也与活性氧有关。在红细胞吸收、释放氧气的过程中，很容易产生活性氧，为防止活性氧对细胞造成的损伤，红细胞中有一种酶会消除这些活性氧。有的人发生基因突变，体内缺少这种酶，结果活性氧就在红细胞中累积起来，疟原虫就很难在这种红细胞中生存。但是，疟原虫也出现了一种突变，能够自己制造用以消除活性氧的酶。显然，疟原虫也在追随着人类的进化而发生进化，对人类的防御进行反击。

   
在现代医学出现以后，人类与疟原虫的战争出现了新的局面。一方面，许多原来疟疾流行的地区疟疾已不再是威胁，为了对抗疟疾而产生的各种贫血基因突变都失去了生存优势，反而成为负担。另一方面，人类要抵抗疟疾已无需依赖人类缓慢的生物进化，而可以使用各种抗疟疾药物了，相应地，疟原虫也主要是针对抗疟疾药物发生进化，出现了各种抗药性突变。这场进攻、防御、反击循环往复的战争，到目前丝毫也没有会平息的迹象。

2006.10.22.

（《经济观察报》2006.11.13.）

(XYS20061113)

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