分子病由于遗传上的原因而造成的蛋白质分子结构或合成量的异常所引起的疾病。蛋白质分子是由基因编码的，即由脱氧核糖核酸 (DNA)分子上的碱基顺序决定的。如果DNA分子的碱基种类或顺序发生变化，那么由它所编码的蛋白质分子的结构就发生相应的变化，严重的蛋白质分子异常可导致疾病的发生。实际上任何由遗传原因引起的蛋白质功能异常所带来的疾病都是分子病，但习惯上把酶蛋白分子催化功能异常引起的疾病归属于先天性代谢缺陷而把除了酶蛋白以外的其他蛋白质异常引起的疾病称为分子病。

定义

简介

事例(镰刀型贫血症 地中海贫血症 “骨痛病” “水俣病”)

定义

任何一种其病因可以追溯到由于一种单一分子（通常是某种蛋白质）的非正常结构或数量而引起的疾病。

简介

分子病 （molecular disease）由于遗传上的原因而造成的蛋白质分子结构或合成量的异常所引起的疾病。蛋白质分子是由基因编码的，即由脱氧核糖核酸（DNA）分子上的碱基顺序决定的。如果DNA分子的碱基种类或顺序发生变化，那么由它所编码的蛋白质分子的结构就发生相应的变化，严重的蛋白质分子异常可导致疾病的发生。实际上任何由遗传原因引起的蛋白质功能异常所带来的疾病都是分子病，但习惯上把酶蛋白分子催化功能异常引起的疾病归属于先天性代谢缺陷而把除了酶蛋白以外的其他蛋白质异常引起的疾病称为分子病。

分子病这一名词是1949年美国化学家L．C．波林在研究镰形细胞贫血症时提出的，他发现患者的异常血红蛋白β链N端的第6位的谷氨酸被缬氨酸所替代并把它称为血红蛋白S（HbS）。迄今已发现的血红蛋白异常达300多种，包括由于血红蛋白分子结构异常导致的异常血红蛋白病和血红蛋白肽链合成速率异常导致的血红蛋白病如地中海贫血。

分子病除了血红蛋白病以外，还有各种血浆白蛋白异常、球蛋白异常、脂蛋白异常、铜蓝蛋白异常、转铁蛋白异常、补体异常、受体蛋白异常等。

目前已能应用遗传工程的方法作血红蛋白病等分子病的产前诊断（见重组 DNA技术）。例如α-地中海贫血（巴特氏胎儿水肿综合征）是由4个α结构基因全部缺失引起的。通过分析羊水中胎儿脱屑细胞的DNA分子是否存在α珠蛋白基因即可诊断本病。分析时先提取人类α珠蛋白信使核糖核酸（mRNA），用反向转录酶制备互补DNA（cDNA），再将cDNA用32P标记，然后与从羊水细胞中分离获得的DNA进行分子杂交，再用放射自显影的吸印法来检查，即可判定是否有珠蛋白基因存在。

在某些情况下，限制性核酸内切酶的方法更为优越。由于基因突变可以造成某种限制酶切点的丧失或新切点的出现。在这种情况下，用同一种限制酶处理正常的和发生突变的基因就会出现长短不相同的DNA片段。例如用限制酶HpaI切割正常人的DNA，切点是在距β珠蛋白基因3′端5 000个核苷酸处，切下的β基因包含在一个7个碱基对（7.6Kb）的DNA片段中。镰形细胞贫血症的异常血红蛋白HBS基因是决定β链的末端第6个氨基酸的密码子突变的结果，这一突变导致Hpal限制酶切点的改变，因而用同一种酶处理所得到的β基因存在于13.0Kb片段中，通过琼脂糖电泳鉴定DNA片段的长度，就能诊断胎儿是否患镰形细胞贫血症。白质分子结构的改变直接带来的遗传病变.如镰刀型贫血症,地中海贫血症等.

大量三废的不断排放，使环境中的污染物越积越多，尤其是那些不能分解的重金属元素和不易分解的合成化学品，终于“积污致疾”，导致了五十年代工业发展迅速的国家公害事件层出不穷，爆发了史无前例的公害奇疾。环境与人是一个有机的整体，在一定的环境中，生活着人类和其他各种生物集团（动物、植物和微生物），通过物质循环和能量流动，人与生物、与气、水、土等环境中的无机成分，发生了密切的联系，共同构成了生物——环境复合体，这就是人们所说的生态系统。在一定的生态系统中，环境由所含的物质成分，会通过不同的途径，如呼吸、饮水、摄食、接触等，流动和传递到各种生物和人的机体中。 七十年代初，英国的地球化学家汉密尔顿博士领导的研究小组，发现英国人血液中许多化学元素的平均含量，同地球地壳中元素的平均含量有着明显的一致性，如果把血液和地壳中各种元素的含量分别连成两条忽高忽低的曲线，这两条曲线竟是惊人的吻合。这说明人体与地质环境之间的关系是何等的密切。所以，当环境中新添加了某种成分，这种成分可能是重金属元素的化合物，也可能是某种有机合成的化学品，它们照样会通过物质循环和能量流动，参加到生命新陈代谢的过程里来。当这些新的成分接连不断地进入人体，而人们还不曾从他们的祖辈那里获得适应能力的时候，经过日积月累，终有一天，就会忍受不了而病倒。

因为这种病是化合物分子造成的，所以叫做“分子病”，或者叫“化学病”，以区别于一般由细菌、病毒或寄生虫闹成的疾病，以及因遭受放射性元素的高能量射线照射而生的“放射病”。

化合物分子往往是通过食物链或食物网，而在环境中流动和传递的。这种传递方式的一个突出的特性是生物富集作用。化合物分子在环境中的起始浓度通常并不高，但经过食物链一级一级地富集，进入了人体，就可能提高到数百倍以至数百万倍，就能严重危害人们的机体，破坏人类的正常生活。

从现代分子生物学的角度看，某些化学品同放射线具有类似的作用，它们能够直接打击细胞，打击染色体，打击DNA分子，导致某些肌体的突变。

事例

镰刀型贫血症

镰刀型细胞贫血症的突变基因，是1949年确定的，随着分子遗传学的进展，到1957年终于由英国学者英格兰姆阐明了它的分子机制。原来正常成人血红蛋白是由二条链和二条链相互结合成的四聚体，链和链分别由141和146个氨基酸顺序连结构成。英格兰姆发现镰刀型细胞贫血症是因为链中第六个氨基酸发生变化引起的。正常健康的人第六个氨基酸是谷氨酸，而患镰刀型贫血症的人则由一个缬氨酸代替谷氨酸。英格兰姆的这一发现，使遗传机制的研究从基因水平深入到分子水平，在不到20年的时间里，就发现了100多种血红蛋白的分子突变型，都是因为蛋白质多肽链上个别氨基酸变化引起的分子突变。蛋白质多肽链中个别氨基酸的变化，归根到底是遗传物质DNA中个别碱基的改变。如镰刀型细胞贫血症，就是遗传物质DNA中一个CTT变成CAT，即其中一个碱基T变成A，以致产生病变。患者常有严重而剧烈的骨骼、关节和腹部疼痛的感觉。镰刀型红血球疾病，又名镰刀型贫血(Sickle Cell Anemia)只发生β血红蛋白的缺陷。

这种病常见于非洲和美洲黑人。人们在非洲疟疾流行的地区，发现镰刀型细胞杂合基因型个体对疟疾的感染率，比正常人低得多。这是因为镰刀型细胞杂合基因型在人体本身并不表现明显的临床贫血症状，而对寄生在红血球里的疟原虫却是致死的，红血球内轻微缺氧就足以中断疟原虫形成分生孢子，终归于死亡。因此，在疟疾流行的地区，不利的镰刀型细胞基因突变可转变为有利于防止疟疾的流行。这一实例，也说明基因突变的有害性是相对的，在一定外界条件下，有害的突变基因可以转化为有利。

地中海贫血症

根据血红蛋白中不同位置的损害可分成两类：α地中海贫血与β地中海贫血。α地中海贫血是血红蛋白中的α血红蛋白链有缺损，β地中海贫血则是血红蛋白中的β血红蛋白链有缺损。

地中海贫血症有隐性、轻度和重度之分。重度患者通常不能存活；而两个隐性或轻度患者结婚，他们的下一代则有1/4机会患有重度地中海贫血症。相反地，两者中只有一位是存有地中海贫血症基因的话，不论程度如何，则下一代没有此问题或只带有隐性。

由於地中海型贫血的患者缺少正常的血红素，红血球携氧功能差，体内主要造血器官骨髓与次要造血器官肝脏、脾脏均会进行旺盛的造血作用，但造出的红血球也多半品质不佳，容易被破坏，成为恶性循环。骨髓增生会侵犯周围的皮质骨，使骨骼较脆弱。旺盛的造血作用会消耗极多的养分与能量，使身体其他部位的养分供需失调。不断的输血可以改善贫血的症状，也可避免过度的造血作用，但血红素中的铁质会过度存在身体中，并堆积至各重要器官造成器官病变。

而生活中，地中海贫血患者因血红素带氧量不足而影响患者在体力上的差异，患者不适宜进行太激烈的运动，还需要打除铁针去除体内多余的铁质。另外亦因为血红素不足的关系，患者比较容易有头晕、头痛甚至腰痛的症状，B型的可能会死亡，只能活到10几岁的可能。

“骨痛病”

该事件发生在横贯日本中部富山平原的神通川流域。神通川原来水很清澈。两岸人民世世代代饮用这条河里的水，并用河水灌溉着两岸肥沃的土地，使这一带成为日本的主要粮食产地。但是，在明治初期，垄断资本三井金属矿业公司在这条河的上游，建起了炼铅炼锌的神冈矿业所。于是，大量污水长年累月地排入了神通川，给两岸人民带来了灾难性的后果。1952年，这条河里的鱼开始大量死亡，两岸稻田大面积死秧，经两岸农民的顽强斗争，三井金属公司被迫以三百万日元赔偿了损失。 1955年以后，神通川两岸群马县等地区出现了一种怪病。一开始是在劳动之后，腰、手、脚等关节发生疼痛，但洗澡或休息以后即感轻快，并无其他症状。可是延续几年之后，慢慢发展成全身各部位都感觉疼痛，或说神经痛，或说骨头痛，行动十分不便，连呼吸都发生难以忍受的痛苦。最后，骨骼软化萎缩，自然骨折，一直到饮食不进，在极度衰弱和剧烈疼痛中死去。在痛苦的挣扎中，病人不断呻吟，凄厉地叫唤着：“痛！痛！！”所以这种病也叫“痛痛病”。有的病人甚至因无法忍受这种骨痛而自杀。通过解剖和检验，有的骨折达七十三处之多，身长竟缩短了三十厘米，情况十分严重。

据记载，日本从1913年开始炼锌，到1931年就出现过这种病，但当时没有人去追究是怎样发生的。战后，日本大规模发展炼锌工业，1958年以后骨痛病患者不断出现，直到1961年才查明骨痛病与三井公司神冈炼锌厂排废有关。炼锌厂排出的含镉废水顺灌渠流入两岸广大农田，使稻秧枯死。没有枯死的水稻结出的稻粒，当地村民叫“镉米”，经检验一般含镉量超过1ppm。据研究报告，米中含镉量达到0.4ppm已能对人体健康带来影响。所以，长年吃这种镉米，喝含镉的毒水，呼吸有镉毒粉尘的空气，使镉进入人体内骨骼等组织，造成了慢性镉中毒，久而久之便形成骨痛病。三井金属公司的工人有相当一部分是镉中毒患者。有两名孕妇在体内急需钙质的时侯，镉却代替了钙被大量摄入，使骨骼遭到严重破坏，进而肾脏发病，内分泌失调，病情恶化，使她们无法忍受痛苦而自杀。死后解剖，发现肾脏内含有大量的镉，甚至骨灰中含镉浓度达到了百分之一。

1965年以后，由于骨痛病的蔓延，当局不得不进一步调查，结果发现日本很多地区土地的含镉量都在15ppm以上，整个日本有四十三个地区七千五百多公顷土地受到严重的镉污染，不少地区的稻米含镉量超过国家规定的1ppm的浓度。同时，除神通川流域外，又不断在黑川、铅川、二返川以及群马县的碓水川、柳漱川等多处，先后发现骨痛病患者。1972年3月，已超过二百八十人，死亡三十四人，还有一百人出现可疑症状。更严重的是，镉污染的范围迅速扩展到各地河流湖泊与广大农田，直接威胁着千百万人的生命。

“水俣病”

1923年，新日本窒素肥料（由人粪与猪粪于酒窖发酵而产成）于水俣工场生产氯乙烯与醋酸乙烯，其制程中需要使用含汞的催化剂。由于该工厂任意排放废水，这些含汞的剧毒物质流入河流，并进入食用水塘，转成甲基汞氯（化学式CH3HgCl）等有机汞化合物。

50年代初，在日本九州岛南部熊本县的一个叫水俣镇的地方，出现了一些患口齿不清、面部发呆、手脚发抖、神经失常的病人，这些病人经久治不愈，就会全身弯曲，悲惨死去。这个镇有4万居民，几年中先后有1万人不同程度的患有此种病状，其后附近其他地方也发现此类症状。经数年调查研究，于1956年8月由日本熊本国立大学医学院研究报告证实，这是由于居民长期食用了八代海水俣湾中含有汞的海产品所致。如果从战后日本工业的恢复开始算起：大约经过十年，到五十年代中期，“骨痛病”和“水俣病”相继爆发了，大约又经过十年，到六十年代中期，这两种怪病的病因才基本查清，而且在继续蔓延；迈过第三个十年，到七十年代中期、悲剧还未结束。由此可见，分子病的危害是何等严重，其防治又是何等艰巨！