一、研究簡介
α缺氧誘導因子(hypoxia-inducible factor α, HIF-α)是調控全身氧氣供給和需求的重要媒介物，有3個異構物(isoforms)。此外，HIF-α也是重要的轉譯因子，可調控紅血球生成(erythropoiesis)、血管新生(angiogenesis)以及細胞代謝的過程。我們在此報告一個罹患紅血球增生症(erythrocytosis)的家族成員及其HIF2A基因上的一個突變，此基因可轉譯出HIF-2α蛋白。經由功能性的研究發現，此突變可使HIF-2α蛋白穩定，也因此表示原生型(wild-type) HIF-2α蛋白在人體中可調控紅血球生成素(erythropoietin, EPO)的製造。[@more@]

二、個案報告
指標個案是一位43歲男性（圖中箭號），在他23歲時意外發現血紅素高達21.7 g/dL（血容比為64%），白血球與血小板為正常。他接受每年2～3次的靜脈放血治療(venesection)，將血容比維持在55%以下。病患32歲時，檢驗其EPO值高達40.0 mU/mL（正常值2.0～20.0），當時他的血紅素為18.9 g/dL、血容比為54%。病患42歲時發生深層靜脈血栓(deep venous thrombosis)，因此往後的靜脈放血治療更為積極，將他的血容比維持在45%以下。病患在43歲以前，除了痛風問題外，並沒有其他病症。在最近一次（2006年12月）的血液檢查報告為：血紅素18.6 g/dL，血容比55%，白血球6,300/cumm，血小板178,000/cumm，血清EPO為31.1 mU/mL（正常值2.5～10.5）。

這位病患的家族成員也罹患紅血球增生症。他的母親在36歲時被發現血紅素高達16.3 g/dL（血容比50%），同時白血球與血小板正常。她也接受常規性的靜脈放血治療，在最近一次（2006年12月）的血液檢查報告為：血紅素14.5 g/dL，血容比48%，白血球7,000/cumm，血小板187,000/cumm，血清EPO為63.3 mU/mL。她在63歲時（2005年）發生了心肌梗塞。

病患的89歲外祖母在54歲時被發現血紅素、血容比均升高（分別為19.1 g/dL與54%），而白血球與血小板正常。骨髓檢查細胞數量正常。她也接受每年2～3次的靜脈放血治療，將血容比維持在50%以下。這位祖母除了高血壓與憩室炎(diverticulitis)的病史外，並無其他特殊事件，因此在她81歲後就不再常規性地接受靜脈放血治療，且能維持血紅素14.0～15.5 g/dL、血容比45%～52%。最近一次（2006年12月）的血液檢查報告為：血紅素14.3 g/dL，血容比46%，白血球6,700/cumm，血小板187,000/cumm，血清EPO為118.6 mU/mL。

三、個案研究結果
這位指標病患是從181名的收案病患篩檢而來，當初這181名病患為英國及愛爾蘭地區罹患紅血球增生症患者。這些患者並不符合英國血液標準委員會(British Committee for Standards in Haematology)對「真性紅血球增生症(polycythemia vera)」的診斷標準。我們為這些病患進行篩檢，是否有下列缺陷：EPO受器、VHL基因、PHD2基因。

此外，將病患的週邊血液單核球做進一步檢測，以聚合酶鏈反應(polymerase-chain-reaction, PCR) 方法，配合適合的導引子(primer)（前導導引子(forward primer)為 5’TTGAGCAGCACTGTGAAACA’3，反轉導引子(reverse primer)為5’ACATGGCTTGAGGTGATTCC’3）檢測HIF2A基因的表現子20 (exon 20)有否突變。

結果在指標病患的HIF2A基因表現子12處的第1609個鹼基，發現有一個異型合子G→T的轉變，這個轉變使得第537個位置的胺基酸由甘氨酸(glycine)變成了色胺酸(tryptophan)。我們進一步使用「擴增受阻突變體系聚合酶鏈反應(amplification-refractory mutation-system, ARMS-PCR)」方法，在指標病患家族成員中（包括患病的母親及祖母，以及未患病的爸爸與祖父，如圖示）檢驗是否有此G1609→T的突變。結果顯示，患病的3個人，均有G1609→T突變。在進一步使用ARMS-PCR篩檢200個對照組樣本後，證實這個突變並不是單一核甘酸的多型性表現。突變前的甘氨酸(Gly537)是HIF-2α蛋白的組成胺基酸之一，位在脯氨酸(Pro531)附近（此位置是HIF-2α蛋白最主要被水解的位置）；HIF-1α蛋白、HIF-3α蛋白，以及果蠅及線蟲的Hif蛋白中都沒有這個甘氨酸(Gly537)。

進一步實驗發現，PHD2蛋白（一種水解蛋白）與突變後HIF-2α蛋白的胺基酸改變(Gly537→Trp)鏈結變弱了，因此HIF-2α蛋白也變得較少被水解。VHL蛋白（一種競爭性水解蛋白）的實驗也顯示，當HIF-2α蛋白的甘氨酸(Gly537)被脯氨水解(prolyl-hydroxylated)後（形成Hyp–HIF-2α蛋白），VHL蛋白與突變後的脯氨水解HIF-2α蛋白（即Gly537→Trp Hyp–HIF-2α蛋白）鏈結也變弱。

這些結果顯示，G1609→T突變使第537個位置的胺基酸由甘氨酸變成色胺酸，結果讓突變後的HIF-2α蛋白較不易被PHD2蛋白水解，也讓VHL蛋白對HIF-2α蛋白的辨識也減弱。整體而言，這個Gly537→Trp突變造成了HIF-2α蛋白功能性的增加(gain of function)。

四、結論
我們的個案研究報告與先前研究都發現，「PHD2–HIF-2α–VHL路徑」是調控EPO製造的主要因素，而且在此路徑當中的任一環節，只要有部分的功能性增加或減少（不一定要全然地增加或減少），就可導致紅血球生成的表現異常。我們所報告的個案，就是因為轉譯出HIF-2α蛋白的單一對偶基因功能性增加，致使個案產生紅血球增多症。