人类染色体(遗传物质基因的载体)

----更新时间:2022-08-18

染色体(chromosome)是遗传物质—基因的载体。人体细胞染色体数目为23对。其中44条为男女所共有,称为常染色体(autosome);另外一对为决定性别的染色体,男女不同,称为性染色体(sexchromosome)。男性为XY,女性为XX。

形态特征

根据着丝粒的位置不同,把 人类染色体分为三种类型:①中央着丝粒染色体(metacentric hrmosome),着丝粒位于染色体纵轴的1/2~5/8处;②亚中着丝粒染色体(submetacentric chromosome),着丝粒位于染色体纵轴的5/8~7/8处;③近端着丝粒染色体(acrocentric chromosome),着丝粒位于染色体纵轴的7/8至末端。

1. 中央着丝粒染色体 2. 近端着丝粒染色体 3、4.亚中着丝粒染色体

染色体分组、核型与显带技术

(一)Denver体制

为了更好、更准确地表达人体细胞的染色体组成,1960年,在美国丹佛(Denver)市召开了第一届国际细胞遗传学会议,讨论并确立了世界通用的细胞内染色体组成的描述体系―Denver体制。这个体制按照各对染色体的大小和着丝粒位置的不同将22对染色体由大到小依次编为1至22号,并分为A、B、C、D、E、F、G共7个组,X和Y染色体分别归入C组和G组。

一个体细胞中的全部染色体所构成的图像即称核型。将待测细胞的全部染色体,按照 Denver体制配对、排列后,分析确定其是否与正常核型完全一致,就叫核型分析(karyotype analysis)。正常女性核型:46,XX;男性核型:46,XY。

如综合许多正常人核型的特点,根据不同染色体的形态特征, 以模式图的方式表示, 称为核型模式图(idiogram)(图2-6-5)。

(二)染色体显带及高分辨显带技术

用Giemsa常规染色的染色体标本,由于染色体着色均匀,不能把各染色体本身的细微特征完全显现出来。即使是最熟练的细胞遗传学家也只能根据各染色体的大致特征(大小,着丝粒位置)较准确地识别出第1、2、3、16号和Y等这几条染色体,对B、C、D、F和G组的染色体,则只能鉴别出属于那一组,而对组内各条染色体,特别是相邻号序的染色体,一般都难以区分。并且,对所有各染色体发生的微小结构畸变,例如缺失,易位等均不能检出,对许多染色体异常,特别是结构畸变的研究与临床应用都受到极大限制。60年代后期发现荧光染料可使染色体显示明暗相间的结构。这种显示明暗条纹的染色体标本被称为显带染色体(banding chromosome)。后来发现用其它方法亦可使染色体显带。染色体显带技术不仅能使我们准确地识别常规染色所不易认清的B、C、D、E、F、G组的个别染色体,而且对某些染色体结构改变的确认也有重要作用。图2-6-6是1971年巴黎会议确定的正常人体细胞的带型模式。

常用的显带技术有:

1、Q带 1968年瑞典细胞化学家Caspersson等应用荧光染料氮芥喹吖因(QM)处理染色体后,在荧光显微镜下,发现各染色体沿其长轴可显示出一条条宽窄和亮度不同的横纹带(band)。应用这一显带技术,可将人类的24种染色体(1~22号常染色体和X、Y染色体)显示出各自特异的带纹(如带纹数多少,亮、暗,带宽、窄和亮度等),称为带型(banding pattern)。Q带清晰准确,但标本需用荧光显微镜观察。因荧光持续时间短(0.5~1小时),故一般采用显微摄影后进行仔细分析。

2、G带 染色体标本如先经过盐溶液、碱、热、胰酶或蛋白酶、尿素及去垢剂等不同处理后。再用Giemsa染液染色,也能使染色体沿其纵轴显示深浅相间带纹称为G带。G带带纹清晰,标本可长期保存。

3、R带 所显示的明暗(或深浅)带纹恰与Q带(或G带)相反,故也称为反带,即R带。用这种方法染色后可使染色体末端着色特深,对测定染色体长度,末端区域结构改变,研究缺失或其它染色体重排的识别上非常有利。

4、C带 专门显示着丝粒及第1、9、16号与Y染色体长臂的异染色质区的带型。

5.T带 专门显示染色体端粒的带型。

6.N带 专门显示核仁组织区(NOR)的带型。

7.高分辨显带 巴黎会议(1971)提供的人类显带染色体模式图中一套单倍的染色体带纹数仅有320条带。70年代后期采用了细胞同步化方法和改进的显带技术,在细胞分裂的前中期、晚前期或早前期可获得更多分裂相和带纹更多的染色体,能显示550~850条带。研究者们可以在G2期或早前期染色体上显示出3000~10000条带,这种染色体称为高分辨染色体。这使染色体的研究逐步深入到分子生物学水平,将有助于揭示染色体与基因的关系。

(三)染色体带的命名

根据人类细胞遗传学命名的国际体制(ISCN)的规定,每条染色体都以显著的形态特征(着丝粒、染色体两臂的末端和某些带)作界标而区分为若干个区,每个区都含一定数量、一定排列顺序、一定大小和染色深浅不同的带,这就构成了每条染色体的带型。

区和带的命名是从着丝粒开始,向臂的远端序贯编号。"1"是最靠近着丝粒的,其次是“2”、“3”等。界标处的带应看作此界标以远区的"1"号带。在标示一特定的带时需要包括4项:①染色体号;②臂的符号;③区号;④在该区内的带号。这些项目依次列出,无需间隔或标点符号。例如:1号染色体短臂(P)包括三个区:1区3条 图2-6-6 正常人体染色体G带模式图 (巴黎,1971)

空白部分为Q带的暗带,G带的浅染带;黑色部分为Q带的

亮带,G带的深染带;斜线部分为着色不定区

带,2区2条带,3区6条带;长臂(q)包括四个区:1区2条带,2区5条带,3区2条带,4区4条带。1p22表示为1号染色体短臂2区2带(图6-7)。在高分辨的染色体中,作为界标的带和一个普通的带都可能被细分为亚带、次亚带。如1p22.21 表示为1号染色体短臂2区2带2号亚带中的第1次亚带。

常见疾病

因先天性染色体数目异常或结构畸变而引起的疾病,称为染色体病(chromosome disease)。人类的单倍体染色体组上约有结构基因40000个。平均计算,每条染色体约由上千个基因。各染色体上的基因有严格的排列顺序,各基因间的毗邻关系也是较恒定的。所以染色体如果发生数目异常,甚至是微小的结构畸变,都必将导致许多基因的增加或缺失。染色体病常常涉及许多器官系统的形态和功能异常。临床表现往往是多样的,故又称 染色体畸变综合征(chromosomal aberration syndrome)。在妊娠前三个月中的自然流产儿中,65%有染色体异常。巳发现的 人类染色体数目异常或结构畸变约10000多种,几乎涉及到每一号染色体。巳确定或巳描述过的综合征有100多种。这些畸变如涉及第1~22号常染色体,称常染色体病,如涉及X、Y性染色体,则称 性染色体病。根据夏家辉等报告的资料,新生活婴中 染色体异常发生率为0.73%。据推算,我国每年出生的新生儿约为1857万人,其中有染色体异常者约有13.6万人,这些人将给家庭和社会带来沉重的精神和经济负担。因此,在我国广泛开展遗传病的研究,是一项十分重要的任务。

染色质

类别分析

与性别有关的染色质即为性染色质(sex chromatin),它来源于性染色体。包括X色质和Y染色质。

(一)X染色质

1949年巴氏(Barr)等人在雌猫的神经元细胞核中发现一种浓缩小体,在雄猫中则见不到这一结构。以后将这一小体称为Barr小体或性染色质。进一步研究表明:①其它哺乳动物(包括人类)也同样有这种显示性别差异的结构;②性染色质不只存在于神经元细胞中,在其它细胞中也可见到。例如,人类女性口腔粘膜细胞核内可见紧贴在核膜内侧的Barr小体,大小约1μm,其形状为平凸形,馒头形或三角形等(图2-6-8)。正常男性则没有X染色质。为什么正常男女之间的染色质存在着差异?女性两个X染色体上的每个基因座的两个等位基因所形成的产物,为什么不比只有一个X染色体半合子的男性的相应基因产物多?为什么某一连锁的突变基因纯合子女性的病情并不比半合子的男性严重?1961年,Mary Lyon提出了X染色体失活假说,即赖昴(Lyon)假说,对这些问题进行了解释。其要点如下:

1.间期细胞核中,女性的两条X染色体中,只有一条有转录活性,而另一条则失去活性,并形成异固缩状态的Barr小体(即X染色质)。这样,在含XX的细胞和XY的细胞中,其X连锁的基因产物数量就基本相等,这种效应叫X染色体的剂量补偿(dosage compensation)。不论细胞内有几条X染色体,只有一条X染色体是具有转录活性的,其余的X染色体均失活、固缩形成X染色质;因此,一个细胞中所含的X染色质数目等于X染色体数目减1。正常男性只有一条X染色体,所以X染色质数目为零。

2.X染色体失活发生在妊娠第16天,在此以前所有细胞中的X染色体都是具有活性的。

3.X染色体的失活是随机的,异固缩的X染色体可以来自父亲也可以来自母亲。如果一个细胞中失活的X染色体是父源的,那么由它分裂而来的细胞中都是父源的X染色体失活。失活是随机的,但是恒定的。

需要指出的是,失活的X染色体上仍有部分基因保持一定活性。因此X染色体数目异常的个体在表型上不同于正常个体,出现多种临床症状。如47,XXY的个体不同于46,XY的个体;47,XXX的个体不同于46,XX的个体,而且X染色体越多时,表型的异常更严重。

(二)Y染色质

正常男性的间期细胞用荧光染料染色后,在细胞核内可出现一强荧光小体,直径为0.3μm左右,称为Y染色质(图2-6-9)。Y染色体长臂远端部分为异染色质,可被荧光染料染色后发出荧光。细胞中Y染色质的数目与Y染色体的数目相同。核型为47,XYY的个体,细胞核中有两个Y染色质。女性细胞中则无Y染色质。

临床应用

细胞核中染色质的性别差异称为核性别(nuclear sex)。染色质在临床上的应用主要有

两方面:其一,临床上疑为性染色体异常的患者,可检查患者的间期细胞的性染色质,作出初步诊断。例如:Turner综合征患者(核型为45,X),X染色质和Y染色质均阴性,而47,XXY患者,X和Y染色质均 阳性。其二, 在需要作产前性别诊断时,取羊水胎儿脱落细胞或取绒毛细胞,检查其性染色质,作出胎儿的性别诊断。正常女孩10~20%的细胞有一个X小体,正常男孩则X小体阴性、Y小体阳性。

常见病例

先天愚型

(Down综合征)

21三体综合征在我国常称为先天愚型,是最早报道也是最常见的一种 染色体畸变综合征。1866年英国医生Langdon Down首次对此病例作了临床描述;1959年,法国细胞遗传学家Lejeune等证实此病的病因是多了一条G组染色体,以后多数学者认为该病患者多的是第21号染色体。1965年Yunis等用放射自显影方法证明了该病患者实际上多的是第22号染色体。1971年巴黎会议为了照顾过去先天愚型为21三体性的记载,特将21号和22号染色体的编号加以调换。

21三体综合征在新生儿中的发病率为1/600~1/800。其主要的临床表现:患者呈特殊的呆滞面容(图2-6-17),如鼻梁低平,眼距过宽,眼裂小,外眼角上倾,内眦赘皮,虹膜发育不全,常有斜视。耳小, 常为低位, 耳廓畸形。颔小,口常半开,舌大外伸,流涎。四肢关节过度屈曲,肌张力低,所以也叫软白痴。指短, 小指内弯,其中间指骨发育不良。约50%的患者伴有先天性心脏病,其中室间隔缺损约占一半。患者常有皮纹学改变,如 通贯手(1/2~1/3),atd角增大。所有患者均表现为不同程度的生长迟缓。男性患者可有 隐睾,尚未见有生育者。女性患者偶有生育能力,所生子女1/2将发病。患者IgE水平较低,易患呼吸道感染等。患者中并发急性白血病的发病率显著地高于对照组(10~20倍)。

智力发育不全是21三体综合征最突出、最严重的表现。智商通常在25~50之间。智力较好的患者可学会阅读或做筒单的手工劳动;通过训练他们能够学会完成更多的劳动。较差者语言和生活自理都有困难。

患儿性格活泼,讨人喜欢,好模仿、爱音乐、但行为动作倾向于定型,抽象思维能力受损最大。

21三体综合征的诊断主要依靠染色体检查。根据患者的核型组成的不同可分为以下三种类型:

(1)21三体型 约92.5%的先天愚型患者属于此类型。患者的核型为47,XX(XY),+21(图6-18),即比正常人多了一条21号染色体。该病的形成原因主要是由于配子形成过程中发生了21号染色体的不分离。研究表明21三体型先天愚型患者80%是由于其母亲生殖细胞在减数分裂时(其中80%在第一次减数分裂期),20%是由于父亲生殖细胞减数分裂时(其中60%在第一次减数分裂期,40%在第二次减数分裂期)发生不分离的结果。

21三体型综合征的发病率随母亲年龄增高而增加。据Carter和Evans统计,35岁以上的妇女生育21三体综合征患儿的机会显著增加,45岁以上的妇女生育21三体型综合征患儿的机会增加更为明显(表6-1)。这可能与高龄孕妇卵细胞染色体容易出现不分离有关。有一些资料表明父亲年龄也与本病发病有关。当父亲年龄超过39岁时,出生患儿的风险增高。不过这方面的意见还不很一致。

(2)嵌合型 较少见,约占先天愚型患者的2.5%。此型的发生原因是受精卵在胚胎发育早期的卵裂过程中,第21号染色体发生了不分离。患者的核型为46,XX(XY)/47,XX(XY),+21。如果染色体不分离发生的时间越早,则异常的细胞系所占的比例就越大,临床症状就越重,反之临床症状就越轻。所以,此类型患者的临床症状多数不如21三体型严重、典型。

(3)易位型 此类患者约占全部先天愚型患者的5%左右。其特点是多余的一条21号染色体,不是独立存在的,而是经罗伯逊易位,移至D组或G组的一条染色体上。所以,这些患者体细胞中的染色体的总数仍为46条,但实际上有一条染色体上是附有一条额外的21号染色体,从而表现出与典型的21三体相同的临床症状。易位型先天愚型中最常见的是D/G易位。例如14/21易位,患者的核型为46,XX(XY) ,一14,+t(14q;21q)。即核型中少了一条14号染色体,多了一条由14号长臂与21号长臂形成的易位染色体。这种易位约3/4是新发生的,1/4是由双亲之一遗传而来的。在后一种情况下,母亲是一个易位携带者的可能性远高于父亲。易位携带者的核型为45,XY(XX),一14,-21,+t(14q;21q)。虽然染色体总数少了一条,但从总的遗传物质来看,与正常人没有什么大的区别,基本上仍处于平衡状态,因此也叫做平衡易位携带者。这类 携带者外观可毫无异常表现,但与正常人结婚后所生子女中1/4为正常人,1/4为14/21易位型先天愚型患者,1/4为易位携带者,1/4缺乏一条21号染色流产

3/4的21三体综合征胎儿在妊娠期巳自发流产,且大部分发生在妊娠头三个月内,仅约1/4胎儿能活到出生。出生后患者平均寿命16.2岁,50%在5岁以前死亡,8%可超过40岁,2.6%超过50岁。

18三体

18三体综合征又名 Edward综合征(Edward'syndrome)。新生儿发病率约为1/3500~1/8000。首先由Edward(1960年)及Patau等(1961年)描述。当时仅指出本病患者具有一条额外的E组染色体。Yunis等(1964年)证明为18号染色体三体性。根据统计资料分析,男女发病率之比为1:4,可能女性易存活。发病率与母亲年龄增高有关。患儿平均寿命只有70天,仅有少数患儿可活至数年。本病的主要临床特征是生长发育障碍, 肌张力亢进,呈特殊的握拳式。骨关节外展受限,手指尺向弯曲,胸骨短,先天性心脏病(多为室间隔缺损及 动脉导管末闭)。短而弯曲的大趾,摇椅底样足底。隐睾,枕骨突出,耳廓崎形,低位耳,颌小等。核型分析表明:80%患者的核型为47,XX(XY),+18;20%患者为嵌合型,核型为46,XX(XY)/47,XX(XY),+18,症状较轻。

13三体

13三体综合征又名Patau综合征(Patau'syndrome)。1960年Patau首先描述了一个具有额外D组染色体的婴儿,后经显带技术证明额外的染色体是13号。新生儿发生率约为1/5000~1/6000。女性明显多于男性。发病率与母亲年龄增高有关。主要特征是:生长发育明显迟缓和智力发育差。中度小头畸形、前额倾斜、无嗅脑。常有唇裂或(和) 腭裂、颌小、多指。80%患者伴先天性心脏病(房室间隔缺损和 动脉导管未闭)。男性多有隐睾,女性半数有双角子宫卵巢发育不良。80%患者的核型为47,XX(XY),+13,其余为易位型和嵌合型。99%以上的胎儿流产,出生后45%患儿在1个月内死亡,90%在6个月内死亡。

5p-

( 猫叫综合症)

1963年Lejeune等首先报道了三例,染色体异常是第5号染色体短臂部分缺失。发病率占新生儿的1/50000,在常染色体结构异常病儿中居首位,女孩多于男孩。

本征最主要的临床特征是患儿有猫叫样啼哭声,故又称 猫叫综合征。患者智力落后,生长发育迟缓。小头、满月形脸容、眼距宽、外眼角下斜。耳低位、小颌、腭裂。约50%病例有先天性心脏病,并指,髓关节脱白。核型为46,XX(XY),del(5)(p15)。这表明患者的5号染色体短臂有部分缺失,缺失的断裂点在p15,即自短臂1区5带以远的部分巳缺失了。

性染色体

(一)先天性睾丸发育不全综合症(Klinefelter综合症)

1942年美国麻省总医院的Klinefelter及其同事首先描述了这一综合征,故称为Klinefelter综合征。1956年Bradbury等在这类病人中发现X染色质(Barr小体)为阳性,1959年Jabobs和Strong证实患者的核型是47,XXY(图6-20)。即比正常男性多了一条X染色体,又称47XXY综合征。

该病在男性新生儿中的发病率为0.13%。即850人中有l名患者,占男性不育症者的1/20。患者的主要临床特征是:患者外表为男性,在儿童期无任何症状,青春期开始后,症状即逐渐严重。患者身材瘦长,体力较弱。具有男性外生殖器, 阴茎短小,睾丸很小或为 隐睾。睾丸组织切片可见精细管呈玻璃样变性,不能产生 精子,因而 不育。约有25%的病人到青春期 乳房可以发育成像女性乳房。 腋毛、 阴毛稀少或无;胡须稀疏, 喉结不明显,皮下脂肪发达,皮肤细腻如女性,其性情、体态趋向于女性化。一部分患者有智力低下,但大多数智力正常。一些患者有精神异常或有精神分裂症倾向。患者的母亲常常年龄较大。80%~90%患者的核型为47,XXY;约10%~15%为嵌合型,常见的核型有46,XY/47,XXY;46,XY/48,XXXY等。嵌合型患者中若46,XY的正常细胞比例大时,临床表现轻,可有生育能力。另外还有48,XXXY;49,XXXXY等。由于多余的X染色体的效应,X染色体越多,其症状越严重。

47,XXY的产生原因,约60%是由于其母亲的生殖细胞形成中,减数分裂时发生了X染色体的不分离。40%是由于父亲XY染色体不分离所致。

在该病确诊后,于青春期用 雄激素替代治疗,可促使第二性征发育并改善患者的心里状态。若疗效不佳,不必久用。男性乳房发育,可手术切除。

(二)先天性卵巢发育不全综合症(Turner综合症)

1938年Turner报道了7名身体矮小,性发育幼稚,有蹼颈肘外翻的妇女。1954年Polani等发现Turner综合征许多病例X染色质阴性,并有卵巢发育不全。直到1959年Ford才发现患者核型为45,X。这是最早发现的性染色体异常。因此,Turner综合征又称为45,X或45,XO综合征。

Turner 综合征在新生女婴中发病率为1/250O一1/5O00。在自发流产胚胎中,发生率可高达7.5%。据资料推测45,X胚胎98%将自然流产,只有约2%发育异常程度较轻微者能存活下来。

患者外观女性,身材矮小(120~140cm),后发际低,约50%患者有 蹼颈,面容呆板,肘外翻,盾状胸,乳间距宽,至青春期乳腺仍不发育,乳头发育不良,条索状性腺,外生殖器幼稚型, 原发性闭经,不育。部分患者有智力发育障碍。 核形分析患者的核型是45,X,X染色质、Y染色质均为阴性(图6-21)。约15%为嵌合体,其核型为45,X/46,XX。异常核型比例较小时,临床体征不典型,如只有体矮、原发性闭经、条索状性腺等,部分患者可表现有月经。若46,XX细胞占绝对优势,则表型似正常个体,能孕,但生育力降低。

本征发生原因是双亲之一在配子形成过程中,发生了性染色体的不分离。约75%的染色体丢失发生在父方,约有10%发生在合子后早期卵裂时,结果导致各种嵌合体。除少数患者由于严重畸形在 新生儿期死亡外,一般均能存活。青春期用性激素治疗,可以促进第二性征和生殖器官的发育, 月经来潮,改善患者的心理状态。有人用低剂量的雌、雄激素和 生长激素治疗本病矮身材,每种药在短期内或许有效,但对大量病人的治疗尚在研究中。

(四)X三体综合征和多X综合症

1959年Jacobs等首先描述了具有三条X染色体的女性,并称之为超雌(superfemale)。这是一种女性常见的染色体异常。发病率在新生女婴中约为1/1000;在女性精神病患者中约占4/1000。X三体女性可无明显异常,约70%病例青春期第二性征发育正常,并可生育。约30%患者有月经减少,原发或继发闭经或过早绝经等现象,乳腺发育不良,卵巢功能异常,大约有2/3的患者智力稍低,并有患精神病倾向。除了47,XXX外,一些患者的核型为嵌合体,症状一般较轻。理论上47,XXX女性的后代中,有一半应具有47,XXX或47,XXY核型。但事实上巳知的10余名47,XXX妇女所生育的30余名子女均具有正常核型。对这一现象的解释是,在女性第一次减数分裂时,具有XX的核几乎总是进入极体而被淘汰。还有患者具有4条甚至5条X染色体,一般说来,X染色体愈多,智力损害和发育畸形愈严重。有资料表明,本病患者的母亲年龄高于对照组。额外的X染色体,几乎都来自母方减数分裂的不分离,且主要在第一次。

(五)XYY综合症

1961年由Sandberg等首次报道,也叫超雄(supermale)。1965年Jacob等对收容于教养院的有粗暴行为倾向的197名男犯进行染色体检查时,发现有7例是此类患者,并提出两个Y染色体的存在可能与侵犯有关,从而引起人们的关注。

发病率约占男性的1/750~/1500。监狱中和精神病院中的男性发病率较高,约占3%。本病患者的主要临床表现多数是表型正常的男性,身材高大,常超过180cm,有随身高增加发病频率亦随之增高的趋势。大多数有生育能力,偶而可见尿道下裂,隐睾,睾丸发育不全并有生精过程障碍和生育力下降,患者智力正常,但性格暴躁粗鲁,行为过火,常发生攻击性犯罪行为。此时脑电图显示有异常,犯罪年龄较轻,平均为13.1岁。

除47,XYY核型外, 还有48,XYYY;49,XYYYY类型患者,但较少见。这类患者性格更为暴躁,智力发育较差并有指畸形等。

47,XYY核型产生的原因,主要是由于父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发生了Y染色体的不分离。巳有文献报道两例如47,XYY的男性各生育一个47,XYY儿子的病例。

三、脆性X染色体综合症

1968年Lubs在一家族性X连锁智力发育障碍家庭中发现了第一例脆性X染色体综合征。但直到1976年Girand和1977年Harvey等人才证实了这种 脆性X染色体与智力低下的关系。脆性X染色体(fragile X,fra X)是指在Xq27.3处的染色体呈细丝样,导致其相连的末端呈随体样结构。由于这一细丝样部位容易发生断裂,故称脆性部位(fragile site),脆性X染色体综合征是X连锁智力低下综合征中发病率最高的,仅次于Down综合征。

本病主要见于男性,发病率为1/1250。因为男性是半合子,只要X染色体存在脆性位点即可表现此病。在所有男性智力低下的病例中,约有10~20%为本征所引起。过去曾认为女性携带者的表型是正常的。但现巳知,约1/3的女性杂合子有轻度智力低下。估计女性携带者约占女性人群的0.5‰。

男性患者最为典型的临床表现是:中度至重度智力低下,智商(IQ)0~50。大睾丸、 语言障碍、特殊面容、招风耳和大耳朵、头围比一般正常人大,突出的下颔、面中部发育不良。

巳证实脆性X染色体综合征的遗传基础不是染色体断裂,而是DNA的扩增,即X染色体的脆性部位GGG(编码精氨酸)序列的大量扩增所引起。正常人该位点GGG的重复次数为30~40,而脆性X染色体综合征的病人GGG重复上百次,甚至上千次。

两性畸形

两性畸形是指一些患者的性腺或内、外生殖器官、副性征具有不同程度的两性特征。

(一)真两性畸形

患者体内兼有两性性腺,大约40%的患者一侧为卵巢, 另一侧为睾丸;40%一侧为卵巢或睾丸, 另一侧为卵巢睾;约20%患者的两侧均为卵巢睾。患者外生殖器及第二性征不同的介于两性之间,其外表可为男性或女性。真两性畸形的核型可为46,XX,也可为46,XY或46,XX/46,XY。

(二) 假两性畸形

患者体内只有一种性腺,但外生殖器具有两性特征。如果性腺是睾丸,则为 男性假两性畸形;如性腺是卵巢,则为 女性假两性畸形。其产生原因或者是性发育过程中因性激素水平异常,或者是胚胎发育过程中受到母体异常激素的影响(如大量使用黄体酮保胎)。男性假两性畸形称男性女性化,核型为46,XY,X染色质阴性,Y染色质阳性。它可分为两类:雄激素不敏感综合征(睾丸女性化综合征)和不完全男性假两性畸形。前者外生殖器及第二性征女性化明显;后者病情较轻,表现为男性, 阴茎短小,睾丸小或 隐睾,乳房发育如女性。 女性假两性畸形核型为46,XX。X染色质 阳性,Y染色质阴性。常见有先天性肾上腺增生症(AR)。其中又以21羟化酶缺陷(I型)为多见,其次为11羟化酶缺陷(Ⅱ型)。部分病人还伴有水盐代谢紊乱。

药物或手术治疗可部分改善两性畸形患者的临床表现。

畸变原因

体细胞或性细胞内染色体发生异常改变称为染色体畸变(chromosomal aberration),可分为数目畸变和结构畸变两大类。染色体畸变可以自发地产生,称为自发突变;也可以通过物理的、化学的和生物的诱变作用而产生,称为诱发突变;还可以由亲代遗传所致。

具体数目

一个正常配子即正常精子或卵子所含的全部染色体,称为一个染色体组。正常二倍体染色体整组或整条数量上的增减,称为染色体数目畸变。其主要类型如下:

(一)整倍体(euploid)

是细胞内整个染色体组数目的增加或减少。整个染色体组数目的减少可形成单倍体(haploid),单倍体个体在人类尚未见到。整个染色体组数目的增加可形成多倍体(polyploid),包括三倍体四倍体等,在流产胎儿中能见到。

1、三倍体(triploid) 指体细胞中有三个染色体组,即每一对染色体都多了一条,使染色体总数为69(3n)。因为三倍体是致死性的,所以,能活到出生的三倍体患儿极为罕见,存活者都是二倍体/三倍体的嵌合体。但是,在流产胎儿中三倍体是较常见的类型。巳报道的三倍体病例的核型有69,XXX;69,XXY; 69XYY及三倍体/二倍体嵌合体。其主要症状为智力与身体发育障碍、畸形。在男性合并有尿道下裂、分叉阴囊等性别模糊的外生殖器。

三倍体形成的原因,一般认为是由于:①双雄受精(diandry),即同时有两个精子入卵受精(图2-6-10 );②双雌受精(digyny),即在减数分裂时,卵细胞因某种原因未能形成极体,或第二极体与卵核重新结合,因而卵子中保留有两组染色体,受精后则形成三倍体合子(图 2-6-11)。

2、四倍体(tetraploid) 指患者的体细胞具有四个染色体组,染色体总数达到92条(4n)。迄今只报道一例伴有多发畸形的四倍体活婴和一例四倍体/二倍体的嵌合体男性病例(46,XY/92,XXYY)。其主要症状为小头、小腿畸形。前额窄、囟门早闭。眼距宽,鼻根低平,耳低位、畸形。指趾畸形,马蹄内翻足。生长发育迟缓,智力低下等。

四倍体的形成原因:①核内复制 是指在一次细胞分裂时,染色体不是复制一次,而是复制二次。因此每个染色体形成4条染色体,称双倍染色体。这时,染色体两两平行排列在一起。其后,经过正常的分裂后,形成的二个子细胞均为四倍体细胞。核内复制与四倍体形成是癌瘤细胞较常见的染色体异常特征之一。②核内有丝分裂 是指在进行细胞分裂时,染色体正常地复制一次,但至分裂中期时,核膜仍未破裂、消失,也无纺锤丝形成和无胞质分裂,结果细胞内的染色体不是二倍体,而成为四倍体。

(二)非整倍体(aneuploid)

指细胞内染色体的数目增加或减少1条或几条。这是人类最常见的一类染色体畸变。细胞内染色体数目少了一条或多条,称为亚二倍体(hypodiploid);多一条或数条,则称为超二倍体(hyperdiploid)。有时染色体数目虽是二倍体,但有些染色体对的数目或结构偏离正常,有的增多,有的减少,当增减的数目相等时染色体总数不变,称为假二倍体(pseudodiploid)。当核型中两对或两对以上染色体的数目有异常时叫复合非整倍体变异(complex aneuploid)。

1.单体型(monosomy) 即某号染色体减少了一条(2n-1),细胞内染色体总数为45条。常见的有45,X;另外还有45,XX(XY),―21;45,XX(XY),―22。除了G组染色体单体型外,人类尚未发现其他单体型。如同一号染色体减少2条(2n-2),即这对染色体不存在,则称为缺体型。人类缺体型还未见报道,意味着这样的胚胎根本不能存活。

2.三体型(trisomy) 即某号染色体增加了一条(2n+1),细胞内染色体总数为47条。临床上,不论常染色体病还是 性染色体病,均以三体型最为常见。例如,在常染色体病中,除第17号尚未有三体型的病例核型报道外,其余的常染色体均存在三体型,以13、18、和21三体型常见。性染色体三体型主要有XXX、XXY和XYY三种。

3、多体型(polysomy) 某号染色体增加了两条或两条以上。主要见于性染色体异常,如四体型:48,XXXX;48,XXXY;48,XXYY和五体型:49,XXXXX;49,XXXYY等。

非整倍体的产生是由于生殖细胞在减数分裂过程中染色体发生了不分离。所谓不分离是指在第一次减数分裂时,某号同源染色体不分离,不能平均分配到两个子细胞中去,结果形成一个细胞得到双份染色体,另一个细胞未得到该染色体,由此而形成的配子有一半是多一条染色体(n+1),一半则少一条染色体(n-1),这种异常的配子受精后将会形成三体型和 单体型的合子。如果第一次减数分裂正常,而第二次减数分裂时发生二分体的不分离,也会产生(n+1)和(n-1)的异常配子(图2-6-12、2-6-13)。巳知减数分裂时染色体不分离多发生在后期I。

(三)嵌合体

一个个体含有两种或两种以上不同核型细胞系的个体称为嵌合体。例如46,XY/47,XXY和45,X/46,XX等都是嵌合体。产生原因是由于受精卵在第一次卵裂或前几次卵裂时染色体发生了不分离(图2-6-14)。嵌合体各细胞系所占比例大小与染色体发生不分离的时间有关。如发生在第一次卵裂,则两种细胞系数目相等;如发生在卵裂后期,则正常细胞所占比例大些。产生嵌合体的另一原因是染色体遗失。在细胞有丝分裂的中、后期,某一条染色体由于偶然的行动迟缓而未能进入任何一个子细胞核,使子细胞核内的染色体少了一条,也叫染色体后期迟缓(anaphase lag)。未能进入细胞核内的染色体遗留在细胞质中,逐渐消失,结果该细胞即因丢失一条染色体而成为亚二倍体(图2-6-15)。嵌合体患者的临床症状往往不够典型。

结构

染色体结构畸变(structural aberrration)是染色体或染色单体断裂和重接而形成各种类型重组的结果。

(一)缺失(deletion) 即染色体的部分片段丢失,包括末端缺失和中间缺失。末端缺失是指染色体发生一次断裂后,无着丝粒的片段丢失,即染色体的长臂或短臂末端片段丢失。中间缺失是指染色体的长臂或短臂内发生两次断裂,两断裂点之间的片段丢失。然后,近侧断端与远侧端重接。

(二)倒位(inversion) 一条染色体两处断裂,中间片段作180°倒转后再与两断端相接,使其基因排列顺序被颠倒者称为倒位。如两个断裂发生在同一个臂上,则形成臂内倒位;若两个臂上各发生一次断裂,使倒位片段含有着丝粒,则形成臂间倒位

(三)易位(translocation) 从某个染色体断下的片段连接到另一染色体上叫易位。根据所涉及的染色体和易位片段及连接形式的不同,又可分为单方易位、相互易位、罗式易位、和复杂易位等多种类型。

(四)重复(duplication) 是指同源染色体发生断裂后,其片段连接到另一条同源染色体上,或是由于同源染色体间的不等交换,结果一条同源染色体上部分片段重复了,而另一条同源染色体则相应缺失了。如果这种畸变发生于生殖细胞,由此产生的两种配子分别与正常配子结合,就形成某号染色体部分三体和部分单体的受精卵。

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