人類染色體病研究進(jìn)展

陳海偉，楊 丹

（赤峰學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

人類染色體病研究進(jìn)展

陳海偉，楊 丹

（赤峰學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

人類核基因組有24條染色體，分別為22條常染色體和2條性染色體（X染色體和Y染色體）.人類的很多疾病與染色體的結(jié)構(gòu)與數(shù)量、以及其上的基因變化有密切關(guān)系，且具有一定的遺傳學(xué)效應(yīng).人類遺傳疾病可以分為孟德?tīng)栠z傳病、多基因遺傳病和染色體病.隨著生物學(xué)的研究已進(jìn)入后基因組時(shí)代，分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)以及遺傳學(xué)的迅猛發(fā)展，科研工作者對(duì)人類染色體病的研究也越來(lái)越透徹.本文主要介紹一下人類染色體病的研究方法，人類染色體病的分類及其到目前為止人類已發(fā)現(xiàn)的染色體病的種類.

染色體；染色體病；染色體畸變；核型

染色體是組成細(xì)胞核的基本結(jié)構(gòu)，是基因的載體，染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常導(dǎo)致的疾病就稱為染色體病.目前在人類遺傳疾病中染色體病所占的比例為1/10，新生兒中染色體異常的發(fā)病率為0.5%.一般來(lái)說(shuō)遺傳病比較難治愈，醫(yī)療費(fèi)用很高，不僅給病人及其家庭帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)壓力和精神壓力，而且對(duì)社會(huì)也會(huì)造成一定的影響.研究染色體病可以降低這些影響，對(duì)優(yōu)生優(yōu)育以及提高人口素質(zhì)有很重要的作用.

1 人類染色體病的研究方法

1.1 細(xì)胞遺傳學(xué)方法

常規(guī)核型分析：人類染色體核型記錄是根據(jù)染色體相對(duì)長(zhǎng)度及著絲粒位置來(lái)排序和分組的，正常人的1-22號(hào)常染色體和X、Y染色體可分為A-G的7個(gè)組.A組包括1-3號(hào)染色體；B組包括4-5號(hào)染色體；C組包括6-12+X染色體；D組包括13-15號(hào)染色體；E組包括16-18號(hào)染色體；F組包括19-20號(hào)染色體；G組包括21-22+Y染色體.核型記錄的標(biāo)準(zhǔn)格式：正常女性的核型是46，XX；正常男性的核型是46，XY.

染色體顯帶分析：分為G帶、C帶、Q帶、R帶、T帶、N帶（核仁縊痕帶）的分析.

G帶即Giemsa帶，將中期染色體制片經(jīng)胰酶或堿、熱、尿素、去污劑等處理后再用Giemsa染料染色后所呈現(xiàn)的染色體區(qū)帶[1].C帶是指著絲粒異染色質(zhì)帶，將中期染色體先經(jīng)鹽酸，后經(jīng)堿處理，再用吉姆薩染色，顯示的是緊鄰著絲粒的異染色質(zhì)區(qū).R帶是指中期染色體不經(jīng)鹽酸水解或不經(jīng)胰酶處理的情況下，經(jīng)吉姆薩染色后所呈現(xiàn)的區(qū)帶，所呈現(xiàn)的是G帶染色后的帶間不著色區(qū)，故又稱反帶.T帶又稱端粒帶，是染色體的端粒部位經(jīng)吉姆薩和吖啶橙染色后所呈現(xiàn)的區(qū)帶，典型的區(qū)帶呈綠色[1].

1.2 分子遺傳學(xué)方法

目前可通過(guò)體細(xì)胞雜交技術(shù)、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）分析、短串聯(lián)重復(fù)序列（STR）多態(tài)性分析、Southern印記技術(shù)、酵母人工染色體克隆、cDNA技術(shù)、顯微切割技術(shù)、DOP-PCR（變性寡核苷酸引物PCR）技術(shù)等方法對(duì)人類染色體進(jìn)行研究[2].也可以用熒光原位雜交技術(shù)（FISH）、多色熒光原位雜交（M-FISH）技術(shù)、比較基因組雜交（CGH）技術(shù)、引物原位標(biāo)記（PRINS）技術(shù)[3]、定量熒光 PCR（QF-PCR）、多重連接探針擴(kuò)增（MLPA）技術(shù)、光譜核型分析技術(shù)（SKY）[4]等技術(shù)手段來(lái)研究人類染色體.

目前最常用的研究方法還是染色體熒光原位雜交技術(shù)，熒光原位雜交是一種應(yīng)用熒光物質(zhì)標(biāo)記的特異性DNA或RNA探針選擇性地與靶細(xì)胞染色體的一個(gè)位點(diǎn)或區(qū)段、整個(gè)長(zhǎng)臂或短臂甚至整條染色體進(jìn)行原位雜交，然后用熒光顯微鏡對(duì)熒光標(biāo)記的染色體進(jìn)行檢查.具有快速、安全、經(jīng)濟(jì)、靈敏度高、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).目前用于FISH的探針有重復(fù)序列探針和涂染探針[5].

2 人類染色體病產(chǎn)生的原因

人類染色體病的發(fā)生是由染色體畸變?cè)斐傻?，染色體畸變可分為染色體數(shù)目畸變和染色體結(jié)構(gòu)畸變.目前整個(gè)地球環(huán)境的污染都比較嚴(yán)重，環(huán)境中存在若干導(dǎo)致染色體畸變的物理、化學(xué)以及生物因素，它們都會(huì)導(dǎo)致染色體發(fā)生變異，這對(duì)人類健康是一個(gè)潛在的重大威脅.

2.1 染色體數(shù)目畸變

正常人體含有46條染色體，生殖細(xì)胞中含有23條染色體，只要偏離正常值都屬于染色體數(shù)目異常，染色體數(shù)目異常包括整倍體、非整倍體（產(chǎn)生機(jī)制：減數(shù)分裂染色體不分離和減數(shù)分裂染色體丟失）和嵌合體（產(chǎn)生機(jī)制：受精卵卵裂染色體不分離和受精卵卵裂染色體丟失）.非整倍體又可分為單體、缺體、三體、多體.

2.2 染色體結(jié)構(gòu)畸變

染色體結(jié)構(gòu)畸變常見(jiàn)的有缺失、環(huán)狀染色體、等臂染色體、倒位、易位、羅伯遜易位、重復(fù)、平衡易位攜帶者和倒位攜帶者以及羅伯遜易位攜帶者[6].

缺失是指染色體部分丟失.

環(huán)狀染色體是指一條染色體的兩臂各發(fā)生一次斷裂，其兩末端片段都丟失，兩個(gè)斷頭相互連接使染色體形成環(huán)狀[7].

等臂染色體是指由染色體的著絲粒發(fā)生橫向斷裂，于是兩個(gè)染色體單體的斷臂組成一條等臂染色體而兩個(gè)長(zhǎng)臂組成另一條等臂染色體[7].

倒位是指一個(gè)染色體臂的一段移接到另一非同源染色體的臂上的結(jié)構(gòu)畸變.即由于一條染色體上發(fā)生了兩次斷裂斷裂口之間的片段原地旋轉(zhuǎn)180度后重新接合，從而導(dǎo)致基因位置顛倒.

易位是指一段染色體片段的位置改變.分為易位和相互易位.一條染色體的一段搭到一條非同源染色體上去叫易位.如果兩條非同源染色體相互交換染色體片段叫相互易位.

羅伯遜易位也叫著絲粒融合，一種特殊類型的交互易位，兩個(gè)端部著絲粒的染色體在著絲粒處發(fā)生斷裂以后，一個(gè)染色體的長(zhǎng)臂與另一條染色體的短臂發(fā)生交換，結(jié)果形成一個(gè)大的染色體和一個(gè)由兩個(gè)短臂愈合而成較小的染色體，后者在減數(shù)分裂過(guò)程中丟失，并且在丟失以后，對(duì)該易位染色體的生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有明顯的影響[6].

重復(fù)是指某條染色體上的某個(gè)區(qū)域增多了一份.重復(fù)可能由于插入或相互易位造成.

3 人類染色體病的分類

3.1 常染色體病

由1-22號(hào)常染色體先天性數(shù)目異?；蚪Y(jié)構(gòu)畸變所引起的疾病就稱為常染色體病.可以分為三體綜合征、單體綜合征、部分三體綜合征和部分單體綜合征[8].

3.2 性染色體病

性染色體病是由性染色體X或Y染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目異常引起的疾病.這類疾病的共同特征是性發(fā)育不全或兩性畸形、智力低下等，也可表現(xiàn)為原發(fā)性閉經(jīng)、生殖力下降或智力較差.可分為Turner綜合征、超X綜合征、克氏綜合征、超Y綜合征、脆性X染色體綜合征等[8].

4 目前已發(fā)現(xiàn)的人類染色體病的種類、數(shù)目及其定位

4.1 常染色體三體綜合征

三體是染色體在減數(shù)分裂后期I或后期II不分離而造成的.最常見(jiàn)的三體綜合征為13、18、21三體綜合征.

13三體綜合癥(Patau syndrome)：又稱帕韜綜合征.80%的病例為標(biāo)準(zhǔn)型，核型為46，XX(或XY)，+13，其余的為嵌合型或易位型.易位型通常以13和14羅伯遜易位居多.患者有一條t(13q14q)易位染色體，核型為 46，-14，+t(13q14q)，新生兒中發(fā)病率為1/6000.男性高于女性.13三體綜合征的典型癥狀是面部畸形，如小頭、前腦發(fā)育缺陷等，腦及內(nèi)臟畸形，如無(wú)嗅腦等，癲癇發(fā)作，肌張力低下，伴有多指（趾），手指相疊加.90%的患兒出生6個(gè)月后死亡，存活至三歲的少于5%，平均壽命為130天，預(yù)后不詳[9].

18三體綜合征(18-trisomysyndrome，Edwards syndrome)：又稱愛(ài)德華綜合征.18三體標(biāo)準(zhǔn)核型占80%即47XX(XY)+18，嵌合型占10%即46XY(XX)/47XY(XX)+18，易位型占10%即D/E或E/G易位，其余可見(jiàn)雙三體48XXY(XXX)，+18.新生兒發(fā)病率約為1/3500-1/7000.女性與男性發(fā)病率比為4:1.18三體綜合征的特征性表現(xiàn)為手指屈曲，有手指疊加和多指現(xiàn)象，生殖系統(tǒng)發(fā)育不全.身體發(fā)育遲緩，面部畸形，如鼻孔上翻，腭弓高且窄.90%有不同類型的心臟病，40%有馬蹄腎，40%有消化道畸形，骨盆狹窄，預(yù)后不詳.

21三體綜合征（Down Syndrome）：又稱先天愚型或唐氏綜合征.也是人類發(fā)現(xiàn)最早的一種染色體病.92.5%的21三體綜合征標(biāo)準(zhǔn)核型為47，XX（或XY），+21.易位型21三體綜合征，3p、3q部分三體綜合征.群體發(fā)病率為1/600～1/800，21三體綜合征的典型癥狀是患兒呈典型癡呆面容，眼間距寬，舌大并常伸出口外，四肢關(guān)節(jié)過(guò)度屈曲，50%左右的患兒有先天性心臟病.50%患兒在5歲前死亡，患者平均壽命為16歲.隨著醫(yī)療水平的提高，患者壽命明顯延長(zhǎng)，可達(dá)40歲左右[10].

4.2 常染色體部分單體、部分三體綜合征（見(jiàn)表1）

表1 常染色體部分單體、部分三體綜合征[2,11]

4.3 染色體缺失導(dǎo)致染色體病

目前已發(fā)現(xiàn)染色體缺失導(dǎo)致的染色體病大約有8種，所涉及的染色體包括1號(hào)，8號(hào)，11號(hào)、13號(hào)，14號(hào)，16號(hào)、22號(hào)等.如貓叫綜合征、腎母細(xì)胞瘤、多發(fā)性骨髓瘤、Langer-Giedion綜合征等.

貓叫綜合征：是Lejeume及其同事于1963年首次發(fā)現(xiàn)的.是最常見(jiàn)的染色體缺失綜合征，核型為五號(hào)染色體短臂缺失，即5P-.群體發(fā)病率為1/50000[12].且女性多于男性.缺失部位內(nèi)含5p14或5p15.該病的主要臨床表現(xiàn)為高調(diào)的貓叫樣哭聲，生長(zhǎng)發(fā)育障礙和嚴(yán)重的智力低下，還伴有特殊的面容，而且肌張力低下，髖關(guān)節(jié)脫臼，脊柱側(cè)凸，先天性心臟病.患者預(yù)后的死亡率較低，很多可以活到成年，預(yù)后不良.

腎母細(xì)胞瘤；又稱神胚胎瘤.核型為染色體11p15區(qū)雜合子缺失，發(fā)病率男性高于女性，發(fā)病年齡的最高峰是1～3歲，平均年齡為15個(gè)月.典型癥狀為泌尿系統(tǒng)發(fā)育異常，腎早衰，先天畸形，智力障礙等.目前治療效果很好，存活率已達(dá)到80%.90%的預(yù)后都比較好.

神經(jīng)母細(xì)胞瘤：染色體1p36.1和1p36.3等區(qū)域有雜合性缺失，臨床表現(xiàn)貧血、疲乏、興奮、體重不增或下降，或不定型發(fā)熱.壓迫氣管引起咳嗽、呼吸困難，高血壓、多汗、心悸、脈頻及腹瀉，預(yù)后不詳.

多發(fā)性骨髓瘤：14q32不正常易位，伴有13q缺失，主要臨床表現(xiàn)是貧血、骨骼疼痛腎功能不全，骨骼畸形，皮膚黏膜蒼白，少數(shù)肝臟脾臟腫大，預(yù)后不詳.

Langer-Giedion綜合征：缺失位于8q23-8q24區(qū)域，主要臨床表現(xiàn)為智力障礙，異常臉型和椎狀垢，多發(fā)性外生殖器疣和干垢端畸形，預(yù)后不詳.

視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤：在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中發(fā)現(xiàn)13q、13q12.1、13q32、13q13-13q32 區(qū)域缺失. 多見(jiàn)癥狀為繼發(fā)性青光眼，出現(xiàn)眼痛、頭痛、惡心、嘔吐、眼紅等.眼球膨大，形成“牛眼”外觀，缺失區(qū)域不同癥狀也不同.如13q14-13q32的缺失的患者的主要表現(xiàn)為多重心臟異常，聽(tīng)覺(jué)障礙等，預(yù)后不詳.

DiGeorge綜合癥：90%患者均有22q11序列缺失，臨床癥狀是心血管異常、胸腺和甲狀旁腺的缺如或功能下降，咽弓發(fā)育不全，預(yù)后不詳.

4.4 染色體易位導(dǎo)致的染色體病

典型的染色體易位是22號(hào)染色體長(zhǎng)臂上一段與9號(hào)染色體長(zhǎng)臂末端相互易位造成22號(hào)染色體長(zhǎng)臂明顯變短形成了費(fèi)城染色體（Ph染色體）.染色體易位很容易導(dǎo)致胎兒流產(chǎn)或產(chǎn)生死胎，由于染色體易位導(dǎo)致的染色體病簡(jiǎn)介如下.

慢性粒細(xì)胞性白血?。?0%為費(fèi)城染色體陽(yáng)性，即t(9;22)(q34;q11)[2]，10%為費(fèi)城染色體陰性，突出特征為脾腫大，貧血，晚期血小板減少時(shí)皮膚、齒齦易出血，預(yù)后陽(yáng)性優(yōu)于陰性.

急性非粒細(xì)胞性白血?。?號(hào)染色體與21號(hào)染色體易位，核型為t(8;21)(q22;q11).典型臨床表現(xiàn)為貧血、繼發(fā)感染、出血肝脾淋巴結(jié)腫大病情發(fā)展較快，自然病程僅數(shù)月，預(yù)后不詳.

8p11骨髓增值綜合征：8p11片段發(fā)生易位導(dǎo)致，此病可見(jiàn)于各年齡組，最小者3歲，最大者84歲.發(fā)病率男性高于女性.主要癥狀為髓系和淋巴系增生，淋巴結(jié)腫大，上呼吸道梗阻，疲乏無(wú)力，體重下降，預(yù)后不詳.

Burkitt淋巴瘤：核型為8號(hào)染色體長(zhǎng)臂（8q24）與2號(hào)染色體短臂（2p13）或22染色體長(zhǎng)臂（22q11）或 14號(hào)染色體長(zhǎng)臂（14q32）相互易位.最常見(jiàn)的核型為8號(hào)染色體長(zhǎng)臂（8q24）與14號(hào)染色體長(zhǎng)臂（14q32）相互易位.患者主要為兒童和青年人，發(fā)病率男性高于女性.典型癥狀為腫瘤常發(fā)生于頜骨、顱面骨、腹腔器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等，也可波及其它臟器包括胃、腸、腹膜、肝、脾，肺、長(zhǎng)骨及腦少見(jiàn)，約20%侵犯淋巴結(jié)，預(yù)后不詳.

4.5 微結(jié)構(gòu)異常染色體病

微結(jié)構(gòu)異常染色體病是一類由于染色體微小結(jié)構(gòu)異常所致的具有復(fù)雜臨床表現(xiàn)的遺傳性疾病.這類綜合征最常見(jiàn)的染色體結(jié)構(gòu)異常為缺失，其次為重復(fù)，缺失或重復(fù)的片段一般小于5Mb，低于染色體顯帶檢查分辨率的下限，因此使用常規(guī)方法無(wú)法或較難發(fā)現(xiàn).現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的微結(jié)構(gòu)異常染色體病大約有六十種，發(fā)病率自2/10萬(wàn)～25/10萬(wàn).所涉及的染色體包括 1、2、4、5、11、15、16、17、20、22 號(hào)和 X染色體等（見(jiàn)表2）.

表2 微結(jié)構(gòu)異常染色體病[2]

4.6 性染色體病的簡(jiǎn)介

Turner氏綜合征：又稱先天卵巢發(fā)育不全綜合征.典型核型為45，X，占55%，其余為嵌合型和結(jié)構(gòu)異常的核型常見(jiàn)的嵌合型46，XX/45，X和46，X，i(Xq).發(fā)病率為1/2500，自發(fā)流產(chǎn)兒的發(fā)病率為7.5%.新生兒發(fā)病率為1/5000.典型癥狀女性性腺發(fā)育不全，原發(fā)性閉經(jīng)，身材矮小，蹼頸，肘外翻，智力一般正?；蛏圆頪6].

Klinefelter綜合征：又稱先天性睪丸發(fā)育不全或克式綜合征.80%的核型為47，XXY.15%的患者為嵌合型，46，XY/47，XXY；46，XY/48，XXXY；其他核型約為 5%，如：48，XXXY；49，XXXXY.群體發(fā)病率為1/1000.典型癥狀男性第二性征發(fā)育差，例如無(wú)胡須，體毛少，睪丸發(fā)育不全，25%的患者出現(xiàn)乳房發(fā)育，患者一般身材高，四肢長(zhǎng)[6].

超X綜合征：又稱超雌綜合征.正常女性染色體組型為46，XX，而該綜合征患者染色體組型多數(shù)為47，XXX，也有少數(shù)為 48，XXXX或 49，XXXXX；也有些人與正常細(xì)胞組型或（45，XO）嵌合.出生此類患兒的母親年齡往往較大，但父母染色體不見(jiàn)得有異常改變.典型癥狀是智力以及生育力都略有下降，有隨X數(shù)目增多而病情加重的傾向.

超Y綜合征：又稱XYY綜合癥.典型核型為47，XYY.也包括其他核型如XXYY，XYYYY等.臨床表現(xiàn)有很大不同，典型癥狀為多數(shù)患者身材高大，智力無(wú)明顯異常或僅輕微變化，或存在言語(yǔ)發(fā)育遲緩，性格行為異常、暴躁或孤僻，具有攻擊性行為或抗社會(huì)性格.臨床癥狀的嚴(yán)重性與Y染色體數(shù)目的遞增無(wú)關(guān).多數(shù)患者生存期及發(fā)育均正常.

脆性X染色體綜合征（fragile X syndrome）：脆性位點(diǎn)是一種在染色體特定位置出現(xiàn)的斷裂點(diǎn)，但是它并不完全斷裂，而是呈一裂隙的現(xiàn)象，即在此斷裂點(diǎn)還可見(jiàn)有一細(xì)絲相連或者有不著色的染色體相連接.而X染色體脆性部位位于長(zhǎng)臂2區(qū)7帶（Xq27），在Xq27處有脆性部位的染色體稱為脆性X染色體，由此導(dǎo)致的染色體病就為脆性X染色體綜合癥.此病的發(fā)病率為1/1000～1/1500.表現(xiàn)為中度或重度智力低下，在所有男性智力低下患者約19%～20%為本病所引起.發(fā)育快、面中部發(fā)育不全，前額突出、大耳、高顴骨，另一個(gè)重要表現(xiàn)是大睪丸癥，有些患者還伴有多動(dòng)癥、孤僻及攻擊性行為，預(yù)后不詳.

5 展望

隨著分子細(xì)胞遺傳學(xué)的不斷完善和發(fā)展，研究人員對(duì)人類的染色體和染色體病的研究越來(lái)越成熟.人們對(duì)染色體病的認(rèn)識(shí)也愈加深入.染色體病的診斷技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中包括產(chǎn)前診斷、家系分析等手段的運(yùn)用.相信在不久的將來(lái)染色體病對(duì)人類的危害會(huì)大大降低.隨著分子遺傳學(xué)研究方法的不斷成熟.人們也在不斷的探索如何提高分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)的分辨率和靈敏度.以便檢測(cè)微小基因異常.研究具有更高靈敏度和特異性以及更經(jīng)濟(jì)快速的技術(shù)將是未來(lái)染色體病研究工作中的重點(diǎn).

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1673-260X（2012）02-0113-05