醫(yī)學遺傳學-染色體病-32

1、染色體和染色體病,商璇, PhD, 講師,教學秘書Email：shang80@fimmu.com辦公室電話：61648510手機：13632445978基礎醫(yī)學院醫(yī)學遺傳學教研室,人類染色體研究簡史,1888，Waldeyer提出“染色體”名詞1956，Tijo，Leven確認人類體細胞染色體數(shù)目為461959，Lejeune確診Down綜合癥病因為21三體1960，Ph小體發(fā)現(xiàn)1968，Q顯帶技術(shù)問世1976，高分

2、辨顯帶技術(shù)出現(xiàn)20世紀80年代末，分子細胞遺傳學出現(xiàn),第一節(jié) 正常核型,What are chromosomes?,Humans have 23 pairs of chromosomes, with one chromosome from each parent. The chromosomes are coiled up DNA. Under normal conditions all of the chromosomes are

3、 inherited in tact.,This is a normal karyotype of human chromosomes. A karyotype is a picture of chromosomes lined up to look at and compare.,,一、人類染色體的形態(tài),染色單體,,次級縊痕,,短臂（p）,,長臂（q）,,隨體,,常染色質(zhì)區(qū),,端粒(異染色質(zhì)區(qū)),,隨體柄(次級縊痕),,著絲粒(初級縊

4、痕),中期染色體結(jié)構(gòu),,,異染色質(zhì),常染色質(zhì),Y染色質(zhì),X染色質(zhì)(X小體，Barr小體）,染色體的分類(根據(jù)著絲粒位置),中央著絲粒（1/2--5/8）(1, 3, 16, 19, 20),,亞中著絲粒（5/8--7/8）(2, 4-12, 17, 18, X),,二、核型分析,（一）非顯帶核型,a. Denver體制： 按染色體長度和著絲粒的位置編號 b. 非顯帶染色體的分類依據(jù)： 1 相對長度 2 臂比率

5、 3 著絲粒指數(shù),人類染色體核型特點（Denver）,（二）顯帶核型,1 常用的顯帶技術(shù),用特殊的顯帶技術(shù)，使染色體的長軸上顯出一條條明暗相間的條紋，稱為染色體帶,(1). Q顯帶熒光染料：氮芥喹吖因特點：帶紋清晰準確，熒光持續(xù)時間短(0.5-1h)，不易長期保存,(2). G顯帶 胰酶處理后再Giemsa染色優(yōu)點：方法簡便,帶型清晰,可長期保存,正常男性染色體 46, XY,正常女性染色體 46，XX,(3). R顯帶

6、(Reverse，反帶) 高溫或5-BrdU加紫外線處理，Giemsa染色特點：與G帶相反，染色體末端深染，研究末端結(jié)構(gòu)改變,(5).T顯帶：末端顯帶 加熱，Giemsa染色(6).N顯帶：NOR、隨體顯帶 AgNO3,(4).C顯帶：著絲粒顯帶 NaOH和Ba(OH)2預處理,(7). 高分辨顯帶技術(shù),氨甲喋呤和胸腺嘧啶核苷處理→細胞分裂同步化 555至上千、數(shù)千、上萬條,,550 Band Karotyp

7、es,,650 Band Karotypes,2、顯帶染色體的命名和書寫,界標：染色體顯著且穩(wěn)定的特征，包括端粒、著絲粒、特征性深淺帶區(qū)：兩個界標之間的區(qū)域帶：染色深淺可辨的區(qū)域，有深帶、淺帶亞帶、次亞帶：高分辨顯帶技術(shù),描述要求：（1）染色體號 （2）臂的符號（3）區(qū)號 （4）帶號（亞帶、次亞帶）由著絲粒向遠端依次標號帶和亞帶之間加小數(shù)點,人類顯帶染色體的命名及亞帶表示方法,,第二節(jié) 分子細胞遺

8、傳學,20世紀80年代，標志著分子細胞遺傳學的出現(xiàn)探針（單鏈DNA分子）與染色體或間期核上的靶序列（變性互補序列）在特異性位點上退火，經(jīng)熒光可在雜交位點觀察到所要研究的序列。簡化了基因定位、染色體結(jié)構(gòu)分析,一、熒光原位雜交（fluorescence in situ hybridization， FISH）,二、引物原位標記（primer in situ labeling，PISL）,三、DNA纖維熒光原位雜交（DNA fiber-F

9、ISH）,四、比較基因組雜交（comparative genomic hybridization,CGH）,五、染色體涂染（chromosome painting）,第三節(jié) 染色體畸變,染色體畸變：由于遺傳或環(huán)境因素（化學/物理/生物/育齡）的影響，導致體細胞或生殖細胞內(nèi)染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的異常改變。,染色體畸變分為數(shù)目畸變和結(jié)構(gòu)畸變兩大類。,當一個個體細胞有兩種或兩種以上不同核型的細胞系時，這個個體就被稱為嵌合體。,人類染色體的多態(tài)性

10、,主要發(fā)生在結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)區(qū)，包括：大、小Y隨體的有無、大小、重復次縊痕的有無、大小1、9、16著絲粒長臂近著絲粒區(qū)可作為遺傳標志,染色體畸變發(fā)生的原因,自發(fā)突變、誘發(fā)突變、遺傳因素,化學因素：藥物、農(nóng)藥、工業(yè)毒物、食品添加劑等物理因素：電離輻射生物因素：生物毒素、生物體母親年齡：,單倍體：二倍體生物的配子具有的全部染色體，為一個染色體組。,染色體數(shù)目異常及其產(chǎn)生機制,二倍體：正常人的體細胞含有兩個染色體組。,分類： 染

11、色體數(shù)目整組的增加或減少--整倍體 染色體數(shù)目增加/減少1-數(shù)條--非整倍體,(1)單倍體(haploid)：染色體數(shù)減少一組(2)多倍體(polyploid):染色體數(shù)整倍地增加,一、整倍體(euploid)改變：,徐道覺(1977) 3194例自發(fā)流產(chǎn)中 染色體畸變42% 三倍體18.4%

12、 四倍體5%,三倍體易于流產(chǎn)的原因：胚胎發(fā)育的有絲分裂中，形成三極紡錘體，染色體在中、后期分布、分配紊亂,子細胞中染色體數(shù)目異常，嚴重干擾胚胎的正常發(fā)育。,,(一) 雙雄受精(diandry) :可形成69,XXX；69,XXY；69,XYY三種類型的受精卵,三倍體的發(fā)生機制：,(二) 雙雌受精(digyny)：第二次減數(shù)分裂時，第二極體留在卵內(nèi)，形成69,XXX或69,XXY的受精卵,(一) 核內(nèi)復制(endoreplic

13、ation):一次細胞分裂，染色體復制二次，形成雙倍染色體，2個子細胞均為四倍體細胞。 核內(nèi)復制和四倍體形成是腫瘤細胞常見的異常特征。,四倍體發(fā)生機制：,(二) 核內(nèi)有絲分裂：細胞分裂時，染色體正常地復制一次，但中期無核膜破裂、消失，無紡錘體形成，后、末期無胞質(zhì)分裂，結(jié)果細胞內(nèi)的染色體成為四倍體。,二、 非整倍體(aneuploid)改變：,染色體數(shù)增、減1條或幾條(不成整倍數(shù)),(一) 亞二倍體(hypodiploid)： &l

14、t;2n,單體型(monosomy)：2n-1，即45條染色體，基因組嚴重失衡，即使是21、22號染色體單體型也難以存活。,(二) 超二倍體(hyperdiploid)：>2n,三體型(trisomy)：2n+1，47條染色體 ，人類最常見的染色體畸變類型,常染色體：惟有17號未見報道絕大多數(shù)見于流產(chǎn)胚胎或胎兒；少數(shù)存活，但壽命短、伴嚴重畸形,細胞分裂中、后期，某一對同源染色體或姐妹染色單體未分別向兩極移動，進入一個子細胞中，

15、結(jié)果子細胞一個形成超二倍體，一個形成亞二倍體。 圖,三、非整倍體的發(fā)生機制：,(一) 染色體不分離(chromosome nondisjunction),減數(shù)分裂不分離：發(fā)生于配子形成的減數(shù)分裂過程中，形成n+1和n-1的配子。 有絲分裂不分離：發(fā)生于受精卵的卵裂早期或在體細胞的有絲分裂過程中，形成二倍體和三體型或單體型的鑲嵌體。,,,,,,,46,46,46,46,46,45,47,45,,46,46,46,46,46,47,45,

16、,,,,,,不分離,卵裂早期染色體不分離-鑲嵌體,在細胞分裂的后、末期，個別染色體由于某種原因（如著絲粒未與紡錘體相連）未能進入子細胞核，滯留在細胞質(zhì)中逐漸解體，導致子細胞丟失染色體。,(二) 染色體丟失(chromosome loss),發(fā)生于配子形成過程，可產(chǎn)生n和n-1配子,發(fā)生于受精卵的卵裂早期，可形成正常細胞和單體型細胞組成的鑲嵌體 ( 46, XX / 45, X和46, XY / 45, X臨床多見)。,,46,45,46

17、,45,45,46,46,,,,,,,染色體丟失-鑲嵌體,丟失,45,45,45,染色體結(jié)構(gòu)畸變及其產(chǎn)生機制,染色體結(jié)構(gòu)畸變的產(chǎn)生基礎：染色體斷裂，造成斷片缺失或斷裂后引起的重排,中間缺失(internal deletion):兩次斷裂,中間節(jié)段丟失末端缺失(terminal deletion):斷裂一次,無著絲粒的末端部分丟失,一、染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型及其產(chǎn)生機制,(一) 缺失(deletion,del)：染色體臂部分丟失,,int

18、ernal deletion,terminal deletion,原因：同源染色體在不同部位斷裂后，斷片互換重接，造成一條染色體某節(jié)段重復，另一條染色體該節(jié)段缺失。不等交換。,(二)重復(duplication,dup):同一染色體的某一節(jié)段有兩份或兩份以上。,臂內(nèi)倒位（paracentric inversion）:兩處斷裂在同一臂內(nèi)臂間倒位（pericentric inversion）:兩處斷裂分別在長、短臂,(三)倒位(inv

19、ersion, inv)：染色體上中間某段斷裂后倒轉(zhuǎn)180度后重新連接。,臂內(nèi)倒位,臂間倒位,由于無遺傳物質(zhì)的丟失，表型一般無影響，故稱倒位攜帶者。但其配子在同源染色體配對時會形成倒位環(huán)，如發(fā)生交換，可形成有缺失或重復的配子。（片段短- 不育；長- 畸胎）,臂間倒位(pericentric inversion) 形成倒位環(huán),臂間倒位染色體在減數(shù)分裂中的行為:倒位后減數(shù)分裂形成倒位環(huán),(四)易位(transl

20、ocation,t)：某條染色體斷下的節(jié)段連接到另一染色體上,插入易位(單方易位)：僅有一條染色體的斷片接到另一染色體上,相互易位(reciprocal translocation,rcp)：兩條染色體的斷片互換后重接，產(chǎn)生平衡易位攜帶者。只有基因位置的改變，無數(shù)量的增減，表型可正常，但子女可出現(xiàn)部分三體型或單體型。,相互易位所致四射體,羅伯遜易位(Robertsonian translocation, rob；著絲粒融合)：兩條近端著

21、絲粒染色體（D組和G組）均在著絲粒處斷裂，然后二者的長臂在著絲粒處相接，形成45條染色體的平衡易位攜帶者。 圖1-2,整臂易位：近端著絲粒染色體與非近端著絲粒染色體之間，或非近端著絲粒染色體之間發(fā)生整個臂的交換。復雜易位：涉及3條或3條以上染色體的易位易位攜帶者（需具體分析生育風險）,(五)插入(insertion,ins)：易位的一種特殊形式。一條染色體片段插入到另一染色體中,正位插入：插入節(jié)段的順序與染色體區(qū)帶編號方向一致

22、倒位插入：插入節(jié)段的順序與染色體區(qū)帶編號方向相反,(六)環(huán)狀染色體(ring chromosome,r)　同一染色體兩臂斷裂后相接。,(七)雙著絲粒染色體(dicentric chromosome,dic):　兩條染色體斷裂后，含著絲粒的節(jié)段相接。,,兩個著絲粒可能分別向兩極牽引，形成染色體橋。,(八)等臂染色體（isochromosome，i）:染色體的兩臂在形態(tài)和遺傳上均相同。見于同源染色體間發(fā)生整臂易位或細胞分裂時染色體著絲粒處發(fā)

23、生橫裂。,,,,,,1. 染色體數(shù)目畸變的核型描述：染色體總數(shù)，性染色體組成，染色體數(shù)目增減異常 47，XY，+21 47，XXY,二、人類染色體畸變核型的描述方法,①染色體總數(shù) ②性染色體組成 ③染色體畸變情況,(2) 繁式：寫明重排染色體號，斷裂位點的區(qū)帶號，完整描述重排染色體區(qū)帶組成 46，XX，del(1)(pter → q21) 46，XY，t(2;5)(2pter→2q21::5q31→5qter;

24、 5pter→5q31::2q21 →2qter),2. 染色體結(jié)構(gòu)畸變的核型描述：,(1) 簡式：染色體總數(shù)，性染色體組成，染色體結(jié)構(gòu)畸變異常，括號表示染色體重排方式只寫明重排染色體號，斷裂位點的區(qū)帶號 46，XX，del(1)(q21) 46，XY，t(2;5)(q21;q31),第四節(jié)　染色體病及其分類,涉及較多基因，大部分流產(chǎn)或死產(chǎn)；患者多發(fā)畸形，生長發(fā)育遲緩，智力低下，有的還有特異的皮膚紋理改變 性

25、染色體異常，還將出現(xiàn)內(nèi)、外生殖器異?；蚧?，如：性腺發(fā)育不良、第二性征不發(fā)育、外生殖器畸形（尿道下裂、陰蒂肥大）、男子女性乳房等 絕大多數(shù)患者的雙親均正常，少數(shù)雙親之一為染色體異常攜帶者,染色體病的一般臨床特征,常染色體病,男女均可發(fā)病發(fā)育遲緩肌張力低下智力低下，缺少抽象思維特殊呆滯面容；伸舌樣癡呆特殊皮紋先天性心臟?。杭s50% 房室聯(lián)合通道、室缺常無生殖能力30歲腦組織Alzheimer樣改變，易患白血病，免

26、疫缺陷短壽： 10歲（75-85%）， 8% > 40歲,一、先天愚型(Down’s綜合征),1. 臨床表現(xiàn)：,游離型(標準型)：約92.5%；47, XX(XY), + 21； 95%由于卵子發(fā)生的減數(shù)分裂中，21號染色體不分離，形成了含2條21號染色體的卵細胞,2.遺傳分型,易位型：約5%；21號染色體不獨立存在，而是以易位染色體形式存在。多見D/G及G/G易位，如：46, XX(XY), -14, +t(14q21q),嵌

27、合型：約2.5%；46, XX(XY) / 47, XX(XY), +21,男：女= 1 ：3；發(fā)育遲緩; 肌張力↑重度智力低下；顏面畸形:小眼,眼距寬;耳低位,耳廓畸形;小頜等手握拳3、4指貼掌心；搖椅形足底；先心（如室缺）；羊水過多壽命短，平均70天；>1歲（5-10%）,二、18三體綜合征（Edward綜合征）,95%自然流產(chǎn)(孕10周-出生); 發(fā)病率: 1/3500-8000;,臨床表現(xiàn)：,83%自然流產(chǎn)

28、(孕10周-出生)；發(fā)病率: 1/5000-7600顏面畸形：小眼或無眼，眼距寬；唇裂或腭裂多指、趾，足內(nèi)翻；通貫手，手指彎曲，握拳似18三體先心（室缺）；單臍動脈；腹股溝疝或臍疝5%壽命>6個月,三、13三體綜合征(Patau綜合征),頭皮受損,手指彎曲,隱睪,搖椅足,足跟后突，足掌中凸,四、5p-綜合征,生長發(fā)育遲緩小頭滿月臉下頜小、后縮耳低位眼距寬等,,1/5萬,,,性染色體病,一、性染色體數(shù)目畸變引起的疾

29、病,發(fā)生機制：配子發(fā)生中，X染色體不分離,1、先天性睪丸發(fā)育不全(Klinefelter綜合征),發(fā)生率：1/500-1000男性新生兒,臨床表現(xiàn)：身材瘦長，睪丸小，第二性征發(fā)育不全，不育,核型：80-90%為47, XXY；10-15%為嵌合型：46, XY / 47, XXY或46, XY / 48, XXXY。少數(shù)為48, XXXY、49, XXXXY及48, XXYY,2、先天性卵巢發(fā)育不全(Turner綜合征),99%流產(chǎn)；活

30、嬰中的1/2500-5000,臨床表現(xiàn)：矮小，第二性征發(fā)育不良，原發(fā)閉經(jīng)，不孕，面容呆板，蹼頸，肘外翻,核型：55%為45, X；少數(shù)為45, X / 46, XX,發(fā)生機制：配子發(fā)生中，性染色體不分離形成O型配子；75%發(fā)生于父方,Turner syndrome,發(fā)病率為 1/900,3、XYY綜合征 超雄,身材高大，性格暴躁，有攻擊性,女性精神病患者中占為 4/1 000,4、X三體綜合征 超雌,發(fā)病率為 1/1 00

31、0 女性新生兒,常身材高大，少數(shù)不育，智力稍低（70%學習教育障礙）,5. 脆性X染色體綜合征,1/1 000的男性帶有致病基因，20％不發(fā)病，實際發(fā)病率 1/1 250 ～ 1/1 3501/3的女性雜合子為輕度智力低下，出現(xiàn)率約1/2 000僅次于先天愚形的智力低下性疾病臨床表現(xiàn)：智力低下、長臉、方額、頭大、耳大、下頜大而突出、嘴大唇厚、巨大睪丸、語言發(fā)音障礙、性情孤僻,基因組?。ㄗ詫W）,Am J Hum Genet. 20

32、09 Jun;84(6):807-13. Epub 2009 May 21.Copy-number mutations on chromosome 17q24.2-q24.3 in congenital generalized hypertrichosis terminalis with or without gingival hyperplasia.Sun M, Li N, Dong W, Chen Z, Liu Q, Xu

33、Y, He G, Shi Y, Li X, Hao J, Luo Y, Shang D, Lv D, Ma F, Zhang D, Hua R, Lu C, Wen Y, Cao L, Irvine AD, McLean WH, Dong Q, Wang MR, Yu J, He L, Lo WH, Zhang X.,小 結(jié),核型分析染色體畸變類型及機制染色體病主要原因及臨床表現(xiàn),高齡孕婦與21三體風險（％）,,<30歲時