第四章染色體病中國醫科大學根底醫學院醫學遺傳學教研室23本章重點內容提示染色體數目畸變:三倍體、四倍體、非整倍體及其原因；結構畸變：各類型縮寫符號；缺失、易位的簡式、詳式描述；平衡易位攜帶者，羅氏易位；三體綜合征〔21、18、13〕中文、英文名稱、主要臨床表現、核型、發病機制；5p-綜合征；性染色體異常綜合征：中文、英文名稱、主要臨床表現、核型、發病機制；Lyon假說、X染色質、X染色體失活證據、Y染色質、核性別；脆性X染色體、脆性位點、脆性X染色體綜合征4染色體是基因的載體，平均每條染色體包含上千個基因。染色體數目和結構的穩定是維持遺傳穩定性的根底。

染色體異常可造成許多基因的增減，嚴重者可造成死胎或流產。能存活到出生的可發生多器官、系統受累的染色體病〔亦稱染色體異常綜合征〕，或成為外表正常但攜帶異常染色體的平衡易位攜帶者，其攜帶的異常染色體會影響后代。

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目前已報道的人類染色體異常已超過10000種，染色體異常綜合征超過100種。6

第一節染色體研究方法

一、常規染色體的制備

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RPMI1640培養基+15%小牛血清+植物血凝素=5ml370C，培養68hr加秋水仙素，培養2~4hr〔抑制細胞分裂〕收集細胞離心，去上清液〔1000rpm/10min〕低滲處理，0.075MKCI，370C，25min預固定，甲醇：冰醋酸=3：1離心，去上清液〔1000rpm/10min〕重復固定三次制片，染色，觀察，染色體分析正常人外周血或細胞891.染色體形態學及非顯帶核型的識別1〕染色體形態：在染色體狹窄處是著絲粒(centromere,cen),將染色體分為短臂(p)和長臂(q)。中央著絲粒染色體,cen位于染色體的1/2處；亞中著絲粒染色體,cen位于染色體的5/8處；近端著絲粒染色體,cen位于染色體的7/8處。10端粒Sisterchromatids隨體11端粒：位于染色體的兩端是一種蛋白-DNA結構，含有TTAGGG六核苷酸重復延伸序列，其長短與細胞的壽命有關。作用：保護染色體不被降解；防止染色體末端融合，。隨體：位于近端著絲粒染色體〔13～15，21、22〕短臂末端介細絲連接的球狀小體。細絲部位是rDNA基因所在部位，轉錄rRNA進而形成核仁。122〕非顯帶核型〔Karyotype〕的識別核型：將一個體細胞中全套染色體按一定方式排列起來所構成的圖像。1960年在美國丹佛召開首屆國際細胞遺傳學會議，討論并確定了正常人核型的根本特征，即丹佛體制。將人類染色體按照大小和著絲粒位置分為23對，7個組。1-22對為常染色體，剩余一對與性別決定有關，為性染色體，X,Y。A組：1~3大B組：4、5大C組：6~12+X中D組：13~15中E組：16~18小F組：19、20小G組：21、22+Y最小131415

核型的描述

染色體總數，性染色體

正常男性：46

，XY

正常女性：46，XX

對標本的染色體進行檢查分析，稱為核型分析。161717〔1〕Q顯帶〔Qbanding〕1968年瑞典細胞化學家Caspersson等首先應用熒光染料氮芥喹因〔quinacrinemustard,QM〕處理染色體后，在熒光顯微鏡下可見每條染色體呈現明暗相間、寬窄不同的帶紋，稱為Q帶。優點：性能穩定，顯帶效果好；缺點：熒光衰退較快，需及時觀察、分析或照像保存。18Q-顯帶：熒光顯帶1920G顯帶深染帶，富含AT，富含長分散DNA序列〔longinterspersedsequence，LINES〕是DNA的重復區域，不編碼表達基因。

G顯帶淺帶，富含GC，含有許多轉錄基因。這種DNA在間期核中呈現較為伸展的狀態。除轉錄基因外，它含有短分散DNA序列〔shortinterspersedDNAsequence，SINES〕。包括Alu序列。染色體上大多數斷裂點和重排發生在淺染帶。212246,XY2346,XX24G顯帶核型2526R顯帶：染色體末端27C顯帶：著絲粒顯帶28N顯帶：特異顯示近端著絲粒染色體292〕顯帶染色體的描述30G-banding界標區和帶描述內容染色體號臂的符號區的號帶的號3132高分辨顯帶3334

2.分子細胞遺傳學

35FISH熒光標記的DNA探（200-500kb）36

應用：基因定位基因擴增檢測染色體的數目和結構異常，進行遺傳病的診斷和產前診斷。3738基因定位39

〔2〕DNA纖維熒光原位雜交：首先在載玻片上制備DNA纖維，然后進行FISH。與常規FISH相比，其優點是精度高。用于人類基因組物理圖譜繪制，染色質結構分析等。〔3〕染色體涂染：用熒光染料標記整條染色體或特定染色體區段的DNA，假設同時使用不同顏色標記的探針進行涂染，可將同一核型中的染色體染成不同顏色，清晰顯示易位所形成的衍生染色體、乃至于更復雜的染色體重排的來源。對于分析隱型或復雜型易位、腫瘤細胞的核型、基因定位等具有重要價值。40染色體涂染〔單一顏色〕41染色體涂染〔24種顏色〕42

〔4〕比較基因組雜交：從染色體整體或帶水平對不同基因組DNA序列拷貝數的差異進行檢測和定位。用于研究常規顯帶分析不易澄清的腫瘤相關染色體改變如雙微體、標記染色體等，并可精確檢測染色體三體、單體或片段拷貝數變化等異常，實現對先天畸形、自然流產等疾病的診斷。〔5〕基因芯片檢測CNV(拷貝數變異)，微缺失，微重復43第二節染色體變異與多態性一、概念：染色體多態性：正常人群中染色體形態的微小變異。二、染色體多態的類型

1.染色體長度的差異

2.隨體：出現率、大小、形態等

3.副縊痕：有無、寬窄等

4.Q、G、C帶多態：帶的寬窄、形態等44三、染色體多態的特點及意義：1.以孟德爾方式傳遞，在家系中具有恒定性；2.集中于富含高度重復DNA的組成型異染色質中；3.一般沒有明顯的異常或病理學意義，但在遺傳分析、基因定位、親權鑒定和人類學研究上具有重要價值。1968年，Donahue等在一個家系中發現Duffy血型與1號染色體副縊痕變長相關，將該血型基因〔Fy〕定位于1q。Fy亦成為首個被定位的人類常染色體基因。45一、數目異常二、結構畸變第三節染色體畸變46

人類等二倍體生物的精子或卵子所含的全部染色體稱為一個染色體組。精子或卵子為單倍體。

一個體細胞中染色體數為46條，為二倍體：2n。體細胞染色體數目偏離46條，即為染色體數目異常1.整倍體異常：體細胞中染色體成組地增加，形成整倍體異常。一、數目異常及產生原因47三倍體形成原因：雙雌受精和雙雄受精23，X23，X23，X23，X23，X23，Y69,XXY69,XYY69,XXX69,XXY69,XXX23，X23，X23，X23，X23，X23，Y23，Y23，X23，YA.69,XXX的形成B.69,XXY的形成B.69,XYY的形成A.69,XXX的形成C.69,XXY的形成48四倍體：體細胞中有四個染色體組。

形成原因：核內復制〔染色體復制2次，細胞分裂1次〕

核內有絲分裂〔染色體正常復制1次，細胞未分裂〕492.非整倍體〔aneuploid〕體細胞中染色體在46條根底上增、減1條或幾條，分別稱為超或亞二倍體，是臨床上最常見的染色體數目異常。

單體〔monosomy〕：某號染色體少一個拷貝。如Turner綜合征，45，X，是人類最常見的染色體單體綜征；對于常染色體而言，即便最小的21，22號的單體也難以存活。

三體〔trisomy〕：某號染色體多一個拷貝。在人類染色體數目畸變中最常見。如21三體：47，XX，+21。50

形成原因：不別離；喪失

減數I不別離減數分裂不別離不別離減數II不別離有絲分裂不別離〔卵裂不別離〕1〕不別離〔non-disjunction〕：即在細胞分裂時染色體不能正常分開；

5152減數分裂I不別離減數分裂II不別離

精子

53卵裂不別離：受精卵在卵裂初期發生姐妹染色單體不別離。

可產生由兩種或三種細胞系構成的嵌合型個體〔如47/45或46/47/45〕。

嵌合體：含有不同核型細胞系的個體稱為嵌合體。

體內細胞系的類型和比例取決于染色體不別離發生的早晚，發生越晚，正常的二倍體細胞所占的比例越大，臨床病癥也越輕。反之亦然。〔2〕有絲分裂不別離〔卵裂不別離〕54有絲分裂不別離〔卵裂不別離〕46

4646

46464745

46/47/45嵌合體55

2〕染色體喪失染色體喪失：在有絲分裂進行到中至后期時，某一染色單體的著絲粒未與紡錘絲相連，不能被牽引至細胞的一極，或者在向一極移動時，由于某種原因導致移動緩慢，發生后期延遲，二者均可導致該染色單體無法參與新細胞核的形成而滯留在細胞質中，最終分解消失。結果也可使個體形成嵌合體:46/4556染色體喪失46

46

45

46464545

嵌合體46/4557二、結構畸變染色體結構畸變：在某種因素的作用下，染色體斷裂〔breakage〕及隨后的異常重接〔rejoin〕。1．染色體結構畸變的描述方法簡式：僅用斷裂點〔breakpoint〕來描述染色體的結構改變。按國際規定，需依次寫明染色體總數，性染色體組成，之后用一個字母〔如t〕或三聯字母〔如del〕來表示重排染色體的類型，并在括弧內注明相關染色體號，在另一個括弧內注明斷裂點所在的臂、區、帶號。詳式：簡式所采用的規定在詳式中仍然適用。不同的是在最后的括弧中，不是描述斷裂點，而是描述重排染色體帶的組成。582.常見的染色體結構畸變類型1〕缺失deletion-del2〕易位translocation-t相互易位Reciprocaltranslocation羅伯遜易位Robertsoniantranslocation-rob3〕等臂染色體isochromosome-i4〕插入insertion-ins5〕倒位inversion-inv6〕重復duplication-dup7〕雙著絲粒染色體dicentricchromosome-dic8〕環狀染色體ringchromosome–r

591〕缺失deletion-del

簡式46，XX/XY，del(1)(q21)詳式46，XX/XY，del〔1〕〔pter→q21〕60缺失612〕易位〔translocation-t〕〔最常見的染色體結構畸變〕2q215q31簡式：46，XY，t〔2；5〕〔q21；q31〕詳式：46，XY，t〔2；5〕〔2pter→2q21：：5q31→5qter；

5pter→5q31：：2q21→2qter〕62常染色體間相互易位時，號序靠前者描述在前。假設易位發生在性染色體和常染色體之間，那么性染色體描述在前。63相互易位的染色體在中期形成四射體64D/DD/GG/G1314羅伯遜易位〔Robertsoniantranslocation-rob〕羅伯遜易位(Robertsoniantranslocation)，又稱著絲粒融合〔centricfusion〕，指兩個近端著絲粒染色體在著絲粒部位或附近發生斷裂，二者的長臂在著絲粒處接合在一起，形成一條由長臂構成的衍生染色體。兩個短臂那么構成一個小染色體，小染色體往往在第二次分裂時喪失。65

平衡易位：兩條非同源染色體發生交換后，基因組成保持不變，對基因表達和個體發育一般無明顯影響。

平衡易位攜帶者：表型正常，具有平衡易位染色體的個體。6667等臂染色體〔isochromosome-iso〕68插入〔insertion-ins〕69重復〔duplication-dup〕70ABBA倒位〔inversion-inv〕71倒位72雙著絲粒染色體〔dicentricchromosome-dic〕73p21q31環狀染色體(ringchromosome-r)2q312p2174

環狀染色體75

環狀染色體76第三節常見的染色體病研究說明，大約50%或更多的自發流產兒有染色體異常。異常類型包括三體性、單體性、三倍體、四倍體等。幾乎涉及到所有的染色體，但較為集中在某些染色體的改變。加強對染色體異常的篩查，為患者及其家族成員提供婚育指導及產前診斷具有重要的意義。一、自然流產77二、出生缺陷78三、常染色體異常綜合征

常染色體異常綜合征：指第1-22號染色體數目或結構異常而引起的疾病。1.Down綜合征

1866年，英國醫生LangdonDown首先描述該病的體征，以其名命名，故稱Downsyndrome。法國的細胞遺傳學家Lejeune證實，患者核型中多了一條21號染色體，故稱為21三體綜合征。最早被確認也是最常見的人類染色體病

791〕發病率：1/600-1/8002〕臨床表現：嚴重智力低下，缺乏抽象的思維能力。發育緩慢，面容呆滯，眼距寬。眼裂小，外眼角上斜，鼻根扁平，張口伸舌，流涎，耳朵小。局部患者伴有先天性心臟病；皮膚紋理異常：通貫手；三叉點t高位，患者atd角高于正常人；腳趾脛側弓型紋。白血病的發病率明顯高于常人。實驗室檢查：SOD-1酶活性增加50%。80DownSyndrome81Down〔唐氏〕綜合征患者8283843〕不同類型及其核型、原因〔1〕典型的21-三體：

核型：47，XX〔XY〕，+21，即具有三條21號染色體，占92.5%。原因：減數分裂期21號染色體不別離。此型的發生率隨母親的年齡增高亦增高。85典型21三體的核型868788〔2〕嵌合型：占2.5%核型：46，XX〔XY〕/47，XX〔XY〕，+21。病癥較典型21三體輕。其病癥與其三體核型細胞所占比例有關，比例越大病癥相對越重，反之亦然。原因：卵裂過程中21號染色體不別離89〔3〕易位型：約占5%。常為年齡較輕的夫婦所生。其多余的21號染色體并非獨立存在，而是易位到了另一條近端著絲粒染色體上〔如14、13、15號等〕。患者的染色體數仍為46條，稱為假二倍體。核型：14/21易位：46，XX〔XY〕，-14，+t〔14；21〕(p11;q11)

原因：雙親之一是平衡易位攜帶者如：45，XX〔XY)，-14，-21，+t〔14；21〕〔p11;q11)90正常14/21平衡易位攜帶者易位型21三體21單體型(流產)14單體型(流產)14三體型(可能致死)914〕診斷：產前診斷出生后診斷

方法：細胞遺傳學－核型分析分子細胞遺傳學－FISH分子生物學－PCR、SouthernBlot等。92細胞遺傳學分子遺傳學

羊膜腔穿刺、取絨毛93核型分析94FISH95Down綜合征的分子生物學診斷方法96972.EdwardSyndrome

18三體綜合征

1960年Edward等首先描述，故稱為Edward綜合征，18號染色體三體—18三體。1〕發病率：1/4000~5000〔占新生兒〕2〕臨床表現：表型復雜，存活時間短，平均壽命70天。特征性的表現如：生長發育障礙，耳廓畸形，耳位低，小下頜，特殊握拳姿式，搖椅形足底。98Edward綜合征993〕不同類型及其核型、原因〔1〕典型18三體：占80%。核型：47，XX〔XY〕，+18原因：減數分裂18號染色體不別離〔2〕嵌合型：占20%。核型：46，XX〔XY〕/47，XX〔XY〕，+18，原因：卵裂過程18號染色體不別離，

100典型18三體的核型101

3.Patau’sSyndrome

13三體綜合征

1960年Patau等首先描述，故稱為Patau綜合征。13號染色體三體—13三體。1〕發病率：1/5000-70002〕臨床表現：表型復雜，存活時間短，平均壽命缺乏100天。小頭畸形，前腦發育障礙，無嗅腦，常伴有唇裂腭裂，耳位低，耳廓畸形。多伴有先天性心臟病等。特殊握拳姿勢，指弓形紋多，通貫手，atd角大等。102Patau綜合征1033〕不同類型及其核型、原因〔1〕典型13三體：占80.5%。核型：47，XX〔XY〕，+13原因：減數分裂13號染色體不別離〔2〕嵌合型：占5.9%。核型：46，XX〔XY〕/47，XX〔XY〕，+13原因：卵裂過程13號染色體不別離〔3〕易位型：占13.6%核型：46，XX〔XY〕，-13，+t〔13q;13q〕(qter;qter)等原因：雙親之一是平衡易位攜帶者。104典型13三體的核型1054、貓叫綜合征

1963年Lejeune等首先發現該病。該病是緣于5號染色體短臂局部缺失，故又稱之為5p-綜合征1〕發病率：1/500002〕體征：哭聲象貓，特征性面容〔幼時臉圓，后逐漸消瘦變為長臉〕，眼距寬，智力低下，局部患兒伴先天性心臟病。3〕核型：46，XX〔XY〕，del〔5〕〔p15.1〕106貓叫綜合征107核型108四、性染色體異常綜合征

1091.性染色體與X染色體失活染色體

大小相連鎖疾病DNA標記功能基因其他X

很大約250種>1000>300Y

很小<20種>700約45SRY基因1〕性染色體的特征1102〕X染色體失活〔1〕X染色質〔X-chromatin〕1949年，加拿大細胞學家Barr等人，在雌貓神經原細胞核中發現一種濃縮小體，但在雄貓中看不到這種結構。進一步研究發現，除貓以外，其它雌性哺乳動物〔包括人類〕也同樣存在這種顯示性別差異的結構，稱為Barr小體，既X染色質。

X染色質：正常女性的間期細胞核中緊貼核膜內緣有一個染色較深，約為1微米大小的橢圓形小體。111X染色質112正常女性有兩條X染色體，男性只有一條X染色體〔和一條Y〕，X染色體有數量差異。位于X染色體上的基因產物是否存在差異？為什么只有女性才有X染色質而男性沒有？為什么某一種X連鎖的突變基因純合子女性的病情并不比半合子的男性嚴重？1961年，英國的遺傳學家Lyon等四人，根據各自的實驗提出了X染色體失活假說，后稱為Lyon假說，來解釋上述問題。113〔2〕萊昂〔Lyon〕假說在女性細胞中的兩條X染色體只有一條有活性，另一條無轉錄活性，在間期細胞核異固縮而失活。因而使男女X連鎖基因產物量保持相同水平，這種效應稱為劑量補償。114補充說明的問題如果一條X染色體有局部缺失，那么該染色體優先失活；假設個體存在常染色體和X染色體平衡易位，那么其正常的X染色體優先失活；失活X染色體上的局部基因是有活性的；體細胞X染色體失活是永久的，但在生殖細胞發育中，失活是可逆的；細胞中只有一條X染色體有活性，其他均以失活狀態存在。115支持證據細胞學證據：在雌性哺乳動物細胞中可見到Barr小體——X染色質

X染色質數=X染色體數-1116生化學證椐:G6PD在雜合子雌性成纖維細胞中表達形式：大量培養的細胞——G6PD表現為A和B兩種形式單一前體細胞系(克隆)——G6PD表現為A或B騾細胞中G6PD的研究：騾為馬和驢雜交后的雌性后代馬和驢的X染色體可區分開來，G6PD活性有差異，可通過電泳進行分辨。在騾的成纖維細胞系〔克隆〕中：驢X染色體失活——馬的G6PD表達馬X染色體失活——驢的G6PD表達1173〕Y染色質Y-chromatinY染色質：正常男性的間期細胞用熒光染料染色后，在細胞核內顯示一個直徑約為0.3微米的強熒光小體，即Y染色質。代表Y染色體長臂末端異染色質區，為Y染色體特有Y染色質數=Y染色體數間期核Y染色質檢測：男性：46，XYY染色質為陽性女性：46，XXY染色質為陰性X、Y染色質在鑒別一個人的性別上有作用，這種間期細胞核中染色質的性別差異，稱為核性別〔nuclearsex〕1182.性染色體異常綜合征

性染色體異常綜合征：性染色體X或Y數目或結構異常而引起的疾病1〕KlinefelterSyndrome〔先天性睪丸發育不全〕1942年，Klinefelter首先報道。〔1〕發病率：1/800男性〔2〕臨床表現：小睪丸，曲細精管玻璃樣變，不能產生精子，無生育能力。男性副性征發育差，局部男性患者有乳房發育，身材高大。119120〔3〕核型及形成原因：主要核型：47，XXY其他核型：48，XXXY和46，XY/47，XXY等。X染色體越多，病癥越重。主要原因：卵子發生中XX染色體不別離，XX+Y→XXY，精子發生中XY不別離，X+XY→XXY。1212〕TurnerSyndrome〔性腺發育不全綜合征〕1938年，Turner首先報道。〔1〕發病率：1/2500〔新生女嬰〕，流產兒中約7.5%。〔2〕臨床表現：表型女性，身體矮小(1.2~1.4m)。性腺發育不全，女性副性征發育差，原發性閉經，無生育能力。患者有頸璞，肘外翻，小下頜，錯咬合。122Turner綜合征123〔3〕核型及形成原因主要核型：45，X其他核型：45，X/46，XX45X/47,XXX，嵌合型;46，X,i(Xq)。原因：精子發生中XY不別離，22+23X→45，X卵子發生中XX不別離，22+23X→45，X1243〕SandbergSyndrome,XYY綜合征

1961年,Sandberg首先報道。〔1〕發病率：1/1000男性，發病與身高有關〔1.81~1.89m，1/200；1.90~1.99m，1/30；2.00m以上，1/10〕。〔2〕臨床表現：表型男性，身體高大，智能正常或略低。多數有生育能力，少數性腺發育異常，隱睪，缺乏生育能力。125〔3〕核型及原因：核型：47,XYY原因：精子形成過程中,YY不別離,23,X×24,YY47,XYY。1264〕X三體綜合征〔1〕發病率：1/1000女性新生兒〔2〕臨床表現：表型正常，生育能力正常，少數月經異常，2/3患者智力稍低，易患精神疾病。

127〔3〕核型：47,