遗传学染色体病

第四章染色体病1遗传学染色体病1/127本章重点内容提醒染色体数目畸变:三倍体、四倍体、非整倍体及其原因。结构畸变:各类型缩写符号、缺失、易位简式、详式描述；平衡易位携带者，罗氏易位；三体综合征（21、18、13）汉字、英文名称、主要临床症状、核型、发病机制；5p-综合征；性染色体异常综合征：汉字、英文名称、主要临床症状、核型、发病机制；Lyon假说、X染色质、X染色体失活证据、Y染色质、核性别；脆性X染色体、脆性位点、脆性X染色体综合征2遗传学染色体病2/127第一节

染色体研究方法一、染色体制备

二、染色体形态学和显带

三、人类细胞遗传学研究进展

第二节

染色体变异与多态一、长度变异二、随体三、副缢痕四、Q、G和C带多态第三节

染色体畸变一、数目异常及其产生原因二、

染色体结构异常

第四节

染色体异常与疾病

一、自发流产二、出生缺点三、常染色体异常综合征四、性染色体异常综合征3遗传学染色体病3/127

直到20世纪50年代，人类对本身染色体认识才经过对两个错误概念纠正得到了发展。这两个错误是：1）认为人类染色体数目为48条；2）认为哺乳动物性别是同果蝇一样由常染色体与性染色体数目之比率决定。4遗传学染色体病4/127因为限于当初试验材料和技术，对上述问题认识不足。徐道觉试验中偶然发觉和Tijo及Levan研究证实，人类染色体不是48条而是46条。随之，确定了X、Y染色体决定性别。

Down

综合征、Turner

综合征和Klinefelter

综合征是因为染色体数目异常。随之，发觉染色体结构改变引发疾病。人类开始在细胞遗传学水平认识疾病发生遗传基础

5遗传学染色体病5/127

第一节染色体研究方法

一、常规染色体制备与分析

6遗传学染色体病6/1271）

细

胞

培

养

与

染

色

体

制

备

正常人外周血或细胞

RPMI1640培养基+15%小牛血清=5ml370C，培养68hr加秋水仙素，培养2~4hr（抑制细胞分裂）搜集细胞离心，去上清液（1000rpm/10min）低渗处理，0.075MKCI，370C，25min预固定，甲醇：冰醋酸=3：1离心，去上清液（1000rpm/10min）重复固定三次制片，染色，观察，染色体分析7遗传学染色体病7/1278遗传学染色体病8/127二、染色体形态学和显带

在染色体狭窄处是着丝粒(centromere,cen),cen将染色体分为短臂(p)和长臂(q)。染色体形态：中央着丝粒染色体,cen位于染色体1/2处。亚中着丝粒染色体,cen位于染色体5/8处近端着丝粒染色体,cen位于染色体7/8处9遗传学染色体病9/127端粒Sisterchromatids随体10遗传学染色体病10/1271、核型（Karyotype）分析

将一个体细胞中全套染色体按一定方式排列起来，组成图像。依据人类细胞遗传学国际命名体制（ISCN），依据染色体形态、大小和着丝粒位置将染色体分为七组：

A组：1~3，大B组：4、5大C组：6~12+X中D组：13~15中E组：16~18，小，F组：19、20，小G组：21、22+Y，最小11遗传学染色体病11/12712遗传学染色体病12/127chr.groups:A:1~3B:4,5C:6~12,XD:13~15E:16~18F:19,20G:21,22,Y13遗传学染色体病13/127

染色体两端为端粒，是一个蛋白-DNA结构，含有TTAGGG六核苷酸重复延伸序列，保护染色体不被降解，预防染色体末端融合，端粒缩短与细胞寿命相关。近端着丝粒染色体（13～15，21、22和Y）除Y以外都含有随体，位于短臂末端介细丝连接球状小体，细丝部位是rDNAgene所在部位，转录rRNA进而形成核仁。14遗传学染色体病14/127核型描述

染色体总数，性染色体

正常男性46

，XY正常女性46，XX15遗传学染色体病15/1272、染色体显带技术

染色体显带：经不一样方法处理染色体，经染色后使染色体在纵轴上显示明、暗或着色深、浅相间横纹即显带（Banding）。这种带对每一条染色体来说都是独特，能够区分和确认每一条染色体。16遗传学染色体病16/127显带方法：

G-显带：是最惯用方法。标本经胰蛋白酶处理后，应用Giemsa染色，镜检、分析,显示深染和浅染相间带纹。17遗传学染色体病17/12746,XY18遗传学染色体病18/12746,XX19遗传学染色体病19/127常规G-banding使每个单倍体（24条染色体）都能够显示350~550条带，每条带大约代表5x106~10x106bpDNA。每个基因长度不等，从102bp（a珠蛋白基因）~2x106bp（抗肌萎缩蛋白基因）。预计平均每3000bp为一个基因，每条染色体可能代表几个或几百个基因20遗传学染色体病20/127

G显带深染带富含AT，富含长分散DNA序列（longinterspersedsequence，LINES）是DNA重复区域，不编码表示基因.

G显带浅带，富含GC，含有许多转录基因。这种DNA在间期核中展现较为伸展状态。除了转录基因之外，它含有短分散DNA序列（shortinterspersedDNAsequence，SINES）。包含Alu序列。染色体上大多数断裂点和重排被认为是发生在浅染带。21遗传学染色体病21/127G显带22遗传学染色体病22/127G-banging界标区和带23遗传学染色体病23/127除G显带外还有：R-显带：反G带Q-显带：荧光显带，同G显带带纹T-显带：末端显带C-显带：着丝粒显带NOR：特异显示近端着丝粒染色体核仁组织区24遗传学染色体病24/127R显带25遗传学染色体病25/127Q-显带：荧光显带，同G显带带纹26遗传学染色体病26/127T-显带：末端显带

27遗传学染色体病27/127C-显带：着丝粒显带28遗传学染色体病28/127NOR：特异显示近端着丝粒染色体29遗传学染色体病29/127三、人类细胞遗传学研究进展

（一）染色体高分辨显带新技术应用使人们能够观察到前中期染色体，比中期染色体更伸展，这么观察分辨率更高，可显示550~850条带，即高分辨染色体。30遗传学染色体病30/127高分辨显带31遗传学染色体病31/127（二）微细胞遗传学微细胞遗传学（microcytogenetics）：是利用人类高分辨染色体显带技术，研究染色体细微结构几结构改变后遗传效应科学。高分辨染色体:550～850条带，分辨染色体细微结构改变与疾病相关性。如：Down综合征，21-三体，实质主要包括21q22.3这一微小关键片段.32遗传学染色体病32/127

（三）分子细胞遗传学

１、荧光原位杂交

（Fluorescenceinsituhybridization，FISH）

FISH是细胞遗传学方法和分子遗传学方法相结合产物，能够认为是分子细胞遗传学技术。基本原理：应用Digoxyginin或Biotin标识探针DNA（Nicktranslation标识法），变性成单链后与变性后染色体或细胞核靶DNA杂交。在荧光显微镜下观察并统计结果。33遗传学染色体病33/127FISH荧光标识DNA探（200-500kb）34遗传学染色体病34/127

应用

1、基因定位

2、检测染色体数目和结构异常

3、遗传病诊疗和产前诊疗35遗传学染色体病35/127FISH技术发展1、单色FISH2、多色FISH（24种染色）3、DNA纤维FISH4、比较基因组杂交36遗传学染色体病36/1271、单色FISH21三体FISH37遗传学染色体病37/127单色FISH

基因定位t（11；19）38遗传学染色体病38/1272、多色FISH

（24种染色）39遗传学染色体病39/127染色体涂染40遗传学染色体病40/127第二节染色体变异与多态性一、染色体长度上差异二、随体三、副溢痕四、Q、G、C带多态41遗传学染色体病41/127第三节染色体畸变一、数目异常及产生原因二倍体diploid

2n，一个体细胞中染色体数。46，XX。46，XY。整倍体euploidn或n倍数。23、46、69---非整倍体aneuploid不是n或n倍数。增加或降低1条或几条。三体性trisomy某号染色体多一个拷贝。如21三体，47，XX，+21。单体性monosomy某号染色体少一个拷贝。如Turner综合征，45，X。42遗传学染色体病42/127三倍体形成原因：双雌受精和双雄受精

43遗传学染色体病43/127四倍体形成原因：

核内复制和核内有丝分裂44遗传学染色体病44/127

非整倍体

是不分离（non-disjunction）结果，即在细胞分裂时染色体不能正常分开.

减数I不分离减数分裂不分离不分离减数II不分离

有丝分裂不分离（卵裂不分离）45遗传学染色体病45/1271、减数分裂不分离

减数分裂I不分离减数分裂II不分离

减I不分离

减II不分离

精子同源三体性单亲三体型

46遗传学染色体病46/1272、有丝分裂不分离（卵裂不分离）

4646

丢失464646

45

不分离4646474546464545

46/47/45

嵌合体

46/4547遗传学染色体病47/127二、结构异常

在某种原因作用下，染色体发生断裂重接，染色体重排，形成特殊结构染色体。48遗传学染色体病48/127染色体结构异常类型：

1、缺失deletion-del2、易位translocation-t相互易位罗伯逊易位Robertsoniantranslocation-rob3、等臂染色体isochromosome-iso4、插入insersion-ins5、倒位inversion-inv6、重复duplication-dup7、双着丝粒染色体dicentricchromosome-dic8、环状染色体ringchromosome–r

49遗传学染色体病49/1271、缺失deletion-del

简式46,XX/XY,del(1)(q21)详式46，XX/XY，del（1）（pter→q21:）50遗传学染色体病50/127缺失51遗传学染色体病51/1272、易位translocation-t2q215q31简式46，XY，t（2；5）（q21；q31）详式46，XY，t（2；5）（2pter→2q21：：5q31→5qter；5pter→5q31：：2q21→2qter）52遗传学染色体病52/127易位53遗传学染色体病53/12754遗传学染色体病54/127

D/DD/GG/G1314罗伯逊易位Robertsoniantranslocation-rob55遗传学染色体病55/12756遗传学染色体病56/127等臂染色体isochromosome-iso57遗传学染色体病57/127插入insertion-ins58遗传学染色体病58/127重复duplication-dup

59遗传学染色体病59/127ABBA倒位inversion-inv60遗传学染色体病60/127倒位61遗传学染色体病61/127双着丝粒染色体

dicentricchromosome-dic62遗传学染色体病62/127p21q31环状染色体(ringchromosome，r)2q312p2163遗传学染色体病63/127环状染色体(ringchromosome，r)64遗传学染色体病64/127环状染色体(ringchromosome，r)65遗传学染色体病65/127第三节、染色体异常危害

一、自发流产在流产儿中进行染色体研究表明，大约50%或更多自发流产儿有严重染色体异常。几乎包括到全部染色体，但较为集中在一些染色体改变。如X染色体、13、18、14、和21。包含三体性、三倍体、四倍体、及单倍体等。66遗传学染色体病66/127二、出生缺点

染色体异常第二大临床后果是出生缺点，染色体改变不一样，临床表现也不尽相同。

但普遍特点是：生长发育迟缓（growthretardation）智力低下（mentalretardation）特征性异常体征（specificsomaticabnormalities）。

67遗传学染色体病67/127三、常染色体异常综合征1、

Down综合征1866年，英国医生LangdonDown首先描述该病体征，以其名命名，故称Downsyndrome。法国细胞遗传学家Lejeune

证实，核型中多了一条G组染色体，以后证实是21号，故称为21-三体syndrome。

68遗传学染色体病68/127

1）发病率：1/800，1.25‰，以10亿人口计，1.25‰x10亿=125万。2）体征：智力发育不全，发育迟缓，面容呆滞，眼距宽。眼裂小，外眼角上斜，鼻根扁平，张口伸舌，流涎水缺乏抽象思维能力，只会发单音节。

常伴有四肢、五官、内脏、皮肤等方面异常。

50%患者伴有先天性心脏病，是死亡主要原因。白血病发病率高于常人20倍。皮肤纹理变异：手掌正常人∠atd400，患者∠atd60~700

脚趾胫侧弓型纹试验室检验：SOD-1酶活性增加50%

69遗传学染色体病69/127DownSyndrome70遗传学染色体病70/127Down（唐氏）综合征患者71遗传学染色体病71/12772遗传学染色体病72/12773遗传学染色体病73/1273）核型74遗传学染色体病74/127（1）

47，XX（XY），+21（经典21-三体，占90%，几乎都是新发生突变）。（2）46，XX（XY）/47，XX（XY），+21嵌合型（轻）（3）

46，XX（XY），-14，+t（14q；21q）14/21易位型75遗传学染色体病75/1274）原因（遗传学）1）减数分裂不分离母95%（辐射，甲状腺疾病，传染性肝炎）2）卵裂过程中不分离（mitosis）——嵌合体3）双亲之一是平衡易位携带者，核型为：45，XX（XY），-14，-21，+t（14q；21q）。4）高龄孕妇危险率增高，20岁，1/，30岁，1/300，40岁，1/100，45岁，1/50。76遗传学染色体病76/12777遗传学染色体病77/127正常14/21平衡易位携带者易位型先天愚形21单体型(流产)14单体型(流产)14三体型(可能致死)78遗传学染色体病78/12779遗传学染色体病79/1275）诊疗

：产前诊疗出生后诊疗

方法：细胞遗传学－染色体分析分子细胞遗传学－FISH分子生物学－PCR，SouthernBlot等。80遗传学染色体病80/127细胞遗传学分子遗传学羊膜腔穿刺、取绒毛81遗传学染色体病81/127染色体分析82遗传学染色体病82/12721三体FISH诊疗83遗传学染色体病83/127Down综合征分子学诊疗方法84遗传学染色体病84/1272、EdwardSyndrome

18-三体综合征

1960年Edward等首先描述，故称为Edward综合征，18号染色体三体—18三体。1）发病率：1/3500~8000（占新生儿）2）临床表现：生长发育障碍，耳廓畸形，耳位低，小下颌，特殊握拳式。3)核型：（1）47，XX（XY），+18，80%。（2）46，XX（XY）/47，XX（XY），+18，10%。（3）易位型。85遗传学染色体病85/1271960年，Edward首先描述该病体征。Edward综合征86遗传学染色体病86/12787遗传学染色体病87/1274、原因：

(1)减数分裂不分离，（2）体细胞不分离，（3）双之一是平衡易位携带者。88遗传学染色体病88/127

2、Patau’sSyndrome

13-三体综合征

1960年Patau等首先描述，故称为Patau综合征，1）发病率：1/250002）临床表现；小头畸形，前额、前脑发育障碍，无嗅脑，常伴有唇裂腭裂，耳位低，耳廓畸形，80%伴有先天性心脏病，男性伴有隐睾，女性半数为双角子宫，卵巢发育不良，指弓形纹多，通贯手，atd角大等。89遗传学染色体病89/1273)核型：（1）47，XX（XY），+13（2）46，XX（XY）/47，XX（XY），+13，10%。（3）46，XX（XY），-14，+t（13q；14q），易位型。90遗传学染色体病90/127Patau综合征1960年，Patau首先描述该病体征。91遗传学染色体病91/12792遗传学染色体病92/1274）原因：（1）减数分裂不分离，（2）体细胞不分离，（3）双之一是平衡易位携带者。93遗传学染色体病93/1273、部分单体综合征

部分单体较为常见，如5p-综合征。1）发病率：1/500002）体征：哭声象猫，圆脸，眼距宽，智力底下，20%患先天心脏性病。3）核型：46，XX（XY），del（5）（p14-15）4）原因：i新突变ii双亲之一是平衡易位携带者。94遗传学染色体病94/1275p-综合征

1963年Lejeune首先发现。主要症状：似猫叫样哭声、特殊面容、智力低下。病因：5号染色体短臂部分缺失。核型：46,XX(XY),del(5)(p15.1)95遗传学染色体病95/12796遗传学染色体病96/127二）性染色体与X染色体失活染色体大小相连锁疾病DNA标识功效基因其它X很大约250种>1000>300Y很小<20种>70026SRY基因97遗传学染色体病97/127X染色质X-chromatin

1949年，加拿大细胞学家Barr等人，在雌猫神经原细胞核中发觉一个浓缩小体，但在雄猫中看不到这种结构。深入研究发觉，除猫以外，其它雌性哺乳动物（包含人类）也一样存在这种显示性别差异结构，称为Barr小体，既X染色质。

正常女性间期细胞核中紧贴核膜内缘有一个染色较深，约为1微米大小椭圆形小体，既X染色质。98遗传学染色体病98/127正常女性有两条X染色体，男性只有一条X染色体（和一条Y），X染色体有数量差异。那么，位于X染色体上基因产物是否存在差异昵？为何只有女性才有X染色质而男性没有？为何某一个X连锁突变基因纯合儿女性病情并不比半合子男性严重？1961年，英国遗传学家MrryLyon等四人，依据各自试验提出了X染色体失活假说，后称为Lyon假说，来解释上述问题。99遗传学染色体病99/127莱昂（Lyon）假说X失活发生在胚胎生命早期失活是随机失活是完全失活是永久和克隆式繁殖莱昂化--------嵌合体

也就是说在女性细胞中两条X染色体只有一条有活性，另一条无转录活性，在间期细胞核异固缩而失活。这么男女X连锁基因产物量保持相同水平，这种效应称为剂量赔偿。

100遗传学染色体病100/127需要说明问题1）假如一个有缺失X染色体，优先失活；2）常染色体和X染色体平衡易位个体中，正常X染色体优先失活；3）Xchr上Gene不全部失活，约1/3gene逃避失活，已知>16个基因逃避失活；4）体细胞X失活是永久，但在生殖细胞发育中，失活是可逆；5）C中只有一条X染色体有活性，其它均以失活状态存在；101遗传学染色体病101/127支

持

证据细胞学：Bar小体----X染色质

X染色体=性染色质数+1遗传学：对鼠X连锁毛皮颜色突变观察玳瑁色皮毛(Xa)雌性杂合子-----斑点状皮毛(XAXa)野生型颜色(XA)突变雄性半合子-----统一玳瑁色皮毛(Xa)对于雌性两个非等位基因杂合子:Aa突变色当互斥时bB突变色Aa两种突变颜色当偶联时Bb野生型颜色

102遗传学染色体病102/127生化学：G6PD杂合子雌性成纤维细胞中表示大量培养细胞-------G6PDA和B两种形式单一前体细胞系(克隆)-------A或B生化学证椐:相关性来自于对骡研究，马X驴——骡（雌性），马和驴X染色体可区分开来，G6PD活性有差异，可经过电泳进行分辨。驴X染色体失活——表现马G6PD在骡成纤维细胞系中马X染色体失活——表现驴G6PD103遗传学染色体病103/127解释现象：1）杂合女性临床表现比半合子男性有更多可变性；2）解释生化检测女性X连锁疾病携带者比较困难；3）应用于研究细胞分化和转化。104遗传学染色体病104/127Y染色质Y-chromatin

正常男性间期细胞用荧光染料染色后，在细胞核内显示一个直径约为0.3微米强荧光小体，称为Y染色质。

Y染色质是Y染色体长臂末端部分异染色质区,被荧光染料着色所发出荧光。这是Y染色体特有，女性细胞中不存在。Y染色质数目=Y染色体数目。间期核Y染色质检测：男性：46，XYY染色质为阳性女性：46，XXY染色质为阴性X、Y染色质在判别一个人性别上有作用，这种间期细胞核中染色质性别差异，称为核性别（nuclearsex）105遗传学染色体病105/127三）性染色体异常综合征

1、KlinefelterSyndrome先天性睾丸发育不全症

1942年，Klinefelter首先报道。1）发病率：1.2/10002）体症：小睾丸，曲细精管玻璃样变，不能产生精子，无生育能力，男性副性征发育差，25%患者有男性乳房发育，身高，修长。（180~190cm，1/50，190~200cm，1/10）。106遗传学染色体病106/127107遗传学染色体病107/1273）核

型：4）原因：

47，XXY，48，XXXY，嵌合型46，XY/47，XXY（一恻睾丸正常，可育）。卵子发生中XX染色体不分离，XX+Y→XXY，精子发生中XY不分离，X+XY→XXY。

108遗传学染色体病108/1272、TurnerSyndrome先天性卵巢发育不全症

1938年，Turner首先报道。

1）发病率：0.2/1000~0.4/1000(新生女婴),流产儿中约7.5%.2）体症：表型女性，身体矮小(1.2~1.4cm),女性副性征发育差，50%患者有颈璞,肘外翻,小下颌,错咬合,性腺发育不全,原发性闭经,无生育能力。109遗传学染色体病109/127TurnerSyndrome110遗传学染色体病110/1273)核

型4）原因：45，X45，X/46，XX45X/47,XXX，嵌合型;46，X,i(Xq)。精子发生中XY不分离，23X+22→45，X111遗传学染色体病111/1273、SandbergSyndrome,XYY综合征

1961年,Sandberg首先报道。

1）发病率：1/900,发病与身高相关（1.81~1.89,1/200;190~1.99,1/30;200以上,1/10）.2）体症：表型男性,身体高大,智能正常或略低,多数有生育能力,少数性腺发育异常,隐睾,缺乏生育能力.112遗传学染色体病112/1273）核

型4）原

因

3）核型：47,XYY4）原因：精子形成过程中,YY不分离,23,X×24,YY47,XYY。113遗传学染色体病113/1274、47，XXX和多X女性，又称超雌性（Superfemale）

1）发病率：1/12502）体症：表型正常，生育能力正常，少数月经异常，2/3患者智力梢低，易患经神病。114遗传学染色体病114/1273）核型4）原因核型：47,XXX，46，XX/47，XXX，少数多X。原因：卵子形成过程中,XX不分离。23,X×24,XX47,XXX。

115遗传学染色体病115/1275、脆性X染色体综合征

脆性X染色体（fragileXchromosome，farX），是指在Xq27~q28之间呈细丝样部位，而使其连接末端呈随体样结构，细丝部位易发生断裂、丢失而被称之为脆性部位，（fragilesite）。这类染色体称之为脆性X染色体。1）发病率：1/1250男，1/2000女。2）体征：中度智力低下，语言障碍，性情孤僻，四大特征（大头、大耳、大下颌、大睾丸）。

116遗传学染色体病116/1273）核型核型：46，fra（X）Y

117遗传学染色体病117/1274）发病机理（1）

细胞遗传