染色體病的實驗室診療專家講座

1吳玥麗

鄭州大學第三臨床醫(yī)學院

年11月染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第1頁2主要學習內(nèi)容一、遺傳學基本概念二、染色體與染色體畸變?nèi)?、染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第2頁一、遺傳學基本概念DNA：脫氧核糖核酸，人類遺傳物質(zhì)最基本載體基因：一段可轉錄成mRNA、指導蛋白質(zhì)合成行使生物學功效DNA片段細胞周期染色體病的實驗室診療第3頁細胞周期遺傳學基本概念細胞分裂含有周期性，即連續(xù)分裂細胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止，為一個細胞周期一個細胞周期包含兩個階段：分裂間期和分裂期分裂間期分G1、S和G2期，分裂間期為分裂期進行活躍物質(zhì)準備，完成DNA分子復制和相關蛋白質(zhì)合成，普通分裂間期大約占細胞周期90%-95%分裂期又分為分裂前期、分裂中期、分裂后期和分裂末期，分裂期大約占細胞周期5%-10%染色體病的實驗室診療第4頁細胞周期遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第5頁染色質(zhì)：其本質(zhì)是脫氧核苷酸，是細胞核內(nèi)由核蛋白組成、能用堿性染料染色、有結構線狀體，是遺傳物質(zhì)基因載體。細胞分裂間期DNA與蛋白質(zhì)結合存在與細胞核中形式染色體：細胞分裂中期染色質(zhì)經(jīng)過深入濃縮形成顯微鏡下可觀察到染色體形式姐妹染色單體同源染色體遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第6頁7DNA、染色質(zhì)、染色體關系染色體病的實驗室診療第7頁有絲分裂：體細胞分裂方式減數(shù)分裂：形成生殖細胞分裂方式遺傳學基本概念有絲分裂與減數(shù)分裂染色體病的實驗室診療第8頁有絲分裂遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第9頁染色體病的實驗室診療第10頁有絲分裂體細胞分裂方式DNA復制一次，細胞分裂一次子代細胞與親代細胞遺傳物質(zhì)完全一樣（2n）維持個體正常生長發(fā)育確保了物種遺傳性狀連續(xù)性及穩(wěn)定性遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第11頁減數(shù)分裂遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第12頁減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細胞分裂方式DNA復制一次，細胞分裂兩次，親代細胞遺傳物質(zhì)為2n，子代細胞（配子）遺傳物質(zhì)減半（n）精子卵子結合為合子，遺傳物質(zhì)恢復為2n確保了物種染色體數(shù)目標恒定遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第13頁減數(shù)分裂減數(shù)分裂不但是確保物種染色體數(shù)目穩(wěn)定機制，而且也是物種適應環(huán)境改變不停進化機制在減數(shù)分裂過程中，經(jīng)過同源染色體非姐妹染色單體交叉交換，非同源染色體自由組合以及四分體中非姐妹染色體部分片段交叉交換，使配子遺傳物質(zhì)發(fā)生重組，形成不一樣與親代遺傳變異，增加了后代適應性遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第14頁減數(shù)分裂是遺傳學基礎在減數(shù)分裂過程中，同源染色體分離，正是基因分離律細胞學基礎同源染色體聯(lián)會時，父源和母源染色體之間發(fā)生遺傳物質(zhì)交換，這種交換可使染色體上連鎖在一起基因發(fā)生重組，這就是染色體上基因連鎖和交換細胞學基礎15遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第15頁有絲分裂與減數(shù)分裂比較減數(shù)分裂細胞連續(xù)分裂兩次；有絲分裂細胞分裂一次減數(shù)分裂染色體數(shù)目減半；有絲分裂染色體數(shù)目不變減數(shù)分裂后，一個細胞變?yōu)樗膫€含有不一樣遺傳物質(zhì)組合子細胞；有絲分裂后，一個細胞形成兩個遺傳物質(zhì)完全相同子細胞減數(shù)分裂過程中有其特有同源染色體配對和交換；有絲分裂沒有減數(shù)分裂發(fā)生部位為動物精巢或卵巢原始生殖細胞；有絲分裂發(fā)生部位為體細胞16遺傳學基本概念染色體病的實驗室診療第16頁二、染色體與染色體畸變?nèi)祟惾旧w形態(tài)特征常染色體：22對

性染色體:X、Y2n=46染色體病的實驗室診療第17頁人類染色體形態(tài)特征依據(jù)人類細胞遺傳學國際命名體制（ISCN）依據(jù)染色體形態(tài)、大小和著絲粒位置將染色體分為七組：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，最小染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第18頁染色體病的實驗室診療第19頁人類染色體形態(tài)特征在染色體狹窄處是著絲粒(centromere)著絲粒將染色體分為短臂(p)和長臂(q)染色體形態(tài)：中央著絲粒染色體——位于染色體1/2處亞中著絲粒染色體——位于染色體5/8處近端著絲粒染色體——位于染色體7/8處染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第20頁人類染色體形態(tài)特征染色體與染色體畸變中央著絲粒染色體亞中央著絲粒染色體近端著絲粒染色體隨體

短臂(p)著絲粒長臂(q)染色體病的實驗室診療第21頁染色體核型描述核型：一個體細胞中全部染色體系統(tǒng)排列核型表示:染色體總數(shù)，性染色體組合染色體與染色體畸變正常男性４６,ＸＹ

正常女性４６,ＸＸ染色體病的實驗室診療第22頁染色體核型描述顯帶染色體區(qū)帶標示：①染色體號②臂號③區(qū)號④帶號例：1p31；2q24染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第23頁人類染色體研究方法細胞培養(yǎng)染色體制備染色體顯帶24染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第24頁外周血淋巴細胞培養(yǎng)原理外周血中細胞屬于終末細胞，處于靜止期，不進行分裂活動在培養(yǎng)基中加入植物血凝素（PHA），可刺激外周血中B淋巴細胞母化，轉化為淋巴母細胞，進入分裂周期染色體病的實驗室診療第25頁外周血淋巴細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)條件：37℃封閉式培養(yǎng)，細胞懸浮生長經(jīng)過68~72小時培養(yǎng)，加入秋水仙素，將細胞分裂阻斷于分裂中期秋水仙素可妨礙紡錘體形成，使染色體無法被紡錘絲拉至兩端形成兩個子細胞，從而使有絲分裂活動被阻斷至分裂中期經(jīng)過一系列細胞處理步驟，制備成顯微鏡下可分析中期分裂相染色體病的實驗室診療第26頁外周血細胞RPMI1640培養(yǎng)基+15%小牛血清=5ml，370C，培養(yǎng)68-72hr加秋水仙素，培養(yǎng)2-4hr（抑制細胞分裂，使細胞分裂停頓分于裂中期），搜集細胞離心，去上清液（1000rpm/10min）低滲處理，0.075MKCl，370C，30min預固定，甲醇：冰醋酸=3：1離心，去上清液（1000rpm/10min）重復固定三次滴片，顯帶，染色，鏡下觀察，染色體分析細胞培養(yǎng)與染色體制備流程染色體病的實驗室診療第27頁染色體病的實驗室診療第28頁染色體顯帶技術染色體顯帶：經(jīng)不一樣方法處理染色體，經(jīng)染色后使染色體在縱軸上顯示明、暗或著色深、淺相間橫紋即顯帶（Banding）這種條帶對每一條染色體來說都是獨特，能夠區(qū)分和確認每一條染色體染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第29頁染色體顯帶技術G-顯帶：最慣用方法標本經(jīng)胰蛋白酶處理應用Giemsa染液染色顯示深染和淺染相間帶紋染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第30頁

46，XY46,XX染色體病的實驗室診療第31頁染色體顯帶技術R-顯帶：反G帶Q-顯帶：熒光顯帶，同G顯帶帶紋T-顯帶：末端顯帶C-顯帶：著絲粒顯帶N-顯帶：次縊痕顯帶NOR：特異顯示近端著絲粒染色體核仁組織區(qū)高分辨顯帶染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第32頁R-顯帶染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第33頁Q-顯帶染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第34頁T-顯帶染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第35頁C-顯帶染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第36頁高分辨顯帶染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第37頁染色體畸變

染色體畸變數(shù)目改變結構異常造成遺傳物質(zhì)缺失、重復、重排染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第38頁染色體數(shù)目異常及產(chǎn)生原因染色體數(shù)目異常：整倍體異常非整倍體異常嵌合體異常染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第39頁整倍體異常整倍體：染色體數(shù)目是單倍體（n）整倍數(shù)少于二倍體稱單倍體多于二倍體稱多倍體包含三倍體（3n）、四倍體（4n）整倍體異常個體幾乎均不能成活染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第40頁整倍體異常產(chǎn)生機理雙雄受精雙雌受精核內(nèi)復制NNN3NNNN3N雙雄受精雙雌受精染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第41頁2N2N2N2N4N2N2N核內(nèi)復制染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第42頁非整倍體異常非整倍體：比二倍體多或少一條或幾條染色體個體稱為非整倍體非整倍體亞二倍體：比2n少一條或數(shù)條（單體型）超二倍體：比2n多一條或數(shù)條（三體型、多體型）染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第43頁非整倍體異常單體型（2n–1）特納綜合癥：45,X三體型（2n+1）唐氏綜合癥：47,XX/XY,+21克氏癥：47,XXY多體型：染色體數(shù)目比2n多兩條以上，僅見于性染色體:48,XXXX49,XXXXY染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第44頁非整倍體產(chǎn)生機理染色體不分離與染色體丟失（細胞分裂時染色體不能正常分開或丟失）不分離減數(shù)分裂不分離有絲分裂不分離減數(shù)I不分離減數(shù)II不分離染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第45頁減數(shù)分裂I不分離減數(shù)分裂II不分離減I不分離精子減II不分離染色體病的實驗室診療第46頁卵原細胞（46,XX）減Ⅰ同源染色體丟失46,XX46,XX45,X45,X圖示兩條X染色體卵子精子染色體病的實驗室診療第47頁嵌合體異常嵌合體：由兩種或兩種以上核型細胞系所組成個體稱作嵌合體（mosaic）比如：46,XY/47,XXY

46,XX/46,XY產(chǎn)生機理：染色體不分離與染色體丟失染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第48頁45,X/46,XX/47,XXX47,XXX45,X合子（46,XX）（圖示兩條X染色體）第一次有絲分裂第二次有絲分裂后期染色體不分離46,XX46,XX染色體病的實驗室診療第49頁46,XX46,XX45,X合子（46,XX）（圖示兩條X染色體）第一次有絲分裂46,XX45,X/46,XXX染色體丟失染色體病的實驗室診療第50頁染色體結構異常1、缺失deletion-del2、易位translocation-t相互易位（平衡易位）羅伯遜易位Robertsoniantranslocation-rob3、等臂染色體isochromosome-i4、插入insersion-ins5、倒位inversion-inv6、重復duplication-dup7、雙著絲粒染色體dicentricchromosome-dic8、環(huán)狀染色體ringchromosome–r

染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第51頁缺失(del)——染色體部分丟失46,XX/XY,del(1)(q21)染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第52頁中間缺失末端缺失染色體病的實驗室診療第53頁重復(dup)同一染色體某一區(qū)段含兩份或兩份以上染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第54頁插入(ins)一條染色體某一中間片段插入到另一條染色體中染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第55頁等臂染色體(i)一條染色體兩臂形態(tài)和遺傳相同，并借一或兩個著絲粒相連比如：46,XX,i(Xq)染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第56頁雙著絲粒染色體(idic)染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第57頁環(huán)狀染色體(r)染色體臂發(fā)生兩次斷裂后，有著絲粒斷端相接成環(huán)2q312p21p21q31染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第58頁環(huán)狀染色體(r)染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第59頁染色體結構異常攜帶者60攜帶者：帶有染色體結構異常但表型正常個體。染色體結構異常：平衡易位、羅伯遜易位、染色體倒位染色體結構異常攜帶者本身并無任何臨床表型，但會引發(fā)自然流產(chǎn)、胚胎停育、死胎、死產(chǎn)、新生兒死亡、生育畸形或智力低下兒等妊娠生育問題。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計我國人群中染色體結構異常攜帶率0.47%，即每106對夫妻就有一對其中一方攜帶有染色體結構異常染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第60頁61易位染色體平衡易位（t）：兩條染色體斷裂后相互交換無著

絲粒片斷后重接染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第61頁染色體平衡易位（t）子代1/18幾率染色體完全正常1/18幾率平衡易位攜帶者16/18幾率染色體不平衡（缺失或重復），造成自然流產(chǎn)、胚胎停育、死胎、死產(chǎn)或生育染色體異?；純喝旧w病的實驗室診療第62頁羅伯遜易位（rob/der）：D/G組（13、14、15、21、22）染色體著絲粒融合，兩長臂彼此連接成一條染色體14號21號21q14q45,XX,rob(14,21)(q10;q10)45,XX,der(14,21)(q10;q10)羅伯遜易位(羅氏易位、著絲粒融合）染色體病的實驗室診療第63頁染色體病的實驗室診療第64頁65非同源羅氏易位：子代1/6幾率染色體完全正常1/6幾率羅伯遜易位攜帶者4/6幾率染色體不平衡（三體或單體），造成自然流產(chǎn)、胚胎停育、死胎、死產(chǎn)或生育染色體異常患兒同源羅氏易位：理論上不可能生育正常后代羅伯遜易位(羅氏易位、著絲粒融合）染色體病的實驗室診療第65頁染色體與染色體畸變?nèi)旧w病的實驗室診療第66頁67染色體中間部位發(fā)生兩處斷裂，斷裂片段180度旋轉后重接染色體倒位（inv）染色體病的實驗室診療第67頁68染色體倒位（inv）子代1/4幾率染色體完全正常1/4幾率染色體倒位攜帶者2/4幾率染色體不平衡（缺失或重復），造成自然流產(chǎn)、胚胎停育、死胎、死產(chǎn)或生育染色體異?；純喝旧w病的實驗室診療第68頁三、染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第69頁染色體病試驗室診療診療染色體病金標準——染色體核型分析不是輔助性試驗，而是診療性試驗！染色體病的實驗室診療第70頁哪些人需要進行染體檢驗智力低下多器官系統(tǒng)發(fā)育畸形生長發(fā)育遲緩原發(fā)閉經(jīng)不孕不育自然流產(chǎn)胚胎停育死胎、死產(chǎn)、新生兒死亡染色體病的實驗室診療第71頁常染色體病72染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第72頁常染色體病唐氏綜合癥（Down’s綜合癥）又稱先天愚型、21-三體綜合癥，是最常見由單個病因引發(fā)智力障礙，新生兒發(fā)病率高達1/800臨床特征：先天性智力障礙、特殊面容、精神體格發(fā)育遲滯，并伴有其它嚴重多發(fā)畸形我國有大約60萬以上DS患者，每年約有26600個DS兒出生，約每20分鐘一個患兒出生核型：47,XX/XY,+2146,XX/XY,+21,der(13;21)46,XX/XY,+21,der(21;21)染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第73頁先天愚型—舟舟染色體病的實驗室診療第74頁75染色體病的實驗室診療第75頁76先天愚型染色體病的實驗室診療第76頁77染色體病的實驗室診療第77頁7821-三體男性染色體核型21-三體女性染色體核型染色體病的實驗室診療第78頁79先天愚型發(fā)生原因95%以上由新發(fā)生突變引發(fā)

減數(shù)分裂時精子卵子不分離5%由父母其中一方遺傳夫妻一方為羅伯遜易位攜帶者先天愚型發(fā)生率與母親年紀成正相關染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第79頁80先天愚型發(fā)生率與母親年紀關系母親生育年紀（歲）出生先天愚型患兒風險率曾生育過先天愚型患兒孕婦再發(fā)風險＜201/1850增加5倍即1/37020-251/1600增加5倍即1/32025-301/1350增加5倍即1/27030-351/800增加5倍即1/16035-401/260無顯著增加40-451/100無顯著增加＞451/50無顯著增加染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第80頁81先天愚型發(fā)生率與母親年紀關系染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第81頁唐氏綜合征遺傳咨詢82唐氏綜合征男性可有隱睪，雖有生精過程，但精子數(shù)降低，通常不育。唐氏綜合征女性通常無月經(jīng)、不孕，少數(shù)女性患者能夠懷孕，但出生先天愚型患兒風險顯著增加，必須進行產(chǎn)前診療。曾生育過唐氏綜合征患兒夫婦再發(fā)風險高于正常人群，再次妊娠必須進行產(chǎn)前診療。35歲以上孕婦胎兒發(fā)病風險增高，需進行產(chǎn)前診療。染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第82頁性染色體病83染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第83頁84性染色體病Turner綜合癥：特納綜合征，又稱性腺發(fā)育不全綜合征核型：45,X45,X/46,XX45,X/46,XY46,X,del(Xp)/(Xq)46,X,i(Xp)/(Xq)46,X,idic(X)新生兒發(fā)病率1/2500臨床表現(xiàn)：原發(fā)閉經(jīng)、身高矮、智力正常或稍低、第二性征不發(fā)育、始基子宮、外陰幼稚型、無腋毛陰毛、蹼頸、肘外翻、后發(fā)際低、面部多痣、淋巴水腫等染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第84頁染色體病的實驗室診療第85頁染色體病的實驗室診療第86頁染色體病的實驗室診療第87頁特納綜合征遺傳咨詢88大部分特納綜合癥患者不孕，小部分嵌合型患者可能自然受孕，但易出現(xiàn)自然流產(chǎn)，胎兒異常概率增高，需進行產(chǎn)前診療。曾生育過特納綜合征患兒夫婦再發(fā)風險高于正常人群，再次妊娠必須進行產(chǎn)前診療。35歲以上孕婦胎兒發(fā)病風險增高，需進行產(chǎn)前診療。染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第88頁89性染色體病超雌綜合癥：核型：47，XXX臨床表現(xiàn)：體型瘦高，皮膚白皙，性格溫柔，智商正?；蛏缘停猩芰Φ蠖嘤胁涣荚挟a(chǎn)史遺傳咨詢：子代女性1/2正常，1/2超雌子代男性1/2正常，1/2克氏XXXXXXXXXYXYXXY染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第89頁90染色體病的實驗室診療第90頁91Klinefelter綜合癥：

克氏綜合征又稱先天性睪丸發(fā)育不全綜合征核型：47，XXY新生兒發(fā)病率1/1000，在不育癥男性中占3%臨床表現(xiàn)：身高較高、無精子、無胡須、無喉結、小睪丸、小陰莖、乳房發(fā)育、智商正常或稍低性染色體病染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第91頁染色體病的實驗室診療第92頁染色體病的實驗室診療第93頁94染色體病的實驗室診療第94頁克氏綜合征遺傳咨詢95克氏綜合癥患者無生育能力。曾生育過克氏綜合征患兒夫婦再發(fā)風險高于正常人群，再次妊娠必須進行產(chǎn)前診療。35歲以上孕婦胎兒發(fā)病風險增高，需進行產(chǎn)前診療。染色體病試驗室診療染色體病的實驗室診療第95頁96性染色體病超雄綜合癥：核型：47，XYY臨床表現(xiàn)：無特殊臨床表現(xiàn)，可有肌張力低，攻擊性，智力正常或稍底下，有生育能力遺傳咨詢：子代1/4正常女性子代男性1/3正常，1/3克氏綜合征，1/3超雄綜合征XYYXYYXXXXYYXXYXY染色體病試驗室診