核型分析与染色体病

时间：2022-03-01 理论教育版权反馈

【摘要】：受理化因素影响而导致染色体在数目、结构等方面的改变称为染色体畸变。染色体发生结构畸变后往往可能导致遗传基因的混乱，从而产生各种性状异常，例如人类第5号染色体短臂部分缺失引起猫叫综合征，第9号与第22号染色体部分易位引起慢性粒细胞性白血病等。核型分析显示其典型的核型是47，XXY，即：患者细胞中比正常男性多了一条X染色体。其发病与父母的年龄密切相关，细胞分裂中X染色体不分离可能导致此病的发生。

第三节　核型分析与染色体病

一、人类染色体

染色质存在于细胞核内，是由DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等组成的核蛋白复合物，是遗传物质的重要存在形式；在细胞分裂间期，伸展呈细丝状；而在细胞分裂期，染色质则高度螺旋化，经多级盘绕折叠、缩短变粗，形成了条棒状等特定形态、光镜下可见的染色体。

（一）染色体形态

在细胞有丝分裂中期，染色体的形态是最典型、最清晰、最易辨认和区别的。每一条中期的染色体由两条染色单体（互称姊妹染色体）组成，在着丝粒处相连，此处又称为主缢痕。着丝粒将染色体分为短臂（代表符号为p）和长臂（代表符号为q），染色体的端部有一特化的部分，称为端粒。在有些染色体的长臂或短臂上还有次缢痕。在人类近端着丝粒染色体短臂的末端，可见球状结构，称为随体。根据着丝粒的位置，人类染色体可以分为三种类型：中央着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体和近端着丝粒染色体（图1－20）。

图1－20　染色体形态结构示意图

（二）染色体核型

将一个细胞中的全部染色体，根据其大小、形态结构特征，按顺序排列，并进行分组编号所构成的图像称为核型。

正常人类体细胞有46条染色体，可以构成23对同源染色体。根据“人类细胞遗传学命名的国际体制［ISCN（1978）］”可以分为A、B、C、D、E、F、G七个组，并用1～22和X、Y进行编号。其中1～22号为男女共有的，称为常染色体；另一对因性别而异，称为性染色体，女性为两条X染色体，男性为一条X和一条Y染色体（图1－21）。

图1－21　人类正常核型

按照国际标准，描述一个核型的方法为：第一项是染色体总数（含性染色体），然后是一个“，”号，后面是性染色体组成（有时后面还要有“，”和染色体其他情况表述）。如正常男性核型写作“46，XY”。

小贴士

染色体经过一定的处理和染色，可以在长轴方向上显现出深浅（或明暗）相间的横行带纹，称为带；这种处理和染色的技术，称为显带技术。通过显带技术可以更好地确认染色体，了解其精细结构，从而大大提高了核型分析的精确度。

图1－22　正常人体细胞带型

（三）性染色质

存在于间期细胞核中，包括X染色质和Y染色质。

X染色质又称“X小体”、“巴氏小体”。正常女性的两条X染色体，只有一条有转录活性，另一条则失去转录活性，并形成固缩状态，染色很深，紧贴在核膜内侧缘，大小约1μm，形态为平凸形、馒头形或三角形的X染色质，而正常男性细胞核中却没有。

正常男性的Y染色体也可以部分失去转录活性，并形成固缩状态的Y染色质。

性染色质检查可用于筛选性连锁遗传病、性染色体病及鉴别性别，对两性畸形可辅助诊断（图1－23）。

图1－23　人类的性染色质

二、染色体畸变与染色体病

染色体是遗传物质的载体，其在数目、结构等方面的稳定是生物性状稳定的基础。受理化因素影响而导致染色体在数目、结构等方面的改变称为染色体畸变。这种畸变如果发生在受精以前，可以产生异常生殖细胞，从而形成异常的受精卵，导致死胎或产生异常个体；如果发生在受精之后，则形成正常的细胞和异常的细胞组成的嵌合体（个体中同时存在两种或两种以上不同核型的细胞系或克隆），异常的细胞群可能导致个体性状异常。

（一）染色体畸变

图1－24　人类染色体结构畸变

引起染色体畸变的原因很多，主要有物理因素、化学因素、生物因素、遗传因素、母亲年龄因素等等。根据染色体畸变的发生情况，可以分为染色体数目畸变和染色体结构畸变两大类。

1.数目畸变　在真核生物中，一个正常生殖细胞（配子）中所含的全部染色体称为一个染色体组（其上所包含的全部基因称为一个基因组）。具有一个染色体组的细胞或个体称为单倍体，以n表示；具有两个染色体组的细胞或个体称为二倍体，以2n表示；以此类推。人类正常体细胞中的染色体数目为46条，有两个染色体组，属于二倍体（即2n＝46），正常性细胞中染色体数目为23条，为单倍体（即n＝23）。

细胞中染色体数目按照染色体组成倍增加或减少称为整倍性变异（或多倍体变异）。整倍性变异可以形成单倍体、三倍体或多倍体。细胞中染色体数目在二倍体（2n）的基础上增加或减少一条或几条染色体称为非整倍性变异；细胞中染色体数目比二倍体多的称为超二倍体，反之则称为亚二倍体。非整倍性变异主要是细胞分裂时染色体不分离或丢失所造成的，临床可见单体型、三体型、多体型等的染色体异常类型。

2.结构畸变　结构畸变包括缺失、倒位、易位和重复等，染色体的臂因故发生断裂和重接行为是结构畸变的细胞学基础（图1－24）。缺失是指一条染色体的臂发生断裂后未发生重接而导致丢失了正常的一段。倒位是指一条染色体内部发生断裂后进行了反向重接而导致异常。

易位指一条染色体的臂发生断裂后进行重接时多出了其他染色体的一段。

重复是指染色体的臂发生断裂后进行重接时一条染色体多出了与自身相同的一段。

染色体发生结构畸变后往往可能导致遗传基因的混乱，从而产生各种性状异常，例如人类第5号染色体短臂部分缺失引起猫叫综合征，第9号与第22号染色体部分易位引起慢性粒细胞性白血病等。

（二）染色体疾病

染色体疾病包括染色体数目畸变引起的遗传病和染色体结构畸变引起的遗传病。由于染色体疾病患者往往存在许多异常性状同时出现，因此我们把染色体疾病又常常称为“××综合征”。

1.常染色体数目异常引起的疾病　先天愚型：又称Down’s综合征（DS），患者男女都有，是一种常见常染色体异常引起的遗传病。患者明显的智力低下，伴有特殊面容：眼距宽、外眼角上斜、塌鼻梁、口半开、伸舌、流涎等。约50%左右的患者伴有心脏畸形，部分患者常伴有皮纹的改变，如通贯掌出现频率增加、第五指只有一条指褶纹、t点高位、足部趾间距增宽、拇趾球区出现胫侧弓形纹等（图1－25）。群体发病率为1/800～1/600。

图1－25　先天愚型患者

核型分析表明，先天愚型核型多为47，XX（或XY），＋21，是21号染色体比正常人多了一条造成的，因此，也称21三体综合征。

临床上有时可见易位型21三体综合征和嵌合型21三体综合征。易位型21三体综合征有多种，占3%～4%。最常见的是核型为46，XX（或XY），－14，＋t（14q21q）、核型为46，XX（或XY），－21，＋I（21q）和核型为46，XX（或XY），－22，＋t（21q22q）类型；嵌合型21三体综合征占1%～2%，核型通常是46，XX（或XY）/47，XX（或XY），＋21。

2.性染色体数目异常引起的疾病

（1）先天性睾丸发育不全：又称Klinefelter综合征（或XXY综合征）。患者为男性，青春期前症状不明显，青春期后逐渐出现睾丸小、阴茎发育不良、第二性征发育不明显、乳房女性化等特征。男性一般不育，部分病人有智力障碍或精神障碍。新生男婴中发病率约为12/10000（图1－26）。