人类染色体
性染色体
(一)先天性睾丸发育不全综合症(Klinefelter综合症)
1942年美国麻省总医院的Klinefelter及其同事首先描述了这一综合征,故称为Klinefelter综合征。1956年Bradbury等在这类病人中发现X染色质(Barr小体)为阳性,1959年Jabobs和Strong证实患者的核型是47,XXY(图6-20)。即比正常男性多了一条X染色体,又称47XXY综合征。
该病在男性新生儿中的发病率为0.13%。即850人中有l名患者,占男性不育症者的1/20。患者的主要临床特征是:患者外表为男性,在
儿童期
无任何症状,青春期开始后,症状即逐渐严重。患者身材瘦长,体力较弱。具有男性外生殖器,
阴茎短小
,睾丸很小或为
隐睾
。睾丸组织切片可见精细管呈玻璃样变性,不能产生
精子
,因而
不育
。约有25%的病人到青春期
乳房
可以发育成像女性乳房。
腋毛
、
阴毛
稀少或无;胡须稀疏,
喉结
不明显,皮下脂肪发达,皮肤细腻如女性,其性情、体态趋向于女性化。一部分患者有智力低下,但大多数智力正常。一些患者有精神异常或有精神分裂症倾向。患者的母亲常常年龄较大。80%~90%患者的核型为47,XXY;约10%~15%为嵌合型,常见的核型有46,XY/47,XXY;46,XY/48,XXXY等。嵌合型患者中若46,XY的正常细胞比例大时,临床表现轻,可有生育能力。另外还有48,XXXY;49,XXXXY等。由于多余的X染色体的效应,X染色体越多,其症状越严重。
47,XXY的产生原因,约60%是由于其母亲的生殖细胞形成中,减数分裂时发生了X染色体的不分离。40%是由于父亲XY染色体不分离所致。
在该病确诊后,于青春期用
雄激素
替代治疗,可促使第二性征发育并改善患者的心里状态。若疗效不佳,不必久用。男性乳房发育,可手术切除。
(二)先天性卵巢发育不全综合症(Turner综合症)
1938年Turner报道了7名身体矮小,性发育幼稚,有蹼颈及肘外翻的妇女。1954年Polani等发现Turner综合征许多病例X染色质阴性,并有卵巢发育不全。直到1959年Ford才发现患者核型为45,X。这是最早发现的性染色体异常。因此,Turner综合征又称为45,X或45,XO综合征。
Turner 综合征在新生女婴中发病率为1/250O一1/5O00。在自发流产胚胎中,发生率可高达7.5%。据资料推测45,X胚胎98%将自然流产,只有约2%发育异常程度较轻微者能存活下来。
患者外观女性,身材矮小(120~140cm),后发际低,约50%患者有
蹼颈
,面容呆板,肘外翻,盾状胸,乳间距宽,至青春期乳腺仍不发育,乳头发育不良,条索状性腺,外生殖器幼稚型,
原发性闭经
,不育。部分患者有智力发育障碍。 核形分析患者的核型是45,X,X染色质、Y染色质均为阴性(图6-21)。约15%为嵌合体,其核型为45,X/46,XX。异常核型比例较小时,临床体征不典型,如只有体矮、原发性闭经、条索状性腺等,部分患者可表现有月经。若46,XX细胞占绝对优势,则表型似正常个体,能孕,但生育力降低。
本征发生原因是双亲之一在配子形成过程中,发生了性染色体的不分离。约75%的染色体丢失发生在父方,约有10%发生在合子后早期卵裂时,结果导致各种嵌合体。除少数患者由于严重畸形在
新生儿期
死亡外,一般均能存活。青春期用
性激素
治疗,可以促进第二性征和生殖器官的发育,
月经来潮
,改善患者的心理状态。有人用低剂量的雌、雄激素和
生长激素
治疗本病矮身材,每种药在短期内或许有效,但对大量病人的治疗尚在研究中。
(四)X三体综合征和多X综合症
1959年Jacobs等首先描述了具有三条X染色体的女性,并称之为超雌(superfemale)。这是一种女性常见的染色体异常。发病率在新生女婴中约为1/1000;在女性精神病患者中约占4/1000。X三体女性可无明显异常,约70%病例青春期第二性征发育正常,并可生育。约30%患者有月经减少,原发或继发闭经或过早绝经等现象,乳腺发育不良,卵巢功能异常,大约有2/3的患者智力稍低,并有患精神病倾向。除了47,XXX外,一些患者的核型为嵌合体,症状一般较轻。理论上47,XXX女性的后代中,有一半应具有47,XXX或47,XXY核型。但事实上已知的10余名47,XXX妇女所生育的30余名子女均具有正常核型。对这一现象的解释是,在女性第一次减数分裂时,具有XX的核几乎总是进入极体而被淘汰。还有患者具有4条甚至5条X染色体,一般说来,X染色体愈多,智力损害和发育畸形愈严重。有资料表明,本病患者的母亲年龄高于对照组。额外的X染色体,几乎都来自母方减数分裂的不分离,且主要在第一次。
(五)XYY综合症
1961年由Sandberg等首次报道,也叫超雄(supermale)。1965年Jacob等对收容于教养院的有粗暴行为倾向的197名男犯进行染色体检查时,发现有7例是此类患者,并提出两个Y染色体的存在可能与侵犯有关,从而引起人们的关注。
发病率约占男性的1/750~/1500。监狱中和精神病院中的男性发病率较高,约占3%。本病患者的主要临床表现多数是表型正常的男性,身材高大,常超过180cm,有随身高增加发病频率亦随之增高的趋势。大多数有生育能力,偶而可见尿道下裂,隐睾,睾丸发育不全并有生精过程障碍和生育力下降,患者智力正常,但性格暴躁粗鲁,行为过火,常发生攻击性犯罪行为。此时脑电图显示有异常,犯罪年龄较轻,平均为13.1岁。
除47,XYY核型外, 还有48,XYYY;49,XYYYY类型患者,但较少见。这类患者性格更为暴躁,智力发育较差并有指畸形等。
47,XYY核型产生的原因,主要是由于父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发生了Y染色体的不分离。已有文献报道两例如47,XYY的男性各生育一个47,XYY儿子的病例。
三、 脆性X染色体综合症
1968年Lubs在一家族性X连锁智力发育障碍家庭中发现了第一例脆性X染色体综合征。但直到1976年Girand和1977年Harvey等人才证实了这种
脆性X
染色体与智力低下的关系。脆性X染色体(fragile X,fra X)是指在Xq27.3处的染色体呈细丝样,导致其相连的末端呈随体样结构。由于这一细丝样部位容易发生断裂,故称脆性部位(fragile site),脆性X染色体综合征是X连锁智力低下综合征中发病率最高的,仅次于Down综合征。
本病主要见于男性,发病率为1/1250。因为男性是半合子,只要X染色体存在脆性位点即可表现此病。在所有男性智力低下的病例中,约有10~20%为本征所引起。过去曾认为女性携带者的表型是正常的。但现已知,约1/3的女性杂合子有轻度智力低下。估计女性携带者约占女性人群的0.5‰。
男性患者最为典型的临床表现是:中度至重度智力低下,智商(IQ)0~50。大睾丸、
语言障碍
、特殊面容、
招风耳
和大耳朵、头围比一般正常人大,突出的下颔、面中部发育不良。
已证实脆性X染色体综合征的遗传基础不是染色体断裂,而是DNA的扩增,即X染色体的脆性部位GGG(编码精氨酸)序列的大量扩增所引起。正常人该位点GGG的重复次数为30~40,而脆性X染色体综合征的病人GGG重复上百次,甚至上千次。
人类染色体
两性畸形
两性畸形是指一些患者的性腺或内、外生殖器官、副性征具有不同程度的两性特征。
患者体内兼有两性性腺,大约40%的患者一侧为卵巢, 另一侧为睾丸;40%一侧为卵巢或睾丸, 另一侧为卵巢睾;约20%患者的两侧均为卵巢睾。患者外生殖器及第二性征不同的介于两性之间,其外表可为男性或女性。真两性畸形的核型可为46,XX,也可为46,XY或46,XX/46,XY。
患者体内只有一种性腺,但外生殖器具有两性特征。如果性腺是睾丸,则为
男性假两性畸形
;如性腺是卵巢,则为
女性假两性畸形
。其产生原因或者是性发育过程中因性激素水平异常,或者是胚胎发育过程中受到母体异常激素的影响(如大量使用
黄体酮
保胎)。男性假两性畸形称男性女性化,核型为46,XY,X染色质阴性,Y染色质阳性。它可分为两类:雄激素不敏感综合征(
睾丸女性化综合征
)和不完全男性假两性畸形。前者外生殖器及第二性征女性化明显;后者病情较轻,表现为男性,
阴茎短小
,睾丸小或
隐睾
,乳房发育如女性。
女性假两性畸形
核型为46,XX。X染色质
阳性
,Y染色质阴性。常见有先天性肾上腺增生症(AR)。其中又以21羟化酶缺陷(I型)为多见,其次为11羟化酶缺陷(Ⅱ型)。部分病人还伴有水盐代谢紊乱。
药物或手术治疗可部分改善两性畸形患者的临床表现。
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具体数目
一个正常配子即正常精子或卵子所含的全部染色体,称为一个染色体组。正常二倍体染色体整组或整条数量上的增减,称为染色体数目畸变。其主要类型如下:
(一)整倍体(euploid)
是细胞内整个染色体组数目的增加或减少。整个染色体组数目的减少可形成单倍体(haploid),单倍体个体在人类尚未见到。整个染色体组数目的增加可形成多倍体(polyploid),包括三倍体、四倍体等,在流产胎儿中能见到。
1.三倍体(triploid) 指体细胞中有三个染色体组,即每一对染色体都多了一条,使染色体总数为69(3n)。因为三倍体是致死性的,所以,能活到出生的三倍体患儿极为罕见,存活者都是二倍体/三倍体的嵌合体。但是,在流产胎儿中三倍体是较常见的类型。已报道的三倍体病例的核型有69,XXX;69,XXY; 69XYY及三倍体/二倍体嵌合体。其主要症状为智力与身体发育障碍、畸形。在男性合并有尿道下裂、分叉阴囊等性别模糊的外生殖器。
三倍体形成的原因,一般认为是由于:
①双雄受精(diandry),即同时有两个精子入卵受精(图2-6-10 );
②双雌受精(digyny),即在减数分裂时,卵细胞因某种原因未能形成极体,或第二极体与卵核重新结合,因而卵子中保留有两组染色体,受精后则形成三倍体合子(图 2-6-11)。
2.四倍体(tetraploid) 指患者的体细胞具有四个染色体组,染色体总数达到92条(4n)。迄今只报道一例伴有多发畸形的四倍体活婴和一例四倍体/二倍体的嵌合体男性病例(46,XY/92,XXYY)。其主要症状为小头、小腿畸形。前额窄、囟门早闭。眼距宽,鼻根低平,耳低位、畸形。指趾畸形,马蹄内翻足。生长发育迟缓,智力低下等。
四倍体的形成原因:
①核内复制 是指在一次细胞分裂时,染色体不是复制一次,而是复制二次。因此每个染色体形成4条染色体,称双倍染色体。这时,染色体两两平行排列在一起。其后,经过正常的分裂后,形成的二个子细胞均为四倍体细胞。核内复制与四倍体形成是癌瘤细胞较常见的染色体异常特征之一。
②核内有丝分裂 是指在进行细胞分裂时,染色体正常地复制一次,但至分裂中期时,核膜仍未破裂、消失,也无纺锤丝形成和无胞质分裂,结果细胞内的染色体不是二倍体,而成为四倍体。
(二)非整倍体(aneuploid)
指细胞内染色体的数目增加或减少1条或几条。这是人类最常见的一类染色体畸变。细胞内染色体数目少了一条或多条,称为亚二倍体(hypodiploid);多一条或数条,则称为超二倍体(hyperdiploid)。有时染色体数目虽是二倍体,但有些染色体对的数目或结构偏离正常,有的增多,有的减少,当增减的数目相等时染色体总数不变,称为假二倍体(pseudodiploid)。当核型中两对或两对以上染色体的数目有异常时叫复合非整倍体变异(complex aneuploid)。
1.
单体型
(monosomy) 即某号染色体减少了一条(2n-1),细胞内染色体总数为45条。常见的有45,X;另外还有45,XX(XY),―21;45,XX(XY),―22。除了G组染色体单体型外,人类尚未发现其他单体型。如同一号染色体减少2条(2n-2),即这对染色体不存在,则称为缺体型。人类缺体型还未见报道,意味着这样的胚胎根本不能存活。
2.三体型(trisomy) 即某号染色体增加了一条(2n+1),细胞内染色体总数为47条。临床上,不论
常染色体病
还是
性染色体病
,均以三体型最为常见。例如,在常染色体病中,除第17号尚未有三体型的病例核型报道外,其余的常染色体均存在三体型,以13、18、和21三体型常见。性染色体三体型主要有XXX、XXY和XYY三种。
3.多体型(polysomy) 某号染色体增加了两条或两条以上。主要见于性染色体异常,如四体型:48,XXXX;48,XXXY;48,XXYY和五体型:49,XXXXX;49,XXXYY等。
非整倍体的产生是由于生殖细胞在减数分裂过程中染色体发生了不分离。所谓不分离是指在第一次减数分裂时,某号同源染色体不分离,不能平均分配到两个子细胞中去,结果形成一个细胞得到双份染色体,另一个细胞未得到该染色体,由此而形成的配子有一半是多一条染色体(n+1),一半则少一条染色体(n-1),这种异常的配子受精后将会形成三体型和
单体型
的合子。如果第一次减数分裂正常,而第二次减数分裂时发生二分体的不分离,也会产生(n+1)和(n-1)的异常配子(图2-6-12、2-6-13)。已知减数分裂时染色体不分离多发生在后期I。
(三)嵌合体
一个个体含有两种或两种以上不同核型细胞系的个体称为嵌合体。例如46,XY/47,XXY和45,X/46,XX等都是嵌合体。产生原因是由于受精卵在第一次卵裂或前几次卵裂时染色体发生了不分离(图2-6-14)。嵌合体各细胞系所占比例大小与染色体发生不分离的时间有关。如发生在第一次卵裂,则两种细胞系数目相等;如发生在卵裂后期,则正常细胞所占比例大些。产生嵌合体的另一原因是染色体遗失。在细胞有丝分裂的中、后期,某一条染色体由于偶然的行动迟缓而未能进入任何一个子细胞核,使子细胞核内的染色体少了一条,也叫染色体后期迟缓(anaphase lag)。未能进入细胞核内的染色体遗留在细胞质中,逐渐消失,结果该细胞即因丢失一条染色体而成为亚二倍体(图2-6-15)。嵌合体患者的临床症状往往不够典型。
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结构
染色体结构畸变(structural aberrration)是染色体或染色单体断裂和重接而形成各种类型重组的结果。
(一)缺失(deletion) 即染色体的部分片段丢失,包括末端缺失和中间缺失。末端缺失是指染色体发生一次断裂后,无着丝粒的片段丢失,即染色体的长臂或短臂末端片段丢失。中间缺失是指染色体的长臂或短臂内发生两次断裂,两断裂点之间的片段丢失。然后,近侧断端与远侧端重接。
(二)倒位(inversion) 一条染色体两处断裂,中间片段作180°倒转后再与两断端相接,使其基因排列顺序被颠倒者称为倒位。如两个断裂发生在同一个臂上,则形成臂内倒位;若两个臂上各发生一次断裂,使倒位片段含有着丝粒,则形成臂间倒位。
(三)易位(translocation) 从某个染色体断下的片段连接到另一染色体上叫易位。根据所涉及的染色体和易位片段及连接形式的不同,又可分为单方易位、相互易位、罗式易位、和复杂易位等多种类型。
(四)重复(duplication) 是指同源染色体发生断裂后,其片段连接到另一条同源染色体上,或是由于同源染色体间的不等交换,结果一条同源染色体上部分片段重复了,而另一条同源染色体则相应缺失了。如果这种畸变发生于生殖细胞,由此产生的两种配子分别与正常配子结合,就形成某号染色体部分三体和部分单体的受精卵。