58例染色體多態(tài)性與不良臨床生殖效應(yīng)關(guān)系的探討

何琳琳 李潔 朱瑞芳 朱湘玉 張穎 史逸燕

【摘 要】目的：研究染色體多態(tài)性與不良臨床生殖效應(yīng)之間的關(guān)系。方法：常規(guī)外周血淋巴細(xì)胞培養(yǎng)，制片，G、C、N顯帶，核型分析。結(jié)果：2660例病人中檢出染色體變異141例，其中多態(tài)性變異為58例，分別包括D、G組短臂或隨體區(qū)延長(zhǎng)15例，占10.6%；次縊痕增加（包括1、9和16號(hào)染色體）9例，占6.4%；9號(hào)染色體臂間倒位24例，占17.0%；Y染色體變異10例，占7.1%。結(jié)論：染色體多態(tài)性與不良臨床生殖效應(yīng)有關(guān)聯(lián)。

【關(guān)鍵詞】染色體多態(tài)性；不良生殖效應(yīng)；細(xì)胞遺傳學(xué)

Study on the relationship between chromosome polymorphism and abnormal reproductive effect in 58 cases

[Abstract] Objective： To study the relationship between chromosome polymorphism and the abnormal reproductive effect. Methods： The peripheral blood lymphocytes of the patients were cultured routinely of karotype analysis with G，C and N banding. Results： There were 141 cases with chromosome variation in 2660 patients.58 cases with chromosome polymorphism，including 15 cases （10.6%） with the short arm lengthened of chromosome D/G group， 9 cases （6.4%） with the SC region lengthened of chromosome 1，9 and 16， 24 cases （17.0%） with inv（9） and 10 cases （7.1%） with Y chromosome polymorphism were observed. Conclusion： Chromosome polymorphism is related to the abnormal reproductive effect.

[Key words] Chromosome polymorphism； Abnormal reproductive effect； Cytogenetics

染色體多態(tài)性也稱為異態(tài)性，指廣泛存在于正常人群中的各種染色體結(jié)構(gòu)和著色強(qiáng)度恒定但非病理性的微小變異。一般認(rèn)為，染色體多態(tài)性的發(fā)生通常在臨床上沒有明顯的不良效應(yīng)[1]。但如今隨著細(xì)胞遺傳學(xué)的發(fā)展，越來越多的研究與資料表明，染色體多態(tài)性與臨床效應(yīng)有一定相關(guān)性，尤其與不良臨床生殖效應(yīng)關(guān)系密切。本文根據(jù)2011年來我院遺傳科進(jìn)行遺傳咨詢的2660例患者的細(xì)胞遺傳學(xué)檢查結(jié)果進(jìn)行分析并結(jié)合相關(guān)資料探討染色體多態(tài)性與臨床生殖效應(yīng)間的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 2011年來我院遺傳科門診進(jìn)行遺傳咨詢的患者2660例，就診原因有不孕、不育、少弱精癥、早孕期胚停、流產(chǎn)、胎兒絨毛組織/羊水/臍血核型異常、智力低下等。

1.2研究方法 采集患者外周血1～2ml，肝素抗凝，無(wú)菌操作下接種于外周血細(xì)胞培養(yǎng)基（產(chǎn)地：青島萊佛生物工程研究所），置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72h，按常規(guī)方法制備染色體標(biāo)本，G顯帶技術(shù)進(jìn)行細(xì)胞核型分析，對(duì)其中疑有染色體多態(tài)性的病例加用C或N顯帶技術(shù)，以確認(rèn)細(xì)胞核型分析結(jié)果。每例至少計(jì)數(shù)20個(gè)細(xì)胞，分析2個(gè)核型。

2 結(jié)果

2.1 染色體多態(tài)性的觀察結(jié)果

在2660例遺傳咨詢患者中檢出染色體變異141例，其中染色體多態(tài)性變異為58例，占41.13%，其他染色體變異83例，占58.87%，均表現(xiàn)臨床效應(yīng)。觀察到的染色體多態(tài)性變異可主要分為以下四種類型：（1）D/G組短臂或隨體區(qū)延長(zhǎng)（圖1）；（2）次縊痕增長(zhǎng)（包括1、9和16號(hào)染色體）（圖2）；（3）9號(hào)染色體臂間倒位（圖3）；（4）Y染色體變異（包括大Y和小Y）（圖4、5）。對(duì)類型（1）（2）分別加用N顯帶、C顯帶技術(shù)，以確認(rèn)細(xì)胞核型分析結(jié)果（圖6、7）

2.2 染色體多態(tài)性與臨床表現(xiàn)的關(guān)系

在觀察到的141例染色體變異中，多態(tài)性變異為58例，占41.13%，其中D/G組短臂或隨體區(qū)延長(zhǎng)15例，占10.6%（15/141）；次縊痕增加（包括1、9、16號(hào)染色體）9例，占6.4%（9/141）；9號(hào)染色體臂間倒位24例，占17.0%（24/141）。以上各類多態(tài)性變異的臨床表現(xiàn)歸納于表1。

表中涉及的其他臨床表現(xiàn)主要是與不良生殖效應(yīng)無(wú)關(guān)的臨床表現(xiàn)，如胎兒絨毛組織/羊水/臍血核型異常、智力低下等。由表1可知，具有不良生殖效應(yīng)患者的染色體多態(tài)性發(fā)生率明顯高于非生殖效應(yīng)的患者。

3 討論

染色體多態(tài)性主要表現(xiàn)為異染色質(zhì)的變異，特別是含有高度重復(fù)DNA的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)，過去通常認(rèn)為染色體多態(tài)性無(wú)明顯臨床效應(yīng)或病理意義。但近來較多研究表明，染色體多態(tài)性與生殖異常如流產(chǎn)、胚胎停育、死胎、畸胎及男性不育、精子異常等有關(guān)。[2-3]本文141例染色體變異中，染色體多態(tài)性有58例，與生殖異常相關(guān)的為47例，占81%。

3.1 D/G組短臂或隨體區(qū)延長(zhǎng)與生殖異常

D/G組染色體即近端著絲粒染色體的次縊痕處與核仁形成有關(guān)，成為核仁形成區(qū)（necleolus-organizing region，NOR），應(yīng)用DNA-RNA分子雜交技術(shù)已證明該區(qū)含有人類18s和28s核糖體RNA（rRNA編碼結(jié)構(gòu)）的基因（rRNA）。石玉平等研究發(fā)現(xiàn)[4]，D/G組染色體的短臂增長(zhǎng)部分是NOR rRNA高度重復(fù)的結(jié)果[4]。另有研究發(fā)現(xiàn)[5]，NOR是人類染色體隨體聯(lián)合（satellite association，SA）的部位，NOR的活性變化可使D/G組染色體的隨體聯(lián)合頻率（SAF）增加[5]，可能影響染色體在生殖細(xì)胞形成過程中的正常分離，而使某些生殖細(xì)胞含有非整倍體染色體進(jìn)而傳遞至受精卵，使其在早期卵裂過程中發(fā)生染色體不分離，最終導(dǎo)致非整倍體胚胎的產(chǎn)生，造成流產(chǎn)[6]。此外，D/G組染色體的隨體區(qū)與主縊痕區(qū)的著絲?！?jiǎng)恿?fù)合體（CKC）相鄰，CKC是細(xì)胞分裂中紡錘絲微管的著力點(diǎn)，是染色體運(yùn)動(dòng)和均等分離的結(jié)構(gòu)功能基礎(chǔ)，故隨體區(qū)的變異可能會(huì)導(dǎo)致近端著絲粒染色體的不分離，進(jìn)而影響正常配子的形成及細(xì)胞的分裂分化，最終導(dǎo)致不良生殖效應(yīng)的發(fā)生。本研究所觀察到的15例D/G組染色體短臂或隨體區(qū)延長(zhǎng)病例中，有13例發(fā)生了不良生殖效應(yīng)。

3.2 染色體次縊痕增長(zhǎng)與生殖異常

人類染色體的次縊痕主要存在于1、9、16號(hào)染色體及Y染色體的長(zhǎng)臂，本研究所觀察到的次縊痕增長(zhǎng)病例也多發(fā)生于以上染色體。這些次縊痕常位于染色體的結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)區(qū)，次縊痕的增長(zhǎng)是高度重復(fù)的DNA序列增加所致，此結(jié)論已用C顯帶法加以證實(shí)（圖7）。本文9例常染色體次縊痕增長(zhǎng)的患者表現(xiàn)為早孕期胚停/流產(chǎn)3例，不孕、不育6例，其原因可能是由于高度重復(fù)的DNA序列增加，影響細(xì)胞分裂，造成同源染色體配對(duì)困難，產(chǎn)生不平衡的配子，形成非整倍體的子代而發(fā)生流產(chǎn)或不平衡的配子不能受精而死亡造成不孕不育[7]。另有研究報(bào)道[8]，高度重復(fù)的DNA序列增加除可影響染色體減數(shù)分裂外，還可能導(dǎo)致胚胎早期細(xì)胞分化時(shí)基因調(diào)節(jié)異常或劑量效應(yīng)造成有絲分裂錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致胎兒丟失或缺陷兒出生。

3.3 9號(hào)染色體臂間倒位與生殖異常

3.3.1 人類的每條染色體都可能發(fā)生臂間倒位，以9號(hào)染色體臂間倒位（inv（9））的發(fā)生率最高，國(guó)內(nèi)夏家輝等報(bào)道inv（9）的發(fā)生率為0.82%，其他倒位的發(fā)生率為0.09%。本文中inv（9）發(fā)生率為0.9%，略高于國(guó)內(nèi)報(bào)道。過去大部分學(xué)者認(rèn)為inv（9）屬于一種染色體多態(tài)性表現(xiàn)，一般無(wú)病理意義。但近來較多研究發(fā)現(xiàn)并從一定理論層面上證實(shí)，inv（9）與生殖密切相關(guān)，并具有一定遺傳效應(yīng)。本研究結(jié)果顯示：在檢出的15例inv（9）患者中，（早孕期）胚停、流產(chǎn)者6例，占inv（9）的25%；不孕、不育者9例，占inv（9）的37.5%；與生殖異常臨床表征無(wú)關(guān)者9例，占inv（9）的37.5%?？梢?，在inv（9）患者中，有不良生殖效應(yīng)者占多數(shù)，該結(jié)果與近年來的研究結(jié)果相符合。

3.3.2 inv（9）的發(fā)生，對(duì)其配子形成也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)影響，進(jìn)而影響生殖過程。理論上9號(hào)倒位攜帶者會(huì)形成4種配子：一種配子帶有正常染色體，一種配子帶有完整的倒位染色體，另外兩種配子有不同程度的重復(fù)和缺失。第一種配子是正?？捎?，第二種大部分是可育的，但正常與否具有隨機(jī)性。后兩種配子的遺傳效應(yīng)，則主要取決于重復(fù)和缺失的片段長(zhǎng)短以及它所包含的基因的致死效應(yīng)。發(fā)生倒位的片段越短，則重復(fù)和缺失的部分就越長(zhǎng)，所形成的配子和合子正常發(fā)育的可能性就越小，引起的不良生殖效應(yīng)的可能性也就越大。但目前尚缺乏對(duì)這類人群的生殖細(xì)胞單倍體及減數(shù)分裂研究，如能將體細(xì)胞、生殖細(xì)胞及流產(chǎn)胚胎或子代體細(xì)胞染色體結(jié)合在一起綜合分析，必將為染色體臂間倒位遺傳效應(yīng)提供更多的線索。

3.4 Y染色體變異與生殖異常

人類Y染色體是最小的近端著絲粒染色體，分為兩個(gè)區(qū)域：擬常染色質(zhì)區(qū)和Y特異區(qū)。擬常染色質(zhì)區(qū)位于Y染色體兩端，與性染色體減數(shù)分裂有關(guān)；特異區(qū)占Y染色體的大部分，主要由異染色質(zhì)組成，易發(fā)生變化，與Y染色體多態(tài)性密切相關(guān)。

本研究檢出Y染色體長(zhǎng)度變異10例，大Y 4例、小Y 6例，都與不良臨床生殖效應(yīng)有關(guān)，分別表現(xiàn)為胚停、流產(chǎn)、精子生成障礙等。Y染色體長(zhǎng)度變異引起不良生殖效應(yīng)的機(jī)制目前尚未完全明確，現(xiàn)討論如下。

人類Y染色體短臂上存在決定睪丸分化的基因即睪丸決定因子（TDF），現(xiàn)認(rèn)為Y染色體上性別決定區(qū)（SRY）是TDF的最佳候選基因。TDF定位于Yql2，SRY定位于Yqll.3。Y染色體的存在以及SRY基因的正常表達(dá)決定原始性腺發(fā)育成睪丸[9]。精子發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，其間涉及眾多的基因。Y染色體長(zhǎng)臂上具有精子基因（AZF），對(duì)男性精子的發(fā)生起著十分重要的作用，目前克隆和定位的Y連鎖的精子發(fā)生基因主要有RBM、DAZ、SPGY和TSPY。它們都是睪丸特異表達(dá)的，在精子形成過程中通過所表達(dá)的蛋白質(zhì)與各種RNA結(jié)合，控制和調(diào)節(jié)著精子發(fā)生的進(jìn)程。若這些基因發(fā)生缺失、易位或突變都將影響正常的精子發(fā)生過程。另外還有一些生育協(xié)同基因，這些基因的協(xié)同作用才能維持男性正常生育能力。所以，Y染色體結(jié)構(gòu)的完整性是維持男性正常生育能力的關(guān)鍵[10]。

大Y染色體長(zhǎng)度與Y染色體長(zhǎng)臂DNA螺旋化程度改變有關(guān)，可能是Y染色體異染色質(zhì)區(qū)DNA過度重復(fù)影響生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)染色體配對(duì)聯(lián)會(huì)，使受精卵細(xì)胞分裂、分化異常，從而導(dǎo)致胎停育、缺陷兒出生[11]。Patricia等還認(rèn)為[12]，Y染色體長(zhǎng)臂DNA序列的重復(fù)復(fù)制會(huì)影響其有關(guān)精子分化和發(fā)育的基因正常表達(dá)，造成精子受精障礙或影響精子受精能力而導(dǎo)致流產(chǎn)頻率增高。

小Y染色體引起不良生殖效應(yīng)，可能是由于Y染色體異染色質(zhì)部分或完全丟失，導(dǎo)致常染色質(zhì)排列松散，結(jié)果造成其基因功能喪失和精子生成異常。目前，Y染色體的微小變異通過常規(guī)的細(xì)胞遺傳學(xué)方法不易檢測(cè)出來，還需做進(jìn)一步的分子水平檢測(cè)才能明確。

綜上所述，染色體多態(tài)性與不良生殖效應(yīng)關(guān)系密切，因此在染色體多態(tài)攜帶者妊娠時(shí)，醫(yī)生應(yīng)建議其進(jìn)行產(chǎn)前診斷，并告知其后代具有此類臨床效應(yīng)的可能性，從一定程度上實(shí)現(xiàn)出生缺陷干預(yù)，對(duì)優(yōu)生優(yōu)育有一定意義。

參考文獻(xiàn)

[1]周煥庚，夏家輝，張思仲.人類染色體[M].科學(xué)出版社，1987：6

[2]劉波，李山，秦雪等.異常孕產(chǎn)史夫婦染色體的分析[J].中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志.2005，13（4）：45-46

[3]程涌江，葉竟妍.Y染色體長(zhǎng)度變異與疾病的關(guān)系[J]. 中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志，2005，13（6）：34-35

[4]石玉平 劉鳳喜.自然流產(chǎn)一家系中15p+梁色體的分子細(xì)胞遺傳學(xué)研究[J].中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志，1992，9（4）：205

[5]張春 王秀華.100對(duì)自然流產(chǎn)夫婦的染色體隨體聯(lián)合頻率分析[J].中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志，2003，11（4）：56.

[6]胡邊等.自然流產(chǎn)與隨體聯(lián)合關(guān)系的研究[J].中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志，2000，8（1）：31

[7]王小榮，鄧劍霞，李津津.染色體多態(tài)性與臨床效應(yīng)及生殖關(guān)系的探究[J] .遺傳，2007，29（11）：l362-1366.

[8]張海霞，染色體多態(tài)性與遺傳效應(yīng)的研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)雜志，2010，11（3）：175

[9]陳紹坤，黃燕，趙小平，余紅，稅青林.Y染色體異常的臨床表現(xiàn)與遺傳學(xué)相關(guān)分析[J].中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志，2004，12（5）：61-62.[10]徐凱詩(shī)，周仁武.54例Y染色體多態(tài)性的臨床效應(yīng)探討[J].中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志，2006，14（5）：50-63.

[11]沈婉英.漢族男性Y染色體相對(duì)長(zhǎng)度152例分析[M].遺傳與疾病，1990，7（3）：37-38.

[12]Patricia B，Mafia S，Carole AS，et a1.Divergent out comes 0f intrachrolnosonlal recombination on the human Y chromosome：male infertility and recurrent polymorphism.J Med Genet，2000，37：752-758