自然流產(chǎn)的細胞遺傳學研究進展

羅嵐蓉，李 堅

（首都醫(yī)科大學附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院計劃生育科，北京100006）

自然流產(chǎn)的細胞遺傳學研究進展

羅嵐蓉，李 堅

（首都醫(yī)科大學附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院計劃生育科，北京100006）

自然流產(chǎn)是妊娠并發(fā)癥，指妊娠在28周之前自然終止，其發(fā)病率在15%～40%。近年來在輔助生育技術(shù)的使用中，同樣面臨著較高的自然流產(chǎn)率的問題。自然流產(chǎn)的病因十分復雜，除了遺傳因素以外，還包括解剖因素、內(nèi)分泌因素、感染因素、環(huán)境因素、免疫因素、血栓前狀態(tài)以及母體的全身性疾病等等。自然流產(chǎn)的細胞遺傳學研究，主要在兩個方面，一是胚胎染色體的異常，包括染色體數(shù)量異常和結(jié)構(gòu)異常；二是夫婦染色體的異常。在自然流產(chǎn)中胚胎染色體異常的檢出率在60%左右，且隨著流產(chǎn)次數(shù)的增加，染色體異常的比例下降。其中大部分為胚胎染色體數(shù)目異常如三體、三倍體及X單體等，較少為染色體結(jié)構(gòu)異常，包括染色體斷裂、倒置、缺失和易位等。在自然流產(chǎn)的夫婦中，尤其是反復自然流產(chǎn)的夫婦，其染色體異常的檢出率在8%左右，且隨著流產(chǎn)次數(shù)的增加異常的比例升高。成人染色體的異常多為染色體的平衡易位。隨著細胞遺傳學的檢測技術(shù)的發(fā)展，從傳統(tǒng)染色體核型分析和熒光原位雜交技術(shù)到染色體微陣列芯片分析、第二代測序技術(shù)即高通量測序技術(shù)的相繼應用，使得自然流產(chǎn)的遺傳學方面的研究更加深入。自然流產(chǎn)的細胞遺傳學的研究進展，對于自然流產(chǎn)的病因研究以及生育指導有著非常重要的意義。

自然流產(chǎn)；細胞遺傳學；染色體異常

1 前言

自然流產(chǎn)是指妊娠不滿28周、胎兒體重不足1 000 g，妊娠自行終止者。妊娠12周之內(nèi)終止的稱為早期流產(chǎn)。自然流產(chǎn)的發(fā)生率為15%～40%，而其中80%以上為發(fā)生在12周之內(nèi)的早期流產(chǎn)[1]。復發(fā)性流產(chǎn)（RSA）是指與同一性伴侶連續(xù)遭受兩次或兩次以上的自然流產(chǎn)。臨床上，自然流產(chǎn)多表現(xiàn)為胎兒發(fā)育的停止，陰道流血的增多，妊娠物部分或全部排出宮腔。但是，有的胚胎或胎兒已經(jīng)死亡，卻一直滯留于宮腔不排出，稱之為稽留流產(chǎn)。自然流產(chǎn)的病因十分復雜，除了遺傳因素以外，還包括解剖因素、內(nèi)分泌因素、感染因素、環(huán)境因素、免疫因素、血栓前狀態(tài)以及母體的全身性疾病等。自然流產(chǎn)的細胞遺傳學研究，主要在兩個方面，一是胚胎染色體的異常，包括染色體數(shù)量異常和結(jié)構(gòu)異常；二是夫婦染色體的異常。當然，除此之外，還有半數(shù)的患者原因不明，臨床上稱之為原因不明的復發(fā)性流產(chǎn)?；袅鳟a(chǎn)的原因不明，有研究認為由于近年來臨床上對于妊娠早期的先兆流產(chǎn)癥狀，采用黃體酮進行保胎，可能是導致稽留流產(chǎn)的原因之一。

2 胚胎染色體的異常

胚胎染色體數(shù)目的異常多為三體、三倍體及X單體等，其次為染色體結(jié)構(gòu)異常，包括染色體斷裂、倒置、缺失和易位等。楊蕾[2]對稽留流產(chǎn)的絨毛進行培養(yǎng)后染色體核型分析，發(fā)現(xiàn)染色體異常的比例為65.6%，其中常染色體三體綜合征占到了66.7%，X染色體單體占21.9%，多倍體占6.3%，嵌合體占2.1%，染色體結(jié)構(gòu)異常占4.2%。超聲檢查胚胎停止發(fā)育的孕周最小5周，最大10.2周，平均孕周6.9周，其中發(fā)生頻率較高的16-三體、X-單體的超聲孕周分散在多個孕周，14-三體、三倍體的超聲孕周集中在5～7周。王春珺[3]的研究發(fā)現(xiàn)在妊娠12周的稽留流產(chǎn)病人中，染色體異常比例為60.9%，明顯高于妊娠＞12周的病人染色體異常31.7%發(fā)生率。染色體異常的前3位為三倍體、16號染色體三體、X單體，占總異常發(fā)生率的32.7%、15.4%和15.4%。

輔助生育技術(shù)（ART）現(xiàn)在已經(jīng)成為許多不孕夫婦生育的重要治療方法。盡管ART的妊娠成功率基本穩(wěn)定在40%左右，而分娩率只有20%～30%，其中一個重要的原因就是早期較高的自然流產(chǎn)率[4，5]。ART治療早期自然流產(chǎn)率為22%～63%，ART的失敗與許多因素相關(guān)，遺傳的缺陷尤其是胚胎染色體的異常是早期自然流產(chǎn)的主要原因，染色體異常造成的流產(chǎn)占60%的比例[6～8]。ART與自然妊娠的自然流產(chǎn)META分析表明，ART并不顯著增加早期自然流產(chǎn)的染色體異常的比率。Qin[9]對自然流產(chǎn)妊娠物的細胞遺傳學分析（POC）顯示48.9%為染色體核型異常，其中71.3%為常染色體三體綜合征，7.3%為X染色體單體，3.8%為染色體結(jié)構(gòu)的異常，3.37%為多倍體，2.4%為嵌合體，2.1%為雙三體，0.87%為四倍體。這項研究的結(jié)果與楊蕾對自然妊娠自然流產(chǎn)胚胎染色體的分析結(jié)果一致。因此，染色體數(shù)目的異常，即常染色體三體是自然流產(chǎn)胚胎染色體異常最常見的原因。

胎兒染色體異常在單次流產(chǎn)而非復發(fā)性流產(chǎn)中起重要的作用；但隨著流產(chǎn)次數(shù)的增加，胎兒染色體畸變的幾率將會降低[10、11]。徐婉芳指出胚胎早期死亡因染色體數(shù)目異常造成的絨毛染色體異常高達90.32%。而在數(shù)目異常中，常染色三體異常所占比例最大，約占66%的比例。常染色體三體綜合征主要是因為生殖細胞在減數(shù)分裂的時候，染色體沒有進行分離，染色體增多或者減少。這之中，只有大約20%的21三體可以存活出生，其他常染色體的三體性大多會造成流產(chǎn)。在常染色三體中，16號染色體發(fā)生異常的概率最高，占到21%左右。這也可能與16號染色體發(fā)生異變頻率較高有關(guān)系。這也就說明，染色體異常的胚胎流產(chǎn)也是對胎兒的優(yōu)勝劣汰的過程[12]。

常染色體三體（trisomy）是指多一條或二條染色體，總數(shù)達47條或48條染色體是最常見的染色體異常，其中以13、16、18、21及22條染色體最常見。單體X（monosomyX，45X）是僅次于三體的較常見的染色體異常，如能存活，足月分娩后形成特納綜合征（Turer syndrome）。非整倍體包括亞二倍體和超二倍體，其形成機制主要是由于在細胞分裂過程中染色體不分離或染色體丟失引起，染色體不分離包括減數(shù)分裂不分離和有絲分裂不分離，減數(shù)分裂不分離是發(fā)生在配子（精子和卵子）形成的減數(shù)分裂過程中，所形成的異常配子與正常配子結(jié)合后，造成受精卵細胞中某一染色體的三體型或單體型。三倍體常與胎盤的水泡樣變性共存。不完全水泡狀胎塊的胎兒可發(fā)育成三倍體或16號染色體三體，流產(chǎn)較早，少數(shù)存活稍長亦伴有多發(fā)畸形，但未見活嬰。四倍體活嬰較少，絕大多數(shù)極早就流產(chǎn)。四分之三的非整倍體流產(chǎn)在妊娠8周前流產(chǎn)。不分離可以發(fā)生在第一次減數(shù)分裂也可以發(fā)生在第二次減數(shù)分裂。不分離發(fā)生的時間不同，產(chǎn)生的異常配子比例不同，一般情況下，減數(shù)分裂不分離產(chǎn)生的配子受精后形成的單體型胎兒絕大多數(shù)不能存活。有絲分裂不分離是染色體數(shù)目正常的精子與卵子受精形成的正常受精卵，在卵裂早期發(fā)生的姐妹染色體單體不分離時，就將形成具有兩種或兩種以上細胞系組成的嵌合體。人類個體發(fā)育從受精卵發(fā)生開始可大致分為配子形成期、合子期、胚胎期、胎兒期及出生后的各期等，每個時期產(chǎn)生的染色體畸變所致的遺傳效應不同，一般，在配子形成期或合子期（約在受精后24 h內(nèi)）發(fā)生的染色體畸變，將導致整個個體帶有畸變的染色體，即形成各種常見的單體、三體、部分單體、部分三體、四體、部分四體等各種類型的染色體病，在胚胎早期的卵裂及桑椹胚期（約受精后3～4天內(nèi)）發(fā)生的染色體畸變，將導致某一個體發(fā)育為含有不同百分比核型的嵌合體的染色體病[13]。

3 夫婦雙方染色體異常

夫婦雙方染色體異常也是自然流產(chǎn)尤其是復發(fā)性自然流產(chǎn)的重要遺傳學原因。在對自然流產(chǎn)的夫婦進行細胞遺傳學分析時發(fā)現(xiàn)，隨著自然流產(chǎn)發(fā)生次數(shù)的增加，染色體異常的比例升高。范先閣報道的210對復發(fā)性自然流產(chǎn)的夫婦中，復發(fā)性自然流產(chǎn)2、3、4、5次及以上者，異常染色體的檢出率各為3.57%、4.86%、4.29%和13.16%[14]。李淑芬報道[15]，流產(chǎn)1次者染色體異常率為4.25%，2次者異常率為5.2%，3次者異常率為14.7%，4次以上者異常率為25%。在被調(diào)查的夫婦中，總體染色體異常的比例為8.29%，其中羅伯遜易位及相互易位占50%，數(shù)目異常及其他結(jié)構(gòu)異常占25%，大Y染色體占25%，是由于Y的長臂DNA重復增加所致，臨床上有過多次報道，認為大Y有遺傳效應可致流產(chǎn)，死胎等臨床癥狀，研究中檢測的大Y均引起妻子多次流產(chǎn)、死胎。陶欣[16]的研究中染色體異常的檢出率與李淑芬相符，為8.9%，其中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)畸變占65%，包括染色體的倒位、易位，另外染色體變異，占異常的35%，包括Y染色體的變異和常染色體的變異。Y染色體的變異包括大Y以及Yp+。他在研究中發(fā)現(xiàn)，9號染色體的倒位異常占到了檢出異常染色體的35%，均表現(xiàn)為早期妊娠流產(chǎn)，流產(chǎn)次數(shù)在三次以上，說明9號染色體的倒位可能與早期流產(chǎn)有關(guān)。在ART中，Ji Won Kim發(fā)現(xiàn)ART雖然并不增加染色體異常的風險，但是在ICSI組男性因素導致的不孕夫婦中，有著較高的性染色體異常的比例，因此，這種異常應該是與夫婦雙方潛在的染色體異常有關(guān)而不是與ICSI本身的操作有關(guān)[17]。

遺傳學上，兩條不同源的染色體各發(fā)生斷裂后，互相變位重接而形成兩條結(jié)構(gòu)上重排的染色體稱相互易位。由相互易位和復雜易位形成的原發(fā)性易位，由于基本上無遺傳物質(zhì)的丟失，所以個體的表型正常，對個體的發(fā)育一般無嚴重的影響，故稱之為平衡易位。在染色體平衡易位畸變中，一般都沒有遺傳物質(zhì)的丟失，為平衡易位攜帶者。平衡易位攜帶者可能給后代帶來患染色體病的高度風險。在減數(shù)分裂時，可發(fā)生染色體的缺失和重復。如果兩個易位的染色體在一起，兩個正常的染色體在一起進入生殖細胞中，將產(chǎn)生平衡配子，因為這樣的分離能保證每一個細胞有一套完整的基因。如果一個易位的染色體和一個正常的染色體在一起分離而進入生殖細胞中，將產(chǎn)生不平衡的配子。這些配子在受精形成合子后，造成某個易位節(jié)段的缺失或部分三體，破壞了基因之間的平衡，造成流產(chǎn)、死胎等。平衡易位是人類中最多的一類染色體結(jié)構(gòu)畸變，平衡易位在普通人群中發(fā)生率為1.9%。染色體平衡易位患者流產(chǎn)和生畸形兒的可能性極高，生出健康兒的比例不足1/3。

在夫婦染色體異常中較為多見的羅伯遜易位，又稱著絲粒融合，這是發(fā)生于近端著絲粒染色體的一種易位形式。當兩個近端著絲粒染色體在著絲粒部位或著絲粒附近部位發(fā)生斷裂后，二者的長臂在著絲粒處接合在一起，形成一條由長臂構(gòu)成的衍生染色體；兩個短臂則構(gòu)成一個小染色體，小染色體往往在第二次分裂時丟失，這可能由于其缺乏著絲?；蛘呤怯捎谄渫耆僧惾旧|(zhì)構(gòu)成所致。由于丟失的小染色體幾乎全是異染色質(zhì)，而由兩條長臂構(gòu)成的染色體上則幾乎包含了兩條染色體的全部基因，因此，羅伯遜易位攜帶者雖然只有45條染色體，但表型一般正常，只在形成配子的時候會出現(xiàn)異常，造成胚胎死亡而流產(chǎn)或出生先天畸形的患兒。

4 遺傳學檢測研究方法的進展

4.1 常規(guī)染色體核型分析

我國常規(guī)使用的染色體疾病檢測方法是細胞遺傳學染色體核型分析，是自然流產(chǎn)查因的首選技術(shù)手段，流產(chǎn)絨毛組織細胞培養(yǎng)核型分析，可以準確檢出自然流產(chǎn)物或胎兒染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的異常，是明確病因或產(chǎn)前診斷的“金標準”。該技術(shù)準確性高，但周期長，對操作者的技術(shù)要求較高，而且費時費力，通量低，且存在10%～40%的樣本因培養(yǎng)失敗、細菌或真菌感染、母血污染等原因而未能給出檢測結(jié)果。尤其稽留流產(chǎn)的絨毛是胚胎停育后清宮取出的陳舊組織，稽留流產(chǎn)胚胎在宮內(nèi)滯留時間長，其生長活力差，使絨毛組織培養(yǎng)失敗率較高。此外，對染色體小片段缺失無法進行檢測[18]。

4.2 原位熒光雜交技術(shù)（FISH）

技術(shù)應用多種熒光素標記的不同DNA探針可直接與待測標本進行原位雜交，且可在同一細胞中顯示不同顏色的熒光信號，通過對熒光信號的檢測，可同時對待測的多種染色體進行定性、定量或相對定位分析，其靈敏度較高，所需細胞量很少，無需細胞培養(yǎng)，省時省力，其技術(shù)更容易被掌握，故該技術(shù)與傳統(tǒng)的細胞遺傳學方法相比，具有快速、簡便、敏感、特異性強等優(yōu)點，已成為產(chǎn)前診斷染色體非整倍體的一種新手段。FISH技術(shù)的出現(xiàn)雖然彌補了絨毛細胞培養(yǎng)的缺陷，具有對標本要求低，可對污染標本進行快速檢測，可彌補“金標準”不足，但目前國內(nèi)進行自然流產(chǎn)遺傳學病因檢測的FISH探針僅涉及染色體13、16、18、2l、22、X/Y，以上7組探針僅能覆蓋染色體數(shù)目異常的81.3%，不能檢測全部常染色體和1組性染色體，約有近20%的患者出現(xiàn)漏診。若FISH探針覆蓋22對常染色體和1組性染色體，則其價格將極其昂貴，不適合臨床應用及推廣。另外目前進行自然流產(chǎn)染色體數(shù)目異常檢測的FISH探針不能針對染色體結(jié)構(gòu)進行檢測，易導致約2%～5%的染色體結(jié)構(gòu)異常的夫婦反復流產(chǎn)病因不明確[19]。

4.3 高通量基因測序技術(shù)

隨著分子生物技術(shù)的提高，多種芯片技術(shù)、測序技術(shù)應用到遺傳學分析領(lǐng)域，尤其是染色體微陣列芯片分析（CMA）在發(fā)育遲緩、智力低下、先天畸形、自閉癥等疾病的分子診斷方面有了明顯突破。CMA應用到了自然流產(chǎn)絨毛的染色體檢測中，相比于傳統(tǒng)染色體核型分析和熒光原位雜交技術(shù)，能發(fā)現(xiàn)更多的染色體片段的微缺失和微重復。第二代測序技術(shù)為代表的高通量測序技術(shù)，與CMA相比較，擁有更高的通量、準確度和更低的成本，方法更靈活。母體細胞污染（MCC）是在產(chǎn)前遺傳學診斷取材中的一大困擾，對實驗人員的技術(shù)要求較高，在常規(guī)染色體核型分析時，經(jīng)常會受MCC的影響。在實際應用中，高通量測序技術(shù)可以通過采集母親血液驗證結(jié)果，來排除MCC的影響，在MCC的排除上具有更大優(yōu)勢。對標本要求低，可對污染、絨毛退化標本進行檢測，高通量測序技術(shù)通過對測序深度的調(diào)整能避免更多人為因素的干擾，通過對拷貝數(shù)變異（CNV）檢測，明顯提高了基因組不平衡異常的檢測率，可檢測到0.5 Mbp以上的染色體片段缺失，打破了疾病研究過程中的通量限制[20]。劉惠蓮應用高通量基因測序技術(shù)測定稽留流產(chǎn)胚胎染色體異常的檢出率為63.64%，高于古艷等報導的55.56%；可能與全基因檢測，能發(fā)現(xiàn)包括染色體數(shù)目、結(jié)構(gòu)異常和片段缺失有關(guān)[21]。

5 結(jié)語

隨著細胞遺傳學的檢測技術(shù)的發(fā)展，從傳統(tǒng)染色體核型分析和熒光原位雜交技術(shù)到染色體微陣列芯片分析、第二代測序技術(shù)即高通量測序技術(shù)的相繼應用，使得自然流產(chǎn)的遺傳學方面的研究更加深入。自然流產(chǎn)的細胞遺傳學的研究進展，對于自然流產(chǎn)的病因研究以及下一步生育的指導是有非常重要的意義。在自然流產(chǎn)的胚胎染色體異常的檢出率在60%左右，且隨著流產(chǎn)次數(shù)的增加，染色體異常的比例下降。胚胎染色體數(shù)目的異常多為三體、三倍體及X單體等，其次為染色體結(jié)構(gòu)異常，包括染色體斷裂、倒置、缺失和易位等。在自然流產(chǎn)的夫婦中，尤其是反復自然流產(chǎn)的夫婦，其染色體異常的檢出率在8%左右，且隨著流產(chǎn)次數(shù)的增加異常的比例升高。成人染色體的異常多為染色體的平衡易位。如復發(fā)性流產(chǎn)的夫婦之一為易位攜帶者，如果是常染色體平衡易位及羅伯遜非同源易位攜帶者可以妊娠，但應做產(chǎn)前診斷，以保證生育正常核型的嬰兒。對于羅伯遜同源易位攜帶者，應勸告其避孕或絕育，以免反復流產(chǎn)或分娩畸形兒。先兆流產(chǎn)保胎前，應參考夫婦雙方的核型分析做出是否保胎的決定。不論是胚胎染色體異常還是夫婦染色體異常造成的自然流產(chǎn)，都是人類自然選擇的自我保護措施，優(yōu)勝劣汰，以確保群體的健康繁衍。

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Advances in cytogenetic study of spontaneous abortion

Luo Lanrong，Li Jian
（Department of Gynaecology，Beijing Obstetrics and Gynaecology Hospital，Capital Medical University，Beijing 100006，China）

Spontaneous abortion is a complication of pregnancy that terminates before 28 weeks of gestations.The incidence is about 15%～40%.In recent years the assisted reproductive technology（ART）is also facing the problem of high incidence of spontaneous abortion.Etiology of spontaneous abortion is very complex.Besides genetic factors，there are anatomical factors，endocrinological factors，infection factors，environmental factors，immunological factors，prethrombotic state and maternal systemic diseases and so on.Cytogenetic studies of spontaneous abortion are mainly in two aspects，one is embryonic chromosomal abnormalities，including the number of chromosome abnormalities and abnormal structure；the second is couple of chromosome abnormalities.In spontaneous abortion the embryonic chromosomal abnormal detection rate is around 60%and this ratio declines with the increase in the number of abortions.Most of the number of embryos abnormalities are trisomy，triploids and X monomer.Less structural chromosomal abnormalities of embryo include chromosomal breakage，inversions，deletions and translocations and so on.In couples with spontaneous abortion，especially recurrent spontaneous abortion couples，the abnormal chromosome detection rate is around 8%.With the number of abortion increases，this proportion increases too.The most common abnormality of chromosome of adult is balanced translocation.Nowadays there are great developments in cytogenetic detection technology.From the traditional chromosome karyotype analysis and fluorescence in situ hybridization techniques(FISH)to chromosomal microarray chip analysis and the second generation sequencing technology，we can make further research of cytogenetic of spontaneous abortion.These researches have a very important significance in the area of etiology of spontaneous abortion and do great help to guide the couples confused by recurrent spontaneous abortion in their next childbirth.

spontaneous abortion；cytogenetics；chromosomal abnormalities

R169

A

1009-1742（2015）06-0065-05

2015-03-18

羅嵐蓉，1971年出生，女，江西南昌市人，副主任醫(yī)師，研究方向為避孕節(jié)育手術(shù)并發(fā)癥及疑難雜癥，復發(fā)性流產(chǎn)的妊娠管理，流產(chǎn)后生殖健康服務(wù)以及危急情況下的生殖健康服務(wù)；E-mail：18611750910@163.com

李 堅，1957年出生，女，北京市人，主任醫(yī)師，博士生導師，研究方向為避孕藥械安全使用，節(jié)育方法及并發(fā)癥防治，優(yōu)生優(yōu)育與生殖健康；E-mail：lijian02@hotmail.com