4號染色體三體、嵌合體及單親二體的產(chǎn)前遺傳學診斷及臨床特征

李嬌 丁麗娜 林彭思遠

(1.廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院 優(yōu)生遺傳科， 廣西 南寧 530003； 2.廣州醫(yī)科大學附屬第三醫(yī)院 產(chǎn)前診斷科，廣州 廣東 510010；3.長沙市婦幼保健院 遺傳優(yōu)生科，湖南 長沙410007)

4號染色體屬于B組的亞中著絲粒染色體，全長共約191Mb，含154 276個堿基，包含1347個基因，其中OMIM基因約618個，致病性OMIM基因約176個(https:∥decipher.sanger.ac.uk)。除完全型4號染色體三體和嵌合型4號染色體三體外，4p16.3微缺失可導致Wolf-Hirschhorn綜合征(OMIM#194190)。因4號染色體上沒有明確的與疾病相關的印記基因，具有表型的4號染色體單親二體(uniparental disomy，UPD)患者絕大多數(shù)是由于隱性基因暴露而導致相應的單基因疾病。本綜述匯總既往的文獻報道，對完全型4號染色體三體、嵌合型4號染色體三體、4號染色體單親二體的產(chǎn)生機制、發(fā)生率、臨床特征、治療與預后、再發(fā)風險評估等進行總結(jié)，以期對4號染色體產(chǎn)前遺傳學診斷和遺傳咨詢提供幫助。

1 完全型4號染色體三體

1.1 產(chǎn)生機制及發(fā)生率 完全型4號染色體三體主要是由于配子形成過程中染色體減數(shù)分裂錯誤造成的[1]，可能是同源染色體不分離或姐妹染色單體不分離所致，其發(fā)生率可能與母親高齡妊娠相關，但不會隨母親年齡的增加而顯著增加。完全型4號染色體三體在染色體異常所致的妊娠丟失達3%[2]，目前尚未見活產(chǎn)病例報道。

1.2 臨床特征 完全型4號染色體三體是一種致死性染色體異常，多在胚胎形成時期發(fā)生流產(chǎn)，因此幾乎只存在于妊娠早期自然流產(chǎn)的標本中[3,4]。Choi等[5]分析了250例流產(chǎn)胚胎的染色體核型發(fā)現(xiàn)染色體異常數(shù)為138例，其中有3例為4號染色體三體，占染色體異?？倲?shù)的2.2%(3/138)，流產(chǎn)孕周均發(fā)生在妊娠10周前。Grande等[6]分析了353例流產(chǎn)胚胎，染色體核型異常230例，其中4例4號染色體三體占染色體異常總數(shù)的1.7%(4/230)，且其中3例為母親高齡妊娠。1993年Van等[7]報道1例孕18周的胎兒，其產(chǎn)前超聲表現(xiàn)包括獨眼畸形、全前腦畸形、復雜性先天性心臟畸形、肛門閉鎖、少趾畸形、骨骼異常、頸部水囊瘤、小下頜、并指和屈指畸形等，羊水染色體核型分析檢查提示4號染色體三體，此例胎兒確診后被引產(chǎn)，目前未見其他胎兒或活產(chǎn)的4號染色體三體報道。

1.3 治療與預后 由于完全型4號染色體三體胎兒可合并嚴重多發(fā)畸形，常為致死性，難以存活，目前尚未見活產(chǎn)病例報道。

1.4 再發(fā)風險評估 4號染色體三體的復發(fā)風險尚不清楚，據(jù)以往文獻分析，至今尚無同一孕婦兩次妊娠均發(fā)生胎兒4號染色體三體的病例報道，且流產(chǎn)胚胎研究中檢出的4號染色體三體也均為散發(fā)狀態(tài)，因此評估其再發(fā)風險極低[8,9]。如果流產(chǎn)組織樣本或產(chǎn)前染色體核型分析結(jié)果為4號染色體三體，無需進行父母染色體核型檢查。

2 嵌合型4號染色體三體

2.1 產(chǎn)生機制和發(fā)生率 嵌合型4號染色體三體發(fā)生于合子形成后在有絲分裂時出現(xiàn)染色體不分離，單體細胞常常丟失，三體細胞系與整倍體細胞系共同存活而形成嵌合體，另有部分嵌合體為三體自救(trisomy rescue)或新的體細胞突變所產(chǎn)生[10]。嵌合型4號染色體三體的發(fā)生是非常罕見的，據(jù)現(xiàn)有文獻報道，迄今為止僅有9例散發(fā)病例(詳見表1)，其中1例為產(chǎn)后診斷的患者，8例為產(chǎn)前病例，多數(shù)產(chǎn)前診斷指征為孕婦高齡妊娠。

表1 已報道嵌合型4三體病例匯總表

續(xù)表

2.2 臨床特征 產(chǎn)前和產(chǎn)后的臨床表現(xiàn)度差異性較大，從表型正常到多發(fā)性先天畸形或胎兒宮內(nèi)死亡均有報道。匯總文獻報道，嵌合型4號染色體三體的臨床特征可能表現(xiàn)為宮內(nèi)生長受限、出生低體重、先天性心臟畸形、特征性拇指發(fā)育異常、皮膚異常色素沉著、輕度運動和語言發(fā)育遲緩等。

2.2.1 產(chǎn)前絨毛活檢 文獻一共報道了3例提示嵌合型4號染色體三體，Kuchinka等[11]報道1例絨毛活檢核型分析為47,XX,+4[15]/46,XX[5]，后續(xù)羊水核型分析正常，但孕29周時提示羊水過少合并胎兒宮內(nèi)生長受限，于妊娠30周胎死宮內(nèi)，引產(chǎn)后行DNA等位基因連鎖分析證實胎兒存在母源性UPD(4)；另1例產(chǎn)前絨毛活檢核型分析為47,XX,+4[2]/46,XX[28]，孕婦拒絕羊水檢查，孕期超聲隨訪未見異常，于妊娠38周分娩一女嬰，產(chǎn)后胎盤組織DNA等位基因連鎖分析提示為雙親來源，外周血檢查未發(fā)現(xiàn)4號染色體三體細胞，考慮為限制性胎盤嵌合(confined placental mosaicism，CPM)可能，隨訪至1歲時整體發(fā)育尚在正常范圍內(nèi)。Wieczorek等[12]報道了1例產(chǎn)前絨毛活檢使用長期培養(yǎng)法核型分析為47,XX,+4[16]，而隨后的羊水檢查核型分析則為47,XY,+4[2]/47,XY,+6[2]/46,XY[8](6號染色體三體細胞僅在一線培養(yǎng)發(fā)現(xiàn))，該胎兒孕早期超聲表現(xiàn)為中度水腫，孕16周時水腫消退，出生時表現(xiàn)為體重/身長/頭圍均小于-2.5 SD、右拇指發(fā)育不良、低耳位，小下頜、右側(cè)腹股溝疝、動脈導管未閉、右腿皮膚色素沉著異常以及運動發(fā)育輕度異常。產(chǎn)后臍帶血和外周血核型分析均正常，皮膚活檢提示47,XY,+4[49]/47,XY,+6[2]/46,XY[49]，由于6號染色體三體細胞僅存在于2%的皮膚組織，考慮與臨床表現(xiàn)相關性不大。

2.2.2 產(chǎn)前羊水核型分析 文獻報道了5例嵌合型4號染色體三體。Marion等[2]在1990年報道了首例，羊水核型為47,XX,+4[19]/46,XX[43]，三體細胞嵌合比例為31%，后續(xù)臍血核型分析正常，產(chǎn)后臍帶血、外周血核型均正常，但胎盤組織、手臂皮膚和口腔黏膜細胞均檢出不同比例的嵌合異常。孕期系統(tǒng)超聲評估基本正常，于妊娠38周剖腹產(chǎn)，出生時體重、身長均低于第5百分位，可見多發(fā)異常，如大理石紋皮、前額突出、低耳位、右手拇指闕如、室間隔缺損、短頸，漏斗胸，隨訪至1歲無明顯發(fā)育落后。Brady等[13]更新了該患兒14歲時的隨訪情況，患兒存在輕度發(fā)育異常，智力發(fā)育處于正常偏低水平，體格發(fā)育處于正常第5～10百分位。Hsu等[14]報道了1例羊水產(chǎn)前診斷提示10%的三體嵌合比例(47,XY,+4[2]/46,XY[18])，產(chǎn)前超聲未見異常，產(chǎn)前臍血核型分析及熒光原位雜交(fluorescent in situ hybridization，F(xiàn)ISH)檢查均正常，產(chǎn)后包皮、胎盤組織檢查亦未見異常，隨訪至1歲發(fā)育正常。Zaslav等[15]報道1例羊水核型分析47,XY,+4[3]/46,XY[33]，孕期超聲未見異常，足月分娩后行臍血、外周血、包皮、臍帶核型分析均正常，F(xiàn)ISH實驗在羊水樣本中檢出8%的4號染色體三體細胞、臍帶成纖維細胞約2%的4號染色體三體細胞，臍血FISH分析100個細胞核均正常?；純撼錾w重、身長、頭圍均正常，隨訪至1歲發(fā)育正常。Chen等[16]報道了1例妊娠21周胎兒法洛四聯(lián)癥，羊水診斷為47,XX[4]/46,XX[16]，引產(chǎn)后胎盤、羊膜、臍帶、胎兒肝臟、肺、皮膚均證實為嵌合體，但臍帶血正常。引產(chǎn)胎兒外觀眼距寬、低位畸形耳、小下頜、拇指末端指節(jié)重復、腳趾重疊，尸體解剖證實心臟法洛四聯(lián)癥，胎兒DNA等位基因連鎖分析證實4號染色體三體來源于父親減數(shù)分裂Ⅰ期的同源染色體不分離。Bouman等[17]報道了1例孕34周因胎兒宮內(nèi)生長受限、鼻骨發(fā)育不良、可疑心臟擴張性心肌病行羊水比較基因組芯片檢查檢出14%的4號染色體三體嵌合，培養(yǎng)后羊水FISH未檢出4號染色體三體細胞，產(chǎn)后口腔黏膜FISH檢出13%的4號染色體三體細胞，患兒出生體重、身長、頭圍均小于-2.5 SD，肌張力低、鼻梁寬、小腭、右拇指近側(cè)骨發(fā)育不良，2個月時檢查提示心臟雙側(cè)心室肥厚、冠狀動脈擴張等，隨訪至17個月運動和語言發(fā)育稍有遲緩，右手拇指發(fā)育輕微異常。

2.2.3 產(chǎn)后病例 Lal等[18]報道1例2歲的兒童因皮膚科診斷為“線狀和漩渦狀痣樣過度黑色素沉著病”，行染色體檢查外周血淋巴細胞核型正常，但皮膚組織活檢為47,XY,+4[40]/46,XY[60]，臨床表現(xiàn)除皮膚改變外還合并運動功能亢進和語言發(fā)育障礙、熱性驚厥，患兒經(jīng)語言功能訓練3歲時評估語言發(fā)育取得了比較好的療效。

2.3 實驗室檢查 產(chǎn)前絨毛、羊水，或產(chǎn)后胎盤、臍帶，以及皮膚等組織均可選擇進行核型分析了解嵌合比例，4號染色體三體細胞在血液組織中尚未有檢出的報道，在皮膚等成纖維細胞中檢出率較高，故對于嵌合型4號染色體三體不建議單獨使用臍血或外周血進行核型分析或驗證檢查。產(chǎn)前絨毛活檢提示嵌合型4號染色體三體時應進一步進行羊水復核以排除CPM，可選擇羊水培養(yǎng)核型分析、原始羊水細胞SNP array和FISH間期核聯(lián)合檢查，并建議同時行等位基因連鎖分析排查UPD風險。對產(chǎn)前胎兒建議進行詳細的超聲評估，4號染色體三體細胞嵌合比例較低時產(chǎn)前超聲表現(xiàn)可能正常，產(chǎn)后多組織成纖維細胞核型分析結(jié)合FISH檢查可進一步核實嵌合比例。產(chǎn)后疑似病例可直接行皮膚組織活檢進行核型分析或FISH檢查。

2.4 治療與預后 嵌合型4號染色體三體患者臨床表型差異性較大，需要根據(jù)其產(chǎn)后表型制定相應的治療方案，若存在語言或智力發(fā)育遲緩可以進行特殊教育和語言訓練。在產(chǎn)前檢查發(fā)現(xiàn)胎兒為嵌合型4號染色體三體時預后評估較為復雜，需了解是否為CPM、4號染色體三體體細胞嵌合比例、胎兒系統(tǒng)超聲檢查、是否存在UPD等多方面進行綜合評估。

2.5 再發(fā)風險評估 目前產(chǎn)前檢出的嵌合型4號染色體三體多為散發(fā)病例，且與高齡妊娠相關，提示母親高齡是一個獨立的高危因素，但再發(fā)風險極低。

3 4號染色體單親二體

3.1 產(chǎn)生機制和發(fā)生率 UPD是指一對同源染色體均來自父親或者母親一方，可以進一步分為單親同二體(uniparental isodisomy，iUPD)和單親異二體(uniparental heterodisomy，hUPD)，其中iUPD是指2條染色體均來自同一親本的同一染色體，而hUPD指來自同一親本的2條同源染色體，UPD的發(fā)生常見于三體自救。迄今為止，整條4號染色體UPD文獻報道的例數(shù)不多，其中母源性15例、父源性3例、來源未知的2例，產(chǎn)前病例共4例(詳見表2)，均為散發(fā)病例。

表2 已報道UPD(4)病例統(tǒng)計表

3.2 臨床特征 除了一個父源性表達的印記基因NAP1L5外，4號染色體上沒有其他明確的印記基因。目前沒有關于NAP1L5與印記疾病相關性的報道。已報道的UPD(4)具有表型的患者絕大多數(shù)是由于隱性基因暴露導致(詳見表3)。在這些病例中，有7例經(jīng)外顯子測序檢測證實是由于位于4號染色體上的隱性遺傳基因純合突變導致的單基因病，所涉及的基因有WFS1(4p16.1)、SGCB(4q12)、PKD2(4q22.1)、PPM1K(4q22.1)、MTTP(4q23)、FGA(4q31.3)和FGB(4q31.3)(參考基因組GRCh37/hg19)。在這7個病例中，3例為iUPD(4)，其余4例為iUPD(4)合并hUPD(4)，且致病基因位于iUPD(4)區(qū)域內(nèi)。其余未明確致病原因的病例主要表現(xiàn)為抑郁癥、 智力低下或自閉癥等遺傳異質(zhì)性很高的疾病，因未行進一步的分子檢測，故無法確定UPD(4)是否是導致其表型的原因。已報道的15例母源性UPD(4)中，3例為產(chǎn)前病例，其中1例因胎死宮內(nèi)引產(chǎn)，其余2例順利出生且出生時外觀無異常；12例為兒童或成人病例，僅1例無臨床表現(xiàn)，其余均表現(xiàn)出臨床癥狀且彼此之間癥狀并不重疊。3例父源性UPD(4)病例中，1例產(chǎn)前表現(xiàn)為羊水過多和腎臟異常，其余2例為具臨床表型的現(xiàn)癥患者。此外，還有2例UPD(4)患者未明確UPD的來源。已報道的4例產(chǎn)前UPD(4)病例中，有2例孕期B超顯示胎兒存在異常，其中1例胎兒17周B超檢測時未發(fā)現(xiàn)異常，但在29周時出現(xiàn)了宮內(nèi)生長受限和羊水過少，隨后在30周胎死宮內(nèi)[11]。引產(chǎn)后遺傳學檢測發(fā)現(xiàn)存在4號染色體三體的胎盤嵌合，嵌合比例為37%，胎兒存在母源性UPD(4)，但未進行全外顯子測序檢測，因此無法明確是否是由于該UPD區(qū)域的隱性基因純合突變導致的胎兒異常。另1例胎兒產(chǎn)前B超顯示存在羊水過多和腎臟異常，染色體核型分析顯示胎兒為正常男性核型，染色體微陣列芯片分析(chromosomal microarray analysis，CMA)檢測發(fā)現(xiàn)胎兒存在父源性UPD(4)，孕婦決定繼續(xù)妊娠，患兒出生后表現(xiàn)出腎功能異常、高額頭、小瞼裂、手腳“粗糙”、遠端趾骨突出、寬膝蓋等畸形，精神運動發(fā)育正常，未進行全外顯子測序檢測[19]。另外2例攜帶有母源性UPD(4)的胎兒孕期B超未見異常，均已出生，且出生時未見明顯畸形。

表3 已報道UPD(4)病例匯總表

續(xù)表

3.3 治療與預后 攜帶UPD(4)的患者彼此之間沒有表型重疊，不同臨床表型的患者其治療與預后各不相同，應對其特有疾病進行對癥治療。

3.4 再發(fā)風險評估 UPD(4)屬于新發(fā)染色體變異，再發(fā)風險極低，接近正常人群。在產(chǎn)前診斷中，胎兒檢出UPD(4)時，其預后評估較為復雜，需綜合系統(tǒng)超聲檢查、UPD的種類、是否合并胎盤4號染色體三體、是否在UPD區(qū)域內(nèi)攜帶有隱性基因純合突變等多方面進行綜合評估。

4 小結(jié)

4號染色體非整倍體異常的發(fā)生概率是極低的，筆者匯總廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院2014～2018年期間共約3萬例的產(chǎn)前絨毛、羊水和臍血病例，均未檢出4號染色體三體或嵌合型4號染色體三體核型；在282例流產(chǎn)絨毛的芯片檢測中發(fā)現(xiàn)異常核型171例，其中3例為4號染色體三體，占染色體異?？倲?shù)的1.8%(3/171)，與國外文獻報道的發(fā)生率基本一致。完全型4號染色體三體為致死性異常，嵌合型4號染色體三體偶爾能在產(chǎn)前病例中發(fā)現(xiàn)，但胎兒預后的評估需要對嵌合比例和嵌合部位進行詳細分析并結(jié)合系統(tǒng)超聲檢查進行綜合評估，臨床特征可能表現(xiàn)為宮內(nèi)生長受限、出生低體重、先天性心臟畸形、特征性拇指發(fā)育異常、皮膚異常色素沉著、輕度運動和語言發(fā)育遲緩等。當實驗室檢出UPD(4)時需要警惕4號染色體上隱性遺傳基因純合突變導致相應疾病的風險。