5號(hào)染色體三體、嵌合三體及單親二體的臨床特征綜述

袁二鳳 龐佳倫 張巍 張華 席惠 張琳琳＊

(1.鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院 檢驗(yàn)科，河南 鄭州 450052；2.湖南省婦幼保健院 醫(yī)學(xué)遺傳科，湖南 長(zhǎng)沙 410000；3.廣州嘉檢醫(yī)學(xué)檢測(cè)有限公司/貝勒醫(yī)學(xué)院，廣東 廣州 510320)

5號(hào)染色體屬于B組大的亞中著絲粒染色體(ISCN2016)，片段大小為181Mb(hg19版本)，占細(xì)胞總DNA的近6%，含有177 702 766個(gè)堿基對(duì)，包涵1404個(gè)基因，其中847個(gè)蛋白編碼基因，724個(gè)OMIM基因(https:∥decipher.sanger.ac.uk)[1]。完全型5號(hào)染色體三體是極罕見(jiàn)且致命的染色體非整倍體異常，大多數(shù)胎兒在妊娠早期會(huì)自然流產(chǎn)。嵌合型5號(hào)染色體三體活產(chǎn)兒中報(bào)道較少，出生后嵌合型5號(hào)染色體三體患兒臨床表現(xiàn)主要為發(fā)育遲緩、心臟結(jié)構(gòu)或功能異常和面容異常等。5號(hào)染色體最常見(jiàn)的微缺失、微重復(fù)綜合征有貓叫綜合征(OMIM#123450)，經(jīng)典臨床表現(xiàn)為高亢?jiǎn)握{(diào)哭聲、小頭畸形、面容畸形、生長(zhǎng)不良、嚴(yán)重的發(fā)育遲緩和學(xué)習(xí)障礙，該綜合征候選致病基因有TERT、SEMA5A、MARCH6、CTNND2、NPR3等[2]。此外5號(hào)染色體上常見(jiàn)的綜合征有Sotos綜合征(小兒巨腦畸形綜合征，OMIM#117550)、5q微缺失綜合征(OMIM#153550)等(https:∥mirror.omim.org/)[3]。本文對(duì)完全型5號(hào)染色體三體、嵌合型5號(hào)染色體三體、5號(hào)染色體單親二體的產(chǎn)生機(jī)制、發(fā)生率、臨床表型、相關(guān)治療、預(yù)后及再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行總結(jié)，以期對(duì)5號(hào)染色體產(chǎn)前遺傳學(xué)診斷及遺傳咨詢提供參考。

1 5號(hào)染色體三體(trisomy 5，T5)

1.1 概述 三體的發(fā)生機(jī)制通?？梢蛴H代生殖細(xì)胞減數(shù)分裂后期同源染色體不分離，或減數(shù)分裂末期姐妹染色單體不分離導(dǎo)致。暫無(wú)活嬰完全型5號(hào)染色體三體報(bào)道，早期流產(chǎn)病例約0.2%為5號(hào)染色體三體[4]。本研究統(tǒng)計(jì)本實(shí)驗(yàn)室2412例早期流產(chǎn)樣本，共檢出10例5號(hào)染色體三體，發(fā)生率為0.415%，與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致(見(jiàn)表1)。

表1 2412例早期流產(chǎn)樣本5號(hào)染色體三體和5號(hào)染色體三體嵌合的發(fā)生率

1.2 臨床特征 完全型5號(hào)染色體三體極為罕見(jiàn)，為致死性染色體異常，胎兒一般在孕早期流產(chǎn)，目前尚無(wú)新生兒完全型5號(hào)染色體三體報(bào)道。

1.3 治療和預(yù)后 暫無(wú)完全型5號(hào)染色體三體治療和預(yù)后報(bào)道。

1.4 實(shí)驗(yàn)室檢查 通常在檢測(cè)正常發(fā)育胚胎絨毛標(biāo)本發(fā)現(xiàn)5號(hào)染色體三體時(shí)應(yīng)進(jìn)行羊膜穿刺行染色體核型分析或全基因組拷貝數(shù)檢測(cè)以確認(rèn)胚胎真實(shí)攜帶狀態(tài)，不建議在孕晚期進(jìn)行臍帶血穿刺采樣檢測(cè)胎兒5號(hào)染色體三體，因?yàn)樵谥暗牟±龍?bào)道中，5號(hào)染色體三體在皮膚成纖維細(xì)胞中檢出而在外周血淋巴細(xì)胞中未檢出5號(hào)染色體三體[5]。

1.5 鑒別診斷 完全型5號(hào)染色體三體可導(dǎo)致早期胚胎停育，需通過(guò)流產(chǎn)組織全基因組拷貝數(shù)檢測(cè)(染色體微陣列分析或低深度全基因組測(cè)序)進(jìn)行鑒別診斷。

1.6 再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及遺傳咨詢意見(jiàn) 完全型5號(hào)染色體三體已報(bào)道的均為散發(fā)病例，再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)極低。

2 5號(hào)染色體三體嵌合(trisomy 5 mosaicism)

2.1 概況 染色體不分離、三體自救是引起嵌合型5號(hào)染色體三體的主要原因[6,7]。在胚胎發(fā)育早期階段發(fā)生的有絲分裂錯(cuò)誤更有可能影響胎兒外譜系。異常細(xì)胞系在胎兒和胎盤中的分布取決于有絲分裂錯(cuò)誤發(fā)生的時(shí)機(jī)、位置和機(jī)制。由于在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中染色體嵌合的動(dòng)態(tài)變化，染色體嵌合比例在個(gè)體發(fā)育不同時(shí)期和組織存在不穩(wěn)定性和多樣性[8]。文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)產(chǎn)前檢查觀察到的真正的常染色體嵌合的總頻率在羊膜穿刺術(shù)后約為0.2%，在絨毛膜穿刺術(shù)(chorionic villus sampling，CVS)后約為1%～2%[9]。5號(hào)染色體三體嵌合現(xiàn)象在產(chǎn)前絨毛膜穿刺、羊膜穿刺或活產(chǎn)兒中非常罕見(jiàn)[10]，涉及5號(hào)染色體三體嵌合大多數(shù)情況都是個(gè)例報(bào)告，因此無(wú)法獲得5號(hào)染色體三體嵌合發(fā)生頻率的無(wú)偏差估計(jì)。目前染色體嵌合網(wǎng)站(http:∥mosaicism.bcchr.ca/specific.htm等)及PubMed共檢索到涉及單條5號(hào)染色體嵌合的病例23例，其中產(chǎn)前絨毛膜穿刺報(bào)道的12例，產(chǎn)前羊膜穿刺報(bào)道的10例，產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)的1例。

2.2 臨床特征 嵌合型染色體畸變與多種異常臨床表型有關(guān)[11]。由于異常細(xì)胞系分布的多變性和不可預(yù)測(cè)性，當(dāng)在產(chǎn)前診斷的CVS樣本中檢測(cè)到染色體嵌合時(shí)，必須對(duì)羊膜細(xì)胞或臍帶血進(jìn)行確認(rèn)性核型檢查以區(qū)分限制性胎盤嵌合體(confined placental mosaicism，CPM)和真性胎兒嵌合體(true fetal mosaicism，TFM)。Fryburg等[6]報(bào)道12例CVS樣本中檢測(cè)到5號(hào)染色體三體嵌合的病例：其中7例報(bào)道嵌合比例不詳或未確認(rèn)嵌合比例及臨床表型，1例引產(chǎn)，3例臨床表型確認(rèn)嵌合比例未確認(rèn)(CVS嵌合比例：3/61、5/47、1/5)，1例嵌合比例確認(rèn)臨床表型確認(rèn)(CVS,47,XY, +5[5],羊膜細(xì)胞核型正常)[6, 7, 12-14]。Fryburg等[6]報(bào)道的1例CVS檢出絨毛100% 5號(hào)染色體三體的病例，孕婦選擇終止妊娠，胎兒流產(chǎn)樣本中羊膜細(xì)胞、肌肉、肺、皮膚染色體核型分析未發(fā)現(xiàn)5號(hào)染色體三體細(xì)胞(0/35)，僅在睪丸檢測(cè)到低比例5號(hào)染色體三體嵌合(2/55)。Fryburg等[6]隨訪的4例CVS嵌合案例中，1/4產(chǎn)前超聲提示羊水過(guò)少和2條血管索，其余無(wú)提示；3/4出生無(wú)畸形且生長(zhǎng)發(fā)育正常，1/4復(fù)發(fā)性中耳炎。目前報(bào)道的CVS檢出5號(hào)染色體三體嵌合的病例胎兒大多出生后表型正常。在大多數(shù)情況下，CVS檢測(cè)到嵌合是個(gè)錯(cuò)誤的警報(bào)，因?yàn)榍逗辖?jīng)常局限于CPM，而極少在胎兒中出現(xiàn)TFM[15]，這可能是產(chǎn)前CVS檢出5號(hào)染色體三體嵌合的胎兒大多表型正常的原因。

Hsu等[5]和Wallerstein等[16]為了確定染色體13、18、20、21以外的常染色體嵌合三體與臨床表型的相關(guān)性，回顧了大量羊水中檢測(cè)到常染色體嵌合三體的產(chǎn)前診斷病例，將常染色體嵌合三體導(dǎo)致異常臨床表型的風(fēng)險(xiǎn)歸為五等級(jí)，其中5號(hào)染色體三體嵌合判定為高風(fēng)險(xiǎn)(40%～59%)。Richkind等[5, 10, 17-24]研究者先后報(bào)道了10例在胎兒羊膜細(xì)胞檢測(cè)到5號(hào)染色體三體嵌合的病例，胎兒羊膜細(xì)胞染色體核型嵌合比例：4.8%(1/21)，6.7%(2/30)，10.9%(5/46)，14%，23%(14/60)，25%(6/24)，25%(5/20)，40%(18/45)，50%，78.9%(30/38)。在羊膜穿刺術(shù)發(fā)現(xiàn)的10例5號(hào)染色體三體嵌合的報(bào)告病例中，6/10有結(jié)構(gòu)缺陷或其他異常臨床表型，4/10產(chǎn)前/產(chǎn)后臨床表型正常。

6例5號(hào)嵌合三體出生后有結(jié)構(gòu)缺陷或其他異常臨床表型的患兒中(1例引產(chǎn))，羊膜細(xì)胞中5號(hào)嵌合比例高可達(dá)50%，也可以低至10.9%[10, 17, 19, 20, 23, 24]?；純撼錾蠓謩e做了臍血、外周血、成纖維細(xì)胞或胎盤組織的染色體核型驗(yàn)證(1例引產(chǎn)后取樣)，分析結(jié)果顯示5/6患兒臍血和(或)外周血核型正常(其中2例胎盤組織提示嵌合，1例成纖維細(xì)胞提示嵌合)，1/6僅做了成纖維細(xì)胞驗(yàn)證提示無(wú)嵌合。6例患兒中4例提示產(chǎn)前超聲異常：3/4胎兒孕20+周顯示胎兒生長(zhǎng)受限(fetal growth restriction，F(xiàn)GR)，2/4心臟發(fā)育異常，1/4心室傳導(dǎo)減速，1/4胼胝體發(fā)育不全。出生后大多數(shù)患兒有生長(zhǎng)發(fā)育落后，4/5心臟結(jié)構(gòu)或功能異常，3/5面容異常，2/5伴有呼吸困難。一半產(chǎn)前/產(chǎn)后臨床表型均正常的胎兒羊膜細(xì)胞中染色體核型5號(hào)染色體三體嵌合比例均小于10%(4.8%，6.7%)，其中1例二次羊水穿刺時(shí)采用熒光原位雜交(fluorescent in situ hybridization，F(xiàn)ISH)、微陣列比較基因組雜交(array-based comparative genomic hybridization，aCGH)方法未檢出5號(hào)染色體三體，并采用定量熒光聚合酶鏈反應(yīng)(quantitative fluorescence polymerase chain reaction，QF-PCR)方法排除了UPD[18]，出生后新生兒均未做其他組織類型核型驗(yàn)證。其中1例孕16.5周羊穿顯示5號(hào)染色體三體嵌合78.9%(30/38)的胎兒，孕18+周時(shí)二次羊穿核型依然提示高比例5號(hào)染色體三體嵌合(81.25%)，出生后臍血、包皮組織、絨毛膜、胎盤等組織中核型均正常，新生兒6月大時(shí)生長(zhǎng)發(fā)育可[22]。因此，羊穿時(shí)羊膜細(xì)胞培養(yǎng)核型分析檢測(cè)到低比例的5號(hào)染色體三體嵌合(低至10.9%)并不能排除胎兒發(fā)育異常的風(fēng)險(xiǎn)，高比例5號(hào)染色體三體嵌合(高至80%)的胎兒出生后也可能發(fā)育正常，羊水5號(hào)染色體三體嵌合比例與臨床表型輕重非正相關(guān)。

此外，文獻(xiàn)報(bào)道1例出生后先后出現(xiàn)先天攣縮、手腳畸形、房間隔缺損(膿腫型)和肺動(dòng)脈瓣狹窄、身材矮小、小頭畸形、面容異常、運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩、語(yǔ)言發(fā)育遲緩、視力、聽(tīng)力減退的患兒，4歲時(shí)行外周血核型檢測(cè)結(jié)果正常，外周血淋巴細(xì)胞核型正常，僅成纖維細(xì)胞核型提示25%5號(hào)染色體三體嵌合[25]。因此，鑒于不同組織類型對(duì)于5號(hào)染色體三體嵌合的檢出差異，對(duì)于患有多系統(tǒng)異常、智力低下的患兒，具有正常的外周血染色體核型，成纖維細(xì)胞染色體核型檢測(cè)應(yīng)予以考慮。

2.3 治療與預(yù)后 目前對(duì)嵌合型5號(hào)染色體三體患兒的治療主要是對(duì)癥處理，包括重癥監(jiān)護(hù)，機(jī)械通氣，胃管喂食，心臟結(jié)構(gòu)異常，骨骼畸形，眼部畸形的外科矯正手術(shù)，運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言發(fā)育遲緩的康復(fù)支持治療。文獻(xiàn)報(bào)道1例產(chǎn)前羊水提示胎兒為嵌合型5號(hào)染色體三體(嵌合比例25%)，出生后外周血核型未檢出5號(hào)染色體三體，染色體微陣列分析提示存在UPD(5)，患兒出生后多發(fā)畸形，長(zhǎng)期接受重癥監(jiān)護(hù)，1歲時(shí)因敗血癥夭折，其臨床表型的嚴(yán)重性可能與UPD(5)相關(guān)。若產(chǎn)前診斷提示胎兒為嵌合型5號(hào)染色體三體，應(yīng)注意觀察胎兒超聲是否存在結(jié)構(gòu)異常[18]，需進(jìn)一步檢測(cè)以排除單親二體可能性。

2.4 實(shí)驗(yàn)室檢查 目前對(duì)5號(hào)染色體三體嵌合的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)仍優(yōu)先考慮采用細(xì)胞遺傳學(xué)核型分析和FISH方法[8]，回顧的病例數(shù)據(jù)提示在同一病例中，相對(duì)于臍血或外周血樣本，羊膜細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和胎盤組織進(jìn)行核型分析時(shí)，5號(hào)染色體三體嵌合檢出率可能會(huì)更高。對(duì)5號(hào)染色體三體嵌合的細(xì)胞遺傳學(xué)確認(rèn)，血液樣本不是好選擇。

2.5 再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及遺傳咨詢意見(jiàn) 5號(hào)染色體嵌合再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較低，產(chǎn)前診斷中遺傳咨詢特別具有挑戰(zhàn)性。產(chǎn)前羊膜細(xì)胞中檢出5號(hào)染色體三體嵌合可能提示胎兒臨床表型異常的風(fēng)險(xiǎn)，但嵌合比例和臨床表型嚴(yán)重程度的關(guān)聯(lián)性不確定，嵌合臨床表型的闡述存在困難。由于三體(或單體)拯救機(jī)制可能導(dǎo)致嵌合體和單親二體同時(shí)發(fā)生，兩者表型的分離是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。不同組織類型對(duì)于嵌合的檢出差異大，對(duì)于患有多系統(tǒng)異常、不明原因發(fā)育遲緩、智力低下的患兒，具有正常的外周血染色體核型，應(yīng)考慮進(jìn)一步尋找其他標(biāo)本類型如成纖維細(xì)胞是否存在嵌合[25]。

3 5號(hào)染色體單親二體

3.1 概況 UPD(5)在活產(chǎn)兒中發(fā)生率很低，查閱http:∥upd-tl.com/upd.html網(wǎng)站和文獻(xiàn)僅發(fā)現(xiàn)13例UPD(5)相關(guān)報(bào)道，其中4例未明確致病基因，1例包含基因SCZD1，但尚未明確臨床相關(guān)性，8例包含明確致病基因。5號(hào)染色體暫無(wú)明確疾病印記基因。13例相關(guān)的案例報(bào)道中8例有明確的致病基因與相關(guān)臨床疾病表現(xiàn)一致。8例案例的致病基因包括GHR、LIFR、MTRR、SLC26A2、SLC9A3、SMN1/SMN2和SPINK5基因，相關(guān)疾病的遺傳模式均是常染色體隱性遺傳[26-36]，相關(guān)致病機(jī)制為通過(guò)單親二體把攜帶者父或母一方遺傳的隱性有害等位基因顯示出來(lái)。目前為止(2019年11月)5號(hào)染色體共有約113個(gè)已知致病基因與常染色體隱性遺傳疾病相關(guān)。

3.2 臨床特征 文獻(xiàn)報(bào)道2例母親或父親來(lái)源的5號(hào)染色體UPD的臨床案例，但案例中沒(méi)有觀察到與5號(hào)染色體UPD相關(guān)的表型[37,38]。該表型正常的案例報(bào)告為5號(hào)染色體上沒(méi)有印跡基因提供了有力的支持證據(jù)。UPD(5)在活產(chǎn)兒的臨床表現(xiàn)主要與5號(hào)染色體上存在的近113個(gè)已知常染色體隱性遺傳基因相關(guān)。

3.3 治療與預(yù)后 UPD所致臨床表型的治療及預(yù)后與攜帶者父或母一方遺傳的隱性有害等位基因密切相關(guān)，其相關(guān)治療與預(yù)后與特定的基因所致疾病有關(guān)。

3.4 再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及遺傳咨詢意見(jiàn) 對(duì)于UPD(5)的再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要在進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)明確以下幾個(gè)相關(guān)信息，包括：①通過(guò)家系(患者-父親-母親)的分析可以確定相關(guān)染色體UPD的存在依據(jù)；②需要明確UPD的大小以及在基因組的區(qū)域坐標(biāo)范圍，確定是整條染色體的UPD還是局域性的UPD；③需要明確在UPD的基因組的區(qū)域的父或母一方遺傳來(lái)源；④需要評(píng)估在UPD區(qū)是否存在與常染色體隱性遺傳疾病相關(guān)致病基因；⑤需要評(píng)估是否存在與常染色體隱性遺傳疾病相關(guān)致病基因的患者和單親二體來(lái)源的一方的相關(guān)致病點(diǎn)突變和indel的突變。排除5號(hào)染色體上常染色體隱性遺傳疾病相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)后，沒(méi)有針對(duì)UPD(5)再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。研究報(bào)道，目前群體的UPD整體發(fā)生頻率風(fēng)險(xiǎn)大約是1/2000～1/3500可作為參考[38,39]。

綜上，本文結(jié)合既往的文獻(xiàn)報(bào)道及本單位的數(shù)據(jù)，分別對(duì)完全型5號(hào)染色體三體、嵌合型5號(hào)染色體三體、5號(hào)染色體單親二體的產(chǎn)生機(jī)制、發(fā)生率、臨床表型、相關(guān)治療、預(yù)后及再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行總結(jié)，對(duì)5號(hào)染色體產(chǎn)前遺傳學(xué)診斷及遺傳咨詢提供幫助。