1、1,吴玥丽 郑州大学第三临床医学院 2015年11月,染色体病的实验室诊断,2,主要学习内容,一、遗传学基本概念 二、染色体与染色体畸变 三、染色体病的实验室诊断,一、遗传学基本概念,DNA：脱氧核糖核酸，人类遗传物质的最基本载体 基因：一段可转录成mRNA、指导蛋白质合成的行使生物学功能的DNA片段 细胞周期,细胞周期,遗传学基本概念,细胞分裂具有周期性，即连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期 一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期 分裂间期分G1、S和G2期，分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，一般分裂间期
2、大约占细胞周期的90%-95% 分裂期又分为分裂前期、分裂中期、分裂后期和分裂末期，分裂期大约占细胞周期的5%-10%,细胞周期,遗传学基本概念,染色质：其本质是脱氧核苷酸，是细胞核内由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是遗传物质基因的载体。细胞分裂间期DNA与蛋白质结合存在与细胞核中的形式 染色体：细胞分裂中期染色质经过进一步浓缩形成显微镜下可观察到的染色体形式 姐妹染色单体 同源染色体,遗传学基本概念,7,DNA、染色质、染色体关系,有丝分裂：体细胞分裂方式 减数分裂：形成生殖细胞的分裂方式,遗传学基本概念,有丝分裂与减数分裂,有丝分裂,遗传学基本概念,有丝分裂,体细胞分裂方式
3、 DNA复制一次，细胞分裂一次 子代细胞与亲代细胞遗传物质完全一样（2n） 维持个体正常生长发育 保证了物种遗传性状的连续性及稳定性,遗传学基本概念,减数分裂,遗传学基本概念,减数分裂,产生生殖细胞的分裂方式 DNA复制一次，细胞分裂两次，亲代细胞遗传物质为2n，子代细胞（配子）遗传物质减半（n） 精子卵子结合为合子，遗传物质恢复为2n 保证了物种染色体数目的恒定,遗传学基本概念,减数分裂,减数分裂不仅是保证物种染色体数目稳定的机制，而且也是物种适应环境变化不断进化的机制 在减数分裂过程中，通过同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，非同源染色体的自由组合以及四分体中非姐妹染色体部分片段的交叉互换
4、，使配子遗传物质发生重组，形成不同与亲代的遗传变异，增加了后代的适应性,遗传学基本概念,减数分裂是遗传学的基础,在减数分裂过程中，同源染色体分离，正是基因分离律的细胞学基础 同源染色体联会时，父源和母源染色体之间发生遗传物质的交换，这种交换可使染色体上连锁在一起的基因发生重组，这就是染色体上基因连锁和交换的细胞学基础,15,遗传学基本概念,有丝分裂与减数分裂的比较,减数分裂细胞连续分裂两次；有丝分裂细胞分裂一次 减数分裂染色体数目减半；有丝分裂染色体数目不变 减数分裂后，一个细胞变为四个含有不同遗传物质组合的子细胞；有丝分裂后，一个细胞形成两个遗传物质完全相同的子细胞 减数分裂过程中有其特有的
5、同源染色体配对和交换；有丝分裂没有 减数分裂发生部位为动物精巢或卵巢原始生殖细胞；有丝分裂发生部位为体细胞,16,遗传学基本概念,二、染色体与染色体畸变,人类染色体形态特征,常染色体： 22 对 性染色体: X、Y,2n=46,人类染色体形态特征,根据人类细胞遗传学国际命名体制（ISCN） 根据染色体的形态、大小和着丝粒的位置 将染色体分为七组： A组：13，大 B组：4、5 大 C组：612，X，中 D组：1315 中 E组：1618 ，小 F组：19、20，小 G组：21、22 ，Y，最小,染色体与染色体畸变,人类染色体形态特征,在染色体狭窄处是着丝粒(centromere) 着丝粒将染色
6、体分为短臂(p)和长臂(q) 染色体形态： 中央着丝粒染色体位于染色体的1/2处 亚中着丝粒染色体位于染色体的5/8处 近端着丝粒染色体位于染色体的7/8处,染色体与染色体畸变,人类染色体形态特征,染色体与染色体畸变,染色体核型描述,核型： 一个体细胞中全部染色体的系统排列 核型表示: 染色体总数，性染色体组合,染色体与染色体畸变,正常男性, 正常女性, ,染色体核型描述,显带染色体 区带的标示： 染色体号 臂号 区号 带号 例：1p31 ；2q24,染色体与染色体畸变,人类染色体研究方法,细胞培养 染色体制备 染色体显带,24,染色体与染色体畸变,外周血淋巴细胞培养原理,外周血中的细胞属于终
7、末细胞，处于静止期，不进行分裂活动 在培养基中加入植物血凝素（PHA），可刺激外周血中的B淋巴细胞母化，转化为淋巴母细胞，进入分裂周期,外周血淋巴细胞培养原理,培养条件：37 封闭式培养，细胞悬浮生长 经过6872小时培养，加入秋水仙素，将细胞分裂阻断于分裂中期 秋水仙素可阻碍纺锤体形成，使染色体无法被纺锤丝拉至两端形成两个子细胞，从而使有丝分裂活动被阻断至分裂中期 经过一系列细胞处理步骤，制备成显微镜下可分析的中期分裂相,外周血细胞 RPMI1640培养基+15%小牛血清=5ml，370C，培养68-72hr 加秋水仙素，培养2-4 hr（抑制细胞分裂，使细胞分裂停止 分于裂中期），收集细胞
8、 离心，去上清液（1000rpm/10 min） 低渗处理，0.075 M KCl，370C，30min 预固定，甲醇：冰醋酸=3：1 离心，去上清液（1000rpm/10 min） 重复固定三次 滴片，显带，染色，镜下观察，染色体分析,细胞培养与染色体制备流程,染色体显带技术,染色体显带： 经不同的方法处理染色体，经染色后使染色体在纵轴上显示明、暗或着色深、浅相间的横纹即显带（Banding） 这种条带对每一条染色体来说都是独特的，可以区分和确认每一条染色体,染色体与染色体畸变,染色体显带技术,G-显带： 最常用的方法 标本经胰蛋白酶处理 应用Giemsa染液染色 显示深染和浅染相间的带纹,
9、染色体与染色体畸变,46，XY 46, XX,染色体显带技术,R-显带：反G带 Q-显带：荧光显带，同G显带带纹 T-显带：末端显带 C-显带：着丝粒显带 N-显带：次缢痕显带 NOR：特异显示近端着丝粒染色体的核仁组织区 高分辨显带,染色体与染色体畸变,R-显带,染色体与染色体畸变,Q-显带,染色体与染色体畸变,T-显带,染色体与染色体畸变,C-显带,染色体与染色体畸变,高分辨显带,染色体与染色体畸变,染色体畸变,导致遗传物质缺失、重复、重排,染色体与染色体畸变,染色体数目异常及产生原因,染色体数目异常： 整倍体异常 非整倍体异常 嵌合体异常,染色体与染色体畸变,整倍体异常,整倍体：染色体数
10、目是单倍体（n）的整倍数 少于二倍体称单倍体 多于二倍体称多倍体 包括三倍体（3n）、四倍体（4n ） 整倍体异常个体几乎均不能成活,染色体与染色体畸变,整倍体异常,产生机理 双雄受精 双雌受精 核内复制,双雄受精,双雌受精,染色体与染色体畸变,核内复制,染色体与染色体畸变,非整倍体异常,非整倍体： 比二倍体多或少一条或几条染色体的个体称为非整倍体,染色体与染色体畸变,非整倍体异常,单体型（2n1） 特纳综合症： 45,X 三体型（2n+1） 唐氏综合症 ： 47,XX/XY,+21 克氏症： 47,XXY 多体型：染色体数目比2n多两条以上，仅见于性染色体: 48,XXXX 49,XXXXY
11、,染色体与染色体畸变,非整倍体产生的机理,染色体不分离与染色体丢失 （细胞分裂时染色体不能正常分开或丢失）,染色体与染色体畸变,嵌合体异常,嵌合体：由两种或两种以上核型的细胞系所组成的个体称作嵌合体（mosaic） 例如： 46,XY/47,XXY 46,XX/46,XY 产生机理：染色体不分离与染色体丢失,染色体与染色体畸变,染色体结构异常,1、缺失 deletion-del 2、易位 translocation-t 相互易位（平衡易位） 罗伯逊易位 Robertsonian translocation-rob 3、等臂染色体 isochromosome-i 4、插入 insersion-i
12、ns 5、倒位 inversion-inv 6、重复 duplication-dup 7、双着丝粒染色体dicentric chromosome-dic 8、环状染色体 ring chromosomer,染色体与染色体畸变,缺失(del)染色体部分丢失,46,XX/XY,del(1)(q21),染色体与染色体畸变,中间缺失,末端缺失,重复(dup),同一染色体某一区段含两份或两份以上,染色体与染色体畸变,插入(ins),一条染色体的某一中间片段插入到另一条染色体中,染色体与染色体畸变,等臂染色体(i),一条染色体的两臂的形态和遗传相同，并借一或两个着丝粒相连 例如：46, XX, i(Xq),
13、染色体与染色体畸变,双着丝粒染色体(idic),染色体与染色体畸变,环状染色体(r),染色体臂发生两次断裂后，有着丝粒的断端相接成环,染色体与染色体畸变,环状染色体(r),染色体与染色体畸变,染色体结构异常携带者,60,携带者：带有染色体结构异常但表型正常的个体。 染色体结构异常：平衡易位、罗伯逊易位、染色体倒位 染色体结构异常携带者本身并无任何临床表型，但会引起自然流产、胚胎停育、死胎、死产、新生儿死亡、生育畸形或智力低下儿等妊娠生育问题。 据数据统计我国人群中染色体结构异常携带率0.47%，即每106对夫妻就有一对其中一方携带有染色体结构异常,染色体与染色体畸变,61,易位,染色体平衡易位
14、（t）：两条染色体断裂后相互交换无着 丝粒片断后重接,染色体与染色体畸变,染色体平衡易位（t）,子代1/18几率染色体完全正常 1/18几率平衡易位携带者 16/18几率染色体不平衡（缺失或重复），导致自然流产、胚胎停育、死胎、死产或生育染色体异常患儿,罗伯逊易位（rob/der）：D/G组（13、14、15、21、22） 染色体着丝粒融合，两长臂彼此连接成一条染色体,45, XX, rob(14,21)(q10;q10),45, XX, der(14,21)(q10;q10),罗伯逊易位 (罗氏易位、着丝粒融合）,65,非同源罗氏易位： 子代1/6几率染色体完全正常 1/6几率罗伯逊易位携带
15、者 4/6几率染色体不平衡（三体或单体），导致自然流产、胚胎停育、死胎、死产或生育染色体异常患儿,同源罗氏易位： 理论上不可能生育正常后代,罗伯逊易位 (罗氏易位、着丝粒融合）,染色体与染色体畸变,67,染色体中间部位发生两处断裂，断裂片段180度旋转后重接,染色体倒位（inv）,68,染色体倒位（inv）,子代1/4几率染色体完全正常 1/4几率染色体倒位携带者 2/4几率染色体不平衡（缺失或重复），导致自然流产、胚胎停育、死胎、死产或生育染色体异常患儿,三、染色体病的实验室诊断,染色体病的实验室诊断,诊断染色体病的金标准 染色体核型分析 不是辅助性实验，而是诊断性实验！,哪些人需要进行染体
16、检查,智力低下 多器官系统发育畸形 生长发育迟缓 原发闭经 不孕不育 自然流产 胚胎停育 死胎、死产、新生儿死亡,常染色体病,72,染色体病的实验室诊断,常染色体病,唐氏综合症（Downs 综合症）又称先天愚型、21-三体综合症，是最常见的由单个病因引起的智力障碍，新生儿发病率高达1/800 临床特征：先天性智力障碍、特殊面容、精神体格发育迟滞，并伴有其他严重的多发畸形 我国有大约60万以上的DS患者，每年约有26600个DS儿出生，约每20分钟一个患儿出生 核型：47,XX/XY,+21 46, XX/XY,+21,der(13;21) 46, XX/XY, +21, der(21;21),
17、染色体病的实验室诊断,先天愚型舟舟,75,76,先天愚型,77,78,21-三体男性染色体核型 21-三体女性染色体核型,79,先天愚型的发生原因,95%以上由新发生突变引起 减数分裂时精子卵子不分离 5%由父母其中一方遗传 夫妻一方为罗伯逊易位携带者 先天愚型发生率与母亲年龄成正相关,染色体病的实验室诊断,80,先天愚型的发生率与母亲年龄关系,染色体病的实验室诊断,81,先天愚型的发生率与母亲年龄关系,染色体病的实验室诊断,唐氏综合征遗传咨询,82,唐氏综合征男性可有隐睾，虽有生精过程，但精子数减少，通常不育。 唐氏综合征女性通常无月经、不孕，少数女性患者可以怀孕，但出生先天愚型患儿风险明显
18、增加，必须进行产前诊断。 曾生育过唐氏综合征患儿的夫妇再发风险高于正常人群，再次妊娠必须进行产前诊断。 35岁以上孕妇胎儿发病风险增高，需进行产前诊断。,染色体病的实验室诊断,性染色体病,83,染色体病的实验室诊断,84,性染色体病,Turner 综合症：特纳综合征，又称性腺发育不全综合征 核型：45,X 45, X /46, XX 45, X /46, XY 46,X,del (Xp)/(Xq) 46,X,i (Xp)/(Xq) 46,X,idic(X) 新生儿发病率1/2500 临床表现：原发闭经、身高矮、智力正常或稍低、第二性征不发育、始基子宫、外阴幼稚型、无腋毛阴毛、蹼颈、肘外翻、后发
19、际低、面部多痣、淋巴水肿等,染色体病的实验室诊断,特纳综合征遗传咨询,88,大部分特纳综合症患者不孕，小部分嵌合型患者可能自然受孕，但易出现自然流产，胎儿异常概率增高，需进行产前诊断。 曾生育过特纳综合征患儿的夫妇再发风险高于正常人群，再次妊娠必须进行产前诊断。 35岁以上孕妇胎儿发病风险增高，需进行产前诊断。,染色体病的实验室诊断,89,性染色体病,超雌综合症： 核型：47，XXX 临床表现：体型瘦高，皮肤白皙，性格温柔，智商正常或稍低，有生育能力但大多有不良孕产史 遗传咨询： 子代女性1/2正常，1/2超雌 子代男性1/2正常，1/2克氏,染色体病的实验室诊断,90,91,Klinefel
20、ter 综合症： 克氏综合征又称先天性睾丸发育不全综合征 核型：47，XXY 新生儿发病率1/1000，在不育症男性中占3% 临床表现：身高较高、无精子、无胡须、无喉结、小睾丸、小阴茎、乳房发育、智商正常或稍低,性染色体病,染色体病的实验室诊断,94,克氏综合征遗传咨询,95,克氏综合症患者无生育能力。 曾生育过克氏综合征患儿的夫妇再发风险高于正常人群，再次妊娠必须进行产前诊断。 35岁以上孕妇胎儿发病风险增高，需进行产前诊断。,染色体病的实验室诊断,96,性染色体病,超雄综合症： 核型：47，XYY 临床表现：无特殊临床表现，可有肌张力低，攻击性，智力正常或稍底下，有生育能力 遗传咨询： 子
21、代1/4正常女性 子代男性1/3正常，1/3克氏 综合征， 1/3超雄综合征,染色体病的实验室诊断,97,98,99,染色体结构异常携带者,子代1/18几率染色体完全正常 1/18几率平衡易位携带者 16/18几率染色体不平衡（缺失或重复），导致自然流产、胚胎停育、死胎、死产或生育染色体异常患儿,染色体平衡易位（t）：,染色体病的实验室诊断,100,非同源罗氏易位： 子代1/6几率染色体完全正常 1/6几率罗伯逊易位携带者 4/6几率染色体不平衡（三体或单体），导致自然流产、胚胎停育、死胎、死产或生育染色体异常患儿,罗伯逊易位（rob/der）：,同源罗氏易位： 理论上不可能生育正常后代,染色
22、体结构异常携带者,染色体病的实验室诊断,101,染色体倒位（inv）： 子代1/4几率染色体完全正常 1/4几率染色体倒位携带者 2/4几率染色体不平衡（缺失或重复），导致自然流产、胚胎停育、死胎、死产或生育染色体异常患儿,染色体结构异常携带者,染色体病的实验室诊断,102,染色体多态性,染体形态学正常变异，不引起明显临床表型改变 人群中发生率超过1% 染色体次缢痕增加/减小：Yqh+/ qh- , 1qh+, 9qh+, 16qh+ D/G组随体多态性：随体增加/减小s+/s- , 随体柄延长stk+ , 双随体pss inv(9)(p12q13)：仅9号染色体臂间倒位为多态性,染色体病的实验室诊断,染色体多态性,临床意义： 染色体多态性是一种遗传印记，一般为父母一方遗传所致，不引起明显表型改变 传统观点认为染色体多态性属于正常范围，一些新的研究证明染色体多态性和不良孕产史有一定相关性，但尚无明确定论 胎儿染色体检查中发现染色体多态性需追踪其父母双方,103,染色体病的实验室诊断,一、染色质、染色体的概念 二、有丝分裂、减数分裂的异同点 三、人类染色体核型分析的实验原理 四、染色体病的概念 五、染色体平衡易位、罗氏易位、倒位的子代再发风险,思考题,105,谢谢!,
