1、1吴玥丽吴玥丽 郑州大学第三临床医学院郑州大学第三临床医学院20152015年年0404月月染色体病的实验室诊断2主要学习内容主要学习内容一、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、遗传学基本概念一、遗传学基本概念l DNA：脱氧核糖核酸，人类遗传物质的最基本载体l 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l 细胞周期细胞周期细胞周期遗传学基本概念遗传学基本概念l 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l 一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期l 分裂间期分G1、S和G2期，分
2、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，一般分裂间期大约占细胞周期的90%-95%l 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%细胞周期细胞周期遗传学基本概念遗传学基本概念l 染色质：是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色质（染色体）；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l 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l 姐妹染色单体l 同源染色体遗传学基
3、本概念遗传学基本概念7DNA、染色质、染色体关系、染色质、染色体关系l有丝分裂：体细胞分裂方式l减数分裂：形成生殖细胞的分裂方式遗传学基本概念遗传学基本概念有丝分裂与减数分裂有丝分裂与减数分裂有丝分裂有丝分裂遗传学基本概念遗传学基本概念有丝分裂有丝分裂l 体细胞分裂方式l DNA复制一次，细胞分裂一次l 子代细胞与亲代细胞遗传物质完全一样（2n）l 维持个体正常生长发育l 保证了物种遗传性状的连续性及稳定性遗传学基本概念遗传学基本概念减数分裂减数分裂遗传学基本概念遗传学基本概念减数分裂减数分裂l 产生生殖细胞的分裂方式l 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
4、传物质减半（n）l 精子卵子结合为合子，遗传物质恢复为2nl 保证了物种染色体数目的恒定遗传学基本概念遗传学基本概念减数分裂减数分裂l 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l 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，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遗传学基本概念减数分裂是遗传学的基础减数分裂是遗传学的基础l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l同源染色体联会时，父源和母源染色体之间发生遗传物质
5、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遗传学基本概念遗传学基本概念有丝分裂与减数分裂的比较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遗传学基本概念遗传学基本概念二、染色体与染色体畸变二、染色体与染色体畸变l 人类染色体形态特
6、征常染色体：22 对性染色体:X、Y2n=46人类染色体形态特征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染色体与染色体畸变人类染色体形态特征人类染色体形态特征在染色体狭窄处是着丝粒(centromere)着丝粒将染色体分为短臂(p)和长臂(q)染色体形态：n中央着丝粒染色体位于染色体的1/2处n亚中着丝粒染色体位于染色体的5/8处n近端着丝粒染色体位于染色体的7/8处
7、染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变人类染色体形态特征人类染色体形态特征染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变中央着丝粒染色体亚中央着丝粒染色体近端着丝粒染色体随体 短臂(p)着丝粒长臂(q)染色体核型描述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染色体与染色体畸变染色体核型描述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染色体与染色体畸变人类染色体研究方法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染色体与染色体畸变外周血淋巴细胞培养原理外周血淋巴细
8、胞培养原理外周血中的细胞属于终末细胞，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n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外周血细胞RPMI1640培养基培养基+15%小牛血清小牛血清=5ml，370C，培养，培养68-72hr加秋水仙素，培养
9、加秋水仙素，培养2-4 hr（抑制细胞分裂，使细胞分裂停止（抑制细胞分裂，使细胞分裂停止分于裂中期），收集细胞分于裂中期），收集细胞离心，去上清液（离心，去上清液（1000rpm/10 min）低渗处理，低渗处理，0.075 M KCl，370C，30min预固定，甲醇：冰醋酸预固定，甲醇：冰醋酸=3：1离心，去上清液（离心，去上清液（1000rpm/10 min）重复固定三次重复固定三次滴片，显带，染色，镜下观察，染色体分析滴片，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技术染色体显带染色体显带：n经不同的方法处理染色体，经染色后使染色经不同的方法处理染
10、色体，经染色后使染色体在纵轴上显示明、暗或着色深、浅相间的体在纵轴上显示明、暗或着色深、浅相间的横纹即显带（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以区分和确认每一条染色体染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变染色体显带技术染色体显带技术G-显带：显带：n最常用的方法最常用的方法n标本经胰蛋白酶处理标本经胰蛋白酶处理n应用应用Giemsa染液染色染液染色n显示深染和浅染相间显示深染和浅染相间的带纹的带纹染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变46，XY 46,XX染色体显带技术染色体显带技术R-显带：反显带：
11、反G带带Q-显带：荧光显带，同显带：荧光显带，同G显带带纹显带带纹T-显带：末端显带显带：末端显带C-显带：着丝粒显带显带：着丝粒显带N-显带：次缢痕显带显带：次缢痕显带NOR：特异显示近端着丝粒染色体的核仁组织区特异显示近端着丝粒染色体的核仁组织区高分辨显带高分辨显带染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变R-显带显带染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变Q-显带显带染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变T-显带显带染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变C-显带显带染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变高分辨显带高分辨显带染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变染色体畸变染色体畸变 染色体畸变染色体畸变数目
12、改变数目改变结构异常结构异常导致遗传物质缺失、重复、重排导致遗传物质缺失、重复、重排染色体与染色体畸变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及产生原因染色体数目异常：染色体数目异常：n整倍体异常整倍体异常n非整倍体异常非整倍体异常n嵌合体异常嵌合体异常染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变整倍体异常整倍体异常整倍体：染色体数目是单倍体（整倍体：染色体数目是单倍体（n）的整倍数）的整倍数n少于二倍体称单倍体少于二倍体称单倍体n多于二倍体称多倍体多于二倍体称多倍体 包括三倍体（包括三倍体（3n）、四倍体（）、四倍体（4n）整倍体异常个体几乎均不能成活整倍体异常个体几乎均不能成活染色
13、体与染色体畸变染色体与染色体畸变整倍体异常整倍体异常产生机理产生机理n双雄受精双雄受精n双雌受精双雌受精n核内复制核内复制NNN3NNNN3N双雄受精双雄受精双雌受精双雌受精染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变2N2N2N2N4N2N2N核内复制核内复制染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变非整倍体异常非整倍体异常非整倍体：非整倍体：比二倍体多或少一条或几条染色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的个体称为非整倍体非整倍体非整倍体亚二倍体：比亚二倍体：比2n2n少一条或数条（单体型）少一条或数条（单体型）超二倍体：比超二倍体：比2n2n多一条或数条多一条或数条（三体型、多体型）（三
14、体型、多体型）染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变非整倍体异常非整倍体异常单体型单体型（2n1）n特纳综合症：特纳综合症：45,X三体型三体型（2n+1）n唐氏综合症唐氏综合症 ：47,XX/XY,+21n克氏症：克氏症：47,XXY多体型：染色体数目比多体型：染色体数目比2n2n多两条以上，仅见于多两条以上，仅见于性染色体性染色体:48,XXXX 49,XXXXX染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变非整倍体产生的机理非整倍体产生的机理染色体不分离与染色体丢失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）（细胞分裂时染色体不能正常分开或丢失）不分离不分离减数分裂不分离减数分裂不
15、分离有丝分裂不分离有丝分裂不分离减数减数I不分离不分离减数减数II不分离不分离染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变减减精子精子减减卵原细胞（46,XX）减同源染色体丢失46,XX46,XX45,X45,X图示两条X染色体卵子精子嵌合体异常嵌合体异常嵌合体：由两种或两种以上核型的细胞系所组嵌合体：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成的个体称作嵌合体（mosaic）例如：例如：46,XY/47,XXY 46,XX/46,XY产生机理：染色体不分离与染色体产生机理：染色体不分离与染色体丢失丢失染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变45,X/46,XX/47,XXX47,XXX45,X合
16、子（46,XX）（图示两条X染色体）第一次有丝分裂第二次有丝分裂后期染色体不分离46,XX46,XX46,XX46,XX45,X合子（46,XX）（图示两条X染色体）第一次有丝分裂46,XX45,X/46,XXX染色体丢失染色体结构异常染色体结构异常1、缺失 deletion-del2、易位 translocation-tn相互易位（平衡易位）n罗伯逊易位 Robertsonian translocation-rob3、等臂染色体 isochromosome-i4、插入 insersion-ins5、倒位 inversion-inv6、重复 duplication-dup7、双着丝粒染色体di
17、centric chromosome-dic8、环状染色体 ring chromosomer 染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变缺失缺失(del)染色体部分丢失染色体部分丢失46,XX/XY,del(1)(q21)染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变中间缺失中间缺失末端缺失末端缺失重复重复(dup)同一染色体某一区段含两份或两份以上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染色体与染色体畸变插入插入(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染色体与染色体畸变等臂染色体等臂染色体(i)一条染色体的两臂的形一条染
18、色体的两臂的形态和遗传相同，并借一态和遗传相同，并借一或两个着丝粒相连或两个着丝粒相连例如：例如：46,XX,i(Xq)染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变双着丝粒染色体双着丝粒染色体(idic)染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变环状染色体环状染色体(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染色体与染色体畸变环状染色体环状染色体(r)染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变染色体结构异常携带者60l 携带者：带有染色体结构异常但表型正常的个体。l 染色体结构异常：平衡易位、罗伯逊易位、染色体倒位l 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、
19、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。l 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染色体与染色体畸变61易位易位l染色体平衡易位（染色体平衡易位（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与染色体畸变平衡易位平衡易位染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变易位易位罗伯逊易位(罗氏易位、着丝粒融合）：两条近端着丝粒染色体（D、G组）在着丝粒区断裂后，两长臂彼此连接成一条染色体14 号号21号号21q14q45,XX,rob(14,21)(q10;q10)45,X
20、X,der(14,21)(q10;q10)染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变65罗伯逊易位罗伯逊易位l 非同源罗氏易位：l 子代1/6几率染色体完全正常l 1/6几率罗伯逊易位携带者l 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l 同源罗氏易位：l 理论上不可能生育正常后代染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变67倒位（倒位（inv）l 染色体倒位（inv）：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与染色体畸变染色体与染色体畸变68倒位（倒位（inv）染色体与染色体畸变染色体与染色体畸变三
21、、染色体病的实验室诊断三、染色体病的实验室诊断70遗传病的分类遗传病的分类遗传病遗传病单基因病单基因病染色体病染色体病染色体数目畸变：21-三体 染色体结构畸变：易位、倒位多基因遗传病多基因遗传病：遗传易感性+环境因素 糖尿病、高血压等常染色体显性遗传病AD常染色体隐性遗传病AR伴性遗传病：XD、XR、Y连锁遗传病基因组病：基因组病：染色体（DNA分子）1kb-100Mb的 重复或缺失引起的疾病遗传病的分类遗传病的分类染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断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检查哪些
22、人需要进行染体检查 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常染色体病74染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断常染色体病常染色体病l 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1/800l 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l 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l 核型：47,XX/XY,+21 46,XX/XY,+21,der(13;21)46
23、,XX/XY,+21,der(21;21)染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断先天愚型舟舟7778先天愚型先天愚型798021-21-三体男性染色体核型三体男性染色体核型 21-21-三体女性染色体核型三体女性染色体核型81先天愚型的发生原因先天愚型的发生原因l95%以上由新发生突变引起 减数分裂时精子卵子不分离l5%由父母其中一方遗传n夫妻一方为罗伯逊易位携带者l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染色体病的实验室诊断82先天愚型的发生率与母亲年龄关系先天愚型的发生率与母亲年龄关系母亲生育年龄（岁）母亲生育年龄（岁）出生先天愚型患儿出生先天愚型患儿风险率风险率曾生育过先天
24、愚型患儿曾生育过先天愚型患儿孕妇再发风险孕妇再发风险201/1850增加增加5倍即倍即1/37020-251/1600增加增加5倍倍 即即1/320 25-301/1350增加增加5倍倍 即即1/270 30-351/800 增加增加5倍倍 即即1/160 35-401/260 无明显增加无明显增加40-451/100无明显增加无明显增加451/50无明显增加无明显增加染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断83先天愚型的发生率与母亲年龄关系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染色体病的实验室诊断唐氏综合征遗传咨询唐氏综合征遗传咨询84l 唐氏综合征男性可有隐睾，虽有生精过程，但
25、精子数减少，通常不育。l 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增加，必须进行产前诊断。l 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。l 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染色体病的实验室诊断性染色体病性染色体病85染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断86性染色体病性染色体病l Turner 综合症：特纳综合征，又称性腺发育不全综合征l 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
26、)l 新生儿发病率1/2500l 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、后发际低、面部多痣、淋巴水肿等染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断特纳综合征遗传咨询特纳综合征遗传咨询90l 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。l 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。l 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染色体病的实验室诊断91性染色体病性染色体病l 超雌综合症：l 核型：47，XXXl
27、 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l 遗传咨询：l 子代女性1/2正常，1/2超雌l 子代男性1/2正常，1/2克氏XXXXXXXXXYXYXXY染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断9293l Klinefelter 综合症：克氏综合征又称先天性睾丸发育不全综合征l 核型：47，XXYl 新生儿发病率1/1000，在不育症男性中占3%l 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性染色体病染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断96克氏综合征遗传咨询97l 克氏综合症患者无生育能力。l
28、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。l 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染色体病的实验室诊断98性染色体病l 超雄综合症：l 核型：47，XYYl 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l 遗传咨询：l 子代1/4正常女性l 子代男性1/3正常，1/3克氏 综合征，1/3超雄综合征XYYXYYXXXXYYXXYXY染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断99100101染色体结构异常携带者l 子代1/18几率染色体完全正常l 1/18几率平衡易位携带者l 16/18几率染色体不平衡
29、（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l染色体平衡易位（t）：染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断102l 非同源罗氏易位：l 子代1/6几率染色体完全正常l 1/6几率罗伯逊易位携带者l 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l罗伯逊易位（rob/der）：l 同源罗氏易位：l 理论上不可能生育正常后代染色体结构异常携带者染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断103l 染色体倒位（inv）：l 子代1/4几率染色体完全正常l 1/4几率染色体倒位携带者l 2/4几率染色体不平衡（缺失或重复），导致自然
30、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染色体病的实验室诊断104染色体多态性l 染体形态学正常变异，不引起明显临床表型改变l 人群中发生率超过1%l染色体次缢痕增加/减小：Yqh+/qh-,1qh+,9qh+,16qh+lD/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 linv(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病的实验室诊断染色体多态性l 临床意义：l 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l 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l 胎儿染色体检查中发现染色体多态性需追踪其父母双方105染色体病的实验室诊断染色体病的实验室诊断一、人类染色体的概念二、细胞周期、有丝分裂、减数分裂三、人类染色体核型分析的实验原理四、染色体病的概念与分类五、常见染色体的诊断与咨询要点知识点回顾知识点回顾107
