人类染色体疾病的诊断.ppt

人类染色体疾病的诊断（一） 肖文珺肖文珺 首都医科大学附属世纪坛医院检验科首都医科大学附属世纪坛医院检验科 细胞分子遗传专业组细胞分子遗传专业组 第一节 人类正常染色体 一、人类中期染色体的形态结构 DNA+组蛋白 核小体+连接丝 核小体+连接丝 螺线体(solenoid) 螺线体 超螺线体 (super-solenoid) 超螺线体 染色体 细胞周期细胞周期：指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程：指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程 。 G1期，指从有丝分裂 完成到期DNA复制之前的 间隙时间； S期，指DNA复制的时 期； G2期，指DNA复制完 成到有丝分裂开始之前的 一段时间； M期，细胞分裂开始到 结束。 G0期：间期细胞，细胞 周期之外的细胞。 染色单体(端粒) 次缢痕 短臂 （p ） 长臂 （q ） 随体 常染色质区 异染色质区 主缢痕（初级缢痕 ） 初级缢痕（主缢痕）初级缢痕（主缢痕）： 着丝粒所在部位两染色单体缩窄。着丝粒所在部位两染色单体缩窄。 次级缢痕次级缢痕（副缢痕）：副缢痕）： 有的染色体在长、短臂上还存在缩窄区或有的染色体在长、短臂上还存在缩窄区或 浅染区，称为副缢痕。浅染区，称为副缢痕。 随体：随体： 大部分近端着丝粒染色体短臂末端有一球大部分近端着丝粒染色体短臂末端有一球 形小体，借柄部与染色体主体称为随体。形小体，借柄部与染色体主体称为随体。 NORNOR： 近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有 rDNArDNA，可转录形成，可转录形成rRNA,rRNA,与核仁形成有关，也称核与核仁形成有关，也称核 仁组织者区。仁组织者区。 端粒（端粒（telomeretelomere）：）： 染色体端部特化部位，由端粒染色体端部特化部位，由端粒DNADNA和端粒蛋白构成和端粒蛋白构成 。 功能功能:1. :1. 维持染色体结构稳定；维持染色体结构稳定； 2. 2. 保持各条染色体彼此不相粘接；保持各条染色体彼此不相粘接； 3. 3. 有助于同源染色体配对和染色单体互换。有助于同源染色体配对和染色单体互换。 二、人类正常核型 （一） Denver体制 1960，在美国丹佛、1963，在英国伦敦，1966， 在美国芝加哥，召开三次人类细胞遗传学的国际会 议。 主要依据：染色体大小、着丝粒位置。 染色体的四种类型： 1/25/8 中央着丝粒 染色体 5/87/8 亚中着丝粒 染色体 7/8 近端着丝粒 染色体 中 部 亚 中 部 近 端 部 端 部 末端处 人类体细胞的正常核型（Denver体制） 组 染色体号 主要特征 A组 B组 C组 D组 E组 F组 G组 1 2 3 亚中着丝粒染色体 中央着丝粒染色体 4 5 亚中着丝粒染色体、无随体 6 12、X亚中着丝粒染色体 大 小 13 15 近端着丝粒染色体、有随体 16 1718 亚中着丝粒染色体 中央着丝粒染色体 19 20 中央着丝粒染色体 2122、Y 近端着丝粒染色体、有随体 Y染色体略大、长臂平行伸展、无随体 （二）非显带染色体核型及识别 丹佛丹佛 (Denver) (Denver) 体制。体制。 规定每一条染色体可通过相对长度、臂率和着规定每一条染色体可通过相对长度、臂率和着 丝粒指数等三个参数予以识别；常染色体按长度递丝粒指数等三个参数予以识别；常染色体按长度递 减的次序以减的次序以1 12222号编号，性染色体则称为号编号，性染色体则称为X X和和Y Y。 另外人类的另外人类的4646条染色体应根据长度递减顺序和着丝条染色体应根据长度递减顺序和着丝 粒位置划分为粒位置划分为7 7个易区分的组，即以字母个易区分的组，即以字母A AG G表示表示7 7 组染色体，并决定将副缢痕和随体作为识别染色体组染色体，并决定将副缢痕和随体作为识别染色体 的辅助指标。的辅助指标。 核型：一个体细胞（somatic cell）中的全部 染色体称为核型（Karyotype） 。 确切的说核型是指是一个体细胞内的全部染 色体按其大小和形态特征排列所构成的图像。 对这种图像进行分析称为核型分析。 1 2 1 2 3 5 4 1 2 1 3 2 4 （三）染色体显带与显带染色体的命名 1、染色体显带技术 对有丝分裂中期染色体进行酶解，酸、碱、盐等处理，并用特殊的染色方 法（芥子喹吖因或盐酸喹吖因）可使染色体在其长轴上显出一个个明暗交 替或染色深浅不同的横纹，这样的横纹就叫做染色体的带。 染色体的显带技术分类 整条染色体的显带技术：整条染色体的显带技术： 如如QQ带和带和GG带带 染色体局部的显带技术染色体局部的显带技术 如如T T带带和和C C带带. . Q带（Q banding） 染料：芥子喹吖因或盐 酸喹吖因 优点：受制片过程和热 处理的影响较小,制片效 果较好,带型鲜明 缺点：在荧光显微镜下 进行观察。但Q带保存 时间短，而且需要在荧 光显微镜下进行观察， 因而，限制了Q显带技 术的应用。 Q-显带：荧光显带，同G显带带纹 染色体标本 优点：G显带克服了Q显带的缺点，G带标本可长期保存，而且可在普通光学显 微镜下观察。 （ G带在各条染色体上显出的带型和Q带型基本相同 ） 热、碱、蛋白酶 Giemsa染色 G显带 G显带（G banding） 正常男性染色体 46, XY 正常女性染色体 46，XX G显带核型分析 方法：中期染色体不经 盐酸水解或不经胰酶处 理的情况下，经吉姆萨 染色后所呈现的区带。 所显示的带纹与G带的 深、浅带带纹正好相反 ，故称为R带（reversed band）。 R显带（R banding） 人类1号染色体Q、G、R三种显带对比图 方法：将中期染色体先经盐酸，后经碱（如氢方法：将中期染色体先经盐酸，后经碱（如氢 氧化钡）处理，再用吉姆萨染色氧化钡）处理，再用吉姆萨染色 C-显带：着丝粒显带 C显带 核型图 T-显带：末端显带 是染色体的端粒部位经吉姆萨和吖啶橙染色后是染色体的端粒部位经吉姆萨和吖啶橙染色后 所呈现的区带，典型的所呈现的区带，典型的T T带呈绿色。带呈绿色。 特异显示近端着丝粒染色体 （核仁组织区） N带（NOR）： 2、染色体显带核型的命名 1971，在巴黎召开的第四届和1972在爱丁堡的国 际会议，提出人类细胞遗传学命名的国际体制。 （1）界标：染色体上具有显著形态学特征并稳定存在的结构区 域。 端粒、着丝粒、明显的带。 （2）区：两界标之间的区域。 （3）带：染色体由一系列带组成，没有非带区。 （4）亚带： p q 3 2 1 1 2 3 4 1p31 6 5 4 3 2 1 3、染色体高分辨显带及命名 分裂中期一套单倍染色体一般显示320条带。高分辨显带能 显示550-850条带，甚至2000条带以上。达到了亚带（subband ）的水平。 如21三体，早期确定为多了一条21 号，高分辨显带则确定症状与21q22.3重 复有关。 -应用高分辨显带技术研究染色体微 细结构及结构改变后遗传效应的学科， 称为“微细胞遗传学”。 现在可以在G2期或早前期的染色体 上显示300010000条带。 染色体高分辨显带及命名染色体高分辨显带及命名 高分辨显带染色体（人类高分辨显带染色体（人类1010号染色体）号染色体） 带的描述：带的描述： 染色体号染色体号 臂的符号臂的符号 长臂长臂q;q;短臂短臂p p 区的序号区的序号 带的序号带的序号 亚带亚带 次亚带次亚带 10q23 10q23.3 10q23.33 第二节 染色体多态性 染色体多态性 （chromosome polymorphism） 在正常健康人群中存在着各种染色体的恒定微小变异，主要 表现在一对同源染色体之间出现形态结构、带纹宽窄度、着 色强度等的明显差异，同时这些微小恒定的变异又按孟德尔 方式遗传，通常没有明显表型效应和病理学意义，这种变异 称染色体的多态性。 染色体多态的特征： 1、常常集中在染色体一定部位，常为异染色质区 。 2、不同于染色体畸变，不具明显的临床表型或病 理性意义。 3、在个体中是恒定的，按孟德尔遗传方式遗传。 染色体多态主要发生的部位 n n 染色体长度染色体长度随体和副缢痕；随体和副缢痕； n n D D组和组和G G组近端着丝粒染色体的短臂、随体及随体柄组近端着丝粒染色体的短臂、随体及随体柄 部副缢痕区（部副缢痕区（NORNOR）形态的变异（常见）；）形态的变异（常见）； n n 1 1、9 9和和1616号染色体长臂近着丝粒区副缢痕处形成的号染色体长臂近着丝粒区副缢痕处形成的 狭窄、浅染的区域的变异；狭窄、浅染的区域的变异； 一、染色体长度的多态 不同个体或同一个体同源染色体的两条染色体长 度存在真实的差异。 Y染色体长度变异是最典型、最常见的多态形态，具有随体的 Y染色体；具有中央着丝粒的Y染色体；Y长度的变异，主要发 生的部位是Yq远侧2/3处: 大Y: Y长度大于F组或18号长度(或称长Y或巨Y） Y=18 小Y: Y长度小于G组染色体长度体 Y 22 a b c d e f Y染色体 Y染色体长臂上有精子分化发育的基因 ，异染色质增加或减少都可能是造成细胞 错误、生殖障碍的原因。 二、随体多态 a b c d e f 近端着丝粒染色体的变异 三、副缢痕多态 近端着丝粒染色体存在副缢痕，此外1、9、16 和Y染色体也有副缢痕。 a b c 副缢痕常位于异染色质区，副缢痕的增长是高度重复 DNA序列增加所致。 有报道称这种增长可使同源染色体配对困难，从而引起 流产。 第三节 染色体畸变 染色体畸变(chromosome aberration)： 是指染色体数目或结构发生改变。 一、畸变的原因 （一）物理因素：高热、射线。 （二）化学因素 药品：环磷酰胺、氮芥；农药；工业毒物：苯、 甲苯；食品添加剂等。 （三）生物因素： 生物毒素：霉菌毒素；生物体：带状疱疹病毒、 风疹病毒、乙肝病毒、巨细胞病毒。 （四）遗传因素 二、染色体数目异常 （一）整倍体异常和发生机制： -染色体数目以染色体组为单位的增减 。 单倍体（n） 三倍体（3n） 四倍体（4n ） 多倍体 1、三倍体（triploid）： 核型69，XXX，69，XXY/三倍体嵌合体。 嵌合体-一个个体内存在两种或两种以上核型的细 胞株。 异源嵌合体-不同核型的细胞系来自两个或两个以 上的合子。 多倍体产生的机制 （1）双雄受精(diandry) 23X 23Y 23X 69XXY （2）双雌受精(digyny) 69XXY 23X 23X 23Y 2、四倍体（tetraploid） 核型92，XXXX，92，XXYY。 原因： （1）核内复制（endoreplication） （2）核内有丝分裂。 核内复制（肿瘤常见） DNADNA复制完毕但染色体不分离，结果细胞核复制完毕但染色体不分离，结果细胞核 中含有四倍的染色体，人类则为中含有四倍的染色体，人类则为9292根染色单体根染色单体 。 核内复制 染色体数目只有少数几条的增减 。 超二倍体（hyperdiploid） 2n+1、2、3n 亚二倍体（hypodiploid） 2n 1、2、3n （二）非整倍体改变 （1）单体型（monosomy）: 2n 1 常染色体单体型难以存活； 临床只可见X染色体单体型个体，即Turner综合症。 1、非整倍体改变的类型 （2）三体型（trisomy）:2n+1 最常见21三体和性染色体三体；其次18、13三 体； 较大染色体三体型较难存活。 （3）多体型：某号染色体增加2条或以上。 （4）复合非整倍体：细胞内两种或两种以上染色 体数发生异常。 2、非整倍体产生的机制 （1）染色体不分离 主要是由于细胞有丝分裂和减数分裂时 染色体不分离或丢失引起。 MI分裂同源染色体不分离: 70% MII分裂姐妹染色单体不分离:30% 有丝分裂不分离 4646 4646 4646 后期迟滞所致染色体遗失与嵌合体形成图解 4545454546464646 （2）染色体丢失（后期延迟） 三、 染色体结构的畸变 （一）染色体结构畸变的产生基础 染色体结构畸变的基础是断裂及断裂后的 变位重接。 染色体断裂，重新组合，称为染色体重排 （rearrangement）。 异常重接形成的各种结构异常的染色体称为 衍生染色体。 染色体型畸变(chromosome-type aberration)： 断裂发生在染色体复制之前（G1或S期）。 染色单体型畸变(chromatid-type aberration) ： 断裂发生在染色体复制之后（晚S期或G2期 ）。 畸变时间 发育不同阶段染色体畸变后果 在配子形成期或受精24小时内的畸变将导致畸变纯合 体。 在发育2-4天（卵裂及桑椹胚期）将导致不同比例的 嵌合体。 在3胚层分化（3周左右）阶段，某一层染色体畸变将 导致由该胚层发育而来的组织器官系统异常。 在各组织器官染色体异常嵌合体中，仅依外周血检查 不一定能够发现嵌合核型。 （二）染色体结构畸变的表示方法 1、简式： 染色体总数