李慧,王輝林,李瑾*,沈楷,李曉紅,陳湘梅
(廣東深圳市寶安區(qū)婦幼保健院,1.生殖健康科;2.中心實驗室,深圳 518133)
不良孕產(chǎn)史是指曾發(fā)生自然流產(chǎn)、死胎、死產(chǎn)、畸胎,生育先天性疾病患兒,智力低下兒等生育史,是遺傳咨詢中最常見的問題之一,也一直是臨床醫(yī)生面對的具有挑戰(zhàn)性的課題。本文對724例不良孕產(chǎn)史患者進行外周血染色體核型分析,從遺傳學角度尋找發(fā)生流產(chǎn)和不育等的原因,并總結經(jīng)驗為遺傳咨詢提供信息。
2012年6 月至2013年12 月到我院生殖健康科門診就診患者,其中724例因復發(fā)性流產(chǎn)、死胎、死產(chǎn)、育畸形兒等不良孕產(chǎn)史行染色體核型檢查,患者表型、智力均正常,年齡20~40歲,男性391例,女性333例。
724例不良孕產(chǎn)史患者行外周血淋巴細胞染色體核型檢查。抽取患者的正中肘靜脈血2ml,在無菌條件下,置于5ml細胞培養(yǎng)液(廣州白云山拜迪生物醫(yī)藥公司)中,37 ℃培養(yǎng),培養(yǎng)66~68h后加入秋水仙素(廣州達暉生物技術公司),繼續(xù)培養(yǎng)至72h,離心收集培養(yǎng)物,KCl低滲處理35min,加入固定液固定30min或4 ℃過夜,最后進行制片和染色顯帶。核型分析:每例平均計數(shù)30個核型,分析5~8 個核型,異常者計數(shù)到50 個核型,同時分析30個核型,最后按照標準G 帶核型作細胞遺傳學診斷。
724例不良孕產(chǎn)史患者中染色體異常者10例,檢出率1.38%。其中男性391 例,染色體異常者5例,檢出率1.28%;女性333 例,染色體異常者5例,檢出率1.50%。異常染色體有:染色體易位8例、占1.10%,倒位1 例、占0.14%,意義不明的變異(46XX,10q11.1+)1 例、占0.14%,染色體多態(tài)性改變91 例、占12.57%,女性染色體多態(tài)性占5.71%,男性染色體多態(tài)性占18.41%。異常核型與臨床的關系見表1,染色體多態(tài)性與臨床表現(xiàn)的關系見表2;染色體多態(tài)性及染色體異常圖譜舉例,見圖1和2。
表1 異常核型與臨床的關系
圖1 G 顯帶的多態(tài)性的染色體 ×1 000
表2 染色體多態(tài)性與臨床的關系
圖2 G 顯帶的染色體易位核型46,XX,t(7;12)(q34;q13) ×1 000
本文不良孕產(chǎn)史患者724 例,異常染色體占1.38%,我國一般人群染色體異常頻率為0.5%~1%[1],本文染色體異常率較一般人群未見明顯升高,考慮與樣本量及研究對象的入組條件限制有關。異常核型見染色體易位、倒位。染色體多態(tài)性占12.57%。臨床表現(xiàn)為育畸形兒、葡萄胎、復發(fā)性流產(chǎn)及男性少弱精子癥。
染色體易位的遺傳效應:染色體易位因沒有造成染色體片段的增加和減少,這種染色體畸變攜帶者的表型往往正常,但易位染色體在減數(shù)分裂過程中,通過同源染色體間配對形成四射體,無論以哪種方式互換分離,至少可形成18種類型的配子,分別與正常的配子結合形成18種合子。這18種合子中僅一種染色體正常,一種為表型正常的易位染色體攜帶者,其余16種合子,或是染色體部分缺失,或是染色體部分重復,分別表現(xiàn)為流產(chǎn)、死胎或畸形兒[2]。男性染色體易位攜帶者,根據(jù)發(fā)生易位的染色體,易位的類型及發(fā)生易位的斷裂位點不同,該男性攜帶者的精子中染色體異常者可達20% ~80%[3]。在分別對男性染色體易位攜帶者和女性染色體易位攜帶者的D2/D3胚胎進行熒光原位雜交(FISH)檢測時,發(fā)現(xiàn)兩組中染色體不平衡胚胎率沒有統(tǒng)計學差異[4]。本文中染色體易位患者8 例,4例女性均表現(xiàn)為復發(fā)性流產(chǎn),4例男性其配偶均表現(xiàn)復發(fā)性流產(chǎn),同時1例合并少弱精子癥,說明染色體易位與不良孕產(chǎn)史有重要的關系,同時可能導致男性攜帶者的精子異常。
染色體倒位的遺傳效應:在配子的形成過程中,根據(jù)倒位染色體與正常同源染色體之間的配對遵循同源染色體節(jié)段相互配對的原則,形成特有的倒位環(huán),經(jīng)過在倒位環(huán)的互換,理論上將形成4種不同的配子,1 種為正常染色體,1 種為倒位染色體,其余2種均帶有部分重復和部分缺失的重排染色體。后兩種重排染色體為不平衡配子,胚胎很難存活,將導致流產(chǎn)和死胎。
染色體多態(tài)性的遺傳效應:染色體多態(tài)性是生物物種內(nèi)各個體之間的正常變異,人群發(fā)生率約為2.6%[5]。表現(xiàn)為同源染色體結構和帶紋強度的差異,一般涉及在遺傳上不活躍的、含高度重復DNA序列的結構異染色質區(qū),主要包括9號染色體臂間倒位,D(13,14,15)、G(21,22)組染色體短臂和Y染色體長臂長度變異以及1、9、16號染色體著絲粒和次縊痕增大等。
人類染色體倒位在每號染色體均可發(fā)生,其中inv(9)發(fā)生頻率最高。國外報道,9 號染色體臂間倒位發(fā)生率為1.5%,歸為染色體多態(tài)性[6]。國內(nèi)報道其發(fā)生率為0.82%[7]。有研究[8]發(fā)現(xiàn),9p12和9q13-21兩處位點的重復DNA 序列具有同源性,推測該兩處易斷裂點促使染色體重排且不產(chǎn)生臨床效應。本文9號染色體倒位4例均有復發(fā)性流產(chǎn)史,考慮與上述倒位環(huán)機理有關。有資料報道,inv(9)個體產(chǎn)生的配子中二倍體概率高,受精后容易形成三倍體而導致流產(chǎn)[9]。
D/G 組染色體短臂和1、9、16號染色體著絲粒和次縊痕增大與不良孕產(chǎn)史具有相關性。一般認為異染色質是無特殊功用,也無表型效應。但有研究[10]表明,異染色質在著絲粒功能方面起著重要的作用,是姐妹染色單體結合和染色體分離所必需的。異染色質可以加強著絲粒區(qū),以確保染色體的分離,并能使著絲點穩(wěn)定化;同源染色體可通過其異染色質區(qū)的重復序列在減數(shù)分裂時配對,促進沿染色體全長的聯(lián)會。近來有學者以免疫基因標記及stMFISH 檢測染色體非著絲粒的異染色質區(qū)在聯(lián)會早期的粗線期,異染色質中的間隙,分裂的高頻出現(xiàn)會導致聯(lián)會復合體形成異常,在患無精子癥的1qh+的患者,其異染色質中的間隙、分裂現(xiàn)象明顯高于非多態(tài)染色體。因此,異染色質的異??赡苡绊懺跍p數(shù)分裂時染色體的配對聯(lián)會,從而影響配子的形成,由此導致不孕不育[11]。另外,常染色質經(jīng)過染色體重排而移位到異染色質區(qū)或其附近,在異染色質影響下,產(chǎn)生斑點位置效應(PEV),使常染色質的基因表達受到抑制,一些與生殖相關的基因沉默,從而引 起 生 殖 異 常[12]。Minocherhomji等[13]在 一 項 對染色體多態(tài)性與不育關系的大樣本的病例對照相關性研究中發(fā)現(xiàn),9qh+、acro pstk+在不育及不良孕產(chǎn)史的女性發(fā)生率顯著高于已生育的正常的女性;而9qh+在不育男性組發(fā)生率高于正常對照組。
Y 染色體多態(tài)性與不良孕產(chǎn)史的關系一直是個有爭議的問題,越來越多的研究發(fā)現(xiàn)其與不良孕產(chǎn)史有一定的相關性。本文中Y 染色體多態(tài)性占不良孕產(chǎn)史患者的5.39%。Y 染色體長臂(Yq)遠端2/3為結構異染色質,是Y 染色體長度變異的主要部位。大Y 表現(xiàn)為長臂異染色質長度增加(qh+)。在不育患者和正常人群進行大樣本病例對照相關性研究中,有不良孕產(chǎn)史的女性的配偶的Yqh+發(fā)生頻 率 在 統(tǒng) 計 學 上 呈 顯 著 上 升 (30.20%vs.12.74%)[13]。一項比較Yqh+男性與非Yqh+男性行IVF結局的回顧性分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)質胚胎獲得率及臨床妊娠率在Yqh+男性組低于對照組[14]。有學者采用實時熒光定量聚合酶鏈反應(PCR)技術檢測大Y 染色體及小Y 染色體上的DYZ1拷貝數(shù),發(fā)現(xiàn)大Y 染色體上的DYZ1完整性很好,但拷貝數(shù)明顯增加,而小Y 的DYZ1部分缺失拷貝數(shù)明顯減少[15]。DYZ是位于人類Y 染色體重復的DNA 家族,包括DYZ1~DYZ5,DYZ1是Y 染色體末端異染色質(q12)上縱行排列的重要序列,其長度幾乎占據(jù)整個Y 染色體長度的40%。Y 染色體的多態(tài)性與DYZ區(qū)有關[16],DYZ1 區(qū)的不穩(wěn)定性可能破壞基因的劑量效應,導致有絲分裂錯誤,或影響基因調節(jié)和細胞分化程序,從而直接影響生殖細胞的形成。增多重復的DNA 序列干擾了基因調節(jié),影響了配子的分裂分化,干擾了與發(fā)育相關的正常基因表達,從而影響胚胎受精后的發(fā)育導致了不良妊娠的發(fā)生[17]。本文中Y 染色體多態(tài)性表現(xiàn)為少弱精子的生殖障礙和復發(fā)性流產(chǎn)。
綜上對不良孕產(chǎn)史患者行染色體檢查,對查找病因及對不良孕產(chǎn)史夫婦的孕前遺傳咨詢及產(chǎn)前診斷都有著重要的意義。本文中染色體多態(tài)性占有一定的比重,說明染色體多態(tài)性改變應引起臨床及科研的重視,對染色體多態(tài)性與生殖的關系需更深入的基因分子水平的研究與探討。本文不足在于病例資料選取中未能以不良孕產(chǎn)史夫婦作為研究對象,因此文中男性和女性的異常核型檢出率及多態(tài)性檢出率無法行統(tǒng)計學比較,在今后工作中將完善病歷資料登記檢索工作,深入研究不良孕產(chǎn)史的遺傳學病因及特點,從而為臨床工作提供較全面的參考依據(jù)。
[1] 余元勛,馬旭,余國斌.中國遺傳咨詢[M].第1版.合肥:安徽科學技術出版社,2003:142.
[2] 陸國輝,徐湘民 主編.臨床遺傳咨詢[M].第1版.北京:北京大學醫(yī)學出版社,2007:41-43.
[3] Escudero T,Abdelhadi I,Sandalinas M,et al.Predictive value of sperm fluorescence in situ hybridization analysis on the outcome of preimplantation genetic diagnosis for translocations[J].Fertil Steril,2003,79:1528-1534.
[4] Lledo B,Ortiz JA,Morales R,et al.The paternal effect of chromosome translocation carriers observed from meiotic segregation in embryos[J] .Hum Reprod,2010,25:1843-1848.
[5] Tho SP, Byrd JR, McDonough PG.Chromosome polymorphism in 110couples with reproductive failure and subsequent pregnancy outcome[J].Fertil Steril,1982,38:688-694.
[6] Verma RS.Heterochromatin:molecular and structural aspects[M].New York:Cambridge University Press,1988:276-299.
[7] 李麓蕓,夏家輝,戴和平,等.染色體臂間和臂內(nèi)倒位的遺傳咨詢[J].遺傳與疾病,1985,2:35-36.
[8] Starke H,Seidel J,Henn W,et al.Homologous sequences at human chromosome 9bands p12and q13-21.1are involved in different patterns of pericentric rearrangements.[J].Eur J Hum Genet,2002,10:790-800.
[9] Amiel A, Sardos-Albertini F, Fejgin MD, et al.Interchromosomal effect leading to an increase in aneuploidy in sperm nuclei in a man heterozygous for pericentric inversion(inv 9)and C-heterochromatin[J].J Hum Genet,2001,46:245-250.
[10] Zhimulev IF,Beliaeva ES.Heterochromatin,gene position effect and gene silencing[J].Genetica,2003,39:187-201.
[11] Codina-Pascual M, Navarro J, Oliver-Bonet M,et al.Behaviour of human heterochromatic regions during the synapsis of homologous chromosomes[J].Hum Reprod,2006,21:1490-1497.
[12] Cryderman DE, Cuaycong MH, Elgin SC,et al.Characterization of sequences associated with position-effect variegation at pericentric sites in Drosophila heterochromatin[J].Chromosoma,1998,107:277-285.
[13] Minocherhomji S,Athalye AS,Madon PF,et al.A casecontrol study identifying chromosomal polymorphic variations as forms of epigenetic alterations associated with the infertility phenotype[J].Fertil Steri,2009,92:88-95.
[14] Xiao Z,Zhou X,Xu W,et al.A preliminary study of the relationship between the long arm of the Y chromosome(Yqh+)and reproductive outcomes in IVF/ICSI-ET[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol,2012,165:57-60.
[15] Yan J,F(xiàn)an L,Zhao Y,et al.DYZ1copy number variation,Y chromosome polymorphism and early recurrent spontaneous abortion/early embryo growth arrest[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol,2011,159:371-374.
[16] Yassmine A,Helen L,Stephen K,et al.Y chromosome heterochromatin of differing lengths in two cell populations of the same individual[J].Prenat Diagn,2005,25:304-306.
[17] Blanco P,Shlumukova M,Sargent CA,et al.Divergent outcomes of intrachromosomal recombination on the human Y chromosome:male infertility and recurrent polymorphism[J].J Med Genet,2000,37:752-758.