張印峰，李瑩，史蕊，張瑤佳，羅海寧，馬俊芳，張?jiān)粕?

(1. 天津市中心婦產(chǎn)科醫(yī)院 天津市人類發(fā)育與生殖調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300052；2. 天津醫(yī)科大學(xué)，天津 300070)

染色體多態(tài)性是染色體異染色質(zhì)區(qū)一種微小而恒定的非病理性變異，包括結(jié)構(gòu)、帶紋寬窄、著色強(qiáng)度等方面的變異，廣泛存在且遵循孟德爾遺傳規(guī)律。染色體多態(tài)性主要發(fā)生在著絲粒、隨體、次縊痕和Y染色體等的異染色質(zhì)區(qū)，這些區(qū)域主要是由不編碼蛋白質(zhì)的高度重復(fù)性衛(wèi)星DNA序列組成，因此染色體多態(tài)性最初被認(rèn)為是正常的核型變異[1]。染色體多態(tài)性可能與多種生殖異常相關(guān)：Tempest等[2]發(fā)現(xiàn)染色體的多態(tài)性可能與女性不孕和不孕癥治療后不良妊娠結(jié)局相關(guān)；Morales等[3]發(fā)現(xiàn)男性染色體多態(tài)性攜帶者的精子和子代胚胎中，非整倍體檢出率增高；Sun等[4]的研究明確了染色體多態(tài)性是多核化胚胎出現(xiàn)的獨(dú)立影響因素。但姜永輝等[5]發(fā)現(xiàn)在輔助生殖治療中，染色體多態(tài)性對受精率、優(yōu)胚率、著床率、妊娠率、生化妊娠率、早產(chǎn)率、子代男女比例和子代畸形率等無顯著影響，但可能會(huì)增加早期流產(chǎn)率；胡衛(wèi)華等[6]近期研究發(fā)現(xiàn)染色體多態(tài)性患者行輔助生殖技術(shù)治療后的胚胎結(jié)局與正常人群差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

關(guān)于染色體多態(tài)性的檢出率，目前國內(nèi)尚無可靠的流行病學(xué)報(bào)道。郭南等[7]發(fā)現(xiàn)10 213例不孕不育患者中存在染色體多態(tài)性的患者有260例，檢出率為2.5%。目前尚無染色體多態(tài)性在正常人群中檢出率的相關(guān)描述。朱佳鵬等[8]對廣東省4 289例接受遺傳咨詢者的染色體進(jìn)行分析，檢出471例染色體多態(tài)性(10.98%)，其中1、9、16號染色體次縊痕延長168例(35.67%)，D、G組染色體多態(tài)性140例(29.72%)，9號染色體臂間倒位102例(21.66%)，Y染色體多態(tài)性61例(12.95%)，檢出率的不同可能與患者人群有關(guān)。

目前對于染色體多態(tài)性的臨床效應(yīng)尚未得出統(tǒng)一結(jié)論，但其對生殖健康的影響不容忽視。在配子形成方面，染色體多態(tài)性可能影響同源染色體聯(lián)會(huì)，從而引起不孕、死胎、流產(chǎn)、子代畸形等生殖異常[9-10]。隨著當(dāng)今社會(huì)對生殖健康日益重視、不孕不育發(fā)病率逐漸升高，生育期檢查、輔助生殖技術(shù)的廣泛應(yīng)用及產(chǎn)前診斷技術(shù)不斷發(fā)展，臨床中檢出染色體多態(tài)性后，如何科學(xué)合理地向患者及家屬闡明其臨床意義以及給出正確建議，都是生殖遺傳和產(chǎn)科醫(yī)生必須面對的問題。本文據(jù)近年來國內(nèi)外相關(guān)的研究，將常見染色體多態(tài)性的類型及其在生殖健康方面的臨床意義綜述如下。

一、染色體臂間倒位

染色體臂間倒位被定義為染色體長臂(q)和短臂(p)各發(fā)生一次斷裂，斷裂片段旋轉(zhuǎn)180°后重新接到兩個(gè)斷點(diǎn)末端，用符號表示為inv。人類9號染色體異染色質(zhì)區(qū)域最大，因此所有非近端著絲粒染色體中，inv(9)最為多見[11]。有學(xué)者認(rèn)為其不屬于病理表型[12]，也有學(xué)者認(rèn)為inv(9)具有臨床遺傳效應(yīng)[13]。其導(dǎo)致生殖異常的可能原因包括：(1)影響同源染色體的配對[14]。減數(shù)分裂時(shí)，同源染色體會(huì)形成一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)(即倒位環(huán))。染色體臂間倒位時(shí)，雖無明顯遺傳物質(zhì)丟失，但倒位片段旋轉(zhuǎn)重接，改變了原有基因順序，其著絲粒位于倒位環(huán)內(nèi)，經(jīng)姐妹染色單體交叉互換后可形成4種配子：攜帶臂間倒位的配子1個(gè)、正常配子1個(gè)、片段缺失或重復(fù)的配子2個(gè)。而片段重復(fù)或缺失的配子就可能導(dǎo)致不孕不育、死胎、流產(chǎn)、胎兒畸形等生殖異常[15]；(2)染色體間相互效應(yīng)(Interchromosomal effect，ICE)[16]，即其他染色體的配對可能受inv(9)的影響，因?yàn)橥慈旧珕误w的非成對片段會(huì)干擾其他二價(jià)染色體，造成其在減數(shù)分裂期間不分離，從而產(chǎn)生二倍體配子，導(dǎo)致生殖異常。但Xie等[17]認(rèn)為囊胚染色體中inv(9)對其他染色體的ICE缺乏遺傳學(xué)方面的證據(jù)，因此仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來明確ICE的作用機(jī)制。

大量的研究顯示inv(9)與生殖異常有一定的關(guān)系。陳歡等[13]研究發(fā)現(xiàn)inv(9)攜帶者胚胎染色體異常率較非inv(9)組高(62.2% vs. 51.5%，P<0.05)，會(huì)增加其它染色體異常的概率且可能影響胚胎移植，增加流產(chǎn)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。Yuksel等[18]的研究中提到inv(9)攜帶者可能發(fā)生復(fù)發(fā)性流產(chǎn)，還可能增加子代唐氏綜合征、發(fā)育遲滯等異常的風(fēng)險(xiǎn)。有研究表明，inv(9)攜帶者患唐氏綜合征的后代中inv(9)攜帶率增加[19]。唐氏綜合征與母體血清中甲胎蛋白(AFP)、HCG和雌三醇(E3)濃度有關(guān)。國外學(xué)者通過以上三種血清標(biāo)志物篩查發(fā)現(xiàn)，inv(9)是唐氏綜合征患者最常見的染色體多態(tài)性核型[20]。Malinverni等[21]報(bào)道了一例inv(9)攜帶者，該患者有言語功能和神經(jīng)發(fā)育遲滯、智力障礙、面部畸形等異常。也有學(xué)者認(rèn)為inv(9)并不會(huì)造成生殖異常。Jeong等[22]研究發(fā)現(xiàn)先天性畸形新生兒及其父母中inv(9)發(fā)生率和正常人群無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。也有研究發(fā)現(xiàn)inv(9)攜帶組的早期流產(chǎn)率、活產(chǎn)率與對照組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義究[23]。

關(guān)于inv(9)常發(fā)生的位點(diǎn)，目前研究尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識。報(bào)道的inv(9)種類有inv(9)(p11q12)、inv(9)(p11q13)、inv(9)(p11q21)、inv(9)(p12q13)、inv(9)(p13q13)和inv(9)(p13q21)[24]。一項(xiàng)回顧性研究顯示，研究人群中檢測出的inv(9)主要發(fā)生在p11q13，此位點(diǎn)的變異可能是復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的病因[25]。因此，對于9號染色體臂間倒位的進(jìn)一步研究或可分區(qū)段進(jìn)行。

二、染色體次縊痕長短變化

次縊痕是1、9、16號染色體異染色質(zhì)區(qū)在染色p、q上凹陷縮窄的部分。這些區(qū)域主要為高度重復(fù)的非編碼DNA序列，其增加或減少可導(dǎo)致次縊痕的增長或縮短，用符號表示為qh+或qh-，是一種常見染色體多態(tài)性。Inan等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在土耳其地區(qū)，產(chǎn)前診斷孕婦的胎兒染色體多態(tài)性檢出率為5.3%，常見于1、9、16號染色體上(分別為54.5%、8.9% 和6.9%)，其中最常見的是9qh+(22.8%)。有研究報(bào)道，1、9、16號染色體qh+或qh-屬于正常的染色體變異，不產(chǎn)生表型效應(yīng)，也不能導(dǎo)致不孕不育或不良妊娠結(jié)局[27]。但也有研究發(fā)現(xiàn)染色體次縊痕區(qū)異染色質(zhì)增加與生殖異常相關(guān)。Minocherhomji等[28]觀察到，與對照組相比較，原發(fā)性不孕癥患者(16.22% vs. 6.41%，P=0.001)和男性因素嚴(yán)重不育患者(14.69% vs.4.25%，P=0.001)的9qh+檢出率增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明qh+與不孕不育、生育力低下有關(guān)；王桂玲等[29]統(tǒng)計(jì)得出復(fù)發(fā)性流產(chǎn)組qh+檢出率明顯高于對照組(4.71% vs. 2.41%，P<0.01)，提示染色體多態(tài)性qh+與復(fù)發(fā)性流產(chǎn)可能存在相關(guān)性，不能忽視其臨床效應(yīng)。有學(xué)者分析了一對多次IVF失敗夫婦的3枚胚胎的染色體，發(fā)現(xiàn)其中2枚胚胎的染色體存在16qh-多態(tài)性，并進(jìn)一步分析確定該多態(tài)性源自母系的家族遺傳[30]。

發(fā)生以上臨床效應(yīng)的機(jī)制可能為：同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)形成的聯(lián)會(huì)復(fù)合體(synaptonemal complex，SC)沿染色體軸向全長分布，SC以拉鏈?zhǔn)交蚨帱c(diǎn)式閉合，使同源染色體實(shí)現(xiàn)配對和聯(lián)會(huì)，同時(shí)有助于維持同源染色體配對的穩(wěn)定性和同源染色體的交叉互換；聯(lián)會(huì)過程中的某些異常，如SC上出現(xiàn)缺口(gap)、未配對區(qū)(split)或完全不聯(lián)會(huì)(complete asynapsis)會(huì)干擾甚至阻止減數(shù)分裂，影響配子的正常形成，造成不孕不育[10]。在同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)，1、9、16號染色體次縊痕增加或縮短，導(dǎo)致姐妹染色單體的異染色質(zhì)區(qū)形態(tài)不同而出現(xiàn)聯(lián)會(huì)缺口或未配對區(qū)，導(dǎo)致聯(lián)會(huì)困難、延遲甚至不能聯(lián)會(huì)[31]。在減數(shù)分裂時(shí)姐妹染色單體不分離導(dǎo)致產(chǎn)生不平衡配子，從而無法受精或形成非整倍體胚胎，進(jìn)而導(dǎo)致流產(chǎn)、死胎和畸形兒出現(xiàn)[32]。

雖然目前對于1、9、16號染色體qh+或qh-是否影響生殖尚無統(tǒng)一定論，尤其對qh-多態(tài)性的研究不足，仍需積累臨床數(shù)據(jù)，進(jìn)一步研究。但基于其可能機(jī)制及臨床表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)也應(yīng)給予重視，加強(qiáng)孕期檢查。

三、D、G組隨體、隨體柄、短臂及著絲粒區(qū)變化

D組(13、14、15)號染色體和G組(21、22號及Y)染色體為近端著絲粒染色體，Y染色體多態(tài)性在后文描述。D、G組染色體的多態(tài)性涉及隨體增大/縮小(ps+/ps-)、隨體柄增長/縮短(pstk+/pstk-)、短臂長度增加/縮短(p+/p-)、著絲粒改變(cenh+/cenh-)和雙隨體或多隨體。D、G組次縊痕區(qū)位于隨體柄處，同時(shí)又在核仁組織區(qū)(nucleolus organizing region，NOR)，該位置的異染色質(zhì)變化可能影響核仁組織區(qū)的功能，而著絲粒區(qū)異染色質(zhì)的變異，影響著絲粒動(dòng)粒復(fù)合體(centromere-kinetochore complex，CKC)的功能，使染色體運(yùn)動(dòng)和同源染色體分離受到影響，可能導(dǎo)致非整倍體配子的形成[33]，導(dǎo)致流產(chǎn)、死胎和畸形兒發(fā)生。有研究認(rèn)為D、G組的多態(tài)性不具有臨床效應(yīng)[25]，但更多研究表明其與生殖異常相關(guān)[4-5，7]。例如有研究指出，21ps+是產(chǎn)生非整倍體精子的男性中最常見的常染色體多態(tài)性[3]。

D、G組染色體多態(tài)性在人群中的檢出率較高，在臨床工作中也不應(yīng)忽視其可能存在的臨床效應(yīng)，要結(jié)合患者各方面情況綜合評價(jià)生育風(fēng)險(xiǎn)。

四、Y染色體多態(tài)性

Y染色體是人類最小的近端著色粒染色體，由擬常染色質(zhì)區(qū)和Y特異區(qū)組成，其中包含常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的Y特異區(qū)占大部分，Y染色體多態(tài)性主要為該部分異染色質(zhì)延長、縮短、倒位重排等改變。大Y、小Y和Y染色體臂間倒位等較為常見。Wang等[34]比較了507對復(fù)發(fā)性流產(chǎn)夫婦及465對正常夫婦，發(fā)現(xiàn)攜帶Y染色體多態(tài)性的夫妻，女方的妊娠期孕齡更短，發(fā)生不明原因復(fù)發(fā)性流產(chǎn)更頻繁，且平均懷孕間隔更長，因此考慮Y染色體多態(tài)性是不明原因復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

1.大Y、小Y：Y染色體大于或等于18號染色體稱為大Y(Yqh+)，Y染色體小于或等于21號染色體稱為小Y(Yqh-)。Y染色長度增加的可能原因?yàn)殚L臂遠(yuǎn)端異染色質(zhì)區(qū)的串聯(lián)重復(fù)序列過度重復(fù)，這種過度重復(fù)使Y染色體不穩(wěn)定性增加，可能使常染色質(zhì)基因表達(dá)受到影響，通過干擾精子發(fā)生、發(fā)育等相關(guān)基因的功能影響精子發(fā)生、受精卵分裂分化和胚胎的正常發(fā)育，導(dǎo)致男性精液質(zhì)量異常，其配偶則可能出現(xiàn)流產(chǎn)、死胎、胚胎發(fā)育異常等異常妊娠結(jié)局[34]。許多研究均表明Yqh+和Yqh-可能影響男性的精子生成，易產(chǎn)生少精子癥或弱精子癥，嚴(yán)重者可為無精子癥，如周丹妮等[35]統(tǒng)計(jì)得出在嚴(yán)重少精子癥或弱精子癥中Yqh+的比例最高，為38.46%，Yqh-也高達(dá)15.38%；Xiao等[36]觀察72名Yqh+攜帶者與989名非攜帶者的IVF臨床結(jié)局發(fā)現(xiàn)，Yqh+攜帶者的受精率[50.05% vs. 66.01%，P<0.05，95%CI(0.49，0.57)]、著床率[8.33% vs. 20.87%，P<0.05，95%CI(0.14，0.87)]、臨床妊娠率[17.39% vs. 39.59%，P<0.05，95%CI(0.11，0.96)]均明顯降低。小Y出現(xiàn)的原因可能為Y染色體異染色質(zhì)片段缺失，其與決定性別及精子生成相關(guān)的常染色質(zhì)基因(如AZF，一種控制精子發(fā)生的基因)相鄰，可能影響相關(guān)基因的表達(dá)甚至微缺失。有報(bào)道指出存在Y染色體多態(tài)性合并AZF基因微缺失現(xiàn)象，并已有研究證實(shí)AZF微缺失可引起不同程度的精子質(zhì)量異常[37]。汪小波等[12]研究指出，只有伴隨AZF微缺失的Yqh-才可影響精子生成。Goncalves等[38]深入分析了3種AZF微缺失的臨床效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)AZFc缺失者獲精率和妊娠率較好，AZFa和AZFb缺失者預(yù)后較差，且易遺傳至下一代。

2.Y染色體臂間倒位：與常染色體臂間倒位所致的倒位環(huán)異常不同，Y染色體和X染色體在配對時(shí)，配對聯(lián)會(huì)及交叉互換僅發(fā)生在同源基因片段(即Y染色體的擬常染色質(zhì)區(qū))，并不形成倒位環(huán)，因此inv(Y)可能并不影響聯(lián)會(huì)復(fù)合體的功能。Y染色體的臂間倒位可能直接破壞了AZF或合并有AZF的微缺失，從而引起相應(yīng)的臨床效應(yīng)，更可能通過影響倒位片段斷裂點(diǎn)附近的常染色質(zhì)的基因表達(dá)而造成異常，尤其使AZF區(qū)斷裂重排，可能引起攜帶重要基因的常染色質(zhì)異染色質(zhì)化[39]。然而，何瑤等[40]研究發(fā)現(xiàn)男性Y染色體AZFc區(qū)缺失雖會(huì)造成精子濃度下降，但對體外受精、早期胚胎發(fā)育及妊娠結(jié)局無顯著不良影響。可見對于inv(Y)的表型效應(yīng)尚未得出統(tǒng)一的結(jié)論，目前的研究多關(guān)注臨床表型，而基因作用機(jī)制相關(guān)的研究較少，inv(Y)是否有臨床意義，仍需進(jìn)一步研究。

總而言之，已有大量的臨床研究表明染色體多態(tài)性對生殖異?？赡艽嬖谝欢ㄓ绊?，目前的研究大多是探究各種染色體多態(tài)性與不孕不育患者妊娠結(jié)局的關(guān)系，主要監(jiān)測指標(biāo)是臨床妊娠率、早期流產(chǎn)率、流產(chǎn)再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)等。由于研究設(shè)計(jì)或樣本量的問題，染色體多態(tài)性在子代的畸形、發(fā)育異常、智力低下等方面的影響還沒有充分的證據(jù)。為了明確其具體機(jī)制，還需在遺傳學(xué)、表觀遺傳學(xué)方面進(jìn)一步研究。隨著二代測序技術(shù)的應(yīng)用、高分辨染色體檢測逐漸增多，我們應(yīng)加強(qiáng)多態(tài)性患者孕期產(chǎn)檢、產(chǎn)后隨訪，必要時(shí)建議對患者或其羊水行高分辨率染色體檢測，為后續(xù)臨床實(shí)踐提供更充分的證據(jù)。目前不能簡單地將染色體多態(tài)性等同于正常染色體核型，臨床醫(yī)生應(yīng)結(jié)合病史為此類人群提供更合理的遺傳咨詢。