·遗传与出生缺陷·

1191例不良妊娠史夫妇的细胞遗传学分析

曾兰 李运星 秦胜芳 魏萍 陈春

【摘要】目的对不良妊娠史夫妇染色体核型进行临床分析,探讨染色体异常和多态性与不良妊娠史的关系,为遗传咨询和产前诊断提供指导和参考意见。方法选择2008年8月—2013年3月来四川省妇幼保健院就诊的有不良妊娠史的夫妇1191例,收集外周血,培养淋巴细胞,常规收获制片,G显带处理,必要时加C带分析,染色体核型分析。结果1191例不良妊娠史夫妇中检出染色体异常44例,异常率为3.7%;多态性变异145例,检出率为12.2%,占异态与异常总数的76.7%;其中D/G组随体延长84例,次缢痕增加36例,短臂增长8例,9号染色体臂间倒位7例,大Y染色体7例,Y染色体倒位2例,X染色体短臂随体增加1例。结论染色体异常是导致反复自然流产、胚胎停育、生育死胎、畸胎和异常儿的重要影响因素,而染色体多态性变异也应引起重视,对于不明原因的不良妊娠史的夫妇,染色体分析应作为常规的检测。

【关键词】不良妊娠史; 染色体异常; 染色体多态性; 核型分析

不良妊娠史包括反复自然流产、胚胎停育、死胎、死产、畸形儿妊娠史,造成不良妊娠的原因有遗传学、解剖学、免疫学、内分泌、物理与化学以及生物学因素,其中染色体异常是导致不良妊娠史的重要原因之一。本文对在本院就诊的1191例不良妊娠史的夫妇进行染色体核型分析,以探讨不良妊娠与染色体异常和多态性的关系,为临床诊疗提供帮助。

对象与方法

一、对象

2008年8月—2013年3月来四川省妇幼保健院就诊的有不良妊娠史的1191例,详细询问病史,女方包括曾有流产、胚胎停育、死胎、畸胎等不良妊娠史,经专科医生排除男女双方生殖器官的器质性病变及内分泌疾病,其表型及智力正常。患者年龄20~44岁。

二、方法

1.实验:抽取静脉血2 ml进行外周血淋巴细胞培养72 h,常规方法收获细胞,低渗、固定、制片,进行G显带,必要时配合C显带和银染,镜下计数20个中期分裂相,嵌合体者计数100个分裂相,分析5个核型,显微摄像。核型分析按人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN 2005)进行。

2.统计学处理:采用统计软件SPSS 13.0对数据进行分析,染色体结果等计数资料以率表示,采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、染色体异常核型分布

1191例不良妊娠者中,染色体异常核型和染色体多态性检出率分别为3.7%(44/1191)和12.2%(145/1191),占总染色体异常的比例分别为23.3%(44/189)和76.7%(44/189)。染色体异常核型中平衡易位、性染色体异常、罗伯逊易位和其它异常检出率分别为1.7%(20/1191)、1.2%(14/1191)、0.5%(6/1191)和0.3%(4/1191);占异常核型的比例分别为 45.5% (20/44)、31.8% (14/44)、13.6%(6/44)和9.1%(4/44);平衡易位中女性为 13例、男性为7例;性染色体异常中嵌合体和数目异常分别为12和2例;见表1。染色体多态性中D/G组随体延长、次缢痕增加(qh+)、D/G组短臂增长、Y≥18号、inv(9)、Inv(Y)和Xps+占多态性变异核型分别占 57.9% (84/145)、24.8% (36/145)、5.5%(8/145)、4.8% (7/145)、4.8% (7/145),1.4%(2/145)和0.7%(1/145);见图1~4。

表1 44例不良妊娠史夫妇染色体异常核型与临床表现分布

二、良妊娠史次数与染色体异常和多态性变异频率的关系

1191例有不良妊娠的夫妇中,具有1、2、≥3次不良妊娠史者染色体异常和多态性变异异常率分别为15.3%(80/524)、15.5%(76/491)、18.8%(33/176)。不良妊娠史≥3次者与1次、2次者比较,差异有统计学意义,1次与2次者比较,差异无统计学意义。

讨 论

染色体异常是导致自然流产、死胎、先天性畸形儿等不良妊娠结局的重要原因之一,中国一般人群异常染色体携带者占0.4%~2.2%[1]。国内外报道的不良妊娠患者中染色体异常率不一,一般为2.4%~5.0%[2-3]。本文1191例不良妊娠夫妇中检出染色体异常率3.7%,高于正常人群检出率。染色体多态性是否有临床效应一直是有争议的问题,本文发现不良妊娠史染色体多态性的检出率明显高于非多态性变异。随着人们对基因调控方面的深入研究,将对染色体异染色质的特性及形成机制进行探索,从而进一步了解染色体多态性存在的临床意义。

一、染色体易位与不良妊娠史

染色体易位是引起自然流产及不良妊娠史的重要原因之一,包括平衡易位和罗伯逊易位。平衡易位携带者绝大部分染色体断裂点位于DNA的非转录区,所以尽管染色体结构发生了改变,但基因在总体上保持了数量的平衡并能行使正常功能,故患者的表型和智力一般都正常。平衡易位携带者与正常人婚配,其生殖细胞在减数分裂过程中由于同源染色体的特殊配对(形成四射体)及分离,形成正常配子仅占有1/18,与亲代一样带有相互易位染色体的配子占1/18,而16/18配子有染色体部分重复或缺失,导致子代发生严重的遗传效应,在临床上表现为反复发生自然流产、死胎或生育染色体异常后代。本文研究对象为不良妊娠史的人群,检出平衡易位20例,检出率1.7%,稍高于群体中平衡易位的频率0.2%,与文献报道相符[4]。其中男性7例,女性13例,其原因可能是男性在生殖细胞形成时可产生携带有平衡易位的精子,但正常精子有其选择的优势,一般异常精子不易受精,而女性的卵子数量有限,无选择的机会,故女性患者的频率高于男性。

二、罗伯逊易位与不良妊娠史

罗伯逊易位是由两条近端着丝粒染色体在其着丝粒区发生断裂,两者的长臂在着丝粒区附近彼此连接形成一条新的染色体;其短臂亦可彼此连接形成一条小染色体,一般在以后的细胞分裂中消失[5],这类易位携带者的个体因无明显的遗传物质丢失或增加,一般不产生异常的表型。罗伯逊易位分非同源染色体和同源染色体之间的易位。同源罗伯逊易位携带者不能产生正常配子,只能形成三体型或单体型个体,除13三体和21三体可能出现异常活产胎儿外,其他妊娠都会因流产而终止。非同源罗伯逊易位携带者与正常染色体配对时,可形成6种不同合子:1/6为正常个体,1/6与亲代相同的易位染色体,其余4/6为异常染色体,这种异常染色体表现为流产、死产或畸形等。本文检出6例非同源罗伯逊易位携带者均发生过2~3次胚胎停育或自然流产。其核型分别是5例 rob(13;14)和1例 rob(14;22),均是女性患者,这与文献报道的多数罗伯逊易位形成于患者母亲卵子发生期间一致[6]。据此有学者推测在罗伯逊易位患者母亲卵母细胞减数分裂的双线期,5对近端着丝粒染色体短臂因具有高度同源的DNA序列,通过同源重组形成常见罗伯逊易位,故易位患者再次妊娠时应进行产前诊断,以防止染色体异常患儿出生。

三、D/G组随体变异与不良妊娠史

通常认为,人类染色体随体区变异是一种正常的结构变异属于多态现象,它不会引起临床症状。但近年染色体运动和分离的分子机制研究表明[7],染色体主缢痕区(富含重复碱基序列的异染色质区)的着丝粒-动粒复合体(CKC)是细胞分裂中纺缍丝微管的着力点,是染色体运动和均等分离的结构功能基础。这一结构与其随体区相邻,两者靠得很近,随体变异可能增加端着丝粒染色体的不分离,从而导致胚胎发生染色体非整倍性变异或减数分裂中异常配子产生的可能性,引发流产等。本文检出D/G组随体延长84例,异常率7.1%,占多态性变异总数的57.9%,检出有1~4次自然流产史的42例,有胚胎停育、死胎和葡萄胎史的21例,曾生育畸形儿的15例,曾生育染色体异常儿的6例,其中21三体患儿4例,有1例核型是rob(21;21),+21。随体变异可能使近端着丝粒染色体不分离风险增高,胚胎发生非整倍性的风险就会增加,出生异常患儿或引发自然流产的风险就会加大,应引起关注。

人类 D组(13/14/15)和 G组(21/22)近端着丝粒染色体短臂上的核仁组织者区(nucleolous organizer region,NOR)参与间期核仁的形成并含有多拷贝的核糖体RNA基因。玉平和李丽莎等[8-9]对一自然流产家系中15号染色体短臂都有增长(15p+)的先证者母女应用7.3b的rRNA基因探针对15p+染色体进行原位杂交,证实p+部分系NOR高度重复的结果。本文检出染色体短臂增长(p+)8例,占多态性变异总数的5.52%,分别涉及14号、15号和22号,均有自然流产和胚胎停育史,与文献报道一致。

四、次缢痕增长与不良妊娠史

次缢痕主要存在于1、9、16号染色体和Y染色体的长臂,这些次缢痕常位于染色体的结构异染色质区,会出现长度增加、断裂或远端染色体片段的重复。过去人们认为异染色质是多余的,无特殊功用,也无表型效应。但近年研究表明[10],异染色质可以加强着丝粒区,以确保染色体的分离,并能使着丝点稳定化,同源染色体可通过其异染色质区的重复序列在减数分裂时配对,促进沿染色体全长的联会。本文检出次缢痕增加36例,异常率3.0%,均发生过1~3次自然流产、胚胎停育或畸胎分娩史。次缢痕的增加是高度重复的DNA序列增加所致,有可能影响细胞分裂,造成同源染色体配对困难,产生不平衡的配子,形成非整倍体的子代,而发生妊娠早期胚胎停育或流产。

五、Y染色体变异与不良妊娠史

人类Y染色体大部分为异染色质,极易发生形态学的变化。Y染色体变异表现为大Y和小Y,同一核型中Y染色体的长度≥18号染色体为大Y标准。Y染色体的长度取决于Y染色体上异染色质区的长度,大Y染色体主要是Y染色体长臂长度增加,该区主要成分是Y染色体特有的串联核苷酸序列DY21,该区域DNA过多的重复可能产生剂量效应,可能与有丝分裂发生错误或与基因调节及细胞分化有关,从而导致不良妊娠[11]

近年来国内多数报道认为大Y染色体核型与配偶不良妊娠史,主要是流产、分娩畸形儿有关[12,13]。本文检出大Y染色体7例,占多态性变异总数的4.83%,有自然流产史的5例,胚胎停育的2例。Patricia等[14]认为,Y染色体长臂 DNA序列的重复会影响其有关精子分化和发育的基因正常表达,造成精子受精障碍或影响精子受精能力而导致流产频率增高。而大Y染色体与造成胚胎停育的原因,可能因为Y染色体有一些与X染色体同源的基因,在减数分裂过程中参与同X染色体的联合配对,Y染色体异染色质区DNA过多的重复影响与X染色体的同源重组,造成有丝分裂发生错误,影响某些基因的正常表达导致胚胎停育的发生。

六、染色体臂间倒位与不良妊娠史

臂间倒位携带者因无严重遗传物质丢失或重复,故具有正常表型,但会产生异常配子,造成婚后不育、流产、死产、娩出畸形儿等异常遗传效应。人类染色体倒位,可发生在每号染色体,以inv(9)发生频率最高。国外报道inv(9)的发生率为0.5~1.02%,其它倒位的发生率为0.1%;国内夏家辉等[15]报道 inv(9)的发生率为 0.8%,其它倒位的发生率为0.1%。本文145例染色体多态性核型中,其中9号染色体倒位7例,异常率0.6%,Y染色体倒位2例,异常率0.2%。倒位导致不良妊娠的发生可能原因如下,一是配子形成中,同源染色体形成特有的倒位圈,倒位圈内发生交换可形成部分重复或部分缺失的异常染色体,这样不平衡的配子可以引起流产、畸胎等不良妊娠;二是斑点位置效应,常染色质经过染色体重排易位到异染色质区域附近,在异染色质影响下常染色质异染色质化,使其中的基因表达受到抑制。inv(Y)也是同样的机制,倒位若没有损伤到生精相关基因,则其携带者可能具有正常的表型,并可以生育;若倒位处正好涉及精子的生成基因,基因的改变或者顺序颠倒都有可能影响精子的生成,则可造成患者严重少精子而不育。因此,染色体多态性变异不同程度的影响生育,应引起重视。

通过比较不良妊娠史次数与染色体异常和多态性变异发生率的关系,发现随着不良妊娠史次数的增加,染色体异常和多态性变异检出率亦越大,不良妊娠史3次以上患者的染色体异常和多态性变异检出率为18.8%,较不良妊娠史1~2次的患者有明显增加,因而进行染色体核型分析的必要性就越大。

图1 染色体随体延长图↑示:46,XY,13pstk+

图2 染色体次缢痕增加图↑示:46,XX,16qh+

图3 染色体短臂增长图↑示:46,XX,22p+

图4 染色体倒位图↑示46,XY,inv(Y)

参考文献

1 陈竺.医学遗传学.北京:人民卫生出版社,2002:58.

2 Makino T,Hara T,Oka C.Survey of 1120 Japanese women with a history of recurrent spontaneous abortion.Eur JObstet Gynecol Biol,1992,44:123-130.

3 张月萍,庄依亮.2071例自然流产患者染色体核型分析及临床意义.中华妇产科杂志,2000,35:178.

4 高淑英,康琳,宋黎丽,等.反复流产夫妇染色体异常的实验室诊断分析.中国优生与遗传杂志,2004,12:38.

5 张成宁,刘永章,主编.医学遗传学.北京:科学出版社,2002:223-224.

6 Ruma B,Anita H,Cami KD,et al.Parental origin and timing of de Novo Robertsonian translocation formation.Am JHum Genet,2002,71:1456-1462.

7 Rieder CL,Salmon ED.The vertebrate cell kinelochore and its roles duringmitosis.Trends Cell Biol,1998,8:310-318

8 玉平,高春生,王玉梅,等.自然流产一家系15p+染色体的分子细胞遗传学研究.中华医学遗传学杂志,1992,9:205

9 李丽莎,任红进,宁郁玲,等.138例染色体多态的细胞遗传学分析及临床表现.中华医学遗传学杂志,2007,6:36.

10 Zhimulev IF,Beliaeva ES.Heterochromatain,gene position effectand gene silencing.Genetika,2003,39:187-201.

11 任爱玲,郑梅玲,丁琰.SRY基因诊断在临床中的应用.中国优生与遗传杂志,1999,7:34.

12 郭玉萍,唐吟宇,张静.Y染色体异常的细胞遗传学研究及其临床效应分析.中国优生与遗传学杂志,2003,11:48-49.

13 田佩玲,叶嘉玲,陈平乐,等.大Y染色体核型376例分析.中国男科学杂志,2004,18:32-33.

14 Patricia B,Maria S,Carole AS.Divergent outcomes of intrachromosomal recombination on the human Y chromosome:male infertility andrecurrent polymorphism.JMed Genet,2000,37:752-758.

15 夏家辉,李麓芸.染色体病.北京:科学出版社,1989:273.

Cytogenetic study of 1191 couples with adverse pregnancy outcomes

ZENG Lan,LIYunxing,QING Shengfang,WEI Ping,CHENChun.Departmentof FetalMedicine,Sichuan Provincial Hospital forWomen and Children,Chengdu 610031,China

[Abstract]ObjectiveTo explore the relationship of chromosome anomaly and polymorphism with adverse pregnancy outcomes.MethodsCytogenetic data for1191 coupleswith adverse pregnancy outcomeswho visited Sichuan Provincial Hospital forWomen and Children during August 2008 to March 2013 were reviewed and analyzed.Peripheral blood lymphocyte culture and harvest were performed according to standard methods.Karyotypes were analyzed by G-banding in all cases and C-banding in some cases.ResultsOf the 1191 cases examined,forty-four cases had abnormal chromosome(3.7%)and 145 cases had polymorphic variations(12.2%).Chromosome polymorphic variations accounted for 76.7%of all chromosome karyotypes.Among them,84 cases showed D/G set with body variant,36 cases had increases in secondary constriction,8 cases had increased satellite,7 cases showed inversion of the ninth chromosomes,7 case had large Y chromosome,2 cases showed inversion of the Y chromosomes,and 1 case had X chromosome with body variant.ConclusionChromosome anomalies were common among couples with repeated spontaneous abortion,embryo arrest,stillbirth,and fetal or infantmalformations.

[Key words]Pregnancy; Chromosomal abnormality; Chromosome polymorphism; Karyotyping

作者单位:610031 成都,四川省妇幼保健院胎儿医学科(曾兰,李运星,秦胜芳,魏萍,陈春);610041 成都,成都中医药大学第二临床医学院(李运星)

(收稿日期:2013-07-02)

(编辑:李继翔)