2号染色体及相关疾病

健康   2024-10-22 08:16   河南  

2号染色体是人类23对染色体中最二大染色体。在正常的人类体细胞中,会有1对2号染色体,一条来自父亲,一条来自母亲。一条2号染色体有242,193,529 bp (GRCh38.p14),约占人类细胞DNA总长度的8%,有1,194个基因(CCDS)。

DNA长度
人类的一个细胞中的DNA分子在细胞核中被打包成46条染色体。DNA是一种天然的螺旋分子,进行超卷曲,从而占用更少的空间。利用超螺旋,这样一来,每个细胞中的30亿个碱基对就可以装进只有6微米宽的空间里。如果你把一个细胞里的DNA拼接拉伸到最大,大概有2米长,把人身上所有细胞里的DNA加在一起,长度大约是太阳系直径的两倍。
染色体
染色体(chromosome)来自希腊语 χρῶμα(色度, “颜色”)和 σῶμα(体细胞,“体”),描述了它们对特定染料的强染色。染色体是遗传物质,是基因的载体,人类的常染色体是成对存在的。人体的体细胞染色体数目为23对,其中22对为男女所共有,称为常染色体(autosome);另外一对为决定性别的染色体,男女不同,称为性染色体(sex chromosome),男性为XY,女性为XX。
当细胞不分裂时,染色体在细胞核中是不可见的——在显微镜下也是如此。然而,构成染色体的 DNA 在细胞分裂过程中变得更紧密,染色体在显微镜下可见,此时我们可以通过显微镜观察染色体的数量和结构,来判断染色体是否正常。
染色体(chromosome)是细胞分裂时DNA 存在的特定形式,DNA 被一种称为组蛋白的蛋白质紧密卷绕并被包装成一个线状结构。

每条染色体上都有着丝粒的存在,所以根据着丝粒的位置不同,把人类染色体分为三种类型:

中心着丝粒染色体(metacentric chromosome),着丝粒位于染色体纵轴的1/2~5/8处;

次中心着丝粒染色体(submetacentric chromosome),着丝粒位于染色体纵轴的5/8~7/8处;

近端着丝粒染色体(acrocentric chromosome),着丝粒位于染色体纵轴的7/8至末端。

为了更好、更准确地表达人体细胞的染色体组成,1960年,在美国丹佛(Denver)市召开了第一届国际细胞遗传学会议,讨论并确立了世界通用的细胞内染色体组成的描述体系―Denver体制。这个体制按照各对染色体的大小和着丝粒位置的不同将22对染色体由大到小依次编为1至22号,并分为7组:chr1~chr3是A组;chr4~chr5是B组;chrX、chr6~chr12是C组;chr13~chr15是D组;chr16~chr18是E组;chr19~chr20是F组;chr21、chr22、chrY是G组

上图为显微镜下观察到的染色体
上图为染色体模式图
染色体整体的不同部位对颜料的着色能力不同,表现出颜色深浅不一,所以通过显微镜可以观察到每条染色体不同区域的深浅条带,这是区分23条不同染色体的基础。

2号染色体三体

2号染色体三体综合征(trisomy 2, T2)是一种非常罕见的染色体异常,核型为47,XX/XY,+2活婴中未见完全型T2的报道,目前已报道的文献中,T2病例仅见于流产组。T2一般是由于配子细胞减数分裂时染色体不分离所致。

代小英等(2017)在7036例流产组织中共发现了T275例,占比为1.07%

Sifakis等(2010)对37474例绒毛活检的结果进行分析,共发现45例绒毛样本包含T2细胞,其中仅两例为完全性T2,其余均为嵌合体,由此可见完全性T2非常罕见。

迄今全球已报道过的T2嵌合体妊娠结果多变,临床表现可有胎儿生长受限(fetal growth restriction, FGR)、羊水过少、小头畸形、唇/腭裂、面部畸形、先天性心脏病、脑室扩大、脊柱裂、肾积水、生殖器畸形等。

Shaffer等(1996)报道了9例2号染色体限制性胎盘嵌合体病例,2号染色体父母来源都有,其中6例生后未见异常,2例表现为FGR,1例终止妊娠。其中2例病例绒毛取样显示均为T2细胞,然而,其中1例生后未见异常,并且终末期胎盘T2细胞比例很低。因此,绒毛膜穿刺时检测到的三体水平不能应用于预测生后的表型。局限于胎盘的T2主要发生于有丝分裂期,这也解释了为什么预后较好。Roberts等(2003)报道了1例可能限制于胎盘的T2,出生后未见异常。该病例绒毛组织核型分析结果:47,XY+2,17周时表现FGR,20周时行羊膜腔穿刺术,结果为T2嵌合体(8/89),单亲二体(uniparental disomy, UPD)检测显示三体来源于父母双方。后续超声发现羊水过少以及舒张末期血流消失。这些表现在26周时仍有表现,家属选择剖宫产。出生后表现为表型正常的男婴,然而生后3天死于早产并发症。该男婴外周血染色体核型为46,XY,胎盘和脐血细胞为T2嵌合体。由于出生后的婴儿表型及染色体核型未见异常,真性胎儿嵌合体可能性不大,但也不能完全排除。局限于胎盘的2号的染色体三体嵌合体多为限制性胎盘嵌合体,胎儿为真性T2的可能性较小。绒毛组织为T2而胎儿染色体核型正常的报道另外还有几篇。例如,Fryburg等(1992)报道了1例婴儿于孕37周出生,生长和发育未见异常;De Andreis等(1992)报道了2例这种病例,其中1例胎死宫内,1例于20周终止妊娠,终止妊娠的那例胎儿表型未见明显异常;Sago等(1997)报道了1例超声表现为FGR、肾盂积水、心脏异常的活产婴儿,出生后表现为重度生长发育落后,外周血和皮肤染色体核型正常,然而,肝组织活检发现T2细胞。

限制性胎盘嵌合体(confined placental mosaicism, CPM)是指染色体异常仅存在于胎盘组织,而不存在于胎儿和新生儿中。

真性胎儿嵌合体(true fetal mosaicism, TFM)是指胎盘和胎儿均存在染色体嵌合。临床上T2多以CPM的形式存在,TFM非常罕见。

减数分裂错误产生染色体三体,合子后三体自救不完全,不仅会形成嵌合体,自救后的两条同源染色体如果均遗传自同一亲代,还会形成单亲二体(uniparental disomy, UPD)

胎儿和胎盘虽来自同一受精卵,但二者的组织来源和分化发育存在差异。囊胚期细胞可分为外层的滋养层细胞和内细胞团。内细胞团又分化为上胚层和下胚层。下胚层分化为间充质中心干,与滋养层共同形成胎盘,而上胚层则分化为内、中、外胚层,最终形成胎儿

Wolstenholme等(2001)Robinson等(1997)阐述,当三体错误发生在有丝分裂期时,异常多见于间充质细胞,对胎盘无明显影响,妊娠结局多正常。当三体发生于减数分裂期时,由于滋养细胞层和间充质细胞均出现异常,胎盘三体细胞的比例通常较高,这种情况下经常观察到不良的妊娠结局。

染色体三体可源于减数分裂或有丝分裂期的错误,以前者更为常见。减数分裂错误形成的异常的三体合子会随机丢失一条染色体,形成正常的二体或UPD,此过程即“三体自救”。

当自救不完全时,异常的三体细胞若全部进入滋养细胞层和/或下胚层形成胎盘,则会形成CPM。

有丝分裂错误形成的嵌合体,合子为正常,如果仅是胎盘前体细胞有丝分裂发生错误,异常仅局限于胎盘,也会形成CPM。

再发风险评估及遗传咨询意见:当夫妻双方染色体核型正常时,2号染色体三体综合征的再发风险约为0.5%~1%。如果连续或多次妊娠T2胚胎致流产的夫妻还应注意生殖系统染色体畸变嵌合现象的可能。若夫妻一方为嵌合体时,再发风险视嵌合比例而定。

2号染色体单亲二体

关于单亲二体(UPD)的简单介绍见👉单亲二体(UPD) 经常发生吗?

目前研究发现,2号染色体共11个印记基因,3个Imprinted明确的印记基因


https://cs-tl.de/DB/CA/UPD/0-Start.html#Number,不同染色体的UPD的病例数。

从现有报道病例数可见,2号染色体单亲二体临床表现具有异质性。10.5%(6/57)严重影响胚胎生长发育而导致早期流产,3.5%(2/57)无任何临床异常症状,52.6%(30/57)继发性单基因纯合突变导致隐性遗传病。


再发风险评估及遗传咨询:

先证者同胞的发病风险取决于UPD的不同发病机制:如果先证者为整条染色体UPD型患者,则其同胞发病概率非常小,通常小于1%。对于先证者为隐性遗传纯合变异的情况,其同胞的再发风险仍较低,等同于新发突变。若先证者父母为染色体结构重排的携带者,那么在此妊娠时,其后代的再发风险为50%。目前,关于2号染色体单亲二体患者生育报道不多,其后代的遗传咨询应视具体情况而定。

2号环状染色体

ring(2)

关于环状染色体的介绍见👉环状染色体是“不致病的”染色体? 还是“致病的”染色体?

2号环状染色体极为罕见。一篇2015年的文献,报道仅发表了18个病例。检索文献,自2015年以来,未见新的文献报道2号环状染色体病例。大多数2号环状染色体是双末端缺失后,重新连接而成,此类患者的表型类似于2q37.3缺失。仅有2例为完整的2号环状染色体,没有缺失。

ring(2)患儿的表型取决于环状染色体形成时染色体两端的基因是否丢失,通常发生在短臂p25处断裂,长臂q37处断裂。

Unique(2005)报道了11例ring(2)患者,年龄最大的一例11岁了。其中4例孕期正常,4例羊水过少,5例胎儿发育小于胎龄,1例脐带中含有两根血管,而不是预期的三根血管。通常足月或近足月分娩(8例是足月或近足月分娩,3例是孕35周出生),出生体重从1500克到2500克不等,有些患儿表现出颅面部异常,小头,可能存在生长发育迟缓、喂养困难、认知和学习障碍、语言发育迟缓、运动能力发育迟缓。特别需要注意的是先天性心脏的风险、生殖器异常、四肢畸形、皮肤问题、听力和视觉功能、自闭症倾向。

刘新雄等(1994)报道一例2号环状染色体,男,3岁半。患儿出生时前囟巳闭。易患呼吸道感染疾病,只能扶站,不能走路,不会讲话,哭声似猫叫,不能自理。喜欢吮拇指,两眼常常凝视拇指、食指、中指。表情痴呆,营养差,严重智力低下及生长发育迟缓。全身肌张力低。眼裂小,呈三角形,外眼角上翘,两眼常外上翻、斜视。前额窄而突出,下颌小而后缩,面容丑.耳位低,招风耳。发际低,小口,腭弓高尖。两下肢呈“外八字”,足平掌,马蹄外翻。外生殖器发育稍差。

杨瑞芳等(1996)报道一例2号环状染色体,患儿,女,5岁,因自幼发育缓慢,眼裂小,走路不稳,智能低于同龄儿。
chen等(2013)报道一例ring(2)婴儿,表现为小头畸形,眼距增宽,内眦赘皮,鼻梁扁平,人中长,小下颌,耳位低,颈短,阴囊缺如,小指侧弯。其2号染色体末端断裂处为2p25.3和2q37.3。


2号染色体的两末端不同断裂点形成ring(2)的患者表型


Sarri等(2015)报道一例寿命最长的ring(20)患者,已随访35年。正常妊娠,足月出生,低出生体重仅1900g。8个月时,患儿体重仅4500g,身长58cm,头围35cm,相当于5个月龄。18个月时,患者仍然非常小,体重5700g,身高69 cm,但面部特征基本正常,手和掌纹正常。她可以在没有支撑的情况下行走,年龄为14个月。3岁的时候会说几句话,有轻度的智力低下,多动,非常开朗,喜欢交际。27岁,患者有脊柱侧后凸。心脏和腹部超声正常。眼科和听力学检查结果正常。X光片显示所有手指的末节指骨和掌骨都很短,尤其是第五指。29岁,患者有显著的小头畸形 (-8SD,45cm),中度智力障碍(IQ49)。能读,但只会写几个句子。芯片显示2q37.3qter缺失1.56Mb。

Severino等(2015)报道一例2号环状染色体的5岁男孩,表现为严重的生长障碍、面部和骨骼畸形、小头畸形和肾脏畸形。怀孕时,母亲28岁,妊娠期间表现为宫内发育迟缓和羊水过少,于孕35周时剖宫产,出生时体重轻,身长小,头围小。MRI显示脑桥发育不良,后胼胝体异常增厚。神经系统评估显示轻度发育迟缓(根据Griffith量表,患儿2岁时发育年龄为15个月),肌张力低下。14月龄时,可以在人的帮助下行走;19月龄时可以发声和咿呀学语。其2号染色体末端断裂处为2p25.3(~439 kb)和2q37.3(~3.4 Mb)。

畸形特征(图A,B):脸型圆,前额短,眉内侧红晕,鼻梁宽,眼距宽,内眦赘皮,鼻尖宽,鼻小柱突出,人中长,上唇薄,耳轻度突出,颈短,手小,左手指侧弯,脚大趾宽,短指和左马蹄内翻足


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