人体染色体畸变

第二节　人体染色体畸变

一、染色体的数目畸变

正常人的体细胞具有46条染色体（2n），配子细胞（精子和卵）具有23条染色（n）,前者称为二倍体，后者称为单位体。染色偏离正常数目称为染色体数目异常或数目畸变。

　　1．多倍体和多倍性 体细胞染色体倍数超过2倍，即是3n=69,4n=92等时，这些细胞称为多倍体细胞，而这种状态称为多倍性（polyploidy）。在人类，全身三倍性是致死的，因而极为罕见，但三倍性在流产胎儿中较常见，是 流产 的重要原因之一。全身三倍性可能是由于参加受精卵细胞为二倍体而非单倍体，或由于双精子受精所致。

全身四倍性更多罕。但四倍体和其它高倍细胞在一些组织发肝、子宫内膜、骨髓细胞、瘤组织和培养细胞中并不罕见。其产生的原因是，如果细胞在分裂之前再复制一次，或由于纺锤体的缺陷或缺如，细胞未能分裂，都会使染色体数目倍增。

2．异倍性或非整倍性（aneupoloidy）细胞的染色体数不是23的整倍时，称为异倍体细胞，如细胞具有44，45，48，67，90条染色体时都是异倍体细胞，44和45略少于46，故可称为亚二倍体；47，48略多于46，称为超二倍体。同理，67可称为亚三倍体等。异倍体细胞在肿瘤组织十分常见。发生的原因是染色的丢失，某些染色体的核内复制（endoredplication）或染色体的不分离。

　　3．三体性和单体性 体细胞在减数分裂时如发生某号染色不分离，则导致该染色体增多一条（三体性，trisomy）或减少一条（单体性，monosomy）。除21、13、18、和22三体性外，其它三体性多导致 流产 （嵌合状态者除外，如嵌合性的8、9、10号三体性等）。性染色体三体性常见一些。常染色体的单体性严重破坏基因平衡，因而是致死的。但X染色体单体的女性还可见于儿童或成人。（表2－1）

表2－1 1863例染色体异常的自发 流产 儿中各种异常的频率

染色体异常

频率（％）

三全性

52

45，X

18

三倍性

17

四倍性

6

其它（主要是易位）

7

染色体数目异常的机理：在细胞分裂时，如果某一染色体的两条单体在分开后的期不能正常地分开而同时进入某一子细胞，则必然导致该子细胞增多一条染色体而另一子细胞缺少一条染色体，这称为染色体不分离（nondisjunction）。

如不分离发生在减数分裂，所形成的异常配子与正常配子结合后，就会出现合子细胞中某一染色体的三体性或单体性。不分离可以发生在第一次减数分裂，也可以发生在第二次减数分开。不分离产生的异常配子在受精后导致合子染色体异常，因此由合子分裂得来的全身细胞都具有该种异常（图2－5）。

另一情况是，合子细胞最初是正常的，但在以后的某次有丝分裂时发生不分离，这也能导致染色数目异常。这种异常细胞如能存活和继续分裂，将构成异常的细胞系，并与正常细胞系并存。具有染色体组成不同的两种或两种以上细胞系的个体称为嵌合体（mosaic）(图2－5)。

还有一种造成个别染色体数目异常的原因是染色体丢失（chromosome loss）。这是由于有丝分裂后期染色单体的迟留（anaphase lag）所致。导致本应向子细胞移动的某一染色体（此时为单体状态）未能与其它染色体一起移动而进入了细胞，并随后丢失，这就导致某一子细胞及其后代中该染色体减少一条。（图2－6）。

图2－5 减数分裂时染色体不分离

图2－6 嵌合体形成的机理示意图有丝分裂不分离（A，B）及染色体的丢失（C）

二、染色体的结构异常

许多物理、化学和生物因子可以引起染色体断裂（breakage）,这些因子称为致断因子（clastogenic factor）或染色体断裂剂。此外，染色体也能自发断裂。断裂端被认为具有“粘性”，即易与其它断端接合或重连（reunion）。因此，一次断裂产生的两个粘性末端通常重连而修复如初。但有时出现非正常的重连，结果导致多种染色体结构异常。

根据断裂发生时染色体是否已复制，结构异常可分为两大类型：即染色体型和单体型。如断袭发生于G1期，即染色体尚未复制而只有一条单体，断裂通过S期时的复制而影响到两条单体，将导致染色体型的异常。如断裂发生在G2期，此时染色体已完成复制，由两条单体组成，断裂通常只涉及其中一条单体，导致单体型结构异常。以下着重叙述染色体型结构常。

常见的染色体型结构异常有以下几种：

1.缺失 染色体部分丢失称为缺失（deletion,用del表示）（图2－7）。当一条染色体发生两次断裂，其间的片段丢失，称为中间缺失（intersititial deletion）。虽然缺失是中间缺失，但在显微镜下像是末端缺失。

2.环状染色体 当一条染色体的两臂各有一次断裂，有着丝粒节段的两个断端如彼此重新连接，可形成环状染色体（ring chromosome，用r表示）（图2－7）。这在辐射损伤时尤为常见。

3.等臂染色体 一次染色体断裂如果发生在着丝粒区，使着丝粒横断，则两个臂的姐妹染色单体可分别互相连接，结果形成两条与短臂和长臂相应的等臂染色体（isochromosome，用i表示）（图2－8）。当然，等臂染色体还可能有其它的形成机理，如通过两条同源染色体着丝粒融合，然后短臂和长臂分开，两条短臂和两条长臂借着丝料分别各自连接成一条等臂

图2－7 染色体缺失及环状染色体的形成图2－8等臂染色的形成 　左图：中间缺失　右图：环状染色体形成染色体。

4．倒位 如果两次断裂形成的片段倒转180度重新接合，那么，虽然没有染色体物质的丢失，但基因顺序颠倒，称为倒位（inversion,用inv表示）。如果倒位发生在同一臂内，称为臂内倒位（paracentric inversion）;如果两次断裂分别发生在长臂和短臂，则称为臂间倒位（paracentric inversion）。在应用显带技术以前，臂内倒位是无法检出的，因为染色体的长度和臂率（p/q长度比）都没有改变。至于臂间倒位，如果两断点距着丝粒不等，则能被发现（图2－9）。倒位因无染色体物质的增减，一般没有明显的表型效应。

图2－9 染色体的臂间例位

图2－10　染色体相互易位示意图

图2－11　罗氏易位的机理及结果

5.易位 染色体片段位置的改变称为易位（translocation，用t表示）。它伴有基因位置的改变。易位发生在一条染色体内时称为移位（shift）或染色体内易位（intrachromosomal translocation）；易位发生在两条同源或非同源染色体之间时称为染色体间易位（intrachromosomal translocation）。染色体间的易位可分为转位（transposition）和相互易位（reciprcal translocation,用rcp表示）。前者指一条染色体的某一片段转移到了另一条染色体上，而后者则指两条染色体间相互交换了片段。