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17號(hào)染色體及相關(guān)疾病

17號(hào)染色體是人類的23對(duì)染色體之一。在正常的人類體細(xì)胞中,會(huì)有1對(duì)17號(hào)染色體,一條來(lái)自父親,一條來(lái)自母親。一條17號(hào)染色體有83,257,441 bp ?(GRCh38),約占人類細(xì)胞DNA總長(zhǎng)度的2.5~3.0%?;驍?shù)量1124個(gè)(CCDS),排第五(別看它個(gè)頭小,基因數(shù)量卻多,其基因密度在所有人類染色體中列第二位)。17號(hào)染色體具有易發(fā)生基因組重排的結(jié)構(gòu)特征如高基因密度(high gene density)、劑量敏感基因(dosage sensitive genes)、大量的片段重復(fù)(segmental duplication, SDs)、短散在核元件 (short interspersed nuclear elements, SINEs)、長(zhǎng)散在核元件(long interspersed nuclear elements, LINEs)。

低拷貝的重復(fù)序列(low-copy repeats, LCRs)的長(zhǎng)度通常為10~300 kb,序列一致性超過(guò)95%。較大的,高相似度(>1kbp,>90%)的重復(fù)序列稱為SDs,SDs是人類基因組中最后得到完整測(cè)序和組裝的區(qū)域。雖然LCRs在大多數(shù)哺乳動(dòng)物中很少見(jiàn),但由于在靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中的顯著擴(kuò)張,LCRs占單倍體型人類基因組的5%左右。在人類中,Y染色體和22染色體的SDs比例最大,分別為50.4%和11.9%。LCRs通常被用作SDs的同義詞,也有人認(rèn)為SDs同時(shí)包含高復(fù)制重復(fù)(high copy repeats),在這種情況下,LCRs被視為SDs的一個(gè)子集。LCRs介導(dǎo)的NAHR,主要引起再發(fā)性基因組重排,即同一種基因組的重排發(fā)生在不同的個(gè)體中。LCRs在人類染色體的端粒周圍和端粒下區(qū)域特別常見(jiàn)。LCRs占第17號(hào)染色體完成序列的8.6%。

LINEs是一類大約6 kb大小的可轉(zhuǎn)座基因組元件,在人基因組中有上萬(wàn)份拷貝。SINEs一種短的重復(fù)的非編碼序列,長(zhǎng)度范圍為100 ~ 600 bp,在人基因組中只有Alu重復(fù)序列這個(gè)亞家族是有活性的。LINEs大量存在于17號(hào)染色體,約占其最終序列的14%。SINEs在人類基因組中占比約13%,SINEs在17號(hào)染色體中占比約22%。LINEs 和 SINEs 能夠通過(guò)轉(zhuǎn)座作用在基因組上形成新的插入,這種現(xiàn)象被稱為可移動(dòng)元件插入(mobile element insertion, MEI)。

美國(guó)和英國(guó)的科學(xué)家于2006年4月19日通過(guò)美國(guó)媒體宣布,他們完成了對(duì)人類第17號(hào)染色體的詳細(xì)解碼,在該染色體上,大段DNA編碼重復(fù)的現(xiàn)象也很顯著。17號(hào)染色體包含Homeobox B基因簇、人類表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)基因、神經(jīng)纖維瘤基因、著名的抑癌基因TP53(大約有37%癌癥與TP53突變有關(guān))等。

DNA長(zhǎng)度
人類的一個(gè)細(xì)胞中的DNA分子在細(xì)胞核中被打包成46條染色體。DNA是一種天然的螺旋分子,進(jìn)行超卷曲,從而占用更少的空間。利用超螺旋,這樣一來(lái),每個(gè)細(xì)胞中的30億個(gè)堿基對(duì)就可以裝進(jìn)只有6微米寬的空間里。如果你把一個(gè)細(xì)胞里的DNA拼接拉伸到最大,大概有2米長(zhǎng),把人身上所有細(xì)胞里的DNA加在一起,長(zhǎng)度大約是太陽(yáng)系直徑的兩倍。

染色體

染色體(chromosome)來(lái)自希臘語(yǔ) χρ?μα(色度,“顏色”)和 σ?μα(體細(xì)胞,“體”),描述了它們對(duì)特定染料的強(qiáng)染色。染色體是遺傳物質(zhì),是基因的載體,人類的常染色體是成對(duì)存在的。人體的體細(xì)胞染色體數(shù)目為23對(duì),其中22對(duì)為男女所共有,稱為常染色體(autosome);另外一對(duì)為決定性別的染色體,男女不同,稱為性染色體(sex chromosome),男性為XY,女性為XX。

當(dāng)細(xì)胞不分裂時(shí),染色體在細(xì)胞核中是不可見(jiàn)的——在顯微鏡下也是如此。然而,構(gòu)成染色體的 DNA 在細(xì)胞分裂過(guò)程中變得更緊密,染色體在顯微鏡下可見(jiàn),此時(shí)我們可以通過(guò)顯微鏡觀察染色體的數(shù)量和結(jié)構(gòu),來(lái)判斷染色體是否正常。

染色體(chromosome)是細(xì)胞分裂時(shí)DNA 存在的特定形式,DNA 被一種稱為組蛋白的蛋白質(zhì)緊密卷繞并被包裝成一個(gè)線狀結(jié)構(gòu)。

上圖為顯微鏡下觀察到的染色體

上圖為染色體模式圖

染色體整體的不同部位對(duì)顏料的著色能力不同,表現(xiàn)出顏色深淺不一,所以通過(guò)顯微鏡可以觀察到每條染色體不同區(qū)域的深淺條帶,這是區(qū)分23條不同染色體的基礎(chǔ)。

17號(hào)染色體

相關(guān)疾病

17號(hào)染色體三體

trisomy 17 (T17)

T17發(fā)生的情況極少,早期的三體胚胎丟失,僅偶見(jiàn)于流產(chǎn)組織,活產(chǎn)兒中未見(jiàn)報(bào)道。文獻(xiàn)估計(jì)其在流產(chǎn)組織中發(fā)生率為0.1%,臨床妊娠中發(fā)生率為0.02%。

嵌合型T17胎兒主要表現(xiàn)為宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、長(zhǎng)骨(肱骨和腓骨)短、頸部透明層增厚、水囊狀淋巴管瘤、室間隔缺損、單心室、單一動(dòng)脈干、肺動(dòng)脈狹窄、單臍動(dòng)脈、第四骶椎闕如、胸腔積液、腦室增大、小腦囊腫、小腦下蚓發(fā)育不全、枕骨缺損,腦組織突出于顱骨外、腎臟闕如和多囊腎、眼距寬、小 頜畸形、足內(nèi)翻等。Bullerdiek等(1982)首次報(bào)道嵌合型17號(hào)染色體三體,但缺乏嚴(yán)重畸形的臨床資料和對(duì)嵌合比例的詳細(xì)描述。既往研究認(rèn)為嵌合比例的不同和組織分布差異導(dǎo)致了個(gè)體間臨床表型的高度異質(zhì)性,可表現(xiàn)為完全正常、多發(fā)微小畸形、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩以及多系統(tǒng)嚴(yán)重畸形。

嵌合型T17共報(bào)道30余例,其臨床特征不為人所熟識(shí),存在組織特異性嵌合(三體細(xì)胞可見(jiàn)于成纖維組織、頰黏膜、臍帶、胎盤和尿沉渣,但臍血及外周血均正常)。

下表為35例嵌合型T17患兒:孕期異常表型與產(chǎn)后表型比較,有相當(dāng)大的一致性,其中超聲未見(jiàn)異常的嵌合型T17出生后隨訪結(jié)局良好,而伴超聲異常的病例大都預(yù)后不良。

嵌合型T17在不同病例及組織之間差別較大,嵌合比例約4%~100%。臨床表現(xiàn)多樣,絨毛組織短期或長(zhǎng)期培養(yǎng)陽(yáng)性病例出生后表型均正常,可能存在限制性胎盤嵌合,嵌合比例和臨床體征的數(shù)量及嚴(yán)重程度沒(méi)有必然聯(lián)系。皮膚組織中存在T17嵌合的病例都伴發(fā)各種異常體征,肢體兩側(cè)嵌合比例懸殊的病例身體不對(duì)稱現(xiàn)象明顯,但和嚴(yán)重程度不呈正相關(guān)。

幾乎所有伴發(fā)異常體征的嵌合型T17號(hào)患兒都存在顱面部異常,主要包括小頭畸形、眼窩深陷、眼距寬、瞼裂水平或下斜、內(nèi)眥贅皮、鼻梁低平、朝天鼻、鼻尖翹起、球狀鼻、鼻小柱發(fā)育不全、人中平或短、顎弓高、招風(fēng)耳或低位耳、無(wú)耳垂、小頜畸形、前額凸起、囟門大;同時(shí)還存在的異常體征有手腳短小、多指、通貫手、指甲發(fā)育不良、趾(指)側(cè)彎、足內(nèi)翻、爪形趾、趾間隔明顯、右腳輕度外翻伴軸后性多指癥等。半數(shù)以上患者生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、四肢或面部發(fā)育不對(duì)稱、語(yǔ)言發(fā)育遲緩、心臟畸形、聽(tīng)力喪失、腎臟異常及小腦蚓部發(fā)育不良也常見(jiàn)報(bào)道;智力落后、多動(dòng)癥、脊柱側(cè)彎、對(duì)疼痛耐受、腹股溝疝、髖關(guān)節(jié)及腸道發(fā)育異常不止一次被報(bào)道;精神發(fā)育遲緩、色素沉著、自殘、REM睡眠短、精囊、輸尿管膀胱、甲狀腺和唾液腺及主動(dòng)脈瓣和肺發(fā)育異常、肌張力減退、白內(nèi)障偶見(jiàn)報(bào)道。另外1例引產(chǎn)病例存在肝內(nèi)動(dòng)靜脈復(fù)合畸形、右心擴(kuò)大、胼胝體部分發(fā)育不良等。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與遺傳咨詢:嵌合型T17胎兒若終止妊娠,應(yīng)對(duì)引產(chǎn)胎兒、臍帶、胎盤多位置及左右肢體皮膚進(jìn)行細(xì)胞及分子遺傳學(xué)檢查,并為其家族成員做再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。如果胎兒表型異常同時(shí)組織中存在三體細(xì)胞,可證明染色體異常效應(yīng)。注意留取臨床照片,為遺傳學(xué)診斷與表型的相關(guān)研究提供依據(jù)。由于羊膜穿刺得到的細(xì)胞來(lái)自多種胚層,異常的細(xì)胞系無(wú)法追溯到其起源的特定組織。異常細(xì)胞系若起源較早,不僅代表胚胎本身,還代表了胚胎外組織。若是胚胎起源,可反映胎兒的核型;若是胚胎外起源,對(duì)胎兒發(fā)育影響相對(duì)較輕。羊水17號(hào)染色體三體嵌合比例高可能會(huì)有嚴(yán)重表型,但最終還是依賴于皮膚成纖維組織的核型進(jìn)行判斷,嵌合程度也會(huì)因組織取材不同而異。在羊膜穿刺術(shù)中嵌合型17號(hào)染色體三體臨床意義不明確,需要長(zhǎng)期觀察積累更多臨床資料。由于產(chǎn)前細(xì)胞嵌合比例與表型不呈正相關(guān),無(wú)法針對(duì)結(jié)果給予準(zhǔn)確的預(yù)后判斷。鑒于大多數(shù)病例是在出生時(shí)進(jìn)行評(píng)估的,微小異常不易察覺(jué),出生后發(fā)育遲緩可能不會(huì)被診斷出。因此對(duì)所有產(chǎn)前診斷為嵌合型17號(hào)染色體三體的新生兒來(lái)說(shuō),需要進(jìn)行長(zhǎng)期發(fā)育評(píng)估

17號(hào)染色體單親二體

Uniparental disomy

UPD概念在1980年由Eric Engel首先提出,指父或母一方的染色體片段被另一方的同源部分取代,或某一個(gè)體的2條同源染色體都來(lái)自同一親本。

單親異二體(heterodisomy,hetero-UPD):兩條染色體來(lái)自同一親本的兩條同源染色體。單親同二體(isodisomy,iso-UPD):兩條染色體來(lái)自同一親本的同一染色體。復(fù)合型單親二體(mix-UPD):部分表現(xiàn)為單親同二體,部分表現(xiàn)為單親異二體。片段性單親二體(seg-UPD):染色體的一部分表現(xiàn)為UPD。

UPD機(jī)制:
三體自救(trisomy rescue):減數(shù)分裂出現(xiàn)錯(cuò)誤的精子(卵子)和卵子(精子)結(jié)合形成17號(hào)染色體三體受精卵,在胚胎早期有絲分裂過(guò)程中失去一條染色體。

單體自救(monosomy rescue):出現(xiàn)錯(cuò)誤的精子(卵子)和卵子(精子)結(jié)合形成17號(hào)染色體單體受精卵,在胚胎早期的有絲分裂過(guò)程中,染色體只復(fù)制不分離而產(chǎn)生的染色體數(shù)目正常但是兩條染色體均來(lái)源于一個(gè)親本的胚胎。單體自救比三體自救更罕見(jiàn)。

有絲分裂重組:在形成受精卵后,由于早期胚胎發(fā)生染色單體之間的有絲分裂重組,導(dǎo)致染色體末端會(huì)存在嵌合片段性UPD

Liehr創(chuàng)建的UPD數(shù)據(jù)庫(kù)(http://cs-tl.de/DB/CA/UPD/0-Start.html)(最新更新時(shí)間2022.8.27),統(tǒng)計(jì)了每條染色體發(fā)生UPD的病例數(shù)

目前Geneimprint 網(wǎng)站在17號(hào)染色體上共收錄有6個(gè)印記基因,其中TP53基因?yàn)橐衙鞔_的印記基因(Imprinted,但未注明來(lái)源性),5個(gè)基因(TMEM88、PYY2、HOXB2、HOXB3、LOC100131170)很可能有印記功能(Predicted)。

Zhang等(2022)報(bào)道了第一例由17號(hào)染色體的母源性復(fù)合型單親二體(mix-UPD)導(dǎo)致的魚鱗病(ichthyosis),mix-UPD使得ALOX12B基因中部分8號(hào)內(nèi)含子至10號(hào)外顯子純合缺失。

新生男嬰在妊娠39周時(shí)順利通過(guò)剖宮產(chǎn)分娩?;純撼錾w重3060 g,身高50 cm, 1 min Apgar評(píng)分9分,5 min Apgar評(píng)分9分。出生時(shí),他被火棉膠膜覆蓋,并有紅皮病。他的皮膚覆蓋多處裂縫,并伴有部分脫屑和滲出?;颊哂须p側(cè)瞼外翻和眼瞼腫脹。此外,他有明顯的外耳畸形和小耳畸形,進(jìn)一步的內(nèi)耳CT掃描顯示軟骨部分狹窄。左側(cè)腹股溝管隱睪。

再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及咨詢: 據(jù)評(píng)估,在新生兒中,UPD發(fā)生頻率為1:2,000。最常出現(xiàn)在1號(hào)、4號(hào)、16號(hào)、21號(hào)、22號(hào)和X染色體;普通人群中母源UPD發(fā)生率為父源UPD的3倍疑似遺傳疾病人群中,UPD發(fā)生率約為2:1,000 (0.2%)。已報(bào)道的UPD病例在 6、7、11、14 和 15 號(hào)染色體上最常見(jiàn)。由于UPD來(lái)源于父/母一方,若父/母17號(hào)染色體存在隱性遺傳病致病基因突變,則可能導(dǎo)致相應(yīng)疾病的發(fā)生。

環(huán)狀17號(hào)染色體

Ring chromosome 17

46,r(17)

環(huán)狀17號(hào)染色體患者相當(dāng)罕見(jiàn),1971年首次發(fā)現(xiàn)環(huán)狀17號(hào)染色體患者,迄今為止,文獻(xiàn)報(bào)道了20余例患者。大部分表現(xiàn)為生長(zhǎng)遲緩、智力障礙、癲癇發(fā)作、咖啡牛奶皮膚斑點(diǎn)(café-au-lait spots)和輕度面部畸形

下表為17例環(huán)狀17號(hào)染色體患者的表型

Palma等(2015)報(bào)道了一例17歲,智力無(wú)異常的,環(huán)狀17號(hào)染色體攜帶者女孩,圍生期及精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育均正常。神經(jīng)系統(tǒng)檢查正常,沒(méi)有面部畸形?;颊哂写箢^畸形和5個(gè)café-au-lait點(diǎn)。9歲時(shí),患者開(kāi)始出現(xiàn)局灶性癲癇發(fā)作,發(fā)作均發(fā)生在覺(jué)醒或睡眠中,持續(xù)2 ~ 3分鐘。在后期,出現(xiàn)黑蒙伴隨語(yǔ)言障礙。其染色體核型為mos 46,XX,r(17)(p13q25)[19]/46,XX[81];基因芯片結(jié)果未顯示有染色體片段缺失。

環(huán)狀染色體(Ring chromosomes,RCs)其本質(zhì)是形成圓形的DNA分子,罕見(jiàn)出現(xiàn)在真核生物核基因組中(約1/50000),主要出現(xiàn)在原核生物、病毒、真核質(zhì)體和線粒體中。由于RCs不穩(wěn)定性,通常不具有遺傳性,大多數(shù)環(huán)狀染色體以新發(fā)變異(de novo)為主,只有1%的病例是遺傳的。目前研究發(fā)現(xiàn)環(huán)形DNA形成主要有三種方式:①染色體兩端斷裂,斷裂處重接形成環(huán)形,兩個(gè)無(wú)著絲粒的末端染色體片段丟失,遺傳物質(zhì)的缺失引起相關(guān)疾病表型。這種形成可能與紫外輻射有關(guān);另有研究發(fā)現(xiàn)遭受切爾諾貝利核災(zāi)難的人群,其環(huán)狀染色體攜帶者數(shù)量增加。②染色體兩端粒直接連結(jié)成環(huán),這與年齡增加引起的端??s短有關(guān),且可遺傳。因不涉及遺傳物質(zhì)的缺失,往往無(wú)明顯臨床表型,但可能會(huì)有身材矮小、生育生殖問(wèn)題。③通過(guò)染色體片段插入、缺失、重復(fù)、重排等復(fù)雜變異形成環(huán)狀。



與17號(hào)染色相關(guān)的重復(fù)/缺失疾病如上圖所示,有“名”的共9種

Miller-Dieker 綜合征

Miller-Dieker Syndrome,MDS

17p13.3 microdeletions Syndrome

MDS臨床表型

MDS是位于染色體17p13.3區(qū)域缺失或變異所致,發(fā)病率為1/13 000~1/20 000,是致死性染色體微缺失綜合征,患兒大多在2歲前死亡,只有極少數(shù)的患兒可存活至成年。

1991 年,Saltzman等首次報(bào)道,兩例MDS胎兒均存在羊水過(guò)多和無(wú)腦回畸形,其中1例伴有無(wú)腦回家族病史,且孕婦攜帶17p13平衡易位,另1例同時(shí)合并法洛四聯(lián)癥。

研究表明約80%的MDS為新發(fā)變異所致,約20%是由父母之一存在環(huán)狀染色體、17p13.3平衡易位、倒位、性腺嵌合等導(dǎo)致的。

MDS主要臨床表現(xiàn)為無(wú)腦回畸形(常合并側(cè)腦室增寬、胼胝體缺失)、心臟畸形(法洛四聯(lián)癥、永存動(dòng)脈干、室間隔缺損、主動(dòng)脈狹窄等)。無(wú)腦回畸形是神經(jīng)元移行異常的一種,表現(xiàn)為大腦皮質(zhì)表面光滑無(wú)溝回,或腦回?cái)?shù)目減少,常見(jiàn)腦白質(zhì)減少,腦皮質(zhì)增厚,皮質(zhì)神經(jīng)元排列紊亂,其內(nèi)可見(jiàn)板層樣壞死,腦室可增大。此外,臨床上還出現(xiàn)發(fā)育遲緩智力低下、癲癇發(fā)作、肢體運(yùn)動(dòng)障礙等,可 伴 胼 胝 體 發(fā) 育 不 全 等 其 他 畸 形。

MDS胎兒表型

無(wú)腦回畸形、羊水過(guò)多和法洛四聯(lián)癥是MDS胎兒常見(jiàn)的臨床表現(xiàn),其他合并的顱內(nèi)異常還包括側(cè)腦室增寬、胼胝體缺失、小腦蚓部發(fā)育不良,心血管異常包括永存動(dòng)脈干、主動(dòng)脈狹窄、肺動(dòng)脈狹窄、室間隔缺損,其他少見(jiàn)異常還有胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)遲緩、雙足內(nèi)翻、腸管強(qiáng)回聲、胃泡偏小、腎臟強(qiáng)回聲、單臍動(dòng)脈、鼻骨缺失、胎兒頸項(xiàng)透明層增厚。由于胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育隨孕周的增長(zhǎng)不斷發(fā)育成熟(某些大腦溝回的鑒別需到30 ~32周左右方可通過(guò)超聲鑒別),當(dāng)早中孕期出現(xiàn)可疑超聲征象時(shí),應(yīng)定期進(jìn)行超聲監(jiān)測(cè),而對(duì)于超聲無(wú)法我們鑒別的異常,則需行MRI檢測(cè)以輔助診斷(因胚胎發(fā)育的特點(diǎn),胎兒外側(cè)裂、頂枕溝、扣帶溝首次出現(xiàn)的孕周分別為孕19、24及26周。孕32~33周胎兒腦溝回的發(fā)育基本完成。晚孕期胎動(dòng)減少,胎頭相對(duì)固定,有利于MRI清晰地顯示圖像)。MDS的產(chǎn)前超聲表現(xiàn)缺少特異性,有的超聲表現(xiàn)甚至出現(xiàn)時(shí)間較晚,對(duì)較早出現(xiàn)超聲異常的胎兒進(jìn)行羊水穿刺,能較早的對(duì)胎兒進(jìn)行遺傳學(xué)檢測(cè),為臨床診斷和遺傳咨詢提供依據(jù)。

從解剖學(xué)研究顯示,有些大腦半球內(nèi)側(cè)面的,腦溝早在孕16~19周就可以辨認(rèn),有經(jīng)驗(yàn)的超聲醫(yī)生可以比早期超聲醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)所認(rèn)為的孕27~28周要更早發(fā)現(xiàn)大腦半球內(nèi)側(cè)面的腦溝,因此常規(guī)孕期18~22周行超聲檢查很難發(fā)現(xiàn)無(wú)腦回畸形,因?yàn)樵?4周前大腦表面光滑仍可能為正常表現(xiàn),因此在孕24周前產(chǎn)前診斷無(wú)腦回畸形非常困難,因而為了早期診斷,需要關(guān)注其他相關(guān)的癥狀

以助診斷,如產(chǎn)前超聲檢查可發(fā)現(xiàn)羊水過(guò)多、宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、輕度腦室擴(kuò)張、胼胝體發(fā)育不全、小頭畸形,而罕見(jiàn)包括小頜畸形,先天性心臟病、泌尿生殖系統(tǒng)畸形,臍膨出等。chen等(2013)報(bào)道羊水過(guò)多、胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限和側(cè)腦室增寬是最常見(jiàn)的相關(guān)的超聲異常,分別占66%,62%和59%。

MDS病因

已報(bào)道的MDS病例中17p13.3p13.2缺失片段的大小 1.1~5.2 Mb 不等,主要涉及的基因?yàn)镻AFAHIB1、YWHAE及CRK基因。

PAFAH1B1基因在哺乳動(dòng)物神經(jīng)元移行和神經(jīng)元軸突生長(zhǎng)方面發(fā)揮重要作用,在神經(jīng)元中呈高水平表達(dá),參與大腦發(fā)育過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。該基因?qū)儆趩伪秳┝棵舾谢?,雜合缺失和變異導(dǎo)致的基因功能缺失均可導(dǎo)致大腦神經(jīng)元無(wú)法正常發(fā)育。PAFAH1B1基因的功能缺失是MDS無(wú)腦回畸形的最主要原因,若同時(shí)伴有YWHAE基因的缺失,則可加重?zé)o腦回畸形的嚴(yán)重程度。若缺失區(qū)域包含PAFAH1B1而不包含YWHAE基因,則通常將導(dǎo)致非綜合征型、嚴(yán)重程度各異的無(wú)腦回畸形。

YWHAE基因具有與PAFAH1B1基因相似的功能,在大腦發(fā)育過(guò)程中主要參與神經(jīng)元的移行。該基因缺陷將導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞凋亡增加、皮質(zhì)萎縮、海馬缺陷、移行缺陷等。由于兩基因都是神經(jīng)元移行的重要基因,兩者同時(shí)缺陷,比 PAFAH1B1或YWHAE基因單個(gè)缺陷,都將引起更為嚴(yán)重的神經(jīng)元移行受損,導(dǎo)致更嚴(yán)重的無(wú)腦回畸形及其他器官畸形;YWHAE基因缺失與發(fā)育遲緩和特殊的顱面特征有關(guān)。有研究認(rèn)為,該基因的缺失會(huì)增加癲癇發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)。若缺失區(qū)包含YWHAE而不包含PAFAH1B1基因,則主要與生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、顱面異常、腦部結(jié)構(gòu)異常及認(rèn)知障礙相關(guān)。


CRK基因在細(xì)胞分化、神經(jīng)元移行、神經(jīng)脊細(xì)胞移行以及顱面部發(fā)育中發(fā)揮重要作用。CRK基因的缺失與生長(zhǎng)遲緩、特殊的顱面(頭面部)特征、肢體異常以及癲癇發(fā)作有關(guān)。僅累及YWHAE和CRK基因的缺失患者將表現(xiàn)為生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、特殊面容、肢體異常等,不伴無(wú)腦回畸形。

段富華等(2021)報(bào)道一例產(chǎn)前在診斷為MDS胎兒。孕婦,孕16周時(shí),唐氏血清學(xué)篩查提示開(kāi)放性神經(jīng)管缺陷高風(fēng)險(xiǎn)。孕26+4周,四維彩超檢查,結(jié)果提示∶雙頂徑71mm(28+5周),頭圍250mm(27+2周),股骨長(zhǎng)49mm(26++周)。胎兒右側(cè)側(cè)腦室寬12mm,左側(cè)側(cè)腦室寬8.6mm,左側(cè)脈絡(luò)叢形態(tài)不均勻,顱內(nèi)囊性回聲(室管膜下囊腫可能),胎兒骶尾部皮膚連續(xù)性中斷、局部外凸,脊髓圓錐位置稍低,羊水偏多。胎兒MRI提示∶無(wú)腦回畸形;右側(cè)腦室寬11mm;雙側(cè)側(cè)腦室前角旁異常信號(hào),考慮室管膜下囊腫。腰骶段MRI示脊髓圓錐位于約腰4錐體水平。胎兒遺傳學(xué)檢測(cè)顯示17號(hào)染色體缺失片段為17p13.3p13.2,覆蓋 Miller-Dieker 綜合征所在區(qū)域(chr17:1-2588909),該缺失片段包括106個(gè)蛋白編碼基因,包含83 個(gè)OMIM基因,其中包括PAFAH1B1、YWHAE和CRK等基因,PAFAH1B1與無(wú)腦回畸形相關(guān)。

滕紫藤等(2017)報(bào)道了一例無(wú)PAFAH1B1基因缺失的MDS?;純海?,13歲?;純鹤阍缕蕦m產(chǎn),出生體重2500g,生長(zhǎng)發(fā)育落后于正常兒童,患兒入院前1周安靜狀態(tài)下出現(xiàn)抽搐,不伴發(fā)熱,表現(xiàn)為意識(shí)喪失,頭后仰,雙眼凝視,牙關(guān)緊閉,口周青紫,雙手強(qiáng)直抖動(dòng),不伴二便失禁,按壓人中3 min 左右抽搐緩解,抽搐后進(jìn)入睡眠狀態(tài),發(fā)作后無(wú)記憶。患兒基因檢測(cè)顯示17p13.3區(qū)域缺失片段內(nèi)不包含PAFAH1B1基因,這是患兒暫未出現(xiàn)無(wú)腦回癥狀的原因,但患兒頭MRI提示雙側(cè)腦室旁額葉腦白質(zhì)脫髓鞘改變。

17p13.3重復(fù)綜合征

17p13.3 duplication syndrome

2009年,首次報(bào)道17p13.3重復(fù)綜合征,至今報(bào)道40余例。Curry等(2013)研究發(fā)現(xiàn)其外顯率非100%,約50%(10/21)為新發(fā),約50%(10/21)為遺傳自父母。

Curry et al 2013

Farra等(2020)認(rèn)為17p13.3重復(fù)綜合征分為兩類:

微重復(fù)區(qū)域包括YWHAE基因、CRK基因。這類患者表現(xiàn)為學(xué)習(xí)障礙、孤獨(dú)癥譜系障礙(ASD)、先天性身體結(jié)構(gòu)缺陷、分裂手/足畸形(split hand/split foot malformation, SHFM)、巨大兒、畸形面部特征、輕度至重度發(fā)育遲緩和行為問(wèn)題(如攻擊性增加)。YWHAE基因過(guò)表達(dá)引起的神經(jīng)元形態(tài)發(fā)生、脊柱形成和突觸發(fā)生的缺陷可能,這可能是該綜合征患者發(fā)生ASD的原因。

Curry等(2013),表型是唇腭裂,長(zhǎng)骨缺乏、神經(jīng)發(fā)育障礙(發(fā)育遲緩/智力障礙/自閉癥譜系障礙)、張力減退(全身性的,尤其是在面部)、大腦胼胝體異常

分裂手/足畸形(split hand/split foot malformation, SHFM)

微重復(fù)區(qū)域包括PAFAH1B1基因,或其他基因(YWHAE、CRK)。該類患者表現(xiàn)為智力障礙(輕度至中度居多)、運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩、肌張力低下、小頭畸形、低出生體重和先天性心臟病。曾有過(guò)癲癇發(fā)作報(bào)道,但在①類或①類中都不是常見(jiàn)的特征。PAFAH1B1過(guò)表達(dá)于與輕微的大腦結(jié)構(gòu)異常,中度到嚴(yán)重的發(fā)育遲緩有關(guān)。

Smith-Magenis Syndrome,SMS

del(17)(p11.2)

SMS臨床表型

1982年,Smith等首次報(bào)道SMS,是一種罕見(jiàn)的多發(fā)性先天異常綜合征。發(fā)病率約為1/25 000~1/15 000,多為散發(fā)。歐美國(guó)家報(bào)道近百例,國(guó)內(nèi)SMS綜合征的報(bào)道共有20余例,大多以生長(zhǎng)發(fā)育遲緩智力障礙、面容特殊、睡眠障礙行為異常為主。SMS 發(fā)病的年齡跨度從1個(gè)月至72 歲。
SMS主要臨床表現(xiàn)是智力障礙(輕到中度)、新生兒期喂養(yǎng)困難,生長(zhǎng)停滯,兒童運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩,認(rèn)知功能障礙、面容異常(小頭畸形、毛發(fā)濃密、發(fā)際低、前額寬闊)、睡眠障礙(入睡困難、頻繁的夜間覺(jué)醒、早醒、快速動(dòng)眼睡眠減少、遺尿、打鼾、白天過(guò)度困倦)、行為問(wèn)題(注意力缺陷,適應(yīng)性不良,自傷行為如撞頭、自咬、插孔癖、剔甲癖),強(qiáng)迫癥、自閉癥、易怒、情緒異常;其他伴隨癥狀(眼部病變,如屈光不正、小角膜等;聽(tīng)力異常,如聽(tīng)力障礙、聽(tīng)覺(jué)過(guò)敏);代謝異常(甲狀腺功能減退,高膽固醇血癥、免疫球蛋白缺乏、超重或肥胖);皮膚病(化膿性汗腺炎,厚皮癥)。約37%的患者會(huì)存在先天性心臟畸形,其他心血管異常包括室間隔缺損房間隔缺損、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、法洛四聯(lián)癥、瓣膜狹窄(瓣膜、瓣下及瓣上)、瓣膜反流、二尖瓣脫垂、房間隔膨出瘤、肺靜脈異位引流、房室間隔缺損、右位主動(dòng)脈弓合并左位動(dòng)脈導(dǎo)管等。SMS通常累及全身多個(gè)臟器,系統(tǒng)檢查及評(píng)估對(duì)于首次確診的患者尤為重要,包括心臟彩超、眼科檢查、聽(tīng)力檢查、甲狀腺功能、發(fā)育行為、智力評(píng)估褪黑激素水平測(cè)定、神經(jīng)行為,但確診還需基因檢測(cè)。
SMS患兒的睡眠障礙特征
與同年齡健康兒童對(duì)比,SMS患兒總睡眠時(shí)間縮短,睡眠效率低,快速動(dòng)眼睡眠減少,夜間覺(jué)醒時(shí)間延長(zhǎng),清晨醒來(lái)早,白天午睡增多。睡眠障礙導(dǎo)致患者白天的困倦,脾氣暴躁,進(jìn)攻性行為增多,多動(dòng)癥和注意力缺陷,由于生物節(jié)律異常,受節(jié)律調(diào)控的脂肪酸、能量代謝及膽固醇生物合成相關(guān)基因表達(dá)異常,長(zhǎng)期睡眠障礙還可能增加肥胖、癌癥、精神分裂癥和雙相情感障礙的風(fēng)險(xiǎn)。

馮亞琴等(2021)報(bào)道一例SMS合并生長(zhǎng)激素缺乏癥患者?;純?,女,漢族,12歲,因“身材矮小、智力發(fā)育落后11年,去醫(yī)院就診?;純鹤阍拢槷a(chǎn),出生體重3100g,無(wú)窒息搶救史;新生兒期嗜睡,哭聲小,喂養(yǎng)困難,生后6~7月會(huì)抬頭,1歲左右會(huì)獨(dú)坐,2歲6月會(huì)獨(dú)立行走并開(kāi)始說(shuō)話?;純鹤裕睔q起生長(zhǎng)速率明顯低于同齡兒童,年生長(zhǎng)速率為3~4cm,智力落后,至今僅會(huì)簡(jiǎn)單句,2歲左右出現(xiàn)睡眠紊亂,入睡困難,易驚醒,早醒,動(dòng)作多,張口呼吸,3歲左右出現(xiàn)撞頭、易怒,注意力缺陷,生氣時(shí)常見(jiàn)咬手指,戳皮膚等行為。生長(zhǎng)激素激發(fā)試驗(yàn)(精氨酸、可樂(lè)定)示生長(zhǎng)激素峰值4.9μg/L,診斷為生長(zhǎng)激素缺乏癥。頭顱MRI示:左枕部蛛網(wǎng)膜囊腫,雙側(cè)上頜竇及篩竇炎。

SMS胎兒的表型
SMS胎兒可出現(xiàn)心臟異常(多為法洛四聯(lián)癥)、羊水過(guò)多、側(cè)腦室增寬、囊狀淋巴管瘤、頸項(xiàng)透明層增厚、短頭、長(zhǎng)骨短小、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、重復(fù)輸尿管等。


李燁等(2019)報(bào)道一例產(chǎn)前診斷為SMS的胎兒。孕婦29歲,孕27周,胎兒超聲心動(dòng)圖檢查,發(fā)現(xiàn)室間隔上端可見(jiàn)回聲中斷4.0mm,主動(dòng)脈內(nèi)徑增寬,騎跨于室間隔之上,肺動(dòng)脈內(nèi)徑較細(xì),正常動(dòng)脈導(dǎo)管位置未探及明確動(dòng)脈導(dǎo)管回聲,于左側(cè)無(wú)名動(dòng)脈與左肺動(dòng)脈起始處探查一管狀回聲,其內(nèi)血流自肺動(dòng)脈入降主動(dòng)脈,提示法洛四聯(lián)癥、右位主動(dòng)脈弓、動(dòng)脈導(dǎo)管異位。胎兒組織的基因檢測(cè)結(jié)果為17p11.2缺失。

SMS病因

SMS是由于包含染色體17p11.2的視黃酸誘導(dǎo)-1基因(Retinoic Acid Induced 1, RAI1)微缺失或RAI1基因雜合性突變引起的一種罕見(jiàn)染色體微缺失綜合征。研究發(fā)現(xiàn)SMS患者中90%是由染色體17p11.2缺失(常見(jiàn)的缺失片段大小為3.7Mb,大約有100個(gè)基因)所致,僅有10為RAI1基因突變所。17p11.2區(qū)域的缺失與低拷貝重復(fù)序列(low copy repeats,LCRs)介導(dǎo)的非等位同源重組(Non-Allelic Homologous Recombination, NAHR)相關(guān),重組導(dǎo)致RAI1基因缺失。

RAI1蛋白廣泛表達(dá),在腦和心臟中表達(dá)水平最高。RAI1的變異在SMS患者大多數(shù)神經(jīng)行為特征的發(fā)病機(jī)制中具有因果主導(dǎo)作用,包括自閉癥、智力殘疾、自殘行為、腦電圖異常和睡眠障礙。RAI1正向調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律運(yùn)動(dòng)輸出周期Kaput(CLOCK)的轉(zhuǎn)錄,CLOCK 是哺乳動(dòng)物晝夜節(jié)律振蕩器的關(guān)鍵組成部分,進(jìn)而轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)許多關(guān)鍵的晝夜節(jié)律基因。因此,RAI1單倍體不足會(huì)導(dǎo)致晝夜節(jié)律紊亂,從而影響睡眠-覺(jué)醒周期。同樣,RAI1單倍體不足可下調(diào)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和阿黑皮素原,從而導(dǎo)致肥胖、食欲亢進(jìn)和脂肪分布異常

Potocki-Lupski綜合征

Potocki-Lupski syndrome,PTLS

17p11.2 Duplication Syndrome

PTLS臨床表型

  • 輕至中度的肌張力低下伴口咽吞咽困難和生長(zhǎng)發(fā)育障礙
  • 智力障礙(一般為中度)
  • 以語(yǔ)言失用和語(yǔ)調(diào)、韻律異常為特征的溝通障礙
  • 睡眠呼吸障礙
  • 自閉癥、多動(dòng)癥、無(wú)明顯自殘行為
  • 先天性心臟病
  • 生長(zhǎng)激素缺乏
  • 60%患者為遠(yuǎn)視。
  • 30%的患者存在促甲狀腺激素低下。
  • 輕度到非特異性的畸形面部特征
  • 頭顱MRI會(huì)顯示腦部輕度異常:胼胝體輕度變薄,髓鞘化延遲。
  • 外顯率100%,PTLS發(fā)病率約為1/25 000。

Zhang等(2021)應(yīng)用MLPA檢測(cè)技術(shù)對(duì)7077例智力障礙和/或發(fā)育遲緩患兒進(jìn)行篩查。結(jié)果顯示,17p11.2區(qū)域是第4位常見(jiàn)的致病性拷貝數(shù)變異(copy number variations, CNVs),其頻率為0.40%(28/7077),第一位為15q11.2(1.21%)、7q11.23(1.19%)和22q11.2(0.85%)。17p11.2基因缺失和重復(fù)的發(fā)生率分別為0.17%(12/7077)和0.23%(16/7077)??偨Y(jié)了16例17p11.2重復(fù)患者的表型,如下:多數(shù)患兒表現(xiàn)為大體運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后(8/16,50.0%)、智力障礙(8/16,50.0%)、言語(yǔ)和語(yǔ)言發(fā)育遲緩(7/16,43.8%)、全面發(fā)育遲緩(5/16,31.2%)、注意缺陷(4/16,25%);2例患者存在顱面及骨骼畸形,其中身材矮小1例,上瞼下垂1例。10例男性患者中2例診斷為隱睪。

總結(jié)了12例17p11.2缺失患者的表型,如下:言語(yǔ)語(yǔ)言發(fā)育遲緩(8/12,66.7%)、大體運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩(8/12,66.7%)、智力障礙(4/12,33.3%)、多動(dòng)(3/12,25%)、注意缺陷(3/12,25%)。此外,患者還存在孤獨(dú)癥譜系障礙(2例,16.7%)、認(rèn)知障礙(1例,8.3%)、全面發(fā)育遲緩(1例,8.3%)、發(fā)脾氣(1例,8.3%)和睡眠障礙(1例,8.3%)等特征。顱面及骨骼特征常見(jiàn),5例(5/12,41.7%)患者表現(xiàn)為眼距寬、鼻梁凹陷、外眥上翹、方臉、身材矮小、唇腭裂、舌突出、下頜突出、重眉、肘外翻、佝僂病等。偶有免疫缺陷等表現(xiàn),包括心臟缺損、腦白質(zhì)病變杯、膽囊結(jié)石、氣管食管瘺、大枕池蛛網(wǎng)膜囊腫等。

無(wú)論是Potocki-Lupski綜合征還是Smith-Magenis綜合征,都表現(xiàn)為非特異性發(fā)育遲緩、語(yǔ)言障礙、智力低下。通常情況下,除了智力低下,Smith-Magenis綜合征的特點(diǎn)是自傷行為、睡眠障礙、肥胖及顱面或骨骼的異常,且隨著年齡的增長(zhǎng),畸形特征變得明顯。相比之下,Potocki-Lupski綜合征患兒表現(xiàn)較Smith-Magenis綜合征患兒溫和,包括小兒肌張力低下、睡眠呼吸暫停,結(jié)構(gòu)性心血管異常等。Potocki-Lupski綜合征患兒表現(xiàn)溫和,包括肌張力底下、睡眠呼吸暫停、心臟結(jié)構(gòu)異常、自閉癥等特征,無(wú)明顯自傷行為。美國(guó)遺傳學(xué)雜志曾系統(tǒng)地描述了Potocki-Lupski綜合征的神經(jīng)學(xué)特征,所有患者都存在輕到中度的認(rèn)知障礙,這可能與自閉癥、行為異常、睡眠障礙有關(guān),在睡眠階段或患者入睡時(shí)腦電圖描記到彌漫性的節(jié)律活動(dòng)過(guò)多,腦部磁共振可能出現(xiàn)非特異性的白質(zhì)改變其余則無(wú)明顯異常。Potocki-Lupski綜合征部分患者存在生長(zhǎng)激素缺乏和低血糖,這可能是其身材矮小的原因之一,此類患者可接受生長(zhǎng)激素評(píng)估,早期識(shí)別生長(zhǎng)激素缺乏癥可以促進(jìn)患者的潛在治療效果,包括肌肉骨骼的線性生長(zhǎng)以及低血糖情況下認(rèn)知的發(fā)展。

翟豪強(qiáng)等(2022)報(bào)道一例PTLS,女,入院時(shí)4歲2個(gè)月。因“發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言、智力發(fā)育落后3年余”入院。患兒系第1胎、第1產(chǎn),足月順產(chǎn),出生體重3200g,生后有喂養(yǎng)困難史,易吐奶,持續(xù)至1歲吐奶癥狀好轉(zhuǎn)?;純哼\(yùn)動(dòng)發(fā)育落后,1歲可獨(dú)坐,2歲1 個(gè)月可獨(dú)走,易向右側(cè)傾倒,開(kāi)始有無(wú)意識(shí)發(fā)音;伴睡眠障礙,夜晚入睡困難,白天瞌睡,睡眠顛倒。父母非近親結(jié)婚,否認(rèn)家族遺傳病史及類似疾病、查體∶頭圍49cm,身高105cm,體重15kg,臉型呈倒三角形,眼裂窄,頭發(fā)稀少,膚色白,心肺腹無(wú)明顯異常。??魄闆r∶智能反應(yīng)差,呼名反應(yīng)差,眼神交流差,會(huì)發(fā)“爸爸、媽媽”稱呼音,人物稱呼無(wú)所指,有吃飯、上廁所等需求時(shí)會(huì)用手指,有拿紙片、小木棍的刻板行為,精細(xì)動(dòng)作差,生活自理能力差,膽小,社會(huì)交往能力差。認(rèn)知水平差,大小、數(shù)字、顏色、圖形均不能認(rèn)識(shí),獨(dú)走穩(wěn),雙足稍內(nèi)旋,跑跳自如,四肢肌力、肌張力正常,雙側(cè)膝腱反射正常,雙側(cè)巴氏征陰性。重度障礙。

PTLS/SMS產(chǎn)前診斷

cai等(2021)在6200名孕婦的產(chǎn)前診斷中發(fā)現(xiàn)共發(fā)現(xiàn)1例SMS胎兒,5例PTLS胎兒,其中兩例胎兒無(wú)明顯異常(22周、20周),其余胎兒表型為先天性心臟病/心血管畸形(40%)、鼻骨缺如,頭頸背部皮膚增厚、生長(zhǎng)受限等。遺傳咨詢后均終止妊娠。對(duì)于新發(fā)CNVs導(dǎo)致的SMS和PTLS,復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)< 1%,但再次妊娠仍需進(jìn)行產(chǎn)前診斷。

此外,PTLS胎兒還可以表現(xiàn)為不對(duì)稱的耳朵、雙側(cè)馬蹄內(nèi)翻足、小下頜、頸部透明層增加、雙血管臍帶等。

PTLS病因

多數(shù)PTLS重復(fù)區(qū)域與SMS缺失區(qū)域相同,通過(guò)非等位同源重組(non-allelic homologous recombination,NAHR)機(jī)制產(chǎn)生。約60%的PTLS患者存在17p11.2微重復(fù)。 導(dǎo)致PTLS表型最小的重復(fù)區(qū)域可僅125 kb,只包含關(guān)鍵基因RAI1。RAI1過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致組織特異性晝夜節(jié)律機(jī)制解耦,晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)失調(diào),晝夜節(jié)律輸出周期失調(diào),患者出現(xiàn)入睡困難、睡眠維持困難、白天嗜睡。

未完待續(xù)...


參考文獻(xiàn)
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