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告知遗传学基础知识——献给病患、亲属及城乡社区医院全科医生

一、染色体:人是一个有机整体,由各系统-器官-组织-细胞系列组成。细胞是人体结构和功能的最小单位。细胞由细胞核、细胞浆及细胞膜三部分组成。细胞核由染色质构成。人体体细胞共有46个染色体,双双成对,即22对常染色体,一对性染色体,男性为XY,女性为XX。根据染色体的大小和着丝点的位置将染色体分为A,B,C,D,E,F,G,7组22个染色体。每个染色体由两个染色单体和一个着丝点组成。每个染色单体又有长臂(Q)和短臂(P)之分。按顺序划区,分带,高分辨显带分为区、带、亚带。X号染色体有基因1098个,Y号染色体有基因78个; Y号染色体尚有“睾丸决定基因”( SRY gene),决定了受精卵发育成男性,发育出睾丸,受精后7周儿将显示出男女的差别。而不具有Y染色体的胎儿(XX),则发育卵巢。

二、 染色体畸变 发病率约0.5%。

(一) 染色体数目畸变:人体精、卵细胞均含22条染色体,受精卵含父母两个染色体组,成为二倍体。如因故发生数目畸变,即形成染色体组成倍增减,如单倍体,多倍体,三、四倍体, 胚胎常不能存活或自然流产。三体畸变即某一染色体又多了一条染色体,形成47条染色体,如2l-三体综合征(唐氏综合征,先天愚型)。病人有特殊面容,多种畸形或异常,智力低下,尚无特异疗法,预后不良,易于早死。产前诊断对防止病儿出生有意义;9周~20周孕龄的孕妇血清特异物质超过正常时,甲胎蛋白AFP>0.5~ 2.5MOM,绒促性素β-hCG >2  MOM,雌激素-uE3超过正常时,60%有产前诊断意义, >1/250, 21–三体危险度 >2.5, 神经管缺陷畸形危险度高;如达到高度危险,宜中止妊娠,以保证优生优育。

(二) 染色体结构畸变:染色体结构畸变主要是染色体长臂或短臂某段发生断裂,继而引起缺失,倒位,重复,异位,插入,末端重排或重接等。如有两种染色体核型,则称嵌合体。

三、染色体综合征: 染色体每一对都可发生数目、结构畸变,目前已发现3000余种染色体综合征。染色体畸变后由于基因数目增减或结构变异,遂出现众多畸形,发育缺陷及智力低下,如恒定搭配则形成染色体综合征,如无恒定搭配则称染色体异常。单个一对等位基因发生突变所致的疾病,包括常染色体显性遗传病与常染色体隐形遗传病。临床凡遇生殖器发育缺陷,性发育不全,性征异常者,都要注意检查是否性染色体病,如45,X(先天性卵巢发育不全,特纳综合征),47,XXY(先天性睾丸发育不全,克氏综合征)。对大睾丸、大耳、大下巴伴智力低下、癫癎者要注意检查Xq脆性综合征。全国出生缺陷发生率5.6%。80%的罕见病是由遗传缺陷引起。

四、遗传病、基因病诊断

(一)  细胞核的构成

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(二)脱氧核糖核酸 (DNA)双螺旋分子结构:,为遗传物质的的功能单位即遗传密码,DNA特定碱基顺序片段即基因(gene)。人类两性结合所产生的后代,在绝大多数情况下会保持人类个体的遗传性状特征,同时还常表现出某些与上代相似的生理特点,例如肤色、身材、容貌、特定疾病的易感性等。 人的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。人类的许多疾病,畸形,肿瘤,都是由基因突变造成。基因在染色体上有一定的位点,组成人类基因组图,目前许多致病基因已被定位。截止2013年1月1日人类基因组学已确定人类有21584个基因。已确定人类有18000种是遗传病。其中80%有神经系统表现,70%有癫癎发作。

五、基因组学:国际人类基因组计划的目的是找出所有人类基因并搞清其在DNA分子上的位置,绘制出完整的人类基因组图谱,破译出人类全部遗传信息。人类基因组有2.5万个基因。目前全世界共发现2000个与疾病有关的人类基因,其中有1500个已用于临床诊断。

六、遗传信息传递中心法则

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七、遗传病的遗传方式

1. 单基因遗传病的遗传方式: 人类到现在为止有5000多种单基因遗传病,累及神经系统大概占有一半,神经系统的遗传病非常多,特别复杂,同一种病是由不同的基因调控,也可以不同的病,但是是同一个基因导致。

(1) 常染色体显性遗传(AD) ①致病显性基因在常染色体上,杂合子即患病,遗传与性别无关,男女得病机会均等。②双亲中至少一人是杂合子患者,其子女患同病的机率是1/2,余1/2正常。双亲无病理基因时,其子女不患病。⑧父母双方都是同一疾病杂合子,其所生子女3/4为患者,其中1/4为纯合子患者,仅1/4的机率正常。④疾病表现度不一,有轻有重或不外显,可100%完全外显,也可不完全外显,造成隐性遗传假象,但此显性基因并不消失,仍能遗传,往往看到连续几代同患一种遗传病的现象。有时到一定年龄才显出症状,称延迟显性,可能与父源、母源不同有关。

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属于AD遗传的神经系统遗传病有结节性硬化,神经纤维瘤病,视网膜小脑血管瘤病,震颤麻痹,遗传性大舞蹈症,遗传性扭转痉挛,橄榄桥脑小脑萎缩;小脑萎缩,共济失调,肌萎缩性侧束硬化症,遗传性感觉神经病,周期性麻痹,先天性肌强直等。发病率约0.9%。

(2) 常染色体隐性遗传(AR) ①致病隐性基因在常染色体上,遗传与性别无关,男女得病机会均等。②患者父母外表正常,但都带有病理性隐性基因,携带杂合子不发病,纯合子才发病。子女患病率1/4,1/4正常,另1/2携带。③近亲婚配时,子女患病机会大为增多。④看不到连续几代遗传现象,往往是“越代”遗传或散发出现。⑤患者与正常基因个体结婚,子女可能为表现型正常的杂合子。患者与杂合子个体结婚,子女½患病,1/2可能是杂合子。患者与患者结婚,子女全部患病。

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属于AR遗传的神经系统遗传病有脑黄斑变性症、苯丙酮尿症、半乳糖血症、肝豆状核变性,葡萄糖脑苷脂病、神经鞘磷脂沉积症、婴儿型脊髓性肌萎缩等。发病率0.01%。

(3) 性连锁显性遗传( XD) ①致病显性基因在x染色体上,遗传与性别有关,女性患者多于男性患者,但女性患者症状轻。、男性患者症状重。男性杂合子即可发病。②患者父母中必有一方是本病患者。③男性患者与正常女性结婚,所生女儿都患病,所生儿子都正常。④女性纯合子患者与正常男性结婚,所生子女全部患病。⑤女性杂合子患者与正常男性结婚,子女患同病机会为1/2。⑥可见连续几代遗传。

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属于XD遗传的有抗维生素D佝偻病及男性秃头等。XD遗传发病率约0.3%,突变极罕见。

(4) 性连锁隐性(XR)遗传  ①致病隐性基因在x染色体上,遗传与性别有关,男性远多于女性,但父不传子。②母为隐性基因携带者,所生儿子1/2患病,1/2正常。男性患者的父母表现型均正常。⑧女性患者其父必是患者,母为携带者。④有男传女(而不传子)女传男的交叉遗传特性,外祖父通过女儿传给外孙。患者兄弟、舅父、姨表兄弟、外甥1/2患同病。

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属于XR遗传的有假性肥大型进行性肌营养不良,脆性X综合征等。

(5) 多基因遗传病的遗传方式:遗传性状由二对或二对以上基因所控制,并与环境因素相互作用,故又称多因子遗传。多基因还决定易患性,易感性,当易患性超过一定阈值就会患病。由遗传所起作用的大小以遗传度来表示,遗传度愈大表明遗传所起作用愈大,环境所起作用愈小。多基因遗传病的特点是:①许多常见病、多发病属多基因遗传,如癫癎、智力低下、热性惊厥等。②多基因遗传病在不同种族、民族中发病率不同。③多基因遗传病有家族聚集现象,近亲婚配风险率高,亲缘或亲属级别愈高,患病风险率愈高,复发风险愈高。从优生学角度看再现风险率>10%,不宜再生育。

(6) 线粒体遗传:线粒体DNA通过母亲遗传,即属于母系遗传。

九、遗传病系谱分析

各种单基因遗传病常表现出特定的遗传规律。通常,调查其亲属患病情况,将调查材料绘制成系谱进行系谱分析,常有助于单基因病的诊断。当临床发现一个遗传病患者,即先证者后,应进行回顾性系谱分析,最好进行5代分析,尽可能统一检查,力求可靠。然后按统一符号绘制成系谱图。

十、遗传病的诊断

遗传病的诊断:包括病史、家族史、体检、生化检测、细胞培养染色体核型、基因检测以及系谱分析等。

1.染色体检查:染色体是人类遗传物质的载体,通过染色体检查可以对染色体病患者进行临床确诊。

2. 基因诊断:基因检测是通过血液、体液对DNA进行检测的技术,是利用基因探针探测特异性DNA序列,即用已知致病DNA片断与待检DNA,按碱基配对原理,去进行杂交,形成双链DNA而对遗传病作出诊断,或检出杂合子,有利产前诊断和优生。基因组测序技术:DNA测序、DNA微阵列的应用,从而精确寻找到疾病的原因和治疗的靶点,并对疾病不同状态和过程进行精确分类,同病异治,最终实现对疾病和特定患者进行个体化精准治疗的目的,提高疾病诊治与预防效益。一代基因测序是用于分析患者的DNA以寻找导致机体、神经发育障碍的单基因突变。美国国立生物技术信息中心NCBI序列的第一代测序,还可 验证第二代测序的结果,弄清突变基因是否来源于父源系或母源系,抑或为新生基因突变。一代测序是对无症状患者进行遗传病风险评估,而且可以利用羊水或绒毛膜细胞进行产前诊断,对遗传病的早期干预起重要作用。

二代基因测序为大规模并行测序,能够实现同步检测多个基因。二代基因测序包括①人类全基因组测序(WGS)::是利用高通量测序平台对人类不同个体或群体进行全基因组测序, 并在个体或群体水平上进行生物信息分析。可全面挖掘DNA水平的遗传变异,为筛选疾病的致病基因,易感基因, 研究发病及遗传机制。二代基因测序更简单、方便、更快速、便宜。②人类全外显子组测序分析 (WES)(突变+染色体微缺失分析,大包)是利用探针杂交富集外显子区域的DNA序列,通过高通量测序,发现与蛋白质功能变异相关遗传突变的技术手段。相比于全基因组测序,外显子组测序更加经济、高效;可检出已知四千多种单基因遗传病突变(中包)。

基因诊断不仅可以诊断遗传病患者,而且可以利用羊水或绒毛膜细胞进行产前诊断,对遗传病的早期干预起到了重要作用。基因测序的发展就更简单、方便、更快速、便宜。基因检测结果的解释: ①阳性结果:说明发现了疾病相关突变、预期疾病相关突变。②阴性结果:说明未发现致病性变异,但不能排除单基因遗传癫痫的可能性等。③不确定结果:表示发现的变异的功能意义不确定。异常的结果并不总是致病性的变异,正常的结果也不能完全排除单基因型遗传的可能。作为预测疾病风险,基因检测有局限性。

安全用药基因检测 :是针对与药物反应相关的基因密码进行解读,预测患者对于不同药物的不良反应程度,对临床用药起到一定的指导作用。采集口腔粘膜,利用荧光PCR仪器,根据DNA列阵的微测序法、动态等位基因特异的杂交、寡聚核苷酸特异的连接、DNA芯片以及TaqMan系统 等。基因检测的结果,医生可以在开处方时,在药品选择、剂量控制及联合用药等方面提出适合每个患者自己的个体化用药方案,最终达到提高药物疗效、降低药物毒副作用、减少医疗费用的目的。让患者花最短的时间、最少的钱,达到最好的治疗效果。利用荧光PCR仪器,根据DNA列阵的微测序法、动态等位基因特异的杂交、寡聚核苷酸特异的连接、DNA芯片以及TaqMan系统 等。儿童用药有个体差异,儿童用药的个体差异受到很多因素的影响,大量的生物医学研究表明,绝大部分药物反应的个体差异是由遗传因素造成的。因此,为了避免因治疗时用药不当对儿童造成的危害,需要对儿童的药物基因类型进行检测。选择准确的药物,以适当的方法、剂量、时间指导准确用药。 儿童用药更要谨慎对待,安全用药基因检测是必要手段,专业报告指导,安全精准用药;安全用药检测能够避免不良反应的发生;儿童安全用药要基因检测。儿童安全用药基因检测的实际意义:①选择适合的药物:如发现某儿童对某类药物代谢非常差,就要避免使用这类药物,否则毒副作用会非常大。②选择适合的剂量:儿童用药一般都会按照体重等指标计算,会有一个较大的浮动空间,如基因检测发现某儿童对某类药物代谢速度慢,容易在体内蓄积中毒,就需要选择较小剂量使用。③对健康长期管理:很多情况下,药物的毒副作用并不明显,人体不易察觉,但是对身体的伤害已经发生。通过基因检测可以对儿童常用药物进行筛选,在迫不得已需要使用药物的情况下,尽量选择基因能正常代谢的药物品种,减少药物使用过程中的慢性损害,主动避免伤害,也是健康管理的一项重要工作。儿童用药安全基因检测5大类31种疾病。口腔黏膜采集,简单方便,适合年龄0岁到14岁的儿童。

3.循证医学:大规模多中心随机对照临床试验,异症同治。精准医学被认为是继经验医学(No对照)、循证医学(EBM)之后的第三次医学革命。精准医学:是以个体化医疗为基础、随着基因组测序技术快速进步,以及生物信息与大数据科学的交叉应用,而发展起来的新型医学概念与医疗模式。其本质是对一种疾病不同状态和过程进行精确分类,最终实现对于疾病和特定患者进行个性化精准医学。美国总统奥巴马:“要在正确的时间,给正确的人以正确的治疗。而且要次次如此。”4) 遗传咨询:就是医生通过询问和检查收集有关的家庭成员患病情况并加以分析,然后回答患者或询问者提出的各种问题。这些问题主要是:疾病是否是遗传病?如果是,会不会传给下一代?已有一个患儿时,再生出患儿的风险有多大?疾病预后如何?能否治疗或预防?这些询问者关切的问题常与结婚、生育有关,而对它们的回答常常影响到患者或其亲属做出的选择。疾病家庭的遗传史就是疾病易感基因的遗传所造成的,所以基因检测能够检测出这些遗传的易感基因型。

4. 新生儿遗传代谢疾病  新生儿脐血或足跟血 、尿的遗传代谢病筛查选择的病种应考虑:① 发病率较高;② 有致死、致残、致愚的严重后果;③有较准确而实用的筛查方法; ④筛出的疾病有办法防治。我国已进行苯丙酮尿症、先天性甲状腺功能减低症、新生儿听力障碍、G6PD缺乏症等疾病的新生儿筛查工作,并对检出的患儿进行了预防性治疗。 新生儿遗传代谢疾病80%以上可造成神经系统损害,可导致包括脑瘫、智力低下等在内的一系列严重并发症,甚至引起昏迷或死亡。70%以上遗传代谢病还可导致肝脏肿大或肝功能不全、肾损伤、黄疸、青光眼、白内障、容貌怪异、毛发异常、皮肤异常、耳聋等症状。新生儿遗传代谢病预防关键,早期筛查及时发现,干预与治疗。但是,作为预测疾病风险,基因检测有局限性。遗传代谢病目前已发现近700种, 病种繁多,但每一病种发病率低。发病相对早, 生后6个月之前,有临床表现的约有40多种,许多临床表现雷同, 不易诊断, 严重患儿影响寿命。应早期发现、早期诊断、早期干预、 早期治疗! 早期诊断是早期治疗的基础!凡有不明原因的生长发育迟缓、 脑瘫、智力低下、难治性癫癎、Reye综合征患儿,应进行血和尿代谢病筛查分析, 早期明确病因诊断, 改善预后。

5. 亲子关系鉴定:通过人类遗传基因分析来判断父母与子女是否亲生关系,称之为亲子鉴定。亲子鉴定原理:人与人之间的99.99%的遗传密码序列都相同,但又存在万分之一的差别,使每个人都具备区别于他人的碱基序列,这就是DNA的多态性。DNA分型技术已得到全世界法庭科学界的公认,称之为“绝对的鉴定人”,其检验结果为大量案件的处理提供了可靠的科学依据。       

6. 产前筛查:产前筛查是指通过使用无创伤性方法对孕早、中期孕妇进行检查从而发现高风险胎儿的检测。通过测定孕妇血清标志物如甲胎蛋白(AFP), 绒促性素(β-hCG)等,结合遗传学,超声检查,对21三体、18三体、开放性神经管缺损等进行风险评估。

7. 羊水诊断:在怀孕16~20周的时候进行羊水检测,主要目的是检测异常胎儿。检查对象:曾经生育过异常胎儿、反复流产,家族里近亲结婚或者遗传疾病如脊柱裂,血友病,白血病,高龄产妇。(女性大于35岁)。检查目的:检测异常胎儿。检查方法:在B超的监控下,从孕妇肚中抽取30ml羊水,排除染色体核型:数目和结构的异常, 弓形虫或者巨细胞病毒疾病。第21-三体是最常见的染色体异常,羊水诊断的最常见的遗传疾病是杜兴肌营养不良肌病,脊髓性肌萎缩,或者严重的血友病。

8. 产科超声检查  一个层次是常规超声检查,另一个层次是以检测胎儿畸形为目的超声检查(TIFFA)。当常规超声检查怀疑有异常,或胎儿畸形高危孕妇,均进行TIFFA检查,通过TIFFA来减少胎儿畸形的漏诊。根据卫生部《产前诊断技术管理办法》,产科超声检查可分为三类:①常规产前超声检查:包括早期妊娠和中、晚期妊娠一般超声检查;②系统产前超声检查:包括早中孕11~14孕周及18-24孕周进行的胎儿系统超声检查。③针对性检查。要明确指出产科超声检查不能发现所有胎儿畸形。妊娠18~24周时超声应当检查出的致命胎儿畸形包括无脑儿、严重脑膨出、严重开放性脊柱裂、严重腹壁缺损及内脏外翻、致命性软骨发育不良。

9. 体外受精技术俗称“试管婴儿”: 世界上约有10%的夫妇有不孕不育问题,通过体外受精技术出生的孩子在健康方面和自然受孕的孩子没有任何区别,其中许多人以自然受精方式生育了后代。

10. 胚胎植入前遗传学诊断技术:是通过在体外受精-胚胎移植过程中,对配子或胚胎进行活检,再采用分子生物学技术进行遗传学诊断,选择基因表型正常的胚胎进行移植。胚胎植入母体前,先做诊断并筛选出没有遗传病的胚胎,是否适合移植,再将高质量胚胎植入母体,从而获得正常胎儿的诊断方法。

综上所述,临床凡有儿童原因不明疑难病症,尤其运动发育落后、先天性多种畸形、脑损伤,均应该做一、二代基因测序,并精准解读结果, 以帮助确定对特定疾病具有遗传风险的患者,达到诊断或预测的目的。人生百年生老病死,均取决于基因。未来新生儿出生时,即留脐血送检基因检测,即可预知将来是否会患某一种或多种遗传病,做到早期诊断。

十一、遗传病的治疗

1. 对症治疗:遗传病具有保守性、终生性的特点,目前临床仅限于对症治疗。

2. 饮食治疗:对代谢性遗传病主要是限制某种不能代谢的物质的摄入,补充所缺物质,进行酶诱导或补充所缺的酶或辅酶(Q10 10mg/d)以及补充维生素(B1,2,6,12, 叶酸, biotin, L-肉碱 1g/d)等。 如苯丙酮尿症的发病机制是苯丙氨酸羟化酶缺陷,使苯丙氨酸和苯丙酮酸在体内堆积而致病,可出现患儿智力低下、惊厥等。如果通过新生儿筛查或早期发现,诊断准确,在早期开始着手防治,给婴儿服用低苯丙氨酸配方“奶粉”,并在儿童期给患儿低苯丙氨酸饮食,如大米、大白菜、菠菜、马铃薯等,则可促使婴儿正常生长发育。等到孩子长大上学时,再适当放宽对饮食的限制。      遗传性葡萄糖6-磷酸脱氢酶缺乏症(我国长江以南相对多发),临床表现为溶血性贫血,严重时可危及生命。这类病人对蚕豆尤其敏感,进食蚕豆及蚕豆粗制品后即可引起急性溶血性贫血,故又称“蚕豆病”。对这类患者应严格禁食蚕豆及其制品。同时,这种病还可引起药物性溶血,故平时用药必须慎重。

3. 药物治疗:   遗传病的药物治疗遵循“补其所缺、去其所余、禁其所忌”的原则。“补其所缺”主要针对某些生化代谢性疾病,使用激素类或酶制剂的替代疗法,或补充维生素,通常可得到满意的治疗效果。还有些疾病如先天性低免疫球蛋白血症,可以注射免疫球蛋白制剂,以达到治疗的目的。“去其所余”主要针对因遗传性代谢障碍引起体内某些毒物的堆积,采用鳌合剂、促排泄剂、代谢抑制剂、换血等治疗方案,减少毒物的蓄积而造成的危害。“禁其所忌”是针对机体因不能对某些物质进行正常代谢,减少这些物质的摄入,可减少对机体的危害。 

4. 手术治疗:手术矫治指采用手术切除某些器官或对某些具有形态缺陷的器官进行手术矫治。  

5. 基因治疗: 遗传病的治疗方向应是基因治疗,设法将正常的结构基因、功能基因导入病人靶细胞内,彻底纠正基因缺陷,使细胞获得新功能。但遗传病早期治疗还很困难,用干细胞、神经干细胞移植促进神经元再生治疗也是难题之一,基因治疗中尚待解决的问题还很多。

6、神经干细胞移植治疗:促进神经元再生仍是一个难题。

7. 脐血移植和骨髓移植:能够治疗某些重症地中海贫血、白血病等疾病。

儿科著作 | 08-09 | 326
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