第五节 遗传病的类型及其遗传特征
遗传性疾病简称遗传病,是指生殖细胞或受精卵的遗传物质(染色体和基因)发生突变(或畸变)所引起的疾病,通常具有垂直传递的特征。遗传病一般分为基因病和染色体病,基因病又分为单基因病和多基因病,近年来将体细胞遗传病和线粒体遗传病也包括在遗传病的范畴之内。
一、单基因病
单基因病是指受一对主基因影响而发病的疾病,又称单基因遗传病。其遗传是按照孟德尔定律进行传递的,因此,单基因病也叫孟德尔式遗传病。由于致病基因既可位于常染色体上,也可位于性染色体上,所以单基因病依传递方式不同,可分为常染色体显性遗传病、常染色体隐性遗传病和伴性遗传病三大类。
(一)常染色体显性遗传病
1.常染色体显性遗传病和系谱特点
一种疾病,其致病基因是显性基因,并且位于常染色体上,则其传递方式是常染色体显性遗传,这种疾病称为常染色体显性遗传病(AD)。在人类常染色体显性遗传病中,如用A表示致病基因,则患者的基因型是Aa(杂合型,多见)或AA(纯合型,极少见),正常人的基因型为aa。致病基因A是由正常基因a经突变而产生的,突变的频率很低,大多为0.01~0.001,因此对常染色体显性遗传病来说,患者大多是杂合的基因型(Aa),纯合显性(AA)基因型的患者很少见。
在临床实践中,判断单基因病的遗传方式一般采用系谱分析法。系谱是表明在一个家系中某种疾病发病情况的图解。即根据先证者病人的口述、家庭访问、医生亲自诊查,结合症状、体征,通过必要的实验室检查,详细查明患者家族内各成员的发病情况,采用一定的符号(见图5-14)绘制的图解。然后从男、女患者的病情及其在家系中的分布情况判断疾病的遗传方式。系谱中的先证者是指医生最先确认为某种遗传病的患者。
图5-14 系谱中常用的符号
常染色体显性遗传系谱的特点如下。
(1)患者双亲中,必有一方是本病患者,而且常常是杂合子(Aa)。
(2)患者同胞中,有1/2发病,而且男、女发病机会均等。这一点在一个小家系中不一定能反映出来,尤其是我国实行“一对夫妇,一个孩子”的政策,很难看到。只有将整个系谱中几个婚配方式相同的小家系总计起来才能得到近似的分离比例。
(3)系谱中可以看到遗传病连续传递,即患者每生育一次,子女中都有1/2的概率发病。
(4)双亲无病时,子女一般不会发病,只有在偶然突变情况下,才有例外。
此系谱的特点用杂合子患者(Aa)与正常人(aa)婚配,后代中按孟德尔的分离律将有1/2个体是患者,1/2个体是正常人的分析结果(见图5-15)可得出恰当的解释。
在进行系谱分析时,一个系谱不一定能完全反映出上述四项特点,但只要不与上述四项特点相矛盾即可以认为它符合常染色体显性遗传。例如,图5-16所示为一个并指的系谱,通过系谱分析符合上述四项特点,可以作出结论,并指症的遗传方式是常染色体显性遗传。
图5-15 杂合体患者与正常人婚配图解
图5-16 一个并指的系谱
2.常染色体显性遗传的类型
常染色体显性遗传除包括完全显性遗传、不完全显性遗传、共显性遗传几种方式外,还包括以下几种亚型。
1)不规则显性遗传
杂合子在不同的条件下,可以表现为显性,也可以表现为隐性,使传递方式有些不规则,称不规则显性遗传或条件显性遗传。
为什么会出现不规则显性呢?这是遗传背景和环境因素作用的结果。遗传背景中修饰基因对主基因的作用:有的能增强主基因的作用,使主基因的表现型形成完全;有的能减弱主基因的作用,使表现型形成不完全,甚至完全抑制表型的形成,从而产生不同的表现度和不完全的外显率。在环境因素中,影响个体发育的各种外界条件都可影响主基因的表达,从而起到修饰作用。其中一些条件是某种基因的表达所必需的,缺少这些外界条件,杂合子的表现型反应就不能产生,结果也会形成不完全外显率。因此:一种显性遗传病在某种遗传背景(修饰基因)或某些环境因素影响下,杂合子中显性致病基因的作用得以表达,表现为显性,则发病;在另一些情况下,显性致病基因的作用未能表达,杂合子则表现为隐性而未能发病,但却是致病基因的携带者,仍可将致病的显性基因按1/2的概率传给下一代。因此,在不规则显性遗传病的系谱中虽然具有显性遗传的特点,但却常常可以看到隔代遗传的现象。
2)延迟显性遗传
某些情况下,年龄也可作为修饰因子影响致病基因的表达。杂合子幼年时期致病基因的作用并不表达,达到一定年龄后,致病基因的作用才表达出来,称延迟显性遗传。
遗传性小脑运动失调(Marie型)就是延迟显性遗传病。杂合子30岁前一般无临床症状,35以后才逐渐发病,且病情有明显进展。如图5-17的系谱中患者Ⅳ1的同胞Ⅳ2~Ⅳ6虽然都无本病的临床表现,但并非无发病风险,他们可能由于年龄尚小未达发病年龄,所以估计他们仍有1/2的发病风险。另外,从调查结果看,系谱中I139岁发病,Ⅱ338岁发病,Ⅲ934岁发病,Ⅳ123岁发病,而且病程已进展到瘫痪状态。这表明,某些延迟显性遗传病在连续几代的传递中,有发病年龄提前和病情严重程度增加的现象出现。此外,遗传性舞蹈症(Huntington,chorea)和家族性多发性结肠息肉也是延迟显性遗传的疾病。遗传性舞蹈症的致病基因在4P16上,杂合子(Aa)多在40岁以后才发病,青年期无任何临床表现,婚后生育过子女之后才逐渐发病。家族性结肠息肉是35岁以后发病。
图5-17 遗传性小脑运动失调(Marie型)的系谱
(二)常染色体隐性遗传病
1.常染色体隐性遗传病和系谱特点
一种疾病是由位于常染色体上的隐性致病基因的纯合(如aa)而导致发病,其遗传方式是常染色体隐性遗传,这种疾病称常染色体隐性遗传病(AR)。杂合子(Aa)本身并不发病,但能将致病基因(a)传给后代,称携带者。正常人的基因型是AA,患者的基因型是aa。
当两个携带者(Aa)婚配,按分离律原理,后代将有3/4可能生出正常儿,但其中有2/3是携带者,将有1/4可能生出患儿(见图5-18)。如果AR遗传病患者(aa)与正常人(AA)婚配,后代不会有患儿生出,但100%都是携带者(Aa)。
图5-18 AR遗传病携带者之间的婚配图解
白化病是一种AR遗传病的实例。如图5-19是一个白化病家系的系谱,从此系谱中基本能反映出常染色体隐性遗传病的系谱有如下特点:
(1)患者的双亲表型均正常,但都是携带者。
(2)患者同胞中,约1/4发病,男女机会均等。但所生子女数少的小家系中患者的比例偏高,这是选样偏倚所造成的。
(3)遗传是不连续的,常常是散发的。
(4)近亲婚配,子代中发病风险增高。
图5-19 一个白化病家系的系谱
为什么近亲婚配子代发病风险增高呢?所谓近亲婚配,是指3~4代之内有共同祖先的个体之间的婚配。由于他们之间可能从共同祖先传来某一基因,所以他们之间有相同基因的可能性较一般人要高得多。因此近亲婚配时,隐性致病基因纯合的机会增高,故而发病风险增高。从表5-3中可比较亲缘系数的大小。亲缘系数即亲属之间基因相同的可能性。
表5-3 亲属之间的亲缘系数
2.常染色体隐性遗传病发病风险的估计
1)家族无患者时发病风险的估计
在随机婚配的情况下,夫妇双方同为携带者的概率=P(Aa)×P(Aa)=2pq=1/50×1/50,双亲同为携带者时,其子女发病的可能性为1/4,所以随机婚配时,子女的发病风险(子女发病率)=1/50×1/50×1/4=1/10 000。
一级亲属之间基因相同的可能性为1/2,二级亲属之间基因相同的可能性为1/4,而三级亲属之间基因相同的可能性为1/8。如果表兄妹之间近亲婚配,表兄妹同为携带者的可能性等于1/50×1/8,子女的发病风险则为1/50×1/8×1/4=1/1600,这样表兄妹婚配时其子女的发病风险比随机婚配时提高了6.25倍。
2)家族有患者时发病风险的估计
图5-20是常染色体隐性遗传病——先天性聋哑家族的系谱。由于Ⅱ2为患者,故Ⅰ1和Ⅰ2必然都为携带者。根据分离律,Ⅱ3和Ⅱ5各有2/3的可能性为携带者,那么Ⅱ5和Ⅱ6为携带者的可能性各为2/3×1/2=1/3。另外,假设已知这种遗传病在群体中的发病率也为1/10 000,根据Hardy-Weinberg定律,可得群体中携带者的频率为1/50。
图5-20 先天性聋哑家族的系谱
随机婚配时,夫妇双方同为携带者的概率=1/3×1/50,其子女的发病风险=1/3×1/50×1/4=1/600。如果Ⅱ5与其姑表妹Ⅱ6近亲婚配,他们所生子女的发病风险=1/3×1/3×1/4=1/36,比随机婚配时的发病风险提高了约17倍。
假设某种常染色体隐性遗传病的群体发病率为10-6,同样可以计算出,在家族无患者且随机婚配时,子代的发病风险为1/500×1/500×1/4=1/1 000 000;近亲婚配时,子代的发病风险1/500×1/8×1/4=1/16 000,比随机婚配时的发病风险提高了62.5倍。可见越少见的常染色体隐性遗传病,近亲婚配时子代的发病风险与随机婚配时相比就越高。
由上述讨论可知,近亲婚配的明显后果之一,就是导致常染色体隐性遗传病的发病风险大大提高,这也是《婚姻法》中规定近亲不能结婚的重要科学依据之一。
(三)性连锁遗传病
性染色体上的基因所控制的遗传性状或遗传病在遗传上总是与性别相关联,故将这种遗传方式称为伴性遗传或性连锁遗传。根据基因的性质不同分为三种类型。
1.X连锁隐性遗传病和系谱特点
一种疾病的致病基因是隐性基因,并位于X染色体,随X染色体传递,这种遗传病称X连锁隐性遗传病。
在女性中,由于有两条X染色体(XX),因此女性患者的基因型是XaXa;女性杂合子XAXa不发病,表型虽正常,却是致病基因的携带者;正常人的基因型是XAXA。在男性中,性染色体为XY。只有一条X染色体,而Y染色体短小,缺少同源节段,所以男性只有X染色体上成对的等位基因中的一个基因,叫半合子。基因型XaY为男性患者,XAY为正常男性。因此男性的发病率等于致病基因(Xa)的频率,而女性的发病率等于致病基因频率的平方。例如,红绿色盲(XR)致病基因(Xb)的频率q=0.07,则男性红绿色盲(XbY)的发病率q=7%,女性红绿色盲(XbXb)的发病率q2=0.072=0.49%,这种发病率的性别差异是XR的特征。
图5-21 人类的性别决定图解
从图5-21中可以看出,父亲的X染色体只能传给女儿,不能传给儿子。因此男性的X连锁基因只能从母亲传来,将来传给女儿,这叫交叉遗传。
图5-22中,男性红绿色盲患者与正常女性婚配后,子代中儿子都正常,女儿100%是携带者。这里,男性患者的致病基因只传给女儿,不传给儿子。图5-23中,女性红绿色盲基因携带者与正常男性婚配后,子代儿子中将有1/2发病,女儿都不发病,但是,其中有1/2是携带者。这里男性的致病基因只能从他的母亲传来。
图5-22 男性红绿色盲与正常女性婚配图解
图5-23 女性红绿色盲携带者与正常男性婚配图解
X连锁隐性遗传病系谱的特点如下。
(1)男患远远多于女患,系谱中往往只有男患。
(2)双亲都无病时,儿子可能发病,其致病基因是从携带者母亲传来。
(3)遗传是不连续的。
(4)有交叉遗传,患者的弟兄、舅父、姨表兄弟、外甥、外孙等可能发病。
血友病A也是X连锁隐性遗传病。如图5-24系谱可反映出上述特点。
2.X连锁显性遗传病和系谱特点
致病基因是显性基因,并且位于X染色体上,这类遗传病叫X连锁显性遗传病(XD)。
在女性中,患者多数为杂合子XAXa发病,而且病情较轻,纯合子显性患者XAXA极少见。男性患者基因型是XAY,且病情较女性(XAXa)重。正常人的基因型是XaXa和XaY。男性发病率等于致病基因的频率,女性发病率则等于男性发病率的2倍。
如图5-25中女性杂合子患者与正常男性婚配后,子代中子女各有1/2发病概率。图5-26中男性患者与正常女性婚配后,子代中女儿100%发病,儿子100%正常。
图5-24 一个血友病A的系谱
X连锁显性遗传病系谱的特点如下。
(1)女患多于男患,而且前者病情常常比后者轻。
(2)患者的双亲中,必有一方是本病患者。
(3)遗传是连续的。
(4)有交叉遗传,男性患者后代中,女儿将都发病,儿子都正常(见图5-26)。女性患者后代中,子女将各有1/2可能发病。
图5-25 女性患者与正常男性婚配图解
图5-26 正常女性与男性患者婚配图解
抗维生素D性佝偻病是XD遗传病的一个实例。其系谱(见图5-27)可反映出上述特点。
图5-27 抗维生素D性佝偻病的系谱
图5-28 外耳道多毛症的系谱
3.Y连锁遗传
一种性状或遗传病的基因位于Y染色体上,并且随Y染色体传递,由父传给子,子传给孙,女性不会出现相应性状或遗传病,也不传递有关基因。这种遗传方式叫Y连锁遗传。
外耳道多毛症是Y连锁遗传的实例。如图5-28中可反映出全男性遗传的系谱特点。
目前各类遗传方式的单基因病已被认识到的有4 000多种(其中各类AD遗传病约2 287种,AR遗传病约1 442种,性连锁遗传约294种)。
(四)两种单基因遗传病的伴随传递
两种单基因遗传病(或性状)的伴随传递有下列两种情况。
1.两种单基因遗传病的独立传递
决定两种单基因遗传病(或性状)的基因分别位于不同对的染色体上,则这两对等位基因受孟德尔的自由组合定律制约,分别随各自所在的染色体独立传递。在一个家族中,如果有两种单基因遗传病患者出现,大多数情况下是两种单基因遗传病受自由组合定律制约,独立传递。
例如,父亲是并指患者,母亲正常,婚后生过一个先天聋哑的患儿,问以后再生子女发病情况如何?
解法Ⅰ:按自由组合律原理,用棋盘法计算。并指是AD遗传病,父亲并指,基因型为Ss;母亲正常,基因型为ss。先天聋哑是AR遗传病,由于已生出一个先天聋哑患儿(dd),则这对夫妇都是先天聋哑基因(d)的携带者(Dd)。这样对于两种单基因遗传病来说,父亲的基因型是SsDd,母亲的基因型是ssDd。那么再生子女的发病情况可由图5-29表示。从图5-29可算出再生子女有3/8可能是正常儿,3/8可能只并指,1/8可能又并指又聋哑,1/8可能只聋哑。
解法Ⅱ:用概率法计算。AD遗传病患者Ss按1/2的概率将并指基因传给子代。AR遗传病,携带者(Dd)与携带者(Dd)结婚,按1/4的概率将聋哑基因传给子代。因此两种单基因病总计起来考虑,这对夫妇再生子女中,正常儿占1/2(正常)×3/4(正常)=3/8,只并指的患儿占1/2(发病)×3/4(正常)=3/8,又并指又聋哑的患儿占1/2(发病)×1/4(发病)=1/8,只聋哑的患儿占1/2(正常)×1/4(发病)=1/8。
图5-29 两种遗传病的遗传图解
2.两种单基因遗传病的联合传递
决定两种单基因遗传病(或性状)的基因位于同一条染色体上,这两种基因相连锁进行联合传递。其遗传方式受连锁互换规律制约。
例一 父亲是红绿色盲患者,母亲表型正常,他们生出一个女儿患红绿色盲,一个儿子是甲型血友病患者,试问他们再生孩子发病情况如何?能生出正常孩子的可能性多大?
已知红绿色盲的基因Xb和甲型血友病的基因Xh都位于X染色体上,则这两种基因在X染色体上相连锁,它们之间的互换率是10%。从已生出一个红绿色盲的女儿来看,母亲必然是红绿色盲基因Xb的携带者。又从已生出一个患甲型血友病的儿子来看,母亲也必然是甲型血友病基因Xh的携带者。则父亲的基因型为XHbY,母亲的基因型为XhB XHb。从图5-30可看出:若生女孩,则有50%可能是红绿色盲患者,50%可能正常;若生男孩,则45%可能是甲型血友病患者,45%可能是红绿色盲患者,5%可能同时患这两种病,只有5%可能是正常儿。
图5-30 两种X伴性遗传病的连锁和交换
例二 人类中,甲髌综合征(AD)与ABO血型是联合传递。已知甲髌综合征基因NPa与IA基因相连锁,互换率为10%。一个A-甲的患者与O型血的正常人结婚,子代的发病情况如何?他们已生出一个A型血的孩子,试问这个孩子患甲髌综合征的风险多大?正常的可能性多大?
从图5-31可看出,子代的发病情况是:将有45%可能是A-甲,5%可能是A-正,45%可能是O-正,5%可能是O-甲。
在遗传学上常用某些普遍存在的遗传性状作为检测指标,叫遗传标记(genetic marker)。ABO血型就是判断甲髌综合征存在的很好的遗传标记。已知这两个基因互换率为10%,因此A-甲的后代中,婴儿只要确定是A型血,就可判断他必然有90%的可能患甲髌综合征,而正常的可能只有10%,其他血型的婴儿只有10%的可能患甲髌综合征。
图5-31 A-甲患者与O型血正常人婚配图解
二、多基因病
一些常见的畸形或常见病,其发病率大多超过1/1 000,它们的发生有一定遗传基础,常表现出家族倾向。但是,它们的遗传基础不是单基因,所以患者同胞中的再发率也不是1/2或1/4,远比这个频率低,只有1%~10%。这些病的发生有多基因的遗传基础,可以称为多基因病(polygenic disease)。
(一)易患性与发病阈值
在多基因病中,由多基因基础决定的发生某种多基因病风险的高低,称为易感性(susceptibility)。遗传基础和环境因素共同作用所决定的是否易于患病,则称为易患性(liability)。在一个群体中,易患性的变异呈正态分布,即大部分个体的易患性都接近平均值,易患性很低或很高的个体数量都很少。如一个个体的易患性高达一定水平,即达到一个限度即将发病,这个限度称为阈值(threshold)。阈值代表在一定环境条件下,发病所必需的、最低的易感基因的数量。阈值的存在,将群体区分为不连续的两种性状,即正常人和患者。
(二)易患性变异与群体发病率
多基因病的群体易患性呈正态分布,因此,它必然具有正态分布的特征。
(1)以平均值(μ)为0,在±1个标准差(σ)范围内的面积占正态分布曲线范围内面积的68.28%,此范围以外的面积占31.72%,左侧和右侧各占约16%。
(2)在±2个标准差(σ)范围内的面积占正态分布曲线范围内面积的95.46%,此范围以外的面积占4.54%,左侧和右侧各占约2.3%。
(3)在±3个标准差(σ)范围内的面积占正态分布曲线范围内面积的99.74%,此范围以外的面积占0.26%,左侧和右侧各占0.13%。
一个个体的易患性是无法测量的,只能根据他(她)婚后所生子女的发病情况作出粗略估计。然而,一个群体的易患性平均值可以从该群体的发病率作出估计。当一种多基因病的群体发病率为2.3%时,其易患性阈值与平均值的距离为2σ,冠心病即基本如此。当群体发病率为0.13%时,其易患性阈值与平均值的距离为3σ,先天性畸形足即基本如此。
由此可见:一种多基因病的易患性阈值与平均值相距愈近,表明平均值高而阈值低,群体发病率愈高;相反,二者相距愈远表明平均值低而阈值高,群体发病率愈低。例如,先天性房间隔缺损的群体发病率为1/1 000,可以估计其阈值较高,距平均值约为3.1σ。
(三)多基因遗传病的特征
多基因病与单基因病相比有如下特点。
(1)多基因病的群体发病率偏高,一般高于0.1%(而常染色体隐性遗传病AR的发病率一般在0.01%以下)。
(2)患者同胞中的发病率低,远远低于AD(同胞1/2发病)和AR(同胞1/4发病)。绘成系谱后,遗传方式既不符合AD,也不符合AR,更不符合X连锁遗传。
(3)在患者家族中,伴随亲缘关系的疏远程度,发病率迅速下降。
(4)当近亲婚配时,其子代再现风险虽较随机婚配所生子代有明显增高,但仍低于AR的近亲婚配效应。
(5)某些多基因病的发病率具有种族差异。
三、染色体病
染色体病是由于染色体数目的异常(畸变)或形态结构异常(畸变)而引起的疾病。患者的共同特征是智力发育和身体发育障碍,临床上表现为综合征,包括常染色体异常综合征和性染色体异常综合征。
(一)常染色体异常综合征
1.21三体综合征(先天愚型综合征)
这是染色体病中最常见的一种,群体中的发病率为1/800~1/600。1866年英国医生Down首先描述了此病,故又称Down综合征。患者的共同特征是智力和体力发育差,严重者表现为白痴。
患者具特殊面容:眼间距较宽、眼裂小、外眼角上倾、鼻根低平、舌常外伸、腭高。多数患儿存在第三囟门。肌张力低,关节可过度屈曲。手指短,小指常内弯。约50%的患者有先天性心脏病,其中室间隔缺损约占50%。
Le jeune(1959)首先证实该病患者的病因为染色体异常,即多了一条21号染色体。现在的研究表明,此类患者的染色体可有下述几种异常。
(1)21三体型 即21号染色体不是2条而是3条,故染色体核型为47,XX(XY),+21,称此为21三体型先天愚型,90%的先天愚型患者属于此类。其产生原因主要是卵子发育过程中,发生染色体不分离。
(2)嵌合型 如果染色体的不分离发生于受精卵的前几次分裂时,就会形成46,XX(XY)/47,XX(XY),+21的嵌合型先天愚型。这时,按其异常细胞系所占的比例大小,其临床症状有轻有重。先天愚型病例中约有1.9%属于此类型。
(3)易位型 在先天愚型病例中约有10%属于此类,其中约1/4是遗传而来,3/4是散发的易位,即染色体畸变所致。
易位型先天愚型的特点是多余的一条21号染色体不是独立存在的,而是21q易位至D组或G组的一条染色体上。所以这样的个体的体细胞中,染色体总数虽是46条(假二倍体),但实际上是有一条染色体上附有一条额外的21号染色体长臂,所以这样的个体含有和典型的21三体型同样的基因并表现出相同的临床症状。
2.18三体综合征
1960年Edward和他的同事发现了一名女孩有一条额外的第18号(或E组)染色体。1964年Yunis用放射自显影方法证实为18三体,群体中的发病率为1/4 500。患儿眼小、耳畸形低位、枕骨后突、小颌、胸骨短小、骨盆小而大腿内收受限,肌张力高,90%有先天性心脏病,常有室间隔缺损和动脉导管未闭。患儿生长发育迟缓,多于半岁内死亡,生存几年者有智力缺陷。
核型分析表明,患儿的核型为47,XX(XY),+18,个别患儿的核型为46/47,XX(XY),+18嵌合型。
(二)性染色体异常综合征
1.先天性睾丸发育不全症(Klinefelter综合征)
本病由Klinefelter于1942年首先描述,该病的发病率占男性的1/800~1/700。患者在儿童期无任何症状,青春期出现临床症状。患者外观男性,体形高大,约25%有男子女性型乳房,睾丸小且发育不全,细精管呈玻璃样变性,不能产生精子,无生育能力。患者体毛稀少,男性副性征发育不良,约25%患者有中轻度智力障碍。
患者的X染色质呈阳性,Y染色质也是阳性,核型为47,XXY,也有核型为46,XY/47,XXY的嵌合型患者,这种病人一侧可有睾丸而有生育能力。
本病主要是双亲之一在生殖细胞形成过程中染色体不分离。但大部分是由于卵子发生过程中,减数分裂时产生了不分离,形成了染色体异常的卵子和Y型精子受精后所形成。随着母亲年龄的增高,生出本病患儿的风险也大为增高。
2.先天性卵巢发育不全症(Turner综合征)
本病比较少见,约占女性的1/3 500。主要特征是外观女性,体矮(120~140cm),后发际低,50%的患者颈部两侧有蹼颈(小儿时颈部皮肤过度松弛)、乳间距宽、青春期乳房不发育、肘外翻。35%的患者有心血管畸形,主要是主动脉狭窄。原发性闭经,性腺呈条索状,其中只有卵巢基质而无滤泡,外生殖器幼稚,女性副性征缺乏,无生育能力。患者的X染色质阴性,Y染色质阴性,核型为45,X。
也有核型为46,XX/45,X的嵌合型患者。这种患者的体征不太典型,只有体矮、条索状性腺和原发性闭经等症状。
本病是双亲之一生殖细胞形成过程中性染色体不分离所致,但大部分是因精子发生过程中,减数分裂时出现了XY的不分离现象而形成异常的精子(XY型和O型),精子和卵子受精所形成的。不过45,X的受精卵成活率低,大部分死于早期胚胎而流产,所以就大大降低了本病的发病率。
3.两性畸形
两性畸形是指患者的性腺、内外生殖器、副性征具有两性的特征。
(1)真两性畸形 患者的体内兼有两种不同性腺,其副性征可为男性亦可为女性,其中,约40%患者的性腺一侧为卵巢,一侧为睾丸;约40%患者一侧有卵巢或睾丸,另一侧为卵巢睾;约20%两侧均为卵巢睾。包括下述各种核型。
①46,XY/46,XX嵌合型:患者X染色质阳性,Y染色质亦为阳性。患者一侧有睾丸,一侧有卵巢,或一侧睾丸,另一侧有卵巢睾,也可两侧都有卵巢睾。一般输精管、输卵管均可发育。根据两型细胞的比例,外阴可有不同的分化。但是,如为阴道可有阴蒂肥大、阴唇皮下有时有包块、阴毛呈女性分布;如有阴茎可有尿道下裂。患者外观男性或女性,无须、无喉结,乳房发育,有月经或原发性闭经。
本症是“双受精”而引起的。
②46,XX/47,XXY嵌合型:X染色质阳性,Y染色质阳性。两型细胞中,大多数病例以46,XX型细胞占优势,故常见病例一侧有发育较好的卵巢,可有成熟滤泡排放;另一侧有发育不良的小睾丸,无精子发生,可有输卵管、子宫、输精管。外阴多数为阴蒂,有尿道下裂、阴囊中空或有包块,阴毛少,呈女性分布。副性征多呈女性,无须和喉结,乳房发育。
③46,XY/45,X嵌合型:X染色质阴性,Y染色质阳性。两型细胞中以46,XY型占优势,故常见病例是一侧有发育良好的睾丸,另一侧为发育不良的卵巢,输精管发育良好,输卵管发育不佳。外生殖器如为阴茎,则有尿道下裂、隐睾,或于阴囊中、阴唇皮下有睾丸状物,阴毛呈女性分布;如为阴道,则阴道短浅,阴蒂肥大。外观女性,但副性征多呈男性,有须或无须、有喉结、发声低沉、乳房不发育、原发性闭经。
(2)假两性畸形 患者体内只有一种性腺,睾丸或卵巢,但其副性征和外生殖器有不同程度的畸形。
①男性假两性畸形:本病为常染色体隐性遗传病。患者男性副性征发育不良,隐睾,且具有发育不全的男性或女性内外生殖器,外生殖器虽是男性,但阴茎下方有不同程度的尿道下裂。有的有阴道,但短而盲。患者核型为46,XY;X染色质阴性,Y染色质阳性。
②睾丸女性化:核型为46,XY;X染色质阴性,Y染色质阳性。本病为X连锁隐性遗传病。患者的腹腔、腹股沟或大阴唇内有睾丸,但患者外生殖器为女性,青春期后乳房、外阴均发育良好。患者可有阴蒂肥大,阴道短浅,子宫、卵巢缺如、原发性闭经和不育。青春期后约8%患者的睾丸发生恶性病变,且随年龄增大,恶变率亦增高。
本病的发病原因,一般认为它是由于雄性激素受体内基因突变造成性发育畸形所致。该突变基因位于X染色体上,称为Tfm-基因。此类患者虽可产生H-Y抗原和雄性激素,但它们必须通过细胞膜上的雄激素受体才能进入细胞。由于细胞膜上雄性激素受体有缺陷而不能接受睾丸激素的影响,从而导致副性征发育阶段紊乱,次级分化转向女性。
③女性假两性畸形:核型为46,XX;X染色质阳性,Y染色质阴性。患者外表男性但有卵巢。这是由于胎儿期肾上腺皮质增生、分泌雄激素使体内雄性激素水平增高或因母亲妊娠期间过量服用雄性激素而引起女性个体的外生殖器等副性征男性化,如阴蒂肥大似阴茎、有胡须、声音低沉、乳房不发育及原发性闭经等。
四、体细胞遗传病
由体细胞内遗传物质的结构和功能改变所引起的疾病,称为体细胞遗传病,只在特异的体细胞中发生。只在特异体细胞中发生改变的遗传物质,一般不发生上、下代之间的垂直传递。体细胞遗传病约有几十种,包括恶性肿瘤、白血病、自身免疫缺陷病以及衰老等。恶性肿瘤(癌)是体细胞遗传病的典型代表,在经典的遗传病中,并不包括这类疾病。
五、线粒体遗传病
线粒体普遍存在于需氧呼吸的真核细胞细胞质中,1894年首次发现于动物细胞,1897年被正式命名为线粒体,1963年Nass在鸡胚中发现线粒体中存在有DNA。有性生殖过程中受精方式的约束决定了线粒体属母系遗传。早期已有一些学者提出某些疾病可能属细胞质遗传,但直到1987年Wallace等通过对线粒体DNA突变和Leber病关系的研究,才明确提出线粒体DNA突变可引起人类疾病。短短十年中,这一领域发展十分迅速,现已发现人类100余种疾病与线粒体DNA突变有关。
线粒体DNA突变率很高,比核DNA的突变率高10~20倍,这是因为mtDNA缺少组蛋白的保护,且线粒体中无DNA损伤修复系统。线粒体基因组中任何碱基都可能发生突变,且每一细胞有数百个线粒体,每个线粒体内含2~10个拷贝的mtDNA分子,因此每个细胞可具数千个mtDNA拷贝,每个分子都可能发生突变,故突变率是相当高的。它可能发生在所有组织细胞中,包括体细胞和生殖细胞。线粒体遗传病是指线粒体基因突变致线粒体结构或功能异常所导致的疾病,可以累及人体的各种组织器官,脑和骨骼肌是最常受累的器官。
本章小结
孟德尔遗传学说包括分离定律和自由组合定律。显隐关系的相对性、复等位基因、致死基因、基因互作与互作基因、性状的多基因决定和基因多效性是对孟德尔遗传学说的拓展。连锁交换定律是遗传的第三大定律,可解释性染色体与性连锁遗传现象。细胞质遗传、母性影响扩大了遗传的概念。
突变可以分为染色体变异或畸变,基因突变或点突变。
遗传病一般分为基因病和染色体病,基因病又分为单基因病和多基因病,体细胞遗传病和线粒体遗传病也包括在遗传病的范畴之内。
复习思考题
1.小麦毛颖基因P为显性,光颖基因p为隐性。写出下列杂交组合的亲本基因型。
(1)毛颖×毛颖,后代全部毛颖;
(2)毛颖×毛颖,后代3/4毛颖∶1/4光颖;
(3)毛颖×毛颖,后代1/2毛颖∶1/2光颖。
2.花生种皮紫色(R)对红色(r)为显性,厚壳(T)对薄壳(t)为显性。R-r和T-t是独立遗传的。分析下列各种杂交组合:①亲本的表现型、配子种类和比例;②F1的基因型种类和比例、表现型种类和比例。
(1)TTrr×ttRR (2)TTRR×ttrr (3)TtRr×ttRr (4)ttRr×Ttrr
3.在一个基因型为AaBb的杂合体中,A/a与B/b不连锁时产生的配子类型是什么?如果A/a与B/b连锁,在发生或不发生交换的情况下会产生哪些配子类型?
4.什么叫细胞质遗传?它有哪些特点?
5.何谓母性影响?
6.某植株是显性AA纯合体,用隐性aa纯合体的花粉给它授粉杂交,在500株F1中,有两株表现型为aa。如何证明和解释这个杂交结果?
7.举例说明自发突变和诱发突变、正突变和回复突变。
8.为什么基因突变大多数是有害的?
9.试述物理因素诱变的机制。
10.一对夫妇听力正常,生出了一个先天聋哑的女儿。如果再次生育,还会生出先天聋哑患儿来吗?风险如何?这个先天聋哑女儿长成后,与另一先天聋哑男性结婚,生出一个并不聋哑的女儿,这是为什么?如果这个女儿再次生育,还能生出先天聋哑患儿来吗?风险如何?
11.与单基因病相比,多基因病有哪些不同的特点?
12.一位临床医师怎样估计多基因病的再发风险?
13.试举例说明常染色体异常综合征和性染色体异常综合征。
14.线粒体遗传病有哪些遗传学特征?
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