醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)/染色體的結(jié)構(gòu)異常
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許多物理、化學(xué)和生物因子可以引起染色體斷裂（breakage）,這些因子稱(chēng)為致斷因子（clastogenic factor）或染色體斷裂劑。此外，染色體也能自發(fā)斷裂。斷裂端被認(rèn)為具有“粘性”，即易與其它斷端接合或重連（reunion）。因此，一次斷裂產(chǎn)生的兩個(gè)粘性末端通常重連而修復(fù)如初。但有時(shí)出現(xiàn)非正常的重連，結(jié)果導(dǎo)致多種染色體結(jié)構(gòu)異常。
根據(jù)斷裂發(fā)生時(shí)染色體是否已復(fù)制，結(jié)構(gòu)異常可分為兩大類(lèi)型：即染色體型和單體型。如斷襲發(fā)生于G1期，即染色體尚未復(fù)制而只有一條單體，斷裂通過(guò)S期時(shí)的復(fù)制而影響到兩條單體，將導(dǎo)致染色體型的異常。如斷裂發(fā)生在G2期，此時(shí)染色體已完成復(fù)制，由兩條單體組成，斷裂通常只涉及其中一條單體，導(dǎo)致單體型結(jié)構(gòu)異常。以下著重?cái)⑹鋈旧w型結(jié)構(gòu)常。
常見(jiàn)的染色體型結(jié)構(gòu)異常有以下幾種：
1.缺失 染色體部分丟失稱(chēng)為缺失（deletion,用del表示）（圖2-7）。當(dāng)一條染色體發(fā)生兩次斷裂，其間的片段丟失，稱(chēng)為中間缺失（intersititial deletion）。雖然缺失是中間缺失，但在顯微鏡下像是末端缺失。
2.環(huán)狀染色體 當(dāng)一條染色體的兩臂各有一次斷裂，有著絲粒節(jié)段的兩個(gè)斷端如彼此重新連接，可形成環(huán)狀染色體（ring chromosome，用r表示）（圖2-7）。這在輻射損傷時(shí)尤為常見(jiàn)。
3.等臂染色體 一次染色體斷裂如果發(fā)生在著絲粒區(qū)，使著絲粒橫斷，則兩個(gè)臂的姐妹染色單體可分別互相連接，結(jié)果形成兩條與短臂和長(zhǎng)臂相應(yīng)的等臂染色體（isochromosome，用i表示）（圖2-8）。當(dāng)然，等臂染色體還可能有其它的形成機(jī)理，如通過(guò)兩條同源染色體著絲粒融合，然后短臂和長(zhǎng)臂分開(kāi)，兩條短臂和兩條長(zhǎng)臂借著絲料分別各自連接成一條等臂
圖2-7 染色體缺失及環(huán)狀染色體的形成
圖2-8等臂染色的形成
左圖：中間缺失 右圖：環(huán)狀染色體形成染色體。
4．倒位 如果兩次斷裂形成的片段倒轉(zhuǎn)180度重新接合，那么，雖然沒(méi)有染色體物質(zhì)的丟失，但基因順序顛倒，稱(chēng)為倒位（inversion,用inv表示）。如果倒位發(fā)生在同一臂內(nèi)，稱(chēng)為臂內(nèi)倒位（paracentric inversion）;如果兩次斷裂分別發(fā)生在長(zhǎng)臂和短臂，則稱(chēng)為臂間倒位（paracentric inversion）。在應(yīng)用顯帶技術(shù)以前，臂內(nèi)倒位是無(wú)法檢出的，因?yàn)槿旧w的長(zhǎng)度和臂率（p/q長(zhǎng)度比）都沒(méi)有改變。至于臂間倒位，如果兩斷點(diǎn)距著絲粒不等，則能被發(fā)現(xiàn)（圖2-9）。倒位因無(wú)染色體物質(zhì)的增減，一般沒(méi)有明顯的表型效應(yīng)。
圖2-9 染色體的臂間例位
圖2-10 染色體相互易位示意圖
圖2-11 羅氏易位的機(jī)理及結(jié)果
5.易位 染色體片段位置的改變稱(chēng)為易位（translocation，用t表示）。它伴有基因位置的改變。易位發(fā)生在一條染色體內(nèi)時(shí)稱(chēng)為移位（shift）或染色體內(nèi)易位（intrachromosomal translocation）；易位發(fā)生在兩條同源或非同源染色體之間時(shí)稱(chēng)為染色體間易位（intrachromosomal translocation）。染色體間的易位可分為轉(zhuǎn)位（transposition）和相互易位（reciprcal translocation,用rcp表示）。前者指一條染色體的某一片段轉(zhuǎn)移到了另一條染色體上，而后者則指兩條染色體間相互交換了片段。
(1)相互易位：兩條染色體發(fā)生斷裂后相互交換無(wú)著絲粒斷片形成兩條新的衍生染色體為相互易位（圖2-10）。相互易位是比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)畸變，在各號(hào)染色體間都可發(fā)生，新生兒的發(fā)生頻率約1－2／1000。相互易位僅有位置的改變，沒(méi)有可見(jiàn)的染色體片段的增減時(shí)稱(chēng)為平衡易位(balanced translocation)。它通常沒(méi)有明顯的遺傳效應(yīng)。然而平衡易位的攜帶者與正常人婚后生育的子女中，卻有可能得到一條衍生異常染色體，導(dǎo)致某一易位節(jié)段的增多（部分三體性）或減少（部分單體性），并產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)。
(2)羅氏易位：羅氏易位（Robertsonian translocation）為相互易位的一種特殊形式。兩條近端著絲粒染色體（D／D，D／G，G／G）在著絲粒處或其附近斷裂后形成兩條衍生染色體。一條由兩者的長(zhǎng)臂構(gòu)成，幾乎具有全部遺傳物質(zhì)；而另一條由兩者的短臂構(gòu)成（圖2-11），由兩個(gè)短臂構(gòu)成的小染色體。由于缺乏著絲粒或因幾乎全由異染色質(zhì)組成，故常丟失。它的存在與否不引起表型異常。
羅氏易位通常又稱(chēng)為著絲粒融合（centricfusion）。在減數(shù)分裂時(shí)，由于由兩條短臂構(gòu)成的小染色體丟失，故在聯(lián)會(huì)時(shí)只有三條染色體參與，形成三價(jià)體（trivalent）(圖2-12)。三價(jià)體的分離方式有三種，即交替式（同源著比粒各走向一極，結(jié)果產(chǎn)生一種正常的和一種平衡易位的配子）、鄰式－1和鄰式－2。同源著絲粒均走向一級(jí)，亦即易位染色體與某一條正常染色體同走向一極，結(jié)果均形成二體（重復(fù)）或缺體的配子。這種配子在受精后形成三體性或單體性的合子。由于缺體的配子通常是致死的，因而實(shí)際上可能參與受精的配子只有三種：正常的、帶有平衡易位的和導(dǎo)致三體性的配子。羅氏易位的攜帶者盡管只有45條染色體，但除偶有男性不育外，沒(méi)有表型異常。這是因?yàn)橐孜蝗旧w幾乎包括了兩條長(zhǎng)臂的全部，沒(méi)有基因的大量丟失，而丟失了兩條短臂幾乎全是結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)。
圖1－12羅氏易位（14q21q）雜合體減數(shù)分裂時(shí)染色體的聯(lián)會(huì)
（A）、分離（B）、正常配受子精結(jié)果（C）及某些具有代表性的核型（D）
6.雙著絲粒染色體 兩條染色體斷裂后，具有著絲粒兩個(gè)片段相連接，即形成一個(gè)雙著絲粒染色體（圖2-3）。兩個(gè)無(wú)著絲粒片段也可以連接成一個(gè)無(wú)著絲粒片段，但后者通常在細(xì)胞分裂時(shí)丟失。雙著絲粒染色體常見(jiàn)于電離輻射后，因此在輻射遺傳學(xué)中常用以估算受照射的劑量。
7.插入 一條染色體的某一節(jié)段插入另一染色體中稱(chēng)為插入（insertion，用ins表示）。顯然，只有發(fā)生了三次斷裂時(shí)插入才有可能（圖2-14）。插入可以是正位的，也可以是倒轉(zhuǎn)180度后反向的。插入如發(fā)生在同源染色體間，則導(dǎo)致一條染色體中發(fā)生重復(fù)，而另一條同源染色體中發(fā)生同一節(jié)段的缺失。
圖2-13 雙著絲粒染色體的形成 圖2-14染色體插入示意圖
8．重復(fù) 染色體上個(gè)別區(qū)段多出一份，稱(chēng)為重復(fù)（duplication，用dup表示）。除相互易位外，插入也是導(dǎo)致重復(fù)的主要原因。例如，一條染色體兩次斷裂后，其中一條單體的斷片可以手稿另一單體的任一斷口。在細(xì)胞分裂后，一條染色體缺失了兩個(gè)斷口之間的節(jié)段，而另一染色體卻有該節(jié)段的重復(fù)（圖2-15）。類(lèi)似的插入也可發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中兩條同源染色體間，造成全身性的重復(fù)和缺失。
圖2-15 染色體重復(fù)示意圖
 染色體的數(shù)目畸變 | 核型的描述  |
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