10号染色体是人类的23对染色体之一。在正常的人类体细胞中,会有1对10号染色体,一条来自父亲,一条来自母亲。一条10号染色体有133,797,422bp (GRCh38),约占人类细胞DNA总长度的 4.0~4.5%,有 706个基 因 (CCDS)。
DNA长度
人类的一个细胞中的DNA分子在细胞核中被打包成46条染色体。DNA是一种天然的螺旋分子,进行超卷曲,从而占用更少的空间。利用超螺旋,这样一来,每个细胞中的30亿个碱基对就可以装进只有6微米宽的空间里。如果你把一个细胞里的DNA拼接拉伸到最大,大概有2米长,把人身上所有细胞里的DNA加在一起,长度大约是太阳系直径的两倍。
染色体
染色体(chromosome)来自希腊语 χρῶμα(色度,“颜色”)和 σῶμα(体细胞,“体”),描述了它们对特定染料的强染色。染色体是遗传物质,是基因的载体,人类的常染色体是成对存在的。人体的体细胞染色体数目为23对,其中22对为男女所共有,称为常染色体(autosome);另外一对为决定性别的染色体,男女不同,称为性染色体(sex chromosome),男性为XY,女性为XX。
当细胞不分裂时,染色体在细胞核中是不可见的——在显微镜下也是如此。然而,构成染色体的 DNA 在细胞分裂过程中变得更紧密,染色体在显微镜下可见, 此时我们可以通过显微镜观察染色体的数量和结构,来判断染色体是否正常。
染色体(chromosome)是细胞分裂时DNA 存在的特定形式,DNA 被一种称为 组蛋白的蛋白质紧密卷绕并被包装成一个线状结构。
上图为显微镜下观察到的染色体
上图为染色体模式图
染色体整体的不同部位对颜料的着色能力不同,表现出颜色深浅不一,所以通过显微镜可以观察到每条染色体不同区域的深浅条带,这是区分23条不同染色体的基础。
10号染色体
相关疾病
10号染色体三体
trisomy 10 (T10)
完全型T10是一种罕见且致命的疾病(Knoblauch,1999)。大部分情况下完全型T10会导致胚胎停育或自发流产,T10与高龄产妇有关。文献所记录的持续妊娠时间最长的完全型T10胎儿于孕35周时早产,胎儿宫内死亡后娩出,体重仅1020g。Jackson-Cook等(2011)统计,T10在孕早期自然流产原因中占比较低,约1.9%。王琚等(2019)统计了1317例早期流产绒毛检测结果后发现,T10在孕早期自然流产原因中占比率约为3.79%,T10合并其他染色体异常在孕早期自然流产原因中占比率约为1.51%。
迄今为止,文献共记录3例完全型的T10产前案例,均未能活产,最常见的超声特征包括胎儿 颈项透明层厚度(nuchal translucency,NT)增加、小颌畸形、肾缺如、颜面部异常、肢体畸形、心血管异常以及孕早期严重的胎儿生长受限(fetal growth restriction,FGR)。 NT 增加是孕早期T10的典型症状。
嵌合型T10胎儿的妊娠结局与嵌合类型有关。嵌合型T10通常出现在绒毛培养中,与其他异常染色体核型比较,绒毛培养中嵌合型10号染色体三体发生率极低,大部分属于限制性胎盘嵌合(confined placental mosaicism,CPM)。在一个大型的绒毛嵌合体胎儿结局研究中,6例绒毛膜滋养层细胞核型结果为10 号染色体三体嵌合,最终证实其中5例属于 限制性胎盘嵌合2型(CPM typeⅡ),1例为 限制性胎盘嵌合3型(CPM typeⅢ)。当胎盘及胎儿细胞或组织均检测出嵌合型T10号时,通常会出现不良妊娠结局。 Knoblauch等(1999)报道1例胎盘及胎儿核型均为嵌合型10号染色体三体病例,11~13 周时B超显示胎儿颈部多房性水囊瘤及胎儿水肿,孕妇于孕15周终止妊娠,尸检结果显示,该胎儿生长受限,仅相当于孕11~12周胎儿大小,其他异常包括颈部巨大囊腺瘤、全身水肿、严重的小颌及后颌畸形、鼻子和前额突出、低耳位、躯干细长、肝脏发育不全和胎盘功能减退。文献共报道7例10号染色体三体嵌合体活产儿,10号染色体三体嵌合体活产儿的典型临床症状有∶喂养困难、生长发育迟缓、发育不良、睑裂、低位耳、高腭穹、颌后缩、躯干细长、明显的足底/手掌沟、心脏异常、肾性疾病,通常在新生儿期或婴儿期死亡。个别患儿还伴有神经系统异常。嵌合型T10活产儿的预后较差,胎儿大多在宫内就表现为生长受限、低体重,结局通常为胎死宫内或出生后早夭。
注:根据异常染色体出现在胎盘的不同位置,分为3类CPM。 1型CPM:异常染色体只出现在细胞滋养层(即短期培养绒毛(short-term culture,stc-villi)检查)。 2型CPM:异常染色体仅限于绒毛膜的间充质核心(即只有通过长期培养绒毛(long-term culture,ltc-villi)检查)。 3型CPM:细胞滋养层和间充质核心均存在 异常染色体。
除外,T10也是能在在白血病细胞和肿瘤标本中可被观察到的异常染色体核型之一。在急性髓系白血病中,T10发生率为0.2%~0.5%(SAKAI, 1999)。
10号染色体三体嵌合的机制主要是 有丝分裂过程中姐妹染色单体的不分离,由此产生包含两种或两种以上不同核型细胞系的个体。根据有丝分裂错误发生的时期,可将嵌合分为两类。 第一类是完全嵌合,由于分裂错误发生时期较早,导致胎儿和胎盘均存在嵌合细胞系; 第二类是局限性嵌合,因分裂错误发生时期较晚,嵌合细胞系仅存在于胎盘或胎儿的部分或者全部细胞。此外,非整倍体合子后的 三体自救也是10号染色体三体嵌合形成的机制之一。
再发风险与遗传咨询 完全型或嵌合型T10多为 新发变异,再发风险较低,但仍建议生育过该类患儿的孕妇进行产前诊断以排除其染色体结构异常的情况。 完全型或嵌合型T10可导致 发育迟缓、多发畸形、特殊面容、婴儿或新生儿早期死亡等严重后果,因此,如 产前超声筛查发现胎儿多发畸形,发育迟缓、颈部水囊瘤、胎儿水肿、颈项透明层增厚等异常,应怀疑是否有染色体三体的可能,并进行产前诊断。当早期绒毛膜滋养层细胞检测结果为嵌合型T10时,并不一定意味着胎儿异常,孕妇需配合进行羊膜腔穿刺或脐血穿刺,进一步确认嵌合类型是否为CPM,并排除单亲二体致病的可能,结合以上检测结果以及超声检查结果对胎儿进行综合评估,并定期随访。
10号染色体单亲二体
Uniparental disomy
UPD概念在1980年由Eric Engel首先提出,指父或母一方的染色体片段被另一方的同源部分取代,或某一个体的2条同源染色体都来自同一亲本。
单亲异二体(heterodisomy,hetero-UPD):两条染色体来自同一亲本的两条同源染色体。单亲同二体(isodisomy,iso-UPD):两条染色体来自同一亲本的同一染色体。复合型单亲二体(mix-UPD):部分表现为单亲同二体,部分表现为单亲异二体。片段性单亲二体(seg-UPD):染色体的一部分表现为UPD。
UPD机制:
三体自救(trisomy rescue):减数分裂出现错误的精子(卵子)和卵子(精子)结合形成9号染色体三体受精卵,在胚胎早期有丝分裂过程中失去一条染色体。
单体自救(monosomy rescue):出现错误的精子(卵子)和卵子(精子)结合形成9号染色体单体受精卵,在胚胎早期的有丝分裂过程中,染色体只复制不分离而产生的染色体数目正常但是两条染色体均来源于一个亲本的胚胎。单体自救比三体自救更罕见。
有丝分裂重组:在形成受精卵后,由于早期胚胎发生染色单体之间的有丝分裂重组,导致染色体末端会存在嵌合片段性UPD
单亲二倍体数据库网站(http∶//upd-tl.com/)仅收录1例无明显异常临床表型的 10号染色体单亲二体病例。尚不清楚 10号染色体上是否包含明确的印记区域,而且印记基因数据库网站 Geneimprint 仅收录1个已明确的印记基因∶INPP5F 基因。INPP5F基因为父源印记基因,目前暂未有该基因甲基化异常导致疾病的报道。
Jones等(1995报告)这一病例:胎儿最初的绒毛膜绒毛采样结果为嵌合型T10,羊水细胞以及绒毛细胞培养结果为46, XY,最终活产正常男婴,其脐带血的微卫星多态性标记连锁分析结果显示 10 号染色体为母源单亲异二体,随访至8个月时,该新生儿的运动、社交以及语言发育与同龄人无明显差异。这一案例印证了10号染色体母源单亲二体对宫内生长发育不产生重要的印记效应。
再发风险评估及咨询: 据评估,在新生儿中,UPD发生频率为1:2,000。最常出现在1号、4号、16号、21号、22号和X染色体;普通人群中母源UPD发生率为父源UPD的3倍。疑似遗传疾病人群中,UPD发生率约为2:1,000 (0.2%)。已报道的UPD病例在 6、7、11、14 和 15 号染色体上最常见。由于UPD来源于父/母一方,若父/母10号染色体存在隐性遗传病致病基因突变,则可能导致相应疾病的发生。
环状10号染色体
Ring chromosome 10
46,r(10)
环状10号染色体在所有环状染色体中出现比例低,约2%。至今报道了20余例r(10)患者。
环状染色体(Ring chromosomes,RCs)其本质是形成圆形的DNA分子,罕见出现在真核生物核基因组中(约1/50000),主要出现在原核生物、病毒、真核质体和线粒体中。 由于RCs不稳定性,通常不具有遗传性, 大多数环状染色体以新发变异(de novo)为主, 只有1%的病例是遗传的。目前研究发现环形DNA形成主要有三种方式:①染色体两端断裂,断裂处重接形成环形,两个无着丝粒的末端染色体片段丢失,遗传物质的缺失引起相关疾病表型。这种形成可能与紫外辐射有关;另有研究发现遭受切尔诺贝利核灾难的人群,其环状染色体携带者数量增加。②染色体两端粒直接连结成环,这与年龄增加引起的端粒缩短有关,且可遗传。因不涉及遗传物质的缺失,往往无明显临床表型,但可能会有身材矮小、生育生殖问题。③通过染色体片段插入、缺失、重复、重排等复杂变异形成环状。
Gunnarsson等人(2009)报告一例染色体核型r(10)(p15.3q26.12)患儿。
基因芯片上显示10p15.3处有285 kb的末端缺失,在10q26.12处有12.5 Mb的末端缺失。TUBB8和ZMYND11两个蛋白质编码基因在10号染色体短臂的缺失片段上,但在作者认为目前的环状染色体中丢失的10pter->p15.3区域不太可能对女孩的表型做出解释;FGFR2位于10q26.1片段,该基因突变会导致多种显性遗传性先天性骨骼疾病
该患儿表型:38周+5天出生, 孕期曾出现NT=4.1mm,无其他异常,生长发育和精神运动迟缓、面部异常、小头畸形、先天性心脏缺陷 、畸形的摇篮底足(rocker-bottom feet)。
rocker-bottom feet
r(10)患者的常见临床特征包括身材矮小、智力障碍/发育迟缓、小头畸形、面部畸形、眼科和泌尿生殖系统畸形。临床特征与染色体断点的位置和嵌合程度有关。
10p15.3 deletion
10p15.3缺失
DeScipio等(2012)报道了19例10p15.3缺失的患者。
临床表型:认知/行为/发育迟缓(11/11),言语延迟/语言障碍(10/10),运动发育迟缓(10/10),颅面畸形(9/12),肌张力减退(7/11),大脑异常(4/6)和癫痫发作(3/7)。
10p12 / 10p13 / 10p14 Deletions
10p12、10p13或10p14缺失的患儿,均表现为生长发育迟缓、面容异常等共同特征。然而,不同个体又在临床 严重程度上差异很大,如喂养困难,语言发育障碍、交流障碍、学习障碍等。一般而言,认为其中断点在10p14,特别是在10p15附近断裂,其表型是较温和的。
10p14内有GATA3基因,当这个基因被破坏时,患者表现出HDR综合征(
HDR syndrome)。 H:甲状旁腺功能减退(hypoparathyroidism),经常缺钙; D:耳聋(deafness),出生时通常出现的部分听力损失,影响双耳。 R:肾(renal),肾脏可能很小,不正常,或者一个肾脏缺失,或者泌尿系统异常。
10p13区域对心脏和T细胞的正常发育和形成具有非常重要意义。这个区域被称为DiGeorge 关键区域 2(DiGeorge critical region 2,DGCR2),10p13缺失患儿与迪乔治综合征(DiGeorge Syndrome )有相似的临床表型。
Barakat综合征(Barakat syndrome),又称HDR综合征。1977年,由Barakat等人首次描述,HDR综合征是一种临床可变、罕见的遗传性疾病,患者在任何年龄都可能出现耳聋、低钙血症、间歇性肌肉痉挛,这是由甲状旁腺功能障碍、钙缺乏(手足搐动)和发热性癫痫引起的。 93%的患者出现“H”症状; “D”症状发生在96%的患者,通常出现在双耳,损伤范围从中度到重度不等。 “R”症状在72%的患者,包括先天性肾脏和尿道异常(囊性、发育不良、发育不全或再生肾、盆腔畸形、膀胱输尿管反流)、慢性肾病、肾病综合征(肾脏疾病导致尿中大量蛋白质丢失)、血尿、蛋白尿等。此外包括先天性心脏病、面部和眼部异常(色素性视网膜炎、眼球震颤、假性乳头水肿)、基底神经节钙化、牛皮癣、生长衰竭和认知障碍。
10p重复综合征
10p duplication syndrome
Trisomy 10p
共同的临床表型:发育迟缓、运动发育迟缓、畸形足、唇裂和/或腭裂、异常面容(突出的额头,宽眼距,宽鼻根和低位耳)、生长迟缓,肌张力减退、身材矮小。此外还表现为癫痫发作、心脏异常、肾脏异常、生殖系统异常、视力异常、听力异常、呼吸道感染、语言或交流障碍、行为异常等。
易致等(2022)报道了一例10p重复综合征患儿。
患儿,女,3岁,36+3周顺产,出生后因“反应低下”入住NICU。患儿出生后表现为严重的喂养困难,查体∶身长47cm (第50百分位),体重1900g(第3百分位)。肌张力低下、皮肤花纹、腕下垂、足内翻,特殊面容包括长头、前额突出、高发际线、宽眼距、低耳位、招风耳(幼儿期明显)、长人中、高腭弓、小下颌。甲状腺功能异常。颅脑磁共振检查发现鼻中隔偏曲(图1)。新生儿期黄疸消退延迟。患儿出生时父亲31岁,母亲32岁。出院后定期随访,患儿体重、身高增长缓慢,运动发育落后,1岁会抬头,1岁半独坐。偶有呼吸道感染。2岁4个月时因“肺炎、EB病毒感染”住院。彼时患儿体重8kg,身高80cm(均小于第3百分位),不能独走,无语言,不能理解任何指令。用左甲状腺素(6 μg/kg)替代治疗,后甲状腺功能基本恢复正常。3岁时患儿再次因“肺炎”住院,此时,体重及身高较2岁4月龄无增长,可独走,但仍不能理解指令,可用手势表达简单的要求,无语言表达。
多出的一个10p,“跑”到13号染色体上,其母亲为平衡易位携带者
10p三体大多源自平衡易位携带的亲代,少数为新发变异。在Clement等回顾的来自42个家庭的55例患者中,仅有2例为新发变异。也可源自串联重复、额外的标记染色体或环状染色体、臂间倒位及亲代着丝粒分裂等。
10p三体综合征(包括10p完全三体、部分三体)是一种较为罕见的综合征,可引起的多种临床畸形表型。最常见的异常表型有低出生体重、发育迟缓、耳异常、头面畸形、高腭弓或腭裂、张力减退、足畸形、肾脏异常、心脏异常等。其中10p完全三体相较于10p 部分三体引起更重的畸形表型,预后较差,约30%的10p完全三体综合征病例在婴幼儿期死亡21。10p 部分三体与10p完全三体表型多有重叠,但相对较轻。其中10p末端三体引起多发畸形表型已在多例先证者中发现,国外已有多篇报道,但国内尚无相关报道。
徐晓姹等(2020)报道1例多发畸形患儿(特殊面容、食道裂孔疝、癫痫等)携带 10p13-p15.3片段重复和 3p26.3微缺失。
部分10p三体(末端三体、单纯型10p完全三体)患儿的表型进行了比较(下表)
10p11.2-p12.2 重复
dup(10)(p11.2p12.2)
Mégarbané等(2001)报道一例dup(10)(p11.2p12.2)患者,当时年龄30岁。出生后,10个月时能坐,19个月时能走路,30个月时能说几句话,38个月时能说话。他有智力障碍(IQ45),但非常善于交际和互动。轻度上斜视,高弓和狭窄的颚。
其他已经报道的10p重复病例,见下表
10q26 deletion syndrome10q26缺失综合征
该综合征已经报道了110例。患者常见的临床特征,包括颅面异常、发育迟缓/智力障碍(DD/ID)、尿路异常、心脏畸形和神经发育缺陷。
Lin等(2016)报道一例。患者,3岁女性,产前超声检查显示胎儿存在十二指肠闭锁。出生后,各里程碑事件显著推迟,在3岁时开始走路,不能说话。患者的精神运动发育明显延迟。大脑MRI没有发现任何异常。3个月时,患者接受手术治疗冠心病。
以下表格,列举了8例10q26缺失综合征
10q22.3q23.2 microdeletion syndrome
10q22.3q23.2 微缺失综合征
10q22.3-q23.2 微缺失综合征患者普遍存在颅面畸形。Coelho 等(2017)研究中的15例患者,临床表型为 发育迟缓(13/15, 87%), 上颚改变(6/15, 40%), 先心病(6/15, 40%), 手足异常(10/15, 67%)。其他不太常见的临床特征有: 张力过低(3/15, 20%), 自闭症(2/15, 13%)和 关节过伸(2/15, 13%)。 颅面畸形中最常见的有眼距过宽或过窄(9/15, 60%),低位和小耳(6/15, 40%),上斜或下斜睑裂(6/15, 40%),内眦赘皮(4/15, 27%),平鼻梁(3/15, 20%)。
文献中报道10q22.3-q23.2病例 具体临床表型,如下表
10q11.22-q11.23微缺失
10q11.22-q11.23缺失造成的症状差异很大,可出现以下症状:发育迟缓、语音和语言障碍和延迟、学习困难、行为困难[如自闭症(ASD)、注意力缺陷多动障碍(ADHD)]、感觉处理障碍、焦虑和/或情绪不稳定(情绪类型/强度的快速变化)、肌张力过低(低肌张力)。
10q26 deletionsyndrome
10q26缺失综合征相关的临床表型因人而异,即使是在同一个家系,其成员之间也有很大的差异。在子宫内和出生后生长都延迟、喂养困难、异常面部特征、新生儿张力过低(松弛或肌张力异常低)、学习、语言和运动障碍、视力问题/眼结构异常(斜视)、肾脏和/或尿道异常、心脏问题(大多数报告的案例是轻微的,通常不需要手术干预自然解决)、小头畸形、生殖器异常(最常见的是隐睾)、癫痫、注意力缺陷/多动障碍,冲动/自闭症。
文献中报道10q26缺失综合征病例具体临床表型,如下表
Proximal 10q duplication
10q11-q22 重复
10q近端重复
近端10q重复是一种定义明确且罕见的遗传综合征,通常源于父/母的平衡易位。临床表型为轻度至中度发育迟缓、出生后发育迟缓、小头畸形、额头突出、眼睛小而深、内眦赘肉、鼻子上翘、嘴呈弓形、小颌、耳朵螺旋厚而平、四肢细长。
文献中报道10q11-q22重复病例 具体临床表型,如下表
10q22-q23 duplications
10q22-q23重复
10q22.3-q23.2区域的特征是一组复杂的低拷贝重复序列(low-copy repeats, LCRs),可以引起非等位同源重组(non-allelic homologous recombination, NAHR)介导的各种基因组变化。在10q22.3-q23.2的LCR3-LCR4与可变的外显率相关。临床表型有异常的面部外观、语言和/或运动功能发育延迟。
文献中报道10q22-q23重复病例 具体临床表型,如下表
distal duplication 10q (10q24-qter)
10q远端重复
该疾病相关的症状和身体特征可能在范围和严重程度上有很大差异,这取决于10q染色体复制部分的确切大小和位置。然而,在大多数患者中,其特点是轻度至重度智力残疾、轻微到严重的肌张力过低、头面部畸形(如小头畸形)、手脚异常、骨骼、心脏、肾脏、呼吸系统异常。
文献中报道 10q26重复病例 具体临床表型,如下表
参考文献