遗传性出生缺陷的种类及风险评估

遗传性出生缺陷(hereditary birth defect)指由于遗传性疾病而引起的出生缺陷。遗传性疾病是指生殖细胞所携带的遗传信息异常或者受精卵分裂过程中遗传物质(基因或染色体)发生突变而引起的疾病,具有遗传性、家族性、先天性和终身性的特点。遗传病可见于任何年龄,许多遗传病出生后即可发现,但也有些遗传病在出生时不表现出来,如假肥大性肌营养不良、结节硬化症等,这类因遗传所致的严重致愚、致残疾病也应归属出生缺陷范畴。

遗传性出生缺陷(遗传性疾病)根据遗传物质存在部位不同,分为细胞核遗传病和细胞质遗传病。细胞核遗传病根据病因又可分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体病;细胞质遗传病,即线粒体遗传病,因在细胞质中线粒体也包含 DNA,且能够自我复制,并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。

(一)单基因遗传病及其风险评估

单基因遗传病是指由单个基因突变而发生的疾病,其遗传方式符合孟德尔定律,又称为孟德尔遗传病。依据传递方式的不同,可分为常染色体显性、常染色体隐性、X连锁显性、X连锁隐性和Y连锁遗传等五类。在没有其他因素影响下,对单基因遗传病的风险评估比较简单,可以按照孟德尔遗传比率进行计算。

(1)常染色体显性遗传疾病的特点和风险评估:

常染色体显性(autosomal dominat,AD)遗传病的致病基因位于 1~22 号常染色体上,基因频率很低,只需一个等位基因突变即可致病,绝大多数患者为杂合子。如果父母任一方是杂合子。另一方正常,子女是患者的概率为1/2;父母双方都是杂合子,子女是患者的概率为2/4,子女是正常的概率为 1/4,剩余 1/4 为纯合子,往往病情严重,难以存活;父母如一方是纯合子,另一方正常。子女是患者的概率为 100%,但常染色体显性遗传纯合子很少,一般略而不计;大多数病例属散发性,常与基因新发突变有关,少数情况与生殖腺嵌合、基因非外显或外显不全有关。

(2)常染色体隐性遗传疾病的特点和风险评估:

常染色体隐性(autosomal recessive,AR)遗传病的致病基因位于 1~22 号常染色体上,需要两个等位基因同时突变才可致病。患者为突变基因的纯合子,杂合子为携带者,表型往往正常。父母如果只有一方是杂合子,子女是基因携带者的概率为 1/2;父母双方都是杂合子,子女是患者的概率为 1/4,子女中基因携带者的概率为2/4,子女中正常的概率为1/4;父母只有一方是纯合子,子女是基因携带者的概率为100%;父母一方是纯合子,而另一方是杂合子,子女是患者的概率为1/2,是基因携带者的概率为1/2;父母双方都是纯合子,子女是患者的概率为100%。

(3)X连锁显性遗传疾病的特点和风险评估:

X连锁显性(X-linked inheritance dominant XLD)遗传病的致病基因位于X染色体上,正常男性只有一条X染色体,等位基因数目只相当于正常女性的一半,称为半合子,所以不管是显性或者隐性,都能表达而致病,正常女性有两条X 染色体,所以遗传方式同 AD 遗传病。父方是突变半合子而母方正常时,女孩患病的概率为100%,而男孩则 100% 正常;父方正常而母方是杂合子患者时,女孩患病的概率为 1/2,男孩患病的概率也为1/2;父方是突变半合子而母方是杂合子患者时,女孩患病的概率为 100%,男孩患病的概率为 1/2。

(4)X连锁隐性遗传疾病的特点和风险评估:

X连锁隐性(X-linked inheritance recessive, XLR)遗传病的致病基因位于X染色体上,男性突变半合子均致病,所以男性的发病率远高于女性,女性杂合子通常不发病,但由于受X染色体随机失活的影响,可有不同程度的表型。母方是杂合子而父方正常时,男孩患病的概率为 1/2,而女孩是携带者的概率为1/2;母方是纯合子而父方正常时,男孩患病的概率为 100%,而女孩是携带者的概率为100%;母方是杂合子而父方是突变半合子时,男孩患病的概率为 1/2,女孩患病的概率为 1/2,携带者的概率为 1/2。

(5)Y连锁遗传疾病的特点和风险评估:

Y连锁遗传疾病致病基因位于Y染色体上,所以患者仅限男性。父方患病,男孩患病的概率为100%;女孩患病的概率为 0。

(二)多基因遗传病及其风险评估

多基因遗传病(polygenic disease)是一类在群体中发病率较高(一般高于0.1%)、病情复杂的疾病。疾病的遗传基础是两对或更多对等位基因,这些基因的作用微小,又称微效基因(minor gene)。许多对相关微效基因的累加效应(additive effect)表现出多基因性状。多基因性状又称数量性状(quantitative character),即性状的变异在一个群体中的分布是连续的,不同个体之间只有量上的差异,没有质的不同。此外,多基因遗传病,除受微效基因的影响外,也受环境因素的影响。通过家系调查,这些疾病有家族聚集倾向,近亲婚配时,子女患病风险增高,但不表现出孟德尔遗传规律。

多基因遗传病再发风险评估

多基因遗传病的再发风险与家庭中患者数成正相关。一个家庭中,患同一种多基因遗传病的人数越多,再发风险就越高。有人曾研制了一个表格,根据双亲和同胞中已患病的人数,可估计多基因遗传病再发风险(表3-1)。例如:精神分裂症的群体发病率为 1.0%,遗传率为 80%,一个患精神分裂症的母亲生育了两个孩子,一个孩子已患病,另一个孩子将来患精神分裂症的风险可估计出为 18%。

在评价多基因遗传病的再发风险时还要考虑病情严重程度和性别。多基因遗传病患者病情越严重,同胞中再发风险就越高,因为病情越严重,说明患者带有的微效基因就越多,其父母也必然带有较多的微效基因,所以再次生育时的风险也相应的增高。当一种多基因遗传病的发病有性别差异时,表明不同性别的易患性阈值是不同的,群体发病率高的性别,其子女的再发风险低;相反,在群体发病率低的性别中,其子女的再发风险高。这是因为在群体发病率低的性别中,患者带有较多的微效基因,其子女中发病风险将会相应增高,尤其是与其性别相反的后代。

(三)染色体疾病及其风险评估

染色体结构图

染色体疾病是由于染色体数目异常或结构畸变引起的疾病,一般都比较严重,患者难以存活到生育年龄,或如能存活到育龄期,生育能力均明显下降,因此这类疾病在家系中通常是散发的。

(1)夫妇双方染色体核型正常:已生育一染色体数目异常(21-三体最为常见)患儿,如果母亲年龄在25~35岁之间,则再生患儿的风险一般约 0.5%~1%;如果母亲年龄大于 35岁时,则影响再发风险的主要因素为女方年龄。另外,连续生育21-三体综合征患儿或生育一个患儿并反复出现流产的夫妻中,还应注意生殖腺嵌合现象的可能,其具有更高的再发风险。

(2)夫妻一方为嵌合型染色体病患者:患者临床表型的严重程度以及再发风险取决于异常细胞系比例。

(3)双亲之一为同源染色体间的平衡易位携带者:依照分离一交换定律,在配子形成的减数分裂过程中,经过在易位圈内的奇数交换,可形成4种类型的配子,其中3种含染色体部分重复和缺失的配子,一种为正常配子。

(4)双亲之一为非同源染色体间的平衡易位携带者:在减数分裂过程中,可以形成18种不同的配子。与正常配子结合后,形成的 18 种合子中仅有一种为正常者,一种为表型正常的携带者,其余均为部分三体、部分单体或单体、单体并三体型患者。

(5)双亲之一为插入性易位携带者:根据分离定律,后代有 50%的机会遗传到存在插入性易位的染色体,男女发病率一致。

(6)双亲之一为臂间倒位携带者:理论上将形成4种不同的配子,一种是正常的,一种具有同样的倒位染色体,另两种均带有部分重复和缺失的染色体。

(四)线粒体遗传病及其风险评估

线粒体遗传病是线粒体基因(mtDNA)突变(点突变、缺失、重复突变)所致的疾病。在一个细胞的细胞质中可以有几千个 mtDNA拷贝,这些mtDNA 同时存有正常基因和突变基因,因此,mtDNA的遗传效应与突变mtDNA 的数量相关,异质者是否患病,取决于所含突变基因的数量。

mtDNA 在细胞质的线粒体中,因为卵受精以后,精子的细胞质不能进入受精卵,受精卵中无精子线粒体,精子 mtDNA 不能传递。所以线粒体遗传只是母系遗传。

但即使母亲为突变mtDNA的携带者,也不能完全肯定其后代一定会发病,其再发风险率的估计还必须考虑到影响mtDNA疾病的各种因素,包括突变的阈值,各组织之间突变mtDNA 比例的不同对临床表现的影响,性别之间外显度的差异等。

引用:黄荷凤 院士 《实用人类辅助生殖技术》

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