脆性X综合征研究进展

脆性X综合征研究进展 脆性X综合征研究进展 作者：张宁，赵文清,郭文潮,陈伟华,李小玲,刘建辉 作者单位：050000 石家庄，河北医科大学第二医院心内科(张宁)； 050051 石家庄，河北省人民医院神经科(赵文清、郭文潮、陈伟华、李小玲、刘建辉) 【关键词】 脆性X综合征 研究进展 　　脆性X综合征(fragile X syndrome，FXS)是一种导致智力低下、发病率仅次于唐氏综合征的X连锁遗传病，国外报道FXS在西方男性群体中的发生率为1/1 250，女性为1/2 500。该综合征在所有智力发育不全的患者中的比例，西方人群为2.6%～8.7%［1～3］。本文就有关研究综述如下。 　　1 FXS的分子学基础 　　本综合征由Lubs于1969年最先，1977年，Sutherland［4］根据细丝部位易断裂而造成远端随体样结构的丢失，而称此细丝部位为脆性部位，此X染色体即被称为脆性X染色体，并用G显带方法证实该脆性部位只在Xq27或Xq28。1985年，Mulligan等［5］将其准确定位于Xq27.3带。1991年Verkerk等［6］首次应用酵母人工染色体技术，在Xq27.3 处成功克隆出家族性智力低下基因FMR1(fragile X mental retardation 1)，研究该基因与FXS有密切相关。现已知道FMR1基因有17个外显子，长度38 kb，表达产物为一种RNA结合蛋白，RNA结合蛋白对转录体的剪切、RNA转运、mRNA稳定性及翻译水平有重要调节作用。患者FMR1基因的5’端非翻译区有遗传不稳定的CGG三核苷酸重复序列的扩增，有邻近的CpG岛的异常甲基化，几乎所有患者FMR1的mRNA及其蛋白产物不表达或低表达。产生全突变的FMR1在卵母细胞内尚未发生甲基化，而在体细胞是甲基化的。因此，FMR1异常甲基化和失活发生在受精之后的早期胚胎［7］。正常人群FMR1基因中(CGG)n存在多态性，重复序列为6～46个拷贝［8］,而突变为该序列的高度重复。根据CGG扩增程度可把其突变分为以下3种类型：(1)前突变。见于正常男、女传递者，CGG重复52～200拷贝，无CpG岛甲基化，各种体细胞中基因改变一致。(2)全突变。见于男、女患者和部分女性携带者，CGG重复高于200拷贝，CpG岛完全 甲基化或高度甲基化，存在广泛的体细胞异质性。(3)嵌合型。属于一种中间类型，约占基因突变类型的15%，具有前突变的基因型以及较低程度的CpG岛甲基化和体细胞不稳定性。CGG重复序列不同程度的扩增可引起邻近CpG岛内不同程度甲基化，而CpG岛的过度甲基化可能抑制FMR1基因的正常转录、表达从而出现临床症状。FXS是CGG重复过度增加和相邻区异常甲基化的结果［9］。 　　近几年来越来越多的家系调查发现，FXS的遗传方式非常复杂，具有与一般遗传性疾病完全不同的特殊的遗传规律，很难用孟德尔规律来说明。临床以智力低下、巨睾症、特殊面容、语言行为障碍为特征。主要为男性发病、女性携带者可有异常表型。 　　2 FXS的临床表现 　　不同年龄和性别的FXS患者临床表现不同，而且同一症状的程度也可不同，主要包括中度到重度的智力发育不全、大睾丸，常伴有大耳、单耳轮、下颌前突、腭弓高、淡蓝色巩 膜、语言障碍、癫痫等［9］。 　　2.1 特殊面容 　　包括脸长、前额突出、耳廓大、腭弓高、嘴大唇厚等。 　　2.2 大生殖器 　　巨睾，多数在青春期发生，睾丸体积大于正常同龄人的最高值即可称巨睾。正常成年人平均睾丸体积为1.8 cm3，大于2.5 cm3者为巨睾。 　　2.3 智力低下 　　男性患者中度以上智力低下者占80%以上，女性患者多表现为轻度智力障碍、学习困难，尤其计算能力差。青春期前的患者多为轻度智力低下，研究提示随年龄增长，智力水平下降，年龄较大者多为中～重度智力低下。另外抽象思维有明显缺陷。有的女性携 带者可有轻度智力低下，一般认为是由于女性携带者的2条X染色体中，正常X染色体随机失活，异常X染色体具有活性的结果［9］。 　　2.4 癫痫发作 　　X染色体长臂上有基因突变时，约20％有癫痫发作。家系调查中统计癫痫发生率为33.3%。睡眠期易出现发作和EEG异常，其特点与中央—颞棘波型良性儿童癫痫相似，癫痫发作类型以强直阵挛性发作多见，其次为复杂部分性发作，发作一般不频繁，多发生在儿童或青少年期，成年后症状消失。EEG常见为一侧或两侧颞叶的中、高波幅棘波，睡眠状态下多见，临床无癫痫发作的患者也可见此EEG异常［2，10］。 　　2.5 语言障碍 　　为本综合征常见的特征。Lubs等［11］提出X染色体上有一个或几个与语言功能相关的基因。因此，X染色体异常可导致发音缺陷及言语障碍。常表现为会话和言语表达能力的发育严重迟缓，学语年龄延迟、词汇量少、语言单调、经常自言自语。 　　2.6 行为障碍 　　绝大多数患者有多动、注意力不集中，情绪易激动，狂躁，有破坏行为，常撕坏衣物，打碎东西或突如其来的攻击行为。如对母亲等亲人或不相识的人进行突然袭击，给人以致命的伤害。孤独症也较常见，大多数患者表现为胆小、羞怯、温顺，在监护下可以参加简单的劳动，如送牛奶，回到家中，但少数可有脾气烦躁表现［12］。 　　3 FXS的诊断 　　目前可采用的检测方法是在细胞和分子水平上对FXS进行诊断和出生前诊断。 　　3.1 细胞遗传学方法 　　20世纪80年代对FXS的诊断主要采用细胞遗传学方法。一般用缺叶酸培养基加入5%的小牛血清，培养患者外周血淋巴细胞，再加入诱导剂5-氟尿嘧啶核苷(FudR)等诱导脆性位点的表达，表达频率一般在4%左右,表达频率低者易漏诊。我们建立了一套低叶酸培养基加双诱导双定位方法(包括外周血淋巴、羊水等细胞培养方法)，在FXS的家系中，男性患者绝大多数有Fra(X)表达，其表达频率最高可达50%［12,13］。采用羊水细胞、绒毛及胎血进行FXS的产前诊断。研究表明，绒毛和羊水细胞、胎儿脐血诱导Fra(X)的表达率比外周血低，所需时间长。脆性位点是分布在人类染色体上的一个特定部位。经其有以下4个特征：(1)具有宽度不等的不被染色的裂隙，常涉及2个染色单体；(2)在一个个体或一个家系中，脆性位点总是恒定地出现在某一染色体的同一位置上；(3)其遗传方式为孟德尔共显性遗传(在FXS中呈X连锁隐性遗传)；(4)在体外适当的培养条件下，可以诱导出脆性位点。 　　3.2 分子遗传学方法 　　3.2.1 Southern印迹杂交： 是指DNA与DNA的杂交，将电泳分离的待测DNA片段转印并结合到一定的固相支持物上，然后用标记的DNA探针检测待测DNA的一种方法。首先取患者外周血标本5 ml，放入2% EDTA溶液抗凝，提取DNA。采用DNA杂交分析方法检测FMR基因，能确诊男性患者，并对可疑的女性病例作出排除性诊断。Southern杂交法采用酚—氯仿法提取DNA，应用StB12.3探针。取30 μg探针，100℃水浴15 min后，立即放入碎冰中，加入随机引物和dNTPs及KLenow聚合酶，用50V的a-32pdcTP标记。37℃ 25 h后，SephadexG-50柱层析分离标记的探针；DNA杂交，取DNA标本20 μg经EcoRI内切酶，37℃酶切15 h。酶切后的基因组DNA样品电泳，1.5 V/cm，24 h后Southern转移，杂交，洗膜。-70℃冰箱冷冻并曝光2～7 d［13］。 　　3.2.2 PCR法：Fu等［14］最先将PCR技术用于CGG重复序列的检测。应用CGG重复序列两侧引物直接扩增DNA片段，其产物经琼脂糖或变性序列凝胶电泳分离，转印后与同位素或非同位素标记的寡核苷酸探针杂交，可检测扩增物。也可以银染方法直接检测PCR产物，即可精确测定重复序列拷贝数。Zhou等［15］采用荧光甲基化特异性PCR和基因组扫描对FXS进行诊断，用重亚硫酸盐分别处理患者和正常人的DNA，随后应用荧光标记的引物进行甲基化特异性PCR扩增，扩增产物毛细管电泳进行分型。基因组扫描结果中荧光峰的多少及其分型能确定FMR1突变情况。每种FMR1基因型产生其特有的基因组扫描电泳图，由此可以确定不同疾病分型。正常及前突变的CGG的重复数目能被精确检测。通过对一个FXS家系分别进行Southern印迹杂交和PCR的检测，证明2种方法的一致性。荧光甲基化特异性PCR，简化了检测FXS的分子遗传学诊断方法［2，15］。 　　3.2.3 转录水平检测： 是一种基因表达异常的诊断。通过RNA诊断可对待测基因的转录产物(mRNA)进行定量分析，检测其转录加工的缺陷以及外显子的变异等，mRNA长度分析可采用Northern杂交法。Pieretti等［16］研究发现绝大多数男性患者有FMR1 mRNA。少数男性患者体内因CpG岛不完全甲基化而有少量表达。Feng等［17］还通过Northern杂交RT-PCR等对正常及前突变等研究发现，二者FMR1 mRNA转录过程、表达水平及稳定性等方面极为相似，因而推测前突变携带者不表现临床症状，可能与mRNA转录水平正常有关。因为基因主要是将遗传信息从DNA传递给mRNA，再经mRNA传递给蛋白质的过程，在这一过程中机体将各种基因型表达为与之相对应的各种表型。因此，检测mRNA水平有助于FXS患者的诊断及表型预测。 　　3.2.4 蛋白水平检测：Willemsen等［18］通过光学显微镜观察淋巴细胞内FMRP的表达情况。方法采取外周血涂片后，加鼠抗FMRP单克隆抗体为一抗，用生物素连接的单抗鼠IgG作为二抗，然后用生物素链亲和素碱性磷酸酶复合体作为显示剂，结果表明典型男性患者细胞 中完全缺乏FMRP。 　　综上所述，Southern印迹杂交可以检测CGG扩增和甲基化，但需大量DNA，而且要用放射性同位素。RT-PCR方法可检测FMR1基因表达，此法建立在RNA水平上，技术要求高。PCR方法 可检测FMR1基因异常甲基化，该法适用于男性可疑患者的筛查。蛋白水平检测不仅可以诊断CGG扩增导致的FXS患者，还可以检出由于缺失、点突变导致FMR1基因不表达的患者，适用于群体筛查。因此仅用于男性患者的诊断，不适用于前突变携带者的筛查。还可利用FMR1基因 旁侧AC二核苷酸多态性通过家系连锁分析，转录水平检测等家系诊断。 　　3.3 其他 　　CT扫描可有不同程度脑室扩大、脑萎缩、脑积水、巨脑畸形、小头畸形等，CT异常与智力低下的严重性无关。Reiss等［1］应用MRI发现FXS患者小脑蚓后部明显缩小，且蚓后部大小与年龄缺乏显著相关性，提示小脑蚓部系发育不良而非萎缩。EEG可有慢波、尖波或局灶性尖—慢波综合等改变。 　　4 治疗和预防 　　目前对FXS没有治愈的方法。常采用叶酸治疗，剂量一般为2.0～5 mg.kg-1·d-1，能改善患者行为和运动能力、语言质量等，但效果不太明显。对癫痫发作者用抗癫痫药物，对躁狂的患者用抗躁狂药物对改善行为有所帮助。对儿童患者除应用药物外,还要进行综合治疗，包括生理、心理等特殊教育，会取得较为满意的效果［12］。 　　临床对有智力低下、弱智伴癫痫、生长发育迟缓、孤独症等表现，或有FXS家族史，应建议及早做脆性X染色体检查，另外特别注意有相关表现的妇女计划怀孕时应去做检查。目前对FXS普遍缺少可靠的流行病学统计数据，更缺乏可行的人群干预。脆性X阳性者均应做家谱调查，发现杂合子应进行遗传咨询和产前诊断。发现Fra(X)阳性的男性胎儿应终止妊娠，如为阳性的女性杂合子，则可能为Fra(X)携带者或轻度智力低下患者。 　　5 结 语 　　FXS在X连锁智力低下综合征中发病率较高，FXS基因的发现，为诊断、产前诊断技术的陆续建立奠定了基础，为基因诊断、出生前诊断以及基因治疗带来了希望，对预防检测有重要意义。近年来研究的胚胎植入前遗传学诊断，为遗传病高风险孕妇带来希望，即选择体外受精，在胚胎植入子宫前，进行遗传学诊断，仅选择正常胚胎植入，这是目前一种最理想的防止遗传病患儿出生的一种方式。它的重大意义在于使遗传病在孕前得以终止，她(他)们 的后代再也不会受到这种疾病的困扰。 晋升网（http://www.js120.net）设有论文学院、考试学院、在线投稿等，本网站致力于成为医务工作者晋升职称心灵导师；是目前国内收录医学期刊、医学杂志最多最权威的医学学术平台；提供免费医学期刊在线阅读；网罗和甄选海量优秀医学论文检索，独立研发医学在线资源分享库和医学在线模拟考试库；整合刊类、标题、关键词检索及全文检索，并独家研发刊社管理和刊社加盟系统、在线投稿、在线查稿、在线阅读、远程审稿、在线下载等系统；聚刊社力量，建服务平台，让晋升网通过“专业”走入每一个医务人员的身边是我们不懈的追求目标 【参考文献】 　　1 Reiss AL,Hall SS.Fragile X syndrome:assessment and treatment implicati ons［J］.Child Adolesc Psychiatr Clin N Am，2007,16(3):663-675. 　　2 Wouters H,Fonteyne A,Lagae L,et al.Specific memory impairment in a multiple disabled male with fragile X syndrome and temporal lobe epilepsy［J］.Dev Med Child Neurol，2006,48(5):378-382. 　　3 Karunasagar A,Pandit L,Kumar S,et al.Use of methylation sensitive poly merase chain reaction for detection of fragile X full mutation & carrier state in males［J］.Indian J Med 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