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邁克爾?路特(Michael Rutter,1933-)是英國(guó)著名的發(fā)展變態(tài)心理學(xué)家,被稱為“兒童精神病學(xué)之父”。1933年出生于黎巴嫩首都貝魯特城,1936年隨父母回到英國(guó),1940至1944年被父母寄養(yǎng)在美國(guó)。1944年后在英國(guó)接受了正規(guī)的學(xué)校教育。
路特1955年畢業(yè)于伯明翰大學(xué)醫(yī)學(xué)院。在獲得神經(jīng)病學(xué)、兒科和心臟病學(xué)的碩士學(xué)位后,1958年在倫敦莫茲利醫(yī)院(Maudsley Hospital)接受了精神病學(xué)的訓(xùn)練,1961年獲得資格認(rèn)證,然后去紐約愛(ài)因斯坦醫(yī)學(xué)院進(jìn)行了為期一年的研究。1962年回國(guó)后,他加入了醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)的社會(huì)精神病研究所,1965年應(yīng)聘到倫敦大學(xué)精神病研究所,1966年在倫敦被指定為精神病學(xué)會(huì)的高級(jí)講師。1973年,他成為兒童精神病學(xué)教授、兒童和青少年精神病學(xué)系系主任。
1984年,路特創(chuàng)立了醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)(Medical Research Council)兒童精神病學(xué)分會(huì),于1984年至1987年擔(dān)任該會(huì)的榮譽(yù)主席;1994年,他又創(chuàng)立了精神病學(xué)會(huì)下的社會(huì)、遺傳和發(fā)展精神病學(xué)研究中心(Social,Genetic and Developmental Psychiatry Research Centre),在1994年至1998年間擔(dān)任該中心的名譽(yù)主席。他在1987年當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士,1992年被授予爵士爵位,是歐洲科學(xué)院(Academia Europaea)和醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院(Academy of Medical Sciences)的創(chuàng)始人之一。他還擁有萊頓大學(xué)、伯明翰大學(xué)、愛(ài)丁堡大學(xué)、芝加哥大學(xué)、明尼蘇達(dá)大學(xué)、沃里克大學(xué)等院校的名譽(yù)博士學(xué)位。現(xiàn)在,他擔(dān)任倫敦皇家學(xué)院精神病學(xué)院發(fā)展精神病學(xué)教授和倫敦莫茲利醫(yī)院的精神病顧問(wèn)。
迄今為止,路特出版了38本專著,并發(fā)表了400多篇論文。最有影響力的著作是《母愛(ài)剝奪再評(píng)估》(Maternal Deprivation Reassessed,1972),被New Society評(píng)價(jià)為“兒童保育領(lǐng)域的經(jīng)典”。路特被公認(rèn),為兒童精神病學(xué)在醫(yī)學(xué)和生物心理學(xué)領(lǐng)域打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),并做出了卓越貢獻(xiàn)。1995年他獲美國(guó)心理學(xué)會(huì)頒發(fā)的杰出科學(xué)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。在20世紀(jì)最著名的100名心理學(xué)家中,他排名第68位。
一、對(duì)母愛(ài)缺失與剝奪的研究
路特的研究思路主要是詮釋自然和教養(yǎng)之間的關(guān)系,研究論題圍繞母愛(ài)剝奪對(duì)兒童心理社會(huì)發(fā)展的影響展開(kāi)。這個(gè)論題涉及依戀關(guān)系的缺失與剝奪、依戀關(guān)系的喪失等。
依戀關(guān)系的缺失與剝奪。母愛(ài)剝奪的相關(guān)研究,是路特研究的重要領(lǐng)域,形成了他關(guān)于兒童成長(zhǎng)的心理環(huán)境的重要研究范式和觀點(diǎn)。路特認(rèn)為,兒童依戀理論的提出者鮑爾比對(duì)母愛(ài)剝奪的概念過(guò)于簡(jiǎn)單化。鮑爾比認(rèn)為,母愛(ài)剝奪是指兒童與一個(gè)依戀的人分離,失去了依戀對(duì)象且沒(méi)有發(fā)展出對(duì)他人的依戀。路特認(rèn)為,這些依戀的性質(zhì),每種都有不同的效應(yīng)。為此他在缺失(privation)和剝奪(deprivation)之間作了區(qū)分。如果兒童根本未能形成依戀關(guān)系,這是依戀的缺失;而剝奪是指依戀關(guān)系的失去或受損害,即曾經(jīng)擁有過(guò)以后的失去。依戀的缺失有兩種原因,一是兒童有許多不同的養(yǎng)育者,二是家庭不和阻礙了兒童和成人建立依戀關(guān)系。路特發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的結(jié)果,對(duì)于兒童精神問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)因素而言,父母離婚和父母去世顯然具有相同的效應(yīng),然而,事實(shí)是父母離婚對(duì)兒童造成的負(fù)面影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于父母去世。他認(rèn)為,兒童期依戀關(guān)系的缺失可能導(dǎo)致了最初的粘滯、依賴行為,尋求注意和不加選擇地建立友誼等行為。然后,隨著兒童逐漸成長(zhǎng),表現(xiàn)出無(wú)法遵守規(guī)則,建立持久的人際關(guān)系或者有負(fù)罪感。路特還發(fā)現(xiàn)了行為的證據(jù),情感障礙,以及語(yǔ)言、智力和體格發(fā)育的紊亂。出現(xiàn)上述問(wèn)題,并非如鮑爾比所聲稱是缺失與母親的依戀關(guān)系所致,而是由于缺少依戀關(guān)系通常所能提供的智力刺激和社會(huì)經(jīng)驗(yàn)所致。
1989年,路特領(lǐng)導(dǎo)了英國(guó)和羅馬尼亞被收養(yǎng)者研究小組,跟蹤研究了許多十幾歲時(shí)被送到西方家庭中收養(yǎng)的孤兒,對(duì)于影響兒童發(fā)展的早期剝奪進(jìn)行了一系列的研究,包括依戀及新關(guān)系的發(fā)展,得到了樂(lè)觀的結(jié)果。尤其在實(shí)驗(yàn)方法上他采用了更科學(xué)的方法,他將大量的時(shí)間投身于與兒童的接觸,采用自然實(shí)驗(yàn)的方式發(fā)現(xiàn)可以得出因果推論的方法。作為一個(gè)臨床工作者對(duì)兒童的了解,與對(duì)細(xì)節(jié)或例外結(jié)果的關(guān)注,路特在彌補(bǔ)鮑爾比提出的依戀關(guān)系基礎(chǔ)之上,往前更邁進(jìn)了一大步。
依戀關(guān)系的喪失――應(yīng)對(duì)、心理彈性、遺傳因素和保護(hù)因素。路特著力考察了當(dāng)面臨依戀關(guān)系喪失時(shí),兒童的心理行為反應(yīng)以及相應(yīng)的機(jī)制。
第一,兒童需要考慮應(yīng)對(duì)。即要么有身體上的應(yīng)對(duì),要么有心理上的應(yīng)對(duì)。路特認(rèn)為,兒童的應(yīng)對(duì)行為包括問(wèn)題解決和情緒調(diào)整兩種,這兩種方法中有許多屬于偏差行為或不良適應(yīng)行為。
第二,兒童需要避免壓力和逆境,或者用某種方式減少壓力所帶來(lái)的影響。路特認(rèn)為,在挑戰(zhàn)與壓力面前,兒童必須學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì),一種方法是通過(guò)暴露,使兒童處于真實(shí)的危險(xiǎn)中,只不過(guò)這種危險(xiǎn)控制在兒童可以處理和應(yīng)對(duì)的范圍內(nèi)。這方面的思想和研究使心理彈性成為到目前為止產(chǎn)出頗豐的一個(gè)研究領(lǐng)域。
第三,涉及到遺傳因素。已有研究發(fā)現(xiàn),遺傳因素在環(huán)境對(duì)人影響的易感性方面起著重要作用。因此,需要尋找涉及到壓力應(yīng)對(duì)時(shí)的遺傳路徑,要么是增加風(fēng)險(xiǎn),要么是增加保護(hù)性。
除以上所提到的三種面對(duì)壓力時(shí)可能的機(jī)制,路特也是較早關(guān)注到部分不利處境兒童發(fā)展依然較好的研究者。他特別關(guān)注兒童成長(zhǎng)中的保護(hù)性因素,即那些使兒童免于受到傷害、減低傷害或者修通所受傷害的因素。包括兒童面對(duì)應(yīng)激的性質(zhì)、兒童生活境況改變、兒童自身的因素、家庭內(nèi)因素以及諸如學(xué)校、家庭外因素五個(gè)方面。這些保護(hù)性因素的提出,對(duì)于早期剝奪兒童后期的治療工作提供了理論上的指導(dǎo),尤其對(duì)研究處境不利兒童具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。不過(guò),路特同時(shí)也強(qiáng)調(diào),為了了解與加強(qiáng)心理彈性與保護(hù)機(jī)制,人們必須考慮到家庭與政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、以及種族情境的互動(dòng),以及個(gè)人與家庭因而出現(xiàn)的衰敗或興盛。
二、孤獨(dú)癥的研究和思想
路特醫(yī)學(xué)和神經(jīng)病學(xué)的特殊背景,使他關(guān)注到了其他研究者可能較少關(guān)注的社會(huì)行為遺傳因素,并且嘗試對(duì)其機(jī)制進(jìn)行研究,這一點(diǎn)尤其反映在他對(duì)孤獨(dú)癥兒童的研究中。
孤獨(dú)癥的發(fā)病機(jī)理:遺傳因素的作用。20世紀(jì)60年代,人們普遍認(rèn)為,孤獨(dú)癥是一種情感性的而非軀體,原因是不良的父母撫養(yǎng)方式和其他心理因素導(dǎo)致了該疾病的發(fā)生。1977年路特等的研究使人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到孤獨(dú)癥遺傳因素的重要性。該研究對(duì)象是21對(duì)英國(guó)雙生子,其中10對(duì)是異卵雙生子(基因相似性與普通兄弟姐妹一樣),并用嚴(yán)格診斷標(biāo)準(zhǔn)每對(duì)雙生子至少有一個(gè)是孤獨(dú)癥。結(jié)果發(fā)現(xiàn),沒(méi)有一對(duì)異卵雙生子是同時(shí)發(fā)病的,也就是說(shuō),異卵雙生同時(shí)發(fā)病機(jī)率是0。這可能也是人們對(duì)孤獨(dú)癥的遺傳因素未給予重視的原因。這篇論文公開(kāi)發(fā)表后,路特開(kāi)始質(zhì)疑自己的觀點(diǎn),5%的概率是相當(dāng)?shù)?,但是真正的核心不?yīng)該關(guān)注很低的絕對(duì)概率,而是相對(duì)于當(dāng)時(shí)普通人群萬(wàn)分之四的發(fā)病率非常高的相對(duì)概率,顯然,遺傳因素非常重要。關(guān)于這一點(diǎn),路特從研究中找到了支持證據(jù),即1977年研究中的11對(duì)是同卵雙生(基因100%相似),他們中有4對(duì),即36%被同時(shí)診斷為孤獨(dú)癥。盡管該雙生子研究的樣本很小,但是兩類雙生子發(fā)病概率統(tǒng)計(jì)學(xué)上是具有顯著意義的。另外,他的研究設(shè)計(jì)非常精細(xì),因此,該實(shí)驗(yàn)對(duì)孤獨(dú)癥領(lǐng)域的研究具有里程碑式的意義。另外,基于路特與其同事的研究工作以及后來(lái)的驗(yàn)證性研究,孤獨(dú)癥從作為一個(gè)環(huán)境影響的心理問(wèn)題逐漸被理解為重要的遺傳性精神疾病之一,其結(jié)果大大促進(jìn)了20世紀(jì)80年代的分子遺傳學(xué)研究,而孤獨(dú)癥則是研究者們首先關(guān)注的幾個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域之一。
孤獨(dú)癥的診斷。路特1977年的雙生子研究是另一個(gè)重要發(fā)現(xiàn),涉及到孤獨(dú)癥的診斷,他提出了孤獨(dú)癥譜系障礙(Autism Spectrum Disorders,ASD)的概念,其征狀是社交及溝通上的廣泛性異常、異常局限性的興趣、高度重復(fù)性的行為。事實(shí)上,路特及其同事對(duì)參加實(shí)驗(yàn)的42名兒童進(jìn)行了細(xì)致的評(píng)估,包括社會(huì)、情緒、認(rèn)知以及語(yǔ)言功能。最令人振奮的發(fā)現(xiàn)是,遺傳因素對(duì)孤獨(dú)癥譜系障礙的影響效應(yīng)比對(duì)孤獨(dú)癥的影響效應(yīng)更大:同卵雙生子的相似性竟高達(dá)82%,異卵雙生子的相似性僅有10%。
因此,路特與其同事認(rèn)為,孤獨(dú)癥是與遺傳因素相關(guān)聯(lián)的廣泛性認(rèn)知障礙。這些發(fā)現(xiàn)也在后續(xù)的追蹤研究中得到證實(shí),即孤獨(dú)癥譜系的廣泛性診斷,以及同卵雙生子82%、異卵雙生10%的癥狀相似性。路特及其同事的研究工作表明:孤獨(dú)癥的行為如果被認(rèn)為是從出生到童年早期的發(fā)育障礙所致更為合情合理,孤獨(dú)癥是一種軀體性的、與父母撫育方式無(wú)更多關(guān)聯(lián)的發(fā)育障礙。由于路特等的研究工作,到20 世紀(jì)70~80年代,人們基本上摒棄了孤獨(dú)癥所謂“父母撫養(yǎng)方式不當(dāng)”的病因假說(shuō)。無(wú)論是孤獨(dú)癥生物學(xué)病因探討,還是臨床實(shí)體的識(shí)別與描述;無(wú)論是相關(guān)癥狀群的分型,還是研究與其他精神障礙的聯(lián)系,均提示了對(duì)孤獨(dú)癥研究的一個(gè)全新時(shí)代即將到來(lái),即明確了孤獨(dú)癥與精神分裂癥的區(qū)別。
三、遺傳和環(huán)境的交互作用
路特在2006年出版的《基因和行為:自然-教養(yǎng)的交互說(shuō)明》(Genes and Behavior:Nature - Nurture Interplay Explained)一書(shū)中,系統(tǒng)闡述了遺傳與環(huán)境交互作用的觀點(diǎn)。他主要闡釋了基因是怎樣影響行為的,以及在理解各種行為特點(diǎn)和精神障礙的因果路徑中的重要性。他對(duì)行為遺傳學(xué)、精神病遺傳學(xué)以及環(huán)境對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)節(jié)效應(yīng)研究等許多領(lǐng)域,進(jìn)行了清晰而又通俗易懂的描述,尤其是對(duì)基本假設(shè)、方法的優(yōu)點(diǎn)和不足之處的細(xì)致考慮,以及對(duì)研究結(jié)果的謹(jǐn)慎解釋。同時(shí),路特也指出了純粹遺傳解釋的局限,其核心是基因和環(huán)境永遠(yuǎn)不可能完全分開(kāi)。路特認(rèn)為,幾乎沒(méi)有例外,人的特點(diǎn)和障礙、體格和精神都是基因和環(huán)境多因素影響的結(jié)果,一方面,這意味著對(duì)所有的行為而言,遺傳因素盡管可能不一定是占支配地位的,卻是普遍的。這一點(diǎn)不僅對(duì)于障礙,而且對(duì)于普通人的心理特性,包括氣質(zhì)和認(rèn)知特點(diǎn),甚至犯罪或離婚這樣的行為也同樣適用。另一方面,許多遺傳影響效應(yīng)的例子也通過(guò)與環(huán)境的各種交互而發(fā)揮作用。因此,一些遺傳行為會(huì)在某種程度上暴露于環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)因素之下,即所謂的遺傳-環(huán)境相關(guān)。例如,父母有遺傳因素的行為,可能破壞家庭功能,反過(guò)來(lái),它又把孩子置于形成行為的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中。換言之,父母的基因通過(guò)環(huán)境的影響機(jī)制來(lái)增加孩子發(fā)展所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。
路特認(rèn)為,這種遺傳-環(huán)境的交互作用非常普遍,人們必須在研究中予以考慮?;虿皇菦Q定性的,他們不會(huì)以任何直接的方式,導(dǎo)致諸如孤獨(dú)癥和精神分裂癥等或者精神障礙的產(chǎn)生?;蜃饔糜谛袨榈男?yīng)是間接的,很大程度上通過(guò)環(huán)境的調(diào)節(jié)而產(chǎn)生。基因和環(huán)境相互接觸的主要途徑是通過(guò)所謂的遺傳-環(huán)境的交互作用,這說(shuō)明了基因?yàn)槭裁从绊懸粋€(gè)人對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的易感性。因此,遺傳學(xué)者和心理學(xué)研究者,不僅僅是說(shuō)著相同的語(yǔ)言,還要共同工作。路特因其豐富的跨學(xué)科研究背景,以及強(qiáng)有力的分析方法歷史性地承擔(dān)起了這項(xiàng)工作。
三、小結(jié)與展望
路特的研究領(lǐng)域和研究跨度非常廣闊,包含了早期的流行病學(xué)研究、學(xué)校效能調(diào)查、社會(huì)心理學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)調(diào)節(jié)測(cè)驗(yàn)、訪談技術(shù)的研究,以及后期的定量研究和分子遺傳學(xué),涉及到DNA研究、神經(jīng)影像學(xué)、家庭及學(xué)校的影響、基因、閱讀障礙、生物和社會(huì)因素之間的交互作用、壓力等方面。他的臨床心理學(xué)研究的重心包含了孤獨(dú)癥、神經(jīng)精神障礙、抑郁、行為、閱讀困難、剝奪綜合癥,以及多動(dòng)癥等。這種跨學(xué)科研究思路和研究實(shí)踐,為后續(xù)相關(guān)研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),并給心理健康研究提供了一個(gè)新的研究視角,大大拓展了心理健康研究的內(nèi)容和范疇。
路特提出的兒童面對(duì)依戀關(guān)系喪失時(shí)可能的應(yīng)對(duì)機(jī)制,以及保護(hù)性因素的提出,不僅具有重要的理論意義,也對(duì)兒童發(fā)展和學(xué)校教育具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。更為重要的是,他給面對(duì)不利處境的兒童工作者帶來(lái)了力量和希望。因?yàn)閮和?jīng)歷的這些苦難,或許可以看成兒童生長(zhǎng)所經(jīng)歷的磨難,而不只是悲慘的不幸與無(wú)力的憐惜,這種信念可能同樣會(huì)傳遞給處境不利兒童,從而提升其自身的心理彈性。同時(shí),也為早期剝奪兒童的后期治療工作提供了理論上的指導(dǎo),尤其對(duì)研究處境不利兒童具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。這一點(diǎn)對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中所帶來(lái)的兒童青少年社會(huì)問(wèn)題尤其重要,大量的留守兒童顯然處在一個(gè)相對(duì)不完整的家庭中,父母不在身邊,養(yǎng)育者的變更把留守兒童置于處境不利地位,而在客觀現(xiàn)實(shí)無(wú)法改變的條件下,考察和研究其成長(zhǎng)中的保護(hù)因素并應(yīng)用于實(shí)際,對(duì)于留守兒童的教育發(fā)展更現(xiàn)實(shí)和可行。此外,路特對(duì)孤獨(dú)癥的研究,不但扭轉(zhuǎn)了人們對(duì)孤獨(dú)癥的看法,尤其是對(duì)孤獨(dú)癥兒童父母的看法,而且使孤獨(dú)癥兒童的父母尤其是母親,減輕了養(yǎng)育的心理壓力,從而使他們?cè)趯?duì)自己的養(yǎng)育能力方面減少挫折感,恢復(fù)養(yǎng)育孩子的信心。
路特關(guān)于遺傳與環(huán)境交互作用的理論觀點(diǎn),在理解個(gè)體差異的來(lái)源方面邁出了重要的一步,與此同時(shí)也推動(dòng)了行為遺傳學(xué)研究方法的發(fā)展。
一是研究范式呈現(xiàn)多樣化。一方面加強(qiáng)了收養(yǎng)研究的力度,使收養(yǎng)研究與雙生子研究在行為遺傳學(xué)中擁有同樣重要的地位;另一方面使這兩類研究成為確定遺傳與環(huán)境交互作用的重要研究范式。
二是由于統(tǒng)計(jì)技術(shù)的發(fā)展與完善,研究方法開(kāi)始由雙生子研究、收養(yǎng)研究拓展到更為復(fù)雜的譜系研究,譜系研究可以為遺傳與環(huán)境的相互作用過(guò)程提供更為完備的信息。從發(fā)展心理學(xué)的角度來(lái)看,未來(lái)或許可以關(guān)注兩個(gè)方面的發(fā)展問(wèn)題:一是在發(fā)展過(guò)程中,遺傳與環(huán)境的作用是否會(huì)發(fā)生變化。比如,就認(rèn)知能力來(lái)說(shuō),隨著個(gè)體發(fā)育發(fā)展,遺傳的作用不斷加強(qiáng);共同的家庭環(huán)境對(duì)童年期的個(gè)體是非常重要的,但到青春期以后它的影響可能逐漸變小。一是在個(gè)體發(fā)展的過(guò)程中,遺傳與環(huán)境的作用在每個(gè)年齡階段是如何持續(xù)與變遷的。例如,研究已發(fā)現(xiàn)在認(rèn)知發(fā)展方面,從童年期到成人期的,存在令人吃驚的發(fā)展連續(xù)性。對(duì)這些問(wèn)題的關(guān)注,不僅對(duì)發(fā)展心理學(xué),而且對(duì)兒童精神病學(xué)都具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。
無(wú)論如何,撇開(kāi)路特對(duì)兒童工作的熱忱和天才的思想,單憑他對(duì)待科學(xué)研究善于質(zhì)疑的態(tài)度,不盲從權(quán)威的科學(xué)精神,其“兒童精神病學(xué)之父”稱號(hào),實(shí)屬名至實(shí)歸,名符其實(shí)。
2010年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了“試管嬰兒”之父Edwards,標(biāo)志著人類輔助生殖技術(shù)的成功。隨著分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和生殖醫(yī)學(xué)的發(fā)展,第三代試管嬰兒技術(shù)時(shí)代來(lái)臨,我國(guó)輔助生殖技術(shù)也不斷邁進(jìn),胚胎凍融技術(shù)、卵泡漿內(nèi)單注射(intracytoplasmicsperminjection,ICSI)技術(shù)廣泛應(yīng)用,在人工助孕與顯微操作的基礎(chǔ)上,胚胎植入前遺傳學(xué)診斷(pre-implantationgeneticdiagnosis,PGD)正高速發(fā)展并逐漸應(yīng)用于臨床,這使不孕不育的夫婦不僅能喜得貴子,并且能實(shí)現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育。通過(guò)復(fù)習(xí)文獻(xiàn),本文就近年來(lái)胚胎植入前遺傳學(xué)診斷應(yīng)用進(jìn)展做一簡(jiǎn)要綜述。
1概述
1.1簡(jiǎn)介胚胎植入前遺傳學(xué)診斷主要是指采用快速遺傳學(xué)診斷方法,選擇無(wú)遺傳學(xué)疾患的胚胎植入宮腔,從而獲得正常胎兒的診斷方法,具體操作:待體外受精的胚胎發(fā)育到4~8細(xì)胞期,顯微操作下行卵裂球細(xì)胞活檢,取出1個(gè)或2個(gè)細(xì)胞,或者直接取受精前后的極體,對(duì)它們行聚合酶鏈反應(yīng)或免疫熒光原位雜交分析。廣義的PGD還包括受精前配子的診斷,如:的篩選和分離、或卵子基因型的檢測(cè)、極體的活檢等。種植前遺傳學(xué)篩查(PGS)是近十幾年出現(xiàn)的以提高妊娠率、活產(chǎn)率為目的的早期產(chǎn)前篩查方法。通過(guò)對(duì)染色體數(shù)目異常的篩選,選擇染色體核型正常的胚胎進(jìn)行移植。PGS是一種低危險(xiǎn)度的PGD,歐洲人類生殖和胚胎學(xué)協(xié)會(huì)(ES-HRE)PGD協(xié)作組報(bào)告的PGS周期數(shù)占PGD一半以上[1],并逐年增加。PGS適用于高齡、反復(fù)種植失敗、非染色體結(jié)構(gòu)異常的重復(fù)性流產(chǎn)等不孕不育夫婦,獲得可接受的妊娠率。但對(duì)其有效性尚存爭(zhēng)議[2]。應(yīng)用PGD使胚胎植入子宮前的染色體分析成為可能。胚胎染色體異常不僅易導(dǎo)致自然流產(chǎn),并且可能是導(dǎo)致許多不孕婦女不能解釋的多次種植失敗的原因[3]。PGD理論雛形是1967年由Edwards等率先提出的,他在小鼠胚泡期鑒定其性別并成功地將胚胎移入雌鼠體內(nèi)[4]。20世紀(jì)80年代末,Handyside率先對(duì)人類胚胎進(jìn)行顯微操作,為一對(duì)高遺傳風(fēng)險(xiǎn)的X-性連鎖疾病夫婦的胚胎進(jìn)行卵裂球性別分析,植入女胚,并于1990年誕生了世界上首例PGD嬰兒。90年代后期,PGD逐漸普及,并可常規(guī)用于40多種遺傳病的診斷,包括:單基因疾病,如囊性纖維化;X染色體連鎖疾病,如杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良;染色體結(jié)構(gòu)異常,如非整倍體。
1.2優(yōu)勢(shì)PGD目的是使有家族遺傳病的夫婦可以擁有一個(gè)健康的孩子。試管嬰兒(invitrofertilization,IVF)臨床上的挑戰(zhàn)是選出有活力的胚胎并優(yōu)先將其植入子宮,目前,大多IVF實(shí)驗(yàn)室采用形態(tài)學(xué)評(píng)估來(lái)確定哪些胚胎可以植入。但未能提供有關(guān)染色體復(fù)制數(shù)目的信息,而這些信息對(duì)細(xì)胞成活具有很重要的影響[5]。PGD彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的不足,通過(guò)染色體基因分析,確保胚胎質(zhì)量。細(xì)胞漿內(nèi)注入后,經(jīng)PGD出生兒與未經(jīng)PGD出生兒在妊娠和出生指標(biāo)上均具有可比性。PGD是避免遺傳病患兒出生的安全方法。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:(1)非侵入性,可避免常規(guī)的產(chǎn)前檢查如絨毛取樣、羊膜腔穿刺活檢、羊膜腔穿刺的手術(shù)操作所帶來(lái)的出血、流產(chǎn)、宮腔感染等并發(fā)癥的危險(xiǎn);(2)把遺傳學(xué)疾病控制在胚胎發(fā)育的最早階段,避免了早期或中期妊娠再行產(chǎn)前診斷結(jié)果陽(yáng)性時(shí)使孕婦面臨意愿性流產(chǎn)所帶來(lái)的生理和心理上的創(chuàng)傷;(3)可以排除患病胚胎和攜帶缺陷基因的胚胎,從而可使有遺傳風(fēng)險(xiǎn)的夫婦得到完全健康的后代;(4)相對(duì)于對(duì)胎兒進(jìn)行人工流產(chǎn),銷(xiāo)毀有遺傳缺陷的胚胎更易為輿論、倫理所接受;(5)在胚胎器官分化之前對(duì)疾病作出診斷為進(jìn)行基因治療提供可能[6]。
1.3不足PGD的應(yīng)用解決了部分有染色體異?;騿位蚣膊』颊叩纳龁?wèn)題,明顯降低了自然流產(chǎn)率,減少了染色體異常的畸形兒、有遺傳疾病的患兒的出生。然而這些患者的抱嬰率并沒(méi)有明顯的提高。原因主要有:(1)活檢材料的代表性不足;(2)分析技術(shù)缺陷造成誤診。PGD遇到的最大的問(wèn)題是誤診的問(wèn)題。迄今為止,已有2例囊性纖維化的診斷錯(cuò)誤,1例性別診斷,1例強(qiáng)直性肌萎縮,1例地中海貧血,1例21三體的診斷錯(cuò)誤,可能是由于污染或者染色體嵌合型造成誤診。許多研究發(fā)現(xiàn),卵裂階段的人胚存在較高比例的嵌合體[7],等位基因脫失(alleledrop-out,ADO)是導(dǎo)致誤診的主要原因。此外,關(guān)于活檢的安全性也遭到了一些學(xué)者的質(zhì)疑。在許多國(guó)家,PGD較產(chǎn)前診斷受到更多的限制,這些國(guó)家認(rèn)為PGD是嬰兒設(shè)計(jì)。使用PGD技術(shù)進(jìn)行性別選擇將有可能導(dǎo)致性別比例失調(diào),特別在一些偏愛(ài)男孩的國(guó)家。此外,隨著人類基因組計(jì)劃的推進(jìn),人們不僅能了解致死疾病的單基因突變,同時(shí)揭開(kāi)了身高、智力、長(zhǎng)相等的遺傳奧秘。有些夫婦為了選擇一個(gè)優(yōu)秀的子代,對(duì)子代的智商、身高、膚色、胖瘦、長(zhǎng)相等進(jìn)行選擇,將不可避免地導(dǎo)致非醫(yī)學(xué)指征胎兒的出生。倫理學(xué)方面亦有很多爭(zhēng)論。針對(duì)目前研究者往往僅關(guān)注胚胎的生理質(zhì)量而忽視倫理選擇的現(xiàn)象,應(yīng)考慮用倫理的視角審視實(shí)施胚胎植入前遺傳學(xué)診斷的行為,賦予生命科學(xué)行為必要的倫理思想。因此應(yīng)當(dāng)權(quán)衡利弊,謹(jǐn)慎確定PGD的應(yīng)用范圍,建立適合我國(guó)國(guó)情的PGD技術(shù)及倫理操作指南[8]。
2植入前診斷的步驟
2.1活檢通過(guò)IVF結(jié)合ICSI。實(shí)際上,ICSI因其可減少父源性污染,被建議用于所有PGD周期中。可通過(guò)三種方法打開(kāi)透明帶:機(jī)械法、化學(xué)法或激光法。清楚可視的細(xì)胞核將引導(dǎo)對(duì)卵裂球進(jìn)行有選擇的活檢。第一、二極體和第三天的單細(xì)胞胚胎活檢用于評(píng)價(jià)人胚胎整倍體曾經(jīng)是最常用的。最近,一些項(xiàng)目開(kāi)始將極體活檢與第三天單細(xì)胞分析相結(jié)合運(yùn)用[9];也有文獻(xiàn)報(bào)道運(yùn)用第三天雙細(xì)胞活檢[10]或囊胚泡活檢[11]。還有學(xué)者提出了間接診斷:取材于胚胎的生化標(biāo)記物或產(chǎn)物,如酶、蛋白質(zhì)等,間接地對(duì)胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)分析。這種無(wú)創(chuàng)方法的優(yōu)勢(shì)在于胚胎不需活檢,不存在因顯微活檢技術(shù)影響胚胎遠(yuǎn)期發(fā)育的潛在危險(xiǎn)性。采用此法行PGD有兩個(gè)必要條件:(1)檢測(cè)的基因在植入前胚胎發(fā)育階段轉(zhuǎn)錄及表達(dá)活躍;(2)胚胎的基因產(chǎn)物水平不同于卵子胞漿的基因產(chǎn)物水平,而且這種差異能被檢測(cè)出來(lái)。但關(guān)于體外植入前胚胎分泌的基因產(chǎn)物的研究甚少,此法目前仍未被用于人類胚胎[12]。
2.2分析技術(shù)
2.2.1單細(xì)胞多聚酶鏈反應(yīng)(polymerasechainreaction,PCR)單細(xì)胞PCR主要用于診斷單基因性疾病和胚胎性別。PCR擴(kuò)增后用于后續(xù)基因診斷的方法主要有:(1)根據(jù)有無(wú)特異性目的條帶作出診斷;(2)多態(tài)性分析;(3)等位基因寡核苷酸特異探針(allelespecificOligonucleotide,ASO)斑點(diǎn)雜交及反向斑點(diǎn)雜交(reversedotblot,ROB);(4)單鏈構(gòu)象多態(tài)性(single-strandconformationpolymorphismanalysis,SSCP)及變性梯度凝膠電泳(denaturinggradientgelelectro-phoresis,DGGE)等。
2.2.2免疫熒光原位雜交(fluorescenceinsituhybridisation,F(xiàn)ISH)目前,F(xiàn)ISH主要應(yīng)用于植入前遺傳學(xué)篩查、染色體結(jié)構(gòu)異常及性連鎖遺傳疾病的性別鑒定。但是,關(guān)于PGD的遠(yuǎn)期安全性仍存在很多爭(zhēng)議[13]。
2.2.3全基因組擴(kuò)增(WGA)通過(guò)非選擇性擴(kuò)增微量組織或單個(gè)細(xì)胞的整個(gè)基因組DNA,在反映基因組全貌的基礎(chǔ)上最大限度地增加其含量,以提供足量DNA模板進(jìn)行后續(xù)分析。WGA發(fā)展至今形成了兩種類型:(1)以PCR為基礎(chǔ),使用隨機(jī)引物或部分隨機(jī)引物通過(guò)熱循環(huán)擴(kuò)增的引物延伸預(yù)擴(kuò)增(primerextensionpreamplification,PEP)和簡(jiǎn)并寡核苷酸引物PCR(degenerateoligonucleotideprimedPCR,DOP-PCR);(2)不以PCR為基礎(chǔ),使用隨機(jī)引物恒溫?cái)U(kuò)增的多重置換擴(kuò)增(multipledisplacementamplification,MDA)。其中,尤以MDA為PGD技術(shù)開(kāi)辟了一條全新的途徑。
2.2.4比較基因組雜交(com-Parativegenomichybridization,CGH)該法可檢測(cè)待檢全染色體組各位點(diǎn)遺傳物質(zhì)的增加和缺失,可診斷單細(xì)胞的全基因組中任何超過(guò)20Mb的染色體域的拷貝數(shù)異常,已有成功應(yīng)用的報(bào)道[14]。新發(fā)展的mi-croarray-CGH可檢測(cè)到一些不能被傳統(tǒng)方法檢測(cè)到的微重復(fù)和缺失[15]。
2.2.5微測(cè)序技術(shù)(mini-sequencing)又稱為單核苷酸引物延伸法(singlenucleotideprimerextension,SnuPE),通過(guò)微測(cè)序技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合,已經(jīng)能夠診斷一些單基因疾病,如囊性纖維化、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤等,并應(yīng)用于臨床PGD中[16]。
3應(yīng)用進(jìn)展
3.1國(guó)外國(guó)外資料表明,可能生育患有遺傳性疾病后代的高危夫婦,在胚胎植入前行PGD,其新生兒先天畸形發(fā)生率降低為5.0%~6.0%,與人群發(fā)生率相同[17]。目前,全球已成立了40多個(gè)PGD中心。至2004年8月,全世界完成了7000多例PGD,出生了1000多個(gè)健康嬰兒[18]。在歐洲,人類生殖與胚胎協(xié)會(huì)(ESHRE)PGD協(xié)作組收集的2004年45個(gè)中心的有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,共收集卵子3358個(gè),1192個(gè)進(jìn)行了PGD周期,2087個(gè)進(jìn)行了PGS。適應(yīng)證:559個(gè)周期為染色體異常,113個(gè)周期為X連鎖疾病,520個(gè)周期為單基因病。在預(yù)示染色體異常的PGD周期中,共活檢了76%的胚胎,在這些胚胎中93%給出了診斷,25%是可轉(zhuǎn)移的。在預(yù)示單基因疾病的PGD周期中,共活檢了71%的胚胎,在這些胚胎中88%給出了診斷,52%是可轉(zhuǎn)移的??偟膩?lái)說(shuō),69.6%的周期進(jìn)行了胚胎種植。在法國(guó),生物醫(yī)學(xué)會(huì)(ABM)報(bào)道,70%的胚胎活檢給出了診斷,其中60%的胚胎適合種植。但有關(guān)疾病及其表達(dá)有一定的偏差。2004年,ESHRE最終報(bào)道PGD的種植率為17%,低于進(jìn)行ICSI的IVF中觀察到的種植率。報(bào)道的臨床妊娠率為提取卵細(xì)胞的18%,種植胚胎的25%,最終679例成功妊娠并出生了528個(gè)嬰兒[19]。有關(guān)PGD嬰兒的后續(xù)兒科學(xué)隊(duì)列研究甚少,可獲得的資料顯示:2歲時(shí),與行IVF-ICSI的兒童相比,PGD兒童在精神與智力發(fā)育上并無(wú)差異。[20]。目前看來(lái),PGD嬰兒出生后并沒(méi)有因?yàn)樵谂咛テ谝瞥艘粌蓚€(gè)細(xì)胞而出現(xiàn)新生兒?jiǎn)栴}或者畸形[21]。
3.2國(guó)內(nèi)
3.2.1必要性我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家,約占全世界人口總數(shù)的1/5。據(jù)2001年的調(diào)查顯示,我國(guó)每年出生的2000萬(wàn)新生兒中,1.3%(約26
萬(wàn)人)患有嚴(yán)重的先天畸型,其中70%~80%(約19.5萬(wàn)人)和遺傳因素有關(guān)[22]。由此可知,PGD技術(shù)在我國(guó)必然有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。
3.2.2進(jìn)展近年來(lái),我國(guó)輔助生殖技術(shù)也不斷進(jìn)步,1992年5月,我國(guó)首例配子子宮腔內(nèi)移植嬰兒在廣州中山大學(xué)附屬醫(yī)院分娩,但技術(shù)未推廣。1992年6月12日,首例贈(zèng)卵試管嬰兒誕生;1995年2月6日,首例凍融胚胎試管嬰兒誕生;1996年9月8日,首例代孕試管嬰兒誕生;上述成果均來(lái)自北醫(yī)三院。1989年,放棄腹腔鏡取卵,陰道鏡下經(jīng)陰道取卵成為常規(guī)手術(shù)。經(jīng)過(guò)20年的努力,臨床妊娠率由1987年6.2%(2/32)和1988年4.4%(2/45),發(fā)展到目前35%~45%,活產(chǎn)率25%[23]。我國(guó)首例經(jīng)PGD的女?huà)胗?998年在中山醫(yī)科大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)中心誕生。整體上說(shuō),我國(guó)PGD的發(fā)展相對(duì)緩慢,限制了PGD的應(yīng)用,使其臨床效應(yīng)未能得到充分發(fā)揮。目前,全國(guó)只有3~5家生殖中心能真正將PGD作為一種常規(guī)的診斷技術(shù),能夠診斷的病種也非常有限,主要是染色體疾病。其原因除了PGD技術(shù)上的難度要求較高外,缺乏有關(guān)技術(shù)或程序的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范也是限制PGD臨床應(yīng)用的一個(gè)因素。通過(guò)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),我國(guó)大陸廣東、上海、湖南、浙江、河南、山東、云南均報(bào)道了PGD周期的成功案例,所診斷的疾病有:杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良、21-三體綜合征,α、β-地中海貧血,羅伯遜易位,非整倍體篩查,Y染色體微缺失及染色體相互易位等。1999年,中山大學(xué)生殖中心應(yīng)用成熟的顯微操作技術(shù)進(jìn)行胚胎細(xì)胞活檢,活檢的單個(gè)卵裂球用熒光定量PCR技術(shù)進(jìn)行診斷,獲得國(guó)內(nèi)首例α地中海貧血胚胎種植前基因診斷后妊娠成功[24]。2003年,該中心應(yīng)用單細(xì)胞多重巢式PCR技術(shù)對(duì)β地貧進(jìn)行植入前遺傳學(xué)診斷,達(dá)到優(yōu)生目的[25]。廣西婦幼保健院生殖中心與中山大學(xué)第一附屬醫(yī)院生殖中心合作,采用跨越斷裂點(diǎn)PCR技術(shù)對(duì)α地中海貧血攜帶者夫婦進(jìn)行PGD獲得臨床妊娠,為廣西地貧的預(yù)防提供了一個(gè)可供選擇的方法[26]。中南大學(xué)鐘昌高等采用巢式PCR分別擴(kuò)增患者和攜帶者的單個(gè)淋巴細(xì)胞、行體外授精-胚胎移植治療的健康志愿捐獻(xiàn)者的單個(gè)卵裂球細(xì)胞的DMD基因48號(hào)外顯子缺失位點(diǎn),建立穩(wěn)定的經(jīng)單細(xì)胞基因診斷DMD的方法;進(jìn)一步對(duì)在該中心接受超排和體外授精-胚胎移植治療的DMD攜帶者的胚胎活檢后完成PGD,根據(jù)診斷結(jié)果選擇健康的優(yōu)質(zhì)胚胎移植入子宮,達(dá)到了阻斷DMD患兒出生的目的[27]。山東省立醫(yī)院顏軍昊等運(yùn)用2l號(hào)染色體著絲粒探針熒光原位雜交技術(shù)對(duì)生育過(guò)21三體患兒的高育齡婦女的胚胎進(jìn)行植入前遺傳學(xué)診斷,避免了非整倍體患兒的出生[28]。鄭州大學(xué)李剛等應(yīng)用FISH方法進(jìn)行PGD,預(yù)防遺傳病高危夫婦流產(chǎn)和染色體異?;純撼錾〉昧诉M(jìn)展[29]。浙江大學(xué)徐晨明等應(yīng)用探針對(duì)卵裂球進(jìn)行熒光原位雜交分析,對(duì)羅伯遜易位患者進(jìn)行PGD,防止了患兒出生[30]。
關(guān)鍵詞 男性不育 染色體 核型
造成男性無(wú)癥的原因很多,染色體異常是其中重要原因之一。在此,對(duì)珠海市婦幼保健院生殖中心121例男性不育患者進(jìn)行外周血染色體分析,以明確病因,輔助臨床診斷及治療,并進(jìn)行生育指導(dǎo)。
資料與方法
2010年1~12月收治男性不育患者121例,均已排除泌尿生殖道感染、精索靜脈曲張、輸精管發(fā)育不良、隱睪、女方不孕等原因造成的男性不育,取外周血進(jìn)行淋巴細(xì)胞染色體分析。年齡25~40歲,常規(guī)分析方法及診斷參考WHO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
方法:抽取受檢者的外周靜脈血2.0ml,采用EDTA抗凝,用含有小牛血清的RPM培養(yǎng)基做體外淋巴細(xì)胞培養(yǎng),收獲細(xì)胞制片,染色體常規(guī)胰酶消化G顯帶分析,必要時(shí)做C顯帶,銀染。計(jì)數(shù)25個(gè)中期分裂相核型,分析3個(gè)顯帶良好的核型,嵌合體計(jì)數(shù)100個(gè)或200個(gè)核型以確定其比例。大Y是指Y≥18號(hào)染色體,小Y是指Y≤21號(hào)染色體。
結(jié) 果
121例男性不育患者中染色體異常21例,占全部檢查者的17.4%。其中性染色體異常15例,占全部檢查的12.4%。檢查核型結(jié)果,見(jiàn)表1。
男性不育患者中,染色體異常所占比例2.2%~48.3[1],本次檢查有異常核型患者21例,異常率17.4%,結(jié)果與報(bào)道相符。
討 論
有學(xué)者調(diào)查在男性不育患者中,常染色體異常3%~5%,性染色體異常(以Y為主)約10.5%,本組男性不育病例中,性染色體異常12.4%,性染色體異常發(fā)生率明顯高于常染色體異常,其中以克氏綜合征多見(jiàn)。
性染色體異常:⑴性染色體數(shù)目異常:本組病例以克氏綜合征多見(jiàn),核型為47,XXY,或嵌合體46,XY/47,XXY?;颊咧橇菊;蚵燥@遲鈍,身材高大,四肢細(xì)長(zhǎng),短小,發(fā)育不良,無(wú)生成,有男性發(fā)育,胡須、腋毛、稀少。克氏綜合征多余的X染色體來(lái)自于父親或者母親減數(shù)分裂時(shí)染色體的不分離,X染色體的數(shù)目越多其表現(xiàn)型越接近女性。多數(shù)患者的發(fā)育較小或有隱睪史,這說(shuō)明X染色體對(duì)男性性腺的發(fā)育有著重要影響,X和Y染色體的平衡性對(duì)于早期胚胎的發(fā)育極其重要。⑵核型為46,XX的男性:身材矮小,臨床表現(xiàn)似克氏綜合征,超聲波檢查未見(jiàn)女性生殖器官,對(duì)此目前有四種解釋:①它是一種性嵌合體,但含Y的細(xì)胞是隱匿的,不易被檢出。②Y染色體和常染色體或X染色體之間在減數(shù)分裂時(shí)有染色體片段交換,使含SRY基因的染色體片段易位到常染色體或X染色體上。③常染色體基因突變,突變基因?qū)е翲-Y抗原的表達(dá)。④一條X染色體的短臂上能抑制發(fā)育的片段丟失或失活[2]。⑶核型為46,XY,大Y或46,XY,小Y個(gè)體:Y染色體產(chǎn)生的臨床效應(yīng)一直以來(lái)都有爭(zhēng)議,有人認(rèn)為大Y屬染色體多態(tài)變異,是一種正常的遺傳,無(wú)臨床意義。據(jù)表1結(jié)果和臨床表現(xiàn)相結(jié)合,筆者認(rèn)為大Y地臨床意義是不可忽略的,大Y不能視之為正常的核型。小Y得臨床表現(xiàn)為小,小,與正常Y染色體對(duì)比,除了大小不同外,形態(tài)和分帶均沒(méi)有變化,導(dǎo)致小的可能性是Y染色體減少的染色質(zhì)成分影響了基因的正常表達(dá),從而導(dǎo)致性器官的發(fā)育不全[3]。⑷倒位Y染色體:患者表現(xiàn)為表型正常,但檢查為數(shù)量明顯減少?;颊叩谋硇驼S锌赡苁且?yàn)榈刮徊⒉灰疬z傳物質(zhì)的丟失?;颊呱芰Ξ惓5脑蚩赡苁堑刮辉斐扇旧w結(jié)構(gòu)畸形,配子基因缺失和重復(fù)。倒位Y染色體的攜帶者,在生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂過(guò)程中,根據(jù)配子形成中同源染色體節(jié)段相互配對(duì)規(guī)律,將形成特有的倒位圈。一般來(lái)說(shuō),倒位片段越短,其重復(fù)和缺失的部分越長(zhǎng),形成配子和合子正常發(fā)育的可能性越小,臨床表現(xiàn)早期流產(chǎn),死產(chǎn)的可能性相對(duì)較低。相反,倒位片段越長(zhǎng),其重復(fù)缺失部分越短,早期流產(chǎn),死產(chǎn)的可能性相對(duì)較高。
常染色體異常:①常染色體畸變:本組病例中常染色體畸變有3例,包括異位2例,倒位1例。本組病例中常染色體畸變比例少,且常染色體畸變包括46,XY,inv(9)。以前很多學(xué)者認(rèn)為9號(hào)染色體倒位是正常的多態(tài)現(xiàn)象,沒(méi)有遺傳物質(zhì)的丟失不影響表型。但近年來(lái),越來(lái)越多得學(xué)者提出了不同意見(jiàn),大量資料表明很多的不育、胎兒畸型、自然流產(chǎn)等與9號(hào)染色體臂間倒位有著一定的關(guān)系[4]。②常染色體變異:本組病例中有2例46,XY,9qh+,1例46,XY,13s+。對(duì)于此類染色體次縊痕增加及隨體的增粗,很多學(xué)者認(rèn)為與男性不育無(wú)直接關(guān)系,但臨床上又無(wú)法忽略此方面因素所造成的影響。
其他因素導(dǎo)致的生育障礙:本組病例中常染色體變異核型100例,即這些患者的不育不是由染色體變異造成的,可能存在需要分子生物學(xué)技術(shù)才能確定的基因突變所導(dǎo)致的產(chǎn)生障礙或非遺傳學(xué)因素造成。Y染色體長(zhǎng)臂上存在著控制生成的基因位點(diǎn)AZF,它的缺失或微缺失可導(dǎo)致嚴(yán)重的少精、弱精甚至無(wú)精。而AZF中最常見(jiàn)的缺失因子是DAZ基因。DAZ基因缺失是造成無(wú)癥的一個(gè)重要原因[5]。
綜上所述,染色體的異常已嚴(yán)重影響男性不育,這些患者的生成與的質(zhì)量均受到不同程度的影響。因此,在臨床上對(duì)無(wú)明確原因的少精、弱精、無(wú)精癥,或體檢懷疑染色體疾病,應(yīng)進(jìn)行染色體核型分析,及早查清病因,減少缺陷兒的發(fā)生,為進(jìn)一步的治療提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:光遺傳;抑郁癥;抑郁小鼠模型
中圖分類號(hào):F24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.19.041
抑郁癥是一種會(huì)嚴(yán)重危害人類身心健康的精神疾病,是當(dāng)今社會(huì)中很常見(jiàn)的一種情緒障礙綜合征。抑郁癥患者會(huì)呈現(xiàn)出焦慮,自卑,厭世,心境低落等癥狀,重者甚至產(chǎn)生自殺傾向。隨著社會(huì)壓力的不斷增大和現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快,抑郁癥發(fā)病率也呈現(xiàn)快速上升的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì),約13%-20%的人曾有過(guò)抑郁的體驗(yàn),人群中的抑郁癥終生患病率更高達(dá)6.1%-9.5%之多。抑郁癥已然成為世界常見(jiàn)的疾病之一,研究降低其發(fā)病率的科學(xué)方法成為了迫在眉睫的事情。抑郁癥的生物學(xué)機(jī)制以及治療手段都需要進(jìn)一步的科學(xué)突破,近年來(lái)光遺傳學(xué)的快速發(fā)展,為我們提供了研究神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制的強(qiáng)有力工具。本研究利用光遺傳學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究與抑郁癥發(fā)病相關(guān)的腦區(qū),從而為抑郁癥發(fā)病機(jī)制理解及治療提供更好的幫助。
1抑郁癥
作為一種嚴(yán)重的精神疾病,科學(xué)界提出幾種抑郁癥的發(fā)病機(jī)制假說(shuō),包括幾點(diǎn):
(1)神經(jīng)環(huán)路假說(shuō):該假說(shuō)認(rèn)為抑郁癥是由多個(gè)腦區(qū)參與的,綜合調(diào)控發(fā)生的。負(fù)責(zé)情感,決斷,賞罰的腦區(qū)對(duì)抑郁癥的關(guān)系尤為密切。
(2)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)功能低下假說(shuō):多巴胺,去甲腎上腺素和五羥色胺等單胺類物質(zhì)參與了精神活動(dòng),情緒反應(yīng),體溫調(diào)節(jié)等生理反應(yīng)。該假說(shuō)認(rèn)為患者腦內(nèi)的單胺遞質(zhì)水平,即5-羥色胺,多巴胺和去甲腎上腺素神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)功能的低下導(dǎo)致了抑郁癥。
(3)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)缺乏假說(shuō):在神經(jīng)發(fā)育過(guò)程中的生長(zhǎng)因子對(duì)成年大腦的可塑性起著重要的作用。其中作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中分布最廣泛,含量最多的腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)神經(jīng)元的生長(zhǎng),分化和損傷修復(fù)功能起重要作用。
類似于舍曲林,帕羅西汀和氟西汀的藥物進(jìn)行的藥物治療和其他形式的治療手段是目前常見(jiàn)的抑郁癥治療方法,雖然這些治療方法的見(jiàn)效較快,但是由于抑郁癥具有高復(fù)發(fā)性和隱匿性,患者服用的不少藥物都有不良副作用。
2光遺傳學(xué)技術(shù)
光遺傳學(xué),是將光敏感離子通道蛋白神經(jīng)元表達(dá),并利用特定波長(zhǎng)的光照激發(fā)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)對(duì)象精細(xì)調(diào)控的學(xué)科,即通過(guò)操縱神經(jīng)元來(lái)興奮或抑制靶細(xì)胞和靶器官。該技術(shù)可以對(duì)哺乳動(dòng)物大腦組織進(jìn)行無(wú)損傷的操控,它具有目的性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高,細(xì)胞特異性強(qiáng)等特點(diǎn)。是由2005年Boyden等人證明光刺激綠藻視蛋白可以使神經(jīng)元產(chǎn)生應(yīng)答而發(fā)現(xiàn)的技術(shù)。近年來(lái),光遺傳學(xué)在復(fù)雜的生物學(xué)機(jī)制探究,尤其是腦科學(xué)等領(lǐng)域的研究中得到了廣泛的應(yīng)用。2011年,NatureMethods將光遺傳學(xué)技術(shù)譽(yù)為了21世紀(jì)神經(jīng)生物學(xué)中最具影響力的技術(shù)。
光敏感蛋白在光遺傳研究中發(fā)揮著重要的作用,它是光遺傳學(xué)的主要工具,被發(fā)現(xiàn)于單細(xì)胞微生物如綠藻、單胞菌的視蛋白中。光敏感蛋白根據(jù)不同的效應(yīng)可以分為興奮性光敏感蛋白和抑制性光敏感蛋白兩種。視紫紅質(zhì)-2(ChR2)是目前最常用的興奮性光敏感蛋白,它在被藍(lán)光激活后,陽(yáng)離子內(nèi)流使細(xì)胞去極化,產(chǎn)生動(dòng)作電位,提高興奮性。視紫紅質(zhì)(NpHR)是一種常見(jiàn)的抑制性光敏感蛋白,在被黃光激活后會(huì)使細(xì)胞膜超極化,從而抑制細(xì)胞的興奮。
光遺傳學(xué)技術(shù)自問(wèn)世來(lái),廣泛應(yīng)用于動(dòng)物行為研究,比如用光遺傳學(xué)技術(shù)使果蠅體內(nèi)的多巴胺大量釋放,在斑馬魚(yú)的軀體感覺(jué)神經(jīng)元的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,也發(fā)現(xiàn)光照可以使其產(chǎn)生逃避的游泳活動(dòng)等。在神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域尤其是精神類疾病等研究中的應(yīng)用也非常廣泛,可以用于研究焦慮,藥物成癮,恐懼和抑郁癥等領(lǐng)域。利用光遺傳學(xué)技術(shù),有研究發(fā)現(xiàn)中腦腹側(cè)被蓋區(qū)(VTA)的神經(jīng)元可以讓小鼠表現(xiàn)出糖水偏好減少和社交逃避等特征;光遺傳學(xué)刺激內(nèi)側(cè)前額葉(mPFC)可以讓“易感”小鼠產(chǎn)生抗抑郁的作用等結(jié)論,大量研究表明光遺傳學(xué)技術(shù)在抑郁癥研究中可以發(fā)揮重要的作用。
3光遺傳學(xué)探究抑郁癥發(fā)病實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
3.1腦區(qū)選擇
(1)前額葉皮質(zhì):前額葉皮質(zhì)(PFC)是指覆蓋大腦額葉前部表面的皮層結(jié)構(gòu)。在社會(huì)認(rèn)知的領(lǐng)域中,PFC對(duì)情緒認(rèn)知,社會(huì)推理,心理和決策推斷等問(wèn)題產(chǎn)生了重要影響?,F(xiàn)代研究表明,前額葉皮質(zhì)功能的異常與抑郁癥相關(guān)。
(2)中腦腹側(cè)被蓋區(qū)(VTA):中腦腹側(cè)被蓋區(qū)產(chǎn)生的多巴胺可能參與了抑郁癥的發(fā)生。對(duì)多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行特異性的激活或者抑制,可以較為明顯的影響實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的抑郁表現(xiàn)。
(3)伏隔核:伏隔核參與了獎(jiǎng)賞環(huán)路的組成,伏隔核的損傷與缺失行為的發(fā)生和發(fā)展有著必然關(guān)系。科學(xué)家們認(rèn)為慢性應(yīng)激是會(huì)導(dǎo)致抑郁癥發(fā)病的最主要的因素之一,會(huì)最終引起獎(jiǎng)賞系統(tǒng)GABA能神經(jīng)元受損。
(4)杏仁核:杏仁核與內(nèi)分泌調(diào)節(jié)和自主神經(jīng)活動(dòng)的調(diào)節(jié)有著非常密切的關(guān)系,因?yàn)樾尤屎擞锌赡苁菣C(jī)體的情緒整合中樞,可以將感覺(jué)信息投射到皮層、下丘腦和腦干諸核團(tuán),形成意識(shí)水平的情緒反應(yīng)。
3.2前期準(zhǔn)備
選擇同批次相同重量的同齡成年小鼠共100只小鼠,其中對(duì)照組20只小鼠,實(shí)驗(yàn)組80只小鼠。實(shí)驗(yàn)組共分為16組,四種腦區(qū),每種腦區(qū)又分別注射興奮性光敏感蛋白ChR2和抑制性光敏感蛋白NpHR,同一腦區(qū)注射相同的光敏感蛋白的小鼠又分為兩組進(jìn)行不同方式抑郁癥小鼠建模。對(duì)照組注射攜帶GFP的病毒載體。各組小鼠在相應(yīng)腦區(qū)注射相應(yīng)視蛋白后,按腦區(qū)分類將光纖分別埋入DP,MO,VTA,PFC四種腦區(qū)注射上方附近,術(shù)后對(duì)小鼠進(jìn)行單籠飼養(yǎng),約3到4周后開(kāi)始進(jìn)行行為學(xué)試驗(yàn)。3.3建立抑郁癥研究的模型
(1)糖水偏好模型。將各組小鼠放在一系列的溫和應(yīng)激之下,使其受到不可預(yù)知的刺激。這些刺激包括使小鼠挨餓,不定時(shí)潑灑冰水,束縛小鼠等等。在經(jīng)過(guò)三周的溫和刺激之后,觀察小鼠對(duì)糖水的偏好性并同對(duì)照組對(duì)比,小鼠對(duì)于糖水的偏好明顯降低,并同時(shí)出現(xiàn)攻擊力降低,毛色變差等現(xiàn)象。判斷為小鼠的缺乏,成功建立抑郁癥基礎(chǔ)模型。
(2)公鼠造模。經(jīng)過(guò)篩選,選擇進(jìn)攻能力較強(qiáng)的大鼠(大白),和進(jìn)攻能力很弱的小鼠(小黑)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將小黑作為入侵鼠放在大白的籠子中,并讓他們進(jìn)行身體接觸,每天15分鐘左右。在每天其余時(shí)間內(nèi)將大白和小黑用帶小孔的透明隔板隔開(kāi),讓小黑可以看到聞到大白,從而對(duì)小黑造成心理陰影。十五天后,將大白盒小黑共同放入社會(huì)交互實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行社會(huì)交互實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)箱中分為了角落區(qū)和交互區(qū)。分別在交互區(qū)有大白和無(wú)大白的情況下,觀察小黑在角落區(qū)和交互區(qū)停留的時(shí)間多少,成功建立抑郁癥基礎(chǔ)模型。
3.4利用光遺傳學(xué)技術(shù)操縱興奮或抑制小鼠的腦區(qū)
分別用公鼠造模和糖水偏好兩種基礎(chǔ)模型得到的抑郁小鼠進(jìn)行光遺傳學(xué)操作實(shí)驗(yàn)。已注射光敏感蛋白的實(shí)驗(yàn)小鼠,可以在適合光刺激情況下興奮(ChR2)或抑制(NpHR)該腦區(qū)的神經(jīng)元,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該4個(gè)腦區(qū)的調(diào)控,探究相應(yīng)腦區(qū)的興奮或抑制對(duì)抑郁癥小鼠模型行為的影響。
將不同的抑郁癥建模方式得到的小鼠,選擇固定頻率對(duì)相應(yīng)腦區(qū)進(jìn)行光刺激一段時(shí)間,對(duì)于“公鼠造模模型實(shí)驗(yàn)組”,統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)小鼠在角落區(qū)和交互區(qū)停留的時(shí)間比例,對(duì)于“糖水偏好實(shí)驗(yàn)組”,觀察統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)小鼠對(duì)糖水的喜好程度,根據(jù)光刺激前后小鼠行為變化來(lái)推斷抑郁癥發(fā)病相關(guān)的腦區(qū)。
4總結(jié)與展望
1997年的科幻電影《Gattaca》(《太空夢(mèng)》)講述了一個(gè)“基因決定命運(yùn)”的未來(lái)世界。男主人公因?yàn)闄z測(cè)出帶有近視、心臟病等缺陷基因,被預(yù)言將一生身體虛弱甚至早早死亡。他從出生起就被排除在“精英人群”之外,盡管向往太空,并且一直為此付出不懈的努力,但卻無(wú)緣而且無(wú)權(quán)接受宇航員的專業(yè)訓(xùn)練。當(dāng)時(shí)的人們或許不會(huì)想到,類似的故事發(fā)生在現(xiàn)實(shí)生活中只經(jīng)過(guò)了短短十來(lái)年的時(shí)間。
2009年6月,以高分通過(guò)廣東省佛山市公務(wù)員考試的小周、小謝和小唐被要求在體檢復(fù)檢中進(jìn)行基因檢測(cè),繼而因“攜帶地中海貧血基因”被取消了錄用資格。3名考生認(rèn)為佛山市人保局“基因歧視”,并將之告上法庭,此案被稱為“中國(guó)基因歧視第一案”。2010年9月3日此案以3考生敗訴宣告結(jié)案,但是它在社會(huì)上引發(fā)的熱議還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有落下帷幕。
地貧基因攜帶=血液病?
法院宣判的重要依據(jù)之一,就是根據(jù)中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所所出具的咨詢回復(fù)意見(jiàn),認(rèn)定“3考生攜帶地貧基因的事實(shí)構(gòu)成醫(yī)學(xué)理論上的‘血液病’同時(shí)也屬于《公務(wù)員錄用體檢通用標(biāo)準(zhǔn)》法律意義上的‘血液病’”。
地中海貧血(Thalassemia)又稱海洋性貧血,因其在地中海地區(qū)最早被報(bào)道也較為多發(fā)而得名,是一系列遺傳性的溶血性貧血病的總稱。在人的血液中,紅細(xì)胞中的血紅蛋白擔(dān)負(fù)著攜帶氧氣以供應(yīng)全身細(xì)胞生命代謝的需要的重任,而地貧患者紅細(xì)胞運(yùn)輸氧氣的能力有限,同時(shí)伴有紅細(xì)胞脆性和發(fā)生溶血的危險(xiǎn),從而會(huì)造成貧血。
地中海貧血可分為a、B、p和4種類型,小周等被檢出的是a型地中海貧血,即a珠蛋白基因缺陷造成的地中海貧血。人類的a珠蛋白基因有4個(gè),分別位于兩條染色體上,當(dāng)4個(gè)基因均缺失或缺陷時(shí),患者通常不能存活。3個(gè)基因缺失或缺陷時(shí),患者表現(xiàn)為輕度到中度的貧血。在2個(gè)基因缺失或缺陷的輕型和1個(gè)基因缺失或缺陷的靜止型地貧中,如果缺陷基因局限于1條染色上,就稱為“地貧基因攜帶”。小周等3位基因檢測(cè)的結(jié)果正是屬于這種類型。這類的地貧在臨床上沒(méi)有癥狀,一般也無(wú)須治療,醫(yī)生最多只是建議注意避免長(zhǎng)期劇烈運(yùn)動(dòng)以及不到高原工作。
“地貧基因攜帶”雖然從名義上屬于“血液病”,但是它又和白血病、血友病、再生障礙性貧血等尋常意義上的血液病有著本質(zhì)差別。
既然我國(guó)在招生和招工的體檢標(biāo)準(zhǔn)中,已經(jīng)將血色素含量、肝功能異常等項(xiàng)目做了非常詳細(xì)的規(guī)定和解釋,避免將一些“沒(méi)有明顯癥狀、基本不影響工作能力”的疾病作為判定受檢者“不適合求學(xué)或者工作”的理由,那么,為什么不可以在血液病、免疫系統(tǒng)疾病以及慢性病這些機(jī)理復(fù)雜、病情千差萬(wàn)別的疾病的判定上也效法這一點(diǎn)呢?
基因≠命運(yùn)的宣判
將攜帶某種“不利基因”作為“體檢不合格”的理由,實(shí)際上是將“疾病基因”等同于患病,這在科學(xué)上和邏輯上都是站不住腳的。
人類基因組計(jì)劃完成之初,人們?cè)芘d奮地宣告破解生命的奧秘將指日可待。但是。隨著科研的進(jìn)展,人們愈發(fā)發(fā)現(xiàn),獲取基因信息只是萬(wàn)里的最初一小步,我們只是接觸到了生命最基本的藍(lán)圖,如何從這藍(lán)圖搭建起支撐生命的血肉之軀,還有無(wú)數(shù)的謎團(tuán)等待我們解讀。
應(yīng)該說(shuō),基因只是決定生物性狀(遺傳學(xué)上稱作表型)的“內(nèi)因”之一,其是否表達(dá),表達(dá)的程度都與外界環(huán)境的誘導(dǎo)息息相關(guān)。就好像同卵孿生的兄弟或者姐妹之間就具有完全相同的核基因型,但是后天影響,會(huì)讓他們成長(zhǎng)為極富個(gè)性的不同個(gè)體。如果只片面地強(qiáng)調(diào)基因的作用,認(rèn)為僅僅基因就可以注定一個(gè)人的一切,就好像把雞蛋放在冰箱里還希望它能孵出小雞一樣,是非常可笑的。
具體到人類的疾病,這是一門(mén)非常深?yuàn)W的學(xué)問(wèn)。有些疾病屬于遺傳病,而大部分還只是“受遺傳因素影響的疾病”,易感基因只能反映癥狀前的患病傾向,并不等同于致病基因。哪怕是在遺傳病當(dāng)中,也不可能下斷言說(shuō)帶有某個(gè)基因就一定會(huì)患病。即便是目前研究比較透徹、機(jī)理明確的、由較少的基因控制的遺傳病,也只有在致病基因?yàn)轱@性或者隱形基因純合子的時(shí)候才會(huì)發(fā)病。如果致病基因?yàn)殡[形基因,攜帶者是不會(huì)表現(xiàn)出癥狀的,但要注意避免和另一個(gè)同種疾病異性基因攜帶者婚配,生出隱形純合子的患兒。再退一步說(shuō),就算致病的是顯性基因,根據(jù)基因顯性作用是否完全,病情也會(huì)千差萬(wàn)別。所以,將帶有某種疾病易感基因等同于疾病患者是簡(jiǎn)單而粗暴的。
另外,還有一個(gè)發(fā)病時(shí)間的問(wèn)題。有些疾病在人很小的時(shí)候就會(huì)發(fā)病,而有些疾病,如亨廷頓氏舞蹈癥,其病情有一個(gè)逐漸累積的過(guò)程,大部分病人發(fā)病時(shí)已經(jīng)五六十歲,接近或者到達(dá)了正常的退休年齡,如果由于其基因而認(rèn)定其沒(méi)有工作能力,顯然是不合理的。
攜帶疾病基因的好處
更何況,據(jù)遺傳學(xué)家估計(jì),其實(shí)每個(gè)人身上至少帶有五六種以上的疾病相關(guān)基因,只是因?yàn)樗鼈儧](méi)有機(jī)會(huì)表現(xiàn)出來(lái),所以絕大多數(shù)人一輩子都不會(huì)知道罷了。如果將帶有疾病相關(guān)基因的人都視作病人的話,那么可以肯定地說(shuō),全世界沒(méi)有一個(gè)完全健康的人。
其實(shí)從某種角度上來(lái)說(shuō),有些疾病相關(guān)基因帶來(lái)的也未必全是負(fù)面影響。在生命的演化過(guò)程中,存在本身很多時(shí)候就意味著具有一定合理的理由。例如地貧攜帶者的紅細(xì)胞出現(xiàn)異常,就不適合瘧原蟲(chóng)寄生,因此其對(duì)瘧疾的抵抗能力要強(qiáng)于正常人。在非洲、中國(guó)兩廣云貴等瘧疾仍然肆虐的地區(qū),地中海貧血基因攜帶者的比率就比世界上其他地區(qū)要來(lái)得高,這是進(jìn)化上的一種保護(hù)性的適應(yīng)現(xiàn)象。
誰(shuí)有權(quán)看我的基因?
此案的另一個(gè)爭(zhēng)議的核心是:用人單位及其指定醫(yī)療機(jī)構(gòu)是否有權(quán)要求或強(qiáng)迫雇員進(jìn)行基因檢測(cè)。這涉及到基因檢測(cè)是否必要,或者說(shuō)是基因檢測(cè)的適用范圍的問(wèn)題。從公共健康的角度上來(lái)看,基因技術(shù)的發(fā)展原本是一件好事。北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部醫(yī)學(xué)人文系的胡林英副教授表示, “預(yù)報(bào)性基因檢測(cè)能使那些原先并不知道自己處于易感狀態(tài)的人,有機(jī)會(huì)通過(guò)基因檢測(cè)獲知自己對(duì)某種疾病的易感性,從而提前有針對(duì)性地加以預(yù)防,因此,社會(huì)立法應(yīng)該鼓勵(lì)公眾充分利用基因檢測(cè),預(yù)防潛在的疾病風(fēng)險(xiǎn)”。
但與此同時(shí),基因也是一種隱私。四川大學(xué)法學(xué)院周偉教授強(qiáng)調(diào),“由于一旦被確定系特定基因型的攜帶者,健康個(gè)體即可被斷言在未來(lái)可能會(huì)成為某種疾病的患者,或者較之于其他非攜帶者有更大的幾率罹患某種疾病”,因此, “公民享有的基因隱私既包括通常意義上隱私權(quán)所包含的知曉自身的基因構(gòu)成狀況且獨(dú)占該信息不為他人所知悉的權(quán)利,也包括獨(dú)有的不知曉自身基因構(gòu)成狀況,且阻止他人知曉自身基因構(gòu)成狀況的權(quán)利,亦即‘基因的不知情權(quán)’”。
比如說(shuō)有乳腺癌家族史的女性進(jìn)行BRCA(乳腺癌相關(guān)基因)的基因檢測(cè),如
果檢測(cè)結(jié)果是陽(yáng)性的話,該女性很可能會(huì)在冒著罹患乳腺癌失去生命的危險(xiǎn),和進(jìn)行預(yù)防性切除手術(shù)之間反復(fù)煎熬。這種巨大的精神壓力非但是沒(méi)有必要,而且是非常不人道的。因此。除非是刑事訴訟法授權(quán)的法醫(yī)鑒定等,基因檢測(cè)應(yīng)該是建立在本人(在本人無(wú)完全民事行為能力時(shí)其監(jiān)護(hù)人)知情同意的基礎(chǔ)上。任何人或機(jī)構(gòu)都沒(méi)有權(quán)力在未征得本人書(shū)面同意的前提下將檢測(cè)結(jié)果透露給第三者,更不能將其用作醫(yī)學(xué)之外的用途。
基因岐視,每個(gè)人都可能成為受害者
無(wú)獨(dú)有偶,就在“中國(guó)基因歧視第一案”還鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的時(shí)候,有媒體曝出某資深的審計(jì)專業(yè)人士郎浩(化名)因?yàn)椤皯岩傻刎殹倍谇舐氈斜粡V州某知名國(guó)企拒之門(mén)外的新聞,說(shuō)明類似的基因歧視事件正在向其它領(lǐng)域蔓延。這為我們又一次敲響了警鐘:既然政府機(jī)關(guān)可以要求檢查求職者的基因信息,那么,企業(yè)和其他用人單位自然也有可能群起而仿效。
地貧基因在我國(guó)南部省份攜帶率非常高,廣東省就達(dá)到了12%,一旦這種歧視的風(fēng)氣受到助長(zhǎng),后果將會(huì)非常嚴(yán)重。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)饒毅教授在接受本刊采訪時(shí)也指出: “我們所有的人,都攜帶不同的基因突變,有些在某些情況下就成了發(fā)病因素,目前能檢測(cè)其中的一部分、不能檢測(cè)全部。如果繼續(xù)按廣東佛山的做法,以后我們?nèi)w都要失去工作?!?/p>
此外,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院,北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生命倫理學(xué)研究中心的研究員還警告我們這些案件還可能帶來(lái)一些其它的憂慮。其一,可能會(huì)造成“隱形”的基因歧視,比如雇主不明說(shuō)是因?yàn)榛虻膯?wèn)題而以其他的理由拒絕錄用;其二, “這個(gè)案件也向社會(huì)公眾傳遞了基因攜帶者在求職時(shí)不受歡迎的信息,這也許會(huì)增加現(xiàn)實(shí)生活中對(duì)攜帶者的區(qū)別對(duì)待,比如在擇偶方面”(《醫(yī)學(xué)論壇網(wǎng)》),甚至加深社會(huì)的分化。極端情況下,還會(huì)導(dǎo)致“試圖通過(guò)控制婚配遺傳因子來(lái)改進(jìn)人種”的“基因法西斯主義”。
而且,由于可見(jiàn)的歧視行為,長(zhǎng)此以往大家對(duì)基因檢測(cè)的態(tài)度必定是恐懼和抵觸的,對(duì)公眾健康事業(yè)而言,可能會(huì)喪失一些預(yù)防疾病的機(jī)會(huì),對(duì)基因科學(xué)的發(fā)展來(lái)說(shuō),公眾的拒絕也勢(shì)必會(huì)造成負(fù)面的效應(yīng)。如何有效地規(guī)范基因檢測(cè),避免基因歧視已經(jīng)是當(dāng)前不容回避而且迫在眉睫的問(wèn)題,如果容忍基因技術(shù)的濫用,人人都將成為基因歧視的受害者。
未雨綢繆。積極立法
早在1997年11月11日,聯(lián)合國(guó)教科文組織就通過(guò)了《世界人類基因組與人權(quán)宣言》,明確指出: “每個(gè)人不管他們的遺傳特征如何,都有權(quán)利要求尊重他們的尊嚴(yán),尊重他們的權(quán)利”,“任何人都不應(yīng)受到基于遺傳特征的歧視,因?yàn)檫@類歧視是要侵犯人權(quán)、基本自由和人類尊嚴(yán)的?!边@也是歐美等國(guó)家反基因歧視立法的依據(jù)之一。
我國(guó)的《就業(yè)促進(jìn)法》當(dāng)中也有明文規(guī)定,禁止對(duì)傳染病病原攜帶者進(jìn)行歧視?!斑@不是醫(yī)學(xué)問(wèn)題,是倫理學(xué)問(wèn)題”,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所、中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)系的研究員黃尚志強(qiáng)調(diào)。
現(xiàn)在佛山一案已經(jīng)引發(fā)了社會(huì)各界,如法學(xué)、倫理學(xué)、社會(huì)學(xué)和遺傳學(xué)學(xué)術(shù)界對(duì)基因歧視這一問(wèn)題的廣泛關(guān)注,反映了民眾期望用法律保護(hù)弱勢(shì)群體的權(quán)利和利益的強(qiáng)烈愿望,社會(huì)各界也都在積極呼吁盡快開(kāi)展反基因歧視的立法研究。
1 單核苷酸多態(tài)性概述
單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)是指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸變異所引起的DNA序列多態(tài)性,包括單堿基的轉(zhuǎn)化、顛換、插入和缺失等[4],其群體發(fā)生頻率大于1%。根據(jù)所在位置不同,SNP可分為編碼區(qū)SNP(coding SNP, cSNP)、內(nèi)含子區(qū)SNP和調(diào)控區(qū)SNP(regulatory SNP,rSNP)。其中,cSNP根據(jù)是否改變編碼的氨基酸又可分為同義cSNP(synonymous cSNP)和非同義cSNP(non-synonymous cSNP)。不同類型SNP可以通過(guò)不同機(jī)制影響基因功能。非同義cSNP 可引發(fā)蛋白質(zhì)氨基酸序列發(fā)生改變,通常是導(dǎo)致生物性狀改變的直接原因。同義cSNP 可通過(guò)改變mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)[5]、翻譯速度[6],致使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。內(nèi)含子區(qū)SNP 能夠改變剪接位點(diǎn)的活性,進(jìn)而影響基因的功能[7]。調(diào)控區(qū)的rSNP 則可通過(guò)影響啟動(dòng)子元件來(lái)調(diào)控基因的表達(dá)。作為繼限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)和微衛(wèi)星多態(tài)性(microsatellite polymorphism)后的第三代遺傳標(biāo)記,SNP具有以下優(yōu)點(diǎn):①數(shù)量巨大,分布廣泛,是人類最常見(jiàn)的可遺傳變異;②具有高度穩(wěn)定性,突變率極低;③部分SNP可能會(huì)影響基因的表達(dá)水平或產(chǎn)物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能;④SNP只有兩種等位基因型(雙等位基因標(biāo)記),易于基因分型及估算等位基因頻率,有助于實(shí)現(xiàn)SNP快速、自動(dòng)化及規(guī)?;瘷z測(cè)。
上述遺傳學(xué)和生物學(xué)特性決定了SNP更適合應(yīng)用于復(fù)雜性狀和復(fù)雜疾病的遺傳機(jī)制研究。此類研究主要有以下三個(gè)方面:①基于遺傳流行病學(xué)的關(guān)聯(lián)分析,研究SNP引起個(gè)體或群體疾病易感性、抵抗力、藥物反應(yīng)性及其他遺傳表型的差異;②基于SNP影響基因表達(dá)的分子機(jī)制研究,分析SNP對(duì)基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及翻譯后蛋白質(zhì)折疊的影響;③在生化和細(xì)胞水平進(jìn)行研究,通過(guò)分析酶活性、細(xì)胞信號(hào)通路等來(lái)闡釋SNP對(duì)基因功能的影響。
2 白癜風(fēng)易感基因SNP關(guān)聯(lián)性的研究
白癜風(fēng)遺傳發(fā)病機(jī)制研究主要集中于白癜風(fēng)易感基因SNP關(guān)聯(lián)性的分析和探討。現(xiàn)有研究主要選擇參與黑素細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程且與白癜風(fēng)病因?qū)W說(shuō)相關(guān)的基因?yàn)楹蜻x基因,特別關(guān)注可能具有功能效應(yīng)的SNP位點(diǎn),如非同義cSNP或啟動(dòng)子區(qū)rSNP,通過(guò)進(jìn)行大規(guī)模白癜風(fēng)遺傳易感性研究,獲得翔實(shí)證據(jù),并在此基礎(chǔ)上結(jié)合白癜風(fēng)氧化還原失衡、自身免疫應(yīng)答等方面進(jìn)行系統(tǒng)探討,以期更全面、綜合地研究白癜風(fēng)發(fā)病機(jī)制。
2.1 氧化應(yīng)激相關(guān)的分子流行病學(xué)研究:研究證實(shí)氧化應(yīng)激相關(guān)基因的變異與白癜風(fēng)易感性相關(guān),可能通過(guò)氧化應(yīng)激損傷,致使表皮黑素細(xì)胞發(fā)生壞死或凋亡的風(fēng)險(xiǎn)增高。研究顯示:①谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶(Glutathione S-transferases,GSTs)是重要的抗氧化酶,能夠?qū)寡趸瘧?yīng)激、保護(hù)細(xì)胞[8]。GSTs基因外顯子區(qū)SNP與白癜風(fēng)易感性相關(guān),GSTT1基因缺失型影響基因轉(zhuǎn)錄表達(dá),可能導(dǎo)致抗氧化酶表達(dá)量下降或功能障礙,且與GSTM1基因存在聯(lián)合作用,兩段基因共同缺失的個(gè)體罹患白癜風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)顯著增高[9];②過(guò)氧化氫酶(Catalase,CAT)是過(guò)氧化氫酶體的標(biāo)志酶。研究證實(shí)白癜風(fēng)患者存在CAT酶活性的降低及過(guò)氧化氫的大量蓄積[10-11]。CAT基因啟動(dòng)子區(qū)-89 A>T與白癜風(fēng)易感性顯著相關(guān),攜帶CAT-89AA的個(gè)體血清CAT酶活性較高,其對(duì)機(jī)體的保護(hù)作用呈現(xiàn)劑量相關(guān)效應(yīng)[12];③ 環(huán)氧合酶-2(Cyclooxygenase2,COX2)是具有環(huán)氧合酶和過(guò)氧化物酶功能的雙重酶。此外,COX2能夠調(diào)控表皮角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生前列腺素E2 (Prostaglandin E2,PGE2)[13-14],進(jìn)而調(diào)節(jié)表皮黑素細(xì)胞增殖和黑素合成過(guò)程[15-16]。COX2啟動(dòng)子區(qū)-1195A>G與白癜風(fēng)易感性密切相關(guān),G等位基因能夠通過(guò)降低COX2 mRNA水平,進(jìn)而降低PGE2表達(dá)量,是白癜風(fēng)的危險(xiǎn)性因素[17];④兒茶酚鄰位甲基轉(zhuǎn)移酶(Catechol-O-Methylt-ransferase,COMT)是降解兒茶酚胺的主要代謝酶。COMT基因啟動(dòng)子區(qū)-158 G>A位點(diǎn)能夠增加尋常型白癜風(fēng)的患病風(fēng)險(xiǎn),這種影響在早發(fā)型白癜風(fēng)、具有白癜風(fēng)家族史以及女性患者中更為顯著[18];⑤ 核因子E2相關(guān)因子2(Nuclear factor erythroid-2- related factor 2,Nrf2)是氧化應(yīng)激相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,Nrf2基因啟動(dòng)子區(qū)-650C>A與白癜風(fēng)易感性相關(guān)[19]。
2.2 自身免疫相關(guān)的分子流行病學(xué)研究:大量研究表明白癜風(fēng)與自身免疫密切相關(guān),異常自身免疫應(yīng)答介導(dǎo)表皮黑素細(xì)胞破壞。研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)免疫相關(guān)基因變異與白癜風(fēng)遺傳易感性關(guān)系密切,主要包括:① 人類白細(xì)胞抗原(Human leukocyte antigen,HLA)多個(gè)SNP位點(diǎn)與白癜風(fēng)相關(guān),此外補(bǔ)體(Complement,C)分子C4的編碼基因C4B 異常及其HLA的關(guān)系可能是本病的危險(xiǎn)因素[23];② 抗原處理相關(guān)基因:TOLL樣受體家族(Toll like receptor,TLR)中TLR2和TLR4[34]以及抗原處理蛋白(Transporter associated with antigen processing,TAP)-1 基因多態(tài)性與白癜風(fēng)存在關(guān)聯(lián)性[26];③ 免疫活化相關(guān)基因:細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞抗原4(Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)基因[24]和編碼CD4的CD4*A4等位基因[28]及甘露(聚)糖結(jié)合凝集素( Mannan-binding Lectin,MBL2)[30]可能在白癜風(fēng)的遺傳病因?qū)W上起到一定作用;④ 免疫調(diào)節(jié)相關(guān)基因:自身免疫調(diào)節(jié)因子(autoimmune regulator,AIRE)[29]、白細(xì)胞介素(Interleukin,IL)-4(IL-4)[31]、IL-10[32]、IL-19[33] 白介素1 受體拮抗劑(Interleukin 1 receptor antagonist,IL1-RN)[24]等基因變異能夠增加個(gè)體罹患白癜風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)性;⑤ 誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)能夠催化受損機(jī)體生成一氧化氮,后者參與多種自身免疫性疾病的發(fā)病過(guò)程[20]。研究表明一氧化氮可能通過(guò)參與黑素細(xì)胞破壞和調(diào)節(jié)自身免疫在白癜風(fēng)發(fā)病中發(fā)揮作用[21]。iNOS -954 G>C與白癜風(fēng)有明顯的相關(guān)性,攜帶C等位基因的個(gè)體血清iNOS活性較高[22]。此外,血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(Angiotensin converting enzyme,ACE)基因的I/D 多態(tài)性[25]以及X-盒結(jié)合蛋白1(X-box binding protein 1,XBP1)基因 4804 G>C位點(diǎn)與HLA-DRB1*07間的上位效應(yīng)[27]與白癜風(fēng)的發(fā)病具有明顯的相關(guān)性。
2.3 黑素細(xì)胞凋亡相關(guān)的分子流行病學(xué)研究:Fas蛋白及其配體FasLG是重要的細(xì)胞凋亡相關(guān)膜表面分子,參與細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的殺傷機(jī)制,介導(dǎo)淋巴細(xì)胞凋亡,其基因變異或功能異常能夠引發(fā)多種疾病的產(chǎn)生[35-38]。研究證實(shí)白癜風(fēng)患者皮損、外周血單個(gè)核細(xì)胞上和循環(huán)中有Fas/FasL及sFas/sFasL的異常表達(dá)[39]。此外,白癜風(fēng)自身免疫機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)阻斷Fas與FasL結(jié)合及相互作用能夠在一定程度上抑制 CD4+T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的黑素細(xì)胞破壞[40]。我們前期工作發(fā)現(xiàn)FAS基因啟動(dòng)子區(qū)-1377G>A可能通過(guò)改變?cè)摶虻霓D(zhuǎn)錄活性,影響細(xì)胞免疫功能,導(dǎo)致黑素細(xì)胞損傷,進(jìn)而增加白癜風(fēng)罹患風(fēng)險(xiǎn)[41]。
2.4 黑素細(xì)胞相關(guān)基因的分子流行病學(xué)研究:芳香烴受體(Aryl hydrocarbon receptor,AHR)是一種胞漿轉(zhuǎn)錄因子,能夠結(jié)合于黑素細(xì)胞相關(guān)基因的啟動(dòng)子區(qū),通過(guò)調(diào)控其轉(zhuǎn)錄活性參與調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞增殖分化及黑素合成過(guò)程[42-45]。AHR基因多態(tài)性或功能障礙,可能通過(guò)影響黑素細(xì)胞相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá),調(diào)控皮膚著色過(guò)程,進(jìn)而增加個(gè)體對(duì)白癜風(fēng)的易感性。前期研究證實(shí),AHR基因啟動(dòng)子區(qū)-129 C>T與白癜風(fēng)易感性顯著相關(guān),其中T等位基因具有保護(hù)作用,能夠降低個(gè)體罹患白癜風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)性[46]。此外,酪氨酸酶基因(TYR)[47]、酪氨酸酶相關(guān)蛋白1基因(TRP1)[48-49]、雌激素受體基因(ESR1)[50]、黑素皮質(zhì)素受體基因(MC1R)[51]及黑素細(xì)胞增殖基因(MYG)[52]等基因多態(tài)性與白癜風(fēng)相關(guān)。
2.5 其他:研究發(fā)現(xiàn)一些與神經(jīng)機(jī)制、黑素細(xì)胞粘附、細(xì)胞自噬、微環(huán)境等方面相關(guān)的基因多態(tài)性可能增加個(gè)體對(duì)白癜風(fēng)易感性,如:細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶基因(CDK5RAP1)、盤(pán)狀結(jié)構(gòu)域受體1基因(DDR1)[53]、紫外線照射耐藥相關(guān)基因(UVRAG)[54]、干細(xì)胞因子基因(SCF)[55]、干細(xì)胞生長(zhǎng)因子基因(SCGF)[55]和內(nèi)皮素-1基因(EDN1)[56]等。
3 討論
白癜風(fēng)易感基因多態(tài)性的研究進(jìn)行了十多年,在國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究課題組的努力下,此領(lǐng)域取得了顯著成果。目前,已經(jīng)明確了白癜風(fēng)與數(shù)十種易感基因或候選基因SNP位點(diǎn)的關(guān)系,也通過(guò)功能學(xué)研究進(jìn)一步探討了部分基因多態(tài)性參與白癜風(fēng)黑素細(xì)胞損傷的生物學(xué)機(jī)制,極大地促進(jìn)了白癜風(fēng)遺傳機(jī)制研究的發(fā)展,對(duì)于全面深入了解白癜風(fēng)復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制意義重大。在白癜風(fēng)遺傳學(xué)機(jī)制取得長(zhǎng)足進(jìn)步的同時(shí),我們更應(yīng)該關(guān)注現(xiàn)有研究尚存在以下問(wèn)題:①對(duì)于同一基因或同一SNP位點(diǎn)的關(guān)聯(lián)分析,結(jié)論有時(shí)大相徑庭,甚至相反。主要發(fā)生在不同種族人群的研究間,在同種族人群研究中也存在這種結(jié)論相悖的情況;②白癜風(fēng)是復(fù)雜的多基因疾病,多個(gè)基因聯(lián)合作用構(gòu)成遺傳背景,同時(shí)在環(huán)境因素的制約下參與黑素細(xì)胞損傷過(guò)程?,F(xiàn)有研究多為單個(gè)基因多位點(diǎn)或單個(gè)位點(diǎn)與白癜風(fēng)相關(guān)性的分析,缺乏多基因多態(tài)性的聯(lián)合分析。此外,如果對(duì)每一個(gè)SNP都進(jìn)行獨(dú)立研究,那么對(duì)幾百萬(wàn)SNP的研究就會(huì)導(dǎo)致成千上萬(wàn)次的假關(guān)聯(lián),結(jié)果會(huì)掩蓋真實(shí)的關(guān)聯(lián)性;③基于遺傳流行病學(xué)的關(guān)聯(lián)分析方法,有助于建立序列變異與白癜風(fēng)罹患風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系,且為基因在整體水平的功能研究提供重要線索,但部分研究未深入開(kāi)展相關(guān)基因的功能學(xué)檢測(cè),難以在生物化學(xué)方面和細(xì)胞水平闡明基因參與白癜風(fēng)的生物學(xué)機(jī)制;④部分研究涉及到基因多態(tài)性的功能學(xué)研究,主要集中于對(duì)非同義cSNP和啟動(dòng)子區(qū)rSNP的生物學(xué)機(jī)制研究。目前,對(duì)于rSNP的功能學(xué)研究?jī)H局限在其對(duì)啟動(dòng)子區(qū)轉(zhuǎn)錄活性影響的檢測(cè),而未能深入了解并明確rSNP的具體分子調(diào)控機(jī)制。此外,對(duì)于內(nèi)含子SNP及同義cSNP的功能學(xué)研究甚少,且缺乏較為有效、可靠的研究手段,無(wú)法在基因轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平、翻譯水平、翻譯后蛋白折疊及蛋白的細(xì)胞定位水平全面分析SNP對(duì)基因功能的影響;⑤通過(guò)SNP功能學(xué)研究得到的結(jié)論在一定程度上反映了SNP對(duì)基因功能影響的機(jī)制,但對(duì)于SNP是否參與白癜風(fēng)發(fā)病、如何參與以及作用重要程度等機(jī)理的解釋還不夠深刻。
綜合分析目前研究現(xiàn)狀,可為今后研究提出以下建議:①增加樣本量,提高樣本均質(zhì)性和代表性,有益于客觀反映實(shí)際情況。選擇人群起源相同且各項(xiàng)性狀特征對(duì)應(yīng)良好的患者和對(duì)照入組,以排除非處理因素的干擾,真實(shí)反映SNP與疾病的關(guān)聯(lián)效應(yīng);②在單基因多態(tài)性與白癜風(fēng)關(guān)聯(lián)研究的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)多基因聯(lián)合分析;③應(yīng)用致病等位基因與其周?chē)鶶NP的連鎖不平衡性提高關(guān)聯(lián)分析的效果。與疾病相關(guān)聯(lián)的陽(yáng)性標(biāo)記未必可確定其周?chē)闹虏⌒蛄校也捎萌魏我粋€(gè)或少數(shù)標(biāo)記得到的陰性關(guān)聯(lián)分析結(jié)果并不能排除其周?chē)蛄袑?duì)疾病的風(fēng)險(xiǎn),針對(duì)上述情況可應(yīng)用一系列隨機(jī)SNP掃描標(biāo)記周?chē)腄NA序列以期發(fā)現(xiàn)能指示起病效應(yīng)的關(guān)聯(lián)信號(hào);④從多水平、多角度加強(qiáng)白癜風(fēng)易感基因和候選基因SNP位點(diǎn)的功能學(xué)研究,將微觀研究與宏觀研究有機(jī)結(jié)合,有助于闡明白癜風(fēng)的發(fā)病機(jī)制,也為研發(fā)高效且特異性強(qiáng)的治療手段提供新思路。
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以單核苷酸多態(tài)性(SNP)為核心的DNA分子標(biāo)記:SNP是基因組中單個(gè)堿基缺失和插入,單個(gè)核苷酸的顛換產(chǎn)生的差異。SNP位點(diǎn)幾乎遍布于整個(gè)基因組;其遺傳穩(wěn)定性高,易于進(jìn)行自動(dòng)化分析。
SNP在種群中是二等位基因性的,部分SNP可能會(huì)直接影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)或基因表達(dá)水平。對(duì)于SNP的檢測(cè)可以通過(guò)經(jīng)典的凝膠電泳法以及高通量的檢測(cè)方法如,DNA測(cè)序法、DNA芯片檢測(cè)、飛行質(zhì)譜儀檢測(cè)、變性高效液相色譜法等。Westen等和Mead等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,對(duì)于腐敗降解的檢材,SNP的DNA分析結(jié)果較STR的分析結(jié)果好。
用于法醫(yī)學(xué)的DNA分子標(biāo)記技術(shù)
1常染色體分析:隨著復(fù)合熒光標(biāo)記技術(shù)以及自動(dòng)分型儀器的使用,使得工作者能從少量的DNA檢材中獲得遺傳信息,STR-PCR分析已經(jīng)成為法醫(yī)DNA檢驗(yàn)中的主要技術(shù)手段。人體基因組中含有高變區(qū),這些高變區(qū)是一些串聯(lián)重復(fù)序列。STR廣泛存在于真核生物基因組中,其核心序列為2~6bp,重復(fù)次數(shù)通常在5~40之間。STR具有多態(tài)性高,操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)末STRs商業(yè)試劑盒投入生產(chǎn)并廣泛使用以來(lái),大批商業(yè)試劑盒,都包含有15~16個(gè)高多樣性的STR基因座,例如PowerPlexRESX、ESI系統(tǒng)、AmpFlSTRRNGM,這些試劑盒在引物設(shè)計(jì),緩沖液成分、擴(kuò)增條件,提高痕量樣本的分析等方面進(jìn)行了改進(jìn)。同時(shí)商業(yè)試劑也在處理降解DNA和痕量DNA方面進(jìn)行改進(jìn),例如減少旁側(cè)區(qū)的擴(kuò)增長(zhǎng)度,增加核心位點(diǎn),如miniSTR,以適合更多痕量檢材的檢測(cè)。
2性染色體分析:對(duì)于常染色分析受限的檢材,性染色體STR為法醫(yī)個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定提供了新途徑。Y染色體由父親直接遺傳給兒子,大部分Y染色體不發(fā)生重組,后代遺傳變異小,在男性組織成分的個(gè)體識(shí)別和父系家族的親權(quán)鑒定中具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。Thomas等利用電離飛行時(shí)間質(zhì)譜分析了來(lái)自不同種族的16個(gè)Y-STR基因座,結(jié)果可行。由于Y-STR的局限性,在應(yīng)用Y-STR進(jìn)行家系調(diào)查時(shí)應(yīng)注意應(yīng)用的范圍,排查前要收集族譜,明確家庭間的遺傳關(guān)系。X-STR對(duì)于雙親缺乏的同父異母姐妹親緣關(guān)系認(rèn)定、涉及父女關(guān)系的單親親權(quán)鑒定等方面案件有特殊作用。X染色體在遺傳過(guò)程中為性連鎖遺傳,在X-STR的應(yīng)用中應(yīng)注意連鎖不平衡和單倍體等問(wèn)題。單個(gè)STR基因座能提供的信息量有限,主要依靠X-STR復(fù)合擴(kuò)增體系。暢晶晶等通過(guò)中國(guó)華東地區(qū)漢族人群200個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體的調(diào)查建立遺傳學(xué)資料,篩選出了48個(gè)位點(diǎn)分型結(jié)果穩(wěn)定、重復(fù)性好的X-SNP位點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:ACE基因;多態(tài);耐力
中圖分類號(hào):G804 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1008-2808(2013)05-0013-04
20世紀(jì)90年代末,運(yùn)動(dòng)能力相關(guān)基因的篩選研究進(jìn)入人們視野。經(jīng)過(guò)25年的研究,大量與人類體質(zhì)及運(yùn)動(dòng)能力相關(guān)的基因和位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn),尤其是血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(Angiotension Converting Enzyme,ACE)基因,由于被認(rèn)為與耐力及力量素質(zhì)相關(guān),在多個(gè)國(guó)家、種族和運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員中被廣泛研究,取得了大批的陽(yáng)性結(jié)果。腎素一血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system,RAS)在心血管系統(tǒng)中作用顯著,ACE是RAS中的關(guān)鍵酶,在全身各組織中均可見(jiàn)其表達(dá),其編碼基因定位于染色體17q23,全長(zhǎng)21kb,由26個(gè)外顯子及25個(gè)內(nèi)含子組成。ACE基因第16內(nèi)含子中的Mu片段插入/缺失(I/D)多態(tài)是該基因被研究最廣泛的多態(tài)位點(diǎn),研究發(fā)現(xiàn),該多態(tài)性與血漿及細(xì)胞內(nèi)ACE水平有很大關(guān)聯(lián),三種基因型攜帶者的血清ACE水平間差異顯著,其中DD型攜帶者的ACE水平最高,ID型次之,II型攜帶者則最低。大量研究結(jié)果表明,ACE基因I/D多態(tài)性與運(yùn)動(dòng)員有氧耐力相關(guān)聯(lián),主要通過(guò)影響人體的心肺功能來(lái)影響人體的有氧耐力素質(zhì),并可對(duì)人體有氧耐力素質(zhì)的最佳水平及耐力訓(xùn)練敏感性同時(shí)施加影響。
自王瀠等一系列優(yōu)秀男女運(yùn)動(dòng)員在冬奧會(huì)上披金斬銀,我國(guó)冰雪健兒在國(guó)際大賽上成績(jī)愈來(lái)愈突出,競(jìng)爭(zhēng)力也愈加強(qiáng)大,冬季項(xiàng)目逐漸走進(jìn)了人們的視野,迎來(lái)了前所未有的發(fā)展和機(jī)遇。然而,與夏季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目相比,冬季項(xiàng)目地域性強(qiáng),開(kāi)展條件較苛刻,參與人數(shù)少,其現(xiàn)役優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員資源的保護(hù)及后備人才的開(kāi)發(fā)矛盾突出,嚴(yán)重影響了此類項(xiàng)目的發(fā)展。在夏季項(xiàng)目,如長(zhǎng)跑、舉重等普遍開(kāi)展基因選材研究的當(dāng)下,冬季項(xiàng)目?jī)?yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的分子選材仍屬蹣跚學(xué)步,對(duì)于項(xiàng)目的發(fā)展和推廣非常不利。鑒于我國(guó)冬季項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員主要來(lái)自北方地區(qū),特別是東北地區(qū),地域特點(diǎn)較夏季項(xiàng)目突出,而同宗同源的地域特征與相似的項(xiàng)目特征(大多數(shù)冬季項(xiàng)目為耐力項(xiàng)目)也使得此類項(xiàng)目較夏季項(xiàng)目更適于分子選材的開(kāi)展。因此,本研究對(duì)我國(guó)優(yōu)秀冬季項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的ACE基因I/D位點(diǎn)多態(tài)分布進(jìn)行探索,以期為進(jìn)一步開(kāi)展群體遺傳學(xué)和體育科學(xué)研究提供資料,并為探尋該多態(tài)位點(diǎn)分布與耐力運(yùn)動(dòng)員優(yōu)秀耐力素質(zhì)間的關(guān)聯(lián)性提供參考。
1.研究對(duì)象與方法
1.1研究對(duì)象
120名健康大學(xué)生,其中男性82人,女性38人。我國(guó)優(yōu)秀冬季項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員50名,男性29人,女性21人,其中耐力型項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員33名,男性15人,女性18人,項(xiàng)目為長(zhǎng)距離速度滑冰及越野滑雪,均為國(guó)家隊(duì)及集訓(xùn)隊(duì)隊(duì)員,所有受試者均為我國(guó)北方漢族,彼此無(wú)血緣關(guān)系,基本情況見(jiàn)表1、表2。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1靜脈取血 運(yùn)動(dòng)員及對(duì)照組取外周靜脈血,基因組DNA純化試劑盒(Promega)提取全血基因組DNA。
1.2.2多態(tài)位點(diǎn)檢測(cè) 根據(jù)文獻(xiàn)研究報(bào)道選取ACE基因的I/D位點(diǎn)。由Sequenom公司的Mass ARRAY系統(tǒng)完成SNP分型。采用基于基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù),引物延伸的常規(guī)方法解析多態(tài)位點(diǎn),具體參照周文婷等相關(guān)研究。
1.2.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 統(tǒng)計(jì)等位基因和基因型頻率,并檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員組和對(duì)照組的H-W平衡。多態(tài)位點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)員與對(duì)照組間分布頻率的差異采用X2檢驗(yàn),顯著性水平定為P
2.結(jié)果與分析
在對(duì)照組和運(yùn)動(dòng)員組中,ACE基因I/D位點(diǎn)的基因型分型成功率分別為100%和100%,兩組的等位基因和基因型頻率均符合H-W平衡(P>0.05),表明各組研究對(duì)象均具有群體代表性。
ACE基因的I/D位點(diǎn)基因型和等位基因分布情況見(jiàn)表3。結(jié)果表明,在男、女運(yùn)動(dòng)員組和對(duì)照組間,基因型和等位基因頻率差異均不顯著(P>0.05),表明在該位點(diǎn),基因型和等位基因的分布無(wú)性別差異。
運(yùn)動(dòng)能力受多種因素影響,而遺傳可能是決定個(gè)體運(yùn)動(dòng)能力差異的主要原因之一。人類最大有氧耐力的遺傳度為25%-90%。在最新發(fā)表的人類運(yùn)動(dòng)素質(zhì)和健康體適能基因圖譜中,研究者對(duì)47個(gè)被認(rèn)為與耐力素質(zhì)相關(guān)的基因位點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)致描述,而在這其中,ACE基因是國(guó)內(nèi)外研究最多且最為深入的基因。既往研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)秀耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員與非有氧供能為主的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員、一般水平運(yùn)動(dòng)員及健康普通人相比,無(wú)論II基因型還是I等位基因的分布頻率均較高,從而推測(cè)I/D多態(tài)性可能與杰出耐力素質(zhì)相關(guān),但在后續(xù)的研究中,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)控制的差異(如項(xiàng)目選擇標(biāo)準(zhǔn)、樣本量等),以及可能存在的地域差異和種族差異,眾多研究也獲得了為數(shù)眾多的陰性結(jié)果,甚至相悖的結(jié)果。為此,楊賢罡等與Ma等分別于2010年和2013年對(duì)ACE基因多態(tài)性與運(yùn)動(dòng)能力間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了元分析,發(fā)現(xiàn)I/D多態(tài)位點(diǎn)是耐力素質(zhì)的關(guān)聯(lián)位點(diǎn),但其效應(yīng)在不同種族中存在顯著差異,其中II型純合子在歐洲人群中與優(yōu)秀耐力素質(zhì)顯著相關(guān),在中國(guó)人群中則未發(fā)現(xiàn)此關(guān)聯(lián),但研究者認(rèn)為這種情況可能僅與樣本量有關(guān),故認(rèn)為在進(jìn)一步補(bǔ)充樣本后可進(jìn)一步加以分析。
通過(guò)對(duì)以上研究的分析不難發(fā)現(xiàn),ACE基因的I/D多態(tài)性在很大可能上與耐力素質(zhì)相關(guān),但以上研究均局限于夏季項(xiàng)目,冬季項(xiàng)目并未涉及,故該位點(diǎn)可否作為優(yōu)秀耐力素質(zhì)的分子選材標(biāo)記應(yīng)用于冬季項(xiàng)目,仍然值得商榷?;谝陨显?,本研究對(duì)我國(guó)優(yōu)秀冬季項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的ACE基因I/D多態(tài)位點(diǎn)分布情況進(jìn)行了探索,采用了基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)(MALDI-TOF)對(duì)對(duì)照組及運(yùn)動(dòng)員組樣本進(jìn)行基因分型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),對(duì)照組與我國(guó)優(yōu)秀冬季項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員組中II型和I等位基因的頻分別為I/I=36%,I=59%和I/I=34%,I=58%,與我國(guó)北方漢族人(I/I=38%,I=61%)相比差異不顯著[13](P>0.05),但與歐美各國(guó)人相比差異非常顯著(澳大利亞I/I=18%,I=43%;加拿大I/I=20%,I=43%)(P
關(guān)鍵詞:葡萄(Vitis vinifera);LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子;基因組
中圖分類號(hào):Q943 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2013)08-1953-03
葡萄(Vitis vinifera)屬于葡萄科(Vitaceae)葡萄屬(Vitis),為落葉藤本植物。目前全世界葡萄屬植物有70余種,幾乎占到全世界水果產(chǎn)量的1/4。中國(guó)約有38個(gè)葡萄品種,其分布之廣、產(chǎn)量之高、種類之多、特性之豐富,為全世界各國(guó)少有[1]。葡萄營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,其重要的用途就是釀制葡萄酒。遺傳多樣性在一定程度上決定了物種分布及數(shù)量多樣性,是生物多樣性研究的核心問(wèn)題之一。通過(guò)對(duì)葡萄遺傳多樣性的研究,可以完整地認(rèn)識(shí)葡萄的進(jìn)化過(guò)程或適應(yīng)機(jī)理,種群的地理分布格局、數(shù)量增長(zhǎng)、優(yōu)良品種選育、資源鑒別和利用以及病害檢測(cè)和防治等方面問(wèn)題。
葡萄遺傳多樣性的研究是葡萄資源研究的重要方面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,葡萄種質(zhì)資源的鑒定和分類研究已經(jīng)從形態(tài)學(xué)[2]、孢粉學(xué)[3]、細(xì)胞學(xué)[4]、酶學(xué)[5]水平發(fā)展到分子生物學(xué)水平上。分子標(biāo)記技術(shù)在植物遺傳多樣性、作物品種純度鑒定、種質(zhì)資源分類、遺傳圖譜構(gòu)建等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[6]。針對(duì)葡萄的分子標(biāo)記主要包括基于分子雜交技術(shù)的RFLP標(biāo)記和基于PCR技術(shù)的第一代分子標(biāo)記RAPD,第二代分子標(biāo)記AFLP、SSR以及第三代分子標(biāo)記STS、EST、SNP等[7]。REMAP和IRAP是基于反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子首先開(kāi)發(fā)出來(lái)的兩種分子標(biāo)記方法[8]。REMAP是根據(jù)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子兩端的LTR保守序列和微衛(wèi)星序列設(shè)計(jì)引物來(lái)檢測(cè)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子與簡(jiǎn)單重復(fù)序列之間的多態(tài)性。IRAP是一種檢測(cè)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)間多態(tài)性的分子標(biāo)記[9],而LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在植物中拷貝數(shù)多,且散布于各染色體,非常利于分子標(biāo)記[10]。與常規(guī)分子標(biāo)記如AFLP、SSR、RAPD和ISSR相比,反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子標(biāo)記不是在一個(gè)或少數(shù)核苷酸的位置檢測(cè)基因組的微小變異,而是檢測(cè)基因組中大的變異[11],因而檢測(cè)的多態(tài)性信息含量明顯高于AFLP和SSR,特異性及重復(fù)性優(yōu)于RAPD和ISSR,靈敏性強(qiáng)于傳統(tǒng)分子標(biāo)記,尤其適用于遺傳背景高度同源的基因型鑒別[12]。目前反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子標(biāo)記已經(jīng)在柑橘(Citrus reticulata Blanco)、蘋(píng)果(Malus domestica)等種質(zhì)鑒定,大麥(Hordeum vulgare)遺傳圖譜構(gòu)建,水稻(Oryza sativa L.)、香蕉(Musa paradisiaca)、棉花(Gossypium spp.)、油橄欖(Olea europea L.)等遺傳多樣性檢測(cè),燕麥(Avena sativa L.)[13]輔助選擇育種以及番茄(Solanum lycopersicum)、辣椒(Capsicum annuum)[14]、煙草(Nicotiana tabacum)[9]等茄科作物遺傳多樣性研究等領(lǐng)域得到應(yīng)用,而基于IRAP和REMAP分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用于葡萄多態(tài)性的研究報(bào)道還比較少見(jiàn),其主要原因是對(duì)葡萄的LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)。
本研究利用LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子分析軟件LTR-FINDER分析了葡萄基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子,為利用IRAP和REMAP分子標(biāo)記研究葡萄多態(tài)性品種鑒定和遺傳多樣性打下基礎(chǔ)。
1 材料與方法
從NCBI(http://ncbi.nlm.nih.gov/projects/mapview/map_search.cgi?taxid=29760)獲取葡萄基因組序列,根據(jù)LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子基本特征,運(yùn)用LTR-FINDER(http:///ltr_finder/)分析葡萄基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子,完成基因組LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子測(cè)序。LTR-FINDER程序參數(shù)按照默認(rèn)值進(jìn)行設(shè)置。
2 結(jié)果與分析
2.1 葡萄基因組LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的分布特征
通過(guò)LTR-FINDER分析,得到LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在葡萄染色體上的分布情況見(jiàn)表1(堿基長(zhǎng)度均不包括其中的gap長(zhǎng)度)。由表1可知,葡萄基因組中19條染色體LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的比例含量最高的染色體是11號(hào)染色體(14.6%),比例含量最低的染色體是6和8號(hào)染色體(均為6.5%),基因組轉(zhuǎn)座子平均含量為10.7%。LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子頻數(shù)最高的染色體是6號(hào)染色體(114 398 bp),頻數(shù)最低的染色體是11號(hào)染色體(59 326 bp),19條染色體上平均轉(zhuǎn)座子的頻數(shù)為77 897 bp。LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子數(shù)目最多的染色體是14號(hào)染色體(386個(gè)),數(shù)目最少的染色體是6號(hào)染色體(188個(gè)),19條染色體上總的轉(zhuǎn)座子數(shù)目是5 470個(gè)。
2.2 葡萄及常見(jiàn)禾本科植物基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子含量比較
將葡萄基因組LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子含量與其他物種進(jìn)行比較(表2)。由表2可知,葡萄基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子含量雖然達(dá)到了10.7%,但相對(duì)于禾本科植物,其含量仍較低。植物L(fēng)TR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在基因進(jìn)化中主要通過(guò)引起基因突變、基因組重排、改變基因組大小等方式起作用,這些活動(dòng)可以造成一系列的遺傳學(xué)效應(yīng)。離子束輻射、電離輻射、組織培養(yǎng)可以激活反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的活性,增強(qiáng)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座活性[15]。因此,葡萄LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子約占其基因組10.7%,含量相對(duì)較低,基因組相對(duì)穩(wěn)定,可以通過(guò)電離輻射等方式誘導(dǎo)葡萄基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座,引起基因組染色體的不穩(wěn)定性,從而造成表型變化,為作物育種提供新的途徑和物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的活動(dòng)也可能是造成葡萄品種多樣性的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。
3 小結(jié)與討論
隨著生物基因組學(xué)和生物信息學(xué)的發(fā)展,正在改變對(duì)可轉(zhuǎn)座元件(Transposable element,TE)包括LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的研究方式。近年來(lái),基因組測(cè)序技術(shù)的發(fā)展給LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子研究提供了廣闊的研究方向。如何從海量的序列基因組數(shù)據(jù)中有效而迅速地發(fā)現(xiàn)LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題。21世紀(jì)初LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的發(fā)現(xiàn)和研究一直是試驗(yàn)方法手工驗(yàn)證,如印記、原位雜交和聚合酶鏈?zhǔn)綌U(kuò)增等。目前研究者已經(jīng)積累了大量的LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的知識(shí)經(jīng)驗(yàn),為構(gòu)建計(jì)算機(jī)模型建立了良好的基礎(chǔ)[16,17]。
可轉(zhuǎn)座元件是植物基因組的重要成分甚至是主要成分,它們的活動(dòng)為植物基因組結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)化提供了重要機(jī)制,并參與塑造基因組的組織結(jié)構(gòu)與大小,影響基因的調(diào)控與變異。研究LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在葡萄基因組中的分布及特征對(duì)葡萄的深入研究起到重大作用。據(jù)研究報(bào)道,水稻、玉米和小麥中轉(zhuǎn)座子的含量分別為18.0%[16],50.0%~80.0%[17]和90.0%[18],LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在植物基因組中拷貝數(shù)多,成簇分布。本研究中發(fā)現(xiàn)葡萄基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子平均含量達(dá)到10.7%,大約每77 897個(gè)堿基序列上就有一個(gè)LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子,說(shuō)明葡萄基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子含量較為豐富。實(shí)際上本研究只是針對(duì)葡萄基因組上全長(zhǎng)LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子進(jìn)行分析,而反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在進(jìn)化過(guò)程中會(huì)大片段地缺失從而產(chǎn)生不完整,形成非全長(zhǎng)的LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子,如片段LTRs、solo LTRs。因此,葡萄基因組中LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的成分要高于10.7%。葡萄基因組中有著豐富的LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子,符合IRAP和REMAP分子多態(tài)性技術(shù)研究的基本條件,可以利用基于LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的分子多態(tài)性技術(shù)研究葡萄的遺傳多態(tài)性,從而對(duì)葡萄的遺傳進(jìn)化和遺傳作圖及種質(zhì)資源利用等研究提供更好的分子生物學(xué)方法。
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