一先天性并指（趾）多指（趾）畸形家系的表型及HOXD13基因突变分析

摘要

目的：并指(趾)(Syndactyly，SD)是我国常见的指(趾)畸形，属于常染色体显性遗传，临床上可分为5种亚型，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型的致病基因已有明确定位，分别定位于2q34～36、2q31～32、2q21～23.2。先天性并(多)指(趾)，(synpolydactyly，SPD)属于Ⅱ型SD。临床表现除了并指外还伴有多指，典型的表现为手部第3、4指并指，足部第4、5趾并指，常伴有蹼中部分或全部多指(趾)；手部畸形的患者可伴有异常的掌纹，双足畸形严重者可有跖骨基底部的趾不发育及多趾等，部分SPD病例还伴发尿道下裂。 HOX基因(homEobox)，即同源异型基因(homeoticgene)，是控制发育的主要基因，其在研究果蝇发育时被发现，是与人体发育特别是胚胎发育密切相关的基因群，对人器官发生和细胞分化调控起关键作用。研究表明，多指(趾)并指(趾)症的发病与HOX基因密切相关。目前的研究认为本病的致病基因为HOXD13，先天性并指(趾)多指(趾)(Synpolydactyly，SPD)是第一个发现的由HOXD13基因突变(聚丙酰胺链延伸)而导致的人类肢体畸形综合症。HOXD13基因位于2q31，含有两个外显子，基因全长1365bp，编码区长1008bp，编码的蛋白产物在3'端含一同源盒功能域，在5'端含有两个聚丝氨酸链和一个聚丙氨酸链。与SPD发病相关的常见热点突变区域就在聚丙氨酸链的编码区。研究证实的典型的SPD家系多由HOXD13基因第一外显子编码的聚丙氨酸链延伸(polyalanine expansion，PAE)所致。 SPD为常染色体的显性遗传病，男女发病几率均等，常有家族发病的倾向，该病的患者中常存在较大的表现度和外显率差异，病情严重的个体手部功能往往丧失较多，使患者不能从事正常的活动，给家庭和社会带来沉重的负担，通过遗传学研究不仅可以有助于我们诊断患者，明确突变位点，更重要的是可以为产前诊断提供具体可靠的方法，为高危妊娠的女性提供遗传咨询，指导生育，降低部分先天缺陷胎儿的出生率，提高人口素质。本课题通过对一个SPD家系的表型调查，分析患者临床特征及遗传方式；提取家系成员静脉血液，首先进行染色体核型分析，然后提取基因组DNA，扩增目的片段，进行序列分析。 方法： 1研究对象为中国山西阳泉的一个累及四代家庭成员的SPD家系，受试对象为包括先证者在内的10名家系成员。该家系中所有患者均为先天性SPD，对健在的4名患者进行了详细的临床检查，并对先证者Ⅳ及Ⅱ1、Ⅲ1双手和双脚拍摄X线片。 2在获得SPD患者及其家庭成员知情同意后，抽取患者及其直系亲属的外周血(EDTA抗凝)。另取先证者及其父亲的静脉血液1ml，用肝素抗凝，常规做外周血淋巴细胞的培养，并行染色体核型分析。 3从患者及其直系亲属的外周抗凝血中提取DNA-20℃保存备用。为了检测基因突变，设计特定的引物，对HOXD13基因的包含编码聚丙氨酸链非完全三核苷酸重复序列的第一外显子中的突变热点进行扩增，产物经4％琼脂糖凝胶电泳检测以判断是否存在突变。将扩增产物纯化后测序，所测得序列与Genebank中正常人的序列进行比较。结果1该家系中男女均有发病，连续传递，无隔代遗传现象，且无交叉遗传，属于常染色体显性遗传。 2家系中患者均存在不同程度的并(多)指(趾)，但患者间存在较大的表现度差异。 3先证者及其父亲染色体核型分析，均未发现染色体结构和数目异常。 4琼脂糖凝胶电泳检测结果显示手足正常者与患者均出现长度505bp的一条带，将扩增产物纯化、测序，发现所有患者HOXD13基因聚丙氨酸编码序列内多出9个三核苷酸重复序列共27bp。这种重复使其编码的聚丙氨酸链中的丙氨酸残基由正常的15个延伸到了个24个。 结论 1家系中4代连续发病，无隔代遗传现象，且男女患者均有受累，患者双亲之一是患者，符合常染色体显性遗传的特点。 2先证者及其父亲的染色体核型分析结果为46，XY，为正常核型。 3家系患者的HOXD13基因编码的聚丙氨酸链中丙氨酸残基由正常的15个延伸为24个，HOXD13基因为本先天性并(多)指(趾)家系的致病基因。

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结论

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综述 先天性并指(趾)多指(趾)畸形的分子遗传学研究进展

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