一、生命的時(shí)鐘
在我們的染色體末端有一段名叫端粒的特殊的結構,由TTAGGG堿基重復序列和端粒蛋白復合物組成,具有維持染色體末端穩定的功能。DNA復制的方式?jīng)Q定了每次細胞分裂時(shí)DNA末端都不能被完全復制,導致端粒隨細胞分裂次數的增加逐漸縮短。在干細胞、生殖細胞等持續分裂的細胞中存在一種叫做端粒酶的物質(zhì)。端粒酶主要由RNA模板和逆轉錄酶組成,可以以自身RNA為模板合成端粒的堿基序列拼接于端粒末端,維持端粒長(cháng)度。端粒酶對端粒的修復并不完全,每次分裂仍有一定長(cháng)度的堿基丟失。這樣的端??s短是正常的生理現象,端粒完全耗損后染色體游離末端暴露,誘發(fā)細胞凋亡(凋亡即細胞主動(dòng)的程序性的自殺),其意義在于清除增殖次數過(guò)多的細胞,降低與DNA復制相關(guān)的有害基因突變累積等不良事件的風(fēng)險,避免疾病發(fā)生,是機體的保護性機制。端粒長(cháng)度及端粒酶活性決定了細胞壽命,我們稱(chēng)之為“生命的時(shí)鐘”。
二、遺傳性端粒綜合征
有一組遺傳病是由維持端粒長(cháng)度的基因缺陷導致的,目前國際上尚無(wú)統一命名,多將其稱(chēng)為遺傳性端粒綜合征。目前已明確的與端粒綜合征相關(guān)的基因包括編碼端粒保護蛋白的TINF2,編碼端粒酶復合物的DKC1、NHP2、NOP10、TERC、TERT、WRAP53,編碼CST復合物的CTC1、STN1,編碼一種核酸外切酶的PRAN等至少11種。這些基因編碼的蛋白或其他產(chǎn)物(如TERC基因編碼的產(chǎn)物是RNA,端粒酶中的逆轉錄酶再以這一段RNA為模板合成端粒DNA)均參與維持端粒長(cháng)度。當這些基因突變影響到基因產(chǎn)物的功能時(shí),端粒長(cháng)度不能有效維持,每次細胞分裂時(shí)端??s短程度遠遠超過(guò)正常人。當端粒耗盡,染色體末端被細胞識別為DNA雙鏈斷裂,啟動(dòng)DNA損傷反應,發(fā)生凋亡。發(fā)生于不同組織器官的異常的大量細胞凋亡會(huì )造成一系列不同的后果,如在血液系統中大量造血干細胞凋亡,機體不能有效造血,導致再生障礙性貧血;在呼吸系統,大量肺泡細胞凋亡,由成纖維細胞和細胞外基質(zhì)修復,導致肺纖維化等。因為這類(lèi)患者游離染色體末端數量大大增加,游離末端之間形成末端-末端融合的概率也相應增加,導致染色體非整倍性及染色體易位,當這樣的染色體易位影響到一些關(guān)鍵的基因時(shí),會(huì )促進(jìn)腫瘤發(fā)生,所以這類(lèi)患者先天腫瘤易感。
三、端粒綜合征的臨床表現
端粒綜合征在不同患者的中臨床表現各異、遺傳方式多樣,具有遺傳早現現象。兒童期起病的患者一般臨床癥狀重,有特定的器官受累,具有典型的皮膚黏膜三聯(lián)征:指甲發(fā)育不良,花斑狀皮膚色素沉著(zhù)和口腔黏膜白斑,稱(chēng)為先天性角化不良。端粒綜合征是一組多系統受累的疾病,除了皮膚黏膜三聯(lián)征這樣可以明確觀(guān)察到的體征,還常出現再生障礙性貧血、肺纖維化和肝纖維化。貧血可發(fā)生于任何年齡,但兒童時(shí)期發(fā)病的貧血更為常見(jiàn),是遺傳性骨髓衰竭綜合征的一種。肺纖維化多于中年后出現,部分特發(fā)性肺纖維化或家族性肺纖維化可能與端粒綜合征相關(guān)基因突變有關(guān)。歐美國家因為酒精濫用問(wèn)題嚴重,曾將一些年輕人肝功異常及早發(fā)的肝纖維化歸因于酒精,但可能實(shí)際上有基因突變的基礎。端粒綜合征患者發(fā)生白血病和各種實(shí)體瘤的風(fēng)險也較正常人顯著(zhù)升高。不僅臨床表現有明顯的異質(zhì)性,這組疾病在遺傳方式上也根據致病基因的不同表現為常染色體隱性遺傳、常染色體顯性遺傳和X染色體連鎖遺傳多種方式。遺傳早現是指疾病在世代傳遞中,臨床表現加重,發(fā)病年齡提前。這是因為親代生殖細胞中的端粒已經(jīng)較正常短,傳遞給子代后,子代端粒進(jìn)一步縮短,所以生命對于這樣遺傳性短端?;颊?,在起跑線(xiàn)上就是不公平的。
四、先天性角化不良基因檢測
外周血淋巴細胞端粒長(cháng)度檢測是端粒綜合征常用的功能學(xué)檢查,但不能作為確診依據。中年后,患者的端粒長(cháng)度與同年齡正常對照相比可無(wú)明顯差異,并且在某些病理情況下,如繼發(fā)再生障礙性貧血、感染、毒物影響等,也可出現顯著(zhù)的端??s短。端粒綜合征相關(guān)基因突變檢測已應用于臨床。
目前我們實(shí)驗室開(kāi)展的先天性角化不良基因檢測項目中包括9種端粒綜合征相關(guān)基因,項目開(kāi)展兩年多來(lái),在疑似患者中共檢測出5例RTEL1基因雜合突變、3例TINF2基因雜合突變和1例TERT基因復合雜合突變(RTEL1、TINF2和TERT基因突變導致的先天性角化不良為常染色體顯性遺傳),1例CTC1基因純合突變,另外還檢測出不少其他端粒綜合征相關(guān)基因的雜合突變,在明確診斷和指導治療中顯現出巨大價(jià)值。