产前诊断69,XXX纯合子三倍体一例

田芯瑗，惠玲，郑雷，张钏，郝胜菊，周秉博，陈雪，王连

人类正常体细胞中含有46（2n）条染色体，而三倍体是指患者的体细胞具有3个染色体组，比正常二倍体多了一套完整的单倍体染色体，有3条性染色体，染色体总数为69（3n）条，是胚胎期常见的一种胎儿染色体异常疾病[1]，其发生机制主要有双雄受精和双雌受精。三倍体是导致自然流产的常见因素，大多数纯合子三倍体在妊娠5个月内自然流产或者胎死宫内[2]，偶有持续妊娠并分娩出畸形儿者，但伴有严重的胎儿生长受限，出生后仅能存活数分钟至数天[1]。一般来说，二倍体/三倍体嵌合体的存活时间相对较长。强化对三倍体的了解和认识，加强产前筛查和产前诊断的力度，对于降低出生缺陷发生率和指导优生优育具有重要意义。

1 病例报告

患者 女，24岁，因妊娠18周时行无创产前基因检测（non-invasive prenatal testing，NIPT）提示性染色体非整倍体高风险，于2021年3月30日妊娠21周时就诊于我院。患者孕3产0，胚胎停育1次，生化妊娠1次，否认近亲婚配，无家族遗传史，于外院行血清学产前筛查，检测结果为人绒毛膜促性腺激素β亚单位（β-human chorionic gonadotrophin，β-hCG）和甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）水平均较低，提示胎儿存在18-三体综合征高风险（风险值为1/152）。四维彩色超声检查示：胎儿法洛四联症，有先天性心脏病（包括室间隔缺损型肺动脉闭锁，主动脉骑跨，迷走右锁骨下动脉，二、三尖瓣反向血流）；小下颌畸形、鼻骨钙化不良；永久性右脐静脉、单脐动脉；各生长径线均低于同期孕周，有胸腔积液。妊娠18周至我院行NIPT结果提示性染色体非整倍体高风险，患者经产前咨询并签署知情同意书后，于妊娠21周时行羊水穿刺进行产前诊断。

抽取患者30 mL羊水后平均分成3份，分别用于低深度高通量全基因组拷贝数变异测序（copy number variation sequencing，CNV-seq）检测、羊水细胞染色体核型分析及短串联重复序列（short tandem repeat，STR）片段分析。行CNVseq检测时，先提取羊水基因组DNA，然后构建文库，并使用Next Seq CN500高通量测序平台进行CNV-seq检测和测序分析，结果示未检出基因组拷贝数变异，见图1。将羊水经2 000 r/min离心10 min后弃上清，取沉淀细胞分别接种到2瓶羊水细胞培养基中，置于含5%CO2的37 ℃温箱内行开放式培养，持续培养7 d后加入秋水仙素终止有丝分裂，通过胰酶消化、染色体收获、制片和G显带等步骤实现胎儿染色体核型分析。根据2016 版《人类细胞遗传学命名国际体制》（International System for Human Cytogenetic Nomenclature，ISCN）对检出的染色体核型异常进行准确命名。胎儿羊水细胞染色体核型为69,XXX，表明胎儿是三倍体患者，见图2。

图2 胎儿羊水染色体核型69,XXX

采集2管孕妇外周血于肝素抗凝管内用于外周血染色体核型分析，结果示孕妇染色体核型正常。乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）抗凝管提取基因组DNA后与羊水沉淀细胞一起进行STR 片段分析，配制MicroreaderTM21 Direct ID System标准扩增体系，采用5色荧光标记，经过聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）扩增后，使用ABI 3500 DX基因测序仪行电泳检测，对孕妇和胎儿基因组中的20个STR基因座和1个性别位点进行基因分型，扫描图谱显示胎儿是三倍体患者，羊水样本未见母源污染，其中1套完整的单倍体染色体组遗传自父亲，有2套染色体组源于母亲，说明该三倍体胎儿的致病原因是双雌受精，详细的等位基因分型结果见表1。

表1 孕妇和胎儿基因组中20个STR基因座和1个性别位点的等位基因分型结果

2 讨论

2.1 三倍体的超声特征三倍体是妊娠早期自然流产最重要的遗传学病因，占8%～18%[1，3]。胎儿因多出1套完整的单倍体染色体而在妊娠中期的超声检查中表现出多器官畸形[4]，以肢体畸形最为多见，特征性的表现包括大胎盘样葡萄样变，第三、四并指畸形。能够存活的患儿通常表现为严重的胎儿生长受限，头围和腹围不成比例，腹围极小，颅顶发育不良；眼距宽，小眼睛，鼻梁低，耳位低且畸形；小下颌，唇腭裂；通贯掌，特征性马蹄内翻足；先天性心脏病；男性尿道下裂，阴茎过小和隐睾等。其中，第三、四并指畸形被认为是三倍体胎儿最具特征性的表现[5]。据Sneddon等[6]报道，二倍体/三倍体嵌合体具有发育迟缓、智力障碍、肌无力和手指畸形等与纯合子三倍体相似的特征，但没有生殖器异常。本例患者四维彩色超声示胎儿法洛四联症，有先天性心脏病（包括室间隔缺损型肺动脉闭锁，主动脉骑跨，迷走右锁骨下动脉，二、三尖瓣反向血流）；小下颌畸形、鼻骨钙化不良；永久性右脐静脉、单脐动脉；各生长径线均低于同期孕周，有胸腔积液。这些表现基本符合三倍体患儿主要的超声指标，没有发现特征性的第三、四并指畸形可能是由于胎儿宫内活动受限、体位不正，导致超声观察困难所致。

2.2 三倍体的发生机制三倍体是一种严重的染色体数目异常疾病，染色体核型有3种类型：69,XXY（60%）、69,XXX（37%）和69,XYY（3%）[7]。最主要的发生机制是双雄受精，即由1个单倍体卵子和1个正在复制的精子或2个精子受精形成，染色体核型为3种类型之一，但实际上双雄受精更容易在妊娠早期发生流产，不易成活；部分三倍体妊娠是由于双雌受精，染色体核型为69,XXX或69,XXY；还有极少数三倍体是因胚胎细胞内复制异常所致。本例患者的三倍体胎儿染色体核型为69,XXX，致病原因是双雌受精，即卵母细胞在第一次或第二次减数分裂时发生错误，同源染色体或姐妹染色单体没有分离，无法形成第一或第二极体，使得卵细胞成为1个异常的二倍体卵子，与1个正常的精子受精后生成1个三倍体合子。一项关于三倍体发生原因的研究发现，22%的三倍体是由于减数分裂Ⅰ期失败，67%是由于减数分裂Ⅱ期失败，11%是由于融合卵子所致[8]。

本研究在对胎儿基因组20个STR基因座和1个性别位点的等位基因分型时发现，羊水样本未见母源污染，每个基因座上的等位基因有1、2或3个，峰高比分别为1、1/2或1/1/1，并且每个基因座上均有2个等位基因与孕妇的等位基因一致，这表明胎儿有3套完整的染色体组，即三倍体，并且有2套染色体组均遗传自母方，故三倍体的致病机制是双雌受精。虽然患者抽取羊水后同时进行了CNV-seq检测，但由于CNV-seq技术存在局限性，只能检测出24条染色体的非整倍性变异和致病性CNV，所以无法确诊三倍体。Keinath等[9]利用STR标记和染色体单核苷酸多态性（SNP）微阵列数据对异卵三倍体双胞胎作出诊断，并阐明发病原因是次级卵母细胞减数分裂Ⅱ期发生错误或第二极体没有分离，该文献是首例报道的三倍体双胞胎妊娠。

2.3 三倍体的产前诊断技术三倍体胎儿常在妊娠早期自然流产，无法足月分娩，或者新生儿仅能存活短短数分钟，死亡率高，因此尽早确诊意义重大，一经发现立即建议终止妊娠，减少孕妇的身心伤害。妊娠早期或中期进行血清学产前筛查可发现一定异常，本例患者进行妊娠中期血清学产前筛查时发现β-hCG和AFP水平均较低，可能与胎盘功能低下和胎儿生长受限有关。但血清学筛查仅是产前筛查的技术手段，其结果提示异常并不能支持三倍体的诊断。随着二代测序技术的快速发展，NIPT和CNV-seq能够更加准确地检测染色体非整倍体异常，但不能检测出三倍体，若结果阴性但在四维彩色超声检查中发现胎儿宫内发育异常，应建议孕妇进行遗传咨询，并完成细胞遗传学检查。截至目前，羊水胎儿染色体核型分析仍旧是确诊三倍体胎儿的“金标准”。STR位点在人类基因组中分布广泛，片段短，在个体发育早期就能被检测出，分型结果稳定可靠，具有高敏感度和可重复性。以孕妇外周血DNA作为母源性DNA对照，应用20个特异性的STR基因座和1个性别位点，可对三倍体胎儿作出诊断并明确其致病机制。

综上所述，遗传咨询医师应该熟悉三倍体的发生机制、临床特征和遗传学特点，了解三倍体产前诊断的技术手段。若在超声检查中发现胎儿存在多器官畸形、严重生长受限和先天性心脏病等特征性表现，可以应用羊水胎儿染色体核型分析这个“金标准”产前诊断三倍体，同时应用STR片段分析技术可以分析出三倍体的发生机制，一经发现立即建议孕妇终止妊娠，以降低缺陷儿的出生率，促进优生、优育，提高人口质量。