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(jié)構(gòu),由TTAGGG堿基重復(fù)序列和端粒蛋白復(fù)合物組成,具有維持染色體末端穩(wěn)定的功能。DNA復(fù)制的方式?jīng)Q定了每次細(xì)胞分裂時(shí)DNA末端都不能被完全復(fù)制,導(dǎo)致端粒隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增加逐漸縮短。在干細(xì)胞、生殖細(xì)胞等持續(xù)分裂的細(xì)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(zhuǎn)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,維持端粒長度。端粒酶對(duì)端粒的修復(fù)并不完全,每次分裂仍有一定長度的堿基丟失。這樣的端粒縮短是正常的生理現(xiàn)象,端粒完全耗損后染色體游離末端暴露,誘發(fā)細(xì)胞凋亡(凋亡即細(xì)胞主動(dòng)的程序性的自殺),其意義在于清除增殖次數(shù)過多的細(xì)胞,降低與DNA復(fù)制相關(guān)的有害基因突變累積等不良事件的風(fēng)險(xiǎn),避免疾病發(fā)生,是機(jī)體的保護(hù)性機(jī)制。端粒長度及端粒酶活性決定了細(xì)胞壽命,我們稱之為“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度的基因缺陷導(dǎo)致的,目前國際上尚無統(tǒng)一命名,多將其稱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(hù)蛋白的TINF2,編碼端粒酶復(fù)合物的DKC1、NHP2、NOP10、TERC、TERT、WRAP53,編碼CST復(fù)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(zhuǎn)錄酶再以這一段RNA為模板合成端粒DNA)均參與維持端粒長度。當(dāng)這些基因突變影響到基因產(chǎn)物的功能時(shí),端粒長度不能有效維持,每次細(xì)胞分裂時(shí)端??s短程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常人。當(dāng)端粒耗盡,染色體末端被細(xì)胞識(shí)別為DNA雙鏈斷裂,啟動(dòng)DNA損傷反應(yīng),發(fā)生凋亡。發(fā)生于不同組織器官的異常的大量細(xì)胞凋亡會(huì)造成一系列不同的后果,如在血液系統(tǒng)中大量造血干細(xì)胞凋亡,機(jī)體不能有效造血,導(dǎo)致再生障礙性貧血;在呼吸系統(tǒng),大量肺泡細(xì)胞凋亡,由成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)修復(fù),導(dǎo)致肺纖維化等。因?yàn)檫@類患者游離染色體末端數(shù)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(yīng)增加,導(dǎo)致染色體非整倍性及染色體易位,當(dāng)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,所以這類患者先天腫瘤易感。
三、端粒綜合征的臨床表現(xiàn)
端粒綜合征在不同患者的中臨床表現(xiàn)各異、遺傳方式多樣,具有遺傳早現(xiàn)現(xiàn)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和口腔黏膜白斑,稱為先天性角化不良。端粒綜合征是一組多系統(tǒng)受累的疾病,除了皮膚黏膜三聯(lián)征這樣可以明確觀察到的體征,還常出現(xiàn)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,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(xiàn),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?yàn)榫凭珵E用問題嚴(yán)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(chǔ)。端粒綜合征患者發(fā)生白血病和各種實(shí)體瘤的風(fēng)險(xiǎn)也較正常人顯著升高。不僅臨床表現(xiàn)有明顯的異質(zhì)性,這組疾病在遺傳方式上也根據(jù)致病基因的不同表現(xiàn)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(xiàn)是指疾病在世代傳遞中,臨床表現(xiàn)加重,發(fā)病年齡提前。這是因?yàn)橛H代生殖細(xì)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(duì)于這樣遺傳性短端粒患者,在起跑線上就是不公平的。
四、先天性角化不良基因檢測
外周血淋巴細(xì)胞端粒長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(jù)。中年后,患者的端粒長度與同年齡正常對(duì)照相比可無明顯差異,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(xiàn)顯著的端??s短。端粒綜合征相關(guān)基因突變檢測已應(yīng)用于臨床。
目前我們實(shí)驗(yàn)室開展的先天性角化不良基因檢測項(xiàng)目中包括9種端粒綜合征相關(guān)基因,項(xiàng)目開展兩年多來,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(fù)合雜合突變(RTEL1、TINF2和TERT基因突變導(dǎo)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(dǎo)治療中顯現(xiàn)出巨大價(jià)值。