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编号:10220508
中国人肢带型肌营养不良相关遗传标记多态性研究
http://www.100md.com 《中国医科大学学报》 1999年第5期
     作者:孙桂凤 武盈玉 张学 金春莲 孙开来

    单位:武盈玉 第二临床学院基础儿科;孙桂凤 张学 金春莲 孙开来 中国医科大学基础医学院遗传学教研室,沈阳 110001

    关键词:肢带型肌营养不良;遗传标记;多态性信息含量

    摘要 目的 摘要 目的:寻找中国人肢带型肌营养不良(LGMD)的致病基因。方法:应用PCR技术对50名正常无关个体和22名来自3个肢带型肌营养不良症家系的成员,进行了13q12区的D13S120,D13S141以及17q21区的ad-CA遗传标记基因型分析,对此3个标记的杂合度和多态性信息含量(PIC)进行了计算。结果:发现D13S120和ad-CA标记的杂合度较高,PIC为0.66和0.73,13q12区的D13S141的PIC<0.25。结论:D13S120和ad-CA标记是中国人群开展LGMD产前诊断的有价值的遗传标记,D13S141不宜选用做中国人群连锁分析的遗传标记。
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    The Study on the Polymorphism of Iimb-Girdle Muscular Dystrophy Related Genetic Markers in Chinese

    Sun Guifeng,Wu Yingyu,Zhang Xue,et al

    Department of Medical Genetics,College of Basic Medical Sciences, China Medical University,Shenyang,110001

    ABSTRACT Objective:This paper was to find the susceptive gene of limb-girdle muscular dystrophy (LGMD) in Chinese. Methods:Using PCR, the genotype of 50 unrelated normal persons and 22 subjects of three LGMD pedigrees was analyzed at D13S141, D13S120 and ad-CA which is in the adhalin (a-sarcoglycan) gene intron 6, and the polymorphism information content (PIC) was calculated. Results:The results showed that the heterozygosity at D13S120 and ad-CA markers is very high,and the PIC are 0.66 and 0.73 respectively,but the PIC at D13S141 is only 0.14. Conclusion:The former two markers will play important role in the prenatal diagnosis of LGMD in Chinese.
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    KEY WORDS limb-girdle muscular dystrophy;genetic marker;polymorphism information content

    肢带型肌营养不良(limb-girdle mnscular dystrophy, LGMD)是常染色体遗传的肌肉病,也是进行性肌营养不良中除DMD/BMD之外最常见的类型,占进行性肌营养不良症的25%~45%[1~3]。该类型特征为髋肩带肌无力、萎缩,进行性发展至远端肌肉,男女均可受累,有明显的遗传异质性,不仅表现在其遗传方式有显性和隐性之差而且其临床表现也有轻重不同。因此,LGMD的临床诊断及遗传咨询存在一定困难。近年来LGMD的基因定位研究取得了长足进展,国外研究发现轻型LGMD基因定为于15q1和2p13[5,6],重型LGMD 分别涉及13q12、17q21、4q12、5q33区域编码γ-、α-、β-、δ-肌膜糖蛋白的4个基因座位[4,7~9]。由于这些基因较大,突变分布较广,常用的突变检测基因诊断很难开展,尽管有研究发现用特异抗体对患者的骨骼肌活检标本进行免疫组化分析,可以对患者的疾病分型作出判定,但对产前诊断不适用。因此用遗传标记多态性的连锁分析进行产前基因诊断,是该类疾病的重要诊断方法。
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    本文对编码α-肌膜糖蛋白(13q12)的基因旁两个遗传标记D13S120和D13S141及β-肌膜糖蛋白(17q21)也称adhalin的基因内多态标记(ad-CA)在中国人群中的多态性进行了研究,首次报道了中国人群中此3个位点的多态分布,为今后在我国开展LGMD的基因诊断,提供理论依据。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    1.1.1 对象:取50名正常无关个体静脉抗凝血3ml,按本室常规方法提取DNA,分析各多态标记处等位基因频率。3个LGMD家系所有成员(22人)取5ml静脉抗凝血(所有病例由中国医科大学第二临床学院儿科遗传门诊提供)。重型LGMD诊断指标目前无国际统一标准,本研究参照国外有关文献[4,7,8],由从事肌营养不良症研究多年的专家结合我国临床实践,制定了以下主要诊断指标:(1) 幼儿至学龄期发病,有类似DMD的临床表现;(2) CK或Mb(肌红蛋白)增高为正常的2~10倍;(3) 染色体高分辨显带核型分析无异常;(4) 病理活检骨骼肌横纹消失;(5) 每个家系中至少有一名女患。
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    1.1.2 等位片段扩增及检测:微卫星多态标记引物:根据文献,选取13q12区域内的D13S120和D13S141作为遗传分析的标记,该标记为(CA)n重复多态[10]。另外选取17q21区编码α-sarcoglycan (adhalin)的基因第6内含子内的一个(CA)n重复顺序[8](称其为ad-CA),合成3对PCR引物(上海细胞生物学研究所DNA室合成)。引物序列如下:D13S141:F:5′-GTCCTCCCGGCCTAGTCTTA-3′;R:5′-ACCACGGAGCAAAGAACAGA-3′。D13

    S120:F:5′-ATGACCTAGAAATGATACTGGC-3′;R:5′-CAGAGACCACAACACACATT-3′。ad-CA:F:5′-TATCTCCGTCTCTCTGATTGCTCC-3′;R:5′-TTGCGGACTCTGTTGCCCTCTTGT-3′。

    等位片段扩增:10 μl反应体系α-32P-dCTP掺入法进行PCR扩增。具体步骤为:基因组DNA2 μl(约100 ng);10×PCR缓冲液1 μl;dNTP0.3 μl;α-32P-dCTP 0.1 μl;PCR引物混合液0.4 μl(均为20 mmol/L);Taq DNA聚合酶0.2 U;无菌去离子水6.3 μl;混匀,离心片刻,30 μl矿物油覆盖置PE-480 DNA扩增仪中。PCR扩增条件:D13S120:94℃2 min后进入94℃1 min,58℃45 s,72℃1 min,循环30个周期,72℃继续保温7 min。Ad-CA:94℃2 min后进入94℃40 s,68℃30 s,循环35个周期,72℃继续保温7 min。反应结束后,加入甲酰胺变性示踪液25 μl,96℃变性10 min,置冰中骤冷,取3 μl上样于含7 mol/L尿素的6%聚丙烯酰胺凝胶(19∶1)内,50℃,80 W电泳2~3 h,电泳凝胶移至滤纸上,保鲜膜覆盖置增感屏暗盒内,覆盖X线胶片,-70℃曝光24~48 h后,洗片。
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    1.1.3 多态信息量(polymorphism information content,PIC)计算:

    n为该位点的等位基因数,Pi为第i个等位基因在群体中的频率。计算公式如下[11]g50401.gif (828 bytes)

    2 结果

    2.1 三个微卫星多态标记的等位片段在群体中的频率,详见表1。

    表1 微卫星多态标记的等位片段杂合度及频率

    多态标记

    n
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    有效扩增

    杂合率

    等位基因频率

    PIC

    D13S141

    50

    46

    8

    0.05

    0.95

    0.14

    D13S120

    50
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    40

    87

    0.075

    0.375

    0.375

    0.05

    0.125

    0.66

    ad-CA

    50

    46

    90

    0.25
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    0.25

    0.25

    0.25

    0.73

    2.2 LGMD家系1在D13S120位点的连锁分析(图1)及LGMD家系2在ad-CA位点的连锁分析(图2)。两个家系相应等位片段的传递符合孟德尔遗传定律。50401.gif (6363 bytes)

    图1 LGMD家系1的系谱及其在D13S120位点的基因型

    Ⅲ1基因型为1/3,Ⅲ2为2/3,Ⅲ3为1/3,Ⅱ1为2/3,Ⅱ2为1/2,Ⅱ3为2/4,Ⅰ1为1/450402.gif (5819 bytes)
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    图2 LGMD家系2的系谱及其在ad-CA位点的基因型

    Ⅲ1基因型为1/2,Ⅱ1为1/3,Ⅱ2为2/3,Ⅱ3为3/3,Ⅰ1为2/3,Ⅰ2为1/3

    3 讨论

    LGMD是一类致病基因及突变类型不同导致的有明显遗传异质性的肌肉病。轻型可20岁以后发病,肌无力、肌萎缩进展缓慢,血清肌酸激酶(CK)无明显改变,60岁以后仍能行走;重型也称SCARMD,幼儿至学龄期发病,CK值明显升高,可伴有小腿腓肠肌假性肥大,病情进展快,16岁前不能行走,20岁左右死亡,此类型与DMD临床表现很相似,故也称类DMD(DLMD)。由于尚无有效治疗方法,因此开展产前诊断,是防治该类疾病的重要方法。

    编码adhalin(也称α-sarcoglycan)基因由Roberds等于1994年定位克隆[8]。该基因位于17q21.3,长约12 kb,至少有10个外显子,9个内含子,主要在骨骼肌和心肌中表达。已在欧洲、南美洲、北美和日本等国家和地区的LGMD中发现了13种突变类型。由于该基因的突变分布较广,因此,以往基因诊断常用ASO探针杂交,等位基因特异性PCR、PCR-SSCP等方法不适于开展产前诊断。在基因组内寻找高度多态性DNA标记进行家系的连锁分析是有效的产前诊断方法。
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    DNA多态标记是一种可检出的群体频率不少于1%的遗传变异。这种标记在人群中呈孟德尔式遗传。常用DNA的多态标记是基因组内大量存在的可变串联重复多态性(VNTR),本文选择的3个多态性标记都是(CA)n重复多态,是VNTR的一种。遗传标记所含的信息量(PIC)和杂合度(H)是反映DNA多态程度的两项指标[11]。一般认为PIC>0.5标记具有高度的可提供信息含量,可进行连锁分析;0.5>PIC>0.25基本能提供合理信息;PIC<0.25提供信息性较差,一般不用此类标记进行连锁分析。

    本研究选择的一遗传标记是17q21处编码adhalin的基因第6内含子中(CA)n多态性片段。本实验发现该位点的杂合率达90%,PIC为0.73,该标记处的片段在3个LGMD家系中呈孟德尔遗传方式。由于它位于adhalin基因内,因此对于adhalin基因突变导致LGMD的家系,将是一个非常有效的产前诊断标记。

    本研究发现D13S141的杂合率为8%,明显低于文献报告的比例(60%),PIC为0.14,可提供连锁分析的信息性较差,提示中国人群中连锁不宜选此标记。因此,在13q12的同一区域内又选取了另一标记——D13S120。经过基因型确定,发现该位点在中国人群中的杂合率达87%,PIC为0.66,可提供高度信息含量,提示该位点适宜我国人群的连锁分析。本研究进行了3个家系成员在此位点的基因型分析,等位片段在3个家系中都呈孟德尔遗传,说明该位点是一有意义的连锁分析遗传标记,对于先证者肌活检证实是13q12区α-肌膜蛋白异常的家系,选用此标记,可以防止患儿的出生。
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    在(CA)n重复的DNA标记检测过程中,常在每个等位片段的主带附近,相差2 nbp处会出现一条或多条影子带[11],本文也出现类似结果,可能是PCR过程中聚合酶复合物滑动(polymerase slippage)的结果,每个人在每个标记处有两条(纯合子一条)主带,且主带往往较强,结果由2个人分别核实可以准确地判定。

    本文首次报道了中国人群中LGMD相关DNA标记的多态性。发现13q12区的D13S120和17q21区adhalin基因内的ad-CA标记PIC>0.5,提示它们是中国人群开展LGMD产前诊断的有价值的遗传标记。初步研究也发现13q12区的D13S141 PIC<0.25,多态信息含量低,不宜选为中国人群连锁分析的遗传标记。

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    1998-07-28收稿, 百拇医药