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【佳學(xué)基因檢測(cè)】為什么會(huì)出現(xiàn)并指畸形?可以基因檢測(cè)遺傳性嗎?

總結(jié)來(lái)說(shuō),基因檢測(cè)在理解并指畸形的遺傳基礎(chǔ)和風(fēng)險(xiǎn)方面起著關(guān)鍵作用。這種信息可以幫助家庭和醫(yī)療專業(yè)人士做出更加明智的決策,以便更好地管理和支持患有這種畸形的個(gè)體。

佳學(xué)基因檢測(cè)】為什么會(huì)出現(xiàn)并指畸形?可以基因檢測(cè)遺傳性嗎?


什么是并指畸形?

并指畸形的俗名與別稱主要有以下幾種:

俗名

蹼狀指:由于并指畸形在外觀上表現(xiàn)為手指(或腳趾)之間的軟組織或骨骼不同程度地融合在一起,形似蹼狀,因此俗稱“蹼狀指”。

別稱

并趾:雖然“并指”一詞更常用于描述手指的并連,但在某些情況下,腳趾的并連也被稱為“并趾”,二者在本質(zhì)上是相似的,都是由于胚胎發(fā)育過(guò)程中指(趾)分離障礙所致。

并指畸形是手部(或足部)最常見(jiàn)的先天性畸形之一,其發(fā)生的確切原因尚不完全清楚,但可能與胚胎發(fā)育過(guò)程中的手板分化缺陷或遺傳因素有關(guān)。根據(jù)并連的程度和涉及的組織結(jié)構(gòu),并指畸形可以分為不同的類型,如完全并指、部分并指、簡(jiǎn)單并指(僅涉及皮膚或軟組織)和復(fù)合并指(涉及骨骼等更深層結(jié)構(gòu))。

治療并指畸形的主要方法是手術(shù)分離并重建手指(或腳趾)的結(jié)構(gòu),手術(shù)的最佳時(shí)機(jī)通常在學(xué)齡前,特別是18個(gè)月后進(jìn)行手術(shù)可以獲得較好的效果。手術(shù)過(guò)程通常包括手指(或腳趾)的分離、連接部的重建以及指(趾)相對(duì)緣的重建。在手術(shù)前后,康復(fù)治療也是非常重要的,可以幫助改善關(guān)節(jié)活動(dòng)、促進(jìn)傷口愈合,并進(jìn)一步提高手術(shù)效果。

為什么會(huì)出現(xiàn)并指畸形syndactyly?可以基因檢測(cè)遺傳性嗎?

并指畸形(Syndactyly)是指手部或足部的兩個(gè)或多個(gè)指頭或趾頭部分或完全融合在一起的情況。它可以單獨(dú)出現(xiàn),也可以伴隨其他遺傳性綜合征一起出現(xiàn)。

并指畸形(Syndactyly)發(fā)生的原因:

1.遺傳因素:

   - 大多數(shù)并指畸形是由于遺傳變異引起的。遺傳因素在其發(fā)生中起著重要作用,尤其是在家族中有并指畸形歷史的情況下。

2.遺傳模式:

   - 并指畸形可以表現(xiàn)為遺傳性狀,遵循不同的遺傳模式:

     -常染色體顯性遺傳:一個(gè)受影響的父母可以將變異基因傳遞給子代,并導(dǎo)致并指畸形。

     -常染色體隱性遺傳:需要兩個(gè)變異基因才能表現(xiàn)出并指畸形,通常父母可能是攜帶者而不表現(xiàn)出癥狀。

     -X連鎖遺傳:在X染色體上的變異可以導(dǎo)致女性攜帶者表現(xiàn)出并指畸形。

基因檢測(cè)和遺傳性:

1.基因檢測(cè)的作用:

   - 基因檢測(cè)可以幫助確定家族中是否存在與并指畸形相關(guān)的特定基因變異。這種信息對(duì)于家庭遺傳咨詢和未來(lái)生育決策非常重要。

2.預(yù)測(cè)遺傳風(fēng)險(xiǎn)

   - 對(duì)于已知家族史的家庭,通過(guò)基因檢測(cè)可以評(píng)估個(gè)體患并指畸形的風(fēng)險(xiǎn)。如果在胎兒篩查或早期診斷中檢測(cè)到相關(guān)的基因變異,家庭可以考慮進(jìn)一步的產(chǎn)前診斷或管理措施。

3.復(fù)雜性和環(huán)境因素:

   - 盡管基因檢測(cè)可以識(shí)別特定的遺傳變異,但并指畸形可能還受到其他環(huán)境因素的影響。因此,即使進(jìn)行了基因檢測(cè),也無(wú)法完全預(yù)測(cè)或避免所有并指畸形的發(fā)生。

總結(jié)來(lái)說(shuō),基因檢測(cè)在理解并指畸形的遺傳基礎(chǔ)和風(fēng)險(xiǎn)方面起著關(guān)鍵作用。這種信息可以幫助家庭和醫(yī)療專業(yè)人士做出更加明智的決策,以便更好地管理和支持患有這種畸形的個(gè)體。

 

為什么并指畸形可以遺傳,而且遺傳性是可以阻斷的?

根據(jù)人體四肢形狀的維持的基因因素,上肢發(fā)育生物學(xué)和胚胎學(xué)的研究顯著增進(jìn)了我們對(duì)各種先天性手部異常的遺傳學(xué)和表型的理解。

基因解碼詳細(xì)描述了正常手指趾間隙的胚胎學(xué)形成和人類并指畸形的基因原因。在《為什么會(huì)出現(xiàn)并指畸形?可以基因檢測(cè)遺傳性嗎?》中,手指畸形的基因解碼提出了并指畸形發(fā)病的三步機(jī)制。并基于這些機(jī)制,對(duì)并指畸形進(jìn)行了分類。科學(xué)的分類是準(zhǔn)確進(jìn)行基因檢測(cè)的前提。因?yàn)檫@種分類系統(tǒng)便于累積資料,使基因檢測(cè)更完全和準(zhǔn)確。

并指畸形的分類

《人體四肢發(fā)育的基因控制過(guò)程》將并指畸形分為9種類型。然而致病基因鑒定基因解碼的基因檢測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),這種9型分類系統(tǒng)并未涵蓋其他幾種綜合征型和非綜合征型的并指畸形。例如,沙特型家族性并指畸形(與小鼠錘狀趾基因座同源)、APC突變引起的Cenani–Lenz并指畸形表型、FIBULIN1錯(cuò)義突變(OMIM 608180)引起的腦萎縮-并指綜合征、Sonic Hedgehog (SHH)增強(qiáng)子ZRS(OMIM 174500)基因重復(fù)引起的三指拇指多指綜合征、尖頭并指綜合征、Greig綜合征(OMIM 175700)以及與GLI3突變相關(guān)的其他并指畸形表型。

并指畸形發(fā)病機(jī)制的統(tǒng)一途徑

致病基因鑒定基因解碼是一種在基因檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)人體胚胎發(fā)育過(guò)程來(lái)檢視導(dǎo)致身體異常的基因原因的。具體來(lái)說(shuō),針對(duì)并指發(fā)生的基因原因,基因解碼制定一個(gè)包含一個(gè)三步的SOP分析途徑。這三途徑可以解釋幾乎所有人類和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中并指畸形的發(fā)病機(jī)制(見(jiàn)圖1)。第一步是激活WNT經(jīng)典信號(hào)或抑制骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)經(jīng)典信號(hào)。這導(dǎo)致成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子8(FGF8)在頂端外胚層脊(AER)和中胚層中過(guò)度表達(dá),因?yàn)镕GF8是一種可擴(kuò)散的形態(tài)發(fā)生素。第二步是FGF8與視黃酸之間的相互作用,通過(guò)ERK/MAPK信號(hào)途徑介導(dǎo)。第三步是抑制趾間隙內(nèi)的視黃酸。視黃酸在趾間隙中的抑制最終導(dǎo)致并指的形成,因?yàn)檫@會(huì)抑制細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的正常降解。正常情況下,細(xì)胞凋亡由促凋亡蛋白(如BAX和BAK)通過(guò)作用于線粒體而觸發(fā),而這些蛋白的啟動(dòng)子區(qū)域包含視黃酸響應(yīng)元件。網(wǎng)狀空間ECM的正常降解主要由ADAMTS肽酶家族和MMP11介導(dǎo),而MMP11基因的啟動(dòng)子區(qū)域也含有視黃酸響應(yīng)元件。

表1:人類并指畸形按照以下步驟分析

基因解碼分析步驟

基因突變 根據(jù) Malik 分類的綜合征名稱或并指類型(如有 OMIM)
IA:WNT 經(jīng)典信號(hào)的激活或 β-catenin 的積累 (一)LRP4 (一)Cenani–Lenz 綜合征或 7a 型并指畸形 (212780)
(二)APC (二)Cenani–Lenz 表型
 
IB:抑制BMP典型信號(hào) (一)FMN1缺失或重復(fù),包括GREM1 - FMN1 (一)Cenani–Lenz 表型或 7b 型并指畸形
(二)ZRS (二)Haas(4 型)并指畸形(186200);三指節(jié)拇指多指并指綜合征(174500)
(三)RAB23 (三)Carpenter 綜合征(201000)
(四)TWIST1 (四)Saethre–Chotzen綜合征(101400)
(五)GLI3 (v) Greig 綜合征(175700)及其他 GLI3 相關(guān)并指畸形
(六)GJA1 (vi)Johnston–Kirby 3 型并指畸形(186100)
 
II:FGF8活性增加 (一)FGFR1或FGFR2獲得功能突變 (一) Pfeiffer(101600)、Apert(101200)和 Saethre-Chotzen(101400)綜合征。
(二)FBLN1 (ii)Debeer 2b 型并指畸形(608180)

表格1總結(jié)了人類并指畸形可以根據(jù)上述三個(gè)步驟進(jìn)行。

導(dǎo)致體產(chǎn)生并指畸形的基因中,LRP4被認(rèn)為是WNT信號(hào)的強(qiáng)效抑制因子。LRP4功能喪失的突變導(dǎo)致信號(hào)激活并可引發(fā)并指畸形(例如Cenani–Lenz綜合征,OMIM 212780)。另一方面,APC基因的功能喪失突變會(huì)導(dǎo)致β-catenin的積累。通常情況下,這類突變表現(xiàn)為家族性腺瘤性息肉病表型(OMIM 175100)。然而,偶爾APC突變也可能導(dǎo)致Cenani–Lenz并指畸形表型。類似地,Cenani–Lenz表型也可能由GREM1的過(guò)度表達(dá)引起,而GREM1的過(guò)度表達(dá)可能是由于FMN1基因的缺失或重復(fù)包含GREM1-FMN1基因。

 

正常的上皮-間質(zhì)反饋回路事件參與了人類胚胎第19至22階段(宮內(nèi)第47至54天)正常的手指趾分離過(guò)程。在胚胎第19階段之前,手指通常處于不分離的蹼狀狀態(tài)。在這個(gè)階段,高活性的SHH刺激了GREM1的表達(dá),維持了高水平的FGF8和低水平的視黃酸,從而使手指保持蹼狀狀態(tài)。隨著第19至22階段手掌的生長(zhǎng),導(dǎo)致了SHH信號(hào)與表達(dá)GREM1的細(xì)胞之間間隙的增加。因此,SHH不再能夠刺激GREM1的表達(dá)。這導(dǎo)致了BMP信號(hào)傳導(dǎo)的激活,F(xiàn)GF8的抑制,視黃酸的過(guò)度表達(dá),最終導(dǎo)致蹼的分離。因此,肢芽中異常高的SHH活性會(huì)導(dǎo)致GREM1的持續(xù)表達(dá)和并指畸形?;蚪獯a發(fā)現(xiàn)鴨子和蝙蝠中,之所以會(huì)出現(xiàn)蹼狀趾/翅膀,是由GREM1的持續(xù)表達(dá)引起。在人類中,導(dǎo)致SHH活性增加的基因突變也可能導(dǎo)致GREM1的持續(xù)表達(dá)和并指畸形(見(jiàn)表1)。例如,ZRS或7q36周圍區(qū)域的點(diǎn)突變/重復(fù)可能導(dǎo)致SHH活性增加和并指畸形。RAB23、TWIST1和GLI3通常充當(dāng)SHH的負(fù)調(diào)節(jié)因子。因此,RAB23、TWIST1和GLI3的功能喪失突變可能與高SHH活性和并指畸形相關(guān)(見(jiàn)表格1)。

影響步驟I的最后一個(gè)蛋白質(zhì)是CX43蛋白。GJA1突變導(dǎo)致CX43功能活性喪失,從而導(dǎo)致BMP的減少和并指畸形(如并指畸形3型,OMIM 186100)。

在回答并指畸形是否遺傳的在第二步中,需要分析是否由于FGFR1 / FGFR2功能突變引起的尖頭并指綜合征與FGF8活性增加和并指畸形相關(guān)。此外,顱骨中其他FGF(如FGF2)的過(guò)度表達(dá)也導(dǎo)致顱縫的早閉,進(jìn)而影響顱面結(jié)構(gòu)和手部并指的嚴(yán)重程度,這取決于具體的突變類型。一個(gè)典型的例子是Apert綜合征(OMIM 101200)。手外科醫(yī)生根據(jù)并指畸形和顱面缺陷的嚴(yán)重程度將患有FGFR2突變的Apert綜合征患者分為兩組。第一組患者表現(xiàn)出頭部“嚴(yán)重受影響”,但手部“受影響輕微”,這些患者攜帶FGFR2中的Ser252Trp突變。這種突變?cè)鰪?qiáng)了受體功能,導(dǎo)致FGF2功能效應(yīng)的增強(qiáng),尤其在顱面骨骼中表達(dá)。第二組患者表現(xiàn)為頭部“受輕度影響”,但手部“受重度影響”,這些患者攜帶FGFR2的Pro253Arg突變。此突變導(dǎo)致受體功能增強(qiáng),但失去了與FGF10結(jié)合的配體結(jié)合特異性,從而使外胚層中FGF8通過(guò)FGF10-FGF8環(huán)路上調(diào)。

在步驟II中,也發(fā)生了2b型并指畸形(FBLN1突變,OMIM 608180)的病理生理變化。正常情況下,F(xiàn)IBULIN1蛋白具有高親和力與FGF8結(jié)合,調(diào)節(jié)其活性和表達(dá)。因此,這種并指畸形的發(fā)病機(jī)制涉及到步驟II的過(guò)程。

在基因解碼并指產(chǎn)生的基因原因的在第三步中,HOXD13基因的突變與兩種類型的人類并指畸形相關(guān)(見(jiàn)表格1),包括罕見(jiàn)的2a型Vordinborg并指畸形(OMIM 186000)和5型并指畸形(OMIM 186300)。實(shí)驗(yàn)?zāi)P捅砻?,Hoxd13的突變直接影響autopod中的視黃酸,具有抑制作用。因此,HOXD13相關(guān)并指畸形的發(fā)病機(jī)制涉及到第三步(見(jiàn)圖1和表格1)。并指畸形基因檢測(cè)的機(jī)構(gòu)回顧了HOXD13突變相關(guān)的基因解碼研究,發(fā)現(xiàn)其相關(guān)表型包括各種形式的短指畸形、并指畸形和多指畸形。特別是在Vordinborg并多指畸形(OMIM 186000)中,多指畸形成分的發(fā)病機(jī)制可能涉及HOXD13與GLI3R相互作用。Chen等人的實(shí)驗(yàn)研究表明,Hoxd13直接與Gli3r(Gli3的抑制形式)結(jié)合。Hoxd13的突變導(dǎo)致Gli3r的過(guò)早降解,這會(huì)導(dǎo)致多指畸形,類似于Gli3r缺失引起的多指畸形表型。此外,致病基因鑒定基因解碼根所生命科學(xué)的分析結(jié)果指出,多指畸形患者的HOXD13基因中的G11A錯(cuò)義突變確認(rèn)了HOXD13具有新的功能結(jié)構(gòu)域,該結(jié)構(gòu)域通過(guò)與GLI3R的相互作用來(lái)調(diào)節(jié)一個(gè)人出現(xiàn)手指的數(shù)量。

佳學(xué)基因解碼分析用來(lái)反應(yīng)人類疾病發(fā)病過(guò)程的動(dòng)物的相關(guān)基因,以增加基因檢測(cè)的全面性

表2:致病基因鑒定基因解碼在模式動(dòng)物中獲取參與并指形成的基因信息

基因解碼對(duì)生理過(guò)程的分解

并指畸形動(dòng)物模型
IA:WNT 經(jīng)典信號(hào)的激活或 β-catenin 的積累 攜帶Lrp4突變的小鼠
 
IB:抑制 BMP 典型信號(hào)或抑制 BMP/SMAD (1)小鼠肢體畸形(Ld)模型(Fmn1缺失導(dǎo)致Grem1過(guò)表達(dá))
(2)Grem1過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小雞
(3)Bmp拮抗劑Noggin的過(guò)度表達(dá)
(4)Bmp受體基因Bmpr1a失活
(5)Bmp2 和 Bmp4 缺陷小鼠
(6)缺乏 Cx43 的基因敲除小鼠
(7)Smad 1 和 5 的選擇性失活。
(8)錘狀趾(Hm)突變小鼠。
 
II:FGF8 過(guò)度表達(dá) (1)抑制 Notch 信號(hào)
(2)Msx1;Msx2雙突變小鼠
(3)圓足小鼠突變體(Fras1功能喪失)
(4)缺乏Nidogen 1和2的小鼠。
 
III:抑制視黃酸或抑制細(xì)胞凋亡/細(xì)胞外基質(zhì)降解 (1)抑制視黃酸活性
(2)Spdh/Spdh 小鼠
(3)Bid、Bim、Puma三重基因敲除小鼠
(4)ADAMTS 缺陷小鼠
(5)肢體外胚層中Akirin2的敲除

由動(dòng)物指趾蹼發(fā)育獲得的并指發(fā)生相關(guān)基因的第一部分

在攜帶Lrp4突變的小鼠模型中,前肢和后肢會(huì)出現(xiàn)多指并指畸形。Lrp4蛋白是WNT信號(hào)的強(qiáng)抑制因子,因此Lrp4功能喪失的突變會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的激活和并指畸形。

小鼠肢體畸形(Ld)模型是由Fmn1缺失引起的,表現(xiàn)為少指并指、腎臟缺陷和橈尺骨骨縫早閉。Ld模型的表型被認(rèn)為與人類Cenani-Lenz綜合征表型最接近。

通過(guò)Grem1過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小雞模型表現(xiàn)出類似于與GREM1基因重復(fù)相關(guān)的人類并指表型。

其他并指畸形動(dòng)物模型是通過(guò)抑制Bmp信號(hào)傳導(dǎo)創(chuàng)建的。例如,Bmp拮抗劑Noggin在小鼠中的過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致了廣泛的軟組織并指畸形和軸后多指畸形。小鼠肢芽中Bmp受體基因Bmpr1a的失活與Fgf8和Fgf4的上調(diào)有關(guān),從而導(dǎo)致了并指畸形。缺乏Bmp2的小鼠表現(xiàn)出第三蹼隙的軟組織并指畸形,而肢芽中Bmp2和Bmp4的共同缺陷則導(dǎo)致了所有肢體的完全并指畸形。另一方面,缺乏Cx43的小鼠表現(xiàn)出Bmp2表達(dá)減少,從而導(dǎo)致Fgfs的繼發(fā)性過(guò)度表達(dá)和并指畸形。SMAD1和5位于BMP信號(hào)的下游,在小鼠中選擇性失活Smads1和5會(huì)導(dǎo)致Fgf8的過(guò)度表達(dá)和并指畸形。

最后,錘狀趾(Hm)突變小鼠模型表現(xiàn)出2-5趾并指。在這種自發(fā)小鼠突變中,來(lái)自第14號(hào)染色體的150 kb非編碼DNA片段插入Shh啟動(dòng)子上游。這導(dǎo)致指間Shh的過(guò)度表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致Bmp信號(hào)傳導(dǎo)的二次抑制,最終導(dǎo)致并指畸形。最近的研究揭示了由Shh過(guò)度表達(dá)引起的Chordin上調(diào),Chordin與Bmps結(jié)合并將其隔離成潛在復(fù)合物,從而抑制Bmp的活性。

由動(dòng)物指趾蹼發(fā)育獲得的并指發(fā)生相關(guān)基因的第二部分

并指發(fā)生的基因列表編制時(shí),在抑制小鼠的Notch信號(hào)傳導(dǎo)中,已觀察到AER中Fgf8表達(dá)增加和并指畸形的發(fā)生。Notch 1及其配體Jagged2在AER中共同表達(dá)。研究證實(shí),在缺乏Jagged2的小鼠中,抑制Notch信號(hào)傳導(dǎo)會(huì)導(dǎo)致Fgf8表達(dá)增加,并且中間三個(gè)手指會(huì)融合。由于Notch也在胸腺和顱面部區(qū)域表達(dá),因此這些突變小鼠還表現(xiàn)出腭裂、舌融合和胸腺缺陷。

Msx1 / Msx2雙突變小鼠顯示出多種表型,包括少指畸形、多指畸形和并指畸形,這些變化與AER中Fgf活性增強(qiáng)相關(guān)。

FRAS1基因編碼一種參與表皮基底膜形成的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白。人類FRAS1基因突變會(huì)導(dǎo)致Fraser綜合征,該綜合征伴有眼、腎和顱面缺陷。并指發(fā)生的基因解碼發(fā)現(xiàn)了一種新的ENU衍生的圓足(rdf)小鼠突變體,這種突變體因Fras1的無(wú)義等位基因功能喪失而導(dǎo)致后肢皮膚并指畸形。這些動(dòng)物的主要缺陷是Msx2表達(dá)的降低,與AER中的Fgf活性延長(zhǎng)相關(guān)。

基底膜是位于各種器官上皮和內(nèi)皮下的細(xì)胞外基質(zhì)。所有基底膜均含有至少一種層粘連蛋白、IV型膠原和巢蛋白家族成員。已在脊椎動(dòng)物中鑒定出兩種巢蛋白同工型(Nid1和Nid2)。在小鼠中單獨(dú)敲除Nid1或Nid2不會(huì)影響基底膜形成,動(dòng)物未表現(xiàn)出異常。然而,缺乏兩種巢蛋白的小鼠,其多個(gè)器官的外胚層基底膜出現(xiàn)缺陷,包括AER形成異常、Fgf8分布改變和軟組織并指。由于多個(gè)器官的基底膜形成受到影響,這些小鼠還可能伴有多器官缺陷和圍產(chǎn)期死亡。該模型表明,F(xiàn)gf8分布的改變可能導(dǎo)致并指畸形的發(fā)生。

由動(dòng)物指趾蹼發(fā)育獲得的并指發(fā)生相關(guān)基因的第二部分

 

在第三步中,視黃酸活性受抑制的動(dòng)物模型也表現(xiàn)出并指畸形的特征。視黃醛脫氫酶2酶由Raldh2基因編碼,負(fù)責(zé)將視黃醛氧化為視黃酸。視黃酸作為核視黃酸受體(RAR)的配體,誘導(dǎo)靶基因的轉(zhuǎn)錄。因此,通過(guò)靶向Raldh2酶或RAR受體,可以抑制小鼠中視黃酸的活性。Raldh2 –/– autopods顯示出并指畸形,這是由于Mmp11(負(fù)責(zé)指間細(xì)胞外基質(zhì)降解)受到抑制。該模型中,F(xiàn)gf8表達(dá)正常,表明視黃酸在并指畸形發(fā)病機(jī)制中作用于Fgf8的下游。另外,RARb / RARg雙突變小鼠也顯示出由于Mmp11抑制而繼發(fā)的并指畸形。

Kuss等人使用了自然產(chǎn)生的小鼠突變體(Spdh/Spdh突變體),該突變體在同源框d13(Hoxd13)中具有多聚丙氨酸擴(kuò)增。研究表明,突變的Hoxd13直接抑制autopod中的視黃酸,而宮內(nèi)視黃酸治療可以恢復(fù)Spdh/Spdh小鼠的五指畸形。

Bid、Bim和Puma蛋白可激活Bax和Bak,這兩者在啟動(dòng)線粒體凋亡途徑中起關(guān)鍵作用。因此,Bid / Bim / Puma三重敲除小鼠顯示出細(xì)胞凋亡和并指畸形減少。除了Mmp11之外,ADAMTS肽組對(duì)于指間細(xì)胞外基質(zhì)的降解也至關(guān)重要。Versican是指間細(xì)胞外基質(zhì)的重要組成部分。ADAMTS介導(dǎo)Versican的裂解。因此,缺乏ADAMTS的小鼠會(huì)出現(xiàn)并指畸形[16]。

Akirin(Akirin 1和2)是定位于基因啟動(dòng)子和增強(qiáng)子區(qū)域的小核蛋白。它們充當(dāng)“橋梁”蛋白,協(xié)調(diào)基因表達(dá)模式。Akirin2缺失的胚胎無(wú)法存活超過(guò)胚胎第9.5天。在肢體上皮中敲除Akirin2的轉(zhuǎn)基因小鼠模型中,趾間細(xì)胞死亡減少,細(xì)胞增殖增加,導(dǎo)致趾間蹼和軟組織并指畸形的出現(xiàn)。

基因解碼的原則說(shuō)明并指的遺傳性

基因解碼的原則是基因突變與疾病發(fā)生的共存共分現(xiàn)象。當(dāng)獲得這個(gè)突變基因時(shí),即會(huì)獲得某種形式的并指現(xiàn)象。當(dāng)致病基因突變不存在時(shí),并指現(xiàn)象就不會(huì)存在。這一原則解釋和說(shuō)明了并指現(xiàn)象的高遺傳性。

如何進(jìn)行并指基因檢測(cè)?檢測(cè)什么及怎么解讀?

肢體發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,涉及信號(hào)中心在空間和時(shí)間上的協(xié)調(diào)活動(dòng),以塑造肢體的形態(tài)發(fā)育。手指的形成需要形態(tài)生成素梯度和反饋回路的共同調(diào)節(jié),這些調(diào)節(jié)決定了在頂端極化活動(dòng)區(qū)的AER細(xì)胞、SHH表達(dá)區(qū)、非AER外胚層以及肢芽?jī)?nèi)間充質(zhì)細(xì)胞的活動(dòng)。此外,趾間組織退化的調(diào)節(jié)也需要多個(gè)時(shí)空控制下形態(tài)生成素梯度的相互作用,以確保肢體的正確形成和單個(gè)手指的釋放。當(dāng)趾間組織退化的調(diào)節(jié)失敗時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致并指畸形。根據(jù)建立的近端-遠(yuǎn)端、前后和背腹軸對(duì)遺傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類,有助于更好地理解肢體的形態(tài)發(fā)生。FGF8、SHH和WNT7A/EN1分別是這三個(gè)軸的主要調(diào)節(jié)因子。先天性肢體缺陷可以根據(jù)軸的缺陷進(jìn)行分類。例如,短指畸形和無(wú)指畸形與近端-遠(yuǎn)端軸的缺陷有關(guān);多指畸形和橈/尺骨射線缺陷與前后軸的缺陷有關(guān);腹側(cè)/背側(cè)二肢畸形(手背結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在手掌區(qū),腹側(cè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在背部)與背腹軸的缺陷有關(guān)。因此,理解并指畸形在發(fā)育軸方面的起源非常重要。并指的致病基因鑒定基因解碼對(duì)此進(jìn)行了廣泛研究,并得出結(jié)論,并指畸形最好歸類為“未指明”軸的畸形。然而,由于FGF8在并指發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵中間步驟中發(fā)揮作用,因此有些人可能認(rèn)為并指畸形可視為近端-遠(yuǎn)端軸的缺陷(FGF8是該軸的主要調(diào)控因子)。

并指發(fā)生的遺傳性及其阻斷提出了一個(gè)統(tǒng)一的途徑,可以解釋人類和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中并指畸形的發(fā)病機(jī)制。該途徑包括三個(gè)步驟,從而能夠相應(yīng)地分類人類和動(dòng)物的并指畸形(表1和表2)。該途徑的最后一步涉及抑制肢芽間充質(zhì)中的視黃酸,從而抑制細(xì)胞凋亡和基質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的降解。需要注意的是,視黃酸僅在間充質(zhì)中誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和ECM的降解,而不影響手指本身。手指(而不是趾間空間)表達(dá)一種稱為Cyp26b1的細(xì)胞色素,它能使視黃酸失活。因此,肢芽間充質(zhì)中的視黃酸不能“降解”手指。

《為什么會(huì)出現(xiàn)并指畸形?可以基因檢測(cè)遺傳性嗎?》提出的途徑解釋了大多數(shù)類型/模型的并指畸形的發(fā)病機(jī)制。某些類型的并指畸形具有不同的發(fā)病機(jī)制途徑(例如波蘭綜合征的并指畸形),或者其發(fā)病機(jī)制尚待確定(例如Shaker并指畸形小鼠模型、與b-HLHA9相關(guān)的人類和動(dòng)物的并指畸形、Noggin缺陷小鼠的并指畸形、Sp6突變小鼠的并指畸形以及人類中的孤立性4/5掌骨融合)。

(責(zé)任編輯:佳學(xué)基因)
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