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(责任编辑:Viola)
RHD基因的分子遗传学及胎儿RHD基因型的测定
作者:吴梅筠(四川大学 基础医学与法医学院,四川 成都 610041)
1 RHD基因的分子遗传学
1986年,Tippett[1]提出Rh血型基因双结构学说,即在人类第1号染色体短臂1p343—1p361上[2,3],有1对紧密连锁高度同源方向相反的基因RHD与RHCE,其3’末端相对,同源性高达96%[4]。RHD与RHCE基因分别长57 932 bp和58 575 bp[3],RHD基因编码D抗原,RHCE基因编码 C、c、E、e等5种抗原,这两种基因被小膜蛋白(SMP1)基因隔开。RHD基因两旁各有1个Rh盒子(Rh box),高度同源。RHD 与RHCE基因各有10个外显子与10个内含子[5]。至今已查出149种RHD变异体。4种RHD单倍型的结构见图1。其中1种单倍型是正常RHD单倍型,其余3种是RHD单倍型变异体,包括:RHD 基因缺失,假基因RHD 及杂合基因RHDCEDS[5]。 Rh变异体是由于发生基因突变,不等互换所致。正常RhD单倍型编码D抗原,是RhD(+),其余3种RhD单倍型变异体均无RhD表达,是RhD(-)。
图1 4种RHD单倍型[5]
RHD单倍型变异型可能完全无RHD基因存在,也可能有部份RHD基因存在,但红细胞上却无RhD抗原表达。部分RhD型红细胞上有RhD表位,但RHD基因部份缺失。叶健忠等[6]用PCR法调查了106例海南RhD(-)个体,发现RHD基因外显子有4种情况:全部外显子均存在;全部外显子均缺失;仅存在1与10外显子;仅有外显子5。
RHDψ是1种假基因,10个外显子有2个外显子发生了非活化突变,红细胞上无RhD抗原表达[7]。这两个非活化突变分别是外显子4、37 bp处插入及外显子6无义突变(Y269X)。外显子4、37 bp处插入使编码序列提前在210位置出现终止密码子(premature stop codon),不能编码RhD抗原。37 bp处插入是内含子3 与外显子4边界序列复制的结果。RHD 外显子6也有终止密码子。大约24%RhD(-)的非洲、美洲人有RHD 假基因。RHD 外显子4与5有4个特征性单核苷酸多态性(SNPs)。
RHD-CE-DS是一种RHD与RHCE基因的杂合基因,有RHD基因序列,但无RhD抗原表达。这种杂合基因由RHD基因1,2,9,10等4个外显子及外显子3的5’端与RECE基因的4—8外显子及外显子3的3’端组成。RHDCEDS杂合基因也多见于非洲人[6]。
不同人种RhD(-)所占的百分率及遗传基础不同:高加索人RhD(-)占15%—18%,绝大多数RHD基因完全缺失,是由于RHD基因上下游的Rh盒子触发基因不等互换所致,Rh盒子是复制部件[6,7];非洲黑人RhD(-)占3%—7%;远东人<1%。非洲黑人与亚洲人的RhD(-)是由于RHD基因非活化或沉默所致[7]。
2 母体血中胎儿RHD基因型测定
Rh血型非常复杂,有52个抗原及许多表型[8],在临床上很重要,因为这种血型系统涉及新生儿溶血症,溶血性输血反应和自身免疫性溶血性贫血。RhD(-)妇女妊娠有时会并发胎儿或新生儿溶血症(hemolytic disease of fetus or newborn, HDFN),尤其是当RhD(-)孕妇怀RhD(+)胎儿时。胎儿或新生儿溶血症,轻则发生黄疸,重则发生胎儿水肿(hydrops fetalis),乃至死胎(stillbirth),这种现象称之为孕妇同种免疫(alloimmunization)[9]。
新生儿溶血症于1609年最先由法国助产士Loise Borg ios[9]发现。她曾接生过一对双胞胎,其中1个发生水肿,另1个发生黄疸,2人均于产后立即死亡。那时,不知这种病的发病原因与发病机理。1940 年Landsteiner与Wiener于发现人类ABO血型系统后40年用恒河猴红细胞免疫家兔,发现RhD抗原[11]。 后知用恒河猴红细胞免疫家兔得到的抗原是LW抗原,导致人类发生新生儿溶血症的抗原才是RhD抗原,这才解决了这种病的病因与发病机制问题。
当母亲是RhD(-)时,应测父亲的RHD的基因型。当父亲是RHD纯合子时,胎儿必然是RhD(+),有发生HDFN的风险,应对孕妇进行监控。当父亲是RHD杂合子时,胎儿有50%的机会是RhD(+),有必要测定胎儿的RHD的基因型。当胎儿是RhD(-)时,不必要对孕妇进行抗体监控。预计2010年将对所有RhD(-)的孕妇,预测其胎儿RHD基因型,以防发生HDFN[5]。随后发现抗c、抗E及抗K也常引起HDFN。c/C多态性主要受RHCE外显子2中307C>T(P103S)SNP所控制。e/E多态性受RHCE外显子5中676G>C(A226P)所控制。k/K多态性为KEL基因外显子6中的698 C>T(T193M)SNG所编码[5]。
GeifmanHoltzman等[12]统计分析了1993—1995年美国纽约州立大学卫生科学中心的一个三级保健医学中心(State University of New York Health Science CenterTertiary Case Medical Center)血库抗体筛选记录。发现452名妇女血不规则抗体阳性率最高的不是抗D(184%),而是抗Kell(22%)。原因可能是人们对抗D警惕性比较高,当RhD妇女怀孕时,常给予Rh免疫球蛋白预防发生Rh同种免疫。抗E罕发生同种免疫[13,14]。
事实上,孕妇血中的抗C、抗Cw、抗e、抗Duffy、抗MNS、抗Kidd、抗Lutheran、抗P1、抗Lea、抗Leb、抗I及其它不规则红细胞抗体等均可引起HDFN[12]。这些抗体可由输红细胞血型不相容血液或孕妇怀过红细胞血型不相容胎儿而产生。当孕妇血中含有抗D,抗D+C或抗D+C+E等同种抗体时,说明孕妇发生了同种免疫,有发生HDFN的风险。当从同种免疫孕妇血中测出了同种抗D+C时,则应测胎儿RhD、RhC、及RhE的单倍型,判断胎儿是否从父亲遗传了Dce、DCe、dCe、DcE、DCE或dCE等单倍型,若有,则有发生HDFN的风险[9]。
测胎儿的RhD状态,过去都是用侵入性方法取胎儿细胞,提取DNA,如作羊水穿刺术,或采取胎盘绒毛。现证明怀孕第五周孕妇血清或血浆中即含有游离的胎儿DNA,提取胎儿DNA,即可测胎儿的RHD基因。这是一种非侵入性方法,比侵入性方法好。母亲血浆中只含3%—6%游离胎儿DNA,故必需提取足够量的胎儿DNA及设置合适的内对照,测出的才是胎儿的DNA而不是母亲的DNA[5]。虽然从孕妇血清或血浆中测胎儿的RhD状态的结果不是100%可靠,但目前此法已代替了羊水穿刺术及从胎盘绒毛采取样本[5]。
国际血型参比实验室(International Blood Group Reference Laboratory, IBGRL)于2001年将Finning等[15]所建立的方法加以改良,从孕妇血浆中提取胎儿DNA,测RHD基因。方法是扩增RHD外显子4、5、10,复合扩增外显子4与10。扩增RHD外显子4与5不会扩增RHD 基因,扩增RHD外显子10则可以扩增RHD 基因。
Ilone Hromadnikova等[16]用针对RHD与RHCE基因等引物与探针(表1)采用实时PCR法(realtime PCR)测45名RhD(-)怀孕11—40周孕妇血浆中胎儿的RHD基因外显子7与10及RHCE外显子2与5,所得结果与胎儿出生后脐带血血清学测定结果是一致的。这45名孕妇娩出24名RhD(+),21名RhD(-)新生儿。测45名Rhe纯合子孕妇的RHCE基因外显子5,孕妇娩出7名RhE(+),38名RhE(-)新生儿;测41名Rhc纯合子孕妇RHCE基因外显子2,孕妇娩出17例RhC(+),24名RhC(-)新生儿。测孕妇血浆中胎儿RHD和RHCE基因中C与E等位基因结果是很准确的。
表1 测定RHD,RHCE,SRY与βglobin的实时PCR法[16]
基因 |
引物序列(5’3’) |
探针序列 |
RHD exon 10 | CCT CTC ACT GTT GCC TGC ATT | 5’(FAM) TAC GTG AGA AAC GCT CAT GAC |
AGT GCC TGC GCG AAC ATT | AGC AAA GTC T(TAMRA)3’ | |
RHD exon 7 | CTC CAT CAT GGG CTA CAA | 5’(FAM) AGC AGC ACA ATG TAG ATG ATC |
CCG GCT CCG ACG GTA TC | TCT CCA (TAMRA) 3’ | |
RHCE C allele exon 2 | CAT TGC TAT AGC TTA AGG ACT CA | 5’(FAM) CAA CAC CAA ACC AGG GCC ACC |
ATG ATT GTA CCA CTG GGA AG C | (TAMRA)3’ | |
RHCE E allele exon 5 | TGG CCA AGT GTC AAC TCT | 5’(FAM) AAG AAT GCC ATG TTC AAC ACC |
TCA CCA TGC TGA TCT TCC T | TAC TA TG (TAMRA)3’ | |
SRY | TGG CGA TTA AGT CAA ATT CGC | 5’(FAM) AGC AGT AGA GCA GTC AGG GAG |
CCC CCT AGT ACC CTG ACA ATG TAT T | GCA GA (TAMRA)3’ | |
GLO | GTG CAC CTG ACT CCT GAG GAG | 5’(FAM) AAG GTG AAC GTG GAT GAA GTT |
CCT TGA TAC CAA CCT GCC CAG | GGT GG (TAMRA)3’ |
表1 中所列SRY是Y染色体基因。RhD(-)孕妇怀RhD(-)胎儿,如从母亲血浆中测出SRY、与/或RHC、RHE,均能证明胎儿从父亲遗传了SRY、RHC与/或RHE基因,证明母亲血浆中含有胎儿DNA。GLO基因用作对照,确认每一个样品均有DNA存在,并可监控DNA的质量[15]。
Hromadnikova等[16]建立的实时PCR法如下:TaqMan扩增反应体积是25 ml,优化引物及探针浓度至最少量,并获最佳结果。RHD外显子10探针的浓度是100 nmol/L,RHD外显子7、RHCE及GLO探针浓度均为200 nmol/L。PCR引物的终浓度分别是200 nmol/L与300 nmol/L。DNA扩增反应是在8孔的光学试管(Applical Biosystem)中进行,若有1个或多个扩增产物是阳性,证明样本是阳性。
实时定量PCR反应(real time quantitative polymerase chain reaction, RQPCR)是目前从孕妇血浆中游离胎儿DNA,测血型多态性的一种方法,此法并不理想,以后可能会被其它方法所取代,最可能被飞行时间质谱PCR分析所取代[5]。
参考文献
[1] Tippett P.A speculative model for the Rh blood groups[J]. Ann Hum Genet,1986,50(Pt3):241—247
[2] 吴梅筠. 法庭生物学[M].成都:四川大学出版社,2006,592—615
[3] 杨 波,米豫飞,孙光玲,等.血型系统的多态性研究进展[J]. 中国输血杂志,2007,20(4):355—358
[4] 沈刚,章俊华,张浩,等.湖北汉族RhD阴性个体Rh 表型及RHD基因多态性研究[J]. 中国输血杂志,2007,20(4):304—306
[5] Daniels G, Finning K,Martin P,et al.Fetal Blood Group Genotyping, Present and Future[J] .Ann N Y Acad Sci, 2006,1075(1):88—95
[6] 叶建忠,杨向萍,蔡于旭,等.海南汉族RhD阴性个体RHD基因研究[J]. 中国输血杂志,2005,18(2):97—100
[7] Singleton BK, Green CA, Avent ND,et al.The presence of an RHD pseudogene containing a 37 base pair duplication and a nonsense mutation in Africans with the RhDnegative blood group phenotype [J]. Blood,2000,95(1):12—18
[8] Connie M, Westhoff, SBB. The Structure and Function of the Rh antigen Complex[J].Semin Hematol,2007,44(1):42—50
[9] Krumar S,Regan F.Management of pregnancies with RhD alloimmunization[J]. BMJ, 2005,330(22):1255—1268
[10]Bowman JM .The prevention of Rh immunization[J]. Transfus Med Rev,1988,2(3):129—150
[11]Landsteiner K, Wiener AS.An agglutinable factor in human blood recognized by immune sera for rhesus blood[J]. Proc Soc Exp Biol Med,1940,43:223
[12]GeifmanHolzman O, Wojtowycz M, Kosmas E,et al. Female alloimmunization with antibodies known to cause Hemolytic disease[J]. Obstetrics and Gynecology,1997,89(2):272—275
[13]Avent ND, Reid ME.The Rh blood group system: a review[J].Blood,2000,95(2):375—387
[14]Rijnders RJ, Van DerLuijt RB, Peters ED,et al.Earliest gestational age for fetal sexing in cellfree maternal plasma[J].Prenat Diagn,2003,23(13):1042—1044
[15]Finning K .A clinical service in the UK to predict fetal Rh(Rhesus) D blood group using free fetal DNA in maternal plasma[J]. Ann N Y Acad Sci,2004,1022(1):119—123
[16]Hromednikova I, Vechetova L, Vesela K,et al.Noninvasive fetal RHD and RHCE genotyping using realtime PCR testing of maternal plasma in RhDnegative pregnancies[J].Journal of Histochemistry and Cytochemistry,2005,53(3):301—305
(责任编辑:竹)
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