21三體綜合征（trisomy 21 syndrome）又稱先天愚型、Down綜合征（唐氏綜合征），1866年英國醫師Langdon Down首先描述了該疾病，相隔近一世紀后法國細胞遺傳學家Lejeune發現此病病因是多了一條21號染色體。該綜合征是最早被發現的染色體病，也是產前遺傳診斷中最常見的一種。我國習慣上用“先天愚型”來描述此病。該病在新生兒中的發病率為1／800～1／600，受本病累及的胎兒死亡率較高，實際上活產的21三體綜合征胎兒只占全部21三體妊娠胎兒的20%～25%。

21三體綜合征的病因是由于人體細胞多了一條21號染色體，由于每一條21號染色體都載有同樣的基因，多余的21號染色體破壞了基因的平衡狀態，妨礙機體發育，造成機體形態、功能異常，表現出相應的臨床癥狀。

根據患者核型組成不同，21三體可分為單純21三體型、易位型、嵌合體型和其他型四種。

約92．5%的先天愚型患者屬于單純21三體型，主要原因是生殖細胞分裂時21號染色體發生不分離，形成異常配子（24，X或24，Y）。這種異常配子與正常配子（23，X或23，Y）受精將產生此種類型的患者。額外的21號染色體源于母親的占90%，其中75%源于第一次減數分裂染色體不分離，25%源于第二次減數分裂染色體不分離；源于父親的占10%，其中50%源于第一次減數分裂染色體不分離，50%源于第二次減數分裂染色體不分離。目前認為21號染色體減數分裂不分離主要是因為21號染色單體之間重組缺乏或降低，另外DNA低甲基化與減數分裂不分離的關系也相當密切。生過此型患兒的父母再生同類患兒的風險明顯增大，風險率為1%～2%，說明有些女性的染色體不分離率比其他同齡女性高。

已證實21三體綜合征發病率與母親生育年齡有密切相關性，21三體綜合征胎兒的風險隨著孕婦年齡的增加而升高，年齡在35周歲以上的孕婦生育患兒的風險升高更加明顯，見表1－1。到目前為止，還沒有足夠的證據證明21三體綜合征發生與父親年齡有關。

易位型的先天愚型約占5%，核型為46，XX（XY），der［Dq（Gq）／21q］，＋21。新增的21號染色體并非獨立存在，而是羅伯遜易位轉移至D或G組染色體上，D／G易位約占54%，其中以14／21易位最為常見，核型為46，XX（XY），der（14；21），＋21；G／G易位約占46%，以21／21易位為多見，核型為46，XX（XY），der （21；21），＋21。Dq／21q的易位型先天愚型中有55%是新發易位所致，45%是由平衡易位攜帶者的雙親之一遺傳所致。而Gq／21q的易位型，新發易位占96%，僅有4%為易位攜帶者遺傳。易位型先天愚型產生的原因有兩個：其一是雙親之一在形成配子前生殖細胞發生了D（G）／21易位；其二是患者的雙親之一為D（G）／21平衡易位攜帶者。在14／21這種易位類型中，無論是新發易位個體，還是平衡易位攜帶者，在產生生殖細胞時，經減數分裂可產生6種配子，與正常配子結合后，理論上能產生6種核型的后代。其中只有1／6為正常個體，1／6為平衡易位攜帶者，1／6為易位型先天愚型，其余三種核型為14三體、14單體和21單體的胚胎常因活力低而自然流產或死胎。因此，所生子女中約1／3正常，1／3為平衡易位攜帶者，1／3為易位型先天愚型。

如果雙親之一是13／21、15／21、21／22易位型攜帶者，其子女情況與14／21易位類型相似。如果雙親之一是21／21易位型攜帶者，即45，XX（XY），der（21；21），則其所產生的配子1／2為少一條21號染色體（22，－21），另1／2為多一條21號染色體（24，＋21）。受精后產生21單體或21三體合子，21單體者在妊娠過程中流產，故活嬰均為21／21易位型先天愚型，即46，XX（XY），der（21；21），＋21，后代100%受累。

較少見，約2．5%的先天愚型患者屬于此類型。患者的核型為47，XX（XY），＋21／46，XX（XY）。其發生原因是正常受精卵在胚胎發育早期卵裂時的有絲分裂過程中21號染色體不分離所致，結果產生45／46／47細胞系的嵌合體。由于45，－21的細胞易被選擇性淘汰，故患者常表現為46／47細胞系的嵌合體。患者臨床表型視嵌合體水平不同相差懸殊，若不分離發生越早，47，＋21細胞的比例較大時，臨床癥狀相對較嚴重；若不分離發生越晚，47，＋21細胞的比例較小時，則臨床癥狀較輕。總體而言，該類患者的臨床癥狀多數不如單純21三體型典型。

其他型罕見，對多例Down綜合征患者分析結果表明21號染色體長臂上有一小片段重復，即21q22．2，與部分Down綜合表型有關，估計含有50～100個基因，相關致病基因與主要臨床表型見表1－2。

21三體綜合征的臨床表現多種多樣，主要包括三個方面：特殊面容、智力發育障礙、肌張力低下。男女均可發病，壽命長短不一，許多人可活到成年，但只有8%的患者可活過40歲。主要臨床表型特征見表1－3。

根據特殊面容、智力發育障礙、肌張力低下以及先天畸形（如心臟病）等典型臨床表現，便可以初步作出臨床診斷。最后的確診需要作核型分析，發現21三體后，才能確診。

母體血清篩查高風險、年齡高風險、曾生育過21三體患者、產前B超異常的孕婦均提示需要做胎兒染色體產前診斷。

與其他染色體異常綜合征鑒別診斷可通過染色體核型分析。

染色體核型分析

外周血（肝素抗凝）、絨毛、羊水、臍帶血（肝素抗凝）。

細胞培養、染色體制備和核型分析。

樣本預處理→樣本接種→標本制備→胰酶消化、染色→核型分析。

樣本預處理：①外周血、臍帶血肝素抗凝充分混勻，通常要求標本在抽血后24小時內接種處理，拒絕凝固或冰塊冷卻后的血標本。②取2～3根絨毛組織進行胰酶預處理，以獲取絨毛膜細胞。③羊水無菌取樣，12小時內接種。

樣本接種：①外周血、臍帶血：全血接種到RPMI1640培養基中，培養68～72小時。②絨毛、羊水：標本離心取沉淀加培養基，接種到細胞培養瓶，培養7天，換液，待第二天收獲。

染色體標本制備：用秋水仙素終止細胞分裂，低滲液處理細胞，預固定→固定3次，染色體鋪展，選擇較適溫度、濕度下干燥。

胰酶消化、染色：65℃烤片，胰酶處理，Giemsa染色（Giemsa原液：pH 6．8磷酸緩沖液＝1∶10）5～10min。

核型分析：細胞核型分析15～20個核型／人。

正常女性：46，XX；正常男性：46，XY；21三體型：47，XX（XY），＋21（圖1－1）。

細胞染色體核型分析是目前學術界公認的診斷染色體疾病“金標準”。用于產前診斷的細胞培養周期時間長，診斷需要20～30天，此項檢查因對標本、檢驗技術等要求較高，一般醫院只開展外周血染色體檢查，產前診斷檢查通常集中到有產前診斷資質的機構檢測。

21三體分子遺傳學檢測

標本來源：外周血（抗凝）、絨毛、羊水、臍帶血（抗凝）。

檢測方法：熒光原位雜交技術、多重連接探針擴增技術、短串聯重復序列分析。

是利用DNA堿基對的互補性，將直接標記熒光的單鏈DNA（探針）和與其互補的目標樣本DNA（玻片上的樣本）進行雜交，經洗滌后，在熒光顯微鏡下，通過觀察熒光信號的數目和（或）位置，從而對待測染色體或基因進行定性、定位或定量的研究。

為特定位點探針，定位在21號染色體長臂2區2帶（21q22）。應用紅色熒光染料四甲基羅丹明（tetramethy rhodamine）標記，在熒光顯微鏡下觀察到紅色熒光信號。

樣本預處理→變性→雜交→洗滌→熒光顯微鏡下觀察。

低滲→預固定→固定3次→滴片→老化→消化→脫水。

探針加到樣本玻片上，用蓋玻片蓋好，再用膠合劑將蓋玻片周圍封好，置73～75℃熱臺上5min。

放入保溫濕盒，在42℃恒溫箱中過夜雜交。

將雜交后的玻片依次放入預熱47℃SCC溶液，2×SCC／0．1%NP－40洗液，室溫浸泡70%乙醇中洗滌。

觀察紅色熒光信號數目。

正常：nuc ish 21（GLP×2）；21三體：nuc ish 21（GLP×3）。

隨機計數細胞（至少計數50個細胞），若90%以上的細胞顯示2點紅色信號則提示為正常樣本，若60%以上細胞出現3點紅色信號則提示樣本為21三體。

FISH技術若90%以上細胞顯示正常信號類型，提示為正常樣本；若60%以上細胞出現異常信號類型，則提示為異常樣本；若無法判斷則擴大計數至100個細胞，以判斷最后結果。FISH的最大優點是不需要細胞培養，可以直接在羊水、絨毛或臍帶血間期細胞上進行，整個實驗僅需1～2天就可完成。產前診斷需要快速的實驗結果，FISH技術可以減少孕婦心理負擔。探針昂貴且不能一次性的檢測全部染色體畸形，不能單純依據FISH結果作診斷，最后的診斷結果必須結合傳統的染色體核型分析。

是采用多重PCR的方式對核酸樣品進行檢測，可用一對引物同時擴增多達45個特異的核酸序列，通過變性、雜交、連接和擴增4個過程實現對目的基因檢測。

該試劑盒中有4條探針用于檢測Y染色體，而13，18，21和X染色體則每個有8條檢測探針。

樣本DNA提取→樣本變性→探針DNA與樣本DNA雜交→連接→PCR擴增技術→數據分析。

正常：mlpa 21（P095）×2；21三體：mlpa 21（P095）×3。

21號染色體樣本MLPA特異探針標準化峰面積與正常二倍體樣本探針產物標準化峰面積比值＞1．3，提示為21三體。

MLPA是一種快速、簡便、可靠的非整倍體產前診斷方法，由于簡單、可靠、低價，加上合理的高通量和高穩定性，MLPA已經迅速被遺傳診斷實驗室所接受，但對樣本純度或者實驗條件十分敏感，因此，MLPA檢測到的缺失和重復都需要用其他方法加以確認。對母源細胞污染和嵌合體不能作出明確診斷。

分析STR即微衛星位點，是一種廣泛存在于人類基因組，以2～6個堿基為單位的串聯重復序列。采用STR－PCR技術擴增21號染色體上Down綜合征關鍵區域的串聯重復序列基因，經ABI3130遺傳分析儀毛細管電泳，根據峰值情況判斷結果，根據其譜帶的條數和濃度來診斷Down綜合征。

①選擇雜合度較高的STR位點，大部分為（CA）n重復，設計引物（根據實驗室條件可以設計Fam探針標記引物和普通PCR引物）；②PCR擴增；③Fam探針標記引物：取PCR擴增的產物，經ABI3130遺傳分析儀毛細管電泳，根據峰值情況判斷結果。普通PCR引物：取PCR擴增的產物進行8%變性聚丙烯酰胺電泳，銀染顯色，根據條帶情況判斷結果。

正常樣本的圖譜為兩條峰或一條峰（2∶1）；Down綜合征的圖譜有1∶1∶1的三條峰圖譜或（和）2∶1的兩條峰圖譜。

Bili等進一步探討了應用STR遺傳標記進行快速基因診斷Down綜合征的可行性，認為STR是定量PCR檢測染色體數目異常最合適的遺傳標記，并遵循孟德爾遺傳規律，具有高度的多態性。STR位點中有一個或多個位點在其特異性擴增片段長度范圍內出現1∶1∶1的3條帶或1∶1∶1的3個峰，作為Down綜合征的診斷標準，強度比為2∶1的2條帶（峰）作為輔助診斷指標。若未見3條帶或峰，但多個位點表現為2∶1的2條帶或峰，則高度懷疑為Down綜合征，應同時進行臨床細胞遺傳學檢查，以明確診斷。若未見3條帶及2∶1的2條帶或峰，可排除Down綜合征。STR－PCR技術不需細胞培養，檢測過程簡便、快速、可行，避免了放射性標記，較傳統方法省時、省力，是一種值得推廣的方法。如有母血污染，則需要采用其他染色體上的多態性基因座位作為對照，以排除污染。

21三體綜合征嚴重表現為智力低下，引起家庭、社會負擔加重，產前診斷可以減少21三體的出生率。一般來說，凡生育過單純性21三體患兒的孕婦的再發風險率比正常孕婦升高，建議產前診斷。如果患兒的核型是平衡易位類型，建議做父母外周血染色體核型分析，對下次妊娠再發風險進行遺傳咨詢。在孕期年齡高風險、母體血清篩查高風險、產前B超檢查發現胎兒發育異常或者胎兒有可疑畸形、羊水過多或過少、孕早期時接觸過可能導致胎兒先天缺陷的物質、曾生育過染色體異常患兒、父母染色體平衡易位攜帶者等情況的孕婦也均提示需要做產前診斷。

凡臨床咨詢有21三體綜合征特殊面容、智力發育障礙、肌張力低下等，建議做外周血細胞核型分析。