21三体综合征（trisomy 21 syndrome）又称先天愚型、Down综合征（唐氏综合征），1866年英国医师Langdon Down首先描述了该疾病，相隔近一世纪后法国细胞遗传学家Lejeune发现此病病因是多了一条21号染色体。该综合征是最早被发现的染色体病，也是产前遗传诊断中最常见的一种。我国习惯上用“先天愚型”来描述此病。该病在新生儿中的发病率为1／800～1／600，受本病累及的胎儿死亡率较高，实际上活产的21三体综合征胎儿只占全部21三体妊娠胎儿的20%～25%。

21三体综合征的病因是由于人体细胞多了一条21号染色体，由于每一条21号染色体都载有同样的基因，多余的21号染色体破坏了基因的平衡状态，妨碍机体发育，造成机体形态、功能异常，表现出相应的临床症状。

根据患者核型组成不同，21三体可分为单纯21三体型、易位型、嵌合体型和其他型四种。

约92．5%的先天愚型患者属于单纯21三体型，主要原因是生殖细胞分裂时21号染色体发生不分离，形成异常配子（24，X或24，Y）。这种异常配子与正常配子（23，X或23，Y）受精将产生此种类型的患者。额外的21号染色体源于母亲的占90%，其中75%源于第一次减数分裂染色体不分离，25%源于第二次减数分裂染色体不分离；源于父亲的占10%，其中50%源于第一次减数分裂染色体不分离，50%源于第二次减数分裂染色体不分离。目前认为21号染色体减数分裂不分离主要是因为21号染色单体之间重组缺乏或降低，另外DNA低甲基化与减数分裂不分离的关系也相当密切。生过此型患儿的父母再生同类患儿的风险明显增大，风险率为1%～2%，说明有些女性的染色体不分离率比其他同龄女性高。

已证实21三体综合征发病率与母亲生育年龄有密切相关性，21三体综合征胎儿的风险随着孕妇年龄的增加而升高，年龄在35周岁以上的孕妇生育患儿的风险升高更加明显，见表1－1。到目前为止，还没有足够的证据证明21三体综合征发生与父亲年龄有关。

易位型的先天愚型约占5%，核型为46，XX（XY），der［Dq（Gq）／21q］，＋21。新增的21号染色体并非独立存在，而是罗伯逊易位转移至D或G组染色体上，D／G易位约占54%，其中以14／21易位最为常见，核型为46，XX（XY），der（14；21），＋21；G／G易位约占46%，以21／21易位为多见，核型为46，XX（XY），der （21；21），＋21。Dq／21q的易位型先天愚型中有55%是新发易位所致，45%是由平衡易位携带者的双亲之一遗传所致。而Gq／21q的易位型，新发易位占96%，仅有4%为易位携带者遗传。易位型先天愚型产生的原因有两个：其一是双亲之一在形成配子前生殖细胞发生了D（G）／21易位；其二是患者的双亲之一为D（G）／21平衡易位携带者。在14／21这种易位类型中，无论是新发易位个体，还是平衡易位携带者，在产生生殖细胞时，经减数分裂可产生6种配子，与正常配子结合后，理论上能产生6种核型的后代。其中只有1／6为正常个体，1／6为平衡易位携带者，1／6为易位型先天愚型，其余三种核型为14三体、14单体和21单体的胚胎常因活力低而自然流产或死胎。因此，所生子女中约1／3正常，1／3为平衡易位携带者，1／3为易位型先天愚型。

如果双亲之一是13／21、15／21、21／22易位型携带者，其子女情况与14／21易位类型相似。如果双亲之一是21／21易位型携带者，即45，XX（XY），der（21；21），则其所产生的配子1／2为少一条21号染色体（22，－21），另1／2为多一条21号染色体（24，＋21）。受精后产生21单体或21三体合子，21单体者在妊娠过程中流产，故活婴均为21／21易位型先天愚型，即46，XX（XY），der（21；21），＋21，后代100%受累。

较少见，约2．5%的先天愚型患者属于此类型。患者的核型为47，XX（XY），＋21／46，XX（XY）。其发生原因是正常受精卵在胚胎发育早期卵裂时的有丝分裂过程中21号染色体不分离所致，结果产生45／46／47细胞系的嵌合体。由于45，－21的细胞易被选择性淘汰，故患者常表现为46／47细胞系的嵌合体。患者临床表型视嵌合体水平不同相差悬殊，若不分离发生越早，47，＋21细胞的比例较大时，临床症状相对较严重；若不分离发生越晚，47，＋21细胞的比例较小时，则临床症状较轻。总体而言，该类患者的临床症状多数不如单纯21三体型典型。

其他型罕见，对多例Down综合征患者分析结果表明21号染色体长臂上有一小片段重复，即21q22．2，与部分Down综合表型有关，估计含有50～100个基因，相关致病基因与主要临床表型见表1－2。

21三体综合征的临床表现多种多样，主要包括三个方面：特殊面容、智力发育障碍、肌张力低下。男女均可发病，寿命长短不一，许多人可活到成年，但只有8%的患者可活过40岁。主要临床表型特征见表1－3。

根据特殊面容、智力发育障碍、肌张力低下以及先天畸形（如心脏病）等典型临床表现，便可以初步作出临床诊断。最后的确诊需要作核型分析，发现21三体后，才能确诊。

母体血清筛查高风险、年龄高风险、曾生育过21三体患者、产前B超异常的孕妇均提示需要做胎儿染色体产前诊断。

与其他染色体异常综合征鉴别诊断可通过染色体核型分析。

染色体核型分析

外周血（肝素抗凝）、绒毛、羊水、脐带血（肝素抗凝）。

细胞培养、染色体制备和核型分析。

样本预处理→样本接种→标本制备→胰酶消化、染色→核型分析。

样本预处理：①外周血、脐带血肝素抗凝充分混匀，通常要求标本在抽血后24小时内接种处理，拒绝凝固或冰块冷却后的血标本。②取2～3根绒毛组织进行胰酶预处理，以获取绒毛膜细胞。③羊水无菌取样，12小时内接种。

样本接种：①外周血、脐带血：全血接种到RPMI1640培养基中，培养68～72小时。②绒毛、羊水：标本离心取沉淀加培养基，接种到细胞培养瓶，培养7天，换液，待第二天收获。

染色体标本制备：用秋水仙素终止细胞分裂，低渗液处理细胞，预固定→固定3次，染色体铺展，选择较适温度、湿度下干燥。

胰酶消化、染色：65℃烤片，胰酶处理，Giemsa染色（Giemsa原液：pH 6．8磷酸缓冲液＝1∶10）5～10min。

核型分析：细胞核型分析15～20个核型／人。

正常女性：46，XX；正常男性：46，XY；21三体型：47，XX（XY），＋21（图1－1）。

细胞染色体核型分析是目前学术界公认的诊断染色体疾病“金标准”。用于产前诊断的细胞培养周期时间长，诊断需要20～30天，此项检查因对标本、检验技术等要求较高，一般医院只开展外周血染色体检查，产前诊断检查通常集中到有产前诊断资质的机构检测。

21三体分子遗传学检测

标本来源：外周血（抗凝）、绒毛、羊水、脐带血（抗凝）。

检测方法：荧光原位杂交技术、多重连接探针扩增技术、短串联重复序列分析。

是利用DNA碱基对的互补性，将直接标记荧光的单链DNA（探针）和与其互补的目标样本DNA（玻片上的样本）进行杂交，经洗涤后，在荧光显微镜下，通过观察荧光信号的数目和（或）位置，从而对待测染色体或基因进行定性、定位或定量的研究。

为特定位点探针，定位在21号染色体长臂2区2带（21q22）。应用红色荧光染料四甲基罗丹明（tetramethy rhodamine）标记，在荧光显微镜下观察到红色荧光信号。

样本预处理→变性→杂交→洗涤→荧光显微镜下观察。

低渗→预固定→固定3次→滴片→老化→消化→脱水。

探针加到样本玻片上，用盖玻片盖好，再用胶合剂将盖玻片周围封好，置73～75℃热台上5min。

放入保温湿盒，在42℃恒温箱中过夜杂交。

将杂交后的玻片依次放入预热47℃SCC溶液，2×SCC／0．1%NP－40洗液，室温浸泡70%乙醇中洗涤。

观察红色荧光信号数目。

正常：nuc ish 21（GLP×2）；21三体：nuc ish 21（GLP×3）。

随机计数细胞（至少计数50个细胞），若90%以上的细胞显示2点红色信号则提示为正常样本，若60%以上细胞出现3点红色信号则提示样本为21三体。

FISH技术若90%以上细胞显示正常信号类型，提示为正常样本；若60%以上细胞出现异常信号类型，则提示为异常样本；若无法判断则扩大计数至100个细胞，以判断最后结果。FISH的最大优点是不需要细胞培养，可以直接在羊水、绒毛或脐带血间期细胞上进行，整个实验仅需1～2天就可完成。产前诊断需要快速的实验结果，FISH技术可以减少孕妇心理负担。探针昂贵且不能一次性的检测全部染色体畸形，不能单纯依据FISH结果作诊断，最后的诊断结果必须结合传统的染色体核型分析。

是采用多重PCR的方式对核酸样品进行检测，可用一对引物同时扩增多达45个特异的核酸序列，通过变性、杂交、连接和扩增4个过程实现对目的基因检测。

该试剂盒中有4条探针用于检测Y染色体，而13，18，21和X染色体则每个有8条检测探针。

样本DNA提取→样本变性→探针DNA与样本DNA杂交→连接→PCR扩增技术→数据分析。

正常：mlpa 21（P095）×2；21三体：mlpa 21（P095）×3。

21号染色体样本MLPA特异探针标准化峰面积与正常二倍体样本探针产物标准化峰面积比值＞1．3，提示为21三体。

MLPA是一种快速、简便、可靠的非整倍体产前诊断方法，由于简单、可靠、低价，加上合理的高通量和高稳定性，MLPA已经迅速被遗传诊断实验室所接受，但对样本纯度或者实验条件十分敏感，因此，MLPA检测到的缺失和重复都需要用其他方法加以确认。对母源细胞污染和嵌合体不能作出明确诊断。

分析STR即微卫星位点，是一种广泛存在于人类基因组，以2～6个碱基为单位的串联重复序列。采用STR－PCR技术扩增21号染色体上Down综合征关键区域的串联重复序列基因，经ABI3130遗传分析仪毛细管电泳，根据峰值情况判断结果，根据其谱带的条数和浓度来诊断Down综合征。

①选择杂合度较高的STR位点，大部分为（CA）n重复，设计引物（根据实验室条件可以设计Fam探针标记引物和普通PCR引物）；②PCR扩增；③Fam探针标记引物：取PCR扩增的产物，经ABI3130遗传分析仪毛细管电泳，根据峰值情况判断结果。普通PCR引物：取PCR扩增的产物进行8%变性聚丙烯酰胺电泳，银染显色，根据条带情况判断结果。

正常样本的图谱为两条峰或一条峰（2∶1）；Down综合征的图谱有1∶1∶1的三条峰图谱或（和）2∶1的两条峰图谱。

Bili等进一步探讨了应用STR遗传标记进行快速基因诊断Down综合征的可行性，认为STR是定量PCR检测染色体数目异常最合适的遗传标记，并遵循孟德尔遗传规律，具有高度的多态性。STR位点中有一个或多个位点在其特异性扩增片段长度范围内出现1∶1∶1的3条带或1∶1∶1的3个峰，作为Down综合征的诊断标准，强度比为2∶1的2条带（峰）作为辅助诊断指标。若未见3条带或峰，但多个位点表现为2∶1的2条带或峰，则高度怀疑为Down综合征，应同时进行临床细胞遗传学检查，以明确诊断。若未见3条带及2∶1的2条带或峰，可排除Down综合征。STR－PCR技术不需细胞培养，检测过程简便、快速、可行，避免了放射性标记，较传统方法省时、省力，是一种值得推广的方法。如有母血污染，则需要采用其他染色体上的多态性基因座位作为对照，以排除污染。

21三体综合征严重表现为智力低下，引起家庭、社会负担加重，产前诊断可以减少21三体的出生率。一般来说，凡生育过单纯性21三体患儿的孕妇的再发风险率比正常孕妇升高，建议产前诊断。如果患儿的核型是平衡易位类型，建议做父母外周血染色体核型分析，对下次妊娠再发风险进行遗传咨询。在孕期年龄高风险、母体血清筛查高风险、产前B超检查发现胎儿发育异常或者胎儿有可疑畸形、羊水过多或过少、孕早期时接触过可能导致胎儿先天缺陷的物质、曾生育过染色体异常患儿、父母染色体平衡易位携带者等情况的孕妇也均提示需要做产前诊断。

凡临床咨询有21三体综合征特殊面容、智力发育障碍、肌张力低下等，建议做外周血细胞核型分析。