【关键词】mtdna；异质性
【中图分类号】d919．2
【文献标识码】b
【文章编号】1007—9297(2006)02—0140—04
线粒体dna(mitochondrial dna，mtdna)是惟一
的细胞核外dna。人类mtdna为一裸露的环状双链
结构，长16569 bp，由富含嘌呤的重链(h链)和富含
嘧啶的轻链(l链)组成。mtdna编码区的序列相对保
守，其非编码区长1 122 bp，又称为控制区。控制区的
碱基变异相对集中分布在15996～16401nt和29～408
nt两个区段，分别称为hv i和hvli。后来，lutz等【l】
发现在438～574nt间也存在较多的碱基变异，称为
hvⅢ。mtdna呈母系遗传特征，加之其拷贝数多、突
变率高、抗腐败能力强，具有极高的法医学应用价值。
个体发育源于一个受精卵，理论上同一个体所有
的mtdna序列应是一致的。但实际却发现有少数同
一个体的mtdna碱基序列并不完全相同。这种同一
个体mtdna出现两种或两种以上的碱基序列的现象
称为异质性(heteroplasmy)。121其在人体的存在表现为
同一个体不同组织、同一组织不同细胞或同一细胞不
同线粒体之间存在不同的mtdna序列。
一
、mtdna异质性形成的可能机理
mtdna异质性发生机制至今还不是很清楚
hauswi~h和laipis(1982)在研究牛线粒体dna多态
性时发现异质性线粒体dna在卵母细胞和胚胎早期
发育阶段发生快速分离的现象，从而提出线粒体dna
遗传的瓶颈理论。[31后来人们多用该理论来解释
mtdna异质性的形成原理。
mtdna异质性的本质是突变．即突变型和野生型
mtdna以不同比例共存，其发生与mtdna拷贝数多、
不对称复制及缺乏校正修复机制等密切相关。瓶颈理
论认为：卵母细胞在分化成卵细胞及形成受精卵的过
程中，卵母细胞和受精卵中数千个mtdna子集合群
体(不同序列mtdna混合)，似通过瓶颈一样的阻塞
作用而使各个mtdna子集合群体数量明显减少，只
有少数mtdna进行选择性复制，故一种突变基因型
可以占优势并固定出现在下一代中。ashley等[41发现
该“瓶颈理论”结果与人类mtdna相似，即在单个个
体中异质性的大小可以改变，子代可以有不同的基因
型，仅仅两三代异质性就可以转为同质性。
共存的突变型和野生型mtdna通过减数分裂或
有丝分裂随机分布到子代细胞中，由此细胞中突变型
和野生型mtdna比例随之发生随机增减，也称遗传
渐变，最终，再分裂的子代细胞有向全部为突变型或
野生型mtdna。即同质体的方向发展的趋势，该过程
称为“复制分离”。随着复制分离和遗传渐变的发生，
一些mtdna中选择作用不明显的突变建立起同质
体．并以一定的频率保留于人群中．形成mtdna某些
区段的多态性。然而，一些重度突变因复制分离造成
的同质体个体极易因自然选择而淘汰。因而，多数重
度突变无法建立起同质体，表现为异质体，异质体在
人群中往往只能建立较低频度的多态性。
遗传瓶颈出现在卵细胞形成过程中的推测后来
得到了证实。bendall等【5i研究了180对双胞胎，其中
发现4例有异质性。采用遗传渐变理论模式推算，估
计减数分裂的代间瓶颈大约有2至，100个分子．对于
特定的母子间传递的mtdna估计有3～2o个分子
作者计算人mtdna—hvi的突变和固定的率在1．2x
1o ～2．7×10-5／每代、每位点之间，相当于1个转位
突变／2500年至1转位突变／55000年的范围。调查结
果与其他文献报告基本相符，说明遗传瓶颈相对比较
狭窄，形成了一种制约因素。调查结果也证实，不同的
母系间的瓶颈大小确有差异。
一个成年人体内mtdna估计有一兆，mtdna复
制聚合酶缺乏忠实性，受精后的细胞发育过程中出现
变异，形成组织间mtdna型别差异的可能性的确存
在。有研究发现原胚层组织异质性是一致的，胎儿各
组织型别一致，但到了成人，不同组织的异质性分布
【作者简介】翟仙敦(1977一)，女，山西临汾人，硕士研究生，助教，主要从事法医遗传学研究。tel：+86—027—83692645；e—mail：san—
mao506@ 163．corn 。
法律与医学杂志2006年第l3卷(第2期)
出现差异。tully等(1998)用dgge方法检测21名成
年人不同组织如血、骨、毛发、肝、肌肉，发现异质性出
现的程度有差异，有的容易检出 有的不能检测。研究
资料显示，在细胞分化、发育过程中，也可有mtdna
控制区碱基变异。实验观察组织问异质性的发生存在
与卵细胞形成过程中类似的瓶颈，ciafaloni等发现同
一个体不同组织变异型与野生型mtdna出现率有差
异，证实了组织问存在异质性的分离。例如某妇女，经
过多次提取口腔拭子和血样，检测出异质性，同个体
头发材料，5根是16355t，3根是16355c，2根是两种
型的混合物。提示在细胞分化、发育过程中也可能存
在另一种瓶颈。
二、mtdna异质性的类型及好发位置
异质性按其存在形式分为点异质性和长度异质
性两类，它既可发生在代问也可发生于代内。正常人
mtdna异质性高发于控制区，而编码区几乎没有。[61
通常，异质性序列之间差异仅限于某一个碱基，称
为点异质性。同时出现两个位置碱基序列不同的概率
虽小，但仍有报道：而同时出现3个或者3个以上的
情况至今尚未见报道。mtdna序列变异主要是复制过
程中碱基错配，其中转换占90％以上。少数是颠换。点
异质性主要集中于hvi和hvii。hvi碱基转换类型
多发生在嘧啶之间，约为80％。hvii的转换碱基中，
嘧啶与嘌呤约各占一半。颠换多发生于c和a之间．
并几乎都集中在hvi。人群中点异质性的发生率因检
测方法的灵敏度不同而差异很大。hvi 16 189nt碱基
替换的发生率很高，其中t—c转换高达l5％。
长度异质性主要发生于hvi 16184 16193 nt
和hvii 303—315 nt的c—stretch区，表现为c数目
的差异。在序列测定时可观察到16 189 nt和310 nt
后多个信号峰交叠形成的模糊序列，即“手指样结
构”。[71根据anderson序列，c—stretch分别于16 189 nt
和310nt被t阻断，可能由于复制滑动引起的相同碱
基单调连续趋势，该区被认为是突变的热点 而这一
趋势产生了长度异质性。bendall等[8】也认为长度异质
性形成原因主要是dna 复制滑动。无关个体问
mtdna长度异质性差异较大，根据hvii 303 309
nt碱基c数目的多少，可分为单纯同质性(c