Trisomia i chromosomy zespołu Downa



Jeden trisomia jest to stan chromosomalny osób, które niosą trzy chromosomy zamiast normalnej pary. W diploidach normalna otoczka to dwa chromosomy, każdy z chromosomowego dopełniacza, który definiuje gatunek.

Zmiana liczby tylko w jednym z chromosomów jest nazywana aneuploidią. Gdyby obejmowała zmiany w całkowitej liczbie chromosomów, byłaby to prawdziwa ploidalność lub eupolidy. Człowiek ma 46 chromosomów w każdej ze swoich komórek somatycznych. Jeśli mają pojedynczą trisomię, będą mieli 47 chromosomów.

Trisomie są statystycznie częste i stanowią wielkie zmiany dla organizmu nosiciela. Mogą także występować u ludzi i są związane ze złożonymi chorobami lub zespołami.

W człowieku znane są trisomie. Najczęściej spotykanym, częstym i znanym ze wszystkich jest trisomia chromosomu 21, najczęstsza przyczyna tak zwanego zespołu Downa.

Istnieją inne trisomie u człowieka, które stanowią wielki koszt fizjologiczny dla przewoźnika. Wśród nich mamy trisomię chromosomu X, co stanowi ogromne wyzwanie dla kobiety, która cierpi.

Każdy żywy organizm eukariotyczny może przedstawić trisomię. Ogólnie rzecz biorąc, u roślin każda zmiana liczby chromosomów (aneuploidii) jest znacznie bardziej szkodliwa niż zwiększenie liczby chromosomalnych dopełniaczy gatunków. U innych zwierząt, co do zasady, aneuploidies są również przyczyną wielu warunków.

Indeks

  • 1 Trisomia chromosomu 21 (zespół Downa: 47, +21)
    • 1.1 Opis i trochę historii
    • 1.2 Genetyczne przyczyny choroby
  • 2 Manifestacja choroby
  • 3 Diagnoza i badania w innych żywych systemach
  • 4 Trisomie chromosomów płciowych u ludzi
    • 4.1 Zespół Triple X (47, XXX)
    • 4.2 Zespół Kleinefeltera (47, XXY)
    • 4.3 Zespół XYY (47, XYY)
  • 5 Trisomie w innych organizmach
  • 6 referencji

Trisomia chromosomu 21 (zespół Downa: 47, +21)

(Kompletna) trisomia chromosomu 21 u ludzi determinuje obecność 47 chromosomów w diploidalnych komórkach somatycznych. Dwadzieścia dwie pary zapewniają 44 chromosomy, podczas gdy trio chromosomu 21 zapewnia trzy dodatkowe - z których jeden jest nadliczbowy. Oznacza to, że jest to chromosom, który „się kończy”.

Opis i trochę historii

Trisomia chromosomu 21 jest najczęstszą aneuploidią u ludzi. W ten sam sposób ta trisomia jest również najczęstszą przyczyną zespołu Downa. Jednakże, chociaż inne trisomie somatyczne występują częściej niż chromosomy 21, większość z nich jest zwykle bardziej śmiertelna w stadiach embrionalnych.

Oznacza to, że zarodki z trisomiami 21 mogą przybyć po urodzeniu, podczas gdy inne trisomiczne embriony nie mogą. Ponadto przeżycie po urodzeniu jest znacznie wyższe u dzieci z trisomią na chromosomie 21 z powodu niskiej częstotliwości genu tego chromosomu.

Innymi słowy, istnieje niewiele genów, które zostaną zwiększone w liczbie kopii, ponieważ chromosom 21 jest najmniejszym ze wszystkich autosomów.

Zespół Downa został po raz pierwszy opisany przez angielskiego lekarza Johna Langdona Downa w okresie od 1862 do 1866 roku. Jednakże związek choroby z chromosomem 21 został ustanowiony sto lat później. Francuscy badacze Marthe Gautier, Raymond Turpin i Jèrôme Lejeune uczestniczyli w tych badaniach.

Genetyczne przyczyny choroby

Trisomia chromosomu 21 jest spowodowana przez połączenie dwóch gamet, z których jedna jest nośnikiem więcej niż jednej kopii, całkowitej lub częściowej, chromosomu 21. Istnieją trzy sposoby, w których może to nastąpić.

W pierwszym, u jednego z rodziców, brak rozłączenia chromosomów 21 podczas mejozy powoduje powstanie gamet z dwoma chromosomami 21 zamiast jednego. Brak rozłączenia oznacza „brak separacji lub segregacji”. To gameta może spowodować prawdziwą trisomię, łącząc inną gametę z pojedynczą kopią chromosomu 21.

Inną rzadszą przyczyną tej trisomii jest translokacja Robertsona. W nim długie ramię chromosomu 21 przemieszcza się do innego chromosomu (zwykle 14). Połączenie jednej z tych gamet z inną normalną spowoduje powstanie zarodków o normalnym kariotypie.

Jednakże pojawią się dodatkowe kopie dziedzicznego materiału chromosomu 21, który jest wystarczającą przyczyną choroby. Zespół może być również spowodowany innymi aberracjami chromosomowymi lub mozaikowatością.

W mozaice osobnik przedstawia komórki o prawidłowych kariotypach, naprzemiennie z komórkami o nieprawidłowych kariotypach (trisomiczny dla chromosomu 21).

Manifestacja choroby

Podstawową przyczyną zespołu Downa jest zwiększona ekspresja niektórych enzymów z powodu istnienia trzech kopii genów na chromosomie 21, zamiast dwóch.

Ta zwiększona ekspresja prowadzi do zmian w normalnej fizjologii osobnika. Niektóre z enzymów, których to dotyczy, obejmują dysmutazę ponadtlenkową i cystację beta-syntazy. Wiele innych jest związanych z syntezą DNA, pierwotnym metabolizmem i zdolnościami poznawczymi jednostki.

Choroba objawia się na różnych poziomach. Wrodzone wady serca są jednymi z najważniejszych, które określają długość życia osób dotkniętych trisomią..

Inne stany, które dotykają chorych, obejmują nieprawidłowości przewodu pokarmowego, zaburzenia hematologiczne, hormonalne, otorynolaryngologiczne i mięśniowo-szkieletowe, a także zaburzenia widzenia..

Zaburzenia neurologiczne są również ważne i obejmują łagodne lub umiarkowane trudności w nauce. Większość dorosłych osób z zespołem Downa rozwija chorobę Alzheimera.

Diagnoza i badania w innych żywych systemach

Diagnostyka prenatalna Downa może być przeprowadzona na kilka sposobów. Obejmuje to USG, jak również pobieranie próbek włosów kosmówki i amniopunkcji. Oba mogą być użyte do liczenia chromosomów, ale stanowią pewne ryzyko.

Inne bardziej współczesne testy obejmują analizę chromosomową FISH, inne techniki immunohistologiczne i testy polimorfizmu genetycznego oparte na amplifikacji DNA metodą PCR.

Badanie trisomii chromosomu 21 w systemach gryzoni pozwoliło nam przeanalizować zespół bez eksperymentowania z ludźmi. W ten sposób relacje genotyp / fenotyp zostały bezpiecznie i niezawodnie przeanalizowane.

W ten sam sposób można przystąpić do testowania strategii i środków terapeutycznych, które mogą być później stosowane u ludzi. Najbardziej udanym modelem gryzoni dla tych badań okazała się mysz.

Trisomie chromosomów płciowych u ludzi

Ogólnie, aneuploidie chromosomów płciowych mają mniej konsekwencji medycznych niż autosomy u ludzi. Samice gatunku ludzkiego to XX, a samce XY.

Najczęstsze trisomie seksualne u ludzi to XXX, XXY i XYY. Oczywiście nie może być osób YY, nie mówiąc już o YYY. Osobami XXX są morfologicznie samice, natomiast XXY i XYY to samce.

Zespół potrójnego X (47, XXX)

Osoby XXX u ludzi to kobiety z dodatkowym chromosomem X. Fenotyp związany ze stanem zmienia się z wiekiem, ale ogólnie dorosłe osobniki mają normalny fenotyp.

Statystycznie rzecz biorąc, jedna na tysiąc kobiet to XXX. Cechą fenotypową często występującą u XXX kobiet jest przedwczesny rozwój i wzrost oraz niezwykle długie kończyny dolne.

Na innych poziomach XXX kobiety często mają zaburzenia rozwoju słuchowego lub językowego. Pod koniec okresu dojrzewania zazwyczaj przezwyciężają problemy związane z ich adaptacją społeczną i poprawiają jakość życia. Jednak zaburzenia psychiczne u XXX kobiet są częstsze niż u kobiet XX.

U kobiet jeden z chromosomów X jest inaktywowany podczas normalnego rozwoju osobnika. Uważa się, że XXX kobiety dezaktywują dwie z nich. Uważa się jednak, że większość konsekwencji wynikających z trisomii wynika z nierównowagi genetycznej.

Oznacza to, że taka inaktywacja nie jest skuteczna lub wystarczająca, aby uniknąć różnic w ekspresji pewnych (lub wszystkich) genów. Jest to jeden z najbardziej zbadanych aspektów choroby z molekularnego punktu widzenia.

Podobnie jak w przypadku innych trisomii, prenatalne wykrycie trisomii potrójnej X nadal opiera się na badaniu kariotypu.

Zespół Kleinefeltera (47, XXY)

Mówi się, że osoby te są samcami gatunku z dodatkowym chromosomem X. Oznaki aneuploidii różnią się w zależności od wieku pacjenta, a zazwyczaj tylko wtedy, gdy są dorosłe, diagnozuje się stan.

Oznacza to, że ta seksualna aneuploidia nie powoduje tak dużych afektacji, jak te wywołane przez trisomie w chromosomach autosomalnych..

Dorosłe samce XXY produkują niewielkie ilości plemników, jąder i małego penisa lub nie mają go wcale, i zmniejszają libido. Są wyższe niż przeciętnie, ale mają też mniej włosów na twarzy i na ciele.

Mogą mieć powiększone piersi (ginekomastia), zmniejszoną masę mięśniową i słabe kości. Podawanie testosteronu jest zwykle pomocne w leczeniu niektórych aspektów endokrynologicznych związanych ze stanem.

Zespół XYY (47, XYY)

Zespół ten występuje u mężczyzn gatunku ludzkiego (XY), którzy mają dodatkowy chromosom Y. Konsekwencje obecności dodatkowego chromosomu Y nie są tak dramatyczne, jak te obserwowane w innych trisomiach.

Osobniki XYY są fenotypowo męskie, regularnie wysokie i z lekko wydłużonymi kończynami. Wytwarzają normalne ilości testosteronu i nie przedstawiają szczególnych problemów behawioralnych lub uczenia się, jak myślano w przeszłości.

Wiele osób z XYY nie jest świadomych swojego statusu chromosomalnego. Są fenotypowo normalne, a ponadto płodne.

Trisomie w innych organizmach

Wpływ aneuploidii na rośliny został przeanalizowany i porównany z efektem zmiany euploidii. Ogólnie rzecz biorąc, zmiany liczby w jednym lub kilku chromosomach są bardziej szkodliwe dla normalnego funkcjonowania jednostki niż zmiany w kompletnych zestawach chromosomów.

Podobnie jak w opisanych przypadkach, nierównowaga w wyrażaniu wydaje się tłumaczyć szkodliwe skutki różnic.

Referencje

  1. Herault, Y., Delabar, J.M., Fisher, E.C., Tybulewicz, V.L.J., Yu, E., Brault, V. (2017) Modele gryzoni w badaniach zespołu Downa: wpływ i przyszłość. The Company of Biologists, 10: 1165-1186. doi: 10.1242 / dmm.029728
  2. khtar, F., Bokhari, S.R.A. 2018. Zespół Downa (Trisomia 21) [Zaktualizowano 2018 października]. W: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): PublPearls Publishing; 2018 styczeń-. Dostępne z: ncbi.nlm.nih.gov
  3. Otter, M., Schrander-Stumpel, C. T., Curfs, L.M. (2010) Zespół Triple X: przegląd literatury. European Journal of Human Genetics, 18: 265-271.
  4. Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) Mosaicism for trisomy 21: przegląd. American Journsl of Medical Genetics część A, 167A: 26-39.
  5. Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) Dokładność testu łączonego pierwszego trymestru w badaniach przesiewowych w kierunku trisomii 21, 18 i 13. Ultradźwięki w położnictwie i ginekologii, 49 : 714-720.
  6. Tartaglia, N. R., Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) Przegląd trisomii X (47, XXX). Orphanet Journal of Rare Diseases, 5, ojrd.com