ТРИСОМИЯ: СИНДРОМ ДАУНА И ПОЛОВЫЕ ХРОМОСОМЫ - БИОЛОГИЯ

Трисомиями являются хромосомной состояние индивидов , которые несут три хромосомы вместо обычной пары. У диплоидов нормальным набором является две хромосомы от каждого хромосомного набора, определяющего вид.

Изменение количества только в одной из хромосом называется анеуплоидией. Если бы он охватывал изменения общего числа хромосом, это была бы истинная плоидия или эуполидия. В каждой соматической клетке человека имеется 46 хромосом. Если у них будет одна трисомия, у них будет 47 хромосом.

Кариотип, показывающий трисомию на хромосоме 21. Программа генома человека Министерства энергетики США. через Wikimedia Commons.

Трисомии статистически часты и представляют собой большие изменения для организма-носителя. Они также могут возникать у людей и связаны со сложными заболеваниями или синдромами.

Всем известны трисомии у людей. Наиболее часто встречающейся, частой и известной из всех является трисомия 21 хромосомы, наиболее частая причина так называемого синдрома Дауна.

Существуют и другие трисомии у людей, которые дорого обходятся носителю с физиологической точки зрения. Среди них - трисомия Х-хромосомы, которая представляет собой серьезную проблему для страдающих ею женщин.

У любого живого эукариотического организма может быть трисомия. В целом у растений любое изменение количества хромосом (анеуплоидия) наносит гораздо больший ущерб, чем увеличение количества хромосомного набора данного вида. У других животных, как правило, анеуплоидии также являются причиной множественных состояний.

Трисомия хромосомы 21 (синдром Дауна: 47, +21)

Трисомия (полная) хромосомы 21 у человека определяет наличие 47 хромосом в диплоидных соматических клетках. Двадцать две пары образуют 44 хромосомы, тогда как трио на хромосоме 21 дает еще три, одна из которых является нештатной. Другими словами, это хромосома «слишком много».

Описание и немного истории

Трисомия по хромосоме 21 - наиболее частая анеуплоидия у людей. Точно так же эта трисомия также является наиболее частой причиной синдрома Дауна. Однако, хотя другие соматические трисомии встречаются чаще, чем соматические трисомии на хромосоме 21, большинство из них имеют тенденцию быть более летальными на эмбриональных стадиях.

То есть эмбрионы с трисомией 21 могут дожить до рождения, а другие трисомии - нет. Кроме того, постнатальная выживаемость намного выше у детей с трисомией на хромосоме 21 из-за низкой частоты гена этой хромосомы.

Другими словами, количество копий нескольких генов будет увеличено, потому что хромосома 21 - самая маленькая аутосома из всех.

Синдром Дауна был впервые описан английским врачом Джоном Лэнгдоном Дауном в период с 1862 по 1866 год. Однако ассоциация болезни с хромосомой 21 была установлена примерно сто лет спустя. В этих исследованиях приняли участие французские исследователи Март Готье, Раймон Турпен и Жером Лежен.

Генетические причины болезни

Трисомия хромосомы 21 вызывается объединением двух гамет, одна из которых является носителем более одной копии, полной или частичной, хромосомы 21. Это может произойти тремя способами.

В первом случае у одного из родителей нерасхождение хромосом 21 во время мейоза приводит к появлению гамет с двумя хромосомами 21 вместо одной. Нерасхождение означает «отсутствие разделения или сегрегации». Это гамета, которая может привести к истинной трисомии, соединяя другую гамету с единственной копией хромосомы 21.

Другой менее распространенной причиной этой трисомии является так называемая Робертсоновская транслокация. В нем длинное плечо хромосомы 21 перемещается на другую хромосому (обычно 14). Объединение одной из этих гамет с другой нормой приведет к появлению эмбрионов с нормальным кариотипом.

Однако будут дополнительные копии унаследованного материала от хромосомы 21, что является достаточной причиной заболевания. Синдром также может быть вызван другими хромосомными аберрациями или мозаицизмом.

В мозаике у человека есть клетки с нормальным кариотипом, чередующиеся с клетками с аберрантным кариотипом (трисомными для хромосомы 21).

Мейотическое нерасхождение во время фененинового гаметного мейоза или оогенеза. Взято с https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Через Wikimedia Commons. Проявление болезни

Основная причина синдрома Дауна - повышенная экспрессия некоторых ферментов из-за наличия трех копий генов на 21 хромосоме вместо двух.

Эта повышенная экспрессия приводит к изменениям нормальной физиологии человека. Некоторые из затронутых таким образом ферментов включают супероксиддисмутазу и бета-синтазу цистанции. Многие другие связаны с синтезом ДНК, первичным метаболизмом и когнитивными способностями человека.

Заболевание проявляется на разных уровнях. Одним из наиболее важных факторов, определяющих продолжительность жизни пострадавших от трисомии, являются врожденные пороки сердца.

Другие условия, от которых страдают больные люди, включают нарушения желудочно-кишечного тракта, гематологические, эндокринологических, ЛОР и опорно-двигательного расстройства, а также визуальные аномалии, среди других.

Неврологические расстройства также важны и включают в себя трудности с обучением от легкой до умеренной. У большинства взрослых людей с синдромом Дауна развивается болезнь Альцгеймера.

Диагностика и исследования в других живых системах

Пренатальная диагностика Дауна может проводиться несколькими способами. Это включает ультразвуковое исследование, а также пробы ворсин хориона и амниоцентез. Оба могут использоваться для подсчета хромосом, но они представляют определенные риски.

Другие более современные методы анализа включают хромосомный анализ с помощью FISH, другие иммуногистологические методы и тесты на генетический полиморфизм, основанные на амплификации ДНК с помощью ПЦР.

Изучение трисомии 21 хромосомы в системах грызунов позволило нам проанализировать синдром, не экспериментируя с людьми. Таким образом, отношения генотип / фенотип были безопасно и надежно проанализированы.

Таким же образом можно было приступить к тестированию стратегий и терапевтических агентов, которые затем могут быть использованы на людях. Самой успешной моделью грызунов для этих исследований оказалась мышь.

Трисомии половых хромосом у человека

Как правило, анеуплоидии половых хромосом имеют меньше медицинских последствий, чем аутосомы у людей. Самки человеческого вида - это XX, а самцы - XY.

Самые распространенные половые трисомии у людей - это XXX, XXY и XYY. Очевидно, не может быть лиц YY, тем более YYY. XXX особи морфологически женские, а XXY и XYY - мужские.

Синдром тройного X (47, XXX)

XXX человек в организме человека - это женщины с дополнительной Х-хромосомой. Фенотип, связанный с этим заболеванием, меняется с возрастом, но обычно взрослые люди имеют нормальный фенотип.

По статистике, каждая тысяча женщин - XXX. Общей фенотипической чертой у женщин XXX является преждевременный рост и развитие и необычно длинные нижние конечности.

На других уровнях XXX женщины часто страдают нарушениями слуха или речевого развития. В конце подросткового возраста они обычно преодолевают проблемы, связанные с их социальной адаптацией, и качество их жизни улучшается. Однако психические расстройства у XXX женщин встречаются чаще, чем у XX женщин.

У женщин одна из Х-хромосом инактивируется во время нормального развития особи. Считается, что два из них инактивированы у XXX самок. Однако считается, что большинство последствий трисомии связано с генетическим дисбалансом.

Это означает, что такая инактивация неэффективна или недостаточна, чтобы избежать различий в экспрессии определенных (или всех) генов. Это один из наиболее изученных аспектов болезни с молекулярной точки зрения.

Как и в случае других трисомий, пренатальное обнаружение трисомии тройной X все еще подтверждается исследованием кариотипа.

Синдром Кляйнефельтера (47, XXY)

Говорят, что эти люди являются самцами вида с дополнительной Х-хромосомой. Признаки анеуплоидии варьируются в зависимости от возраста человека, и обычно диагностируется только у взрослых.

Это означает, что эта сексуальная анеуплоидия не вызывает таких сильных аффектаций, как вызванные трисомией аутосомных хромосом.

XXY взрослые самцы производят мало спермы или вообще не производят ее, имеют яички и маленький пенис, а также имеют пониженное либидо. Они выше среднего, но у них меньше волос на лице и теле.

У них может быть увеличенная грудь (гинекомастия), снижение мышечной массы и слабые кости. Введение тестостерона обычно помогает при лечении некоторых эндокринологических аспектов, связанных с этим заболеванием.

Синдром XYY (47, XYY)

Этот синдром встречается у мужчин человеческого вида (XY), у которых есть дополнительная Y-хромосома. Последствия наличия дополнительной Y-хромосомы не так драматичны, как при других трисомиях.

Люди XYY фенотипически являются мужчинами, имеют нормальный рост и слегка удлиненные конечности. Они производят нормальное количество тестостерона и не имеют особых проблем с поведением или обучением, как считалось ранее.

Многие люди XYY не знают о своем хромосомном статусе. Они фенотипически нормальные, а также фертильные.

Трисомии у других организмов

Эффект анеуплоидии у растений проанализирован и сопоставлен с эффектом изменения эуплоидии. В общем, изменения количества в одной или нескольких хромосомах более вредны для нормального функционирования человека, чем изменения в полных наборах хромосом.

Как и в описанных случаях, дисбаланс в выражении, кажется, объясняет пагубные последствия различий.

Ссылки

Эро, Ю., Делабар, Дж. М., Фишер, EMC, Тибулевич, В.Л.Дж., Ю., Э., Браулт, В. (2017) Модели грызунов в исследованиях синдрома Дауна: влияние и будущее. Компания биологов, 10: 1165-1186. DOI: 10.1242 / dmm.029728
khtar, F., Bokhari, SRA 2018. Синдром Дауна (трисомия 21). В: StatPearls. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2018 Янв. Доступно по адресу: ncbi.nlm.nih.gov
Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) Синдром Triple X: обзор литературы. Европейский журнал генетики человека, 18: 265-271.
Папавассилиу, П., Чарасавади, К., Рафферти, К., Джексон-Кук, К. (2014) Мозаицизм для трисомии 21: обзор. Американский журнал Medical Genetica, Часть A, 167A: 26–39.
Санторум, М., Райт, Д., Сингелаки, А., Караджоти, Н., Николаидес, К.Х. (2017) Точность комбинированного теста в первом триместре при скрининге трисомий 21, 18 и 13. Ультразвук в акушерстве и гинекологии, 49 : 714-720.
Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) Обзор трисомии X (47, XXX). Журнал редких заболеваний Орфанета, 5, ojrd.com

ТРИСОМИЯ: СИНДРОМ ДАУНА И ПОЛОВЫЕ ХРОМОСОМЫ - БИОЛОГИЯ - 2025