ТРИСОМІЯ: СИНДРОМ ДАУНА ТА СТАТЕВІ ХРОМОСОМИ - БІОЛОГІЯ

Трисоміями є хромосомної стан індивідів , які несуть три хромосоми замість звичайної пари. У диплоїдів нормальна обдарованість - це дві хромосоми з кожної хромосомної добавки, яка визначає вид.

Зміна кількості лише в одній із хромосом називається анеуплоїдією. Якби він охоплював зміни загальної кількості хромосом, це був би справжній плоїд, або еуполідія. У кожної людини соматичні клітини мають 46 хромосом. Якщо у них є одна трисомія, у них буде 47 хромосом.

Каріотип, що демонструє трисомію на хромосомі 21. Програма Міністерства енергетики США про геном людини. через Wikimedia Commons.

Трисомії є статистично частими і представляють великі зміни для організму-носія. Вони можуть зустрічатися і у людини, і пов'язані зі складними захворюваннями або синдромами.

У людей відомі трисомії, відомі всім. Найбільш відвідуваною, частою і відомою з усіх є трисомія хромосоми 21, найпоширеніша причина так званого синдрому Дауна.

Існують і інші трисомії у людини, які представляють велику фізіологічну вартість для носія. Серед них є трисомія Х-хромосоми, яка представляє величезну проблему для жінки, яка страждає на неї.

Будь-який живий еукаріотичний організм може мати трисомію. Загалом, у рослин будь-яка зміна кількості хромосом (анеуплоїдія) набагато шкідливіша, ніж збільшення кількості хромосомного комплементу виду. В інших тварин, як правило, анеуплоїдії також є причиною множинних станів.

Трисомія хромосоми 21 (синдром Дауна: 47, +21)

Трисомія (повна) хромосоми 21 у людини визначає наявність 47 хромосом у диплоїдних соматичних клітинах. Двадцять дві пари забезпечують 44 хромосоми, тоді як тріо на хромосомі 21 надає ще три - одна з яких є надмірною. Іншими словами, це хромосома, що "занадто багато".

Опис та трохи історії

Трисомія хромосоми 21 - найпоширеніша анеуплоїдія у людини. Так само ця трисомія також є найпоширенішою причиною синдрому Дауна. Однак, хоча інші соматичні трисомії зустрічаються частіше, ніж ті, що знаходяться на хромосомі 21, більшість, як правило, є більш летальними на ембріональних стадіях.

Тобто ембріони з трисомією 21 можуть досягати народження, тоді як інші трисомічні ембріони не можуть. Крім того, післяпологова виживаність значно більша у дітей з трисомією на хромосомі 21 через низьку частоту генів цієї хромосоми.

Іншими словами, кількість генів збільшиться в кількості копій, оскільки хромосома 21 - найменша автосома з усіх.

Синдром Дауна був вперше описаний англійським лікарем Джоном Ленґдоном Дауном у період з 1862 по 1866 рр. Однак асоціація захворювання з хромосомою 21 була встановлена приблизно через сто років. У цих дослідженнях брали участь французькі дослідники Марте Готьє, Реймонд Турпін та Жерме Лежон.

Генетичні причини захворювання

Трисомія хромосоми 21 викликається об'єднанням двох гамет, одна з яких є носієм більш ніж однієї копії, повністю або частково, хромосоми 21. Існує три способи.

У першому, у одного з батьків, нероз'єднання хромосом 21 під час мейозу породжує гамети з двома хромосомами 21 замість однієї. Нерозділення означає "відсутність відокремлення або сегрегації". Саме гамета може породжувати справжню трисомію, приєднуючись до іншої гамети з єдиною копією хромосоми 21.

Ще одна менш поширена причина цієї трисомії - це те, що називається транслокацією Робертсона. У ньому довга рука хромосоми 21 переходить в іншу хромосому (зазвичай 14). Об'єднання однієї з цих гамет з іншою нормальною породить ембріони з нормальними каріотипами.

Однак з’являться додаткові копії успадкованого матеріалу з хромосоми 21, що є достатньою причиною захворювання. Синдром також може бути викликаний іншими хромосомними абераціями або мозаїзмом.

У мозаїці індивід має клітини з нормальними каріотипами, чергуючись з клітинами з аберрантними каріотипами (трисомічні для хромосоми 21).

Мейотична недисфункція під час генетичного мейозу фененіну або оогенезу. Взято з https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Через Wikimedia Commons. Прояв захворювання

Основна причина синдрому Дауна - посилення експресії деяких ферментів через існування трьох копій генів на хромосомі 21, а не двох.

Ця підвищена експресія призводить до змін у нормальній фізіології особистості. Деякі з таких уражених ферментів включають супероксиддисмутазу та бета-синтазу цистації. Багато інших пов'язані з синтезом ДНК, первинним метаболізмом та когнітивними можливостями особистості.

Хвороба проявляється на різних рівнях. Однією з найважливіших, які визначають час життя тих, хто страждає на трисомію, є вроджені вади серця.

Інші стани, які страждають на хворих людей, включають порушення роботи шлунково-кишкового тракту, гематологічні, ендокринологічні, ЛОР та порушення опорно-рухового апарату, а також порушення зору.

Неврологічні розлади також важливі і включають легкі та помірні труднощі з навчанням. Більшість дорослих людей із синдромом Дауна розвивають хворобу Альцгеймера.

Діагностика та дослідження в інших живих системах

Пренатальна діагностика Дауна може бути проведена кількома способами. Сюди входить ультразвукове дослідження, а також відбір ворсин хоріона та амніоцентез. Обидва можуть використовуватися для підрахунку хромосом, але вони становлять певні ризики.

Інші більш сучасні аналізи включають хромосомний аналіз FISH, інші імуногістологічні методи та генетичні тести на поліморфізм на основі ампліфікації ДНК за допомогою ПЛР.

Вивчення трисомії хромосоми 21 в системах гризунів дозволило проаналізувати синдром, не експериментуючи з людьми. Таким чином було безпечно та надійно проаналізовано зв’язки генотипу / фенотипу.

Таким же чином можна було приступити до тестування стратегій та терапевтичних засобів, які потім можна використовувати у людей. Найбільш вдалою моделлю гризунів виявилася миша.

Трисомії статевих хромосом у людини

Як правило, анеуплоїдії статевих хромосом мають менші медичні наслідки, ніж наслідки аутосом у людини. Самки людського виду XX, а самці XY.

Найпоширеніші сексуальні трисомії у людини - це XXX, XXY та XYY. Очевидно, що не може бути людей YY, тим більше YYY. XXX особини морфологічно жіночі, тоді як XXY та XYY - чоловіки.

Синдром потрійного Х (47, XXX)

XXX особини у людини - це жінки з додатковою хромосомою X. Фенотип, пов’язаний із станом, залежить від віку, але зазвичай дорослі особини мають нормальний фенотип.

Статистично кажучи, одна з тисячі жінок - це XXX. Поширена фенотипічна ознака у ХХХ жінок - передчасний ріст та розвиток та незвично довгі нижні кінцівки.

На інших рівнях у XXX жінок часто є розлади розвитку слуху чи мови. Наприкінці підліткового віку вони зазвичай долають проблеми, пов’язані з соціальною адаптацією, і якість їх життя покращується. Однак психічні розлади у жінок XXX частіше, ніж у жінок XX.

У жінок одна з Х-хромосом інактивується під час нормального розвитку індивіда. Вважається, що два з них інактивовані у XXX жінок. Однак вважається, що більшість наслідків, спричинених трисомією, зумовлені генетичними дисбалансами.

Це означає, що така інактивація не є ефективною або достатньою, щоб уникнути відмінностей в експресії певних (або всіх) генів. Це один з найбільш вивчених аспектів захворювання з молекулярної точки зору.

Як і у випадку з іншими трисоміями, пренатальне виявлення потрійної трисомії X все ще підтримується дослідженням каріотипу.

Синдром Клейнефельтера (47, XXY)

Кажуть, що ці особини є самцями виду з додатковою хромосомою X. Ознаки анеуплоїдії варіюються залежно від віку індивіда, і зазвичай лише тоді, коли вони дорослі, діагностується стан.

Це означає, що ця сексуальна анеуплоїдія не породжує афектів настільки ж великі, як ті, які викликані трисоміями в аутосомних хромосомах.

XXY дорослі чоловіки виробляють мало сперми або взагалі не мають сперматозоїдів, мають яєчка і невеликий статевий член, а також знижене лібідо. Вони вище середнього, але також мають менше волосся на обличчі та тілі.

У них можуть бути збільшені груди (гінекомастія), зниження м’язової маси та слабкі кістки. Прийом тестостерону, як правило, корисний для лікування деяких ендокринологічних аспектів, пов’язаних із станом.

Синдром XYY (47, XYY)

Цей синдром відчувають самці людського виду (XY), які мають додаткову Y-хромосому. Наслідки наявності додаткової Y-хромосоми не такі вже й драматичні, як ті, що спостерігаються в інших трисоміях.

Особи XYY фенотипічно чоловічі, регулярно високі, зі злегка подовженими кінцівками. Вони виробляють нормальну кількість тестостерону і не мають особливих поведінкових чи навчальних проблем, як вважалося раніше.

Багато людей XYY не знають про свій хромосомний статус. Вони фенотипічно нормальні, а також родючі.

Трисомії в інших організмах

Вплив анеуплоїдії на рослини було проаналізовано та порівняно з ефектом зміни еуплоїдії. Взагалі зміни кількості в одній або декількох хромосомах більше шкодять нормальному функціонуванню індивіда, ніж зміни в комплекті хромосом.

Як і в описаних випадках, дисбаланс у вираженні, здається, пояснює шкідливі наслідки відмінностей.

Список літератури

Herault, Y., Delabar, JM, Fisher, EMC, Tybulewicz, VLJ, Yu, E., Brault, V. (2017) Моделі гризунів у дослідженні синдрому Дауна: вплив та майбутнє. Компанія біологів, 10: 1165-1186. doi: 10.1242 / дмм.029728
khtar, F., Bokhari, SRA 2018. Синдром Дауна (Трисомія 21). В: StatPearls. Острів скарбів (Флоріда): видавництво StatPearls; 2018 січ. Доступно від: ncbi.nlm.nih.gov
Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) синдром Triple X: огляд літератури. Європейський журнал людської генетики, 18: 265-271.
Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) Мозаїка для трисомії 21: огляд. Американський журнал медичної генетики, частина А, 167А: 26–39.
Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) Точність комбінованого тесту першого триместру при скринінгу на трисомії 21, 18 та 13. УЗД в акушерстві та гінекології, 49 : 714-720.
Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) Огляд трисомії X (47, XXX). Орфанетський журнал рідкісних захворювань, 5, ojrd.com

ТРИСОМІЯ: СИНДРОМ ДАУНА ТА СТАТЕВІ ХРОМОСОМИ - БІОЛОГІЯ - 2025