АНЕУПЛОИДИЯ: ПРИЧИНИ, ВИДОВЕ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В анеуплоидия е състояние, при което клетките са с една или повече хромозоми в излишък или липсва, се различава от броя хаплоидни, диплоидни или самите полиповидни клетките, които изграждат организма на даден вид.

В анеуплоидната клетка броят на хромозомите не принадлежи към перфектния кратен на хаплоидния набор, тъй като те са загубили или получили хромозоми. Като цяло добавянето или загубата на хромозоми съответства на единична хромозома или на нечетен брой от тях, въпреки че понякога може да има две хромозоми.

Източник: pixabay.com

Анеуплоидиите принадлежат към числовите хромозомни промени и са най-лесните за идентифициране цитологично. Този хромозомен дисбаланс е слабо подкрепен от животните, като е по-чест и по-малко вреден при растителните видове. Много вродени малформации при хората са причинени от анеуплоидия.

Причини

Загубата или печалбата на една или повече хромозоми в клетките на индивида обикновено се дължи на загуба чрез транслокация или на процеса на недисфункция по време на мейоза или митоза. В резултат на това генната доза на индивидите се променя, което от своя страна причинява тежки фенотипни дефекти.

Изменения в броя на хромозомите могат да възникнат по време на първото или второто разделение на мейозата или и в двете едновременно. Те могат да възникнат и по време на митотичното деление.

Тези неуспехи на деленето се извършват при мейоза I или мейоза II, по време на сперматогенезата и оогенезата, възникващи също при митоза в ранните отдели на зиготата.

При анеуплоидиите недисфункцията възниква, когато една от хромозомите с хомоложната си двойка преминава към един и същ клетъчен полюс или се добавя към същата гамета. Това вероятно се случва поради преждевременно разделение на центромера по време на първото мейотично деление при майоза на майката.

Когато гамета с допълнителна хромозома се присъедини към нормална гамета, възникват тризомии (2n + 1). От друга страна, когато гамета с липсваща хромозома и нормална хромозома се обединят, се получават монозомии (2n-1).

Видове

Анеуплоидиите се срещат често при диплоидни индивиди. Тези модификации в броя на хромозомите са от голямо клинично значение при човешкия вид. Те включват различни видове като нулизомии, монозомии, тризомии и тетразомии.

Nullisomy

В клетките с нулизомия и двата члена на хомоложна двойка хромозоми се губят, представяйки ги като 2n-2 (n е хаплоидният брой хромозоми). При хора, например, с 23 двойки хомоложни хромозоми (n = 23), тоест 46 хромозоми, загубата на хомоложна двойка би довела до 44 хромозоми (22 двойки).

Нулизомичен индивид също е описан като такъв, който липсва двойка хомоложни хромозоми в неговия соматичен допълнение.

Монозомия

Монозомията е заличаване на единична хромозома (2n-1) в хомоложната двойка. При човек с монозомия клетката би имала само 45 хромозоми (2n = 45). В рамките на монозомията откриваме моноизозомията и монотелозомията.

В моноизозомните клетки присъстващата хромозома без хомоложната си двойка е изохромозома. Монотелозомните или монотелоцентричните клетки притежават телоцентрична хромозома без нейната хомоложна двойка.

тризомия

При тризомиите възниква появата или добавянето на хромозома в някаква хомоложна двойка, тоест има три хомоложни копия на една и съща хромозома. Представя се като 2n + 1. При хора с тризомни клетки са открити 47 хромозоми.

Някои добре проучени състояния, като синдром на Даун, възникват като следствие от тризомията на хромозома 21.

Съставът на допълнителната хромозома позволява да се класифицира тризомия в:

• Първична тризомична: Когато допълнителната хромозома е завършена.
• Вторична тризомична: Допълнителната хромозома е изохромозома.
• Третична тризомична: В този случай рамената на останалата хромозома принадлежат на две различни хромозоми от нормалния комплекс.

Tetrasomy

Тетразомията възниква, когато има добавяне на цялостна двойка хомоложни хромозоми. При човека тетразомията води до индивиди с 48 хромозоми. Представя се като 2n + 2. Двойката допълнителни хромозоми винаги е хомоложна двойка, тоест ще има четири хомоложни копия на дадена хромозома.

При един и същ индивид може да настъпи повече от една анеуплоидна мутация, което води до двойни тризомични индивиди (2n + 1 + 1), двойни монозомни, нули тетразомични и др. Шестплономономични организми са получени експериментално, какъвто е случаят с бялата пшеница (Triticum aestivum).

Примери

Клетъчните линии, образувани след процес на недисфункция на хромозома, често са нежизнеспособни. Това е така, защото много от тези клетки остават без генетична информация, което им пречи да се размножават и изчезват.

От друга страна, анеуплоидията е важен механизъм за интраспецифично изменение. В растението на плевелото на Джимсън (Datura stramonium) е намерено хаплоидно допълнение от 12 хромозоми, така че са възможни 12 различни тризомика. Всеки тризомичен включва различна хромозома, всяка от които представя уникален фенотип.

При някои растения от рода Clarkia тризомията също действа като важен източник на интравидовата променливост.

Анеуплоидия при хората

При хората около половината от спонтанните аборти през първия триместър на бременността са причинени от числена или структурна промяна на хромозомите.

Автозомните монозомии например не са жизнеспособни. Много тризомии като тази на хромозома 16 често се абортират и при монозомия X хромозома или синдром на Търнър клетките са жизнеспособни, но X0 зиготите се абортират преждевременно.

Анеуплоидия на половите хромозоми

Най-честите случаи на анеуплоидии при мъжете са свързани с половите хромозоми. Промените в броя на хромозомите се понасят по-добре от автозомните хромозомни промени.

Анеуплоидията засяга броя на копията на ген, но не и неговата нуклеотидна последователност. Тъй като дозата на някои гени се променя, концентрациите на генните продукти се променят от своя страна. В случая на полови хромозоми, има изключение от тази връзка между броя на гените и произвеждания протеин.

При някои бозайници (мишки и хора) се случва инактивирането на Х хромозомата, което позволява една и съща функционална доза от гените, свързани със споменатата хромозома, да съществува при жени и мъже.

По този начин допълнителните X хромозоми се инактивират в тези организми, което прави възможно анеуплоидията в тези хромозоми да бъде по-малко вредна.

Някои заболявания като синдром на Търнър и синдром на Клайнфелтер се причиняват от анеуплоидии в половите хромозоми.

Синдром на Клайнфелтер

Индивидите с това състояние са фенотипно мъжки, с някои изявени черти. Наличието на допълнителна Х хромозома при мъжете е причина за това заболяване, като тези индивиди представят 47 хромозоми (XXY).

В тежки случаи на това състояние мъжете имат много висок глас, дълги крака, слабо развитие на косата на тялото и много изразени женски ханш и гърди. Освен това те са стерилни и могат да имат лошо психическо развитие. В по-леките случаи има мъжки фенотип и нормално когнитивно развитие.

Синдромът на Клайнфелтер се среща при приблизително едно на 800 живородени мъжки раждания.

Синдром на Търнър

Синдромът на Търнър се причинява от частичната или пълна загуба на Х хромозома и се среща при жени. Това хромозомно изменение възниква по време на гаметогенезата чрез постзиготичен недисфункционен процес.

Различните промени в кариотипа произвеждат различни фенотипове при синдрома на Търнър. Когато материалът на дългата ръка на една от Х хромозомите (терминална или интерстициална) се загуби, при пациенти с това състояние се появява първична или вторична яйчникова недостатъчност и малки размери. Лимфедема и дисгенеза на половите жлези също са често срещани.

По принцип фенотипът на жените с това заболяване е нормален, с изключение на къс ръст. Диагнозата на този синдром следователно зависи от изследването и наличието на цитогенетична промяна.

Това заболяване се среща при приблизително едно на всеки 3000 новородени жени с по-висока честота на спонтанни аборти, тоест не повече от 5% от ембрионите, които се образуват с тази промяна, успяват да се развият напълно до достигане на термина.

Автозомна анеуплоидия

Лицата, родени с аутозомни хромозомни анеуплоидии, са рядкост. В повечето случаи, когато възникват тези видове мутации, възникват спонтанни аборти, с изключение на анеуплоидии на малки автозоми, като тризомия на хромозома 21.

Смята се, че тъй като няма механизми за компенсация на генетичните дози в автозомните хромозоми, промените в техния състав са много по-слабо поносими от организмите.

Синдром на Даун

Малкият размер на хромозомите 21 позволява наличието на допълнителни копия на гени, които са по-малко увреждащи, отколкото при по-големите хромозоми. Тези хромозоми имат по-малко гени от всеки друг автозом.

Синдромът на Даун е най-често срещаната автозомна анеуплоидия при хората. В САЩ около едно на всеки 700 раждания има това състояние.

Изчислено е, че 95% от случаите са причинени от недисфункция, причинявайки безплатна тризомия 21. Останалите 5% се получават чрез транслокация, често между хромозоми 21 и 14. Преобладаването на това състояние зависи до голяма степен от възрастта на майката при зачеването.

Определено е, че между 85 и 90% от случаите наличието на свободна тризомия 21 е свързано с майотични промени в майката. Хората с това състояние се характеризират с това, че са хипотонични, свръхразширяващи се и хипорефлективни.

В допълнение, те имат умерено малък череп, с плосък и клоноцефаличен тил, малък нос и уши и малка уста с ъгъл надолу с често изпъкване на езика.

Препратки

1. Creighton, TE (1999). Енциклопедия на молекулярната биология. John Wiley and Sons, Inc.
2. Guzmán, MEH (2005). Вродени малформации. Университетско издателство.
3. Jenkins, JB (2009). генетика Ред., Обърнах се.
4. Jiménez, LF, & Merchant, H. (2003). Клетъчна и молекулярна биология. Pearson образование.
5. Lacadena, JR (1996). Цитогенетика. Редакционно състрадание.
6. Пиърс, BA (2009). Генетика: концептуален подход. Panamerican Medical Ed.