ТРИЗОМИЯ: СИНДРОМ НА ДАУН И ПОЛОВИ ХРОМОЗОМИ - БИОЛОГИЯ - 2025

А тризомия е хромозомна състояние на физически лица, които извършват три хромозоми вместо нормалната двойка. При диплоидите нормалната дарба е две хромозоми от всяка от хромозомните добавки, които определят вида.

Промяна в броя само в една от хромозомите се нарича анеуплоидия. Ако обхваща промени в общия брой на хромозомите, това би било истински плоид или еуполидия. Човекът има 46 хромозоми във всяка от своите соматични клетки. Ако имат единична тризомия, те ще имат 47 хромозоми.

Кариотип, показващ тризомия върху хромозома 21. Програма за човешки геном на Министерството на енергетиката на САЩ., чрез Wikimedia Commons.

Трисомиите са статистически чести и представляват големи промени за организма носител. Те могат да се появят и при хора и са свързани със сложни заболявания или синдроми.

Има тризомии при хора, известни на всички. Най-посещаваната, честа и известна от всички е тризомията на хромозома 21, най-честата причина за така наречения синдром на Даун.

Има и други тризомии при хора, които представляват голяма физиологична цена за носителя. Сред тях имаме тризомията на Х хромозомата, която представлява огромно предизвикателство за жената, която страда от нея.

Всеки жив еукариотен организъм може да има тризомия. По принцип при растенията всяка промяна в броя на хромозомите (анеуплоидия) е много по-вредна от увеличаването на броя на хромозомните комплементи на вида. При други животни, като правило, анеуплоидиите също са причина за множество състояния.

Тризомия на хромозома 21 (синдром на Даун: 47, +21)

Тризомия (пълна) на хромозома 21 при хора определя наличието на 47 хромозоми в диплоидни соматични клетки. Двадесет и две двойки осигуряват 44 хромозоми, докато триото върху хромозома 21 осигурява още три - едната от които е свръхчислена. С други думи, това е хромозома, която „е твърде много“.

Описание и малко история

Тризомия на хромозомата 21 е най-честата анеуплоидия при хората. По подобен начин тази тризомия е и най-честата причина за синдрома на Даун. Въпреки това, въпреки че други соматични тризомии са по-чести от тези на хромозома 21, повечето са по-смъртоносни в ембрионални стадии.

Тоест, ембрионите с тризомии 21 могат да достигнат раждане, докато други тризомни ембриони не могат. Освен това, следродилната преживяемост е много по-висока при деца с тризомия на хромозома 21 поради ниската честота на гена на тази хромозома.

С други думи, малко гени ще бъдат увеличени в броя на копията, тъй като хромозома 21 е най-малката автозома от всички.

Синдромът на Даун е описан за първи път от английския лекар Джон Лангдън Даун в периода от 1862 до 1866 г. Въпреки това, връзката на болестта с хромозома 21 е установена около сто години по-късно. В тези проучвания са участвали френски изследователи Марте Готие, Реймънд Търпин и Йером Лежон.

Генетични причини за заболяването

Тризомия на хромозома 21 се причинява от обединението на две гамети, едната от които е носител на повече от едно копие, общо или частично, на хромозома 21. Има три начина това да се случи.

В първия, при един от родителите, недисфункцията на хромозомите 21 по време на мейозата поражда гамети с две хромозоми 21 вместо една. Неразпределението означава „липса на раздяла или сегрегация“. Именно гаметата може да доведе до истинска тризомия, като се присъедини към друга гамета с едно копие на хромозома 21.

Друга по-рядко срещана причина за тази тризомия е това, което се нарича Робертсонова транслокация. В него дългото рамо на хромозома 21 се прехвърля в друга хромозома (обикновено 14). Съединението на една от тези гамети с друга нормална ще породи ембриони с нормални кариотипи.

Все пак ще има допълнителни копия на наследствения материал от хромозома 21, което е достатъчна причина за заболяването. Синдромът може да бъде причинен и от други хромозомни аберации или мозаицизъм.

В мозайка индивидът има клетки с нормални кариотипи, редуващи се с клетки с аберрантни кариотипи (тризомични за хромозома 21).

Мейотна недисфункция по време на фенетин гаметична мейоза или оогенеза. Взето от https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Чрез Wikimedia Commons.

Проява на болестта

Основната причина за синдрома на Даун е засилената експресия на някои ензими поради наличието на три копия на гените на хромозома 21, вместо на две.

Тази повишена експресия води до промени в нормалната физиология на индивида. Някои от така засегнатите ензими включват супероксид дисмутаза и бета-синтаза на цистация. Много други са свързани със синтеза на ДНК, първичния метаболизъм и когнитивния капацитет на индивида.

Заболяването се проявява на различни нива. Едни от най-важните и които определят времето на живот на засегнатите от тризомия, са вродените сърдечни дефекти.

Други състояния, които засягат болни индивиди, включват аномалии на стомашно-чревния тракт, хематологични, ендокринологични, УНГ и мускулно-скелетни нарушения, както и зрителни нарушения.

Неврологичните разстройства също са важни и включват леки до умерени затруднения в обучението. Повечето възрастни индивиди със синдром на Даун развиват болестта на Алцхаймер.

Диагностика и изследвания в други живи системи

Пренаталната диагноза на Даун може да се извърши по няколко начина. Това включва ултразвук, както и вземане на проби от хорионни въшки и амниоцентеза. И двете могат да се използват за броя на хромозомите, но представляват определени рискове.

Други по-модерни анализи включват FISH хромозомен анализ, други имунохистологични техники и генетични тестове за полиморфизъм, основаващи се на амплификация на ДНК чрез PCR.

Изследването на тризомията на хромозома 21 в системите за гризачи ни позволи да анализираме синдрома, без да експериментираме с хора. По този начин отношенията генотип / фенотип са анализирани безопасно и надеждно.

По същия начин е възможно да се пристъпи към тестване на стратегии и терапевтични средства, които след това могат да бъдат използвани при хора. Най-успешният модел за гризачи за тези изследвания се оказа мишката.

Тризомии на половите хромозоми при хората

По принцип анеуплоидиите на половите хромозоми имат по-малко медицински последици от тези на автозомите при хората. Женските от човешкия вид са XX, а мъжките XY.

Най-често срещаните сексуални тризомии при хора са XXX, XXY и XYY. Очевидно не може да има YY индивиди, още по-малко ГГГ. XXX индивида са морфологично женски, докато XXY и XYY са мъжки.

Синдром на троен Х (47, XXX)

XXX индивида при хората са жени с допълнителна X хромозома. Фенотипът, свързан със състоянието, варира в зависимост от възрастта, но обикновено възрастните индивиди представят нормален фенотип.

Статистически погледнато, една на хиляда жени е XXX. Често срещана фенотипна черта при XXX жени е преждевременният растеж и развитие и необичайно дългите долни крайници.

На други нива XXX жени често имат нарушения в развитието на слуха или езика. В края на юношеството те обикновено преодоляват проблеми, свързани със социалната им адаптация и качеството им на живот се подобрява. Въпреки това, психиатричните разстройства при XXX жени са по-чести, отколкото при XX жени.

При жените една от Х хромозомите се инактивира по време на нормалното развитие на индивида. Смята се, че две от тях са инактивирани при XXX жени. Смята се обаче, че повечето от последиците, получени от тризомия, се дължат на генетични дисбаланси.

Това означава, че такова инактивиране не е ефективно или достатъчно, за да се избегнат различия в експресията на определени (или всички) гени. Това е един от най-изследваните аспекти на заболяването от молекулярна гледна точка.

Както в случая с други тризомии, пренаталното откриване на тройната X тризомия все още се поддържа от проучването за кариотип.

Синдром на Клайнфелтер (47, XXY)

За тези индивиди се казва, че са мъжки от вида с допълнителна X хромозома. Признаците на анеуплоидия варират в зависимост от възрастта на индивида и обикновено само когато са възрастни, се диагностицира състоянието.

Това означава, че тази сексуална анеуплоидия не поражда очаквания толкова големи, колкото тези, причинени от тризомии в автозомни хромозоми.

XXY възрастни мъже произвеждат малко или никаква сперма, имат тестиси и малък пенис, както и намалено либидо. Те са по-високи от средните, но имат и по-малко коса на лицето и тялото.

Те могат да имат уголемени гърди (гинекомастия), намалена мускулна маса и слаби кости. Прилагането на тестостерон обикновено е полезно за лечението на някои ендокринологични аспекти, свързани със състоянието.

XYY синдром (47, XYY)

Този синдром се преживява от мъже от човешкия вид (XY), които имат допълнителна Y хромозома. Последиците от наличието на допълнителна Y хромозома не са толкова драматични, колкото тези, наблюдавани при други тризомии.

Лицата XYY са фенотипно мъжки, редовно високи и с леко удължени крайници. Те произвеждат нормални количества тестостерон и нямат конкретни поведенчески или учебни проблеми, както се смяташе досега.

Много хора от XYY не знаят за хромозомния си статус. Те са фенотипно нормални, а също и плодородни.

Тризомии в други организми

Ефектът на анеуплоидиите в растенията е анализиран и сравнен с ефекта от промяната на еуплоидията. Като цяло промените в броя в една или няколко хромозоми са по-вредни за нормалното функциониране на индивида, отколкото промените в пълния набор от хромозоми.

Както в описаните случаи, дисбалансите в израза изглежда отчитат вредните ефекти на разликите.

Препратки

1. Herault, Y., Delabar, JM, Fisher, EMC, Tybulewicz, VLJ, Yu, E., Brault, V. (2017) Модели на гризачи при изследване на синдрома на Даун: въздействие и бъдеще. Компанията на биолозите, 10: 1165-1186. doi: 10.1242 / dmm.029728
2. khtar, F., Bokhari, SRA 2018. Синдром на Даун (Тризомия 21). В: StatPearls. Остров на съкровищата (FL): Издателство StatPearls; 2018 януари-. Достъпно от: ncbi.nlm.nih.gov
3. Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) Triple X синдром: преглед на литературата. European Journal of Human Genetics, 18: 265-271.
4. Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) Mosaicism for trisomy 21: рецензия. American Journsl от Medical Genetica, част A, 167A: 26–39.
5. Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) Точност на комбиниран тест от първо тримесечие при скрининг за тризомии 21, 18 и 13. Ултразвук в акушерството и гинекологията, 49: 714-720.
6. Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) Преглед на тризомия X (47, XXX). Орфанет вестник за редки заболявания, 5, ojrd.com