TRISOMIJA: DAUNA SINDROMS UN DZIMUMA HROMOSOMAS - BIOLOĢIJA - 2025

Trisomija ir hromosomu nosacījums personas, kas veic trīs hromosomas vietā parasto pāri. Diploīdos normālais piešķīrums ir divas hromosomas no katra hromosomu komplementa, kas nosaka sugu.

Skaitļa izmaiņas tikai vienā no hromosomām tiek sauktas par aneuploidiju. Ja tas ietvertu izmaiņas kopējā hromosomu skaitā, tā būtu īsta ploidija vai eupolidija. Cilvēkam katrā somatiskajā šūnā ir 46 hromosomas. Ja viņiem ir viena trisomija, viņiem būs 47 hromosomas.

Kariotips, kas parāda trisomiju hromosomā 21. ASV Enerģētikas departamenta Cilvēka genoma programma. , izmantojot Wikimedia Commons.

Trisomijas ir statistiski biežas un rada lielas pārmaiņas nesējorganismam. Tās var rasties arī cilvēkiem un ir saistītas ar sarežģītām slimībām vai sindromiem.

Cilvēkiem ir trisomijas, kas visiem zināmas. Visapmeklētākā, biežākā un visiem zināmā ir 21. hromosomas trisomija, kas ir visizplatītākais tā dēvētā Dauna sindroma cēlonis.

Cilvēkiem ir arī citas trisomijas, kas nesējam rada lielas fizioloģiskās izmaksas. Starp tiem mums ir X hromosomas trisomija, kas ir milzīgs izaicinājums sievietei, kura no tā cieš.

Jebkuram dzīvam eikariotu organismam var būt trisomija. Kopumā augos jebkādas hromosomu skaita izmaiņas (aneuploidija) ir daudz postošākas nekā sugas hromosomu komplementa skaita palielināšanās. Citiem dzīvniekiem, kā parasti, aneuploidies ir arī vairāku apstākļu cēlonis.

21. hromosomas trisomija (Dauna sindroms: 47, +21)

Cilvēka 21. hromosomas trisomija (pilnīga) nosaka 47 hromosomu klātbūtni diploīdās somatiskajās šūnās. Divdesmit divi pāri nodrošina 44 hromosomas, bet trio 21. hromosomā nodrošina vēl trīs - viens no tiem ir nevajadzīgs. Citiem vārdiem sakot, tā ir hromosoma, kas "ir par daudz".

Apraksts un mazliet vēstures

21. hromosomas trisomija ir visizplatītākā aneuploidija cilvēkiem. Tāpat šī trisomija ir arī visizplatītākais Dauna sindroma cēlonis. Tomēr, lai arī citas somatiskās trisomijas ir biežākas nekā tās, kas atrodas 21. hromosomā, embrionālās stadijās lielākajai daļai ir vairāk nāvējoša stāvokļa.

Tas ir, embriji ar trisomijām 21 var sasniegt dzimšanu, bet citi trisomiski embriji to nevar. Turklāt pēcdzemdību izdzīvošana ir daudz augstāka bērniem ar trisomiju 21. hromosomā šīs hromosomas zemā gēnu biežuma dēļ.

Citiem vārdiem sakot, nedaudz gēnu tiks palielināts eksemplāru skaitā, jo 21. hromosoma ir mazākā autosoma no visiem.

Dauna sindromu pirmo reizi aprakstīja angļu ārsts Džons Langdons Dauns laika posmā no 1862. līdz 1866. gadam. Tomēr aptuveni simts gadus vēlāk tika nodibināta slimības saistība ar 21. hromosomu. Šajos pētījumos piedalījās franču pētnieki Marte Gautier, Raymond Turpin un Jèrôme Lejeune.

Slimības ģenētiskie cēloņi

Trisomiju 21. hromosomā izraisa divu gametu, no kurām viena satur vairāk nekā vienu 21. hromosomas kopiju, pilnīga vai daļēja kopija, apvienojums. Tas var notikt trīs veidos.

Pirmajā - vienā no vecākiem - 21. hromosomas nesadalīšana meiozes laikā rada gametas ar divām hromosomām 21, nevis vienu. Nedalīšana nozīmē "atdalīšanas vai segregācijas trūkumu". Tieši gameta var izraisīt patiesu trisomiju, pievienojot vēl vienu gametu ar vienu 21. hromosomas kopiju.

Vēl viens mazāk izplatīts šīs trisomijas cēlonis ir tas, ko sauc par Robertsonusa translokāciju. Tajā 21. hromosomas garā roka pārvietojas uz citu hromosomu (parasti 14). Vienu no šīm gametām apvienojot ar citām normālām, rodas embriji ar normāliem kariotipiem.

Tomēr būs arī 21. hromosomas mantotā materiāla papildu kopijas, kas ir pietiekams slimības cēlonis. Sindromu var izraisīt arī citas hromosomu aberācijas vai mozaīma.

Mozaīkā indivīdam ir šūnas ar normāliem kariotipiem, pārmaiņus ar šūnām ar novirzes kariotipiem (trisomiskas 21. hromosomai).

Meiotiska nesadalīšana fenenīna gametiskās mejozes vai oģenēzes laikā. Ņemts no https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Izmantojot vietni Wikimedia Commons.

Slimības izpausme

Dauna sindroma cēlonis ir paaugstināta dažu enzīmu ekspresija, pateicoties tam, ka 21. hromosomā ir trīs gēnu eksemplāri, nevis divi.

Šī paaugstinātā izteiksme izraisa izmaiņas cilvēka normālajā fizioloģijā. Daži no šādi ietekmētajiem fermentiem ir superoksīda dismutāze un cistas beta-sintāze. Daudzi citi ir saistīti ar DNS sintēzi, primāro metabolismu un indivīda izziņas spējām.

Slimība izpaužas dažādos līmeņos. Viens no vissvarīgākajiem faktoriem, kas nosaka trisomijas skarto cilvēku dzīves laiku, ir iedzimti sirds defekti.

Citas slimības, kas nomoka slimus cilvēkus, cita starpā, ietver kuņģa un zarnu trakta patoloģijas, hematoloģiskus, endokrinoloģiskus, ENT un balsta un kustību aparāta traucējumus, kā arī redzes anomālijas.

Neiroloģiski traucējumi ir arī svarīgi, un tie ietver vieglas vai vidēji smagas mācīšanās grūtības. Lielākajai daļai pieaugušo cilvēku ar Dauna sindromu attīstās Alcheimera slimība.

Diagnostika un pētījumi citās dzīves sistēmās

Dauna pirmsdzemdību diagnozi var veikt ar vairākiem līdzekļiem. Tas ietver ultraskaņu, kā arī horiona villus paraugu ņemšanu un amniocentēzi. Abus var izmantot hromosomu skaita noteikšanai, taču tie rada zināmu risku.

Pie citiem modernākiem testiem pieder FISH hromosomu analīze, citas imūnhistoloģiskas metodes un ģenētiski polimorfisma testi, kuru pamatā ir DNS pastiprināšana ar PCR.

Grauzēju sistēmu 21. hromosomas trisomijas pētījumi ļāva mums analizēt sindromu, neveicot eksperimentus ar cilvēkiem. Tādā veidā ir droši un ticami analizētas genotipa / fenotipa attiecības.

Tādā pašā veidā ir bijis iespējams ķerties pie stratēģiju un terapeitisko līdzekļu testēšanas, ko pēc tam var izmantot cilvēkiem. Veiksmīgākais šo pētījumu grauzēju modelis ir izrādījies pele.

Dzimumhromosomu tromīzes cilvēkiem

Parasti dzimumhromosomu aneuploīdijām ir mazāk medicīnisku seku nekā cilvēka autosomām. Cilvēku sugas mātītes ir XX, bet tēviņi - XY.

Cilvēkiem visbiežāk sastopamās seksuālās trisomijas ir XXX, XXY un XYY. Acīmredzot nevar būt YY personu, daudz mazāk YYY. XXX indivīdi ir morfoloģiski sievietes, savukārt XXY un XYY ir vīrieši.

Trīskāršā X sindroms (47, XXX)

XXX indivīdi cilvēkiem ir sievietes ar papildu X hromosomu. Ar stāvokli saistītais fenotips mainās atkarībā no vecuma, bet parasti pieaugušiem indivīdiem ir parasts fenotips.

Statistiski runājot, viena no tūkstoš sievietēm ir XXX. Parasta fenotipa iezīme XXX sievietēm ir priekšlaicīga augšana un attīstība, kā arī neparasti garas apakšējās ekstremitātes.

Citos līmeņos XXX sievietēm bieži ir dzirdes vai valodas attīstības traucējumi. Pusaudža vecuma beigās viņi parasti pārvar problēmas, kas saistītas ar viņu sociālo adaptāciju, un viņu dzīves kvalitāte uzlabojas. Tomēr psihiski traucējumi XXX sievietēm ir biežāki nekā XX sievietēm.

Sievietēm normālas indivīda attīstības laikā tiek inaktivēta viena no X hromosomām. Tiek uzskatīts, ka divi no viņiem XXX sievietēm ir inaktivēti. Tomēr tiek uzskatīts, ka vairums no trisomijas izrietošajām sekām rodas ģenētiskās nelīdzsvarotības dēļ.

Tas nozīmē, ka šāda inaktivācija nav efektīva vai pietiekama, lai izvairītos no atšķirībām noteiktu (vai visu) gēnu ekspresijā. Šis ir viens no visvairāk pētītajiem slimības aspektiem no molekulārā viedokļa.

Tāpat kā citu trisomiju gadījumā kariotipa pētījums joprojām atbalsta trīskāršās X trisomijas pirmsdzemdību noteikšanu.

Kleinefeltera sindroms (47, XXY)

Tiek uzskatīts, ka šie indivīdi ir sugas tēviņi ar papildu X hromosomu. Aneuploidijas pazīmes mainās atkarībā no indivīda vecuma, un parasti diagnoze ir tikai pieaugušajiem.

Tas nozīmē, ka šī seksuālā aneuploidija neizraisa tik lielas pieķeršanās kā tās, ko izraisa trisomijas autosomālajā hromosomā.

XXY pieaugušie vīrieši ražo maz spermatozoīdu vai to nedara, viņiem ir sēklinieki un mazs dzimumloceklis, kā arī samazināts dzimumtieksme. Tie ir garāki par vidējo, bet tiem ir arī mazāk sejas un ķermeņa apmatojuma.

Viņiem var būt palielinātas krūtis (ginekomastija), samazināta muskuļu masa un vāji kauli. Testosterona ievadīšana parasti ir noderīga dažu ar šo stāvokli saistītu endokrinoloģisko aspektu ārstēšanā.

XYY sindroms (47, XYY)

Šo sindromu piedzīvo cilvēku sugas vīrieši (XY), kuriem ir papildu Y hromosoma. Papildu Y hromosomas klātbūtnes sekas nav tik dramatiskas kā citas trisomijas.

XYY indivīdi ir fenotipiski vīrieši, regulāri gari un ar nedaudz iegarenām ekstremitātēm. Viņi rada normālu daudzumu testosterona, un viņiem nav īpašu uzvedības vai mācīšanās problēmu, kā tika uzskatīts iepriekš.

Daudzi XYY indivīdi nezina par savu hromosomu stāvokli. Tie ir fenotipiski normāli un arī auglīgi.

Trisomijas citos organismos

Tika analizēta aneuploidiju ietekme uz augiem un salīdzināta ar euploidijas izmaiņu ietekmi. Kopumā skaita izmaiņas vienā vai dažās hromosomās vairāk kaitē indivīda normālai darbībai nekā izmaiņas pilnās hromosomu kopās.

Tāpat kā aprakstītajos gadījumos, šķiet, ka izteiksmes nelīdzsvarotība rada atšķirību kaitīgo ietekmi.

Atsauces

1. Herault, Y., Delabar, JM, Fisher, EMC, Tybulewicz, VLJ, Yu, E., Brault, V. (2017) Grauzēju modeļi Dauna sindroma izpētē: ietekme un nākotne. Biologu uzņēmums, 10: 1165-1186. doi: 10.1242 / dmm.029728
2. khtar, F., Bokhari, SRA 2018. Dauna sindroms (21. trisomija). In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls izdevniecība; 2018. gada janvāris. Pieejams no: ncbi.nlm.nih.gov
3. Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) Trīskāršā X sindroms: literatūras apskats. Eiropas Cilvēka ģenētikas žurnāls, 18: 265–271.
4. Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) Mosaicism for trisomy 21: a review. Medicīnas ģenētikas Amerikas avīze, A daļa, 167A: 26–39.
5. Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) Pirmā trimestra kombinētā testa precizitāte skrīningam 21., 18. un 13. trisomijai. Ultraskaņa dzemdniecībā un ginekoloģijā, 49 : 714-720.
6. Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) Pārskats par trisomiju X (47, XXX). Orphanet reti sastopamu slimību žurnāls, 5, ojrd.com