Numeričke kromosomske aberacije

Katarina Borovina

CITOGENETIKA

Grana genetike koja povezuje kromosomske promjene s određenim

osobinama organizma, tj. bavi se analizom broja i strukture kromosoma

KROMOSOMI

MORFOLOGIJA KROMOSOMA

SVAKI KROMOSOM FORMIRAJU:

• 2 Sestrinske kromatide• Centromera• Kinetohor• Telomere

Vrste kromosoma s obzirom na položaj centromera

• Broj kromosoma je stalan i specifičan za svaku pojedinu vrstu te ne uvjetuje odvedenost organizma.

• Astacus astacus 2n=176• Kunić 2n=44• Ljudi 2n=46

Kromosomske anomalije predstavljaju veliku promjenu u genomu, a dijelimo ih na:

1) Numeričke kromosomske aberacije2) Strukturne kromosomske aberacije

Poznato je da 1/400 novorođenčadi nosi neku kromosomsku anomaliju; u zdravih plodnih muškaraca 10% spermija je abnormalno zbog neke kromosomske

anomalije; od 20% spontano pobačenih plodova, ½ nosi neku kromosomsku anomaliju.

PROMJENA BROJA KROMOSOMA

• EUPLOIDIJA – promjena broja kromosoma koja zahvaća sve kromosome u setu.

a) MONOPLOIDI (Haploidi) b) POLIPLOIDI

• ANEUPLOIDIJA – promjena broja kromosoma koja zahvaća pojedine kromosome u setu.

a) MONOSOMIJA b) POLISOMIJA

EUPLOIDIJA

• MONOPLOIDI (HAPLOIDI) – organizmi koji imaju jedan set kromosoma

Nastaju iz neoplođene jajne stanice (npr. trutovi) ili iz peluda (kulturom peluda u uvjetima in vitro – razvijaju se haploidne biljke)

POLIPLOIDIJA

• Poliploidi imaju tri ili više setova kromosoma. Kod takvih organizama javlja se nekoliko problema:1) Genska neravnoteža (primjerice humani triploidni fetus

ima šansu 1/106 da se potpuno razvije ali nakon rođenja brzo nastupa smrt zbog mnogobrojnih fizioloških i anatomskih defekata).

2) Ako postoji spolno-determinirajući kromosomski mehanizam bit će narušen poliploidijom.

3) Mejozom poliploida nastaju nebalansirane (nevijabilne) gamete (najčešće u neparnim poliploidima, dok su parni poliploidi najčešće fertilni).

PRIMJERI POLIPLOIDIJE

Poliploidni niz ako je n = 7:3n = 21 TRIPLOID4n = 28 TETRAPLOID5n = 35 PENTAPLOID6n = 42 HEKSAPLOID

Poliploidija je uglavnom ograničena na biljno carstvo. 30-80% svih cvjetnica su poliploidne.

Pr. Kultivirani krumpir, Solanum tuberosum je tetraploid

POLIPLOIDI S OBZIROM NA PORIJEKLO

1) Autopoliploidi – poliploidi sa više od dva seta kromosoma koji se javljaju unutar iste vrste. (Žabnjak,Zumbul,Jabuka)

Kod ljudi autopoliploidija najčešće nastaje zbog disfunkcije diobenog vretena zbog čega nastaju

nereducirane gamete ili pak mogu nastati somatskim udvostručavanjem kromosoma nakon oplodnje; to se događa spontano ili može biti inducirano

fizičkim šokom te raznim kemikalijama (primjerice citostatici: kolhicin).

Nereducirane gamete nastaju kao rezultat greške u AI (a) ili AII (b).

Somatsko udvostručavanje kromosoma – događa se nakon oplodnje

2) ALOPOLIPLOIDI

• Poliploidi porijetlom iz više vrsta. Najčešće nastaju hibridizacijom, križanjem srodnih diploidnih ili poliploidnih vrsta.

• Primjerice duhan,jaglac koji su nastali križanjem dviju vrsta, dok pšenica tri.

• Poliploidni biljni organizmi su vrlo važni u prirodi (velika genetička varjabilnost),u mogućnosti su naseljavati različita staništa te imaju bolju pri lagodbu na različite faktore okoliša. Zbog toga je poliploidija pozit ivna evolucijska strategija u bi l jnom carstvu.

POLIPLOIDIJA KOD LJUDI I ŽIVOTINJA

• Iako se javlja kod nekih vrsta guštera, riba i beskralješnjaka, ipak poliploidija je pozit ivna

pojava samo za bil jni svijet.

• U l judi je poliploidi ja letalna.Oko 4% spontano pobačenih plodova su triploidni, što kazuje da je

triploidija najčešća kromosomska anomalija (uz trisomiju) koja uzrokuje pobačaj.

• Triploidni embriji se najčešće ne mogu razviti do fetusa. Poznati su slučajevi nekoliko triploidnih fetusa koji su

nakon rođenja živjeli svega nekoliko sati

UREDAN KARIOTIP MUŠKE OSOBE, 46,XY

TRIPLOIDNI KARIOTIP

ANEUPLOIDIJA

• Promjena koja zahvaća pojedine kromosome u setu: stanica može imati višak ili manjak jednog i više kromosoma.

FORMULE ZA RAZLIČITE VRSTE TRISOMIJE:

2n + 1 TRISOMIK; višak jednog kromosoma2n + 2 TETRASOMIK; višak jednog para kromosoma2n – 1 MONOSOMIK; manjak jednog kromosoma2n – 2 NULISOMIK; manjak jednog para kromosoma

PORIJEKLO ANEUPLOIDIJE

• Aneuploidija nastaje NERAZDVAJANJEM kromosoma (AI) ili kromatida (AII ili anafaza mitoze) zbog greške u funkciji diobenog vretena - tzv. anafazno zaostajanje

• Nerazdvajanje je najčešći način nastanka aneuploidije u ljudi.

Aneuploidija nastaje nerazdvajanjem u AI i l i AII.

POSLJEDICE ANEUPLOIDIJE

• Aneuploidija uzrokuje neravnotežu u kromosomskom komplementu što najčešće rezultira abnormalnim fenotipom.

• Većina otkrivenih i opisanih kromosomopatija ima određene karakteristike po kojima se međusobno razlikuju.

• Ipak u gotovo svih kromosomopatija nalaze se jače ili slabije zastupljene ove fenotipske promjene:

- mentlna retardacija - malformacije lica,šake i stopala - malformacije unutarnjih organa,osobito

srca,bubrega,mozga i crijeva. - abnormalnosti vanjskog spolovila

Najčešće aneuploidije kao i poliploidije karakteriziraju udruženi i specifični simptomi koje nazivamo sindromima.

ANEUPLOIDIJA SPOLNIH KROMOSOMA

Aneuploidija u ljudi često zahvaća spolne kromosome; takva neravnoteža rezultira različitim abnormalnostima u

razvoju koje u pravilu nisu letalne

TURNEROV SINDROM - MONOSOMIJA (45,X0)

• 1938. Endokrinolog Henry Turner otkrio je sindrom 45, X0. To je jedini aneuploidni sindrom koji nije povezan sa starošću majke.

• Predstavlja jedini tip monosomije spojive s gotovo normalnim trajanjem života.

• U ljudi je prenatalni mortalitet Turnerovog sindroma 99%

Simptomi su pripisani jednostrukoj dozi gena koji su u

zdravih žena zastupljeni dvostruko

• Spolno nezrele i sterilne ženske osobe, normalne inteligencije, nerazvijenih jajnika, niskog rasta, spuštenih očnih kapaka te ne razvijenih sekundarnih spolnih oznaka

KLINEFELTEROV SINDROM (47,XXY il i 48,XXXY)

• Karakterizira ga relativno visok rast, atrofija testisa s odsutnom ili oskudnom spermatogenezom, ponekad i mentalna zaostalost.

• Klinički nije prepoznatljiv prije puberteta

• Najčešće se otkriva kod muškaraca koji se liječe od sterilnosti, a u principu vode normalan život

DVOSTRUKI ' 'Y' ' SINDROM (47,XYY)

• Nije fenotipski definiran

• Uz pojačan rast tokom puberteta zapažaju se psihičke smetnje u društvenom prilagođavanju i sklonost ka agresiji.

• Mogući infertilitet

• GENETSKI PREDODREĐENI ZA PRIJESTUPNIŠTVO ???

TRIPLO ' 'X' ' SINDROM (47,XXX)

• Žene sa triplo ''X'' sindromom fenotipski se ne razlikuju od žena sa normalnim ženskim kariotipom.

• Klinički su zdrave i fertilne.

• Uglavnom imaju emotivne poteškoće u društvenom prilagođavanju i blažu mentalnu zaostalost.

• Njihova djeca najčešće imaju normalan kariotip.

TETRA ''X'' SINDROM (48,XXXX)

• Tetrasomija X kromosoma je polisomija koju karakterizira prvenstveno jaka mentalna zaostalost.

• IQ ispod 50% od uobičajnog za odgovarajuću dob

• Trajanje života nije poremećeno

• Prisutna mikrocefalija, ovalno lice, strabizam i izrazito kratki prsti

ANEUPLOIDIJA AUTOSOMA

• U ljudi je najčešća trisomija 21. kromosoma ili Downov sindrom - (47,XX,+21 ili 47,XY,+21)

• Javlja se 1/700 živih poroda,češće kod dječaka nego kod djevojčica

• Karakterizira ga: - mentalna zaostalost - mikrocefalija- oči '' mongoloidno'' postavljene- nisko postavljene i loše formirane uške - zubi nepravilnog oblika i broja - kasno izbijaju

- Kratke šake i kratki prsti- Klinodaktilija + majmunska

brazda- Muskulatura je izrazito je

hipotonična- Imunološki sustav izrazito je

oslabljen,- Životni vjek je smanjen na

polovinu a ovisi o stupnju malformacija vitalnih organa.

- Mentalno su zaostai (IQ u 15. godini svega 50 -60)

- Socijalno ovisni čitavog života

UZROCI TRISOMIJE

• Oko 93% Downovog sindroma nastaje zbog nerazdvajanja u mejozi.Kromosom 21 zapravo je najmanji kromosom čovjeka što

objašnjava zašto je upravo trisomija tog kromosoma najčešća u novorođenčadi.

• Sindrom najčešće nastaje zbog nerazdvajanja u oogenezi na što utječe starost majke

• Najnovija istraživanja pokazuju da do nerazdvajanja može doći i tijekom spermatogeneze, a na to utječe starost oca i životne navike.

• Nerazdvajanje 21. kromosoma može se dogoditi i u mitozi (postzigotno); ako se dogodi tijekom prve mitotske diobe zigote nastat će dvije aneuploidne stanice: jedna će biti trisomik, a druga monosomik za 21. kromosom. Budući da stanica bez jednog kromosoma ne može preživjeti, sve se stanice i organizam razvijaju iz stanice koja je trisomik pa nastaje Downov sindrom.

• Ako do nerazdvajanja dođe kasnije, u organizmu će biti i diploidnih stanica i trisomičnih stanica što daje mozaik. Oko 1-2% Downovog sindroma su mozaici kod kojih jačina simptoma ovisi o tome kada je tijekom razvoja došlo do nerazdvajanja, te koje je tkivo zahvaćeno.

• Trisomija 21. se javlja i u čimpanzi, a simptomi su isti kao u ljudi.

Majčine godine i broj poroda znatno uvjetuju pojavi Down-ovog sindroma

Kariogram Down-ovog sindroma

U ljudi su osim Down-ovog sindroma česte su i :

• Trisomija 22. - uzrokuje mentalnu retardaciju, zastoj u rastu, rascijepljeno nepce; stupanj preživljavanja je relativno visok.

• Trisomije 8., 9., 13. i 18. kromosoma prate različite abnormalnosti kostura i mozga te drugi poremećaji; mortalitet je visok u ranom djetinjstvu; većina trisomija je letalna za embrij ili fetus.

EDWARDSOV SINDROM - TRISOMIJA 18(47,XX,+18 i l i 47,XY,+18)

• Učestalost javljanja 1:1000 - češće kod djevojčica

• Mortalitet 80-90% do druge godine života

• Izgledaju poput patuljaka s malim nosom i ustima te abnormalnim uškama

• Mentalno su retardirani

PATAU SINDROM - TRISOMIJA 13(47,XX,+13 i l i 47,XY,+13)

• Učestalost javljanja 1:20 000

• Visok mortalitet u prvoj godini života

• Klinički karatkteriziran:- vrlo teškim

malformacijama mozga,očiju,srca,crijeva i bubrega

- rascjepima usne, nepca i čeljusti

- polidaktilijom

• Sve spomenute promjene u broju kromosoma teško da se mogu spriječiti ali se dakako danas mogu utvditi mnogim prenatalnim dijagnostičkim metodama u različitim stupnjevima trudnoće, a dali zadržati trudnoću koja će rezultirati ovakvim stupnjem oštećenja pitanje je moralnih,etičkih i vjerskih norma žene koja dolazi u situaciju da mora birati za ili protiv abortusa. Ja glasam za život ma s koliko god kromosoma on bio :)