Хромосомная мутация у человека: что это и какие несёт последствия

Синдром трисомии 9 хромосомы мозаичной формы – редкое хромосомное расстройство, при котором часть 9-й хромосомы появляется три раза, а не дважды в клетках тела. Термин «мозаика» указывает, что некоторые клетки содержат дополнительную хромосому.

Характеристика аутосомных хромосом

Автосомы не всегда имеют одинаковый размер. Самой большой аутосомой является хромосома 1, которая содержит 2800 генов во внутренней части, за ней следует хромосома 2, которая имеет 750 генов во внутренней части..

Обычно каждый из диплоидных наборов хромосом наследуется от каждого из родителей. Автосомы каталогизированы в количестве от 1 до 22, приблизительно в зависимости от размера пар, в то время как алосомы классифицируются буквами X или Y. У самок две Х-хромосомы (ХХ), а у самцов — одна из каждой один (XY).

Однако аутосомы могут иметь гены для определения половой принадлежности, не будучи специфически хромосомой с такими признаками сексуальной идентификации, как хромосомы X или хромосомы Y. Гены входят в пары, один ген каждой пары принадлежит матери, а другой ген — отец.

Все человеческие аутосомы были тщательно отслежены и идентифицированы путем экстракции клеточных хромосом, а затем окрашены каким-либо типом красителя, обычно Гимзы. При этом можно разработать цитогенную карту или кариограмму, где каждая хромосома указана в виде числа, размера и формы упорядоченным образом..

Благодаря этим исследованиям можно выявить генетические аномалии в определенных хромосомах, которые вызывают заболевания наследственной передачи, как в случае трисомии.

Идентифицируя хромосомы, у которых есть эти изменения, можно проследить начало заболевания или синдрома и с этим быть в состоянии обеспечить решения и профилактическое лечение.

Факты о хромосомах человека – Это должен знать каждый –

19 января 2015

Хромосома – это содержащая ДНК нитевидная структура в клеточном ядре, которая несет в себе гены, единицы наследственности, расположенные в линейном порядке. У человека имеется 22 пары обычных хромосом и одна пара половых хромосом.

Помимо генов хромосомы также содержат регуляторные элементы и нуклеотидные последовательности. Они вмещают ДНК-связывающие белки, которые контролируют функции ДНК. Интересно, что слово «хромосома» происходит от греческого слова «chrome», означающего «цвет».

Хромосомы получили такое название из-за того, что имеют особенность окрашиваться в различные тона. Структура и природа хромосом разнятся от организма к организму. Человеческие хромосомы всегда были предметом постоянного интереса исследователей, работающих в области генетики.

Широкий круг факторов, которые определяются человеческими хромосомами, аномалии, за которые они ответственны, и их сложная природа всегда привлекали внимание многих ученых.

Интересные факты о человеческих хромосомах

Обратите внимание

В человеческих клетках содержится 23 пары ядерных хромосом. Хромосомы состоят из молекул ДНК, которые содержат гены. Хромосомная молекула ДНК содержит три нуклеотидных последовательности, требующихся для репликации. При окрашивании хромосом становится очевидной полосчатая структура митотических хромосом. Каждая полоска содержит многочисленные нуклеотидные пары ДНК.

Человек – это биологический вид, размножающийся половым путем и имеющий диплоидные соматические клетки, содержащие два набора хромосом. Один набор наследуется от матери, тогда как другой – от отца. Репродуктивные клети, в отличие от клеток тела, имеют один набор хромосом.

Кроссинговер (перекрёст) между хромосомами приводит к созданию новых хромосом. Новые хромосомы не наследуются от кого-то одного из родителей. Это служит причиной того факта, что не у всех у нас проявляются черты, получаемые нами непосредственно от одного из наших родителей.

Аутосомным хромосомам присвоены номера от 1 до 22 в порядке убывания по мере уменьшения их размера. У каждого человека имеется два набора из 22-х хромосом, X-хромосома от матери и X- или Y-хромосома от отца.

Аномалия в содержимом хромосом клетки может вызывать у людей определенные генетические нарушения. Хромосомные аномалии у людей часто оказываются ответственными за появление генетических заболеваний у их детей. Те у кого, имеются хромосомные аномалии, зачастую являются только носителями заболевания, тогда как у их детей это заболевание проявляется.

Читайте также:  Артериальная гипотензия — симптомы и как лечить

Хромосомные аберрации (структурные изменения хромосом) бывают вызваны различными факторами, а именно делецией или дупликацией части хромосомы, инверсией, представляющей собой изменение направления хромосомы на противоположное, или транслокацией, при которой происходит отрыв части хромосомы и присоединение ее к другой хромосоме.

Лишняя копия хромосомы 21 ответственна за очень хорошо известное генетическое заболевание под названием синдром Дауна.

Трисомия хромосомы 18 приводит к синдрому Эдвардса, который может вызывать смерть в младенческом возрасте.

Важно

Делеция части пятой хромосомы приводит к генетическому нарушению известному как синдром кошачьего крика. У людей, пораженных этим заболеванием, зачастую наблюдается задержка в умственном развитии, а их плач в детском возрасте напоминает кошачий крик.

Нарушения, обусловленные аномалиями половых хромосом, включают синдром Тернера, при котором женские половые признаки присутствуют, но характеризуются недоразвитостью, а также синдром XXX у девочек и синдром XXY у мальчиков, которые вызывают дислексию у пораженных ими индивидуумов.

Впервые хромосомы были обнаружены в клетках растений. Монография Ван Бенедена, посвященная оплодотворенным яйцам аскарид привела к дальнейшим исследованиям. Позже Август Вайсман показал, что зародышевая линия отличается от сомы, и обнаружил, что клеточные ядра содержат наследственный материал. Он также предположил, что фертилизация приводит к формированию новой комбинации хромосом.

Эти открытия стали краеугольными камнями в области генетики. Исследователи уже накопили достаточно значительное количество знаний о человеческих хромосомах и генах, однако многое еще только предстоит обнаружить.

Видео

Ссылка по теме: Сердечно-сосудистая система человека

Выводы

Аномалии хромосомного набора по хромосомам 13, 16, 18, 21, 22, Х и Y были характерны для 65,2 % преимплантационных эмбрионов, что значительно превышает уровень хромосомных аномалий в пренатальном этапе развития. От момента образования зиготы до момента рождения ребенка выражена тенденция на уменьшение доли эмбрионов с хромосомными нарушениями. Соответственно, самый эффективный отбор и элиминация нежизнеспособных эмбрионов происходит именно на стадии преимплантационных эмбрионов. Выявлено характерное привнесение анеуплоидии 21 через ооцит, а также анеуплоидии 18 через сперматозоид. Очевидно, хромосомный состав эмбриона, напрямую, зависит от набора хромосом в гаметах, а также их морфологических и качественных характеристик. Поэтому необходимо уделять большое внимание диагностике кариотипа и генеративных клеток, в частности сперматозоидов, до введения пациентов в циклы оплодотворения in vitro для повышения эффективности преимплантационной диагностики и составления более точного прогноза в исходе программы ВРТ.

Хромосомные болезни

Об их проявлении говорят при обнаружении тяжёлых врождённых генетически обусловленных заболеваний, проявляющихся врождёнными пороками развития. Такие болезни свидетельствуют о наиболее масштабных изменениях, произошедших в ДНК.

Хромосомные болезни

Сбой может возникнуть на любом этапе, даже в момент зачатия, при слиянии нормальных родительских клеток. Учёным пока ещё не удаётся влиять на этот механизм и предотвращать его. Вопрос этот изучен не до конца.

Для человека хромосомные мутации чаще носят негативный характер, что проявляется в возникновении выкидышей, мертворождении, проявлении уродств и отклонений в интеллекте, появлении генетически обусловленных опухолей. Все подобные болезни условно делят на 2 группы:

Хромосомные болезни
  1. Те, что вызваны нарушением числа хромосом в геноме. Эти аномалии составляют львиную долю всех хромосомных болезней. Причины, вызывающие их, – моносомии, трисомии и другие количественные нарушения. В эту же группу входят триплоидии и тетраплоидии, вызывающие гибель плода в утробе и его нежизнеспособность, приводящую к младенческой смертности. Самой распространённой и хорошо изученной болезнью этой группы является синдром Дауна, возникающий из-за трисомии или транслокации 21-й хромосомы.
  2. Те, что обусловлены изменениями в структуре самих хромосом. В этом случае происходит частичная дупликация или делеция хромосомных участков. Это влечёт за собой умственную отсталость, задержку роста и развития, характерные внешние проявления, врождённые пороки внутренних органов. Изменения могут коснуться и числа половых хромосом. У таких больных впоследствии выявляется бесплодие.
Читайте также:  Как правильно мерить артериальное давление на какой руке

Мозаицизм сегодня — зачем пациентам о нем знать?

Многим может показаться, что пока изучение мозаичности генома — удел только ученых в лаборатории, — и что на клиническую практику он еще не повлиял. Конечно, где-то в будущем маячит призрак того, что человеку будут считывать его собственный мозаикóм и, опираясь на эту информацию, улучшать его здоровье (про персонализированную медицину «Биомолекула» уже писала: «От медицины для всех — к медицине для каждого!» [36]). Но как вовлечь это знание в клиническую практику сегодня, в 2018 году?

На самом деле, уже сейчас исследователи активно пытаются присовокупить исследования мозаицизма эмбрионов к преимплантационному генетическому скринингу и диагностике (ПГД), выявлению некоторых генетических аномалий у эмбриона, — например, при проведении экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) до «подсадки» эмбриона матери [37]. Для получения результатов обычно используют, например, полярное тельце, клетку эмбриона на стадии третьего дня дробления либо несколько клеток из трофобласта бластоцисты. Как уже говорилось выше, мозаицизм хромосом присутствует даже на этих ранних стадиях развития, так что этот материал можно было бы использовать [6].

Обычно для «подсадки» предпочитают эуплоидных эмбрионов, но иногда таких просто не оказывается в текущем цикле. Сейчас проводят работы по отслеживанию результатов беременностей при переносе анеуплоидных и мозаичных эмбрионов: закончилось ли это выкидышем, нарушением развития ребенка или рождением живого и здорового младенца [16].

Клинический результат мозаицизма бывает очень разным, и из некоторых эмбрионов-мозаиков вырастают абсолютно здоровые дети. Возможности или желания пойти на следующий цикл ЭКО у пациента может не быть — это недешевая процедура, изматывающая физически и эмоционально. В таких случаях можно обсудить с доктором перенос мозаичного эмбриона, который уже есть.

Какие же эмбрионы точно нельзя выбирать? Больше всего риск при наличии мозаичных трисомий 2, 7, 13, 14, 15, 16, 18 и 21 — у ребенка с высокой вероятностью разовьется соответствующий синдром. Однако риски большие и при обнаружении мозаичных моносомий и других трисомий. При некоторых видах мозаичности, как уже обсуждалось, повышается риск ранней потери беременности.

Уже сейчас появляются рекомендации о том, как должны проводиться консультации врача с пациентами относительно мозаичности эмбриона. Приходится учитывать и то, что, несмотря на потенциальную клиническую пользу от такого анализа, некоторые пациенты могут не хотеть ее получить [38].

Поскольку ЭКО, сопутствующие анализы и неуспешные беременности и так сопровождаются эмоциональной и финансовой нагрузкой для пациента [16], новые данные о клинической значимости мозаицизма для рождения живых и здоровых детей необходимы — как и стандартизация отчетов о мозаицизме в ПГД [39].

Программа наблюдения

Моносомия Х – неизлечимое заболевание, но его неблагоприятные последствия можно сгладить или предотвратить при регулярном наблюдении. Девочку наблюдают специалисты разного профиля:

  • педиатр;
  • нефролог;
  • кардиолог;
  • ЛОР-врач;
  • эндокринолог;
  • стоматолог и другие.

В возрасте 4-5 лет проводят оценку умений и знаний ребенка, определяют уровень ее психического и физического развития.

У школьниц необходимо ежегодно проверять уровень гормонов щитовидной железы (тироксин) и тиреотропного гормона, а также оценивать работу печени и почек. Каждый год проводится экспертиза для оценки интеллектуального развития и социальной адаптации. Каждые 3-5 лет необходимо сдавать анализ на антитела к трансглутаминазе для своевременного обнаружения целиакии. В это же время проводят и стоматологическую коррекцию.

Девушкам и взрослым женщинам необходимо ежегодно сдавать анализы для оценки работы щитовидной железы, печени, почек, уровня холестерина и сахара в крови.

Для оценки функции сердца проводится следующие обследования:

  • при впервые выявленном заболевании – осмотр кардиолога, ЭхоКГ, ЭКГ;
  • у детей старше 7 лет, способных лежать неподвижно, выполняют МРТ сердца.

Обследование повторяют каждые 5 лет. В эти же сроки необходимо исследование слуха.

Девочка до года должна быть осмотрена офтальмологом, до 4-х лет – ей выполняется УЗИ тазобедренных суставов для исключения дисплазии. Необходимо вовремя выявлять сколиоз, а после 18 лет начинать денситометрию для ранней диагностики остеопороза.

Лечение

Лечение синдрома трисомии 9 хромосомы направлено на конкретные симптомы, физические признаки. Оно требует скоординированных усилий группы медицинских специалистов, таких как:

  • педиатры;
  • хирурги;
  • врачи, лечащие аномалии скелета, суставов, мышц (ортопеды);
  • кардиологи;
  • неврологи.
Читайте также:  В каком случае проведение ЭФИ на сердце строго противопоказано?

Генетическая консультация рекомендуется для семей с детьми, пострадавшими от этого состояния. Возможно, потребуется психосоциальная поддержка всей семьи.

Диагностика во время младенчества и детства (до трех лет) имеет важное значение для того, чтобы дети достигли своего потенциала. Очень важна ранняя речевая терапия. Дополнительные услуги включают специальное образование, физическую, профессиональную терапию, логопедию.

Лечение

Индивидуальная образовательная программа должна быть разработана для оказания помощи детям в школе, чтобы ребенок получил доступ к равному образованию.  Реабилитационная поддержка часто необходима во взрослой жизни.

Дополнительное лечение расстройства является симптоматическим. Например, для врожденных пороков сердца может потребоваться лечение лекарственными средствами, хирургическое вмешательство (паллиативное, корректирующее).

Врачи могут рекомендовать хирургическую коррекцию характерных черепно-лицевых мальформаций, скелетных аномалий, генитальных дефектов, грыж, аномалий почек, других пороков развития.

Конкретные хирургические процедуры зависят от характера и тяжести анатомических аномалий, связанных с ними симптомов, других факторов. Дефицит гормона роста успешно лечится при помощи гормональной терапии.

Причины, формы и диагностика анеуплоидии

Анеуплоидией называют изменение кариотипа, когда число хромосом некратно гаплоидному набору. Это приводит к нарушению эмбрионального развития, является частой причиной самопроизвольных выкидышей, может вызывать некоторые наследственные синдромы.

Синдромы, связанные с анеуплоидией

Моносомия по Х-хромосоме является причиной синдрома Шерешевского-Тернера. Таким нарушением страдают исключительно женщины. Они имеют нормальное интеллектуальное развитие и ведут полноценный образ жизни, однако для больных характерны бесплодие, пороки развития внутренних органов и другие внешние признаки хромосомной патологии.

Жизнеспособная форма трисомии возможна только по хромосоме 21, однако она приводит к развитию синдрома Дауна. Трисомия по хромосоме 13 является причиной синдрома Патау, по хромосоме 18 — синдрома Эдвардса. Они характеризуются ранней постнатальной смертностью.

Трисомии половых хромосом встречаются чаще. Одной из форм подобного типа анеуплоидии является синдром Клайнфельтера. Для него характерно наличие мужской Y-хромосомы при одной или двух лишних Х-хромосомах. Страдающие синдромом Клайнфельтера вследствие анеуплоидии — мужчины, имеющие некоторые женские вторичные половые признаки. Обычно они бесплодны и имеют низкий уровень интеллектуального развития.

Синдром трипло-X является такой формой анеуплоидии, при которой у женщины присутствует лишняя Х-хромосома. В основном больные имеют нормальное физическое и психическое развитие, хромосомные аномалии у них выявляются, как правило, случайно. При синдроме трипло-X анеуплоидия не приводит к аномалиям полового развития, однако повышен риск спонтанных выкидышей и хромосомных патологий у потомства. Лишь у некоторых женщин присутствуют нарушения репродуктивной функции.

Лишняя Y-хромосома у мужчин является синдромом, при котором анеуплоидия развивается вследствие слияния нормальной яйцеклетки со сперматозоидом, являющимся носителем второй Y-хромосомы. Патология выявляется случайно, обычно носители не знают о ее наличии. Для таких мужчин характерен более высокий рост, небольшие нарушения координации движений, у половины из них имеются трудности с обучением, нарушения речи и письма.

Диагностика анеуплоидий

Риск рождения ребенка с хромосомной аномалией даже у полностью здоровых родителей составляет 5 %. Поэтому так важно выявить возможные аномалии, в т. ч. анеуплоидии, вызывающие наследственные синдромы, на раннем сроке беременности.

Заранее оценить риски помогают скрининговые тесты и УЗИ. Они не дают точной информации о наличии хромосомной патологии, но позволяют выявить беременных группы риска. Наиболее точный диагноз помогает установить неинвазивный пренатальный тест (НИПТ).

В медико-генетическом центре «Геномед» вы можете пройти такое исследование. НИПТ позволяет диагностировать анеуплоидии, в т. ч. трисомии, моносомии, численные аномалии половых хромосом. Точность исследования достигает 99 %. Благодаря тесту можно исключить наличие у будущего ребенка таких заболеваний, как синдромы Дауна, Эдвардса, Патау, Тернера и т. д.

Для того чтобы провести НИПТ и обнаружить/исключить анеуплоидии, достаточно 15 мл венозной крови будущей матери. Это позволяет избежать инвазивных методов пренатальной диагностики, которые грозят осложнениями.

НИПТ в медико-генетическом центре «Геномед» с высокой достоверностью определяет анеуплоидии, поскольку основан на особом алгоритме обработки сигналов. Он позволяет сравнивать и обнаруживать отличия материнской ДНК, присутствующие в плазме/лейкомассе, с ДНК плода, находящейся только в плазме.