TRISOMIJA: DOWNOV SINDROM IN SPOLNI KROMOSOMI - BIOLOGIJA - 2026

Trisomija je kromosomska stanje posameznikov, ki opravljajo tri kromosome namesto običajnega para. Pri diploidih je normalna obdaja dva kromosoma iz vsakega kromosomskega komplementa, ki določa vrsto.

Številčna sprememba samo v enem od kromosomov se imenuje aneuploidija. Če bi zajel spremembe v skupnem številu kromosomov, bi bil to pravi plod ali evpolidija. Človek ima 46 kromosomov v vsaki od svojih somatskih celic. Če imajo eno samo trisomijo, bodo imeli 47 kromosomov.

Kariotip, ki prikazuje trisomijo na kromosomu 21. Ameriški program za človeški genom. , prek Wikimedia Commons.

Trisomije so statistično pogoste in predstavljajo velike spremembe za organizem nosilec. Pojavijo se lahko tudi pri ljudeh in so povezane s kompleksnimi boleznimi ali sindromi.

Pri ljudeh so znane trisomije. Najbolj obiskana, pogosta in znana od vseh je trisomija kromosoma 21, najpogostejši vzrok tako imenovanega Downovega sindroma.

Pri ljudeh obstajajo tudi druge trisomije, ki za nosilca predstavljajo velik fiziološki strošek. Med njimi imamo trisomijo kromosoma X, ki predstavlja velik izziv za žensko, ki trpi zaradi tega.

Vsak živ evkariontski organizem ima lahko trisomijo. Na splošno je pri rastlinah vsaka sprememba števila kromosomov (aneuploidija) veliko bolj škodljiva kot povečanje števila kromosomskega komplementa vrste. Aneuploidije so pri drugih živalih praviloma tudi vzrok za več stanj.

Hromosom 21 trisomija (Downov sindrom: 47, +21)

Trisomija (popolna) kromosoma 21 pri ljudeh določa prisotnost 47 kromosomov v diploidnih somatskih celicah. Dvaindvajset parov zagotavlja 44 kromosomov, medtem ko trio na kromosomu 21 zagotavlja še tri, od katerih je eden presežen. Z drugimi besedami, kromosom je "preveč".

Opis in malo zgodovine

Trisomija kromosoma 21 je najpogostejša aneuploidija pri ljudeh. Podobno je ta trisomija tudi najpogostejši vzrok za Downov sindrom. Kljub temu, da so druge somatske trisomije pogostejše od tistih na kromosomu 21, je večina v embrionalnih fazah bolj smrtonosna.

To pomeni, da zarodki s trisomijami 21 lahko pridejo do rojstva, medtem ko drugi trisomski zarodki ne morejo. Poleg tega je postnatalno preživetje veliko manjše pri otrocih s trisomijo na kromosomu 21 zaradi nizke genske frekvence tega kromosoma.

Z drugimi besedami, v številu kopij se bo povečalo nekaj genov, ker je kromosom 21 najmanjši avtosom od vseh.

Downov sindrom je prvič opisal angleški zdravnik John Langdon Down v obdobju od 1862 do 1866. Vendar je bila povezava bolezni s kromosomom 21 vzpostavljena približno sto let kasneje. Francoski raziskovalci Marthe Gautier, Raymond Turpin in Jèrôme Lejeune so sodelovali v teh raziskavah.

Genetski vzroki bolezni

Trisomija kromosoma 21 nastane zaradi združitve dveh gametov, od katerih je eden nosilec več kot ene kopije kromosoma 21. Skupaj lahko pride do treh načinov.

V prvem je pri enem od staršev nedisjunkcija kromosomov 21 med mejozo povzročila gamete z dvema kromosomoma 21 namesto enega. Nedisjunkcija pomeni "pomanjkanje ločitve ali segregacije." Prav gameta lahko povzroči resnično trisomijo, če se pridruži drugi gameti z eno kopijo kromosoma 21.

Drugi manj pogost vzrok za to trisomijo je tista, ki se imenuje Robertsonijeva premestitev. V njej se dolga kraka kromosoma 21 premešča na drugega kromosoma (navadno 14). Združitev ene od teh gameta z drugo normalno povzroči zarodke z običajnimi kariotipi.

Vendar bodo na voljo dodatne kopije podedovanega materiala iz kromosoma 21, kar je zadosten vzrok bolezni. Sindrom lahko povzročijo tudi druge kromosomske aberacije ali mozaicizem.

V mozaiku ima posameznik celice z normalnimi kariotipi, ki se izmenjujejo s celicami z aberrantnimi kariotipi (trisomski za kromosom 21).

Mejotska nedisjunkcija med feneninsko gametsko mejozo ali oogenezo. Izvedeno iz https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Prek Wikimedia Commons.

Manifestacija bolezni

Osnovni vzrok za Downov sindrom je povečana ekspresija nekaterih encimov zaradi obstoja treh kopij genov na kromosomu 21 namesto dveh.

Ta povečana izraženost vodi do sprememb v normalni fiziologiji posameznika. Nekateri tako prizadeti encimi vključujejo superoksid dismutazo in beta-sintazo cistacije. Številni drugi so povezani s sintezo DNK, primarno presnovo in kognitivno sposobnostjo posameznika.

Bolezen se manifestira na različnih ravneh. Ena najpomembnejših, ki določajo življenjsko dobo prizadetih s trisomijo, so prirojene srčne napake.

Druga obolenja bolnikov vključujejo motnje v prebavilih, hematološke, endokrinološke, ENT in mišično-skeletne motnje, pa tudi vidne nepravilnosti.

Pomembne so tudi nevrološke motnje, ki vključujejo blage do zmerne učne težave. Večina odraslih posameznikov z Downovim sindromom razvije Alzheimerjevo bolezen.

Diagnoza in študije v drugih živih sistemih

Prenatalno diagnozo Down lahko izvedemo na več načinov. Sem sodijo ultrazvok, pa tudi vzorčenje horionskega vilusa in amniocenteza. Oboje je mogoče uporabiti za število kromosomov, vendar predstavljata določeno tveganje.

Drugi sodobnejši testi vključujejo kromosomsko analizo s FISH, druge imunohistološke tehnike in genske teste na polimorfizem, ki temeljijo na amplifikaciji DNA s PCR.

Študija trisomije kromosoma 21 v sistemih glodavcev nam je omogočila analizo sindroma brez eksperimentiranja s človekom. Na ta način smo varno in zanesljivo analizirali razmerja genotip / fenotip.

Podobno je bilo mogoče začeti s testiranjem strategij in terapevtskih sredstev, ki jih lahko nato uporabimo pri ljudeh. Izkazalo se je, da je za te študije najuspešnejši model glodavcev miš.

Trisomije spolnih kromosomov pri ljudeh

Na splošno imajo aneuploidije spolnih kromosomov manjše medicinske posledice kot posledice avtosomov pri ljudeh. Samci človeške vrste so XX, samci pa XY.

Najpogostejše spolne trisomije pri ljudeh so XXX, XXY in XYY. Očitno ne more biti YY posameznikov, še manj pa LLL. XXX posameznikov je morfološko ženska, XXY in XYY pa moški.

Sindrom trojnega X (47, XXX)

XXX posameznikov pri ljudeh so ženske z dodatnim X kromosomom. Fenotip, povezan s stanjem, se razlikuje glede na starost, vendar običajno odrasli posamezniki predstavljajo normalni fenotip.

Statistično gledano je ena od tisoč žensk XXX. Pogosta fenotipska lastnost pri ženskah XXX je prezgodnja rast in razvoj ter nenavadno dolge spodnje okončine.

Na drugih ravneh imajo XXX ženske pogosto motnje sluha ali jezika. Na koncu adolescence običajno premagajo težave, povezane z njihovo socialno prilagoditvijo, in izboljša se njihova kakovost življenja. Vendar so psihične motnje pri ženskah XXX pogostejše kot pri ženskah XX.

Pri ženskah se med normalnim razvojem posameznika en izmed kromosomov X inaktivira. Domneva se, da sta dve osebi inaktivirani pri ženskah XXX. Vendar pa velja, da je večina posledic, ki izhajajo iz trisomije, posledica genskega neravnovesja.

To pomeni, da takšna inaktivacija ni učinkovita ali zadostna, da bi se izognili razlikam v izražanju nekaterih (ali vseh) genov. To je eden najbolj preučenih vidikov bolezni z molekularnega vidika.

Kot v primeru drugih trisomij, tudi prenatalno odkrivanje trojne X trisomije še vedno podpira raziskava kariotipa.

Kleinefelterjev sindrom (47, XXY)

Tem osebam pravijo samci vrste z dodatnim X kromosomom. Znaki aneuploidije se razlikujejo glede na starost posameznika, običajno pa se stanje diagnosticira le pri odraslih.

To pomeni, da ta spolna aneuploidija ne povzroča tako velikih občutkov kot tisti, ki jih povzročajo trisomije v avtosomskih kromosomih.

XXY odrasli moški proizvajajo malo ali nič sperme, imajo testise in majhen penis ter zmanjšan libido. So višji od povprečja, imajo pa tudi manj las in telesa.

Lahko imajo povečane prsi (ginekomastija), zmanjšano mišično maso in šibke kosti. Dajanje testosterona je ponavadi koristno pri zdravljenju nekaterih endokrinoloških vidikov, povezanih s stanjem.

XYY sindrom (47, XYY)

Ta sindrom doživljajo moški človeške vrste (XY), ki imajo dodaten Y kromosom. Posledice prisotnosti dodatnega Y kromosoma niso tako dramatične kot tiste pri drugih trisomijah.

Posamezniki XYY so fenotipsko moški, redno visoki in z rahlo podolgovatimi udi. Proizvajajo normalne količine testosterona in nimajo posebnih vedenjskih ali učnih težav, kot je bilo prej mišljeno.

Mnogi posamezniki XYY se ne zavedajo svojega kromosomskega statusa. Fenotipsko so normalni in tudi rodovitni.

Trisomije pri drugih organizmih

Učinek aneuploidije pri rastlinah je bil analiziran in primerjen z učinkom spremembe evploidije. Na splošno spremembe števila v enem ali nekaj kromosomih bolj škodujejo normalnemu delovanju posameznika kot spremembe v kompletnih sklopih kromosomov.

Kot v opisanih primerih se zdi, da neravnovesja v izražanju povzročajo škodljive učinke razlik.

Reference

1. Herault, Y., Delabar, JM, Fisher, EMC, Tybulewicz, VLJ, Yu, E., Brault, V. (2017) Modeli glodavcev v raziskavah Downovega sindroma: vpliv in prihodnost. Družba biologov, 10: 1165-1186. doi: 10.1242 / dmm.029728
2. khtar, F., Bokhari, SRA 2018. Downov sindrom (Trisomy 21). V: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2018 januar-. Dostopno od: ncbi.nlm.nih.gov
3. Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) Sindrom Triple X: pregled literature. European Journal of Human Genetics, 18: 265–271.
4. Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) Mozaicizem za trisomijo 21: pregled. American Journsl iz medicinske Genetice, del A, 167A: 26–39.
5. Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) Natančnost kombiniranega testa v prvem trimesečju pri presejanju za trisomije 21, 18 in 13. Ultrazvok v akušerstvu in ginekologiji, 49 : 714-720.
6. Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) Pregled trisomije X (47, XXX). Orphanet vestnik redkih bolezni, 5, ojrd.com