TRIZÓMIA: DOWNOV SYNDRÓM A POHLAVNÉ CHROMOZÓMY - BIOLÓGIE - 2026

Trizomia je chromozomálne podmienkou jednotlivcov, ktorí nesú tri chromozómy namiesto normálneho páru. V diploidoch sú normálnou nadáciou dva chromozómy z každého chromozomálneho doplnku, ktorý definuje druh.

Zmena počtu iba v jednom z chromozómov sa nazýva aneuploidia. Keby to zahŕňalo zmeny v celkovom počte chromozómov, bola by to skutočná ploidia alebo eupolidia. Ľudská bytosť má 46 chromozómov v každej zo svojich somatických buniek. Ak majú jedinú trizómiu, budú mať 47 chromozómov.

Karyotyp vykazujúci trizómiu na chromozóme 21. Program energetického ľudského genómu USA. , prostredníctvom Wikimedia Commons.

Trizómy sú štatisticky časté a predstavujú pre organizmus nosiča veľké zmeny. Môžu sa vyskytovať aj u ľudí a sú spojené s komplexnými chorobami alebo syndrómami.

U ľudí sú známe trizómy. Najčastejšou, najčastejšou a najznámejšou zo všetkých je trizómia chromozómu 21, najbežnejšia príčina tzv. Downovho syndrómu.

U ľudí existujú ďalšie trizómy, ktoré predstavujú veľkú fyziologickú cenu nosiča. Medzi nimi máme trizómiu X chromozómu, čo predstavuje veľkú výzvu pre ženu, ktorá trpí.

Každý živý eukaryotický organizmus môže mať trizómiu. Všeobecne je u rastlín akákoľvek zmena v počte chromozómov (aneuploidia) oveľa škodlivejšia ako zvýšenie počtu chromozomálnych doplnkov druhov. U iných zvierat sú spravidla aneuploidie tiež príčinou viacerých ochorení.

Trizómia chromozómu 21 (Downov syndróm: 47, +21)

Trizómia (úplná) chromozómu 21 u ľudí určuje prítomnosť 47 chromozómov v diploidných somatických bunkách. Dvadsaťdva párov poskytuje 44 chromozómov, zatiaľ čo trio na chromozóme 21 poskytuje ďalšie tri - jeden z nich je nadpočetný. Inými slovami, je to príliš veľa chromozóm.

Popis a trochu histórie

Trizómia chromozómu 21 je najbežnejšou aneuploidiou u ľudí. Podobne je táto trizómia tiež najbežnejšou príčinou Downovho syndrómu. Aj keď sú iné somatické trizómy častejšie ako tie, ktoré sa vyskytujú na chromozóme 21, väčšinou bývajú v embryonálnych štádiách smrteľnejšie.

To znamená, že embryá s trizómiou 21 sa môžu narodiť, zatiaľ čo iné trisomické embryá nemôžu. Okrem toho je postnatálne prežitie oveľa vyššie u detí s trizómiou na chromozóme 21 v dôsledku nízkej frekvencie génov tohto chromozómu.

Inými slovami, v počte kópií sa zvýši iba málo génov, pretože chromozóm 21 je najmenším autozómom zo všetkých.

Downov syndróm prvýkrát opísal anglický lekár John Langdon Down v období od roku 1862 do roku 1866. Avšak spojenie choroby s chromozómom 21 sa zistilo asi o sto rokov neskôr. Na týchto štúdiách sa zúčastnili francúzski vedci Marthe Gautier, Raymond Turpin a Jèrôme Lejeune.

Genetické príčiny choroby

Trizómia chromozómu 21 je spôsobená spojením dvoch gamét, z ktorých jeden je nosičom viac ako jednej kópie, úplnej alebo čiastočnej, chromozómu 21. Existujú tri spôsoby, ako sa to môže stať.

V prvom prípade, u jedného z rodičov, vzájomné spojenie chromozómov 21 počas meiózy vedie k vzniku gamét s dvoma chromozómami 21 namiesto jedného. Spojenie znamená „nedostatok oddelenia alebo segregácie“. Je to gameta, ktorá môže viesť k skutočnej trizómii spojením ďalšej gamety s jednou kópiou chromozómu 21.

Ďalšou menej častou príčinou tejto trizómie je to, čo sa nazýva Robertsonská translokácia. V ňom sa dlhá vetva chromozómu 21 premiestni na iný chromozóm (zvyčajne 14). Spojenie jedného z týchto gamét s iným normálnym vyvolá embryá s normálnymi karyotypmi.

Budú však existovať ďalšie kópie zdedeného materiálu z chromozómu 21, čo je dostatočná príčina choroby. Syndróm môže byť tiež spôsobený inými chromozomálnymi aberáciami alebo mozaikami.

V mozaike má jedinec bunky s normálnymi karyotypmi, ktoré sa striedajú s bunkami s aberantnými karyotypmi (trizomické pre chromozómy 21).

Meiotická neodpojenie počas fenenínovej gametickej meiózy alebo oogenézy. Prevzaté z https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Cez Wikimedia Commons.

Preukázanie choroby

Základnou príčinou Downovho syndrómu je zvýšená expresia niektorých enzýmov v dôsledku existencie troch kópií génov na chromozóme 21 namiesto dvoch.

Táto zvýšená expresia vedie k zmenám v normálnej fyziológii jednotlivca. Niektoré z takto ovplyvnených enzýmov zahŕňajú superoxiddismutázu a beta-syntázu cysty. Mnoho ďalších súvisí so syntézou DNA, primárnym metabolizmom a kognitívnou kapacitou jednotlivca.

Ochorenie sa prejavuje na rôznych úrovniach. Jednou z najdôležitejších a určujúcich životnosť postihnutých trizómiou sú vrodené srdcové vady.

Medzi ďalšie stavy postihujúce chorých patria abnormality gastrointestinálneho traktu, hematologické, endokrinologické, ORL a poruchy pohybového ústrojenstva, ako aj abnormality zraku.

Dôležité sú aj neurologické poruchy a zahŕňajú mierne až stredne ťažké učebné ťažkosti. U väčšiny dospelých jedincov s Downovým syndrómom sa rozvinie Alzheimerova choroba.

Diagnostika a štúdie v iných živých systémoch

Prenatálna diagnostika Downa môže byť uskutočnená niekoľkými spôsobmi. To zahŕňa ultrazvuk, ako aj odber choriových klkov a amniocentézu. Obidve sa dajú použiť na počítanie chromozómov, ale predstavujú určité riziká.

Medzi ďalšie modernejšie testy patrí FISH chromozomálna analýza, ďalšie imunohistologické techniky a testy genetického polymorfizmu založené na amplifikácii DNA pomocou PCR.

Štúdium trizómie chromozómu 21 v hlodavčích systémoch nám umožnilo analyzovať syndróm bez experimentovania s ľuďmi. Týmto spôsobom boli bezpečne a spoľahlivo analyzované vzťahy medzi genotypmi a fenotypmi.

Rovnakým spôsobom bolo možné pristúpiť k testovaniu stratégií a terapeutických činidiel, ktoré sa potom môžu použiť u ľudí. Najúspešnejším modelom hlodavcov pre tieto štúdie sa ukázalo byť myš.

Trizómy pohlavných chromozómov u ľudí

Všeobecne platí, že aneuploidie pohlavných chromozómov majú menšie medicínske následky ako autozómy u ľudí. Samice ľudského druhu sú XX a muži XY.

Najčastejšie sexuálne trizómy u ľudí sú XXX, XXY a XYY. Je zrejmé, že nemôžu existovať YY jednotlivci, omnoho menej YYY. XXX jedinci sú morfologicky ženské, zatiaľ čo XXY a XYY sú muži.

Syndróm Triple X (47, XXX)

XXX jedinci u ľudí sú ženy s extra X chromozómom. Fenotyp spojený s týmto stavom sa mení s vekom, ale zvyčajne dospelí jedinci vykazujú normálny fenotyp.

Štatisticky povedané, jedna z tisíc žien je XXX. Bežným fenotypovým znakom u XXX žien je predčasný rast a vývoj a nezvyčajne dlhé dolné končatiny.

Na iných úrovniach majú XXX ženy často poruchy sluchu alebo jazyka. Na konci dospievania zvyčajne prekonávajú problémy spojené s ich spoločenskou adaptáciou a zlepšuje sa kvalita ich života. Psychické poruchy u XXX žien sú však častejšie ako u XX žien.

U žien je jeden z X chromozómov inaktivovaný počas normálneho vývoja jedinca. Predpokladá sa, že dve z nich boli inaktivované u XXX žien. Predpokladá sa však, že väčšina dôsledkov vyplývajúcich z trizómie je spôsobená genetickou nerovnováhou.

To znamená, že takáto inaktivácia nie je účinná alebo dostatočná na to, aby sa zabránilo rozdielom v expresii určitých (alebo všetkých) génov. Toto je z molekulárneho hľadiska jeden z najviac študovaných aspektov choroby.

Rovnako ako v prípade iných trizómií, aj v štúdii karyotypu je stále podporovaná prenatálna detekcia trojitej trizómie.

Kleinefelterov syndróm (47, XXY)

O týchto jedincoch sa uvádza, že sú to samci tohto druhu s extra X chromozómom. Znaky aneuploidie sa líšia v závislosti od veku jednotlivca a diagnostikovaným stavom je zvyčajne iba vtedy, keď sú dospelí.

To znamená, že táto sexuálna aneuploidia nespôsobuje také veľké afekcie, aké spôsobujú trizómie v autozomálnych chromozómoch.

XXY dospelí samci produkujú málo alebo žiadne spermie, majú semenníky a malý penis, ako aj znížené libido. Sú vyššie ako priemerné, ale majú tiež menej chlpov na tvár a telo.

Môžu mať zväčšené prsia (gynekomastia), zníženú svalovú hmotu a slabé kosti. Podávanie testosterónu je zvyčajne užitočné pri liečbe niektorých endokrinologických aspektov súvisiacich s týmto stavom.

XYY syndróm (47, XYY)

Tento syndróm sa vyskytujú u mužov ľudského druhu (XY), ktorí majú ďalší chromozóm Y. Dôsledky prítomnosti ďalšieho chromozómu Y nie sú také dramatické, aké sa vyskytujú pri iných trizómiách.

Jednotlivci XYY sú fenotypovo muži, pravidelne vysokí a s mierne predĺženými končatinami. Produkujú normálne množstvo testosterónu a nemajú žiadne osobitné problémy so správaním alebo učením, ako sa predtým myslelo.

Mnoho jedincov XYY nevie o svojom chromozomálnom stave. Sú fenotypovo normálne a tiež plodné.

Trizómy iných organizmov

Účinok aneuploidií v rastlinách bol analyzovaný a porovnávaný s účinkom zmeny euploidie. Vo všeobecnosti zmeny v počte jedného alebo niekoľkých chromozómov poškodzujú normálne fungovanie jednotlivca ako zmeny v úplných sadách chromozómov.

Rovnako ako v opísaných prípadoch sa zdá, že nerovnováha vo vyjadrení spôsobuje škodlivé účinky rozdielov.

Referencie

1. Herault, Y., Delabar, JM, Fisher, EMC, Tybulewicz, VLJ, Yu, E., Brault, V. (2017) Hlodavce vo výskume Downovho syndrómu: dopad a budúcnosť. The Company of Biologists, 10: 1165-1186. doi: 10,1292 / dmm029728
2. khtar, F., Bokhari, SRA 2018. Downov syndróm (Trizómia 21). In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2018 január. K dispozícii od: ncbi.nlm.nih.gov
3. Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) Triple X syndróm: prehľad literatúry. European Journal of Human Genetics, 18: 265-271.
4. Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) Mosaicism for trisomy 21: review. American Journsl of Medical Genetica, časť A, 167A: 26–39.
5. Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) Presnosť kombinovaného testu v prvom trimestri pri skríningu na trizómy 21, 18 a 13. Ultrazvuk v pôrodníctve a gynekológii, 49 : 714-720.
6. Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) Prehľad trizómie X (47, XXX). Orphanet Journal of Rare Diseases, 5, ojrd.com