CARIOTIPUL UMAN NORMAL
Fundamentele citogeneticii umane au fost definitivate odata cu cercetarile intreprinse de J.H. TJIO si A. LEVAN care, bazandu-se pe rezultatele de pana atunci din citologie, au descoperit in 1956 ca numarul exact de cromozomi umani din celulele somatice este de 46.
Incepand de atunci, omul a devenit una din speciile cele mai studiate din punct de vedere citogenetic; tehnicile de lucru s-au imbunatatit continuu, fapt ce a condus la o identificare tot mai precisa a cromozomilor umani. Una dintre acestea este si tehnica de bandare cromozomiala, realizata si intregita de diferite colective de cercetare din anii '70. Prin diferite metode de colorare, ca de exemplu:
- colorarea cu agenti fosforescenti (quinacrina), care a dat si denumirea benzilor Q, studiate in lumina fluorescenta;
- colorarea cromozomilor in solutia Giemsa, care a evidentiat aceleasi zone - benzile Q;
- denaturarea termica menajata urmata de o colorare cu acridin orange, care a permis delimitarea benzilor R sau de reversie, cu o dispozitie inversa, alternativa benzilor Q si G,
s-au evidentiat anumite zone din configuratia cromozomilor, zone specifice fiecarui tip de cromozom; chiar daca ei au aceeasi marime sau pozitie 515d39f a centramerului, pot fi diferentiati dupa alternanta si grosimea diferita a benzilor. Numarul tootal al benzilor identificate prin diferite metode de bandare este de cca 2 000.
Dezvoltarea cercetarilor de citogenetica umana a facut posibila standardizarea genofondului uman, identificarea precisa a fiecarui cromozom si elaborarea unei nomenclaturi caracteristice, spre exemplu:
- prin cariotip se intelege dispunerea sistematizata pe grupe a fiecarui cromozom, functie de marimea si forma sa, dintr-o singura celula a unui individ sau specie (Denver, 1960);
- prin idiograma se intelege reprezentarea grafica (schematica) a cariotipului (a perechilor de cromozomi) pe baza masuratorilor cromozomilor din mai multe celule (Denver, 1960);
- aneuploidia este prezenta suplimentara sau absenta unor cromozomi din complementul (genofondul) normal al unui individ sau specie;
- poliploidia este prezenta unui numar mai mare de genomuri in celule;
- A, B, - G sunt grupele de cromozomi umani;
- 1-22 reprezinta numarul de perechi de cromozomi;
- X, Y sunt cromozomii sexului (heterozomii);
- cromatina sexuala X (corpusculul X) este corpusculul de cromatina sexuala prezent in nucleii interfazici, la indivizii de sex feminin;
- linia diagonala (/) semnifica fenomenul de mozaicism;
- del. inseamna deletie;
- dup. semnifica duplicatie;
- inv. inseamna inversie;
- t. inseamna translocatie;
- ins. = insertie;
- p. = bratul scurt al cromozomului;
- q. = bratul lung al cromozomului;
- s. = satelit etc.
Cariotipul normal uman este alcatuit din 7 grupe de cromozomi notate, in ordinea marimii lor, cu majuscule de la A la G.
Grupa A (1-3) cuprinde cei mai mari cromozomi (9,8 - 7,06 µ); sunt 3 perechi, dintre care perechile de cromozomi 1 si 3 sunt metacentrice, iar perechea a doua este submetacentrica.
Grupa G (21-22) cuprinde cei mai mici cromozomi (1,83 - 1,68 µ), acrocentrici si prevazuti cu sateliti.
Cromozomul X are o lungime medie de 5,80 µ, care il aseaza intre grupele B si C si este metacentric, iar cromozomul Y este mai mic (1,96 µ), apropiat ca marime de grupa G, si este de tip acrocentric.
Lungimea cromozomului Y este variabila la diferite populatii umane; astfel, la populatia francofona din Canada s-a evidentiat existenta unui cromozom mai mic, iar la rasa galbena, un cromozom Y mai mare decat la rasa alba din Europa. Toate aceste variatii ale cariotipului uman nu au efecte patologice, fiind vorba de un polimorfism cromozomial uman de tip individual, sau de grup (familial sau etnic).
ABATERI CROMOZOMIALE
Genofondul cromozomial uman a dobandit o mare stabilitate in cursul evolutiei (cca 5-7 milioane de ani); de aceea orice abatere de la numarul si structura cromozomilor are efecte fenotipice importante, fiind adesea letale sau semiletale.
Dupa 1956, cand a fost descoperit numarul exact de cromozomi umani, au fost identificate numeroase aberatii cromozomiale ce se traduc de regula prin sindroame grave.
Se considera ca 0,5 - 1% dintre toti nou-nascutii au o abatere cromozomala numerica sau structurala; aceste aberatii cromozomice isi au originea fie intr-o celula germinala parentala, fie intr-o celula rezultata dintr-un accident produs in timpul diviziunilor de clivaj ale zigotului.
Frecventa reala a aberatiilor cromozomiale trebuie apreciata numai dupa ce sunt luate in consideratie si avorturile spontane; s-a evaluat ca 15% din totalul sarcinilor sfarsesc printr-un avort spontan; dintre acestea, 2,8% au o cauza cromozomica. La aceasta cifra se va adauga 0,5-1% in care aberatia poate fi detectata la nastere, deci rezulta un coeficient de maximum 4% al embrionilor cu abateri cromozomiale.
Incidenta crescuta a aberatiilor cromozomice majore (2,8%) in cazul avortului spontan sugereaza faptul ca "prejudiciul genetic" este atat de sever, incat nu permite supravietuirea produsului de conceptie. Aceste forme precoce de avort spontan scapa de obicei statisticilor si reprezinta rezultatul fenomenelor complexe ale procesului de selectie naturala.
Metodele moderne de studiu al cromozomilor umani au facut posibila evidentierea unor maladii genetice provocate de modificari ale numarului cromozomilor (aneuploidii, poliploidii) sau modificari de structura a cromozomilor (deletii, duplicatii, inversii etc.).
ABERATIILE CROMOZOMIALE NUMERICE
In sens larg, orice modificare a numarului normal de cromozomi (2n = 46) este numita aberatie numerica. Acestea pot fi poliploidii - atunci cand intregul set haploid de cromozomi (genom) - n - este multiplicat de un numar variabil de ori (3n; 4n; 5n; etc.), si aneuploidii - cand unul sau mai multi cromozomi sunt in plus sau in minus fata de numarul total diploid (2n) de cromozomi din celule.
Aberatiile numerice de tipul poliploidiilor sunt de obicei letale si nu au putut fi evidentiate decat in cazul unor avorturi spontane.
Prin diviziuni mitotice si meiotice anormale pot aparea gameti diploizi prin fecundarea carora se formeaza zigoti triploizi sau tetraploizi.
la om are o incidenta de 15-20% dintre avorturile spontane. Se cunosc trei tipuri de triploizi: 69xxy; 69xxx si 69xyy; dintre acestia cca 75% mostenesc doua genomuri paterne si unul matern, datorita fecundarii unui ovul cu doi spermatozoizi.
Din totalitatea produsilor de conceptie, cca 10% sunt triploizi, majoritatea insa mor inainte de nastere; numai 1/10 000 de nasteri este un triploid care va muri in maximum o luna dupa nastere, datorita numeroaselor si gravelor anomalii: hipercefalie, malformatii buco-faciale, ale organelor genitale, degete reunite etc.
este mai rara - cca 5% dintre avorturile spontane si numai rareori permite nasterea copiilor; cariotipul lor poate fi: 92xxyy sau 92xxxx. Aceasta aberatie se pare ca este urmarea uneii prime diviziuni mitotice anormale dupa fecundare (adica replicatia si separarea cromozomilor-fii nu este urmata de citochineza).
Daca mitoza anormala se produce mai tarziu, apar indivizi mozaicati (o parte din celule sunt diploide, altele sunt tetraploide); acesti indivizi traiesc ceva mai mult.
Aneuploidiile sunt rezultatul unor erori descrise pentru prima data de Bridges (1913), numite nondisjunctii; ele au loc in timpul diviziunilor mitotice sau meiotice.
ABERATII CROMOZOMIALE STRUCTURALE
Orice modificare produsa in structura unui cromozom se integreaza in tipul de aberatii structurale sau mutatie cromozomiala.
Aceste aberatii pot fi provocate de:
- deletii (pierderea de material genetic; rupturi);
- duplicatii (castig de material genetic; aditie de nucleotide);
- inversii (inversia ordinii nucleotidelor) si
- translocatii (schimbarea pozitiei prin rupturi si replieri ale materialului genetic).
Ultimele doua forme de mutatie cromozomiala se realizeaza cu acelasi material genetic preexistent.
Se considera ca modificarile structurale sunt determinate de una sau mai multe rupturi, urmate de pierderi, castiguri sau reasezari ale materialului genetic, ale nucleotidelor din structura macromoleculei de ADN.
Factorii care pot provoca aceste mutatii sunt:
- agentii fizici (radiatiile ionizante, neionizante, temperatura etc.);
- agentii chimici (substantele alchilante, compusii analogi bazelor azotate, medicamente, antibiotice etc.) si
- agentii biologici (virusurile, varsta inaintata a mamei etc.).
In ultimul timp a aparut o noua teorie in mecanismul aparitiei aberatiei structurale; ea considera ca la nivelul unui segment de cromozom poate avea loc un fenomen de activare locala, capabil sa initieze restructurari intra- sau intercromozomice.
Aberatiile structurale pot interesa in egala masura atat celulele somatice, cat si linia germinala.
Modificarile structurale minore, observate sporadic, nu au, de cele mai multe ori, semnificatie patologica nici pentru individul purtator, nici pentru descendentii lui; aceasta deoarece leziunile, rupturile cromozomiale minore vor fi indepartate prin asa-numitul "proces reparator al ADN-ului".
Trebuie precizat ca unele modificari, ca de exemplu marimea croomozomilor omologi, lungimea constructiilor secundare, marimea satelitilor etc. pot reprezenta variatii normale ale cariotipului uman.
DELETIA sau deficienta este consecinta ruperii si pierderii unui segment de cromozom situat terminal sau intercalar.
Cele mai multe deletii pentru segmente mari de cromozomi sunt letale in stare homozigota, dar se pot mentine in stare heterozigota. Pierderea materialului genetic corespunzator segmentului deletat antreneaza monosomia partiala pentru toate genele situate in portiunea respectiva.
Se cunosc sindroame sau malformatii determinate de deletii partiale pentru segmente de brat lung sau scurt ale multor cromozomi: 4p (sindromul Wolf); 4q; 5p (sindromul "Cri du chat"); 7p; 7q; 10p; 11p; 12p; 13p (retinoblastomul); 15p (sindromul Prader-Willi) etc.
DUPLICATIA implica dublarea materialului genetic corespunzator unui segment de cromozom din setul haploid; consecintele acesteia sunt sindroamele de trisomie partiala pentru segmentele de brat lung sau scurt ale diferitilor cromozomi.
INVERSIA reprezinta aberatia structurala in care ordinea materialului genetic din cromozom este inversata. Inversiile sunt consecintele ruperii unui segment si realipirii acestuia in acelasi loc, dupa o rotire cu 180°.
Inversiile pot fi terminale sau intercalare, dupa cum cromozomul a suferit una sau doua rupturi.
TRANSLOCATIA este cea mai des intalnita aberatie structurala la om. S-a apreciat ca cca 0,5% din totalul nou-nascutilor vii au deranjamente cromozomice datorate unor translocatii minore fara manifestari fenotipice; de asemenea, se considera ca frecventa translocatiilor echilibrate in populatia generala este de 0,3%. Frecventa reala sigur este mai mare, deoarece o parte din translocatii sunt letale din stadiile timpurii ale dezvoltarii produsului de conceptie.
Translocatiile sunt consecinta uneia sau a doua rupturi cromozomice. Segmentul rupt se poate realipi pe acelasi cromozom (translocatie intracromozomica) sau pe alt cromozom neomolog (translocatie intercromozomica).
Dupa locul ocupat de segmentul implicat, translocatiile pot fi terminale si intercalare.
Daca segmentul translocat realizeaza o deplasare simpla intr-un alt loc, pe alt cromozom, are loc o translocatie intercromozomica nereciproca, prin insertie; daca are loc un schimb echivalent de segmente cromozomice - translocatie intercromozomica reciproca.
Este cunoscut un tip de translocatie intercromozomica in cazul sindromului Down 45t(21;14); el reprezinta cca 5% dintre cazurile sindromului. Citogenetic s-a evidentiat o translocatie intre croomozomii 21 si 14. De obicei persoanele afectate sunt fenotipic normale, desi au 2n=45. Purtatorii prezinta un cromozom normal 14, un cromozom normal 21 si un cromozom translocat 14/21. Acesti purtatori au un risc de a procrea copii cu sindrom Down manifest de 33%. Translocatia 14/21 este o translocatie robertsoniana realizata prin fuziune centrica; este vorba de transferul unui cromozom intreg, pe altul. Translocatia robertsoniana este specifica cromozomilor acrocentrici si au ca rezultat formarea unui cromozom meta- sau submetacentric; in cazul translocatiei 14/21, cromozomul nou format este submetacentric.
Translocatiile fiind aberatii cromozomice fara pierderi sau castig de material genetic, sunt considerate echilibrate (balansate). Purtatorii lor sunt, de obicei, fenotipic normali, dar pot transmite in descendenta translocatia sub forma ei neechilibrata, care determina sindroame - in exemplul nostru, manifestarea sindromului Down.
|
