Хромозомен анализ (кариотип)

Цитогенетичното изследване е неразделна част от клиничната медицина, тъй като идентифицирането на специфична хромозомна аберация може да обясни фенотипна аномалия и да бъде пряко свързана с диагнозата на заболяване. Поради тази причина е от съществено значение да се определи дали засегнатото лице има хромозомна промяна, която се различава от стандартния модел на 23 двойки хромозоми с известна структура (морфология).

Човешкият кариотип е съставен от 46 хромозоми, организирани в 23 двойки; чрез цитогенетичен анализ хромозомите могат да бъдат идентифицирани като отделни структурни образувания. От тях 22 двойки са автозоми, и една двойка са полови хромозоми. В процеса на оплождане два хаплоидни комплекта хромозоми (по един комплект от всеки родител) се съединяват, образувайки зигота с 46 хромозоми – т.нар. диплоиден или нормален (2N) набор от хромозоми.

Има две големи групи от цитогенетични аномалии: числени (бройни) и структурни.

ИНФО Вземи 5% отстъпка само онлайн:

Бройни хромозомни аномалии

Грешките в клетъчното делене могат да генерират набори от хромозоми, които имат повече или по-малко от 46 хромозоми. Наличието в соматична клетка на точен брой хромозоми се нарича еуплоидия, докато загубата или допълнителното присъствие на една или повече хромозоми е известно като анеуплоидия.

Диплоидията – нормалното състояние на човешките клетки – форма на еуплоидия.

Полиплоидии

Полиплоидиите включват триплоидия (3N = 69 хромозоми) и тетраплоидия (4N = 92 хромозоми). Това са хромозомни аберации, които не са съвместими с живота и се откриват главно в материали от спонтанни аборти.

Триплоидията може да се дължи на грешка в гаметогенезата (образуването на половите клетки). Така, при оплождане на диплоидна гамета от единия родител с нормална хаплоидна гамета от другия родител, ще се създаде триплоидна зигота.

От друга страна, триплоиден набор хромозоми може да се получи и при диспермия – оплождането на хаплоидна яйцеклетка от 2 сперматозоиди, което обикновено води до частична гроздовидна бременност (мола хидатидоза).

Тетраплоидията в повечето случаи е събитие, случило след мейозата (разделянето на генетичния материал в половите хромозоми). Дублиране на диплоиден набор (XXXX или XXYY) се дължи обикновено на грешки при ранното митотично делене на зиготата.

При нормалната мейоза репликацията на ДНК е последвана от две клетъчни деления, които водят до образуване на хаплоидни гамети. Първото мейотично деление се характеризира с разделяне на половина на общия брой хромозоми в клетката. Второто мейотично разделение е просто митотично разделение, при което се извършва разделянето на центромери и разпределението на хромозомите в дъщерните клетки. Грешките в мейозата могат да доведат до появата на гамети с дефицитна или излишна хромозома.

Анеуплоидии

Анеуплоидията се дължи на липса на разделяне на хромозомите, което може да се случи по време на мейозата или митозата. Обикновено се засяга една двойка хромозоми. Това може да доведе до хромозомна аберация, налична във всички клетки в тялото, ако грешката се случи в началното делене на зиготата, докато по-късните грешки при деленето водят до мозаицизъм – наличието в един и същи организъм на две или повече клетъчни линии, които се различават помежду си по брой хромозоми.

Тризомия и монозомия означават наличие на съответно три или една хромозома, вместо нормалните две, във всяка хромозомна двойка. Те могат да засегнат всяка хромозома, но повечето от тези аномалии са несъвместими с живота и ще доведат до спонтанен аборт. Например, тризомия 16 е най-често съобщаваната аномалия в цитогенетичния анализ на абортираните материали след зачеване, но не е описана при живи новородени.

Автозомните тризомии, които могат бъдат родени като жизнеспособен плод, са тризомии на 13-та, 18-та и 21-ва хромозоми. Рядко се идентифицират хора с хромозомен мозаизъм, съдържащи тризомии на 8ма, 9та или 22ра хромозома. Тризомиите на половите хромозоми са жизнеспособни; докато единствената жизнеспособна монозомия е тази на хромозома X (45, X).

Въпреки че се смяташе, че наличието на двойка хромозоми е достатъчно за раждане на здрав индивид, настоящите данни показват, че в някои случаи е необходимо двойките хромозоми да съдържат хромозоми както от майчин, така и от бащин произход.

Структурни хромозомни аномалии

Хромозомите не са статични структури, а промени, дължащи се на рекомбинации възникват както по време на мейозата, така и при митозата. Рекомбинацията е естествен процес, който осигурява променливост на видовете. Въпреки че има силно развита
регулаторна система за предотвратяване на грешки при рекомбинация, те все още се появяват, понякога водят до промени в структурата на една или повече хромозоми. Преподреждането може да бъде:

• балансирано, ако хромозомният материал присъства и е напълно функционален, но е подреден в различна последователност;
• небалансирано, ако има загуби и/или дублиране на хромозомен материал.

Балансираните промени обикновено са клинично недоловими и са склонни да бъдат стабилни; въпреки това, те могат да увеличат риска от грешки в мейозата, които да генерират хромозомни отклонения в плода и новороденото. Небалансираните промени обикновено са свързани с клинично проявен фенотип, който често включва забавяне на развитието и умствена изостаналост.

Структурните хромозомни аномалии са:

1. Делеция – загуба на част от хромозома, със загуба на съответните гени и клинична картина.
2. Дупликация (дублиране) – наличието на допълнително копие на хромозомен сегмент.
3. Инверсия – поставяне на хромозомни сегменти в обърнати позиции спрямо нормалната конфигурация на гените. Може да нямат клинично значение, защото генетичният материал е в непроменено количество.
4. Класическа (реципрочна) транслокация – пренареждане, включващо една или повече нехомоложни хромозоми (намиращи се в различни двойки). Всяка хромозома има една точка на прекъсване и получените сегменти променят мястото си между тях, създавайки две или повече производни хромозоми; както при инверсиите, повечето транслокации са балансирани и основният проблем е повишеният риск от хромозомни аномалии в поколенията.
5. Робертсонова транслокация – представлява вариант на класическата транслокация; възниква между две акроцентрични хромозоми. Обикновено има загуба на сегмент от късите рамена на хромозомите, със запазването на дългите рамена. Обикновено няма клинични последици.
6. Изохромозома – представлява хромозома, която се появява в резултат на грешка при разделяне на центромера: две копия на едното хромозомно рамо се генерират при отсъствие на другото рамо; по този начин се получават две хромозоми, едната с обърнато дублиране на дългото рамо, а другата – с обърнато дублиране на късото рамо. В
   зависимост от комбинацията на изохромозомите могат да се получат тризомии и монозомии.
7. Пръстеновидна хромозома – представлява хромозома, образувана след загубата и на двата теломери, и на кръгово сливане на останалата част с цел възстановяване на стабилността на хромозомата. В повечето случаи този тип структура е нестабилна.
8. Други

Описан е значителен брой синдроми, пряко свързани със структурни или бройни хромозомни аномалии.

• Синдром на свръхмъж (синдром на XYY / синдром на Якобс)
• Синдром на Търнър
• Синдром на свръхжена: Тризомия на X хромозомата
• Синдром на Клайнфелтер
• Синдром на Даун: Симптоми, причини, превенция, скрининг

Синдроми на автозомни делеции

Делецията или дублирането, които могат да бъдат идентифицирани цитогенетично (класически и молекулярни), могат да причинят нарушения в развитието (забавяне на растежа, психомоторното развитие) и да са свързани с вродени малформации, като най-често се изявяват с характерен фенотип.

Най-важните делеции са: 4p-, 5p-, 11p-, 11q-, 13q-, 18p- и 18q-.

Друга категория субтеломерни делеции се откриват само чрез FISH техника или чрез други молекулярни методи.

Повечето делеции и дублирания се случват de novo (за пръв път при засегнатия индивид), но има и наследствени в около10% от случаите (например делеция 22q11.2)

Две от най-честите делеции са 4p- или синдром на Волф-Хиршхорн, като понякога те са толкова малки, че могат да бъдат открити само чрез техниката FISH.

Синдроми на микроделеции

По дефиниция микроделецията е много малка делеция, засягаща само част от хромозомата. Въпреки че размерите на микроделециите са малки, те са значително по-големи (> 500 kb) от типичните молекулни мутации, така че някои могат да бъдат открити дори чрез извършване на класическия кариотип; въпреки това, повечето микроделеции се идентифицират чрез техниката FISH.

Установено е, че много синдроми всъщност се дължат на делеции, които съдържат части от различни съседни гени. Размерът на делецията и броят на включените гени са променливи, така че изявената клинична картина и фенотип може да се различават значително между засегнатите индивиди. Тези синдроми се наричат също синдроми на генетично съприкосновение:

Препоръки за определяне на конституционния кариотип

• с цел диагностициране на новородени или малки деца с клинични признаци или симптоми, предполагащи хромозомна аномалия (множество вродени малформации, придружени от разстройства на растежа и психомоторна изостаналост);
• лица с генитална неяснота (за установяване на генетичния пол и идентифициране на аномалия на половите хромозоми);
• пациенти с умствена изостаналост с неуточнена причина, особено ако тя е свързана с краниофасциален дисморфизъм и положителна фамилна анамнеза;
• двойки с безплодие, мъртви новородени, живи новородени с малформации или повтарящи се спонтанни аборти (с оглед намиране на балансирани хромозомни аномалии).

Материал за изследване

• венозна кръв, взета с хепарин като антикоагулант

При двойка с репродуктивни проблеми се препоръчва:

1. Хромозомен анализ в кръв (кариотип – за жени в репродуктивната двойка) за партньорката в двойката и хромозомен анализ в кръв (кариотип – за мъже в репродуктивната двойка) за партньора.
2. Ако пациентът се изследва самостоятелно (хромозомен анализ в кръв, конституционен кариотип).

Стабилност на пробата

• максимум 72 часа от момента на вземане на пробата

Метод

• класическа G-лентова техника; допълнена с FISH тестване въз основа на клинично подозрение; Анализират се 15 метафазни хромозоми, от които 5 се кариотипизират.

Отчитане и интерпретация на резултатите

Включва докладване по следната номенклатура на кариотипиране (съгласно ISCN = Международна система за цитогенетична номенклатура):

• уточняване на общия брой хромозоми;
• уточняване на броя на половите хромозоми;
• уточняване на всички хромозомни аномалии.

Примерни резултати:

• Жена с нормален кариотип: 46, XX;
• Мъж с нормален кариотип: 46, XY;

Ако присъстват две или повече клетъчни линии (мозаизъм или химеризъм), те ще бъдат обозначени последователно и разделени със знака / и нормалният диплоиден клон (ако има такъв) ще бъде споменат последен: 45, X / 46, XX; други клетъчни линии ще бъдат представени в зависимост от техния размер, като най-големият клон е първият споменат – броят на клетките във всеки клон ще бъде посочен с число в скоби: 45, X (15) / 47, XXX (3) / 46, XX (12);

В случай на автозомни числени аномалии общият брой хромозоми ще бъде отбелязан като увеличен или намален, а специфичната придобита или загубена хромозома ще бъде уточнена в края на формулата: 47, XX, + 13 (тризомия 13 при жена); 45, XY, -8 (монозомия 8 при мъж);

В случай на конституционни числови аномалии на половите хромозоми, знаците + или – не се използват: 45, X; 47, ХХХ; 47, XXY, 47, XYY; от друга страна, ако числените аномалии на половите хромозоми са вследствие на някои злокачествени клетъчни линии, ще се използват знаците + или -: 45, X, -Y (мъж, който е загубил Y хромозомата в резултат на злокачествено състояние);

При наличие на структурни хромозомни аномалии, те ще бъдат посочени в края на номенклатурата, за да се поясни състоянието на пренаредената хромозома. Ще се използват съкращения на аномалията, последвани от включената хромозома и съответните точки на счупване:

• 46, XX, del (4) (p15): терминална делеция на късото рамо на хромозома 4, в лента 15;
• 46, XX, след (11) (q13q23): интерстициално дублиране на дългото рамо на хромозома 11;
• 46, XY, t (4; 9) (q21.2; p22): преместване между дългото рамо на хромозома 4 и късото рамо на хромозома 9;
• 46, XY, inv (9) (p11q21.1): перицентрична инверсия в хромозома 9 между ленти p11 и q21.1.

Кариограмата на съответния пациент ще бъде прикрепена към окончателния резултат на пациента.

ИНФО Вземи 5% отстъпка само онлайн:

Инфо Научи повече:

Синдром на свръхмъж (синдром на XYY / синдром на Якобс)

Синдром на Даун: Симптоми, причини, превенция, скрининг

Синдром на Клайнфелтер