Metodi genetici. Biologia medica A cosa serve il metodo citogenetico?

La genetica umana utilizza una varietà di metodi di ricerca che vengono utilizzati anche in altri rami della biologia: genetica, fisiologia, citologia, biochimica, ecc. Anche l'antropogenetica ha i propri metodi di ricerca: citogenetica, gemellare, genealogica, ecc. 4

Le conquiste della biologia molecolare e della biochimica hanno dato un grande contributo allo sviluppo della genetica. Attualmente, i metodi di ricerca genetica biochimica e molecolare svolgono un ruolo di primo piano nella genetica umana e nella genetica medica. Tuttavia, i metodi classici della genetica umana, come il citogenetico, il genealogico e il gemellare, sono oggi di grande importanza, soprattutto in materia di diagnosi, consulenza genetica medica e prognosi della prole.

Facciamo conoscenza con le capacità del metodo citogenetico.

L'essenza di questo metodo è studiare la struttura dei singoli cromosomi, nonché le caratteristiche dell'insieme di cromosomi delle cellule umane in salute e malattia. Oggetti convenienti a questo scopo sono linfociti, cellule epiteliali buccali e altre cellule che sono facili da ottenere, coltivare e sottoporre ad analisi cariologica. Questo è un metodo importante per determinare il sesso e le malattie ereditarie cromosomiche negli esseri umani.

La base del metodo citogenetico è lo studio della morfologia dei singoli cromosomi delle cellule umane. L'attuale fase di conoscenza della struttura dei cromosomi è caratterizzata dalla creazione di modelli molecolari di queste più importanti strutture nucleari e dallo studio del ruolo dei singoli componenti cromosomici nella conservazione e trasmissione delle informazioni ereditarie.

Nel capitolo 1 abbiamo esaminato i componenti dei cromosomi, come le proteine ​​e gli acidi nucleici. Qui ci soffermeremo brevemente sulla struttura e sulla morfologia dei cromosomi.

La struttura dei cromosomi.

La teoria cromosomica dell'ereditarietà è stata creata dallo scienziato americano T. G. Morgan. Dopo aver condotto un gran numero di studi sul moscerino della frutta Drosophila, Morgan e i suoi studenti stabilirono che è nei cromosomi che si trovano i fattori ereditari scoperti da Mendel, chiamati geni. T. Morgan e i suoi studenti hanno dimostrato che i geni si trovano linearmente lungo la lunghezza del cromosoma.

Dopo che fu dimostrato che i cromosomi sono i principali genofori (portatori di geni), iniziò il periodo del loro studio più intenso. I progressi nella biologia molecolare e nella genetica hanno permesso di comprendere alcuni modelli della struttura e del funzionamento dei cromosomi nei procarioti e negli eucarioti, ma molto rimane sconosciuto. Negli ultimi anni i cromosomi degli eucarioti, soprattutto umani, sono diventati oggetto di studio da parte di diversi specialisti, dai genetisti ai fisici.

È ormai stabilito che la struttura di un cromosoma si basa sulla cromatina, un complesso complesso di DNA, proteine, RNA e altre sostanze che compongono il cromosoma (abbiamo discusso in dettaglio la struttura della cromatina nel capitolo 1). Si presume che il cromosoma umano includa una molecola gigante di DNA, molecole di RNA, istoni e proteine ​​acide, vari enzimi, fosfolipidi, metalli Ca 2+, Mg 2+ e alcune altre sostanze. Non è ancora noto il modo in cui le molecole di questi composti chimici sono impilate e disposte reciprocamente nel cromosoma. Un lungo filamento di DNA non può essere localizzato casualmente su un cromosoma. Si presuppone che il filamento di DNA sia impacchettato in modo regolare e sia associato alle proteine.

F. Arrighi e coautori (1971) hanno scoperto che le sequenze uniche occupano più del 56% del DNA dei cromosomi umani, quelle altamente ripetitive - 12,4%, ripetizioni intermedie - 8%. Il numero totale di geni ripetuti nel DNA di un cromosoma umano è del 28%. Il numero dei cromosomi negli esseri umani è rimasto poco chiaro per molto tempo. Il fatto è che era difficile determinare il numero di cromosomi nei mammiferi, soprattutto negli esseri umani. I cromosomi si sono rivelati piccoli, molto numerosi e difficili da contare. Una volta fissate, le cellule si fondevano in gruppi, il che rendeva difficile determinare il numero reale di cromosomi. Pertanto, i primi ricercatori non sono riusciti a contare in modo accurato e corretto il numero di cromosomi nelle cellule umane. Sono stati chiamati diversi numeri di cromosomi: da 44 a 50.

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Tipicamente, i cromosomi nelle cellule vengono osservati durante la mitosi nello stadio della placca metafase. Nel nucleo interfase, i cromosomi non sono visibili al microscopio ottico. Nel 1912, G. Winivarter, studiando i cromosomi negli spermatogoni e negli oogoni delle gonadi umane rimosse durante l'intervento chirurgico, stabilì che il set cromosomico maschile (cariotipo) contiene 47 cromosomi e il set femminile - 48. Nel 1922, T. Paynter Winivarter ripeté la ricerca e scoprì che i cariotipi maschili e femminili contengono 48 cromosomi ciascuno, ma la femmina differisce dal maschio solo per due cromosomi. Le donne hanno 2 cromosomi sessuali grandi, mentre gli uomini hanno un cromosoma X grande e un cromosoma K piccolo. Negli anni successivi, questo punto di vista fu sostenuto da altri scienziati. PI Zivago e A.G. Andrea (1932) proposero la prima classificazione dei cromosomi in base alla loro lunghezza. Poiché i cromosomi si trovano molto vicini tra loro e sono molto difficili da studiare, negli anni successivi il numero esatto di cromosomi nell'uomo è stato oggetto di controversie e dibattiti. Tuttavia, è stato gradualmente raggiunto un accordo tra i ricercatori su questo tema e per 30 anni la maggior parte dei citogenetisti ha creduto che nell'uomo il numero diploide dei cromosomi fosse 48 e il numero aploide fosse 24. Metodi migliorati per lo studio dei cromosomi hanno permesso di ottenerne di più informazioni accurate sul numero di cromosomi nelle cellule umane, nonché per identificare anomalie del cariotipo normale responsabili di alcune deformità. Due metodi si sono rivelati particolarmente fruttuosi:

1. Trattamento della coltura cellulare con l'alcaloide colchicina, che porta all'accumulo di cellule in divisione nella fase di metafase;

2. Trattamento delle cellule con soluzioni saline deboli, che causano gonfiore e raddrizzamento dei cromosomi, che ne facilita lo studio.

Nel 1956, i citologi svedesi J. Tiyo e A. Levan prepararono colture cellulari da tessuto polmonare prelevato da embrioni umani abortiti e, utilizzando tecniche di elaborazione cellulare migliorate, ottennero preparati insolitamente chiari in cui erano chiaramente visibili 46 cromosomi. 5

Alcuni mesi dopo, C. Ford e J. Hammerton in Inghilterra stabilirono che anche i precursori diploidi delle cellule germinali nei testicoli degli uomini (spermatogoni) hanno 46 cromosomi e quelli aploidi (spermatociti della 1a divisione) hanno 23 cromosomi.

Successivamente furono studiate molte cellule di diversi organi e tessuti umani, e ovunque il numero normale di cromosomi risultò essere 46.

Il cariotipo femminile differisce da quello maschile per un solo cromosoma sessuale. Le restanti 22 paia sono le stesse per uomini e donne. Queste 22 paia di cromosomi sono chiamati autosomi. Un cariotipo normale è costituito da 44 autosomi (22 paia) e due cromosomi sessuali - XX nelle donne e XY negli uomini, cioè il cariotipo femminile ha due cromosomi sessuali grandi, mentre quello maschile ne ha uno grande e uno piccolo.

Nelle cellule germinali umane esiste un singolo set (aploide) di cromosomi - 23, e nelle cellule somatiche - un doppio set (diploide) - 46. Queste scoperte hanno stimolato ulteriori studi sui cromosomi. Sono stati sviluppati metodi per studiare i cromosomi nei linfociti del sangue periferico in coltura e in altri oggetti. Attualmente, i cromosomi vengono esaminati con relativa facilità nei linfociti del sangue periferico. Il sangue venoso viene posto in uno speciale mezzo nutritivo, viene aggiunta fitoemaglutinina, che stimola la divisione cellulare, e posto in un termostato per 72 ore. 6 ore prima della fine dell'incubazione, qui viene aggiunta la colchicina, che ritarda il processo di divisione cellulare nella fase della piastra metafase. La coltura viene quindi posta in una soluzione ipotonica di NaCl, nella quale le cellule si gonfiano, il che porta ad una facile rottura delle membrane nucleari e alla transizione dei cromosomi nel citoplasma. Successivamente i preparati vengono colorati con coloranti nucleari, in particolare acetoorceina, ed esaminati al microscopio ottico ad immersione.

Al microscopio viene preso in considerazione il numero totale di cromosomi, vengono fotografati, quindi ciascun cromosoma viene ritagliato dalla foto con le forbici e incollato su un foglio di carta bianco in fila, iniziando dal cromosoma più grande (primo) e terminando con il cromosoma Y più piccolo (ventiduesimo) e sessuale. La tecnica luminescente consente di condurre studi di massa in modo rapido e semplice per identificare pazienti con vari tipi di anomalie cromosomiche. L'insieme delle caratteristiche quantitative (numero di cromosomi e loro dimensioni) e qualitative (morfologia dei cromosomi) dell'insieme diploide di una singola cellula è designato con il termine “cariotipo”. La struttura dei cromosomi cambia a seconda dello stadio della divisione cellulare (profase, metafase, anafase, telofase).

Già nella profase della mitosi, è chiaro che il cromosoma è formato da due fili intrecciati reciprocamente dello stesso diametro: i cromatidi. Nella metafase il cromosoma è già spiralizzato e i suoi due cromatidi sono paralleli, separati da uno stretto spazio. Ogni cromatide è formato da due semicromatidi. Come risultato della mitosi, i cromatidi del cromosoma materno diventano cromosomi fratelli e i semicromatidi diventano i loro cromatidi. La base dei cromatidi sono i cromonemi, i cosiddetti filamenti più sottili del DNP, costituiti da proteine ​​e acidi nucleici.

Durante l'interfase (il periodo tra due divisioni cellulari), la cromatina è strettamente associata alle membrane nucleari e alla matrice proteica nucleare. Forma anche ampie aree di filamenti DNP despiralizzati. Successivamente la cromatina si muove gradualmente a spirale, formando la tipica metafase x
Romosomi. Le loro dimensioni variano da 2 a 10 micron.

Attualmente, le caratteristiche strutturali degli autosomi e dei cromosomi sessuali vengono studiate intensamente (su cellule del midollo osseo, linfociti, fibroblasti, cellule della pelle, fegato rigenerante).

Sui cromosomi sono state identificate strutture chiamate cromomeri. Il cromomero è una porzione a spirale del cromonema. Gli spazi tra i cromomeri sono rappresentati da filamenti cromomerali. La posizione dei cromomeri su ciascun cromosoma è strettamente fissa e determinata ereditariamente.

Un cromomero è un'unità genetica relativamente grande, paragonabile in lunghezza a un cromosoma di E. coli. La struttura e la funzione del cromomero sono il mistero principale della genetica moderna. Si presume che alcuni cromomeri costituiscano un locus genetico, dove è presente un gene strutturale e molti geni regolatori. È possibile che diversi geni strutturali si trovino in altri cromomeri.

Cromonemi e cromomeri sono circondati da una sostanza non colorante: la matrice. Si ritiene che la matrice contenga acidi e proteine ​​desossiribonucleici e ribonucleici.

Alcune sezioni dei cromosomi formano nucleoli. I nucleoli sono sezioni più o meno despiralizzate dei cromosomi, circondate dai prodotti dell'attività genetica (ribosomi, particelle di RNA, ecc.). Qui avviene la sintesi dell'RNA ribosomiale e vengono eseguite anche alcune fasi della formazione dei ribosomi. Sintetizza la maggior parte dell'RNA della cellula.

Nel cromosoma metafase si distinguono molte altre formazioni: un centromero, due bracci cromosomici, telomeri e un satellite.

La regione centromerica (meros - in greco, parte) di un cromosoma è una rottura non colorata nel cromosoma, visibile su una preparazione cromosomica. Il centromero contiene 2-3 paia di cromomeri e ha una struttura complessa. Si ritiene che diriga il movimento dei cromosomi nella mitosi. Ai centromeri sono attaccati i filamenti del fuso.

Anche i telomeri - strutture speciali alle estremità dei cromosomi - hanno una struttura complessa. Contengono diversi cromomeri. I telomeri impediscono l'attaccamento terminale dei cromosomi metafasici tra loro. L'assenza di telomeri rende il cromosoma “appiccicoso”: si attacca facilmente ad altri frammenti cromosomici.

Alcune regioni del cromosoma sono dette eucromatiche, altre sono dette eterocromatiche. Le regioni eucromatiche dei cromosomi sono regioni geneticamente attive; contengono il complesso principale di geni nucleari funzionanti. La perdita anche del più piccolo frammento di eucromatina può causare la morte dell'organismo. Le regioni eterocromatiche dei cromosomi sono generalmente altamente spiralizzate e, di regola, geneticamente inattive. Nell'eterocromatina è presente un organizzatore nucleolare. La perdita anche di una parte significativa dell'eterocromatina spesso non porta alla morte dell'organismo. Le regioni eterocromatiche del cromosoma si replicano più tardi delle regioni eucromatiche. Va ricordato che l'eucromatina e l'eterocromatina non sono una sostanza, ma uno stato funzionale di un cromosoma.

Se si ordinano le fotografie dei cromosomi omologhi in ordine crescente di dimensione, si ottiene il cosiddetto idiogramma del cariotipo. Pertanto, un idiogramma è una rappresentazione grafica dei cromosomi. Nell'idiogramma, le coppie di omologhi sono disposte in file in ordine decrescente di dimensione.

Nell'idiogramma umano, tra i 46 cromosomi, si distinguono tre tipi di cromosomi a seconda della posizione del centromero nel cromosoma:

1. Metacentrico: il centromero occupa una posizione centrale nel cromosoma, entrambi i bracci del cromosoma hanno quasi la stessa lunghezza;

2. Submetacentrico: il centromero si trova più vicino a un'estremità del cromosoma, risultando in bracci cromosomici di diversa lunghezza.

Classificazione dei cromosomi umani in base alla dimensione e alla posizione del centromero
Gruppo cromosomico	Numero del cariotipo	Caratteristiche dei cromosomi
		1 e 3 quasi metacentrico e 2 grandi submetacentrico
		ampio subacrocentrico
		submetacentrico medio
		mediamente acrocentrico
		piccolo submetacentrico
		più piccolo megacentrico
		acrocentrico più piccolo
Cromosoma X (appartiene al gruppo III		medio quasi metacentrico
Cromosoma Y		piccolo acrocentrico

3. Acrocentrico: il centromero si trova all'estremità del cromosoma. Una spalla è molto corta, l'altra è lunga. I cromosomi non sono molto facili da distinguere l'uno dall'altro. Per unificare i metodi per l'identificazione dei cromosomi, i citogenetisti in una conferenza tenutasi nel 1960 a Denver (USA) hanno proposto una classificazione che tiene conto della dimensione dei cromosomi e della posizione dei centromeri. Patau nello stesso anno completò questa classificazione e propose di dividere i cromosomi in 7 gruppi. Secondo questa classificazione, il primo gruppo A comprende i grandi cromosomi 1, 2 e 3 sub e acrocentrici. Il secondo gruppo B comprende grandi coppie submetacentriche 4-5. Il terzo gruppo C comprende il cromosoma subacrocentrico medio (6-12 paia) e il cromosoma X, che per dimensioni è compreso tra 6 e 7 cromosomi. Il gruppo D (quarto) comprende cromosomi acrocentrici medi (13, 14 e 15 paia). Al gruppo E (quinto) - piccoli cromosomi submetacentrici (16, 17 e 18 paia). Al gruppo F(sesto) piccolo metacentrico (19 e 20 coppie), e al gruppo G (settimo) - i cromosomi acrocentrici più piccoli (21 e 22 coppie) e un piccolo cromosoma sessuale Y acrocentrico (Tabella 4).

Esistono altre classificazioni dei cromosomi (Londra, Parigi, Chicago), in cui vengono sviluppate, specificate e integrate le disposizioni della classificazione di Denver, che alla fine facilita l'identificazione e la designazione di ciascuno dei cromosomi umani e delle loro parti.

I cromosomi acrocentrici del gruppo IV (D, 13-15 paia) e del gruppo VII (G, 21-22 paia) sul braccio corto portano piccole strutture aggiuntive, i cosiddetti satelliti. In alcuni casi, questi satelliti fanno sì che i cromosomi aderiscano tra loro durante la divisione cellulare nella meiosi, con conseguente distribuzione non uniforme dei cromosomi. Una cellula sessuale ha 22 cromosomi e l'altra ne ha 24. Ecco come nascono monosomie e trisomie per l'una o l'altra coppia di cromosomi. Un frammento di un cromosoma può unirsi a un cromosoma di un altro gruppo (ad esempio, il frammento 21 o 22 si unisce a 13 o 15). Ecco come avviene la traslocazione. La trisomia del cromosoma 21 o la traslocazione del suo frammento è la causa della sindrome di Down.

All'interno di questi sette gruppi di cromosomi è quasi impossibile identificare i cromosomi basandosi solo sulle differenze esterne visibili con un semplice microscopio. Ma elaborando i cromosomi degli Acrichini e utilizzando una serie di altri metodi di colorazione, è possibile identificarli. Se ne conoscono diversi

metodi di colorazione differenziale dei cromosomi utilizzando la tecnica Q-, G-, C (A.F. Zakharov, 1973) (Fig. 27). Chiamiamo alcuni metodi per identificare i singoli cromosomi umani. Varie modifiche del cosiddetto metodo sono ampiamente utilizzate Q. Ad esempio, il metodo QF utilizza fluorocromi; Metodo QFQ - utilizzando il chinino; Metodo QFH: utilizza un colorante speciale di Hext n. 33258, che rileva sequenze nucleotidiche ripetute nel DNA cromosomico (DNA satellitare, ecc.). Le modifiche del metodo trypsin GT sono un potente strumento per studiare e caratterizzare individualmente i cromosomi. Chiamiamo ad esempio il metodo GTG, che prevede il trattamento dei cromosomi con trypsin e colorazione con colorante Giemsa, e il metodo GTL (trattamento con trypsin e colorazione Leitman).

Sono noti metodi che utilizzano il trattamento dei cromosomi con sali di acetato e colorante Giemsa, metodi che utilizzano idrossido di bario, acridinorange e altri.

Il DNA cromosomico viene rilevato utilizzando la reazione Feulgen, colorando con verde metile, arancio acridino e colorante n. 33258 di Hext. Il colorante arancione di acridina forma associati dimerici con il DNA a singolo filamento e produce luminescenza rossa; con il DNA elicoidale a doppio filamento forma associati unidimensionali e luminescente con luce verde.

Misurando l'intensità della luminescenza rossa, si può giudicare il numero di posti liberi nel DNP e nella cromatina, e il rapporto tra luminescenza verde-rossa può indicare l'attività funzionale dei cromosomi.

Gli istoni e le proteine ​​cromosomiche acide vengono rilevati a diversi valori di pH mediante colorazione con blu di bromofenodo, verde forte, argento, metodo immunoluminescente, colorazione dell'RNA con allume di allucianino, colorante Hext n. 1, arancio acridino quando riscaldato a 60°.

La microscopia elettronica, l'istoautoradiografia e una serie di altri metodi sono ampiamente utilizzati.

Nel 1969, il biologo svedese T. Kaspersson e i suoi collaboratori dimostrarono che i cromosomi colorati con senape quinoa e illuminati al microscopio con la parte di lunghezza d'onda più lunga dello spettro ultravioletto iniziano a brillare, con alcune sezioni dei cromosomi che brillano più luminose e altre più deboli. La ragione di ciò è la diversa composizione chimica della superficie cromosomica. Negli anni successivi, i ricercatori scoprirono che le estremità del cromosoma Y umano brillano più intensamente di qualsiasi altro cromosoma umano, rendendo il cromosoma Y facile da individuare nel campione.

L'acriquiniprite si lega preferenzialmente alle coppie di DNA GC. I singoli dischi delle regioni eterocromatiche emettono fluorescenza. Il DNA viene rimosso e il bagliore scompare. Sono state compilate mappe dei cromosomi fluorescenti. Delle 27 specie di mammiferi, solo gli esseri umani, gli scimpanzé, i gorilla e gli oranghi hanno cromosomi Y che si illuminano. Il bagliore è associato alle ripetizioni di geni apparsi nell'evoluzione 20 milioni di anni fa.

Quindi, normalmente, le cellule somatiche umane hanno 46 cromosomi (23 paia) e le cellule sessuali hanno 23 cromosomi, un cromosoma per ciascuna coppia. Quando uno spermatozoo e un uovo si fondono in uno zigote, il numero di cromosomi raddoppia. Pertanto, ogni cellula somatica del corpo umano contiene un set di cromosomi paterni e un set di cromosomi materni. Se gli esseri umani hanno 46 cromosomi, in varie scimmie il numero di cromosomi è 34, 42, 44, 54, 60, 66.

Utilizzando gli ultrasuoni o l'alta pressione, è possibile spezzare i filamenti di DNA che compongono il cromosoma in frammenti separati. Riscaldando le soluzioni di DNA ad una temperatura di 80-100°,

Si può causare la denaturazione del DNA, causando la separazione dei due filamenti che lo compongono. In determinate condizioni, i filamenti di DNA separati possono riassociarsi in una molecola di DNA stabile a doppio filamento (riassociazione o rinaturazione del DNA). La denaturazione e rinaturazione del DNA può essere ottenuta anche su preparazioni di cromosomi fissi elaborandoli di conseguenza. Se successivamente i cromosomi vengono colorati con il colorante Giemsa, in essi viene rivelata una chiara striatura trasversale, costituita da strisce chiare e scure. La posizione di queste bande è diversa su ciascun cromosoma. Pertanto ciascuna delle 23 coppie di cromosomi può essere identificata anche utilizzando i dischi di Giemsa.

Queste e altre tecniche, in particolare l'ibridazione di cellule somatiche di vari animali e esseri umani, vengono utilizzate per mappare i cromosomi, cioè per determinare la posizione di diversi geni su un particolare cromosoma. Attualmente sono stati mappati circa 200 geni sugli autosomi umani e sui cromosomi sessuali.

Alla fine del 1975, in vari cromosomi umani era localizzato il seguente numero di geni (A.F. Zakharov, 1977): 1 cromosoma - 24 geni; 2 cromosomi - 10, 3-2, 4-3, 5-3, 6-14, 7-4, 8-1, 9-8, 10-5, 11-4, 12-10, 13-3, 14 -3, 15-6, 16-4, 17-14, 18-1, 19-4, 20-3, 21-4, 22-1; Cromosoma Y - 2; Cromosoma X: 95 geni.

Metodo citogenetico

Basato sullo studio dei cromosomi umani in condizioni normali e patologiche. Normalmente, un cariotipo umano comprende 46 cromosomi: 22 paia di autosomi e due cromosomi sessuali. L'uso di questo metodo ha permesso di identificare un gruppo di malattie associate a cambiamenti nel numero di cromosomi o cambiamenti nella loro struttura. Tali malattie sono chiamate cromosomiche.

Il materiale per l'analisi del cariotipo è molto spesso i linfociti del sangue. Il sangue viene prelevato da una vena negli adulti e da un dito, dal lobo dell'orecchio o dal tallone nei neonati. I linfociti vengono coltivati ​​in uno speciale mezzo nutritivo, che, in particolare, contiene sostanze aggiunte che "costringono" i linfociti a dividersi intensamente attraverso la mitosi. Dopo qualche tempo, alla coltura cellulare viene aggiunta la colchicina. La colchicina arresta la mitosi a livello della metafase. È durante la metafase che i cromosomi sono più condensati. Successivamente, le cellule vengono trasferite su vetrini, essiccate e colorate con vari coloranti. La colorazione può essere a) di routine (i cromosomi vengono colorati in modo uniforme), b) differenziale (i cromosomi acquisiscono striature incrociate, con ciascun cromosoma che ha un modello individuale). La colorazione di routine consente di identificare le mutazioni genomiche, determinare l'affiliazione di gruppo di un cromosoma e scoprire in quale gruppo è cambiato il numero di cromosomi. La colorazione differenziale consente di identificare le mutazioni cromosomiche, determinare il cromosoma in base al numero e scoprire il tipo di mutazione cromosomica.

Nei casi in cui è necessario condurre un'analisi cariotipica del feto, le cellule del liquido amniotico (liquido amniotico) - una miscela di cellule simili a fibroblasti ed epiteliali - vengono prelevate per la coltivazione.

Le malattie cromosomiche includono: sindrome di Klinefelter, sindrome di Turner-Shereshevsky, sindrome di Down, sindrome di Patau, sindrome di Edwards e altre.

I pazienti con sindrome di Klinefelter (47, XXY) sono sempre uomini. Sono caratterizzati da sottosviluppo delle gonadi, degenerazione dei tubuli seminiferi, spesso ritardo mentale e crescita elevata (a causa delle gambe sproporzionatamente lunghe).

La sindrome di Turner-Shereshevsky (45, X0) è stata osservata nelle donne. Si manifesta con pubertà ritardata, sottosviluppo delle gonadi, amenorrea (assenza di mestruazioni) e infertilità. Le donne con la sindrome di Turner-Shereshevskij sono basse, il loro corpo è sproporzionato - la parte superiore del corpo è più sviluppata, le spalle sono larghe, il bacino è stretto - gli arti inferiori sono accorciati, il collo è corto con pieghe, il "mongoloide" ” forma degli occhi e una serie di altri segni.

La sindrome di Down è una delle malattie cromosomiche più comuni. Si sviluppa come risultato della trisomia sul cromosoma 21 (47; 21, 21, 21). La malattia è facilmente diagnosticabile, poiché presenta una serie di segni caratteristici: arti accorciati, cranio piccolo, ponte nasale piatto e largo, rime palpebrali strette con un'incisione obliqua, presenza di una piega nella palpebra superiore, ritardo mentale. Spesso si osservano anche disturbi nella struttura degli organi interni.

Le malattie cromosomiche insorgono anche a causa di cambiamenti nei cromosomi stessi. Pertanto, la cancellazione del braccio p dell'autosoma n. 5 porta allo sviluppo della sindrome del "grido del gatto". Nei bambini con questa sindrome, la struttura della laringe è interrotta e nella prima infanzia hanno un peculiare timbro vocale "miagolante". Inoltre, vi è un ritardo dello sviluppo psicomotorio e della demenza.

Molto spesso, le malattie cromosomiche sono il risultato di mutazioni avvenute nelle cellule germinali di uno dei genitori.

Metodo biochimico

Consente di rilevare disturbi metabolici causati da cambiamenti nei geni e, di conseguenza, cambiamenti nell'attività di vari enzimi. Le malattie metaboliche ereditarie si dividono in malattie del metabolismo dei carboidrati (diabete mellito), del metabolismo degli aminoacidi, dei lipidi, dei minerali, ecc.

La fenilchetonuria è una malattia del metabolismo degli aminoacidi. La conversione dell'aminoacido essenziale fenilalanina in tirosina viene bloccata, mentre la fenilalanina viene convertita in acido fenilpiruvico, che viene escreto nelle urine. La malattia porta al rapido sviluppo della demenza nei bambini. La diagnosi precoce e la dieta possono fermare lo sviluppo della malattia.

42. Diagnosi prenatale delle malattie congenite ed ereditarieè una branca complessa della medicina in rapido sviluppo. Lei usa e diagnostica ecografica (ultrasuoni) e tecnologia operativa (biopsia dei villi coriali, amnio- e cordocentesi, biopsia dei muscoli e della pelle del feto), e metodi di laboratorio (citogenetica, biochimica, genetica molecolare).

La diagnosi prenatale è estremamente importante nella consulenza genetica medica, poiché consente di passare dalla previsione probabile a quella univoca della salute del bambino nelle famiglie con complicanze genetiche. Attualmente la diagnosi prenatale viene effettuata nel primo e nel secondo trimestre di gravidanza, cioè nei periodi in cui, se viene rilevata una patologia, è ancora possibile interrompere la gravidanza. Oggi è possibile diagnosticare quasi tutte le sindromi cromosomiche e circa 100 malattie ereditarie per le quali il difetto biochimico è stato accertato in modo affidabile.

Diagnosi prenatale- diagnostica prenatale completa per rilevare la patologia nella fase di sviluppo intrauterino. Consente il rilevamento di oltre il 98% dei feti affetti da sindrome di Down (trisomia 21); trisomia 18 (nota come sindrome di Edwards) circa il 99,9%; trisomia 13 (sindrome di Patau) circa il 99,9%, oltre il 40% dei disturbi dello sviluppo cardiaco, ecc. Se il feto ha una malattia, i genitori, con l'aiuto di un medico consulente, valutano attentamente le possibilità della medicina moderna e le proprie in termini di riabilitazione del bambino. Di conseguenza famiglia prende una decisione sul destino del bambino e decide se continuare la gravidanza o interromperla.

La diagnostica prenatale comprende anche la determinazione della paternità nelle prime fasi della gravidanza, nonché la determinazione del sesso del feto.

Indicazioni per la diagnosi prenatale: presenza di una malattia ereditaria in famiglia; età della madre superiore a 37 anni; portatore materno del gene per una malattia recessiva legata all'X; la presenza in passato di aborti spontanei all'inizio della gravidanza, nati morti, bambini con difetti dello sviluppo, patologia cromosomica; la presenza di riarrangiamenti strutturali dei cromosomi in uno dei genitori; eterozigosi di entrambi i genitori per una coppia di alleli in patologia con un tipo di eredità autosomica recessiva; zona di maggiore radiazione di fondo.

Attualmente vengono utilizzati metodi indiretti e diretti di diagnosi prenatale. Con metodi indiretti, viene esaminata la donna incinta (metodi ostetrici e ginecologici, siero sanguigno per l'alfa-fetoproteina), con metodi diretti - il feto.

I metodi diretti che si verificano senza danno tissutale e senza intervento chirurgico includono l'ecografia. I metodi diretti che comportano la violazione dell'integrità dei tessuti comprendono la biopsia corionica, l'amniocentesi, la cordocentesi e la fetoscopia.

Ecografia, ecografia– è l’uso degli ultrasuoni per ottenere un’immagine del feto e delle sue membrane, lo stato della placenta.

Alla 5a settimana di gravidanza è già possibile ottenere un'immagine delle membrane dell'embrione, alla fine della 6a settimana si può registrare la sua attività cardiaca e alla 7a settimana è possibile ottenere un'immagine del nascituro. bambino stesso.

Nei primi due mesi di gravidanza, l'ecografia non rivela ancora anomalie nello sviluppo del feto, ma può determinarne la vitalità. A 12 - 20 settimane di gravidanza è già possibile diagnosticare una gravidanza gemellare, localizzazione della placenta, assenza del cervello o del midollo spinale, difetti del sistema scheletrico, chiusura del tubo neurale, fusione dei canali naturali del tratto gastrointestinale tratto.

Il metodo è sicuro, quindi la durata dello studio non è limitata e può essere ripetuto. Durante una gravidanza normale viene eseguita una doppia ecografia e durante una gravidanza a rischio di complicanze viene eseguita ad intervalli di 2 settimane.

L'ecografia fetale è obbligatoria se: genitori e parenti prossimi presentano malformazioni congenite; malattie extragenitali in una donna incinta, ad esempio ipertensione, diabete mellito, tireotossicosi, malattie cardiache, obesità, ecc.; la presenza di bambini nati morti, morte perinatale di due o più bambini; minaccia di aborto spontaneo, sanguinamento; aumento di peso insufficiente durante la gravidanza; discrepanza tra la dimensione dell'utero e la durata della gravidanza; nascite multiple; fibromi dell'utero.

In generale, l'ecografia consente di ottenere dati sulla dimensione del feto (lunghezza del corpo, anca, spalla, diametro della testa), sulla presenza di dismorfismi, sul funzionamento del cuore, sul volume del liquido nella membrana embrionale e sulla dimensione della placenta.

Gli ultrasuoni possono anche rilevare alcuni difetti dello sviluppo del feto. Ad esempio, l'assenza del cervello e del midollo spinale, quantità eccessive di liquido cerebrospinale nella cavità cranica, anomalie nella struttura dei reni, sviluppo anormale degli arti, dei polmoni, difetti congeniti multipli, difetti cardiaci, edema del feto e placenta.

L'ecografia della placenta consente di determinarne la posizione, la presenza di distacco delle sue singole sezioni, cisti, segni di invecchiamento, assottigliamento o ispessimento della placenta.

Scansione ecografica Doppler, scansione color Doppler riflettono la circolazione sanguigna del feto.

Tomografia NMR Il feto ci consente di identificare anomalie strutturali che non vengono rilevate dagli ultrasuoni, ad esempio anomalie cerebrali minori, sclerosi tuberosa, anomalie della struttura renale, ecc.

Vengono spesso utilizzati tre metodi di ricerca: il livello di alfa-fetoproteina (una speciale proteina embrionale), il contenuto di gonadotropina corionica umana (un ormone prodotto dalla placenta durante la gravidanza) e di estriolo libero (un ormone sessuale femminile) nel sangue di una donna nel 2o trimestre di gravidanza . Le deviazioni di questi indicatori dalla norma servono come indicatori di alto rischio per il feto.

Il contenuto di alfa-fetoproteina nei fluidi biologici aumenta in caso di malformazioni fetali multiple, spina bifida, quantità eccessive di liquido cerebrospinale nell'area cranica, assenza del cervello o del midollo spinale, malformazioni del tratto gastrointestinale, difetti della parte anteriore dell'addome parete, anomalie renali, insufficienza fetoplacentare (lavoro insufficiente della placenta), ritardo dello sviluppo fetale, gravidanze multiple, preeclampsia, conflitto Rh, epatite virale B.

La concentrazione di alfa-fetoproteina nel sangue di una donna incinta si riduce in caso di malattie cromosomiche nel feto, ad esempio la malattia di Down, o in presenza di diabete mellito di tipo I nella donna incinta.

Attualmente, il test dell'alfa-fetoproteina viene effettuato nel 1o trimestre di gravidanza contemporaneamente alla determinazione della proteina A specifica della gravidanza, che consente di diagnosticare la malattia di Down e alcune altre anomalie cromosomiche nel feto già a 11-13 settimane.

La gonadotropina corionica (CG) viene determinata già tra l'ottavo e il nono giorno dopo il concepimento. Quando si esamina il sangue di una donna nel 2o trimestre di gravidanza, un aumento dei livelli di hCG indica un ritardo della crescita intrauterina, un alto rischio di morte fetale, distacco della placenta e altri tipi di insufficienza fetoplacentare (distruzione della placenta).

Studio del livello della proteina I della gravidanza (proteina Schwangerschaft I) nel plasma sanguigno delle donne già nel 1o trimestre di gravidanza serve come indicatore delle malattie cromosomiche del feto.

Biopsia dei villi coriali- Questo è il prelievo del tessuto corionico (membrana embrionale). Viene effettuato tra l'ottava e la decima settimana. Il tessuto viene utilizzato per studi citogenetici e biochimici e per l'analisi del DNA. Utilizzando questo metodo è possibile rilevare tutti i tipi di mutazioni (gene, cromosomiche e genomiche).

Un vantaggio significativo del prelievo dei villi coriali è che può essere utilizzato nelle prime fasi dello sviluppo fetale. Cioè, se vengono rilevate anomalie nello sviluppo del feto e i genitori decidono di interrompere la gravidanza, l'aborto a 10-12 settimane è meno pericoloso che a 18-20 settimane, quando vengono resi noti i risultati dell'amniocentesi.

Amniocentesi– ottenere liquido amniotico (fluido attorno all’embrione) e cellule fetali per l’analisi. È possibile ottenere il materiale alla 16a settimana di gravidanza.

Le principali indicazioni per l'amniocentesi sono generali: l'età della donna incinta è superiore a 35 anni; livelli anomali di alfa-fetoproteina, gonadotropina corionica umana ed estriolo libero nel sangue della donna incinta; la presenza di diversi fattori di rischio gravi per la gravidanza complicazioni.

Separati: nati morti, mortalità perinatale; nascita di un bambino precedente con malattie cromosomiche o con dismorfismi; mosaicismo cromosomico equilibrato nei genitori; sindrome dell'X fragile nei parenti stretti; determinazione del sesso del feto con rischio di malattie ereditarie legate all'X ( emofilia, immunodeficienza, ecc.); malattie metaboliche ereditarie; effetto degli agenti teratogeni sul corpo della donna incinta durante i periodi critici dello sviluppo fetale; ritardo della crescita intrauterina e dismorfismo fetale secondo gli ultrasuoni; rischio di infezioni intrauterine (rosolia, citomegalia, toxoplasmosi ).

Le complicazioni con questo metodo di ricerca non superano l'1%.

Il liquido amniotico viene utilizzato per studi biochimici che rilevano mutazioni genetiche. E le cellule vengono utilizzate per l'analisi del DNA (rileva mutazioni genetiche), analisi citogenetica e rilevamento della cromatina X e Y (diagnostica mutazioni genomiche e cromosomiche).

Gli studi biochimici del liquido amniotico possono fornire informazioni preziose. Ad esempio, la diagnosi della sindrome adrenogenitale (disturbi nella sintesi degli ormoni da parte della corteccia surrenale e nel funzionamento del sistema ipotalamo-ipofisi-ovaio) in un embrione è possibile già nell'ottava settimana.

Lo studio dello spettro degli aminoacidi nel liquido amniotico permette di identificare alcune malattie metaboliche ereditarie nel feto, ad esempio l'aciduria arginina-succinica, la citrullinuria, ecc.

Lo studio del liquido amniotico viene utilizzato per identificare anomalie cromosomiche e determinare l'attività enzimatica.

Cordocentesi- prelievo di sangue dal cordone ombelicale. Il materiale viene utilizzato per studi citogenetici, genetici molecolari e biochimici. Si effettua dalla 18a alla 22a settimana.

Il vantaggio della cordocentesi rispetto all'amniocentesi è che viene raccolto il sangue fetale, che è fondamentale per la diagnosi di infezioni intrauterine, ad esempio HIV, rosolia, citomegalia, parvovirus B19.

Tuttavia, le indicazioni per la cordocentesi sono limitate a causa dell’alto rischio di complicanze, come la morte fetale intrauterina (fino al 6%) e l’aborto spontaneo (9%).

Fetoscopia- esame del feto con un endoscopio a fibre ottiche inserito nella membrana embrionale attraverso la parete anteriore dell'utero. Il metodo consente di esaminare il feto, il cordone ombelicale, la placenta ed eseguire una biopsia.

La fetoscopia ha un utilizzo molto limitato, poiché comporta un alto rischio di aborto spontaneo ed è tecnicamente difficile.

Le moderne tecnologie consentono di effettuare biopsia pelle, muscoli, fegato fetale. Il materiale viene utilizzato per la diagnosi di gravi malattie ereditarie, ad esempio genodermatosi, distrofie muscolari, glicogenosi, ecc.

Il rischio di aborto spontaneo quando si utilizzano metodi diagnostici prenatali che violano l'integrità dei tessuti è dell'1-2%.

Vescicocentesi- forare la parete della vescica fetale per prelevarne l'urina. Il materiale viene utilizzato per la ricerca in casi di malattie gravi e malformazioni del sistema urinario.

Diagnosi preimpianto delle malattie ereditarieè diventato possibile grazie all'avvento della fecondazione in vitro e all'utilizzo di copie multiple di DNA embrionale.

Esiste una tecnologia per identificare malattie come Tay-Sachs, emofilia, distrofia muscolare di Duchenne, cromosoma X fragile, ecc. Tuttavia, è disponibile per pochi centri molto grandi ed è costosa.

Sono in fase di sviluppo metodi per isolare le cellule fetali circolanti nel sangue di una donna incinta per analisi citogenetiche, genetiche molecolari e immunologiche.

Lo sviluppo e la diffusione di metodi per la diagnosi prenatale delle malattie ereditarie ridurranno significativamente l'incidenza della patologia ereditaria nei neonati.

Un metodo di studio microscopico delle strutture ereditarie di una cellula: i cromosomi. Include il cariotipo e la determinazione della cromatina sessuale.

a) Cariotipo effettuata per ottenere cromosomi in metafase.

Cariotipoè un insieme diploide di cromosomi nelle cellule somatiche allo stadio di metafase, caratteristico di una determinata specie.

Un cariotipo presentato sotto forma di diagramma è chiamato idiogramma, cariogramma o complesso cromosomico.

Per il cariotipo, la fonte di cellule più conveniente sono i linfociti (cellule del sangue periferico). Innanzitutto, si ottiene un numero sufficiente di cellule in divisione (stimolazione PHA), quindi piastre di metafase (la colchicina viene utilizzata per arrestare la divisione nella fase di metafase) con cromosomi situati separatamente (soluzione ipotonica). I preparati vengono colorati e fotografati, i cromosomi vengono ritagliati e disposti.

Per sistematizzare i cromosomi vengono utilizzate due classificazioni standard: Denver e Parigi. La classificazione di Denver si basa su due principi: la lunghezza dei cromosomi e la loro forma (metacentrica, submetacentrica, acrocentrica) e viene utilizzato il metodo di colorazione continua dei cromosomi. Secondo questa classificazione, tutti i cromosomi sono divisi in sette gruppi, ogni coppia di cromosomi ha il proprio numero. Lo svantaggio della classificazione è la difficoltà nell'identificare i cromosomi all'interno di un gruppo.

La classificazione di Parigi si basa sulla colorazione differenziale dei cromosomi in metafase. Ogni cromosoma ha il proprio modello individuale, una chiara differenziazione lungo la lunghezza in strisce chiare e scure - dischi (segmenti). È stato sviluppato un sistema per designare la differenziazione lineare dei cromosomi (numero cromosomico, braccio, regione, segmento).

b) Determinazione della cromatina del sesso X.

Cromatina sessuale (corpo di Barr)- una massa scura e compatta che è presente nel nucleo interfasico delle cellule somatiche delle donne normali. La cromatina sessuale rappresenta un cromosoma X spiralizzato. L'inattivazione di uno dei cromosomi X è un meccanismo che riequilibra l'equilibrio dei geni nel corpo maschile e femminile. Secondo l'ipotesi di Maria Lyon, l'inattivazione del cromosoma X avviene nelle prime fasi dell'embriogenesi (giorno 14), è casuale e vengono inattivati ​​solo i bracci lunghi del cromosoma X. Dal numero di grumi di cromatina sessuale si può giudicare il numero di cromosomi X (formula n+1, dove n è il numero di corpi di Barr). Per qualsiasi numero di cromosomi X, solo un cromosoma X sarà attivo. I metodi citogenetici vengono utilizzati per diagnosticare le malattie cromosomiche (cambiamenti nel numero e nella struttura dei cromosomi), determinare il sesso e studiare il polimorfismo cromosomico dei membri delle popolazioni.

Il metodo citogenetico viene utilizzato per i seguenti scopi:

studio del cariotipo umano

diagnosi di malattie cromosomiche

studiare l'effetto mutageno di varie sostanze durante le mutazioni genetiche e cromosomiche

compilazione di mappe genetiche dei cromosomi

Fasi:

1. Coltivazione di cellule del sangue su terreni nutritivi

2. Stimolazione delle divisioni mitotiche

3. Aggiunta di colchicina per distruggere i filamenti del fuso, arrestando la divisione nella fase metafase

4. Trattamento delle cellule con una soluzione ipotonica per la libera disposizione dei cromosomi

5. Colorazione

6. Microscopia e fotografia

7. Costruire un idiogramma

La base del metodo è uno studio microscopico del cromosoma. Gli studi citologici sono diventati ampiamente utilizzati a partire dai primi anni '20. XX secolo. studiare la morfologia dei cromosomi, coltura dei leucociti per ottenere piastre metafasiche.

Lo sviluppo della moderna citogenetica umana è associato ai nomi dei citologi D. Tio e A. Levan. Nel 1956 furono i primi a stabilire che gli esseri umani hanno 46 cromosomi, che segnò l'inizio di un ampio studio sui cromosomi mitotici e meiotici umani.

Nel 1959, gli scienziati francesi D. Lejeune, R. Turpin e M. Gautier stabilirono la natura cromosomica della malattia di Down. Negli anni successivi furono descritte molte altre sindromi cromosomiche comunemente riscontrate negli esseri umani. La citogenetica è diventata la branca più importante della medicina pratica. Attualmente, il metodo citogenetico viene utilizzato per diagnosticare malattie cromosomiche, compilare mappe genetiche dei cromosomi, studiare il processo di mutazione e altri problemi della genetica umana.

Nel 1960 a Denver fu sviluppata la prima classificazione internazionale dei cromosomi umani. Si basa sulla dimensione dei cromosomi e sulla posizione della costrizione primaria: il centromero. Tutti i cromosomi sono divisi per forma in metacentrici, submetacentrici e acrocentrici e divisi in 7 gruppi, designati dalle lettere latine A, B, C, D, E, F, G. Ad ogni coppia di cromosomi è stato assegnato un numero di serie da 1 a 22 , evidenziati separatamente e denominati in lettere latine: cromosomi sessuali X e Y.

Nel 1971, alla Conferenza di genetica di Praga, oltre alla classificazione di Denver, furono presentati metodi per la colorazione differenziale dei cromosomi, grazie ai quali ogni cromosoma acquisisce il proprio modello unico, che aiuta nell'identificazione accurata.

Le informazioni di base sulla morfologia dei cromosomi umani sono state ottenute studiandoli nelle metafasi della mitosi e nella profase - metafase della meiosi. È importante che il numero di cellule in divisione sia elevato. Il lavoro citogenetico più importante è stato eseguito sui linfociti del sangue periferico, poiché la coltura dei linfociti per 2-3 giorni in presenza di fitoemoagglutinina consente di ottenere piastre metafasiche per l'analisi cromosomica.

Le piastre metafasiche a strato singolo con cromosomi disposti separatamente sono sottoposte ad analisi citogenetica. Per fare ciò, le cellule in divisione vengono trattate con colchicina e alcune sostanze chimiche.

Una fase importante dell'analisi citogenetica è la colorazione dei preparati risultanti. Viene effettuato utilizzando semplici metodi differenziali e fluorescenti.

I progressi nella citogenetica molecolare umana rendono possibile lo sviluppo di nuovi metodi per lo studio dei cromosomi. Pertanto, vale la pena notare il metodo di ibridazione fluorescente, che consente di studiare una vasta gamma di questioni: dalla localizzazione dei geni alla decifrazione di riarrangiamenti complessi tra diversi cromosomi.

Pertanto, la combinazione di metodi citogenetici e genetici molecolari nella genetica umana rende le possibilità di diagnosi di anomalie cromosomiche quasi illimitate.

Tra i tanti metodi per studiare la patologia ereditaria umana, il metodo citogenetico è uno dei principali. Con l'aiuto della ricerca citogenetica nella genetica umana, è possibile risolvere problemi complessi come l'analisi della base materiale dell'ereditarietà e del cariotipo in condizioni normali e patologiche e studiare alcuni modelli di mutazione e processi evolutivi. Tutte le malattie cromosomiche nell'uomo sono state scoperte utilizzando il metodo citogenetico. Per effettuarlo si utilizza una coltura di linfociti del sangue periferico, fibroblasti cutanei e midollo osseo. Classificazione dei cromosomi umani, metodi di individualizzazione

cromosomi utilizzando vari tipi di colorazione, l'organizzazione molecolare dei cromosomi, il sesso cromosomico umano: tutti questi argomenti saranno trattati in un seminario sulla genetica medica, che sarà pubblicato poco dopo questa monografia.

La citogenetica umana occupa un posto speciale nella genetica medica. Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte dei molteplici difetti e disturbi della differenziazione sessuale nell'uomo sono associati a vari disturbi strutturali e numerici nel sistema autosomico e gonosomico. Fino a poco tempo fa, utilizzando il metodo citogenetico, era possibile giudicare solo il cariotipo, il numero esatto e la struttura dei cromosomi. Con l'introduzione dei metodi di citogenetica molecolare ad alta risoluzione nella pratica sanitaria, è stato possibile “raccogliere indizi” su patologie che non potevano essere diagnosticate utilizzando metodi citogenetici di routine. La diagnostica del DNA e l'ibridazione degli acidi nucleici sono state sviluppate e introdotte nella citogenetica clinica sul posto, che ha contribuito a chiarire la natura di un gran numero di sindromi da microdelezione (Vorsanova S.G. et al., 1998, 1999, 2006); Sono comparsi sistemi informatici per l'analisi cromosomica che consentono l'analisi automatica dei cromosomi e l'introduzione di un rilevamento multicolore molto efficiente delle sonde del DNA. Un lavoro di grande successo in questa direzione è svolto dai laboratori del Centro scientifico per la salute mentale (diretto da Yu.B. Yurov) e dall'Istituto di ricerca di pediatria e chirurgia pediatrica di Mosca (diretto da S.G. Vorsanova), che ha creato un cromosoma originale -raccolta specifica di sonde di DNA per tutti i cromosomi umani e le loro aree separate.

La necessità della ricerca citogenetica è dettata dalla presenza di un numero enorme di malattie cromosomiche. Sono già stati descritti circa 1000 tipi di disturbi cromosomici, per più di 100 di essi il quadro clinico è stato chiaramente definito. La frequenza delle anomalie cromosomiche tra i neonati è di circa l'1%, tra i nati morti questa cifra è del 6-7%. Nei bambini nati con uno sviluppo psicomotorio ritardato e con malformazioni degli organi interni, le malattie cromosomiche si verificano nell'1-30%. Inoltre, è noto che almeno il 60% circa degli aborti spontanei nel primo trimestre di gravidanza (nei primi giorni di gravidanza queste cifre sono ancora più elevate) sono associati ad aberrazioni cromosomiche.

Le anomalie cromosomiche interrompono drasticamente l'embriogenesi. Durante questo periodo, il periodo della morfogenesi, fino a 1000 geni localizzati in tutti i cromosomi prendono parte allo sviluppo della futura prole, quindi una mutazione cromosomica o genomica può portare all'aborto spontaneo (Bochkov N.P., 2004). Circa 1/3 degli ovuli fecondati muoiono nella prima settimana di gravidanza. Nel secondo trimestre le anomalie cromosomiche causano aborti spontanei nel 25-30% dei casi. Dopo la 20a settimana di gravidanza, le anomalie cromosomiche si verificano solo nel 10% dei casi. Con una storia ostetrica gravata in coppie sposate con ripetuti aborti spontanei, nati morti o la nascita di bambini con difetti dello sviluppo, le anomalie cromosomiche vengono rilevate nel 5%.

Tra gli altri contingenti, anomalie cromosomiche si riscontrano nei bambini con ritardo mentale - in media nel 15% (principalmente a causa di riarrangiamenti strutturali). Nei pazienti con differenziazione sessuale alterata, la frequenza dei disturbi cromosomici varia dal 20 al 50% (il mosaicismo si riscontra nel 50% dei casi). Nelle pazienti con amenorrea primaria e secondaria, la frequenza delle anomalie cromosomiche varia dal 10 al 50% (più del 90% sono anomalie numeriche e mosaicismo). Nell'infertilità maschile, la frequenza dei cromosomi anomali raggiunge il 10-15% (fino al 70% - disturbi numerici e mosaicismo).

La conoscenza della genetica medica, inclusa la citogenetica, è necessaria per ostetrici-ginecologi, pediatri, endocrinologi, psiconeurologi, patologi e altri specialisti. Esiste un numero sufficiente non solo di bambini, ma anche di pazienti adulti che presentano disturbi psiconeurologici, disturbi della sfera sessuale o della funzione riproduttiva associati a un disturbo dell'apparato cromosomico.

Storicamente, i medici hanno iniziato a studiare le malattie cromosomiche prima che fosse stabilito il numero esatto di cromosomi umani. Le sindromi di Down, Klinefelter e Shereshevsky-Turner sono state descritte clinicamente molto prima della scoperta dell'eziologia cromosomica di queste malattie.

Con la scoperta del cromosoma “extra” nella sindrome di Down (Lejeune J. et al., 1959), un nuovo concetto è entrato in medicina: le “cromosomopatie” o “malattie cromosomiche”.

Attualmente, le malattie cromosomiche includono tali forme di patologia in cui, di regola, si osservano disturbi mentali e molteplici difetti congeniti di vario tipo.

sistemi del corpo umano. La base genetica di tali condizioni sono cambiamenti numerici o strutturali nei cromosomi osservati nelle cellule somatiche o germinali.

Il termine “malattia” in relazione alle anomalie cromosomiche non è sempre usato in modo corretto. La malattia è un processo, cioè cambiamento naturale dei sintomi e delle sindromi nel tempo. La malattia ha un prodromo, un esordio, uno stadio di pieno sviluppo ed uno stato iniziale. L'insieme di segni specifici che caratterizzano qualsiasi anomalia cromosomica è costituzionale, congenito e questi segni non sono progressivi. In altre parole, le anomalie congenite dello sviluppo, che si basano su anomalie del cariotipo, differiscono dalle malattie nel senso comune del termine per un brusco cambiamento nella fase del processo nel tempo. La fase processuale in questo caso avviene durante lo sviluppo embrionale. Per questi motivi l’uso del termine “malattie cromosomiche” deve essere utilizzato con piena consapevolezza della sua unicità.

Uno dei compiti più importanti della genetica medica, e soprattutto della citogenetica clinica umana, è chiarire la connessione tra anomalie cromosomiche e difetti dello sviluppo. Una soluzione positiva a questo problema consentirebbe, a sua volta, di stabilire il ruolo di ogni singolo cromosoma nello sviluppo embrionale umano; questo, ovviamente, aiuterebbe i citogenetici a compilare mappe citologiche di ogni singolo locus cromosomico e quindi a determinarne il significato per lo sviluppo e il funzionamento dell'organismo nel suo complesso.

3.2. EZIOLOGIA E CLASSIFICAZIONE DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Tra i disturbi cromosomici è consuetudine distinguere i disturbi genomici da quelli cromosomici. Negli esseri umani sono state riscontrate tutte le forme di mutazioni cromosomiche e genomiche. Le mutazioni genomiche comprendono anomalie caratterizzate da un aumento del set completo di cromosomi (poliploidia) o da un cambiamento nel numero di cromosomi in una delle coppie (aneuploidia). Le mutazioni cromosomiche strutturali comprendono tutti i tipi di riarrangiamenti riscontrati negli esseri umani: delezione (mancanza), duplicazione (raddoppio), inversione (inversione), inserzione (inserimento), traslocazione (movimento).

Si possono distinguere due tipi principali di riarrangiamenti: intracromosomico e intercromosomico. A loro volta, i riarrangiamenti possono essere bilanciati (cioè tutti i loci sono presenti nel genoma, ma la loro posizione sui cromosomi è diversa da quella originale, normale) e sbilanciati. I riarrangiamenti sbilanciati sono caratterizzati dalla perdita o dalla duplicazione di sezioni cromosomiche. I riarrangiamenti intracromosomici associati a riarrangiamenti all'interno di un braccio cromosomico sono chiamati paracentrici. Le regioni esterne prive di centromero sono chiamate frammenti e di solito vengono perse durante la mitosi.

La delezione è la perdita di parte di un cromosoma, che avviene a seguito di due rotture e una riunione, con la perdita del segmento compreso tra le rotture. Negli esseri umani è nota la perdita di 1/3 del braccio corto del cromosoma 5, chiamata sindrome del “grido del gatto” e descritta per la prima volta da J. Lejeune nel 1963.

La duplicazione è il raddoppio di un segmento cromosomico, in seguito al quale la cellula corporea diventa poliploide in questo segmento. Se la duplicazione si trova direttamente dietro la parte originale del cromosoma, si parla di duplicazione tandem. Inoltre, le duplicazioni possono essere localizzate in altre parti del cromosoma. La maggior parte di questi riarrangiamenti sono letali e le persone che sopravvivono, di norma, non sono in grado di riprodursi.

In caso di inversione, una sezione del cromosoma gira di 180° e le estremità rotte si collegano in un nuovo ordine. Se la regione invertita include un centromero, questa inversione è chiamata pericentrica. Se l'inversione interessa solo un braccio del cromosoma si parla di paracentrica. I geni nella regione invertita del cromosoma si trovano nell'ordine inverso rispetto a quello originale nel cromosoma.

I riarrangiamenti intercromosomici includono le traslocazioni: lo scambio di segmenti tra cromosomi. Si distinguono i seguenti tipi di traslocazioni:

Traslocazione reciproca, quando due cromosomi si scambiano reciprocamente segmenti (traslocazione bilanciata); come l'inversione non provoca effetti anomali in chi lo indossa;

Traslocazione non reciproca - quando un segmento di un cromosoma viene trasferito a un altro;

Traslocazione del tipo a giunzione centrica - quando, dopo le rotture nella regione pericentromerica, due frammenti con centromeri sono collegati in modo tale che il loro centromero si unisca formandone uno solo. L'unione reciproca di due cromosomi acrocentrici dei gruppi D e G porta alla formazione di un cromosoma meta o submetacentrico. Questa traslocazione è chiamata Robertsoniana.

Riso. 3.3. Traslocazione t(5;14)

La traslocazione della sindrome di Down avviene esattamente in questo modo, mentre i pazienti presentano sintomi gravi della malattia di Down, ma il loro cariotipo ha solo 46 cromosomi, con due cromosomi 21, il terzo viene solitamente traslocato in uno dei cromosomi del gruppo D o G. Uno studio su i cariotipi dei genitori di questi bambini hanno mostrato che molto spesso i genitori fenotipicamente normali (di solito le madri) hanno 45 cromosomi e esattamente la stessa traslocazione del cromosoma 21 del bambino.

La classificazione delle malattie cromosomiche si basa sul tipo di anomalia cromosomica e sulla natura dello squilibrio del materiale cromosomico del cariotipo corrispondente. Sulla base di questi principi, le anomalie cromosomiche vengono divise in tre gruppi:

Anomalie numeriche sui singoli cromosomi;

Violazione della molteplicità dell'insieme aploide completo di cromosomi;

Riarrangiamenti strutturali dei cromosomi.

I primi due gruppi si riferiscono alle mutazioni genomiche e il terzo gruppo si riferisce alle mutazioni cromosomiche. Inoltre, è necessario tenere conto del tipo di cellule in cui si è verificata la mutazione (nei gameti o negli zigoti) e tenere presente anche se la mutazione è stata ereditata o se si è verificata di nuovo. Pertanto, quando si diagnostica una malattia cromosomica, è necessario considerare:

Tipo di mutazione;

Un cromosoma specifico;

Forma (intera o mosaico);

Caso ereditato o non ereditario.

La maggior parte delle anomalie cromosomiche che si verificano nei set cromosomici umani sono associate a una violazione del numero di cromosomi. La poliploidia si verifica a seguito di un'interruzione del normale ciclo mitotico: la duplicazione cromosomica non è accompagnata dalla divisione del nucleo e della cellula. Esempi di poliploidia che sono stati descritti negli esseri umani sono la triploidia (69,XXX; 69,XXY) e la tetraploidia (92,XXXX; 92,XXXY). Questi disturbi sono incompatibili con la vita e si riscontrano nel materiale proveniente da aborti spontanei o feti e nei nati morti, e talvolta nei neonati, la cui aspettativa di vita con tali anomalie è, di regola, solo di pochi giorni.

L'aneuploidia si verifica come risultato della non disgiunzione dei cromosomi durante le divisioni meiotiche o la mitosi. Il termine “non disgiunzione” indica l’assenza di separazione dei cromosomi (nella meiosi) o dei cromatidi (nella mitosi) in anafase. Come risultato della non-giunzione compaiono gameti con un numero anormale di cromosomi.

I cambiamenti strutturali nei cromosomi umani sono molto meno comuni delle aberrazioni numeriche. I riarrangiamenti strutturali possono essere cromosomici e cromatidici, accompagnati da una variazione della quantità di materiale genetico (delezioni e duplicazioni) o ridotti solo al suo movimento (inversioni, inserzioni, traslocazioni). Il riarrangiamento può coinvolgere uno o più cromosomi con diverse rotture e connessioni. A volte nel corpo si possono trovare cellule con cariotipi diversi. Questa combinazione di cariotipo viene solitamente definita “mosaicismo”.

La maggior parte delle malattie cromosomiche si verificano sporadicamente a causa di mutazioni genomiche e cromosomiche nei gameti di genitori sani o nelle prime divisioni dello zigote. I cambiamenti cromosomici nei gameti portano allo sviluppo delle cosiddette forme complete o regolari di disturbo del cariotipo, e i corrispondenti cambiamenti nei cromosomi nelle prime fasi dello sviluppo embrionale causano la comparsa di mosaicismo somatico o organismi mosaicati (la presenza nel corpo di due o più linee cellulari con diverso numero di cromosomi). Il mosaicismo può influenzare sia i cromosomi sessuali che gli autosomi. Negli esseri umani, le forme a mosaico si trovano più spesso nel sistema dei cromosomi sessuali. I mosaici, di regola, hanno più forme di malattia "cancellate" rispetto alle persone con un numero alterato di cromosomi in ciascuna cellula. Pertanto, un bambino con la sindrome di Down a mosaico può avere un'intelligenza praticamente normale, ma permangono ancora i segni fisici di questa malattia.

Il numero di cellule anormali può essere diverso: più ce ne sono, più pronunciato è il complesso dei sintomi di una particolare malattia cromosomica. In alcuni casi, la percentuale di cellule anomale è così piccola che la persona appare fenotipicamente sana.

Stabilire il mosaicismo non è così semplice, poiché il clone di cellule anomale tende ad essere eliminato durante l'ontogenesi. In altre parole, il numero di tali cellule può essere relativamente piccolo in un adulto, mentre nel periodo embrionale e nel primo periodo postnatale la loro proporzione era piuttosto elevata, il che ha portato allo sviluppo di sintomi clinici pronunciati della malattia. Tuttavia, nonostante le ben note difficoltà dello studio del mosaicismo, la sua scoperta e ricerca chiariscono il problema delle forme cancellate e rudimentali delle malattie cromosomiche.

Qualsiasi cromosoma del cariotipo di una persona può essere coinvolto in cambiamenti numerici o strutturali. Sulla base di ciò, si può osservare un'ampia varietà di forme cromosomiche descritte. La citogenetica pratica deve costantemente affrontare il rilevamento di anomalie cromosomiche quando si studiano varie cellule e tessuti in diversi periodi dello sviluppo umano. La classificazione dei singoli cromosomi che possono essere coinvolti in anomalie cromosomiche, e quindi l'identificazione delle sindromi cromosomiche, è ora un problema facilmente risolvibile grazie all'introduzione dei metodi di individualizzazione dei cromosomi nell'analisi cromosomica: vari tipi di colorazione della lunghezza; ibridazione degli acidi nucleici

acidi alti sul posto, metodo di ibridazione genomica comparativa, metodo spettroscopico di analisi cromosomica. Recentemente, l'analisi FISH utilizza talvolta sonde di DNA multicolori, che consentono di rilevare rapidamente riarrangiamenti cromosomici qualitativi e quantitativi.

3.3. PATOGENESI E CARATTERISTICHE CLINICHE DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Le anomalie cromosomiche derivano dal fatto che i cambiamenti nella quantità o qualità dell'informazione genetica nella direzione del suo eccesso o carenza interrompono il funzionamento del normale programma genetico dell'ontogenesi (sviluppo individuale dell'organismo). La natura e la gravità delle malattie cromosomiche dipendono dal tipo di anomalia e dai cromosomi coinvolti. Le sindromi cromosomiche sono solitamente caratterizzate da malformazioni multiple, indipendentemente dal tipo di aberrazione cromosomica. Numerosi studi su vari tipi di danni cromosomici e sulle deviazioni dello sviluppo che causano ci permettono di concludere che nella patogenesi delle malattie cromosomiche il posto principale è occupato dai disturbi dello sviluppo fisico (somatico) e mentale.

Comune a tutte le forme di anomalie cromosomiche è la molteplicità dei danni a vari sistemi e organi. I disturbi dello sviluppo possono essere osservati in una vasta gamma: dalla morte e l'eliminazione degli zigoti nelle prime fasi della scissione ai disturbi compatibili con l'esistenza postnatale. Uno studio clinico e citogenetico approfondito delle anomalie cromosomiche consente di identificare una serie di segni che si riscontrano in varie combinazioni e con vari gradi di gravità in tutti gli individui affetti. Tali segni includono ritardo mentale, ritardo dello sviluppo pre e postnatale, anomalie di molti sistemi di organi, in particolare della regione maxillo-facciale, dello scheletro, dei sistemi cardiovascolare e genito-urinario. In particolare, displasia craniofacciale, forma e posizione anomale delle orecchie, ipertelorismo, epicanto, palato gotico, anomalie strutturali delle rime palpebrali e dei pomi, cambiamenti specifici nella struttura della pelle sui palmi e sulle piante dei piedi, anomalie nella struttura e nella posizione delle orecchie si notano le dita degli arti inferiori e superiori, ecc.

Tutti i segni diagnostici riscontrati nelle malattie cromosomiche possono essere divisi in tre gruppi.

Il primo gruppo comprende un insieme di segni che permettono solo di sospettare un'anomalia cromosomica. Questi sono segni comuni (alcuni di essi sono elencati sopra): sottosviluppo fisico, numerose dismorfie del cervello e del cranio facciale, piede torto, clinodattilia dei mignoli, alcune malformazioni degli organi interni (cuore, reni, polmoni).

Il secondo gruppo comprende segni che si verificano principalmente in alcune malattie cromosomiche. La loro combinazione consente nella maggior parte dei casi di diagnosticare un'anomalia cromosomica. Tra i segni caratteristici più comuni della trisomia 13 figurano un profondo ritardo dello sviluppo fisico e mentale (100%), ipertelorismo (90%) e orecchie malformate basse (90%). Nella trisomia 18 si segnalano dolicocefalia (90%), grave ritardo dello sviluppo psicomotorio e fisico (100%), difficoltà di deglutizione, problemi di alimentazione (100%), micrognazia e sterno corto (90%).

Il terzo gruppo comprende segni caratteristici di una sola anomalia cromosomica, ad esempio "grido di gatto" nella sindrome 5p-, alopecia nella sindrome 18p.

Studiando la correlazione tra fenotipo e cariotipo, è stata fatta un'importante conclusione che quanto più materiale cromosomico viene perso o acquisito, tanto più forti sono le deviazioni dello sviluppo, quanto prima compaiono nell'ontogenesi. Pertanto, le anomalie dei cromosomi di grandi dimensioni sono molto rare. Inoltre, la mancanza di materiale genetico colpisce il corpo più gravemente del suo eccesso, e quindi le monosomie complete (specialmente nei bambini nati vivi) sono molto meno comuni delle trisomie complete. La gravità del quadro clinico non dipende solo dalla dimensione del cromosoma coinvolto nel processo patologico, ma anche dalla sua composizione qualitativa è di grande importanza. Ad esempio, le trisomie complete nei nati vivi si trovano più spesso sugli autosomi 13, 18, 21. Ciò è dovuto al fatto che questi cromosomi contengono più eterocromatina che eucromatina. La base di quest'ultimo è costituita da regioni attive contenenti geni che controllano lo sviluppo delle caratteristiche dell'organismo. E, naturalmente, la cellula che manca di geni che determinano la produzione di proteine

partecipare a reazioni biochimiche chiave che garantiscono la vitalità cellulare.

I disturbi cromosomici sono caratterizzati da un aumento della frequenza di morte fetale e da una diminuzione della vitalità dei nati vivi. Tuttavia, con alcune anomalie cromosomiche, la sopravvivenza fino all’età adulta è possibile. Prima di tutto, questo si riferisce a un gruppo di sindromi associate a patologie nel sistema dei cromosomi sessuali. Un disturbo generale dell'equilibrio genetico causato da anomalie nel sistema dei cromosomi sessuali è molto meno fatale per lo sviluppo dell'organismo rispetto alle aberrazioni autosomiche, quindi la presenza di disturbi gonosomici nel cariotipo umano è compatibile non solo con la nascita, ma anche con vitalità normale e talvolta anche con fenotipo normale.

Numerosi studi condotti su ampie popolazioni di neonati e adulti sani, nonché su varie popolazioni di persone con ritardo mentale, hanno stabilito che le anomalie dei cromosomi sessuali tra le persone con ritardo mentale sono 4-5 volte più comuni che nei neonati.

È stato accertato che il 17-25% degli uomini affetti dalla sindrome di Klinefelter hanno un'intelligenza ridotta. Un cromosoma X in più nelle donne potrebbe comportare una riduzione dell’intelligenza ancora maggiore rispetto agli uomini.

Esiste una correlazione diretta tra il numero di cromosomi X extra e il grado di ritardo mentale. Se la presenza di un cromosoma X in più non è sempre accompagnata da ritardo mentale (sindromi XXY, XXX), la presenza di due cromosomi X in più dà sempre un'immagine di ritardo mentale (valori medi di QI nei pazienti con cariotipo 48, XXXY 52,5 e con cariotipo 49, XXXXX - 35,2). La sindrome di Shereshevskij-Turner è più rara tra le donne con ritardo mentale.

Le cause del ritardo mentale nelle aberrazioni auto e gonosomiche risiedono ovviamente in gravi disturbi dell'equilibrio genetico e nei conseguenti disturbi in molte funzioni enzimatiche.

Come accennato in precedenza, le manifestazioni cliniche delle stesse forme di malattie cromosomiche variano notevolmente: dall'effetto letale a deviazioni minori. Il motivo per cui ciò accade non è chiaro: fattori genotipici o fattori ambientali giocano un ruolo di primo piano. Ad esempio, non esiste una risposta alla domanda

perché solo 2/3 dei casi di trisomia sul cromosoma 21 vengono eliminati nel periodo prenatale (approssimativamente lo stesso quadro si osserva con la monosomia XO).

Molti fattori sono coinvolti nella formazione delle manifestazioni cliniche (fenotipiche) delle anomalie cromosomiche. Tra questi, innanzitutto, va segnalato:

Genotipo dell'organismo;

La composizione genetica del singolo cromosoma coinvolto nell'aberrazione cromosomica;

Tipo di aberrazione e dimensione del materiale cromosomico mancante o in eccesso;

Il grado di mosaicismo del corpo in termini di cellule aberranti.

La gravità delle manifestazioni cliniche dipende dal rapporto tra cloni cellulari normali e anormali;

Fattori ambientali;

Stadio ontogenetico dello sviluppo dell'organismo.

Sulla base dei dati presentati, si dovrebbe concludere che c'è ancora molto poco chiaro nella patogenesi delle anomalie cromosomiche, poiché non esiste ancora un modello generale chiaro per lo sviluppo di processi patologici complessi, come le malattie cromosomiche.

3.4. FREQUENZA E PREVALENZA DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Le informazioni più complete sulla frequenza e la prevalenza delle malattie cromosomiche possono essere ottenute sulla base di studi citogenetici su aborti spontanei, nati morti e neonati. I metodi per la registrazione delle anomalie cromosomiche devono essere rigorosamente unificati. Nei neonati con malformazioni congenite e nei prematuri deve essere effettuato l'esame citogenetico; pazienti con ritardo mentale, disturbi della differenziazione sessuale, amenorrea primaria e secondaria, aborti spontanei, persone con infertilità maschile. Il metodo citogenetico può essere utilizzato in molti settori della medicina pratica e teorica (ostetricia e ginecologia, pediatria, psichiatria, endocrinologi, anatomia patologica, ecc.) - ecco perché la conoscenza della patologia cromosomica, le sue caratteristiche cliniche, i metodi diagnostici e di prevenzione svolgono un ruolo importante ruolo importante nella preparazione di un futuro medico.

Come affermato in precedenza, le anomalie cromosomiche si osservano più spesso negli aborti spontanei - fino al 60%, nei nati morti - fino al 70% e nei nati vivi - circa l'1%.

Studi clinici e citogenetici condotti su neonati con anomalie cromosomiche mostrano che la vitalità dipende dal tipo di anomalia cromosomica. La maggior parte dei neonati affetti da trisomie autosomiche muore nei primi giorni di vita. A sua volta, nei pazienti con anomalie dei cromosomi sessuali, la vitalità è leggermente ridotta. Ciò dipende dal fatto che il quadro clinico completo in questa popolazione si manifesta solo durante la pubertà, quando iniziano a funzionare i geni che determinano lo sviluppo sessuale dell'organismo e la formazione dei caratteri sessuali secondari.

Tra gli effetti delle anomalie cromosomiche nell'ontogenesi, oltre agli aborti spontanei e alle malformazioni congenite, si osserva nell'uomo il fenomeno delle disomie uniparentali. La disomia uniparentale si verifica quando un futuro figlio riceve da uno dei genitori entrambi i cromosomi di una delle coppie (il cariotipo è rappresentato da 46 cromosomi). Di conseguenza, può verificarsi omozigosità per geni patologici recessivi, che potrebbero essere la causa di questa malattia. Esempi di disomia uniparentale sono le sindromi di Prader-Willi, Angelman, Beckwith-Wiedemann, ecc.

Le anomalie cromosomiche si verificano non solo nei primi periodi dell'ontogenesi. Un livello spontaneo di riarrangiamenti cromosomici è osservato negli esseri umani per tutta la vita (circa il 2%). Molto spesso, questi riarrangiamenti vengono solitamente eliminati, ma a un certo punto possono diventare fonte di crescita maligna. È noto che alcune anomalie cromosomiche numeriche e strutturali causano la trasformazione maligna delle cellule o causano una predisposizione allo sviluppo del cancro. La progressione del tumore si verifica spesso come risultato della comparsa di nuovi cloni cellulari portatori di vari tipi di riarrangiamenti cromosomici che sono fondamentalmente diversi dal ceppo cellulare originale. Come risultato dell'analisi di un enorme numero di tumori (oltre 25mila), che è stata riassunta e pubblicata nella quinta edizione del "Catalogo delle aberrazioni cromosomiche nel cancro", è stato possibile identificare nuovi geni, cambiamenti in cui in alcuni casi potrebbero portare a degenerazione maligna.

nio di cellule normali. Secondo l’OMS, il cancro è un termine generico che comprende più di 100 malattie che possono colpire qualsiasi parte del corpo ed è considerata una malattia del genoma. Il retinoblastoma è stato il primo tumore per il quale è stata identificata un'associazione specifica con una mutazione cromosomica prezigotica nel braccio lungo del cromosoma 13. Un classico esempio di mutazione cromosomica che determina l'insorgenza della leucemia mieloide cronica è il cosiddetto cromosoma Philadelphia. La traslocazione di sezioni dei bracci lunghi dei cromosomi 9 e 22 porta alla formazione di un cromosoma anomalo, causando alterazioni maligne nel sangue bianco. Sono note anche altre traslocazioni cromosomiche (8;21), (8;14) che portano rispettivamente allo sviluppo della leucemia mieloide acuta e del linfoma di Burkitt.

A metà degli anni '60 del secolo scorso, numerosi studi hanno dimostrato che nei pazienti con anomalie cromosomiche congenite il cancro si manifesta molte volte più spesso che nella popolazione e la predisposizione alle neoplasie in alcune sindromi ereditarie è accompagnata (o causata) da un aumento frequenza del danno cromosomico spontaneo o indotto.

Va ricordato che con l'invecchiamento del corpo aumenta il livello spontaneo di anomalie cromosomiche.

Le sindromi patologiche, accomunate dal termine “malattie cromosomiche”, sono eterogenee. Sono state descritte numerose forme diverse di anomalie cromosomiche negli esseri umani. Tuttavia, non tutti possono rivendicare l’“indipendenza” sotto forma di sindrome o malattia chiaramente definita. Ciò è dovuto al fatto che in alcuni disturbi cromosomici la condizione patologica non è direttamente causata da uno specifico riarrangiamento cromosomico.

L'incidenza complessiva delle malformazioni morfologiche nei bambini di età inferiore a 1 anno è di circa 27,2 per 1000 abitanti. Circa il 60% di essi viene rilevato nei primi 7 giorni di vita già negli istituti di maternità. Una delle cause particolari delle malformazioni sono le fessure orofasciali, che sono tra le "cinque grandi" deformità, al secondo posto in termini di frequenza.

Secondo l'Istituto Nazionale di Odontoiatria degli Stati Uniti, il 40% della popolazione mondiale presenta anomalie congenite ed ereditarie della regione craniofacciale, di cui il 15% richiede un trattamento serio.

trattamento chirurgico no. Secondo l’OMS, l’incidenza complessiva della labio-palatoschisi congenita nel mondo varia da 0,8 a 2 casi ogni 1000 nati. La distribuzione continentale è la seguente: in Asia - 1 caso ogni 500 nascite; in Europa - 1 su 700; in Africa - 1 su 1000; in Russia - 1 su 800. Secondo varie fonti, la percentuale di pazienti con anomalie congenite ed ereditarie della regione craniofacciale in Russia è di circa il 35% e ogni anno nascono più di 50mila bambini che richiedono molta attenzione da parte del servizio odontoiatrico.

Una delle malformazioni congenite più comuni tra tutte le anomalie della regione maxillo-facciale è la labio-palatoschisi, la cui frequenza nella popolazione, secondo varie fonti, varia da 1:1000 a 1:460 (annualmente a Mosca questa cifra è di circa 1: 700). Il labbro leporino e/o il palatoschisi rappresentano circa l'87% di tutte le malformazioni facciali congenite. Quasi una schisi tipica su cinque è una componente di una sindrome grave.

Delle 3 trisomie (sindrome di Down, sindrome di Patau e sindrome di Edwards) che si verificano negli esseri umani, la labioschisi e/o la palatoschisi si verificano più spesso nella sindrome di Patau (circa il 70%) e sono considerate la caratteristica più tipica di questa sindrome.

Un'analisi dell'utilizzo delle consultazioni mediche genetiche mostra che molto spesso le famiglie con malattie cromosomiche, malformazioni congenite e malattie neuropsichiatriche si rivolgono a questo tipo di assistenza medica specializzata. Il metodo citogenetico e i metodi citogenetici molecolari consentono di identificare direttamente tutte le anomalie del cariotipo. Vengono utilizzati nei casi in cui si presume che un'anomalia cromosomica sia il fattore eziologico più probabile della patologia nella famiglia.

Per le malattie causate da aberrazioni numeriche dei cromosomi, la probabilità di una recidiva nella famiglia è estremamente piccola (non supera l'1%), se è noto che nessuno dei genitori ha un'anomalia cromosomica e non esistono altri fattori di rischio ( ad esempio, l’età media della madre). L'eccezione sono le traslocazioni.

Per le famiglie che hanno già un bambino con la forma trisomica della sindrome di Down, il rischio di avere un altro bambino affetto è aumentato (1 su 50-200 nati per la sindrome di Down e 1 su 100 nati per tutte le anomalie cromosomiche).

Con le anomalie dei cromosomi sessuali, i casi ripetuti di uno qualsiasi di essi in una famiglia sono estremamente rari. Nelle sindromi XXX e XXX è stata trovata una connessione con l'età della madre. In questi casi il rischio per i fratelli viene stimato empiricamente (per ogni tipologia di anomalia) tenendo conto dell'età della madre. La prognosi più sfavorevole per le traslocazioni sarà se c'è una mutazione cromosomica bilanciata nei gameti di uno dei genitori.

Indicazioni per l'esame citogenetico:

La donna ha più di 35 anni;

La presenza di anomalie cromosomiche nel bambino precedente;

Difetti congeniti di due o più sistemi;

Difetti congeniti in combinazione con ritardo mentale;

Oligofrenia di eziologia sconosciuta;

Portatore di un riarrangiamento cromosomico familiare;

Aborti spontanei e aborti ricorrenti;

Patologia fetale rilevata mediante ecografia. Regole per la registrazione di cariotipi anomali mediante autosomi:

Qualsiasi medico che riscontra anomalie cromosomiche nella sua pratica deve conoscere le regole per la registrazione dei cariotipi normali e aberranti. È necessario ricordare quanto segue.

1. All'inizio viene indicato il numero totale di cromosomi.

3. Un autosoma aggiuntivo è indicato dal numero corrispondente e dal segno “+”, che si trova davanti al cromosoma, ad esempio: 47, XY, +21 (cariotipo maschile con sindrome di Down). La perdita di un intero cromosoma è indicata dal segno “-”, ad esempio: 45, XX, -13 (cariotipo femminile con monosomia sul cromosoma 13).

4. Il braccio corto del cromosoma, come già notato, è indicato dalla lettera latina "p", il braccio lungo - "q". Ad esempio, 46, XY, 5 r- (sindrome del "grido di gatto").

5. La traslocazione è designata dalla lettera “t” con la decodifica tra parentesi, ad esempio 45, XX, t (14/21) - una donna portatrice di una traslocazione equilibrata 14/21.

6. La presenza di più di una linea cellulare (mosaicismo) è indicata da un segno di frazione, ad esempio: 45, X/46, XX - mosaici secondo la sindrome di Shereshevsky-Turner.

Questi simboli e terminologia vengono utilizzati solo durante la colorazione di routine dei cromosomi umani. Con lo sviluppo e l'implementazione di nuovi metodi di colorazione cromosomica nella citogenetica umana, in particolare la colorazione differenziale, sono emerse diverse procedure tecniche che riproducono la striatura specifica individuale dei cromosomi in metafase. Il cromosoma cominciò a colorarsi in strisce scure e chiare (banda). Con diversi metodi di elaborazione delle preparazioni cromosomiche, le stesse bande possono essere chiare o scure.

A seconda dello scopo dello studio, nella citogenetica clinica vengono utilizzati due tipi fondamentali di colorazione differenziale. Nel primo tipo vengono utilizzati metodi che colorano il cromosoma su tutta la sua lunghezza (metodi in banda G, Q, R). Nella seconda vengono colorate in modo mirato strutture cromosomiche specifiche: eterocromatina costituzionale (bande C), bande telomeriche (bande T) e regioni organizzatrici nucleolari (NOR).

Ogni singolo cromosoma del cariotipo contiene una serie di bande alternate (chiare e scure) che si trovano lungo l'intera lunghezza dei bracci cromosomici in determinate regioni. La numerazione delle bande e delle sezioni va nella direzione dal centromero al telomero di ciascun braccio. Le sezioni (regioni) sono segmenti di cromosomi situati tra due strisce adiacenti. Per designare qualsiasi cromosoma, viene seguita la seguente regola: è indicato:

1) numero di cromosomi;

2) simbolo della spalla (p e q);

3) numero del sito (distretto);

4) numero della banda (o sottobanda) all'interno di questa sezione. Le notazioni di cui sopra sono scritte in ordine senza

spazi e punteggiatura.

Ecco alcuni esempi di record:

46, XY, del(5)p12) - questa voce si riferisce alla delezione del braccio corto del cromosoma 5, regione 1, banda 2.

45, XY, rob(13;21)(q10;q10) - significa che in questo caso c'è una traslocazione Robertsoniana con perdita dei corti

bracci 13 e 21 cromosomi; la rottura e la riunione si sono verificate nella 10a regione (regione centromerica) dei bracci lunghi di entrambi i cromosomi.

Mos 45, XO/46, XX(r) - in questo caso c'è mosaicismo nella sindrome di Shereshevsky-Turner con un cromosoma X ad anello.

Informazioni più dettagliate sulla nomenclatura e sulla classificazione delle anomalie cromosomiche in condizioni normali e patologiche sono fornite nelle fonti autorevoli di Prokofieva-Belgovskaya A.A. (1969), Vorsanova S.G. (2006) e nel documento internazionale “International System for Nomenclature in Human Cytogenetics” (2005).

3.5. TRATTAMENTO DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Il trattamento della patologia cromosomica è principalmente sintomatico. L'obiettivo di tale terapia è correggere manifestazioni fenotipiche come ritardo mentale, crescita lenta, insufficiente femminilizzazione o mascolinizzazione, sottosviluppo delle gonadi, eliminazione o correzione di vari difetti ossei, ecc. Per questo sono ampiamente utilizzati vari tipi di terapia, tra cui ormoni anabolizzanti, androgeni ed estrogeni, ormoni ipofisari e tiroidei, varie vitamine e ricostituenti. Il trattamento chirurgico e sintomatico è molto utilizzato: rimozione della cataratta, del sesto dito del piede o della mano, chirurgia plastica del labbro leporino e/o del palatoschisi, eliminazione della stenosi pilorica e dei difetti cardiaci congeniti, rimozione di vari tumori, ecc. I difetti elencati spesso accompagnano la trisomia sui cromosomi 13, 18 e 21, la triploidia, le sindromi 4p e 5p e altre anomalie cromosomiche. Altri tipi di terapia sintomatica comprendono la climatoterapia, la balneoterapia, vari tipi di elettroterapia, la terapia del calore e le radiazioni a raggi X.

Nonostante l’ampia varietà di terapie sintomatiche utilizzate per trattare le malattie cromosomiche, queste sono ancora incurabili. Considerato questo fattore, l’attenzione attuale è rivolta a prevenire la nascita di bambini con anomalie cromosomiche.

3.6. CARATTERISTICHE CLINICHE DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Le malattie cromosomiche comprendono un gruppo di patologie congenite che derivano da una violazione del numero e della struttura dei cromosomi nelle cellule somatiche e germinali umane. La frequenza nella popolazione generale di tali anomalie è di circa l’1%. Di norma si tratta di casi sporadici; La maggior parte delle malattie cromosomiche (90%) si verificano a causa di nuove mutazioni. L'eccezione sono le varianti di traslocazione, che sono il risultato di traslocazioni equilibrate dei genitori.

3.6.1. Sindromi autosomiche

Passando alle caratteristiche generali delle sindromi autosomiche, va ricordato che tutte le monosomie per uno qualsiasi degli autosomi di solito portano alla morte fetale intrauterina. Molto spesso, la monosomia si trova nei materiali degli aborti spontanei. Con le trisomie autosomiche, il tasso di mortalità è molto inferiore, ma i bambini nati presentano gravi malformazioni congenite. La situazione più favorevole si osserva in presenza di mosaicismo nel corpo. I bambini con cariotipo a mosaico hanno una maggiore vitalità e il loro quadro clinico è meno pronunciato. Oltre alle anomalie cromosomiche numeriche, negli esseri umani è stato descritto un gran numero di riarrangiamenti strutturali.

È noto che tra i nati vivi con sindromi autosomiche sono più comuni le trisomie complete dei cromosomi 13, 18 e 21, di cui la sindrome di Down rappresenta il 75%. Tra le altre trisomie autosomiche complete, sono stati registrati casi isolati di nascite sui cromosomi 8, 9, 14 e 22.

Data aggiunta: 2015-09-18 | Visualizzazioni: 1009 | Violazione del copyright

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