Кариотипирование супругов и плода: предупреждён значит вооружён.

Люди часто путают названия и не понимают различий между хромосомными синдромами и генными заболеваниями. Эти термины обозначают разные патологии. Из данной статьи вы узнаете, что такое кариотип, в чем заключается особенность хромосомных заболеваний.

Что означает термин "кариотип"?

Кариотипы - это некие сочетания хромосом. на предмет их количества и строения проводятся в любом возрасте, один раз в жизни. Что можно определить у хромосомы при исследовании:

1. Форму и размеры.
2. Длину плеча.
3. Наличие дополнительных перетяжек.
4. Расположение теломер.

Типы кариотипов

У всех видов живых организмов, в том числе и людей, существуют свои кариотипы. Это сочетание всех качеств хромосом, состав которых обеспечивает нормальную жизнедеятельность каждого конкретного индивидуума живого мира. Кариотип бывает:

1. Видовой, то есть характерный только для данного вида.
2. Индивидуальный - свойственный отдельной особи.

Нормальный кариотип человека

Заболевания, которые сопровождаются патологическими изменениями, называются хромосомными. Генетика изучает их особенности и строение. В норме хромосомы человека (кариотип) состоят из 46 штук. В этом составе есть два вида. Половые хромосомы содержатся в количестве 2 штук. Остальные 22 пары - неполовые, они носят название "аутосомы".

У женщин половые хромосомы представлены парой XX (две большие хромосомы), а у мужчин - XY (одна большая и одна маленькая). Исходя из этого, нормальный кариотип у прекрасной половины человечества имеет формулу 46XX, а у мужчин - 46XY. Любые отклонения от данных формул вызывают различные уродства, пороки развития, невынашивание плода, бесплодие и др.

Анализ кариотипа

Происходит на стадии когда изменяются их размеры. В этот период они доступны для распознавания. Исследование на кариотипы проводится благодаря способу специальной окраски и последующему изучению хромосом в световом микроскопе. Данный метод позволяет увидеть размеры и формы, структуру тел, а также первичные или вторичные перетяжки и неоднородность участков. Для визуального описания изменений хромосом была разработана международная система обозначений. Сначала указывается их количество (цифрами), затем отмечается их вид - половые или аутосомы, а следующая запись - это особенности (в основном длина плеча).

Все изображения в микроскопе фотографируются, чтобы зафиксировать изменения, и по совокупности всех кадров в итоге составляется полная картина. Очень важно сдать анализы на кариотипы, это поможет выявить различные патологии еще на ранних стадиях зарождения и развития эмбриона. Ведь это влияет на рождение здорового потомства.

Типы анализов на кариотип

Существуют 2 типа исследования на кариотип:

1. Определение кариотипа в лейкоцитах. Данное исследование проводится взрослым людям на предмет нахождения или исключения хромосомной патологии. Ведь, если она подтвердится, то в будущих поколениях может появиться Для такого анализа пациенту необходимо сдать кровь на кариотип.
2. Пренатальное исследование. Этот анализ проводится внутриутробно, чтобы определить хромосомные патологии у плода. Очень важно для будущих родителей сделать данный анализ, проверить кариотип. Цена на него хоть и отпугивает, но необходимо изыскать средства и сделать исследование. При некоторых результатах анализа показано прерывание беременности, так как патология плода может быть несовместима с жизнью или в будущем принесет тяжелые, непоправимые последствия.

Кому необходимо сдавать анализ на кариотип?

Во многих странах исследование кариотипа является обязательным условием перед вступлением в брак. И это правильно, ведь у любого человека может возникнуть изменение строения хромосом, которое не влияет на его здоровье. Но это может проявиться только при планировании беременности.

Как и в случаях со сдачей любых других анализов, существуют относительные и абсолютные показания к определению. К первой группе относятся:

1. Наличие генетической патологии у одного из супругов.
2. Постоянные самопроизвольные выкидыши.
3. Рождение ребенка с генетической патологией.
4. Возраст будущей мамы или планирующей беременность женщины свыше 35 лет.
5. Воздействие на организм различных патогенных факторов, таких как радиация, химические вещества и др.
6. Нарушение полового развития.

Относительные показания к сдаче на кариотипы - это необязательные предрасположения. Анализы в таких случаях сдавать желательно.

Что можно выяснить при сдаче анализа на кариотип?

Пройдя это исследование, можно многое узнать о своем генетическом здоровье. Первое и самое приятное - это убеждение в том, что человек здоров. Любое изменение кариотипа говорит об отклонениях от нормы. Данный вид исследования поможет выяснить:

1. Причины различных нарушений у детей, таких как задержка развития, нарушение интеллекта, преждевременное прекращение роста и др.
2. Выяснить риски рождения потомства с генетическими заболеваниями.

Помимо этого данный анализ позволяет распознать различные хромосомные заболевания. Существуют ярко выраженные формулы, то есть кариотипы синдромов, таких как:

Кариотип с аномалиями обнаруживается примерно у 1% всех новорожденных. Эти нарушения ведут к различным патологиям и даже к Случаи аномалий увеличиваются вместе с возрастом матери. Этот показатель влияет на риск развития у ребенка синдрома Дауна. У беременной в возрасте до 35 лет такой риск составляет 1:1000, до 40 лет -1:200, а после 45 - 1:19.

Где можно сделать анализ на кариотип?

Несмотря на то что данное исследование многим известно и достаточно распространено, некоторые задаются вопросом: где сдать кариотип и в каком месте берут этот анализ? Эта процедура достаточно трудоемкая и, соответственно, дорогостоящая, поэтому в районных поликлиниках она не проводится. Но в каждом большом городе есть учреждение, где сдается анализ на кариотип, достаточно лишь получить направление от лечащего врача. К таким организациям относятся:

1. Центры планирования семьи.
2. Медицинские генетические учреждения.
3. Современные лаборатории, проводящие различные исследования.
4. Центры материнства и детства.
5. Частные клиники.

Для предотвращения неблагоприятного исхода беременности и выявления причины бесплодия нужно тщательным образом изучить хромосомный набор обоих супругов. Современное обнаружение нарушения кариотипа позволяет применить методы, благодаря которым можно родить здорового ребенка.

Одной из основных причин изменения кариотипа является "неправильный" сперматогенез. Некоторые сперматозоиды с нарушенным строением участвуют в оплодотворении яйцеклетки. Именно они могут стать причиной зарождения эмбриона с измененным кариотипом. Помимо этого на появление нарушений влияет плохая экологическая обстановка, которая провоцирует мутацию хромосом. А они, в свою очередь, негативно воздействуют на изменение кариотипа человека. Эти мутации передаются по наследству, поэтому не стоит рисковать здоровьем своего будущего ребенка и пренебрежительно относиться к анализам такого рода.

Рис. 1. Изображение набора хромосом (справа) и систематизированный женский кариотип 46 XX (слева). Получено методом спектрального кариотипирования.

Кариоти́п - совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом , присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип ), данного организма (индивидуальный кариотип ) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и наглядное представление полного хромосомного набора (кариограммы).

История термина

Процедура определения кариотипа

Для процедуры определения кариотипа могут быть использованы любые популяции делящихся клеток. Для определения человеческого кариотипа используют, как правило, лимфоциты периферической крови, переход которых от стадии покоя G0 к пролиферации провоцируют добавлением митогена фитогемагглютинина . Для определения кариотипа могут быть использованы также клетки костного мозга или первичная культура фибробластов кожи. Для увеличения числа клеток на стадии метафазы к культуре клеток незадолго перед фиксацией добавляют колхицин или нокадазол , которые блокируют образование микротрубочек , тем самым препятствуя расхождению хроматид к полюсам деления клетки и завершению митоза.

После фиксации препараты метафазных хромосом окрашивают и фотографируют; из микрофотографий формируют так называемый систематизированный кариотип - нумерованный набор пар гомологичных хромосом, изображения хромосом при этом ориентируются вертикально короткими плечами вверх, их нумерация производится в порядке убывания размеров, пара половых хромосом помещается в конец набора (см. Рис. 1).

Исторически первые недетализованные кариотипы, позволявшие проводить классификацию по морфологии хромосом, получали окраской по Романовскому - Гимзе , однако дальнейшая детализация структуры хромосом в кариотипах стала возможной с появлением методик дифференциального окрашивания хромосом. Наиболее часто используемой методикой в медицинской генетике является метод G-дифференциального окрашивания хромосом.

Классический и спектральный кариотипы

Для получения классического кариотипа используется окраска хромосом различными красителями или их смесями: в силу различий в связывании красителя с различными участками хромосом окрашивание происходит неравномерно и образуется характерная полосчатая структура (комплекс поперечных меток, англ. banding ), отражающая линейную неоднородность хромосомы и специфичная для гомологичных пар хромосом и их участков (за исключением полиморфных районов, локализуются различные аллельные варианты генов). Первый метод окраски хромосом, позволяющий получить такие высокодетализированные изображения, был разработан шведским цитологом Касперссоном (Q-окрашивание) Используются и другие красители, такие методики получили общее название дифференциального окрашивания хромосом:

• Q-окрашивание - окрашивание по Касперссону акрихин-ипритом с исследованием под флуоресцентным микроскопом. Чаще всего применяется для исследования Y-хромосом (быстрое определение генетического пола, выявление транслокаций между X- и Y-хромосомами или между Y-хромосомой и аутосомами, скрининг мозаицизма с участием Y-хромосом)
• G-окрашивание - модифицированное окрашивание по Романовскому - Гимзе . Чувствительность выше, чем у Q-окрашивания, поэтому используется как стандартный метод цитогенетического анализа. Применяется при выявлении небольших аберраций и маркерных хромосом (сегментированных иначе, чем нормальные гомологичные хромосомы)
• R-окрашивание - используется акридиновый оранжевый и подобные красители, при этом окрашиваются участки хромосом, нечувствительные к G-окрашиванию. Используется для выявления деталей гомологичных G- или Q-негативных участков сестринских хроматид или гомологичных хромосом.
• C-окрашивание - применяется для анализа центромерных районов хромосом, содержащих конститутивный гетерохроматин и вариабельной дистальной части Y-хромосомы.
• T-окрашивание - применяют для анализа теломерных районов хромосом.

В последнее время используется методика так называемого спектрального кариотипирования (флюоресцентная гибридизация in situ , англ. Fluorescence in situ hybridization , FISH), состоящая в окрашивании хромосом набором флуоресцентных красителей, связывающихся со специфическими областями хромосом . В результате такого окрашивания гомологичные пары хромосом приобретают идентичные спектральные характеристики, что не только существенно облегчает выявление таких пар, но и облегчает обнаружение межхромосомных транслокаций , то есть перемещений участков между хромосомами - транслоцированные участки имеют спектр, отличающийся от спектра остальной хромосомы.

Анализ кариотипов

Сравнение комплексов поперечных меток в классической кариотипии или участков со специфичными спектральными характеристиками позволяет идентифицировать как гомологичные хромосомы, так и отдельные их участки, что позволяет детально определять хромосомные аберрации - внутри- и межхромосомные перестройки, сопровождающиеся нарушением порядка фрагментов хромосом (делеции , дупликации , инверсии , транслокации). Такой анализ имеет большое значение в медицинской практике, позволяя диагностировать ряд хромосомных заболеваний, вызванных как грубыми нарушениями кариотипов (нарушение числа хромосом), так и нарушением хромосомной структуры или множественностью клеточных кариотипов в организме (мозаицизмом).

Номенклатура

Аномальные кариотипы и хромосомные болезни человека

Нормальные кариотипы человека - 46,XX (женский) и 46,XY (мужской). Нарушения нормального кариотипа у человека возникают на ранних стадиях развития организма: в случае, если такое нарушение возникает при гаметогенезе , в котором продуцируются половые клетки родителей, кариотип зиготы , образовавшейся при их слиянии, также оказывается нарушенным. При дальнейшем делении такой зиготы все клетки эмбриона и развившегося из него организма обладают одинаковым аномальным кариотипом.

Как правило, нарушения кариотипа у человека сопровождаются множественными пороками развития; большинство таких аномалий несовместимо с жизнью и приводят к самопроизвольным абортам на ранних стадиях беременности. Доля выкидышей вследствие нарушений кариотипа в течение первого триместра беременности составляет 50-60 %. 50-60 % от этих нарушений - различные трисомии, 20-25 % - полиплоидия и 15-25 % - моносомия по X- хромосоме, однако достаточно большое число плодов (~0.5 %) с аномальными кариотипами донашивается до окончания беременности .

Нарушения кариотипа могут также возникнуть и на ранних стадиях дробления зиготы, развившийся из такой зиготы организм содержит несколько линий клеток (клеточных клонов) с различными кариотипами, такая множественность кариотипов всего организма или отдельных его органов именуется мозаицизмом .

Некоторые болезни человека, вызванные аномалиями кариотипов ,

Кариотипы	Болезнь	Комментарий
47,XXY; 48,XXXY;	Синдром Клайнфельтера	Полисомия по X-хромосоме у мужчин
45X0; 45X0/46XX; 45,X/46,XY; 46,X iso (Xq)	Синдром Шерешевского - Тёрнера	Моносомия по X хромосоме, в том числе и мозаицизм
47,ХХX; 48,ХХХХ; 49,ХХХХХ	Полисомии по X хромосоме	Наиболее часто - трисомия X
47,ХХ, 21+; 47,ХY, 21+	Синдром Дауна	Трисомия по 21-й хромосоме
47,ХХ, 18+; 47,ХY, 18+	Синдром Эдвардса	Трисомия по 18-й хромосоме
47,ХХ, 13+; 47,ХY, 13+	Синдром Патау	Трисомия по 13-й хромосоме
46,XX, 5р-	Синдром кошачьего крика	Делеция короткого плеча 5-й хромосомы
46 XX или ХУ, del 15q11-q13	Синдром Прадера-Вилли	Делеция в длинном плече 15-й хромосомы

Кариотип некоторых биологических видов

Большинство видов организмов обладает характерным и постоянным набором хромосом. Количество диплоидных хромосом разнится от организма к организму:

Количество хромосом в кариотипе некоторых приматов

Организм	Латинское наименование	Число хромосом	Примечания
Лемур серый	Hapalemur griseus	54-58	Мадагаскар. Лемуровые
Лемуры обыкновенные	Lemur	44-60	Мадагаскар. 44, 46, 48, 52, 56, 58, 60
Лемур большой крысиный	Cheirogaleus major	66	Мадагаскар. Карликовые лемуры
Лемуры мышиные	Mycrocebus	66	Мадагаскар
Лори тонкие	Loris	62	Ю. Индия, Цейлон. Лориевые
Лори толстые	Nycticebus	50	Ю. Азия. Лориевые
Долгопят западный	Tarsius bancanus	80	Суматра, Калимантан. Долгопяты
Капуцин обыкновенный Капуцин-фавн	Cebus capucinus Cebus apella	54	Ю. Америка. Капуцины
Игрунка обыкновенная Игрунка желтоногая	Callithrix jacchus Callithrix flaviceps	46	Бразилия. Обыкновенные игрунки
Макаки	Macaca	42	Азия, С. Африка
Павиан чёрный	Cynopithecus niger	42	о-в Сулавеси. Макаки
Мартышки	Cercopithecus	54-72	Африка. 54, 58, 60, 62, 66, 68, 70, 72
Орангутаны	Pongo	48	Суматра, Калимантан
Шимпанзе	Pan	48	Африка
Гориллы	Gorilla	48	Африка
Сиаманги	Symphalangus	50	Ю. Азия
Гиббон	Hylobates	44	Ю. Азия
Человек	Homo sapiens	46	Убиквитарно по всей суше

Количество хромосом в кариотипе некоторых домашних животных и хозяйственных растений

Организм	Латинское наименование	Число хромосом		Примечания
Собака	Canis lupus familiaris	78		76 аутосом, 2 половые хромосомы
Кошка	Felis catus	38
Корова	Bos primigenius	60
Коза домашняя	Capra aegagrus hircus	60
Овца	Ovis aries	54
Осёл	Equus asinus	62
Лошадь	Equus ferus caballus	64
Мул	Mulus	63		Гибрид осла и кобылы. Стерилен.
Свиньи	Suidae	38
Кролики	Leporidae	44
Курица	Gallus gallus domesticus	78
Индейки	Meleagris	82
Кукуруза	Zea mays	20
Овёс	Avena sativa	42		Это гексаплоид с 2n=6x=42. Также культивируют диплоиды и тетраплоиды .
Пшеница мягкая	Triticum aestivum	42		Этот вид является гексаплоидным с 2n=6x=42. Твёрдая пшеница Triticum turgidum var. durum является тетраплоидом 2n=4x=28 .
Рожь	Secale cereale	14
Рис посевной	Oryza sativa	24
Ячмень обыкновенный	Hordeum vulgare	14
Ананас	Ananas comosus	50
Люцерна посевная	Medicago sativa	32		Культивируемая люцерна является тетраплоидной с 2n=4x=32, дикорастущие формы имеют 2n=16 .
Бобовые	Phaseolus sp.	22		Все виды этого рода имеют одинаковое число хромосом, включая P. vulgaris, P. coccineus, P. acutifolis и P. lunatus .
Горох посевной	Pisum sativum	14
Картофель	Solanum tuberosum	48		Это тетраплоид; дикие формы чаще имеют 2n=24 .
Табак	Nicotiana tabacum	48		Культурный вид тетраплоидный .
Редис	Raphanus sativus	18
Капуста огородная	Brassica oleracea	18		Брокколи , капуста, кольраби , брюссельская капуста и цветная капуста относятся к одному виду и имеют одинаковое число хромосом .
Хлопчатник	Gossypium hirsutum	52		2n=4x; Культивируемый хлопчатник возник в результате аллотетраплоидизации.

Количество хромосом в кариотипе некоторых модельных организмов

Организм	Латинское наименование	Число хромосом		Примечания
Домовая мышь	Mus musculus	40
Крысы	Rattus	42
Дрожжи	Saccharomyces cerevisiae	32
Муха-дрозофила	Drosophila melanogaster	8		6 аутосом, 2 половые
Нематода	Caenorhabditis elegans	11, 12		5 пар аутосом и пара половых Х-хромосом у гермафородитов, 5 пар аутосом и одна Х-хромосома у самцов
Резуховидка Таля	Arabidópsis thaliána	10

Кариотип бурозубки обыкновенной

Кариотип бурозубки обыкновенной составляет от 20 до 33 хромосом в зависимости от конкретной популяции .

Примечания

1. Делоне Л. В. Сравнительно-кариологическое исследование видов Muscari Mill. и Bellevalia Lapeyr // Вестнике Тифлисского ботанического сада. - 1922. - Т. 2 , № 1 . - С. 1-32 .
2. Battaglia E. Nucleosome and nucleotype: a terminological criticism (англ.) // Caryologia. - 1994. - Vol. 47 , no. 3-4 . - P. 193-197 .
3. Делоне Н. Л. Глава IV. Пионер радиоселекции профессор Лев Николаевич Делоне // У времени в плену: Записки генетика. - М. : Рос. гуманист. о-во, 2010. - 224 с. - ISBN 5-87387-003-9 .
4. Родионов А. В. Григорий Андреевич Левитский и становление эволюционной цитогенетики в советской России // Материалы симпозиума «Хромосомы и эволюция». Симпозиум памяти Г. А. Левитского (1878-1942). Санкт-Петербург. - 2008. - С. 5-11 .

46,ХХ инверсия пола характеризуется наличием мужского фенотипа (с полной или неполной маскулинизацией), наличием тестикулярной ткани при отсутствии в кариотипе Y-хромосомы. При этом данное нарушение формирования пола может быть обусловлено либо наличием синдрома «46,ХХ-мужчина» либо овотестикулярной формой нарушения формирования пола (истинный гермафродитизм). 46,ХХ инверсия пола может быть связана с наличием фрагмента Y-хромосомы и/или скрытого мозаицизма по Y-хромосоме (Y-позитивная форма) либо с аутосомными или Х-сцепленными мутациями (Y-негативная форма).

46,ХХ инверсия пола тип 1 (OMIM 400045)

В большинстве случаев ХХ-инверсия пола является результатом транслокации небольшого фрагмента короткого плеча Y-хромосомы, несущего ген SRY (OMIM 480000; Yp11.3), на Х-хромосому или аутосому. Нарушение формирования пола является врожденным состоянием, при котором наблюдается полное или частичное аномальное развитие и строение половых желез, внешних половых признаков, обусловленное аномалиями строения половых хромосом. У пациентов с истинным гермафродитизмом гистологически могут быть обнаружены как зрелые ткани яичников с фолликулами, так и яичек с семенными канальцами.

Ключевую роль в детерминации мужского пола и в дифференцировке яичек связана с геном SRY (Sex-determining region Y chromosome). Делеции или точковые мутации этого гена приводят к развитию «чистой» формы дисгенезии гонад при кариотипе 46,XY (синдром Свайера), тогда как его присутствие в геноме больных с 46,ХХ инверсией пола (синдром де ля Шапеля или синдром «46,ХХ-мужчина») обуславливает развитие по мужскому типу, а у больных с мозаицизмом по хромосоме Y, в том числе при - с наличием и выраженностью маскулинизации и/или двойственного полового развития.

Ген SRY расположен на коротком плече Y-хромосомы в непосредственной близости к PAR1 региону, области гомологичной конъюгации хромосом Х и Y, происходящей в сперматогенезе. В процессе мейотического обмена между Х- и Y-хромосомами участок Y-хромосомы, содержащий ген SRY, может быть транслоцирован на Х-хромосому, что может привести к образованию сперматозоидов с перестроенными (дериватными) хромосомами: с Y-хромосомой, утратившей ген SRY, и Х-хромосомой, несущей этот ген. При оплодотворении такими гаметами яйцеклетки, соответственно, возможно рождение мужчин с кариотипом 46,ХХ с транслокацией гена SRY и женщин с кариотипом 46,XY, но с делецией гена SRY. Так, 85-90% больных с ХХ инверсией пола имеют в геноме небольшую часть короткого плеча Y-хромосомы, невидимую при стандартном цитогенетическом исследовании . Последовательности Y-хромосомы у таких больных транслоцированы, как правило, на Х-хромосому, реже на одну из аутосом, унаследованных от отца. Транслоцированный участок Y-хромосомы при этом содержит ген SRY. В редких случаях может встречаться скрытый мозаицизм по Y-несущему клону (например, 46,ХY), о чем свидетельствует наличие локусов SRY, AMGL и других Y-специфичных маркеров.

Для идентификации в геноме последовательностей Y-хромосомы, а также выявления делеции гена SRY, используется метод мультиплексной полимеразной цепной реакции (мПЦР), позволяющий исследовать наличия данного гена, а также гена амелогенина (AMG, AMELX), локализованного на коротком плече Х-хромосомы и его гомолога, локализованного на коротком плече Y-хромосомы (AMGL / AMELY). Для анализа наличия точковых мутаций гена SRY - прямое секвенирование его кодирующей последовательности.

С целью анализа количественных аномалий (анеуполидий) и некоторых структурных аномалий половых хромосом, а также гоносомного мозаицизма и химеризма, может быть использован метод количественной флюоресцентной ПЦР.

46,ХХ инверсия пола тип 2 (ОMIM 278850)

Данный тип ХХ-инверсии пола вызван дупликацией регуляторной области гена SOX9. Ген SOX9 располагается на длинном плече хромосомы 17 в локусе q24.3. Кодируемый геном белок является транскрипционным фактором, играющим важную роль в процессе эмбрионального развития. Особенно важен данный белок для развития скелета и репродуктивной системы. Дупликации локуса 17q24 приводит к увеличению числа копий гена SOX9, что у плодов с кариотипом 46,ХХ вызывает дифференцировку гонад по мужскому типу и развитие тестикул в отсутствие гена SRY и других генов Y-хромосомы (SRY-негативная ХХ-инверсия пола). При этом в большинстве случаев дупликаций гена SOX9 не происходит формирования нормальных тестикул, что ведет к овотестикулярной форме нарушения формирования пола (истинный гермафродитизм).

Точковые мутации в гене SOX9 у пациентов с кариотипом 46,ХХ и 46,ХY приводят к развитию кампомелической дисплазии (OMIM 114290) - заболеванию, которое влияет на развитие скелета и репродуктивной системы и часто является угрожающим жизни состоянием в период новорожденности. Пациенты с кариотипом 46,ХХ и точковыми мутациями в гене SOX9 имеют дисгенезию гонад без инверсии пола (фенотипически женщины), а у пациентов с кариотипом 46,XY дисгенезия гонад приводит к XY - инверсии пола или двойственному развитию половых органов.

В Центре Молекулярной Генетики проводится анализ ключевых генов, контролирующих дифференцировку пола: с помощью количественного метода MLPA проводится поиск делеций и дупликаций генов SRY и SOX9.

46,ХХ инверсия пола тип 3 (ОMIM 300833)

Данная форма ХХ-инверсии пола вызвана дупликацией гена SOX3 или делецией его негативно-регуляторной области. Ген SOX3 (sex determining region Y-box 3) является Х-сцепленным гомологом гена SRY, располагается на длинном плече Х-хромосомы в локусе Xq27.1 и подвержен Х-инактивации. Кодируемый им белок является членом семейства SOX (SRY-related HMG-box) - транскрипционных факторов, вовлеченных в контроль дифференцировки различных типов клеток, а также в регуляцию формирования головного мозга в ходе эмбрионального развития, развитие гипоталамо-гипофизарной системы. Он поддерживает недифференцированное состояние у нервных клеток, противодействуя влиянию факторов, стимулирующих их специализацию. Также наличие данного белка необходимо для инициирования формирования пола по мужскому типу. В дифференцирующихся тестикулах белок SOX3 поддерживает дифференцировку и развитие предшественников ‘поддерживающих клеток’ бипотенциальных (индифферентных) гонад в клетки Сертоли, а не в клетки гранулезы овариальной ткани.

Мутации, делеции или дупликации гена SOX3 являются причиной X-сцепленного гипопитуитаризма, некоторых форм аномалии развития нервной трубки (септо-оптической дисплазии), а также X-сцепленной умственной отсталости с изолированным дефицитом гормона роста. Дупликации Xq26-q27, включающие ген SOX3, являются одной из причин SRY-негативной ХХ-инверсии пола (46,ХХ тестикулярной и овотестикулярной форм нарушения формирования пола). Описано несколько случаев ХХ-инверсии пола, вызванных микродупликациями и микроделециями в локусе Xq27.1. При этом спектр фенотипических проявлений (от бесплодия при нормальном мужском фенотипе до аномалий развития пола, микроцефалии с задержкой умственного развития) зависел от локализации и размера перестройки.

В отличие от пациентов с другими половыми хромосомными анеуплоидиями, девочек с синдромом Тернера часто идентифицируют при рождении или до половой зрелости из-за отчетливых фенотипических признаков. Синдром Тернера значительно более редкий, чем другие анеуплоидии по половым хромосомам. Встречаемость фенотипа синдрома Тернера - приблизительно 1 на 4000 новорожденных девочек, хотя в некоторых исследованиях приведены значительно более высокие цифры.

Наиболее частая хромосомная конституция при - 45,Х (иногда неправильно записываемая 45,Х0), без второй половой хромосомы. Тем не менее до 50% случаев имеет другие кариотипы. Около четверти случаев синдрома Тернера - мозаичные кариотипы, в которых только часть клеток содержит 45,Х. Наиболее частые кариотипы и их приближенные относительные частоты следующие:

1) 45,Х: 50%
2) 46,X,i(Xq): 15%
3) Мозаики 45,Х/46, XX: 15%
4) Мозаики 45,X/46,X,i (Xq): около 5%
5) 45,Х, другая аномалия X: около 5%
6) Другие мозаики 45,Х/?: около 5%

Состав хромосом клинически значим. Например, пациентки с i(Xq) подобны женщинам с классическим 45,Х, пациентки с делецией Хр имеют низкий рост и врожденные пороки развития, а с делецией Xq часто имеют только дисфункцию гонад.

Типичные аномалии при синдроме Тернера включают низкий рост, дизгенезию гонад (в результате нарушения их формирования яичники обычно представлены соединительнотканными полосками), характерное необычное лицо, складчатую шею, низкий рост волос на затылке, широкую грудную клетку с широко расположенными сосками и высокую частоту почечных и сердечно-сосудистых аномалий.
При рождении младенцы с этим синдромом часто имеют важный диагностический признак - отек тыльной стороны стоп и кистей.

У многих пациентов обнаруживают коарктацию аорты, женщины с синдромом Тернера имеют повышенный риск сердечно-сосудистых аномалий. Лимфоотек может проявляться во внутриутробном периоде, вызывая кистозную гигрому плода (обнаруживаемую при ультразвуковом исследовании - УЗИ), вызывающую видимые после родов шейные складки.

Синдром Тернера следует заподозрить у любой новорожденной девочки с отеком кистей и стоп или с гипоплазией левых отделов сердца или коарктацией аорты. Возможность этого диагноза нужно также учитывать в подростковом периоде у девушек с первичной или вторичной аменореей, особенно если они низкого роста. Терапия гормоном роста показана для всех девушек с синдромом Тернера и позволяет прибавить от 6 до 12 см роста.

Обычно считают, что интеллект у женщин с синдромом Тернера будет нормальным, хотя приблизительно 10% пациенток имеют значимую задержку развития, требующую специального образования. Даже среди тех, кто имеют нормальный интеллект, тем не менее, часто выявляют недостаточность в пространственном восприятии, двигательной и тонкой моторике.

Как следствие, невербальная оценка IQ значительно ниже вербальной, и большинство пациенток нуждается в педагогической поддержке, особенно по математике. Женщины с синдромом Тернера имеют высокий риск низкой социальной адаптации. Сравнение девушек 45,Х с материнским и отцовским происхождением Х-хромосомы показало значительно худшие социальные навыки при материнской Х-хромосоме. Поскольку эффект родительского происхождения может объясняться импринтингом, такую возможность исследуют для генов Х-хромосомы, которые влияют на фенотип.

Высокая встречаемость кариотипа 45,Х при спонтанных абортах уже упоминалась. Аномалия присутствует предположительно в 1-2% всех зачатий; выживание до срока родов - редкое явление, и более чем 99% таких беременностей спонтанно прерывается. Единственная Х-хромосома примерно в 70% случаев имеет материнское происхождение; другими словами, хромосомная ошибка, ведущая к потере половой хромосомы, обычно происходит у отца.

Основа для необыкновенно высокой частоты утраты Х- или Y-хромосомы неизвестна. Кроме того, неясно, почему кариотип 45,Х, столь часто летальный внутриутробно, очевидно полностью совместим с жизнью после родов. Утраченные гены, ответственные за фенотип синдрома Тернера, должны находиться как в Х-, так и Y-хромосоме. Предполагают, что эти гены входят в число генов, избегающих Х-инактивации, в частности, находящихся на коротком плече, включая псевдоаутосомную область.

Иногда у пациентов с низким ростом , дизгенезией гонад и умственной отсталостью выявляют небольшие кольцевые Х-хромосомы. Поскольку задержка умственного развития нетипична для синдрома Тернера, наличие такой задержки с другими аномалиями у больных с кариотипом 46,Х,r(Х) связывают с тем, что небольшие кольцевые Х-хромосомы утрачивают центр Х-инактивации.

Невозможность инактивировать кольцевую Х-хромосому приводит к избыточной экспрессии генов, в норме подлежащих инактивации. Обнаружение кольцевой Х-хромосомы при пренатальной диагностике может вести к большой неопределенности, в таком случае показано исследование экспрессии гена XIST. Большие кольца, содержащие центр Х-инактивации и экспрессирующие ген XIST, приводят к развитию фенотипа синдрома Тернера; при небольших кольцевых хромосомах без экспрессии гена XIST можно предполагать более серьезный фенотип.

Планируя зачатие ребёнка, будущие родители опасаются вероятности генетических отклонений у потомства. Ошибка природы, которую ни предвидеть, ни исправить невозможно, встречается редко, но никто от неё не застрахован. Так было прежде, до появления нового метода исследования на хромосомном уровне - кариотипирования. Что за зверь такой, как выглядит и кому рекомендуют пройти в первую очередь - разберёмся.

Что изучает кариотипирование

В ядре живой клетки существуют хромосомы - нитевидные тельца, содержащие ДНК с определённой последовательностью генов, в которой заключена наследственная информация. Задача хромосом - хранить информацию и передавать потомкам.

Под кариотипом понимают полный набор хромосом, а также особенности их количества, размера и строения.

Впервые учёные описали хромосомы во второй половине XIX века, а хромосомная теория наследственности была обоснована в начале XX века. Термин «кариотип» предложил в 1924 году советский генетик Левитский.

Стандартный кариотип человека - 46 хромосом, составляющих 23 пары. Такой комплект содержится почти в каждой клетке организма. Различают:

• аутосомные хромосомы - 44 штуки или 22 пары; отвечают за передающиеся поколениям цвет глаз, кожи, тип и цвет волос, качество зрения, рост, уровень интеллекта и так далее;
• половые хромосомы - 2 штуки или 1 пара; в ответе за признаки мужского или женского пола; в кариотипе женщин обе хромосомы одинаковые, обозначаются ХХ; у мужчин - разные, одна равноплечая (Х), другая уменьшённая палочковидная (Y), поэтому обозначаются XY.

Ребёнку достаётся половина хромосом кариотипа от матери, а половина - от отца.
Кариотип человека с лишней хромосомой - на схеме их 47 вместо 46

В 70-е годы XX века экспериментировали с окраской хромосом - и обнаружили, что определённые красители приводили к появлению на «частицах наследственности» поперечных полосок; разные пары обзаводились индивидуальным набором полос.

Учёные взяли на вооружение способ дифференциального окрашивания и составили кариограммы: каждой паре хромосом дали номер, у каждой прорисовали характерные для неё полоски. Унифицировали записи кариотипа. Так, в норме:

• кариотип женщины - 46, ХХ;
• кариотип мужчины - 46, XY.

А вот как обозначают хромосомные мутации:

• 47, XX, 21+ - расшифровка означает, что у женщины в 21 паре обнаружена третья хромосома (знаки + или - говорят о наличии дополнительной или отсутствии основной хромосомы);
• 47, XXY - у мужчины найдена лишняя половая X-хромосома (синдром Клайнфельтера).

Так постепенно пришли к новому методу цитогенетического исследования - кариотипированию. Отныне, корпя над окрашенными хромосомами, учёные способны почти со стопроцентной точностью выяснить, какова вероятность рождения у тех или иных родителей малыша с генетическими аномалиями развития.

Кому показано кариотипирование

Анализ на кариотип необязательный; однако планируя завести ребёнка, супруги избегут шокирующего «открытия» в виде неполноценного малыша, если заранее узнают структуры собственных наборов хромосом.

Среди всех наследственных болезней у тех, что вызваны хромосомными аномалиями - лидирующие позиции. Таким патологиям подвержен в среднем один из ста новорождённых.

Наследственные заболевания «выскакивают» у представителей рода неожиданно; поколение за поколением может рождаться здоровым, как вдруг появляется малыш с очень нехорошим синдромом. Просчитать риски возникновения генетической болезни поможет кариотипирование. Врач-генетик определяет, насколько мужчина и женщина совместимы на генетическом уровне, изучая кариотипы обоих.

Случается, о новом методе исследования супруги узнают с опозданием, когда в утробе мамы уже развивается новая жизнь. В 1 триместре также возможно сдать анализы на кариотип; если результат покажет угрозу неизлечимого заболевания у плода, женщина сохраняет возможность избавиться от ребёнка, поскольку позволяет срок. Однако многие будущие мамы вопреки сложностям решают рожать «особенного» малыша.

Исследовать кариотип самого ребёнка также позволяют современные методы - в таком случае говорят о пренатальном кариотипировании.

Анализ на кариотип - процедура недешёвая, цена вертится в районе 6700 рублей. Не исключено, что такой тест в конце концов обяжут проходить всех будущих родителей; в Европе кариотипирование давно не вызывает удивлённых вопросов, а вот в России пока не прижилось. Тем не менее врач назначит партнёрам анализ на кариотип, когда:

• один или оба будущих родителя перешагнули 35-летний рубеж;
• у кого-то из пары в роду встречались наследственные патологии;
• будущие мать и отец - близкие кровные родственники;
• женщина безрезультатно пытается забеременеть, причины бесплодия не установлены;
• ряд попыток ЭКО не увенчались успехом;
• у женщины раньше происходили выкидыши (три и больше) или плод неоднократно погибал в утробе;
• у женщины диагностирован гормональный сбой или у мужчины выявлены слабые сперматозоиды по результатам особого анализа - спермограммы;
• кто-то из двоих или оба работают на вредном производстве с опасными химикатами или получили повышенную дозу радиации;
• будущие родители, один или оба, имеют вредные привычки - курят, употребляют алкоголь, наркотики; также в группе риска те, кто бесконтрольно глотает сильнодействующие препараты;
• у партнёров уже рождался ребёнок с серьёзными патологиями.

Поскольку состав и структура хромосом в течение жизни неизменны, кариотипирование достаточно провести единственный раз.

Какие заболевания у плода обнаруживает анализ на кариотип

Хромосомные мутации вызывают и необратимые нарушения в умственном развитии, и тяжёлые физические недуги. Вот что диагностируют методом цитогенетического исследования:

• моносомию - отсутствие в паре половых хромосом Х-хромосомы; в итоге развивается синдром Шерешевского-Тёрнера - генетическая патология, ведущая к низкорослости, деформации суставов обоих локтей, недостаточному половому созреванию;
• трисомию - третья хромосома в изначально задуманном «дуэте»; если лишняя появляется в 21 паре, диагностируют синдром Дауна - умственное отставание выражается в небогатом словарном запасе, невнятной речи, неумении мыслить абстрактно, рассеянности; когда «третий лишний» появляется в 13 паре, налицо синдром Патау - тяжёлые врождённые пороки не дают шанса жить долго, заболевшие дети дотягивают максимум до 10 лет;
  Рождённые с синдромом Дауна навсегда остаются семилетними детьми, однако эта генетическая аномалия, в отличие от синдрома Патау, позволяет доживать до пожилого возраста
• дупликацию - участок хромосомы удваивается; чаще встречается в хромосоме 9, тогда патология приводит к врождённым уродствам, нарушениям функций почек, олигофрении; четверть больных с таким диагнозом доживает до преклонного возраста;
• делецию - исчезает отрезок хромосомы; когда теряется отрезок в хромосоме 9, констатируют синдром Альфи, среди признаков - гидронефроз почек, пороки сердечно-сосудистой системы, умеренная умственная отсталость, дети послушные, ласковые; при потере участка в хромосоме 13 наступает синдром Орбели - сопровождается тяжёлыми пороками внутренних органов, идиотией; теряется часть хромосомы 5 - появится аномалия под названием «кошачий крик»: крошка получит врождённые пороки, вдобавок будет долго и громко плакать;
  Надрывный беспричинный плач - один из признаков хромосомной аномалии под названием «кошачий крик»; рыдания малыша и вправду напоминают громкое мяуканье
• инверсию - поворот сегмента хромосомы на 180 градусов; как правило, не уродуют внешность и не приводят к патологиям; учёные однако подозревают, что при инверсии отрезка в хромосоме 9 риск выкидыша у женщины увеличивается на 30%;
• транслокацию - отрезок одной хромосомы прикрепляется к другой; такие сцепившиеся хромосомы приводят к бесплодию, выкидышам; дети рождаются с пороками развития.

С помощью кариотипирования оценивают состояние генов, в некоторых случаях обнаруживают:

• генную мутацию, вызывающую образование тромбов - будущей маме угрожает выкидыш, а иногда и бесплодие;
• генное нарушение половой Y-хромосомы - диагноз «бесплодие» ставится мужчине; чтобы партнёрше забеременеть, придётся воспользоваться донорской спермой;
• мутацию генов, которая нарушает способность организма освобождаться от токсинов;
• мутацию в гене-регуляторе муковисцидоза - тяжёлого неизлечимого заболевания, при котором нарушаются функции пищеварительного тракта, органов дыхания.

Одно из самых известных наследственных заболеваний - гемофилия, или «царская болезнь»; вызывается генной мутацией в половой Х-хромосоме. Особенность патологии в том, что носители дефектной хромосомы - женщины, а передаётся гемофилия исключительно потомкам мужского пола. Проявляется плохой свёртываемостью крови. Подобную болезнь выявили у английской королевы Виктории, от которой мутировавший ген по материнской линии получил её правнук - сын российского императора Николая II Алексей.
Сын последнего российского императора царевич Алексей с рождения страдал гемофилией; генетическую болезнь получил от матери, императрицы Александры Фёдоровны

Кроме того, кариотипирование выявляет вероятную передачу по наследству таких болезней:

• гипертонии - стойкого повышения давления;
• инфаркта миокарда - некроза участка миокарда из-за нехватки кровоснабжения;
• сахарного диабета - нарушения усвоения глюкозы;
• патологий суставов.

Как делают анализ на кариотип

Процедура непростая, поэтому в обычной поликлинике делать не стоит. Требуется грамотный врач-генетик и тщательное лабораторное исследование с применением современной техники; лучше обращаться в репродуктивные центры.

Если кариотипирование проведено по всем правилам, ошибка вероятна в одном случае из ста.

Подготовка

Для получения точного хромосомного «портрета» лаборантов ждёт не один день кропотливой работы. На исследование берут образец венозной крови, причём клетки в полученном биоматериале должны нормально расти. Чтобы не пришлось сдавать кровь дважды, начинать готовиться к процедуре предстоит за две недели до «события».

Для сохранения роста кровяных клеток требуется:

Анализ на кариотип безопасен, бояться процедуры ни тем, кто планирует беременность, ни будущим мамам не стоит.

Лабораторное исследование

Для начала у каждого из потенциальных родителей берут кровь из вены и сразу отправляют на анализ, пока клетки не погибли.
«Возрастным» будущим мамам врачи в первую очередь советуют узнать свой кариотип, а для этого сдать кровь из вены на анализ

Для исследования хватает всего 12–15 лимфоцитов.

Результаты

Вы получили два заключения, в котором видите 46 ХХ (для женщины) и 46 XY (для мужчины); всё в порядке, у вас нормальные кариотипы, рожайте спокойно.

Если в выданной бумаге содержится более сложная система «закорючек», врач-генетик вызывает потенциальных родителей на консультацию. Что дальше:

• доктор разъясняет, насколько велики угрозы рождения у пары неполноценного малыша, кто из партнёров оказался носителем неправильного набора хромосом или генной мутации;
• врач рассказывает, что могут сделать родители в каждом конкретном случае: взять для зачатия сперму донора (или донорскую яйцеклетку), довольствоваться усыновлением ребёнка или всё-таки рискнуть и родить своего; случается, хромосомные аномалии дают низкий процент вероятных патологий у плода;
• когда о возможности рождения ребёнка с генетическими аномалиями предупреждена беременная, доктор, как правило, советует сделать аборт, однако решать будет сама женщина - и никто другой.

Итог кариотипирования непредсказуем - будущих родителей может ожидать неприятный сюрприз в виде присутствия у одного или у обоих аномалий в хромосомах; врач обязан подсказать выход из ситуации

Иногда прописанное докторами лечение медикаментами и витаминами уменьшает риски появления аномалий у будущего ребёнка.

Когда и как проводят кариотипирование плода

Итак, женщина забеременела, не сдав предварительно анализ на кариотип; партнёр также пренебрёг процедурой. Уже в 1 триместре будущей маме могут рекомендовать кариотипирование плода - даже на ранних сроках точность анализа высокая и исследование кариотипа малыша покажет, появились ли хромосомные аномалии.

Для процедуры требуются веские медицинские основания. Кроме проблемной наследственности, солидного возраста и других факторов, относящих беременную к группе риска, возникают и другие поводы для беспокойства:

• вирусные заражения, подхваченные женщиной уже во время вынашивания плода;
• плохие результаты анализа крови: так, пониженный уровень АФП (альфа-фетопротеина - белковой массы в печени и пищеварительном тракте) указывает на вероятное развитие у плода синдрома Дауна; о том же предупреждает повышенный уровень ХГЧ (гормона беременности - хорионического гонадотропина человека).

Незапланированная беременность, в том числе от случайного партнёра, также таит опасность: женщина не имеет понятия, какие наследственные болезни встречались в роду малознакомого «папы».

Методы

Пренатальное кариотипирование проводят двумя методами:

• неинвазивным (то есть без проникновения через кожу и слизистые оболочки); заключается в процедуре УЗИ с измерением плода и изучении сданной на биохимию крови матери с выявлением маркеров - нарушений нормы содержания АФП, ХГЧ и так далее; метод считается безопасным для будущего ребёнка;
• инвазивным (с проникновением) - проводится процедура биопсии; врач вводит инструменты в полость матки, аккуратно прокалывает околоплодный пузырь и извлекает генетический материал - клетки плаценты, кровь пуповины, капельку жидкости, образующей околоплодные воды; изучение биологических образцов позволит получить кариотип плода и установить наличие или отсутствие хромосомных аномалий.

Плюс инвазивного метода - высокая точность и информативность диагностики; процент ошибочных результатов минимальный. Неинвазивное исследование не так эффективно. Однако жирный минус метода «с проникновением» - возможные угрозы для плода. Вторжение в хрупкий внутриутробный мир грозит осложнениями, среди которых:

• внезапное кровотечение;
• подтекание околоплодных вод;
• отслоение плаценты;
• выкидыш.

По правде говоря, такие последствия наступают редко - в 2–3% случаев, но врачи обязаны проинформировать будущих родителей о рисках инвазивного метода кариотипирования плода. Кстати, таким способом уже в начале беременности узнают пол будущего ребёнка, однако лучше удовлетворите любопытство чуть позднее, чтобы не подвергать плод опасности.

С аберрациями или без

Аберрация - иными словами отклонение от нормы, погрешность - это те самые количественные и структурные аномалии в хромосомах, которые служат причинами генетических заболеваний. Аберрации бывают:

• регулярными - возникают сразу во многих или даже во всех клетках, со времени зачатия или спустя пару дней;
• нерегулярными - появляются в итоге влияния на организм неблагоприятной внешней среды (радиации, химических красителей).

Чтобы обнаружить следы воздействия вредных веществ на хромосомный набор, изучения 12–15 лимфоцитов уже недостаточно. Требуется более подробное генетическое обследование - на анализ берут 100 иммунных клеток. Это и есть кариотипирование с аберрациями, по итогам которого женщине в том числе выписывают препараты для снижения негативного действия «химии» на организм.

Такой сложный анализ вместо обычного назначают:

• пациенткам и их партнёрам с подозрением на бесплодие;
• женщинам, которым прежде не удавалось выносить ребёнка;
• женщинам с рядом неудачных попыток ЭКО.

Анализ на кариотип с аберрациями - процедура трудоёмкая: один высококвалифицированный медик занимается биоматериалом единственной пациентки целый рабочий день. Не всякий медицинский центр в состоянии позволить себе роскошь проводить подобные исследования, поэтому место для сдачи анализа предстоит ещё и поискать.