Число хромосом в диплоидной клетке человека с синдромом дауна

От родителей детям по наследству передается жилая площадь и другое личное имущество. Но унаследовать можно не только материальные ценности: в каждом ребенке имеются гены родителей, младшее поколение наследует от старшего нематериальные ценности (форма лица, рук, особенности головы, цвет волос и т.д.). За передачу характерных признаков от родителей детям в организме отвечает дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Это вещество содержит в себе биологическую информацию об изменчивости и записано в виде особого кода. Хранит этот код хромосома.

Так сколько у человека хромосом? Хромосом всего 46, и вот как они считаются: всего в клетке человека содержится 23 пары хромосом, в каждой паре находится 2 абсолютно одинаковые хромосомы, но пары отличаются между собой. Так, 45 и 46 являются половыми, причем эта пара одинаковая только у женщин, у мужчин они разные. Все хромосомы кроме половых называются аутосомами. Они больше чем на половину состоят из белков. По внешнему виду хромосомы отличаются: некоторые потоньше, другие покороче, но каждая имеет близнеца.

Хромосомный набор человека (или кариотип) представляет собой генетическую структуру, несущую ответственность за передачу наследственности. Увидеть их под микроскопом можно только во время деления клетки в стадии метафазы. Именно в этот момент хромосомы формируются из хроматина, приобретая плоидность: у каждого живого организма своя плоидность, клетка человека имеет 23 пары.

Гаплоидный и диплоидный набор хромосом

Плоидность – количество хромосомных наборов в ядрах клеток. В живых организмах они могут быть парными и непарными. Так уж определено, что у человека в клетках образуется диплоидный набор хромосом. Диплоидный (полный, двойной набор хромосом) присущ всем соматическим клеткам, у человека он представлен 44 аутосомами и 2 половыми хромосомами.

Гаплоидный набор хромосом – представляет собой одинарный набор непарных хромосом половых клеток. При таком наборе в ядрах содержится 22 аутосомы и 1 половая. Гаплоидный и диплоидный наборы хромосом могут присутствовать одновременно (при половом процессе). В это время происходит чередование гаплоидной и диплоидной фазы: из полного набора посредством деления образуется одинарный набор, затем два одинарных сливаются, образуя полный набор и так далее.

Нарушение хромосомного набора. Во время развития на клеточном уровне могут происходить свои сбои и нарушения. Изменения в кариотипе (хромосомном наборе) человека приводят к хромосомным заболеваниям. Самым известным из них является синдром Дауна. При таком заболевании сбой происходит в 21 паре, когда к двум одинаковым хромосомам прибавляется точно такая же, но третья лишняя (образуется триосомия).

Нередко при нарушении 21-ой пары хромосом плод не успевает развиться и погибает, но рожденный ребенок с синдромом Дауна обречен на сокращенную жизнь и отсталое умственное развитие. Это заболевание неизлечимо. Известны нарушения не только по 21-й паре, имеет место нарушение по 18-й (синдром Эдвардса), 13-й (синдром Патау) и 23-й (синдром Шерешевского-Тернера) паре хромосом.

Изменения развития на хромосомном уровне приводят к неизлечимым заболеваниям. Как следствие – сниженная жизнеспособность, особенно новорожденных детей, отклонения в интеллектуальном развитии. Дети, страдающие хромосомными болезнями, заторможены в росте, а половые органы не развиваются согласно возрасту. На сегодняшний день не существует методов защиты клеток от появления неправильного хромосомного набора.

Что же может послужить причиной генетического сбоя:

экология;
плохая наследственность;
неправильный образ жизни;
дефицит сна.

Но врачи не дают стопроцентной гарантии рождения здорового ребенка даже родителям, которые всю свою жизнь вели здоровый образ жизни, жили вдали от городских выхлопов и имели абсолютно здоровых родственников. Природа сама решает, как распределить хромосомные наборы.

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 марта 2017;
проверки требуют 10 правок.

Анеуплоиди́я (др.-греч. ἀν- — отрицательная приставка + εὖ — полностью + πλόος — кратный + εἶδος — вид) — изменение кариотипа, при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору (n). Отсутствие в хромосомном наборе диплоидного организма одной хромосомы называется моносомией (2n-1); отсутствие двух гомологичных хромосом — нуллисомией (2n-2); наличие дополнительной хромосомы называется трисомией (2n+1) . Анеуплоидия возникает в результате нарушения сегрегации хромосом в митозе или мейозе. Анеуплоидия вызывает у человека некоторые наследственные синдромы. Анеуплоидия по аутосомам нарушает нормальное эмбриональное развитие и является одной из основных причин спонтанных абортов[1]:1. Анеуплоидия характерна для опухолевых клеток, особенно для клеток сóлидных опухолей[2]. Патологический фенотип при анеуплоидии формируется из-за нарушения дозового баланса генов, при моносомии дополнительный негативный вклад оказывает гемизиготное состояние генов моносомной хромосомы[3]:1.

Врождённая анеуплоидия может возникнуть, если в анафазе I мейоза гомологичные хромосомы одной или нескольких пар не разойдутся. В этом случае оба члена пары направляются к одному и тому же полюсу клетки, и тогда мейоз приводит к образованию гамет, содержащих на одну или несколько хромосом больше или меньше, чем в норме. Это явление известно под названием нерасхождение. Когда гамета с недостающей или лишней хромосомой сливается с нормальной гаплоидной гаметой, образуется зигота с нечётным числом хромосом: вместо каких-либо двух гомологов в такой зиготе их может быть три или только один.

Зигота, в которой количество аутосом меньше нормального диплоидного, обычно не развивается, но зиготы с лишними хромосомами иногда способны к развитию. Однако из таких зигот в большинстве случаев развиваются особи с резко выраженными аномалиями.

Формы анеуплоидии[править | править код]

Схематическое изображение кариотипа мужчины, страдающего синдромом Дауна. Нерасхождение хромосом 21 в мейозе привело к трисомии по этой хромосоме.

Детекция трисомии по хромосоме 7 и 19 в культивируемых in vitro нейральных клетках-предшественниках при помощи дифференциального G-окрашивания и FISH-метода

По типу вовлечённых хромосом выделяют анеуплоидию половых хромосом и аутосомную анеуплоидию. Анеуплоидия по половым хромосомам характеризуется значительно более мягкими фенотипическими проявлениями, чем анеуплоидия по аутосомам, так как в отношении Х-хромосомы работает механизм дозовой компенсации, а Y-хромосома несёт малое количество генов и добавочная Y-хромосома незначительно нарушает дозовый баланс.

По числу вовлечённых хромосом анеуплоидию классифицируют как нуллисомию при отсутствии пары гомологичных хромосом, моносомию при отсутствии одной из пары гомологичных хромосом, трисомию при наличии добавочной хромосомы. Для половых хромосом у человека описаны случаи тетрасомии (48XXXX, 48XXYY, 48XXXY, 48XYYY) и пентасомии (49XXXXX, 49XXXXY, 49XXXYY, 49XYYYY, 49XXYYY)[4].

Моносомия[править | править код]

Последствия моносомии являются, как правило, более тяжёлыми по сравнению с трисомией. В случае моносомии негативный эффект анеуплоидии обусловлен не только нарушенным дозовым балансом, но и гемизиготным состоянием генов, находящихся на хромосоме, не имеющей пары. Моносомии по аутосомам у человека являются эмбрионально летальными.

Моносомия по Х-хромосоме у женщин приводит к синдрому Шерешевского-Тёрнера.

Моносомия по Y-хромосоме является летальной перестройкой и несовместима с живорождением.

В случае обширной делеции в какой-либо хромосоме иногда говорят о частичной моносомии. Примером может служить синдром кошачьего крика, причиной которого является утрата части короткого плеча хромосомы 5.

Трисомия[править | править код]

Трисомия — это наличие трёх гомологичных хромосом вместо пары (в норме). Причиной подавляющего большинства трисомий у человека являются ошибки расхождения хромосом при оогенезе, причём наибольший вклад дают ошибки в мейозе I по сравнению со вторым мейотическим делением. Вероятность трисомий у потомства повышается с возрастом матери[1]:2.

Наиболее часто встречающейся у человека является трисомия по 16-й хромосоме (более одного процента случаев беременности), следствием этой трисомии является спонтанный выкидыш в первом триместре беременности.

Единственной жизнеспособной трисомией по аутосоме у человека является трисомия по хромосоме 21, вызывающая синдром Дауна. Трисомики по хромосомам 13 (синдром Патау) и 18 (синдром Эдвардса) могут дожить до рождения, но характеризуются значительными нарушениями развития и ранней постнатальной смертностью. Трисомии по другим аутосомам приводят к ранней эмбриональной летальности. Характерно, что хромосомы 13, 18 и 21 являются хромосомами, занимающие три последних места по числу генов среди аутосом[3]:2.

Частота новорождённых с трисомией по 21 хромосоме в европейских странах в 1990—2009 годах составляло 11.2 случаев на 10 000 новорождённых, по 18 хромосоме — 1.04 случаев на 10 000, по 13 хромосоме — 0.48 случая на 10 000[5].

Анеуплоидии половых хромосом[править | править код]

45X, синдром Шерешевского — Тёрнера
47XXX (женщины без фенотипических особенностей, у 75 % наблюдается умственная отсталость различной степени, алалия. Нередко недостаточное развитие фолликулов в яичниках, преждевременное бесплодие и ранний климакс (необходимо наблюдение эндокринолога). Носительницы ХХХ плодовиты, хотя риск спонтанных абортов и хромосомных нарушений у потомства у них несколько повышен по сравнению со средними показателями; частота проявления 1:700)
47XXY, синдром Клайнфельтера (мужчины, обладающие некоторыми вторичными женскими половыми признаками; бесплодны; яички развиты слабо, волос на лице мало, иногда развиваются молочные железы; обычно низкий уровень умственного развития)
47XYY (мужчины высокого роста с различным уровнем умственного развития)

Тетрасомия и пентасомия[править | править код]

Примерами тетрасомии и пентасомии у человека могут служить кариотипы 48XXXX, 48XXYY, 48XXXY, 48XYYY, 49XXXXX, 49XXXXY, 49XXXYY, 49XYYYY и 49XXYYY. Такие случаи встречаются чрезвычайно редко с частотой 1:18 000—1:100 000[6]. Как правило, с нарастанием количества «лишних» хромосом увеличивается тяжесть и выраженность клинических симптомов.

См. также[править | править код]

Плоидность
Хромосомные перестройки
Хромосомные болезни

Примечания[править | править код]

↑ 1 2 Hassold T., Hall H., Hunt P. The origin of human aneuploidy: where we have been, where we are going (англ.) // Human Molecular Genetics (англ.)русск. : journal. — Oxford University Press, 2007. — October (vol. 16 Spec No. 2). — P. R203—8. — doi:10.1093/hmg/ddm243. — PMID 17911163.
↑ Holland A.J., Cleveland D.W. Losing balance: the origin and impact of aneuploidy in cancer (англ.) // EMBO Reports (англ.)русск. : journal. — 2012. — June (vol. 13, no. 6). — P. 501—514. — doi:10.1038/embor.2012.55. — PMID 22565320.
↑ 1 2 Torres E.M., Williams B.R., Amon A. Aneuploidy: cells losing their balance (англ.) // Genetics. — 2008. — June (vol. 179, no. 2). — P. 737—746. — doi:10.1534/genetics.108.090878. — PMID 18558649.
↑ Linden M.G., Bender B.G., Robinson A. Sex chromosome tetrasomy and pentasomy (англ.) // Pediatrics (англ.)русск.. — American Academy of Pediatrics (англ.)русск., 1995. — October (vol. 96, no. 4 Pt 1). — P. 672—682. — PMID 7567329.
↑ Loane M., Morris J.K., Addor M.C., et al. Twenty-year trends in the prevalence of Down syndrome and other trisomies in Europe: impact of maternal age and prenatal screening (англ.) // European Journal of Human Genetics (англ.)русск. : journal. — 2013. — January (vol. 21, no. 1). — P. 27—33. — doi:10.1038/ejhg.2012.94. — PMID 22713804.
↑ Tartaglia N., Ayari N., Howell S., D’Epagnier C., Zeitler P. 48,XXYY, 48,XXXY and 49,XXXXY syndromes: not just variants of Klinefelter syndrome (англ.) // Acta Paediatrica (англ.)русск.. — 2011. — June (vol. 100, no. 6). — P. 851—860. — doi:10.1111/j.1651-2227.2011.02235.x. — PMID 21342258.

Источник

Хромосомные заболевания случаются редко. Одно из самых распространенных врожденных болезней — синдром Дауна. При этом синдроме кариотип (набор хромосом, характерный для человека) состоит из 47 хромосом, а не из 46. Это случается из-за того, что 21 хромосома состоит из трех копий, а не из двух, как остальные хромосомы. Поэтому болезнь называют еще трисомией 21, устаревшее название — монголизм, так в прошлом называли эту болезнь из-за монголоидного разреза глаз и эпикантуса — особой складки, прикрывающий глаз и характерной для монголоидной рассы. Но из-за протестов представителей Монголии болезнь переименовали на честь английского врача Джона Дауна, который впервые описал заболевание.

Спортсмены

Характеристика кариотипа

Каждая клетка человека содержит 46 хромосом, они расположены попарно, половина из них происходят от мамы, вторая половина — от папы. Если при генетическом дефекте в 21 хромосоме образовывается лишняя хромосома, возникает синдром Дауна. Он может быть наследственным, если у кого-нибудь из родителей есть трисомия 21 (или трисомия по 21 хромосоме, так еще называют этот синдром), а может образоваться случайно, даже если родители были полностью здоровыми.

Сила

Типы синдрома Дауна по особенностям размещения 21 хромосомы:

Простая полная трисомия — бывает в 95 процентах случаев, хромосома номер 21 утроена.
Мозаичная форма — похожа на простую полную трисомию 21, но дефектная хромосома размещена не во всех клетках. Как правило, затрагивается небольшое количество клеток человека, около десяти процентов. Как болезнь, мозаичная форма слабо выражена, ее трудней диагностировать, но все же имеет влияние на развитие ребенка и на взрослую жизнь. Люди с мозаичной формой часто достигают весьма весомого успеха в жизни (Пабло Пинеда, Айя Ивамото).
Транслокационная форма или робертсоновская транслокация — случай, когда в 21 хромосоме одна нормальная хромосома и одна состоит из слившихся двух. Детей с синдромом Дауна с транслокационной формой около 4 процентов.

Особенности

Болезнь на научном уровне изучил в 1866 году английский врач Джон Даун. Но хромосомная причина была определена намного позже, в 1959 году французским исследователем-генетиком Жеромом Леженом. Несмотря на то, что Лежен открыл возможность делать пренатальную диагностику, исследователь категорически выступал против диагностики синдрома в утробе матери с целью убийства ребенка. Жером справедливо отстаивал священность человеческой жизни вне зависимости от генетических и других особенностей людей. За критику абортов и протест против нечеловеческого отношения к больным детям Жером Лежен не получил Нобелевской премии. Зато был выбран Папой Иоанном Павлом ІІ председателем папской Академии жизни.

Синдром Дауна случается приблизительно один случай на 700 — 1000 рождаемых детей. Заболевание возникает случайно при первом делении клетки, если мама и папа сами не больны синдромом, или же тройная хромосома может быть в сперматозоиде или яйцеклетке, если один из родителей являются носителем синдрома.

Обучение

Несмотря на то, что болезнь возникает случайно, некоторая закономерность ее возникновения прослеживается в зависимости от возраста родителей, данные приблизительны — у женщин моложе 25 лет рождается детей с синдромом Дауна 0,07 процента, от 25 до 30 — 0,1 процента, после 35 лет — 0,28 процента, свыше 42 лет — полтора процента, свыше 49 лет — около восьми процентов. Зависимость от возраста отца значительно меньше, вероятность утроения 21 хромосомы повышается у отцов старше 45 лет. Это статистические данные, но, вероятно, генетический дефект возникает у того, у кого эта генетика ослаблена. С возрастом наследственность может портиться от вредных привычек, аморального и неправильного способа жизни. Чтобы были здоровые дети, нужны здоровые родители, а алкоголь, курение и другие вредные привычки ни к чему хорошему не приводят, и неправильное отношение к своему здоровью повлиять на здоровье детей.

Тяжелый удар по ни в чем не повинных детях наносит пренатальная диагностика — множество детей убиваются в утробе матери. Это жестокая практика, которая делает соучастниками расправы над беззащитным человеком врача, мать, отца, родных, которые агитируют за аборт, а также соучастниками преступления становятся многие средства массовой информации, интернет-издания, которые пропагандируют аборты и аботривные способы контрацепции, не говоря уже о законодателях, которые в эпоху прогресса издают жестокие, несправедливые и аморальные законы. А ведь ребенок может быть вполне здоровым, пренатальная диагностика часто ошибается. Иногда методы пренатальной диагностики настолько инавзивны (укол в живот), что могут повредить ребенка или даже вызвать выкидыш.

А если и есть синдром Дауна, такой человек хоть и растет с некоторыми особенностями, но он может учиться, работать, быть самостоятельным и счастливым. Этот человек не сделал никакого преступления, чтобы быть казненным. Поэтому аборт по общественному значению является значительно более тяжким преступлением, нежели простое убийство, ведь родившийся человек может убежать, хоть как то себя защитить, а у человека внутри утробы матери нет возможности даже заплакать от боли и отчаяния. Не важно, сколько у человека с синдромом Дауна хромосом, важна любовь, которую он чувствует к матери и та любовь, которуя чувствует матерь к ребенку, не нужно это чувство подавлять, и все преграды будут преодолены.

Источник

Ген, виновный в нарушении числа хромосом, а значит, в синдроме Дауна и других хромосомных заболеваниях, удалось найти. Ученые даже выяснили, как меняется активность мутантного гена с возрастом.

Недостаток или избыток хромосом у человека связан с тяжелыми болезнями. Случается, что вместо двух копий какой-либо хромосомы в клетках присутствуют три. Так возникают синдром Дауна (трисомия по хромосоме 21), синдром Эдвардса (трисомия по хромосоме 18), синдром Патау (трисомия по хромосоме 13). С другой стороны, неправильное число хромосом часто приводит к невынашиванию беременности.

Нарушение числа хромосом — анеуплоидия — у плода возникает тогда, когда в оплодотворении участвует яйцеклетка с таким дефектом. Но о причинах образования таких яйцеклеток до сих пор известно очень мало.

Объяснить это явление, по крайней мере частично, попытались Франческо Марчетти (Francesco Marchetti) и его коллеги из Национальной лаборатории Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) и Университета Теннесси (University of Tennessee) в Ноксвилле (Knoxville).

Белок контролирует веретено

МейозРедукционное деление клетки, в ходе которого происходит уменьшение числа хромосом в дочерних клетках. Мейоз происходит при созревании половых клеток. Включает два последовательных деления клеточного ядра: редукционное и эквационное. В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки.

Ученые работали на мышах с мутацией гена Bub1. Ген выбран неслучайно: белок Bub1 играет важную роль в специфическом делении клеток — мейозе, в результате которого из клеток организма с двойным набором хромосом (диплоидных) образуются половые клетки с одинарным набором хромосом (гаплоидные).

Важнейшая стадия деления — расхождение хромосом по полюсам клетки, из которых возникают две дочерние клетки. Это происходит при помощи так называемого веретена деления, состоящего из белковых микротрубочек. Нити веретена прикрепляются к серединам хромосом к структуре под названием кинетохор (или центромера) и, сокращаясь, растаскивают гомологичные хромосомы по полюсам.

Белок Bub1 играет важнейшую роль в контроле над ходом расхождения хромосом. Он состоит из двух доменов, один из которых прикрепляется к хромосоме, а второй, представляющий собой киназу — фермент переноса фосфатной группы, отвечает за привлечение других ключевых белков к работе веретена деления.

Неправильный дележ хромосом

Мутантный ген производил усеченный белок Bub1, у которого отсутствовал домен-киназа, поэтому он не мог рекрутировать другие нужные белки. Поэтому нарушался процесс расхождения хромосом, и получались яйцеклетки с недостающей и с избыточной хромосомой.

Самки мышей, у которых мутантный ген Bub1 присутствовал в двух копиях, стали бесплодными — их эмбрионы не выживали. Самки мышей с одной копией мутантного гена (другой ген был нормальным) рождали очень малое число детенышей (в среднем 1,7 в помете). Хотя в их яичниках созревало такое же количество яйцеклеток, что и у нормальных мышей. Однако когда ученые искусственно оплодотворили эти яйцеклетки, большая часть зигот содержала неправильное число хромосом. Из 47 зигот 15 отличались недостатком хромосом, а 23 имели лишние хромосомы.

Чем старше, тем больше риск

Влияние мутантного гена усиливалось с возрастом. У мышей в возрасте 14 недель анеуплоидные зиготы возникали достоверно чаще, чем у мышей в возрасте восьми недель. А мыши в возрасте 24 недель и старше не имели потомства.

Особенность мутантного гена Bub1 в том, что он оказывает влияние только на самок. Если самец с мутантной копией гена скрещивается с нормальной самкой, то рождается нормальное количество детенышей с нормальным количеством хромосом. Если наоборот — то возникает анеуплоидия. Значит, рассуждают ученые, мутация нарушает только созревание яйцеклеток, но не сперматозоидов. Почему так — еще не совсем понятно. Возможно, механизмы работы веретена деления при образовании мужских и женских половых клеток в чем-то различаются.

Ученые считают, что мутация гена Bub1 может быть виновата и в нарушении числа хромосом в яйцеклетках женщин, и, следовательно, быть причиной невынашивания плода или тяжелых заболеваний их детей. Давно известно, что риск этой патологии увеличивается с возрастом матери. В то же время есть данные, что в яйцеклетках немолодых женщин снижается уровень мРНК гена Bub1, а значит, в них не хватает этого ключевого белка.

Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник