Телец барра в синдроме клайнфельтера

Синдром Клайнфельтера — генетическое заболевание, характеризующееся дополнительной женской половой хромосомой Х (одной или даже несколькими) в мужском кариотипе ХY. При этом в мужских половых железах — яичках — образуется недостаточно половых гормонов.

Как известно, генетический набор человека насчитывает 46 хромосом, из которых 22 пары называются соматическими, а 23‑я пара — половая. Женщины имеют пару половых хромосом ХХ, а мужчины — ХY. Для синдрома Клайнфельтера обязательно наличие мужской Y-хромосомы, поэтому, несмотря на дополнительные Х-хромосомы, пациенты всегда являются мужчинами.

Классификация: виды кариотипов при синдроме Клайнфельтера

По количеству дополнительных Х-хромосом различают следующие варианты синдрома Клайнфельтера:

• 47,ХХY — наиболее часто встречающийся
• 48,ХХХY
• 49,ХХХХY

Кроме того, к синдрому Клайнфельтера также относят мужские кариотипы, включающие, помимо дополнительных Х-хромосом, дополнительную Y-хромосому — 48,ХХYY. И, наконец, среди пациентов с этим синдромом встречаются лица с мозаичным кариотипом 46,ХY/47,ХХY (то есть часть клеток имеет нормальный хромосомный набор).

История открытия синдрома

Синдром получил свое название в честь Гарри Клайнфельтера — врача, в 1942 году впервые описавшего клиническую картину болезни. Клайнфельтер с коллегами опубликовали отчет об обследовании 9 мужчин, объединенных общими симптомами, такими как слабое оволосение тела, евнухоидный тип телосложения, высокий рост и уменьшенные в размерах яички. Позднее, в 1956 г., генетики Планкетт и Барр (Е. R. Plankett, М. L. Barr) обнаружили у мужчин с синдромом Клайнфельтера тельца полового хроматина в ядрах клеток слизистой оболочки полости рта, а в 1959 году Полани и Форд (P. E. Polanyi, S. E. Ford) с сотрудниками показали, что у больных в хромосомном наборе имеется лишняя Х-хромосома.

Активные исследования данной патологии велись в 70‑х годах в США. Тогда всех новорожденных мальчиков подвергали кариотипированию, в результате чего удалось достоверно выявить распространенность и генетические особенности синдрома Клайнфельтера.

Любопытно, что мыши также могут иметь синдром трисомии по половым хромосомам XXY, что позволяет эффективно использовать их в качестве моделей для исследования синдрома Клайнфельтера.

Распространенность заболевания

Синдром Клайнфельтера является одним из наиболее распространенных генетических заболеваний: на каждые 500 новорождённых мальчиков приходится 1 ребёнок с данной патологией.

Кроме того, синдром Клайнфельтера — третья по распространенности эндокринная патология у мужчин (после сахарного диабета и патологии щитовидной железы) и наиболее частая причина врожденного нарушения репродуктивной функции у мужчин.

На сегодняшний день около половины случаев синдрома Клайнфельтера остаются нераспознанными. Часто такие пациенты обращаются за помощью по поводу бесплодия, эректильной дисфункции, гинекомастии, остеопороза, анемии и пр. без установленного ранее диагноза.

Этиология и причины нарушения

Синдром Клайнфельтера относится к генетическим заболеваниям, не передающимся по наследству, поскольку больные, за редким исключением, бесплодны. Патология, как правило, возникает в результате нарушения расхождения хромосом на ранних стадиях формирования яйцеклеток и сперматозоидов. При этом синдром Клайнфельтера, возникающий за счет нарушения в женских половых клетках, встречается в три раза чаще. Мозаичные формы обусловлены патологией деления клеток на ранних стадиях эмбриогенеза, поэтому часть клеток у таких пациентов имеет нормальный кариотип. Причины нерасхождения половых хромосом и нарушения деления клеток на самых ранних стадиях эмбриогенеза до сих пор малоизучены. В отличие от других хромосомных заболеваний, влияние возраста родителей отсутствует или выражено незначительно.

Ранние признаки

В отличие от большинства заболеваний, связанных с нарушением количества хромосом, внутриутробное развитие детей с синдромом Клайнфельтера проходит нормально, склонности к преждевременному прерыванию беременности не наблюдается. Так что в младенческом и раннем детском возрасте заподозрить патологию практически невозможно. Более того, клинические признаки классического синдрома Клайнфельтера проявляются, как правило, только в подростковом периоде. Однако есть симптомы, которые позволяют заподозрить наличие синдрома Клайнфельтера в препубертатном периоде:

• высокий рост (пик прибавки роста приходится на период между 5–8 годами);
• длинные ноги (непропорциональное телосложение);
• высокая талия.

У части пациентов наблюдается некоторая задержка в развитии речи.

В подростковом возрасте синдром часто проявляется гинекомастией, которая при данной патологии имеет вид двустороннего симметричного безболезненного увеличения грудных желез. Так как такого рода гинекомастия часто наблюдается у совершенно здоровых подростков, этот симптом часто остается без внимания. В норме подростковая гинекомастия бесследно исчезает в течение нескольких лет, у пациентов же с синдромом Клайнфельтера обратной инволюции грудных желез не происходит. В некоторых случаях гинекомастия может не развиваться вовсе, и тогда патология проявляется признаками андрогенной недостаточности уже в постпубертатный период.

Симптомы андрогенной недостаточности при синдроме Клайнфельтера

Андрогенная недостаточность при синдроме Клайнфельтера связана с постепенной атрофией яичек, что приводит к снижению синтеза тестостерона. Степень недостаточности андрогенов резко варьирует.

В первую очередь обращают на себя внимание внешние признаки гипогонадизма:

• скудная растительность на лице или же полное ее отсутствие;
• рост волос на лобке по женскому типу;
• волосы на груди и других частях тела отсутствуют;
• маленький объем яичек (2–4 мл) и их плотная консистенция (патогномоничный признак).

Поскольку дегенерация половых желез, как правило, развивается в постпубертатный период, у большинства пациентов размеры мужских половых органов, за исключением яичек, соответствуют возрастным нормам.

Пациенты могут жаловаться на ослабление либидо и снижение потенции. У многих мужчин с синдромом Клайнфельтера половое влечение вовсе не возникает, а некоторые — напротив, заводят семью и живут нормальной половой жизнью. Наиболее постоянный признак патологии — бесплодие, именно оно чаще всего становится причиной обращения таких пациентов к врачу. У 10 % мужчин с азооспемией обнаруживают синдром Клайнфельтера.

Всем пациентам с нарушениями сперматогенеза необходимо определять кариотип для исключения или подтверждения диагноза синдрома Клайнфельтера.

Недостаток андрогенов приводит к развитию остеопороза, анемии и слабости скелетной мускулатуры. У трети больных можно наблюдать варикозное расширение вен голеней.

Андрогены влияют на обмен веществ, поэтому больные с синдромом Клайнфельтера склонны к ожирению, нарушению толерантности к глюкозе и сахарному диабету второго типа.

Доказана предрасположенность таких пациентов к аутоиммунным заболеваниям (ревматоидный артрит, системная красная волчанка, аутоиммунные заболевания щитовидной железы и другие).

Психологические особенности

Коэффициент интеллекта у больных с классическим синдромом Клайнфельтера варьирует от значений ниже среднего до показателей, значительно превышающих средний уровень. Однако во всех случаях отмечается диспропорция между общим уровнем интеллекта и вербальными способностями, так что нередко пациенты с достаточно высоким IQ испытывают трудности при восприятии больших объемов материала на слух, а также при построении фраз, содержащих сложные грамматические конструкции. Такие особенности причиняют пациентам много неприятностей в период обучения и нередко продолжают сказываться на профессиональной деятельности.

Данные о психологических особенностях больных с синдромом Клайнфельтера достаточно противоречивы, однако большинство специалистов оценивают пациентов как скромных, робких людей с несколько заниженной самооценкой и повышенной чувствительностью. Есть данные, свидетельствующие о склонности пациентов с синдромом Клайнфельтера к гомосексуализму, алкоголизму и наркомании. Сложно сказать, вызваны ли особенности психики у таких больных непосредственным влиянием хромосомной аномалии, или же это реакция на проблемы в сексуальной сфере.

В отношении разных цитогенетических вариантов синдрома Клайнфельтера справедливо правило, что с увеличением количества дополнительных Х-хромосом увеличивается количество и выраженность патологических симптомов.

Диагностика синдрома Клайнфельтера

Во многих странах синдром Клайнфельтера часто диагностируется ещё до рождения ребёнка, так как многие женщины позднего детородного возраста, в связи с высоким риском генетических дефектов у будущего потомства, используют пренатальную генетическую диагностику плода. Нередко пренатальное выявление синдрома Клайнфельтера является поводом для прерывания беременности, в том числе и по рекомендации врачей. В России анализ кариотипа будущего ребёнка проводится крайне редко.

При подозрении на синдром Клайнфельтера проводят лабораторный анализ крови для определения уровня мужских половых гормонов. Необходима дифференциальная диагностика с другими заболеваниями, протекающими с проявлениями андрогенной недостаточности. Точный диагноз синдрома Клайнфельтера ставят на основании изучения кариотипа (набора хромосом) больного.

Решение задачи 1

Кариотип 1

47, ху +21 патология, синдром Дауна, трисомия по 21 паре хромосом

Кариотип 2

47, ху +13 патология, синдром Патау, трисомия по 13 паре хромосом

Кариотип 3

47, Х0 патология, синдром Шерешевского –Тернера, моносомия трисомия по 23 паре хромосом

Кариотип 4

47, ХХУ патология, синдром Клайнфельтера, трисомия по 23 паре хромосом

Кариотип 5

47, ху +18 патология, синдром Дауна, трисомия по 21 паре хромосом

Задача №2 . Решение задач на дисбаланс половых хромосом и определение

количества телец Барра

Определите количество полового хроматина у людей с дисбалансом половых хромосом, укажите число хромосом, синдром:

а)у мужчины ХХУ, ХХХУ, ХХХХУ ; б) у женщин ХО, ХХХ.

Решение задачи 2

А) Количество полового хроматина у мужчины с дисбалансом половых хромосом ХХУ-1 тельце Барра, синдром Клайнфельтера

ХХХУ — 2 тельца Барра, синдром Клайнфельтера

ХХХХУ — 3 тельца Бара, синдром Клайнфельтера

Б) Количество полового хроматина у женщины с дисбалансом половых хромосом составляет: при

ХО — ни одного, синдром Шерешевского –Тернера

ХХХ-2 тельца Баррра, синдром трипло-Х

Решение задач на нахождение гена на картах дифференциально окрашенных хромосом

Задача №3 Расшифруйте условные обозначения и отметьте стрелками соответствующие сегменты хромосом на рисунках:

а)3р13; б)3g29; в)3р26; г) 4р15; д)4g26; е) 11 р 14; ж)11g 26

Решение задачи

а) третий сегмент первого района короткого плеча третьей хромосомы;

б) девятый сегмент второго района длинного плеча третьей хромосомы;

в) шестой сегмент второго района длинного плеча третьей хромосомы;

г) пятый сегмент первого района короткого плеча четвертой хромосомы;

д) шестой сегмент второго района длинного плеча четвертой хромосомы;

е) четвертый сегмент первого района короткого плеча одиннадцатой хромосомы;

ж) шестой сегмент второго района длинного плеча одиннадцатой хромосомы.

Задача №4

С помощью современных молекулярно-генетических методов в ДНК обнаружены:

а) локус гена WHCR – ген синдрома Вольфа (низкий рост, микроцефалия, судорожные припадки, множественные аномалии развития), имеющего координаты 4 р16;

б) локус гена NF – ген нейрофиброматоза 2 типа, имеющего координаты 22 g12

в) локус гена CLS – ген синдрома Коффина Лоури (умственная отсталость, «куриная грудь», «нос боксера», гипертелоризм), Хр22;

г) локус гена GEY – зеленый/синий цвет глаз, имеющего координаты 19 р13

д) локус гена NPC — болезнь Нимана-Пика, имеющего координаты 18 g 11- g 12;

е)локус гена онкогена ras, имеющего координаты 3р25;

ж)локус гена ОFS1, CL – расщепление губы с расщеплением или без расщепления неба, 6р24

з) локус гена NF – ген нейрофиброматоза 2 типа, имеющего координаты 22 g12

Решение задачи 4

.

Этап: Подведение итогов, домашнее задание

1. Повторить к следующему занятию учебный материал по генеалогическому методу;

2. Дать характеристику кариотиограмме.

А) Б)

В)

Г)

Д)

Методические указания для студентов к практической работе №1.

Цель: Научиться отличать нормативный кариотип женщины и мужчины от патологического

по кариограммам и количеству телец Барра

Оснащение занятия: рисунки

1.  “Видимое строение хромосом”.

2.  “Хромосомный набор мужчины и женщины”.

3.  “Схематическое изображение дифференциальной окраски хромосом человека по G-методу”.

4.  Рисунок «Ядра клеток буккального эпителия».

Ход работы:

1. Изучите по схемам видимое строение хромосом (рисунок 1, 2) и зарисуйте особенности их морфологии.

2. Изучите классификацию и номенклатуру равномерно окрашенных хромосом (рисунок 3,4). Оответьте на вопросы:

—  Какая классификация хромосом принята в качестве основной?

—  В чем заключаются возможности Денверской классификации хромосом?

—  По какому принципу разделены хромосомы в этой классификации?

Классификация и номенклатура равномерно окрашенных хромосом человека впервые были приняты в 1960 году в г. Денвере. Согласно классификации все хромосомы человека разделены на 7 групп, расположенных в порядке уменьшения их длины, и обозначаются буквами латинского алфавита от A до G. Все пары хромосом стали нумеровать арабскими цифрами.

(1- 3) – самые большие хромосомы; 1 и 3-я — метацентрические, 2-я — субметацентрические.

4 и 5-я)- крупные субметацентрические хомосомы.

Группа С (6-12-я и Х-хромосома)- субметацентрические хромосомы среднего размера.

Группа D(13-15-я)- акроцентрические хромосомы средних размеров.

Группа Е (16-18-я)- маленькие субметацентрические хромосмы.

Группа F(19-20-я)- самые маленькие метацентрические хромосомы.

Группа G((21,22-я и Y) –самые маленькие акроцентрические хромосомы.

Предложенная классификация позволяла четко различать хромосомы, принадлежащие к разным группам.

3. Выполните задание

Задача 1.

Среди предложенных кариотипов (рисунок 6 , кариотипы 1-5), укажи аномальные, запиши их кариотип и определи вид хромосомной анеуплоидии: нулесомия, моносомия, трисомия, если возможно — назови синдром.

4. Изучите принципы определения определение полового хроматина

Хроматин клеточного ядра подразделяется на два основных типа на эу — и гетеро хроматин. Это наследственный материал различной степени спирализации и упаковки белками различной степени конденсации.

Эухроматин (от греч. еu — полностью и сhгоmа — цвет) в метафазных хромосомах виден в виде светлых полос.

В эухроматине находятся структурные активные уникальные гены, которые контролируют развитие признаков организма. Эухроматин менее плотно упакован и доступен для ферментов РНК-полимераз, обеспечивающих синтез и-РНК, а затем синтез белков.

Гетерохроматин выявляется в метафазных хромосомах при дифференциальном окрашивании в виде темных полос различных размеров, состоящих из конденсированной (спирализованной) плотно упакованной молекулы ДНК. Даже в интерфазном ядре гетерохроматин в виде глыбок хорошо виден в световой микроскоп Чаще всего он расположен вокруг ядрышка и около ядерной оболочки. Переписывания информации и-РНК с данных участков не происходит. Эти гены неактивны.

Структурный и факультативный гетерохроматин

Структурный гетерохроматин в интерфазном ядре спирализирован, плотно упакован в метафазных хромосомах постоянно обнаруживается вокруг центромеры во всех 46 хромосомах (составляет около 13 % от генома). Расположение темных полос для каждой пары хромосом строго индивидуально. Функция структурного гетерохроматина в целом пока неясна.

Факультативный гетерохроматин появляется в интерфазном ядре не всегда. Это спирализованный эухроматин. В метафазных хромо­сомах факультативный гетерохроматин не обнаруживают. Например, в ядрах клеток женщин в диплоидном наборе имеется две Х-хромосомы, одна из которых полностью инактивирована (спирализована, плотно упакована) уже на ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки гетерохроматина, прикрепленного к оболочке ядра. Благодаря этому женские и мужские организмы уравновешиваются по количеству функционирующих генов, сцепленных с полом, так как у мужчин одна-X-хромосома и одна доза генов Х-хромосомы. Инактивированная Х-хромосома называется половым хроматином или тельцем Бара (рисунок 5).

Половой хроматин обычно определяют путем анализа эпителиальных клеток в соскобе слизистой оболочки щеки. Отсутствие тельца Барра у женщин свидетельствует о хромосомном заболевании — синдроме Шерешевского-Тернера, присутствие у мужчин тельца Барра свидетельствует о наследственном заболевании — синдроме Клайнфельтера (кариотип 47, XXV).

5. Выполните задание

Задача 2

Определите количество полового хроматина у людей с дисбалансом половых хромосом, укажите число хромосом, синдром:

а)у мужчины ХХУ, ХХХУ, ХХХХУ ; б) у женщин ХО, ХХХ.

6. Изучите методы цитологического окрашивания хромосом

Наиболее подходящей фазой для исследования хромосом является метафаза митоза. Для изучения хромосом чаще используют препараты кратковременной культуры крови, полученные через 48 -72 ч после взятия крови. При приготовлении препаратов хромосом к культуре клеток добавляют колхицин, который разрушаем веретено деления и останавливает деление клетки в метафазе. Затем клетки обрабатывают гипотоническим раствором, после чего их фиксируют и окрашивают.

А) Полное окрашивание хромосом. Для окраски хромосом чаще используют краситель Романовского—Гимзы, 2% ацеткармин или 2 % ацетарсеин. Они окрашивают хромосомы целиком, равномерно (ругинный метод) и могут быть использованы для выявления численных аномалий хромосом человека (45, 47 и т. д.).

Б) Дифференцированное окрашивание хромосом.

Для получения детальной картины структуры хромосом используют различные способы дифференциального окрашивания. Один из них — G-метод: по длине хромосомы выявляется ряд окрашенных и неокрашенных полос. Че­редование этих полос и их размеры строго индивидуальны и постоянны для каждой пары гомологичных хромосом. Например, хромосомы 13, 14, 15-й пар трудно отличить при равномерной окраске, а при дифференциальной — рисунок исчерченности (чередование и размер темных и светлых полос) неодинаков ( рисунок 6).

6. Выполните задания

Задача 3

Расшифруйте условные обозначения и отметьте стрелками соответствующие сегменты хромосом на рисунках:

а)3р13; б)3g29; в)3р26; г) 4р15; д)4g26; е) 11 р 14; ж)11g 26

Задача 4

С помощью современных молекулярно-генетических методов в ДНК обнаружены:

а) локус гена WHCR – ген синдрома Вольфа (низкий рост, микроцефалия, судорожные припадки, множественные аномалии развития), имеющего координаты 4 р16;

б) локус гена NF – ген нейрофиброматоза 2 типа, имеющего координаты 22 g12

в) локус гена CLS – ген синдрома Коффина Лоури (умственная отсталость, «куриная грудь», «нос боксера», гипертелоризм), Хр22;

г) локус гена GEY – зеленый/синий цвет глаз, имеющего координаты 19 р13

д) локус гена NPC — болезнь Нимана-Пика, имеющего координаты 18 g 11- g 12;

е)локус гена онкогена ras, имеющего координаты 3р25;

ж)локус гена ОFS1, CL – расщепление губы с расщеплением или без расщепления неба, 6р24

з) локус гена NF – ген нейрофиброматоза 2 типа, имеющего координаты 22 g12