CYTOGENETIKA V této kapitole se budeme zabývat genetickým materiálem lokalizovaným v buněčném jádře v útvarech zvaných chromosomy. Morfologie chromosomů se dynamicky mění během buněčného dělení; v interfázi jsou patrná vlákna chromatinu, během dělení buněk rozeznáváme jednotlivé chromosomy. Seznámíme se s karyotypem člověka, tzn. s počtem a charakteristickou strukturou chromosomů v somatické buňce. Karyotyp představuje soubor chromosomů somatické buňky, respektive organismu. Je charakteristický pro každý živočišný druh. Během dělení somatických buněk může docházet k poškození struktury nebo změnám počtu chromosomů v jednotlivých buňkách. Pokud k chromosomální mutaci (viz Mutace) došlo v zárodečné buňce, je odchylka ve všech buňkách organismu. Chromosomy v jádře eukaryotních buněk jsou spirálovitě stočené struktury, které obsahují DNA, zásadité (basické) proteiny histony a kyselé proteiny nehistonového typu. Z proteinů interagujících s DNA popíšeme podrobněji úlohu histonů, což jsou jednoduché basické proteiny. Na formaci chromatinu (chromosomální materiál obsahující DNA) se podílí pět typů histonů. Čtyři typy histonů spolu s DNA tvoří základní jednotku chromatinu nukleosom. Každý nukleosom se skládá z osmi histonů [2x (H2A, H2B, H3 a H4)]. Ty tvoří
o k ja H1 pravidelně se opakující jednotky spojené vláknem DNA a pátým histonem - H1.aHiston é k r c je větší než histony tvořící střed nukleosomu. Podílí se při další spiralizaci to(závitnicovém gi u a stáčení) vlákna DNA. Histony se mohou účastnit na regulaci aktivity DNA. lo o m l n e h Schéma kondenzace DNA: á s c a eri te l í h at o n u e o m ick ř í s š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J
proteinový střed, kolem kterého se ovíjí DNA (přibližně 146 párů bází). Nukleosomy jsou
Převzato z otevřené encyklopedie Wikipedia Legenda (1) DNA; (2) chromatinové vlákno (DNA + histony); (3) chromatin v interfázi (jedna molekula DNA, červeně je vyznačena centromera); (4) kondenzovaný chromatin v profázi mitózy (dvě molekuly DNA); (5) chromatin v metafázi (vysoký stupeň spiralizace).
Nukleoproteinový komplex tvořený DNA vázánou na histony, a další bílkoviny, se nazývá chromatin. Existují dvě formy chromatinu: (i) euchromatin, kde probíhá transkripce a (ii) heterochromatin, který je transkripčně převážně neaktivní. Vlákna chromatinu jsou v jádře buňky v interfázi patrná po obarvení zásaditými barvivy. Jemné rozdíly ve struktuře chromatinu nejsou při běžném pozorování zjevné. V průběhu dělení buňky (jak během mitózy, tak při meióze) chromatin kondenzuje a vytváří mikroskopicky rozlišitelné chromosomy. Každý biologický druh charakterizuje typická sada chromosomů; změna jejich tvaru nebo počtu indikuje genetickou odchylku. V somatických buňkách se chromosomy vyskytují v homologních párech (2n). Homologní pár chromosomů vzniká po splynutí haploidních gamet. Gamety (pohlavní buňky) mají na rozdíl od somatických buněk haploidní (n) počet
o k ja é a Homologní chromosomy obsahují identické genetické lokusy s možnými rozdíly ve formě k r c o i tpolymorfismus). g genetického zápisu (viz Monogenní dědičnost; Molekulární genetika: alely, u o a l o Každý chromosom homologního páru nese jeden gen a tyto párové alel mgeny ltvoří dvojici n e h části daného lokusu. Výjimkou je heterologní pár chromosomů X a a sY, u kterých iá jetezcvětší r l - funkci. ní h ate majíoshodnou genetická výbava rozdílná. Páry genů na homologních chromosomech u kalely dominantní,íře oprojevumznaku (viz c s Tato shoda ale není absolutní pro konkrétní podobu i š í m e í n s j š recesivní; např. barva nebo tvar semen hrachuí– Mendelovy i zákony). e l o a h d ž c buněčného cyklu n d vytváří u stufunkcí.y Během á Gen je tedy chápán jako úsek DNA se specifickou o a z l e. sl které á o ý t m své vlastní identické kopie (viz Replikace), se přenášejí do dalších generací. Na jednom n kov é šk raz elů zak e chromosomu vytvářejí geny vazebné skupiny (viz Vazba genů). č e m lň ok v P ú j u a pojetí je to úplný p jedné s sady chromosomů. ksekvenceoDNA r Genom je kompletní V užším y m o o dDNA mitochondrií t ý ugenetika). V d výčet veškeré jaderné DNA i (viz molekulární n ji u a rů to o n k Mitotickýechromosom í las t ob T i ž uh u i u d o so u p t s o ez h e b k Je chromosomů, tzn. že je přítomen pouze jeden chromosom každého páru. Ke snížení počtu chromosomů na polovinu dochází během I. meiotického dělení (viz Buněčné dělení).
Chromosom je tvořen dvěma identickými sesterskými chromatidami. Každá sesterská chromatida obsahuje identickou molekulu DNA. Chromatidy k sobě podélně přiléhají v profázi, v metafázi se oddalují, ale stále jsou spojeny v oblasti centromery. Centromera má nezastupitelný význam při rozchodu sesterských chromatid do dceřinných buněk během anafáze. K centromeře se připojují mikrotubuly dělícího vřeténka pomocí specializované struktury, kinetochoru. Centromery obsahují charakteristické repetitivní sekvence DNA (viz Molekulární genetika). Centromera dělí chromosom na dvě části - raménka. Krátké raménko se označuje p (z francouzského petit), dlouhé raménko je značeno q (následující písmeno abecedy po p). Konce chromosomů se nazývají telomery. Jsou to koncové oblasti DNA obsahující telomerické repetitivní sekvence (viz Molekulární genetika). Zajišťují stabilitu chromosomů při buněčném dělení. Stárnutí buněk je provázeno jejich zkracováním. Chromosomy podle polohy centromery dělíme na 1) metacentrické, kdy je centromera lokalizována ve středu chromosomu; p a q raménka jsou přibližně stejně dlouhá 2) submetacentrické, kdy centromera rozděluje chromosom na různě dlouhá raménka p a q
o k ja é a k r 4) telocentrické chromosomy mají centromeru lokalizovanou na konci chromosomu. U lidí c i to g tento typ chromosomů neexistuje. u a lo o Pro krátká raménka akrocentrických chromosomů jsou typické repetitivní m l sekvence, nkteré e h as eriá tec l í h at o n u e o m ick ř í s š esatelityjní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o cy r m o a o b d t ý V d ů in au o j r t o n k su Chromosom: e b í o T a) metacentrický it hla ž u i b) submetacentrický u ou d o c) akrocentrický p zs tu s o e h b e ke J 3) akrocentrické, kdy centromera leží blízko konce chromosomu; p raménka jsou velmi krátká
tvoří útvary zvané satelity neboli NORy (nukleolární organizátor, viz Molekulární genetika), nesoucí tandemově uložené kopie genů pro rRNA. Karyotyp Karyotyp představuje sadu chromosomů jedince, nebo v užším smyslu buňky. Chromosomy jsou v karyotypu řazeny podle dohodnutých, mezinárodně platných kritérií. Idiogram poskytuje schéma pro identifikaci jednotlivých chromosomů např. po G-pruhování (viz dále). Normální lidský karyotyp obsahuje 46 chromosomů (diploidní počet - 2n). 22 párů jsou páry homologních autosomů, jeden pár jsou pohlavní chromosomy (heterochromosomy); ženy mají pár XX chromosomů, muži jeden X chromosom a jeden Y chromosom. Zápis karyotypu má svá pravidla; karyotyp ženy - 46,XX, muže - 46,XY. Páry autosomů jsou řazeny do sedmi skupin (A-G) se stabilním počtem homologních párů.
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l n e h á s c Idiogram: a eri te l í h at o n u e o m ick ř í s š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J
Karyotyp muže, G-pruhování
Identifikace chromosomů byla nejprve založena na jejich velikosti a tvaru. Nyní je možné rozlišit jednotlivé chromosomy podle specifického pruhování, kterého lze docílit různými barvícími technikami.
o k ja é a k r Cytogenetické vyšetření c i to g u Pro klasické cytogenetické vyšetření je potřeba získat jaderné, dělící ase buňky. Běžně lseo o m n l se krátkodobě získávají z periferní krve (bílé krvinky). Heparinizovaná krev (zábrana e srážení) h á s c i a r e l t aktivita. Po ní e mitotická kultivuje při 37 oC. Během kultivace se stimuluje fytohemaglutininem h t o u funkciadělícíhok vřeténka. Tím jeře oruší 72 hodinách je přidán mitotický jed kolchicin, který m ic í s š í e í docíleno kumulace mitóz v metafázi (c-metafáze, m zpracování vyžaduje s c = colchicine). jn eDalší š i l í o a octové. hmetanolu a kyseliny d směsí žbuněk aufixaci přidání hypotonického roztoku k sedimentu c n d u t lypřipraven materiálapro barvení áa s lopodložní z Nakapáním upraveného sedimentu na sklíčkaoje . s ý k ze m ká t v n následné hodnocení mitóz. e ko é š Pra čelů e za k v buněkú plodové jvody, choriových m lňtaké z okultivovaných Cytogenetické vyšetřeníuse provádí a p ys k r o m o o klků nebo fetální d krve (viz Prenatální d Vprevence) a buněk t například fibroblastů ýdalšíchutkání, n ji u a nebo nádorových to buněk. orů n k e as i bez předchozí kultivace. ob kostní dřeněžijetímožnéhlvyšetřit Tmitoticky Vysoce aktivní buňky iu u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Metody zpracování a barvení chromosomů
Barvící techniky Obarvení chromosomů se dosahuje různými způsoby. Klasické (konvenční) barvení je barvení jedním, nejčastěji Giemsovým barvivem. Chromosomy jsou homogenně zbarvené. Toto barvení se zejména používá při hodnocení získaných odchylek v celkovém počtu chromosomů a při hodnocení chromosomových nebo chromatinových zlomů. Je například používáno při sledování vlivu mutagenů, které vyvolávají zlomy chromatid (např. záření). Mezi diferenciační barvicí techniky patří pruhování, kdy po natrávení trypsinem a následném barvení Giemsovým barvivem dochází ke střídání světlých a tmavých proužků po celé délce chromosomů; tzv. G–pruhování. Pruhování vzniká v důsledku heterogenity chromatinu. Heterochromatin je zbarven tmavě, oblast obsahující euchromatin je světlá. Heterochromatin (oblast chromosomu s malým počtem nebo žádnými aktivními geny) se nachází např. v oblasti centromery, a tvoří větší část chromosomu Y. Euchromatin tvoří méně kondenzované smyčky DNA. Při R-pruhování (reverzní způsob barvení ve srovnání s G-pruhováním) je pruhování docíleno zahřátím vzorků před barvením Giemsovým barvivem. Barvení specifických oblastí chromosomů je například C-pruhování, které barví
o k ja é a chromosomů. k r c to identifikovat gi Pruhy jsou viditelné ve světelným mikroskopu. Pruhovací techniky umožňují u o a l o jednotlivé chromosomy, párovat homologní chromosomy a stanovit m cytogenetické odchylky. n l e h á s c i Speciální a technika. Při hodnocení karyotypu se v současnosti využívá počítačová r l te kamery ní e h t o Příslušnýře a do kpočítače. snímají obraz v mikroskopu a v digitalizované formě u jej převádějí o m isestavení c karyotypu.ší s aí následné program pak umožňuje roztřídění jednotlivých chromosomů e í n em s j š i l í Metoda FISH a no ž ud ch d u á Fluorescenční in situ hybridizacelo(FISH)stspojujely postupy klasickéa cytogenetiky z . s á o znae schopnosti ý je založena t oFISH m k a technologie molekulární genetiky. jednovláknové k v a n š ra elů z e k é (denaturované) sondy DNAm se vázatň(hybridizovat) k cílové sekvenci denaturované DNA na e č P k j l ú o upurinových v basí (viz Molekulární a genetika). DNA p s základě komplementarity a pyrimidinových k r o y m o o d fluorescenčním t signál se analyzuje ý a uvýsledný V d barvivem sonda je předem označena některým n a pro vyšetření chromosomů jise používá rů FISH metoda to pomocí fluorescenčního mikroskopu. o n u k tí několik as typů sond - centromerické, lokusTenebo v interfázi. oV bpraxi je možnéžpoužít i v mitóze l h vyšetření. iu u podle u specifické, malovací. Konkrétní sondu o volíme typu d o s u p t s o ez h e b k Je centromery nebo barvení Ag-NORů, které selektivně barví satelity akrocentrických
Centromerické sondy jsou tvořeny alfa-satelitními sekvencemi repetitivní DNA přítomné v oblasti centromery. Dovolují rychlou detekci numerických aberací, zejména v nedělících se buňkách. Lokus-specifické sondy se váží se specifickým lokusem na chromosomu. Umožňují stanovení některých strukturálních změn, specifické chromosomální přestavby u některých nádorů atp. Celochromosomové sondy (malovací) jsou připravené jako směs fragmentů DNA konkrétního chromosomu. Po jejich aplikaci dojde k ”obarvení” celého chromosomu. Používají se pro určení některých strukturálních aberací, jako jsou translokace, inserce nebo komplexní přestavby (hlavně v buňkách nádorů), a dále pro stanovení původu strukturních přestaveb chromosomů. Tyto sondy vyžadují, aby chromosomy byly v metafázi buněčného cyklu, pro interfázní jádra je nelze použít. Obrázek představuje komplexní přestavby v buňce nádoru plic za použití celochromosomové sondy
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l n e h á s c a eri te l í h at o n u e o m ick ř í s š Komparativní genomová hybridizace (CGH)eslouží k ízjišťování odchylek v množství í n m s j š i je hnapř. e použita izolovaná l DNAo íPro vyšetření genetického materiálu mezi různými genomy. a d ž n d ápři u y cCGH je zejménaa využívaná u onemocněním. t zdravého jedince a DNA pacienta s nádorovým o s l ý z l e. s á o t m k chromosomů vyšetření odchylek u buněk solidních nádorů, z lvyšetření a n kov ékdeškostatnírapostupy ů e z často selhávají. CGH metoda znamená současnou hybridizaci dvouče rozdílněeznačených DNA P k m ň j l ú o u p a kontrolní v a s [vyšetřované (zelený kfluorochom) (červený fluorochom)] v poměru 1:1 r o y m o o d bylyVzískané od zdravého ý dárce.utV oblasti zmnožení nebo d s chromosomy v metafázi, které n ů intenzity signálů o afluorochromů. ji obou rpoměru ztráty DNAnjetdetekována změna o u k í las t ob Te i ž uh u i u d o so u p t s o ez h e b k Je
Legenda Legenda Slabá červená a zelená svislá čára vymezuje hranice normálního signálu. Přesah vlevo
o k multiplikaci genetického materiálu (označeno zeleně – silně). ja é a k r c Čísla pod chromosomy: pořadí chromosomu v karyotypu / počet vyšetřených mitóz i to u og a l (respektive v nich hodnotitelných chromosomů). o m n e iál ch Odchylky ve struktuře nebo počtu chromosomů s a l ter -te í h Změny struktury chromosomů (strukturní aberace) u n o a e o m ick ř í s š í m Strukturní odchylky chromosomů vznikají nejčastěji chromosomálních zlomů. e jakojndůsledek í s š i he l o í (crossing-overu). Mohou též nastat po chybném průběhu rekombinace a d ž d án u stu y c o a z lrůznýche. mutagenů (viz Mutace). K chromosomálním zlomům dochází sl po ýpůsobení á o t m k jsou klátkyanebo vchemické z i biologické a K mutagenním účinkům, jako jsou faktory, š ů o l en záření, z é PVr interfázi k vkinterfázi. e se pojeproběhlé mitóze č ň vnímavější buňky, které sem dělí, než buňky ú ra u pl so v k y chyby opravují. uplatňují reparační mechanismy, m Reparační o do kteréVvzniklé o enzymy napojují t ý d přerušené úseky in ausekvencí. Někdy však dojde o DNA na základěrůkomplementarity terminálních j t o porušených chromosomů. nnesprávných úseků k suTím tak může dojít k různým k napojení e b í t laa telomery, vzniká stabilní strukturní o T icentromera strukturním přestavbám. Pokud je zachována ž h u i u u d o so u p t s o ez h e b k Je znamená ztrátu genetického materiálu (označeno červeně – silně); přesah vpravo znamená
přestavba, která může být předávána do dalších generací. Ztráta centromery a telomer vede k nestabilním přestavbám. To znamená, že fragment chromosomu je v následující mitóze eliminován nebo dojde k dalším změnám ve struktuře chromosomu. Strukturní přestavby postihující jeden chromosom jsou: delece, duplikace, inverze, isochromosom. Delece znamená ztrátu části chromosomu. Delece může zahrnovat koncovou oblast chromosomu (terminální) nebo může být vmezeřená (intersticiální). Inverze je přestavba, kdy úsek chromosomu je přetočen o 180o. Nositelé inverze obvykle nemají žádné fenotypové projevy. Inverse vede k poruchám párování homologních chromosomů v meióze a při následném crossing-overu může dojít k dalším přestavbám. V důsledku toho vznikají gamety s nerovnoměrně rozděleným genetickým materiálem. Duplikace znamená přítomnost dvou kopií segmentu chromosomu. Duplikace, až multiplikace, (např. tandemové duplikace, viz Imunogenetika) sehrály důležitou úlohu během evoluce.
o k a nebo téhož chromosomu. Vzniká např. příčným rozdělením centromery v meióze jII é a k r translokací ramének homologního chromosomu v oblasti centromery. c i to g u a Strukturní přestavby mezi více chromosomy: translokace. lo o m na jiný n l e h Nereciproká translokace je přenos úseku jednoho chromosomu chromosom. á s c i te a chromosomů. r l e í Reciproká translokace je vzájemná výměna částí nehomologních h at o n u k to tedy změnyíře ochromosomů. m c s Nereciproká i reciproké translokace nemění počet Jsou i š e j ní m í s š balancované (zpravidla bez fenotypových projevů), i však ebýt pro nositelealpříčinouo í dmohou h ž c d án u stu u manželských reprodukčních problémů. Jsou často diagnostikovány dvojic s opakovanými o y a z l chromosomální . sl vadou, á o ý potraty nebo po narození dítěte s vrozenou způsobenou aberací. e t m n kov é šk raz elů zak e Translokace se vyskytuje m jako typická chromosomální přestavba u některých typů leukémií. e č P k ň j l ú o upozice.pGen (geny) v segmenturase mohou dostat pod s Projevuje se tzv. efektem na přemístěném k o y m to o mechanismů d V anebo fúzovatns ýgenem d kontrolu jiných regulačních vumístě translokace. V prvém ů i o a j r transkripce,kve druhému případě vzniká chimérický gen tke zvýšení neboosnížení případě dojde n e í las t ob i a i jehoTprodukt (viz Onkogenetika). ž uh u i u d o so u p t s o ez h e b k Je Isochromosom je chromosom obsahující buď obě raménka krátká nebo obě dlouhá raménka
Speciální druh translokace je Robertsonova translokace (fúze), kdy dojde ke spojení dvou akrocentrických chromosomů v oblasti centromery. Robertsonova translokace se může vyskytnout v karyotypu zdravého jedince; jedinec je nosič balancované translokace. Genetický materiál zůstává zachován i když v karyotypu je celkový počet chromosomů 45. Během gametogeneze však část gamet při náhodné segregaci chromosomů získá díky fúzi dvou chromosomů nadpočetné (nebalancované) zastoupení např. chromosomu 21. Vysvětlíme si tento jev na konkrétní situaci. Translokační forma Downova syndromu Syndrom je soubor příznaků charakterizující určité postižení. Downův syndrom se vyskytuje buď jako prostá trisomie u 95% pacientů, (viz Numerické odchylky) nebo u necelých 5% pacientů jako nebalancovaná Robertsonova translokace. Klinické projevy jsou shodné u obou forem chromosomálních odchylek. Jsou popsány u frekventovanější prosté trisomie. Akrocentrický chromosom 21 může fúzovat s jiným akrocentrickým chromosomem skupiny D (13, 14 nebo 15) nebo G (chromosomem 22) a nebo homologním chromosomem 21. Příklad: nosič balancované translokace, např. otec s karyotypem 45,XX,der(14;21), je zdráv.
o k ja Např. é a postiženo translokační formou Downova syndromu. Teoretické riziko je 33,3%. k r c i to karyotyp chlapce s translokační formou Downova syndromu je pak 46,XY,der(14;21),+21. g u o a l o Na následujícím obrázku je znázorněna segregace chromosomů m 14 a 21 a derivovaného n l e h á s c chromosomu der(14;21) [Robertsonova fúze] v anafázi meiózy I. Homologní chromosomy a eri te l - chromosomů ní ha tak vapřípadě t fúze v profázi I. meiotického dělení k sobě přiléhají (viz Meióza) o u kvolný chromosomíře o m(14;21), c 14 a 21 vzniká trivalent, který obsahuje derivovanýschromosom i š í m e í n s j š 14 a chromosom 21. Rozchod této trojice chromosomů l dělenío í dvi anafáziheprvního meiotického a ž c n d při jejich u tříy chromosomů, je náhodný děj. Vzhledem k tomu, žeou jde o rozchod vzniká t á a s z l ejsou . sl kombinace á o ý segregaci šest různých kombinací. tTyto chromosomů zachovány v gametách. m n kov é šk raz elů zak e Ze tří typů gamet po splynutí s haploidní gametou partnera vznikají zygoty e s chromosomální č P k m ň j l ú o u spvývojemsembrya. vZ dalších dvou typů a gamet se vyvíjejí výbavou, která není slučitelná k r o y m o o d V t translokaci). Poslední ýbalancovanou d zdraví jedinci (polovina má normální karyotyp, polovina u n a ji us translokační růvede k vývojik jedince to kombinace n chromosomů v zygotě formou Downova o s e b í o T it hla syndromu. ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Zápis der(14;21) znamená fúzi akrocentrických chromosomů 14 a 21. Jeho dítě však může být
Teoretické riziko narození dítěte s Downovým syndromem je 33,3% ve všech případech, kdy je chromosom 21 translokován na kterýkoliv chromosom skupiny D nebo chromosom 22. Empirické riziko (stanovené podle zkušenosti) je nižší a závisí na pohlaví nosiče balancované translokace: 5 – 7% u mužů nosičů; okolo 15% u žen nosiček.
45,XY,der(14;21) 21
14
21
21 14
21
14
14
21 21
14
14
14
21
o k ja é a k r c 46,XX NORMA M.DOWN LETÁLNtÍo i g u Á 33,3% BALANCOVAN a lo TRANSLOKACE o m l n e h á s c a eri te l í h at o n u k translokaceíře o m balancované c V případě Robertsonovy fúze mezi chromosomys21 u ínosiče i š e jn m í s š i dva typy e gamet. V 50%agamet 45,XX,der(21;21) nebo 45,XY,der(21;21) vznikají l jeo í pouze h d ž n d V prvním u y uc 50% gamet chybí. udávce s(der21;21), přítomen chromosom 21 v dvojnásobné t á o a z l e. 21 [46,XX,der(21;21),+21 sl translokací á o ý případě vzniká zygota s nebalancovanou chromosomu t m v šk az lů zak n o e nebo 46,XY,der(21;21),+21]; ve druhém r chromosomu é s monosomií k případě e je 21. Přítomnost č P k m ň l slučitelná ú Teoretické o s vývojem u 21 pnení pouze jednoho chromosomu zygoty. i empirické v a s k r o y m o syndromu o [45,XX,der(21;21) d proVděti nosiče balancované riziko vzniku Downova translokace t ý d u ů . in a o j r t nebo 45,XY,der(21;21)] je vždy 100% o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J 14
21
Vznik translokační formy Downova syndromu 46,XX,der(21;21)+21 nebo 46,XY,der(21;21)+21
Další vybrané příklady syndromů podmíněných strukturními odchylkami chromosomů
o k Delece koncové části krátkého raménka chromosomu 5 podmiňuje syndrom Crija du chat é a k (syndrom kočičího křiku). Jsou to děti s mentálním postižením, s vrozenýmir vývojovými c to pláčem, gi vadami, mikrocefalií a v důsledku anomálií vývoje hlasivek, s charakteristickým u a lo o připomínajícím kočičí mňoukání. Postižena mohou být oběmpohlaví. Karyotyp je n l e 46,XY,del(5p) nebo 46,XX,del(5p). as eriá tech l h t o-syndromu (viz ní Delece krátkých ramének chromosomu X mohou býtupříčinouaTurnerova e o m ick ř í s š ína rozsahu popis syndromu dále). Klinické projevy jsou variabilní, delece. e závisí í n m s j š i he l o í a polyploidie a d ž Odchylky v počtu chromosomů: aneuploidie d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz Polyploidie t n kov é š raz elů za e Polyploidie znamená zmnožení (násobek) celé sady chromosomů; např. 3ne – triploidie (69 č P k m ň j lchromosomů). ú o u v a chromosomů), 4n – tetraploidie (92 p s k o r y m o o d t ý V d vznik triploidníů zygoty např. po oplození U člověka je možný u dvěma spermiemi nebo in vajíčka o a j r t u Triploidie není slučitelná poruchouevn průběhu I. nebo oII. meiotického k dělení vajíčka. s b í o končí potratem.žit hla T s přežitím plodu. Těhotenství u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J (strukturní aberace):
Skupiny polyploidních buněk se mohou u člověka však vyskytovat v některých tkáních. V kostní dřeni mají megakaryocyty 8 - 16ti násobek haploidního počtu chromosomů. V regenerujících se játrech, a i v jiných regenerujících se tkáních, se vyskytují tetraploidní buňky. Vznikají endomitózou; chromosomy se dělí dvakrát a buňky jen jednou. Aneuploidie Aneuploidie je změna počtu jednotlivých homologních chromosomů, např. trisomie: 2n + 1, monosomie 2n - 1 atp. Ke vzniku aneuploidií může dojít během I. i II. meiózy při nesprávném transportu chromosomů nebo chromatid k pólům buňky (nondisjunkce) nebo i během mitotického dělení. Meiotická nondisjunkce má za následek aneuploidii ve všech buňkách organismu. Chyba v rozchodu chromatid při mitotickém dělení vede ke vzniku klonů aneuploidních buněk – k tzv. mozaice. Pokud například dojde k mitotické nondisjunkci chromosomu 21 v časném postzygotickém období, vzniká Downův syndrom s rozsahem klinických příznaků, které odpovídají poměru buněk s normálním karyotypem a s trisomií. Vybrané příklady syndromů podmíněných numerickými odchylkami chromosomů Syndromy podmíněné numerickými odchylkami autosomů
o k ja é a k Karyotyp jedince s Downovým syndromem podmíněným prostou trisomií jer 47,XX,+21 c i to nebo 47,XY,+21. Downův syndrom se v naší republice vyskytuje přibližně s frekvencí 1/800og u a l o narozených dětí. m l n e h á s c i retardace a mentální Charakteristickým klinickým příznakem je zpomalení vývoje, r l te (duševní ní e h t o a hyperflexibilita u postava, zaostalost), krátké široké ruce, dlaň s "opičí rýhou", malá kloubů, e k o m c íř s i š í široká plochá tvář, ploché záhlaví, otevřená ústa e se zbrázděným velkým jazykem, očníí řasa m s i jiných jn orgánů. i e lš majío í (epikantus), vrozené vývojové vady (VVV) srdce Postižení jedinci a h d ž c a nádorovým onemocněním d án unáchylní tuk infekcím o poruchy funkce imunitního systému; ljsou y a s z l e. s á o ý t m (zejména leukémie). Dožívají se v průměru v n ko 50ti let.é šk raz elů zak e Geny, které mohou souviset s předčasným stárnutím u postižených Downovým syndromem e č P k m ň j l ú o u p - szvýšená exprese v může být rpříčinou a předčasného jsou: gen kódující superoxiddismutasu k o y m o o d Vsystému; CAF1Aný(Chromatin t Assembly Factor I) stárnutí a sníženídfunkcí imunitního u ji u a (CBS) - zvýšená exprese růDNA; Cystation-beta-syntasa to narušuje syntézu zvýšená exprese o n k s b DNA; GART í (Glycinamidfosforibosylsyntasa) t a Temetabolismus a oreparaci i narušuje - zvýšená l ž h u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Downův syndrom (též morbus Down) - trisomie chromosomu 21
exprese poškozuje syntézu DNA a reparační procesy; IFNAR (Interferon Alfa Receptor) exprese genu ovlivňuje funkci imunitního systému (viz Ontogeneza). Patauův syndrom - trisomie chromosomu 13 U jedinců s Patauovým syndromem nalézáme karyotyp 47,XX,+13 nebo 47,XY,+13. Výskyt je 1/10 000 narozených dětí. Klinické příznaky u tohoto syndromu jsou mentální postižení, hluchota, rozštěp rtu/patra, polydaktylie, anomálie vývoje srdce, ledvin a pohlavních orgánů. Postižení umírají většinou do prvního měsíce života. Edwardsův syndrom - trisomie chromosomu 18 Edwardsův syndrom je podmíněn karyotypem 47,XX,+18 nebo 47,XY,+18. Výskyt je 1/5000 narozených dětí. Edwardsův syndrom provázejí malformace mnoha orgánů. U postižených jedinců bývají například zdvojené ledviny. Jedinci s Edwardsovým syndromem mají dozadu ubíhající mandibulu, malá ústa a nos, deformity prstů, "koňskou nohu". Obdobně jako u dvou výše popsaných syndromů jsou nízko posazené malformované uši. Postižení jsou duševně zaostalí.
o k narození. ja é a k r c Syndromy podmíněné numerickými odchylkami heterochromosomů i to g u a lo Turnerův syndrom - monosomie chromosomu X o m l n e h á Karyotyp 45,X podmiňuje Turnerův syndrom. Výskyt jes variabilní; 1/2500-1/4000 c a eri te l - sekundární ní narozených dívek. Jsou to ženy s narušeným sexuálnímhvývojem. t Chybíojim a u k Vyznačují seíře o ma nemenstruují. c pohlavní znaky, obyčejně jsou sterilní (nevyvinuté vaječníky) s i š í ní emcolli), vlasová hranice se řasyij(pterygium malou postavou. Po stranách krku mají patrné íkožní š l jeo a h d ž d án nízká. Mají štítovitý hrudník. u stu y c o a z l e. sl á o Klinefelterův syndrom - trisomietXXY vý m n ko é šk raz elů zak e Klinefelterův syndrom jem podmíněn e 49,XXXXY. P aleúči 48,XXXY; k 47,XXY, ň karyotypem j l o u v a p ys k chlapců. r Výskyt je 1/1000 narozených o m o o d V ý ut d n Postižení chlapci a Muži jsou neplodní. Pro jaži do dospívání. růzvláštní problémy to většinou nemají o n u k stestes (bez tvorby spermií), někdy Klinefelterův e syndrom jsouobcharakteristická imalá í a tuhá t a T l ž ochlupení h je variabilní (ženský typ). zvětšená prsa (gynekomastie), u dlouhé končetiny, i u u d o so u p t s o ez h e b k Je 90% jedinců postižených Edwardsovým syndromem umírá během prvních šesti měsíců po
Syndrom tří X (Superfemale) Syndrom tří X je trisomie 47,XXX s výskytem 1/1000 žen. Tyto ženy mají omezenou fertilitu (častější potraty). Může být zaznamenána mírná mentální retardace. Syndrom dvou Y (Supermale) Jedinci mají karyotyp 47,XYY. Výskyt syndromu dvou YY je 1/1000 mužů. Muži jsou bez klinických příznaků. Většinou jde o náhodné nálezy. Obecně platí, že počet dětí s numerickými chromosomálními odchylkami se zvyšuje v závislosti na věku matky (viz Prenatální vývoj). Tato závislost platí zejména u Downova syndromu podmíněného prostou trisomií chromosomu 21. V naší republice je, vzhledem k této skutečnosti, umožněno bezplatné cytogenetické vyšetření plodu ženám, které dovrší v době porodu 35 let. Prenatální diagnostika, s možností ukončení těhotenství na základě přání rodičů při nálezu chromosomální odchylky u plodu, snížila např. incidenci jedinců s Downovým syndromem v ČR o 1/3 nižší ve srovnání s minulým stoletím.
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l n e h á s c a eri te l í h at o n u e o m ick ř í s š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J
