Aspecte Legate de Determinismul Genetic al Speciei Umane

CUPRINS

INTRODUCERE

Studiul determinismului genetic al speciei umane este important deoarece contribuie la identificarea si apoi tratarea maladiilor ereditare oferind posibilitatea aplicarii consultatiilor genetice.

Scurt istoric

Din cele mai vechi timpuri s-au făcut observații asupra transmiterii caracterelor ereditare de la părinți la urmași. Se pare că primele “informații” au fost găsite pe o tablă de piatră veche de peste 6.000 de ani. Piatra a fost descoperită în localitatea Elam situată la est de orașul Ur din Chaldeea, reprezintă genealogia a 5 generații de cai. Pe tablă sunt marcate indicații referitoare la modul cum se transmit la urmași forma capului și a copitelor[3,12].

În antichitate, Hippocrates, întemeietorul medicinii, a făcut primele observații asupra unor maladii observând că unele marformații au o frecvență mult mai mare în unele familii. Populațiile așa-zis primitive nu acceptau copiii cu malformatii-de exemplu spartanii își ucideau copiii bolnavi.

În secolul al XVIII-lea medicul P. Maupertius a început unele cercetări privind incidența familială pe baze statistice a unor malformații cum este polidactilia sau a unor maladii ereditare cum este albinismul.

În secolul al XIX-lea F. Galton a elaborat metoda studiului gemenilor monozigoți. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, naturalistul și matematicianul ceh Gregor Mendel a elaborat primele legi ale eredității, punând astfel bazele geneticii ca știință[5,6 ].

Termenul “genom” a fost introdus în anul 1920 de către botanistul german Hans Winkler pentru a desemna setul haploid de cromozomi al unui organism eucariot.

O contribuție remarcabilă la dezvoltarea cercetărilor de genetică umană a avut-o medicul englez A. E. Garrod, care a descoperit existența unor maladii metabolice ereditare.

Botanistul danez W.Johannsen a creat noțiunea de genotip în anul 1905. La cel de-al XIII-lea Congres Internațional de genetică din SUA s-au pus bazele geneticii moleculare și ingineriei genetice.

În țara noastră, în 1936, la propunerea savantului G.Marinescu ia naștere “Societatea de Genetică din România” având un rol important în dezvoltarea cercetărilor de genetică.

În 1956, citologii J.H. Tjio și A. Levan au descoperit că celulele somatice umane conțin 46 de cromozomi. Piatra de temelie pentru progresul Geneticii umane este pusă în anul 1956, an în care a fost stabilită cromozologia umană și când a avut loc primul Congres în Genetică Umană la Copenhaga.

În 1966 a fost descifrat în totalitate codul genetic și se descriu erorile înnăscute de metabolism; se pun bazele diagnosticului prenatal prin amniocenteză.

În 1971 se pun la punct erorile înnăscute de metabolism prin studiul pe culturi celulare.

În 1980 se începe clonarea genelor umane. Iar din anul 1981 la Congresul de la Ierusalim se discută metodele de genetică moleculară implicate în studiul localizării genelor la nivel de cromozomi, prin studiul familial a patologiilor cu transmitere mendeliană. Din 1996 până în 2001 s-au descoperit mai mult de 1000 de gene implicate în patologia umană(cu una sau mai multe mutații); s-a studiat expresia genică, diagnosticul maladiilor genetice, s-au făcut studii de omologie pe drojdii și drosofilă.

Între anii 1990-2003 a fost derulat Proiectul „Genomul uman” având ca obiective principale determinarea secvenței nucleotidice complete a AND-ului nuclear cât și identificarea, localizarea și analiza funcției genelor ce alcătuiesc genomul uman. Proiectul a fost finalizat în 2003 prin publicarea secvenței genomului uman. Proiectul Genomul Uman are semnificații etice, legale dar și sociale[7].

Bazele cromozomiale ale ereditatii

Definirea domeniului:

Citogenetica este ramura geneticii care studiaza structura si comportamentul cromozomilor, precum si consecintele medicale si evolutive ale anomaliilor cromozomiale[1].

Cromozomii (chroma + soma= corpusculi colorati) sunt depozitari si vehicule ale genelor. Cu ajutorul lor genele sunt transmise de la o eelula la alta si de la parmti la descendenti.

morfologia cromozomilor are particularitati de specie si este constanta

sunt prezenti in toate celulele nucleate si se evidentiaza numai in timpul diviziunii celulei  sunt similari la toate rasele umane

Teoria cromozomiala a ereditatii

Teorie conform careia cromozomii constituie baza materiala a ereditatii, a fost formulata de Thomas Morgan, fondatorul citogeneticii si al radiogeneticii, care a si primit premiul Nobel pentru aceasta realizare (1901). Morgan confirma si completeaza legile lui Mendel pe care initial intentionase sa le combata! Principalele teze ale teoriei cromozomiale sunt:

plasarea liniara a genelor pe cromozomi;

transmiterea inlantuita, in bloc, a genelor plasate in acelasi cromozom, fenomen denumit linkage.In procesul diviziunii celulare cromozomii se comporta ca o unitate;

 In cursul  diviziunii meiotice  care  caracterizeaza gametogeneza,  cromozomii omologi, aranjati in pereche, pot schimba intre ei fragmente cromozomiale, proces numit crossing-over;

segregarea cromozomilor in timpul diviziunilor celulare explica segregarea caracterelor mendeliene (genelor).

Totusi, teoria lui Morgan nu era in intregime noua. El ajunge insa sa aduca dovezi clare a faptului ca genele sunt situate in cromozomi, dupa indelungi experiente de inducere a mutatiilor, prin iradierea cu raze X a musculitelor de otet. Prin mutatie se intelege orice modificare ereditara a informatiei genetice, iar prin mutageneza -procesul de generare a mutatiilor[16, 17].

Morgan alege pentru experimentele sale aceasta specie (Drosophila melanogaster) cu numai patru perechi de cromozomi, specie prolifica si usor de crescut in laborator. Norocul face ca larvele musculitelor sa prezinte in glandele lor salivare cromozomi uriasi, de 150 de ori mai lungi, formati dintr-o succesiune de benzi mai intens sau mai slab colorate. Practic, in acesti cromozomi giganti Morgan reuseste sa vizualizeze modificarile mutatiile prin modificarile modelului de benzi, reusind astfel prima localizare a unor gene. Dar in specia noastra nu exista astfel de de cromozomi giganti bandati in mod natural, astfel ca genetica a trebuit sa imagineze alte drumuri spre gena. Si a reusit, prin tratamente si coloratii speciale cu coloranti normali sau fluorescenti, sa evidentieze un model de benzi longitudinale proprii fiecarui cromozom in parte. Benzile reflecta structura intima a cromozomilor, facand posibila identificarea exacta a acestora, precum si a oricaror modificari patologice survenite in structura lor. Cunostintele despre cromozomi au evoluat pornind de la observarea de catre Flemming in 1877 a unor misterioase hieroglife cu semnificatie necunoscuta, pana azi cand putem spune ca au o 'personalitate' proprie, fiindu-le cunoscuta morfologia, modelul de benzi si in mare parte continutul de gene si patologia de care sunt raspunzatori.

Ciclul celular sau totalitatea etapelor prin care trece o celula.

Celulele sunt unitatile reproductive ale vietii: noile celule se produc prin diviziunea celulelor-existente, afirmatie cunoscuta ca' axioma Iui Virchow: „omnis cellula e cellula”. Aparitia cromozomilor, sub forma unor filamente, este legata de acest moment particular din viata celulei si anume diviziunea celulara. Diviziunile celulare sunt de doua feluri:

diviziunea meiotica sau meioza (gr. meios – redus, pe jumatate): tip de diviziune celulara care are drept rezultat formarea unor celule specializate (gameti), caracterizate printr-un numar de cromozomi redus 1a jumatate, adica numar haploid (haploos — simplu). Se noteaza: n=23 cromozomi. In meioza, cromozomii omologi formeaza perechi iar injumatatirea numarului de cromozomi dintr-o celula se face astfel incat fiecare nou nucleu primeste un singur membru al flecarei perechi de cromozomi omologi. Meioza are drept rezultat si recombinarea genetica, atat prin crossing-over, proces prin care cromozmii omologi fac schimb de gene, cat si prin formarea unor noi combinatii cromozomiale intre setul matern si patern (vezi asortarea independenta a cromozomilor materni si paterni din meioza). La aceasta se adauga si variabilitatea genetica realizata prin combinarea intamplatoare a garnetilor in fecundatie.

• diviziunea mitotica sau mitoza (gr. mitos = filament): diviziune a celulelor somatice din care rezulta doua celule fiice cu acelasi numar de cromozomi ca al celulei mama. Numarul de cromozomi caracteristic speciei, constand in doua seturi complete de cromozomi, adica numarul diploid (gr.diploos =dublu) se noteaza: 2n = 46.

Figura 1.1 Diviziunea celulara

Seria de evenimente care au loc de la formarea unei celule pana cand se divide din nou defineste un ciclu celular. Duplicarea ADN-ului este evenimentul cheie care determina celula sa se divida pentru a-1 distribui apoi in cantitati egale celor doua celule fiice care sunt identice cu cea originala. Principalele faze ale ciclului celular sunt: interfaza, etapa dintre diviziuni, faza in care cromozomii nu sunt vizibili deoarece structura lor este decondensata iar nucleul pare ca doarme si mitoza sau diviziunea celulara, faza in care cromozomii pot fi vazuti si recunoscuti.

Interfaza reprezinta de fapt perioada de activitate a celulei, perioada in care are loc sinteza ADN-ului si proteinelor, compartimentul replicativ al ciclului celular. Se subimparte in fazele: S, perioada din mijlocul interfazei, in care are loc duplicarea ADN-ului, precedata si urmata de fazele Gl si G2 (gap=gol), fazele de gol metabolic. Divizarea nucleului si a citoplasmei se desfasoara in timpul mitozei, care reprezinta compartimentul distributiv al ciclului celular si are o durata de numai o ora din totalul de aprox. 24 de ore ale unui ciclu celular. Multe din celulele organismelor multicelulare isi limiteaza unele altora diviziunile printr-un mecanism inca putin cunoscut, numit inhibitie de contact (numit asa deoarece contactul cu celulele vecine stopeaza diviziunea). In contrast cu celulele normale celulele canceroase se divid si cresc fara restrictii.

Factori de mediu variati (radiatii, chimicale, virusi) pot impiedica progresia celulei prin toate fazele ciclului ei vital, provocandu-i leziuni mai mult sau mai putin grave.

De ex. radiatiile pot provoca, in functie de doza, urmatoarele efecte: fie omoara celula, fie produc rupturi grave in moleculele ADN, impiedecand replicarea ADN si deci diviziunea celulei, fie produc mutatii ce pot fi replicate si transmise in continuare celulelor fiice. Unele mutatii de acest tip pot provoca in celulele somatice cancere caracterizate prin proliferari celulare nelimitate. Proprietatea radiatiilor ionizante de a bloca, in anumite doze, diviziunile este folosita in tratamentul cancerelor. Perioada de sensibilitate maxima a celulelor la radiatii este chiar inainte de mitoza iar bombardarea unui organ cu radiatii va ucide sau va bloca in special celulele canceroase care se divid mult mai rapid decat celulele normale din vecinatate.

Celulele au sisteme enzimatice care recunosc, si pe cat posibil repara leziunile care apar (spontan sau indus) in cromozomi. Mecanismele de verificare ale ciclului celular impiedica in mod normal o celula cu rupturi cromozomiale nereparate sa intre in mitoza; daca leziunea nu poate fi reparata, celula comite suicid (apoptoza = moartea programata celular).

Categorii de celule in functie de modul de parcurgere a ciclului celular:

• celule care si-au pierdut capacitatea de a se divide dupa nastere si sunt oprite in Gl: neuronii, celulele musculare

• celule cu capacitate redusa de diviziune, care in anumite conditii se pot divide: hepatocitele, celulele glandelor endocrine

• celule care se divid rapid: maduva osoasa, epiderm, epiteliul mucoasei intestinale, celulele liniei spermatogoniale

CROMOZOMII UMANI

Nucleul în diviziune își pierde aspectul caracteristic interfazei și materialul cromatinian se organizează sub forrnă de cromozomi. Numărul și morfologia lor sunt elemente caracteristice fiecărei specii. La om, în celulele somatice (celule diploide, 2 n) sunt 46 de cromosbmi (Tjio și Levan, 1956); in celulele sexuale mature sau garneți (celule haploide, n) există numai 23 de cromozomi. După fecundare se reface numărul diploid și se realizează perechi de cromozomi omologi, identici ca mărime și formă, dar diferiți ca origine : unul matern, altul patern ; 22 de perechi de omologi sunt identice la cele două sexe și se numesc autosomi. A 23-a pereche diferă la bărbați (XY) și la femeie (XX) alcătuind cromozomii sexuali sau gonozomii, cu rol în determinismul sexului[15,18].

Aspectul cromozomilor poate fi analizat în metafază (fig. 2.1, a și b). În acest stadiu cromozomii sunt alcătuiți din două cromatide, subunități longitudinale, identice ca mărime si formă (fig. 4, a) ; ele sunt unite într-o regiune slab colorată, centromerul (prin care cromozomii se fixează pe filamentele fusului de diviziune) și delimitate la capete, prin telomere.

Figura 2.1 Cromozomii umani în metafază

Coloratie clasică

Marcaj în benzi R

Centromerul împarte cromatidele în două brațe, notate convențional cu „p”, brațul scurt, și „q", brațul lung (fig. 2.2). Poziția centromerului poate fi : mediană și atunci cromozomii sunt metacentrici (M), submediană la cromozomii submetacentrici (SM) și aproape terminală, în cazul cromozomilor acrocentrici (A) (fig. 4, b).

În lungul cromozomului se observă, în regiunea centromerică, o îngustare numită constricție primară. Pe unii cromozomi există și constricții secundare; ele sunt localizate la partea distală a brațului scurt al cromozomilor acrocentrici (și atunci separă de restul cromatidelor niște segmente numite sateliți) sau în porțiunea proximală a brațului lung (mai frecvent la cromozomii 1, 9 și 16) (fig. 3).

Figura 2.2 Structura cromozomilor metafazici

Prin colorații sau tehnici speciale (de denaturare termică sau chimică a ADN și / sau proteinelor din cromozomi) se poate evidenția în lungul cromatidelor o structură heterogenă, în benzi (fig. 2, b), numite în funcție de metoda folosită benzi Q, G, R — sau după localizare — benzi C (centromerice) și T (telomerice). Benzile Q și G au o dispoziție identică; benzile R sunt inverse („reverse") față de Q și G. Cromozomul este alcătuit dintr-o serie continuă de benzi pozitive (colorate) și negative (necolorate) (fig.4a). Secvența lor este totdeauna aceeași, specifică, pentru fiecare cromozom și identică la toți indivizii speciei.

Figura 2.3 Elemente morfologice principale ale unui cromozom (a) și tipuri de cromozomi umani după pozitia centromerului (b)

Identificarea cromozomilor umani se face pe baza morfologiei lor, utilizand criterii precis codificate. Pe baza lungimii cromozomului și poziției centromerului, cromozomii se grupează în perechi de omologi și apoi se clasifică îri 7 grupe notate de la A la G (tabel 2.1); se obține astfel un cariotip.

Tabelul 2.1 Clasificarea în grupe a cromozomilor umani

Identificarea precisă a cromozomilor în cadrul fiecărei grupe este posibilă numai cu ajutorul marcajului in benzi.

A devenit posibilă identificarea precisă a unor părti din cromozomi, benzi sau subdiviziuni de benzi (la cromosomii dintr-o profază tarzie). În lungul cromatidelor există diferite structuri (telomerul, unele benzi mai mari, centromerul) sau repere care împart fiecare lungime de brat în regiuni; la randul lor ele vor cuprinde mai multe benzi numerotate, ca si regiunile, de la centromer spre telomere (fig. 2.4).

Figura 2.4 Sistemul de nomenclatură al regiunilor și benzilor

STRUCTURA CARIOTIPUL UMAN NORMAL

Cariotipul unei specii reprezintă numărul de cromozomi prezenți în nucleul celulelor somatice[2,21].

Pentru stabilirea cariotipului unei specii se fac măsurători care au în vedere:

a. lungimea relativă a cromozomului (lungimea fiecărui cromozom raportată la lungimea totală a complementului haploid normal exprimată înn procente);

b. raportul brațelor cromozomiale (raportul braț lung/braț scurt);

c. indexul centromeric (raportul dintre brațul scurt și lungimea totală a cromozomului exprimat în procente).

Idiograma – este reprezentarea diagramatică a cariotipului unui individ și se obține prin măsurarea cromozomilor omologi din mai multe metafaze. Exprimarea grafică prezintă lungimea lor totală, lungimea brațelor, poziția centromerului, prezența sateliților.

Originea cariotipului uman – se pare că originea cariotipului uman este în cariotipul maimuțelor antropoide care au 2n = 48 cromozomi. Un moment important în evoluția primatelor a fost fuzionarea a 2 cromozomi acrocentrici formând un cromozom metacentric. Acest lucru este posibil în comunitățile mici, unde indivizii realizează procesul de consangvinizare prin împerechieri de tip mamăxfiu, fratexsoră, tatăxfiică.

Prin cuplarea unui individ 2n = 47 cu unul normal 2n = 48 rezultă jumătate din descendență 2n = 47 și jumătate 2n = 48.

Prin încrucișarea între ei a indivizilor înrudiți cu 2n = 47, conform legilor mendeliene, rezultă 25% indivizi 2n = 48, 50 % indivizi cu 2n = 47 și 25% indivizi cu 2n = 46. Fuzionarea celor 2 cromozomi acrocentrici, la un individ, a dus la homozigotarea acestuia și răspândirea indivizilor de acest tip în cadrul populației respective.

Omul, Homo sapiens sapiens, are în celulele somatice 46 cromozomi, dintre care 44 autosomi și 2 heterosomi sau cromozomi ai sexului, X la ♀ și Y la ♂.

Cariotipul uman (totalitatea cromozomilor unui individ sau grup de indivizi, populație sau specie, ordonați după criterii precise: lungime, poziția centromerului, constricții secundare, sateliți, numărul și poziția benzilor) normal conține 23 de perechi de cromosomi, 22 de perechi sunt autosomi, iar o singură pereche sunt cromozomi de sex (heterozomi): XX la femeie și XY la bărbat. Celulele somatice, adică totalitatea celulelor corpului in afară de cele sexuale, conțin două seturi de cromozomi, unul de la mamă (23 cromozomi) și altul de la tată (23 cromozomi). Cromosomii unei perechi, cu origine dublă, nu sunt identici ci similari sau omologi.

Determinismul cromozomal al sexului este de tip Drosophila, ♀ fiind homogametică și având cromozomii sexului XX, iar bărbatul este heterogametic, el având 2 tipuri de cromozomi ai sexului, XY.

Pentru identificarea structurii fiecărui cromozom din cariotipul uman s-au folosit metode de bandare a cromozomilor, metode ce constau în tratarea standardizată a cromozomilor metafazici cu agenți chimici sau fizici care induc un spectru de benzi clare și întunecate.

In functie de tehnica folosita se pot evidentia urmatoarele tipuri de benzi cromozomiale:

– G – prin colorarea Giemsa;

– Q – se coloreaza cromozomii metafizici cu quinacrina (substanta fluorescenta);

– C – se evidentiaza cromatina constitutiva din vecinatatea centromerilor prin denaturare termica;

– R – se pun in evidenta benzile ce au dispozitie inversa fata de benzile G si Q. Benzile G si Q au o dispozitie identica (se suprapun).

– Exista si alte tipuri de benzi cum ar fi benzile din regiunile telometrice, la extremitatea bratelor cromozomale, asa-numitele benzi T.

Cromozomii din cariotipul uman aflati in metafaza contin 400 benzi, in prometafaza 900 benzi, iar in profaza 1700 benzi.

Fiecare brat cromozomal este constituit din regiuni, una sau mai multe, si fiecare regiune este formata din benzi succesive colorate sau necolorate, in functie de tehnica folosita. Ca atare nu exista regiuni nebandate (figura 3.1).

Pe baza a trei parametri: lungimea cromozomilor, poziția centromerului și prezența sau absența sateliților, cromozomii umani sunt impărțiți in 7 grupe, notate în ordinea mărimii, cu literele mari ale alfabetului, de la A → G (figura 3.2).

Figura 3.1 Cariotipul uman

Figura 3.2 Cariotipul uman normal

Grupa A: cromozomi de dimensiuni mari, atât metacentrici (1-3), cât și submetacentrici (2); cromozomi cu dimensiuni mari 9,08 – 7,06. Cromozomul din perechea 1 are o constricție secundară în regiunea proximală a brațului lung[12,13].

Grupa B: cuprinde cromozomi submetacentrici de dimensiuni mari (4-5); cu dimensiunile de 6,55 – 4,46 microni.

Grupa C: cuprinde cromozomi metacentrici (6, 7, 8, 11) și cromozomi submetacentrici de dimensiuni mijlocii (9, 10, 12); cu dimensiuni cuprinse între 5,84 – 4,46 microni. Cromozomii perechi 9 au o constricție secundară în regiunea proximală a brațului lung.

Grupa D: cuprinde cromozomi acrocentrici de dimensiuni mijloci cu sateliți (13, 14, 15); cu dimensiuni cuprinse între 3,64 – 3,36 microni.

Grupa E: cuprinde cromozomi metacentrici (16) și cromozomi submetacentrici de dimensiuni mici (17, 18), dimensiuni cuprinse între 3,23 – 2,76 microni; cromozomii perechii 16 au o constricție secundară în zona brațului lung.

Grupa F: cuprinde cromozomi metacentrici de dimensiuni mici (19, 20), care au dimensiunile de 1,83 – 1,68 microni.

Grupa G: cuprinde cromozomi acrocentrici cu sateliți (21, 22); sunt cei mai mici cromozomi ai complementului cromozomal.

Cromozomul X este un cromozom metacentric similar cromozomilor din grupa C. Cromozomul Y este un cromozom acrocentric mic, apropiat ca mărime de cromozomii din din grupa G; el reprezintă 1/3 din mărimea cromozomului X.

Cromozomul X are lungimea de 5.80 microni și este metacentric, iar cromozomul Y are lungimea de 1,96 microni și este acrocentric.

Diferențierea sexuală la om

In timpul dezvoltării timpurii fiecare embrion uman trece printr-o perioadă cand este potențial hermafrodit , cu o structură ambivalentă și progonadă. Prin săptămana a 5-a de gestație gonada (primordia gonadală) apare ca o pereche de creste asociate cu fiecare rinichi embrionic. Celulele embrionare primordiale migrează la aceste creste unde formează cortexul la exterior și medulara in interior. Cortexul este capabil să se dezvolte in ovare, in timp ce medulara din interior poate să se dezvolte in testicule. In plus, două seturi de canale nediferențiate, bărbătești (canalul Wolff) și femeiești (canalul Muller) există in fiecare embrion. Dacă celulele crestelor genitale au in constituția lor cromozomii XY, prin săptămana a 7-a este inițiată dezvoltarea regiunii medulare in testicule. In absența cromozomului Y cortexul crestelor genitale formează țesutul ovarian, iar corespunzător unul sau altul din cele două canale degenerează in funcție de prezența in progonadă a cromozomilor de sex. Organele genitale interne se formează din canalele Wolff și Muller, in luna a III-a embrionară. Aceste canale se găsesc inițial la ambele sexe. Canalele Muller se diferențiază pasiv in sens feminin, formand trompele și uterul; la persoanele cu testiculi funcționali se produce regresia canalelor Muller iar canalele Wolff se „masculiniziază” activ sub acțiunea hormonilor testiculului fetal, formand epididimul, canalele deferente, veziculele seminale și canalul ejaculator. La embrionul masculin, o dată cu dezvoltarea testiculelor aceștia secretă doi hormoni (testosteronul secretat de celulele interstițiale Leydig cu rol de a viriliza canalele Wolff, al doilea hormon, secretat de celulele Sertoli, determină regresia canalelor Muller) care sunt esențiali pentru continuarea dezvoltării sexuale masculine[17, 21, 22].

In absența dezvoltării masculine, in săptămana a 12-a a dezvoltării fetale ovogoniile din ovare incep să se dividă meiotic rezultand ovocite primare (2n). Prin săptămana a 25-a de gestație toate ovogoniile dispar deoarece s-au diferențiat in ovocite, diviziunea meiotică se oprește iar ovocitele răman in stare latentă pană la pubertate, care survine 10-15 ani mai tarziu. La bărbați, spermatocitele primare nu se produc pană la pubertate.

Cromozomul Y și particularitățile dezvoltării la bărbați

Pană de curand s-a crezut că cromozomul Y uman, spre deosebire de cromozomul X este aproape amorf din punct de vedere genetic. Acum se știe că această supoziție este eronată, cu toate că cromozomul Y conține mult mai puține gene decat cromozomul X. Analize actuale au dovedit faptul că acest cromozom prezintă numeroase gene și regiuni cu potențiale funcții genetice, unele cu și altele fără echivalente omoloage de pe X. De exemplu, ambele capete ale cromozomului Y numite regiuni pseudoautozomale (PAR) care impărtășesc omologie cu regiuni de pe cromozomul X și cu care sinapsează și cu care se recombină prin incrucisare in timpul meiozei. Restul cromozomului Y, aproximativ 95% din el, se referă la regiunea nonrecombinantă a lui Y (NRY). Cromozomul uman Y este ilustrat in figura 3.3.

Figura 3.3 Variatele regiuni ale cromozomului uman Y

NRY este divizat aproximativ egal intre regiunea eucromatică, regiune care conține gene funcționale și regiune heterocromatică, lipsită de gene. In regiunea eucromatică, adiacentă la PAR de pe brațul scurt al cromozomului Y, se află o genă hotăratoare care controlează dezvoltarea sexuală. Ea se numește SRY (regiunea Y a determinării sexului).

Deoarece la oameni, absența cromozomului Y duce inevitabil la dezvoltarea feminină, cum este de așteptat, această genă este absentă de pe cromozomul X. SRY codifică un produs al genei care declanșează in țesutul embrionar gonadal nediferențiat fomarea testiculelor. Produsul genei SRY se numește TDF (factorul de determinare al testiculelor), acesta este prezent și in testiculele bărbaților adulți.

Dovezi care certifică faptul că SRY este gena responsabilă pentru determinarea sexuală a bărbaților s-a bazat pe abilitatea geneticienilor din domeniul molecular care au identificat prezența sau absența secvențelor ADN in cazul indivilor neobișnuiți, la care structura cromozomilor de sex nu corespunde cu fenotipul lor sexual (XX la barbati, o translocație de pe cromozomul Y pe unul dintre cromozomii X, XY la femei). Aceste observații argumentează puternic in favoarea rolului SRY in declanșarea semnalului primar pentru dezvoltarea masculină. Folosind probe moleculare David Page și colegii lui au descoperit aproximativ o duzină de gene in regiunile PAR, cele mai multe pe brațul scurt al cromozomului și circa două duzini in eucromatina zonei NRY. Aceste ultime gene pot fi sortate in două grupe. Prima categorie constă din gene care au o omoloagă pe cromozomul X și se exprimă intro mare diversitate de țesuturi la ambele sexe.

Genele din acest grup codifică informații pentru funcțiile generale celulare, numite gene esențiale (house keeping functions). Genele din al doilea grup nu prezintă omologie funcțională pe cromozomul X; adesea sunt prezente in copii multiple și se exprimă doar in testicule. Ele codifică proteine specifice pentru dezvoltarea și funcția testiculelor. Astfel, produsele multora din aceste gene sunt in mod direct legate de fertilitatea bărbaților. Se crede că multe din sterilitățile masculine din populație pot fi legate de mutațiile acestor gene. Informațiile precedente infirmă in mod clar așa numita teorie care infățișează cromozomul Y ca fiind amorf din punct de vedere genetic. Interesant este faptul că grupul de „gene esențiale” (house keeping genes) Y-linkate, cu omologie pe cromozomul X, explică un mecanism de dozaj compensator care egalizează expresia genelor prezente pe cromozomii de sex.

MUTATII GENETICE

Mutațiile genetice-clasificare

Prin mutatie se intelege o modificare nenaturala (anormala) si ereditara a materialului genetic. Ea produce o schimbare detectabila a fenotipului unei celule sau individ. Celula sau organismul cu genotipul modificat, ca urmare a unei mutatii a tipului normal („salbatic”), se numeste mutant.

Mutatiile genetice constituie modificarile permanente din secvența sau ADNului sau aranjarea moleculei de ADN, avand un caracter intamplător și ereditar.

In funcție de mărimea materialului genetic nuclear interesat distingem următoarele trei tipuri (dupa Rieger, 1976):

Mutatii genomice, sunt modificari ale numarului diploid (46) de cromozomi intregi, afectand fie 1-2 perechi cromosomi (aneuploidie), fie toti cromozomii, prin adaugarea a 1-2-3 seturi haploide (poliploidie);

Mutatii cromozomice sunt modificari structurale ale cromozomilor ce constau in pierderea, castigul sau rearanjarea unor segmente din cromozom;

Mutatii genice ce pot interesa intreaga gena, mai multe nucleotide sau unul singur (perechea de nucleotide este cea mai mica unitate de mutatie sau muton; ultimul tip este denumit mutatie punctiforma.

Mutatiile genomice si cromozomice (anomalii cromozomice)

Mutații genomice: apar ca urmare a modificării numărului de cromozomi, numite anomalii numerice.

Poliploidia se caracterizează prin prezența in plus a unuia sau mai multor seturi haploide (n=23) de cromozomi, față de numărul diploid normal (2n=46). Singurele poliploidii identificate la om sunt triploidia (3n=69) și tetraploidia (figura 4.1).

Ca urmare a modificărilor importante ale materialului genetic din poliploidii se produc anomalii fenotipice deosebit de grave, letale, ce determină pierderea foarte precoce, in primele săptămani a produsului de concepție.

Figura 4.1 Anomalii numerice

Aneuploidia apare ca urmare a pierderii unui cromozom (monosomie 2n- 1) sau prezenței in exces a unui cromozom (trisomie 2n+1) sau a doi cromozomi (tetrasomie 2n+2). Pot fi “implicati” atat cromozomii autozomali cat și cei sexuali. La specia umană majoritatea trisomiilor complete sunt letale, ducand la apariția avorturilor spontane precoce, excepție făcand trisomiile autozomale a cromozomilor 21, 18, 13, 8 sau trisomiile gonozomale (XXX, XXY, XYY).

Aneuploidiile sunt determinate de erori apărute in meioză:

– nondisjuncție cromozomială, in meioza I

– nondisjuncție cromatidiană, in meioza II

– intarziere anafazică, atat in meioza I cat și in meioza II

Poliploidiile au efect letal, iar aneuploidiile produc afecțiuni grave încadrate sub numele de sindrom – totalitatea semnelor și simptomelor care apar în cursul unei stări patologice, având aceeași cauză.

Mutații cromozomiale, se numesc și anomalii structurale deoarece apar ca urmare a unor restructurari ce implică caștig sau rearanjarea unor segmente din structura cromozomilor.

Anomaliile de structura ale cromosomilor sunt modificari ale formei (morfologiei) cromosomilor insotite de modificarea cantitatii, in plus sau in minus, de materialul genetic sau o modificare a ordinii genelor. Ele sunt de mai multe tipuri (deletii, cromosomi inelari, duplicatii, inversii, translocatii, isocromosomi); si pot interesa autosomii sau gonosomii.

In cazul in care prin modificarea structurii se produce opierdere sau un castig de material genetic, anomaliile sunt neechilibrat; ele realizeaza monosomii sau trisomii partiale (ale unui segment cromozomatic).

Daca modificarea formei determina numai o rearanjare a genelor cu pastrarea cantitatii, integritatii genelor si mecanismelor de reglare, se realizeaza anomalii echilibrate (de ex: translocatiile reciproce echilibrate si inversiile); ele nu modifica de regula fenotipul.

Mutațiile genomice și cele cromozomiale au fost reunite sub denumirea de anomalii cromozomiale.

Anomaliile cromozomiale pot fi omogene (cand sunt prezente in toate celulele corpului) sau in mozaic. In ultimul caz exista linii (clonele) celulare cu cariotipuri diferite (spre ex: normal / trisomie).

In sfarsit putem clasifica anomaliile cromozomice, in raport cu momentul ontogenetic al producerilor in: anomalii constitutionale (prezente la nastere) si dobandite ulterior in cursul vietii postnatale.

Mecanismele de producere ale anomaliilor cromozomice

Anomaliile numerice ale cromozomilor rezultă în urma unor erori de distribuție ale materialului genetic în cursul diviziunii: nedisjuncție și întarziere anafazică.

Nedisjuncția cromozomică (fig. 10) (nesepararea cromosomilor omologi) în anafaza meiozei I se produce garneți anormali care, după fecundare, vor da un zigot anormal (cu o anomalie omogenă): un rezultat similar va avea nedisjuncția crornatidiană în anafaza meiozei II. Nedisjuncțiile pot afecta ovogeneza sau spermatogeneza, deci originea anomaliei cromozomice poate fi maternă (trisomiile autosomale, XXY) sau paternă (majoritatea cazurilor de monozomie X).

Nedisjuncția poate interveni și în cursul mitozei, în special în timpul diviziunilor de segmentare ale primelor stadii embrionare. În aceste cazuri se produce, prin nedisjuncția crornatidiană un mozaic cu linii celulare normale, trisomice și eventual monozomice (dacă acestea sunt valabile). Un efect asemănător rezultă și prin întarziere anafazică dar mozaicul format va fi alcătuit din celule normale și monosomice.

Figura 4.2 Nedisjuncția

A. Meioza normala; B. Nedisjuncția in prima diviziune meiotica; C. Nedisjuncția in a doua diviziune meiotica

(Adaptare dupa medical-dictionary.thefreedictionary.com)

Liniile (clonele) anormale sunt numeric cu atat mai importante cu cît eroarea de distribuție are loc mai precoce în cursul dezvoltarii. Ele pot afecta unul sau mai nulte țesuturi și pot evolua diferit (selecție in vivo); de aceea cand se suspectează un mozaic, se va studia cariotipul în sange și fibroblaști, numărand mai multe mitoze (cel putin 32), pentru a găsi cel putin 3 celule anormale identice și repetand investigatiile la diferite perioade de timp.

Triploidiile se pot produce printr-o tulburare meiotica (neexplozia primului globul polar) care formeaza ovule diploide (diginie) care devin zigoti triploizi dupa fecundare. Un alt mecanism il reprezinta fecundarea unui ovul de catre un spermatozoid diploid (diantrie) sau de către doi spermatozoizi (dispermie). Tetraploidiile sunt rare în stare omogenă și rezulta fie prin fuziunea a două celule diploide, fie prin replicarea nucleară neurmată de diviziune celulară.

Anomaliile de structura ale cromozomilor se produc in faza G1 (cromozomi monocromatidieni) prin doua evenimente: ruperea si reunirea capetelor rupte. Ruperea se face in 1, 2, 3 puncte si 1, 2 sau 3 cromozomi, capetele rupte se pot reuni in ordinea initiala (reparare) sau intr-o ordine noua, realizand un rearanjament sau remaniere cromozomica (reunire completa). De remarcat faptul că numai capetele rupte participă la „reunire" întrucat telomerele cromozomilor sunt „prinse" de fața internă a membranei nucleare. Centromerul fixează cromosomul pe filamentele fusului de diviziune, asigurand „mecanica" (deplasarea) lui în cursul anafazei; de aceea fragmentele fără centromer au tendința de a se pierde în această deplasare, realizînd o monosomie parțială.

Fenomenele care se produc în cursul „ruperii și reunirii" sunt complexe și variate.

Anomaliile cromozomiale structurale sunt reprezentate de:

Deletie–pierderea unei portiuni dintr-un cromozom ce conduce la monosomie partiala; deletiile variaza in dimensiuni (de la foarte mici la deletii largi) si pot fi terminale (pierderea cromozomiala include si telomerul) sau interstitiale (pierderea unei portiuni interne a cromozomului); deletiile pot aparea ca urmare a unuei rupturi cromozomiale, a unui crossing-over inegal sau a nondisjunctiilor (figura 4.3).

Figura 4.3 Deletie

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference–Chromosomal Deletion)

Duplicatie–prezenta unei copii suplimentare a unui segment cromozomial ce conduce la o trisomie partiala; acesta anomalie poate fi de asemenea terminala sau interstitiala; se produc printr-un mecanism similar deletiilor si cu cat segmentul duplicat este mai mare cu atat anomaliile clinice vor fi mai severe (figura 4.4).

Figura 4.4 Duplicatie

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference–Chromosomal Duplication)

Inversie – amplasarea unor segmente cromozomiale in pozitii inversate fata de configuratia normala a genelor; necesita cel putin doua puncte de ruptura la nivelul cromozomului; inversiile pot fi paracentrice (cele doua puncte de ruptura se gasesc de aceeasi parte a centromerului, pe acelasi brat) sau pericentrice (punctele de ruptura se gasesc de o parte si de alta a centromerului si implica ambele brate ale cromozomului); majoritatea inversiilor sunt echilibrate, dar daca ruptura se produce in interiorul unei gene este perturbata sinteza produsului genei respective si pot fi generate anomalii clinice; exista un risc crescut de erori survenite in cursul meiozei, iar purtatorii de inversii prezinta adesea infertilitate sau pierderi precoce de sarcina ca urmare a unor produsi de conceptie cu dezechilibru cromozomial; astfel, in cazul inversiilor paracentrice pot aparea, ca urmare a recombinarii meiotice, cromozomi acentrici sau dicentrici non-viabili (teoretic, nu practic), iar in cazul inversiilor pericentrice este posibil sa fie generati gameti cu duplicatii si/sau deletii (figurile 4.5 si 4.6).

Figura 4.5 Inversie paracentrica

Figura 4.6 Inversie pericentrica

Translocatie clasica (reciproca) – rearanjare care implica unul sau mai multi cromozomi neomologi; fiecare cromozom prezinta un singur punct de ruptura iar segmentele rezultate isi schimba locul intre ele generand doi sau mai multi cromozomi derivati; la fel ca si inversiile, majoritatea translocatiilor sunt echilibrate si principala problema o reprezinta riscul crescut de anomalii cromozomiale la produsii de conceptie ai purtatorilor de translocatii; astfel, in cursul meiozei pot rezulta gameti cu deletii/duplicatii daca in anafaza cromozomii derivati nu segrega impreuna (pana la o treime din cazuri); cromozomii pot urma si un model de segregare 3:1 in care 3 cromozomi sunt separati intr-o celula si unul in cea de a doua celula (fig.4.7).

Figura 4.7 Translocatie clasica

(Adaptare dupa Genetics Primer–http://members.cox.net)

Translocatie robertsoniana– constituie o varianta a translocatiei clasice; se produce intre doi cromozomi acrocentrici prin pierderea de obicei a unui segment din bratele scurte, cu pastrarea bratelor lungi ; de obicei nu sunt consecinte clinice deoarece pe toti cromozomii acrocentrici sunt localizate copii multiple ale genelor ARNr; purtatorii acestui tip de translocatie au un numar de 45 cromozomi, deoarece doi cromozomi au devenit unul singur din punct de vedere functional si prezinta acelasi centromer activ; exista un risc crescut de nondisjunctii meiotice rezultand produsi de conceptie cu trisomie fata de unul din cromozomii rearanjati; cel mai obisnuit exemplu este translocatia ce implica cromozomii 13 si 14 ai carei purtatori pot da nastere unor copii cu trisomie 13 (cariotip cu 46 cromozomi, 2 copii de cromozom 13 si translocatie robertsoniana 13;14); de obicei translocatia implica doi cromozomi neomologi, insa pot exista situatii in care sunt afectati cromozomi omologi: de exemplu, translocatia robertsoniana de novo 21;21 ai carei purtatori pot da nastere unor copii cu sindrom Down (figura 4.8).

Figura 4.8 Translocatie robertsoniana

(Adaptare dupa Cytogenetics–www.ucl.ac.uk)

Izocromozom – reprezinta un cromozom ce apare ca urmare a unei erori de diviziune a centromerului: sunt generate doua copii ale unui brat cromozomial cu lipsa celuilalt brat; rezulta astfel doi cromozomi derivati, unul cu o duplicatie inversata a bratului lung, celalalt cu o duplicatie inversata a bratului scurt; daca ambii izocromozomi sunt mentinuti intr-o celula va rezulta o trisomie pentru cromozomul de baza, conditie ce este de obicei incompatibila cu viata; daca insa este mentinut doar un singur izocromozom in celula va rezulta o trisomie pentru unul din bratele cromozomiale duplicate si o monosomie pentru celalalt brat; cel mai cunoscut exemplu este izocromozomul bratului lung al cromozomului X care poate sa apara la unele paciente cu sindrom Turner (monosomia pentru bratul scurt al izocromozomului X induce o dezvoltare anormala) (figura 4.9).

Figura 4.9 Izocromozomi

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference–Isochromosomes)

Cromozom inelar – reprezinta un cromozom ce rezulta prin pierderea ambelor telomere si fuziunea circulara a portiunii restante in vederea refacerii stabilitatii cromozomiale; in majoritatea cazurilor acest tip de structura este instabil, insa exista unele situatii in care cromozomii inelari pot fi transmisi la celulele-fiice (figura 4.10).

Figura 4.10 Cromozom inelar

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference–Ring Chromosome)

Cromozom marker – constituie un cromozom cu un centromer ce este transmis stabil la celulele-fiice dar care nu poate fi clar identificat, fie datorita dimensiunii sale prea mici, fie datorita aspectului la bandare prea ambiguu. Tehnica SKY (Spectral Karyotyping) constituie un instrument util pentru determinarea originii markerilor1;2.

Cauzele implicate în producerea anomaliilor cromozomice

Anomaliile de structură sunt produse prin ruperea cromozomilor: fie spontan, datorită unor puncte „fragile" din constituția lor, fie indus prin acțiunea unor agenți din mediu : radiații ionizante, substante chimice, virusuri.

Anomaliile numerice rezultă printr-o distribuție anormală a materialului genetic realizată prin nedisjuncție sau întarziere anafazica a cromozomilor în cursul diviziunii. Cauzele care pot determina aceste erori sunt puțin cunoscute. Cu certitudine se știe doar că varsta reproductivă maternă avansată și existența unei anomalii cromozoimice (compatibile cu reproducerea) la unul din părinți, pot genera un risc crescut de producere a unor dezechilibre cromozomice la descendenți.

Dacă unul din părinți are o trisomie compatibilă cu reproducere, 50% din descendenți vor fi anormali (trisomici) moștenindu-i pe părinți.

Gameți anormali și deci zigoți anormali pot rezulta și prin segregarea meiotică normală a unei translocații echilibrate sau a unei inversii cromosomice (fig. 19) la unul din părinți.

Alte cauze probabile implicate în geneza anomaliilor numerice sunt : acțiunea unor gene ce predispun la nedisjuncție, iradierea părinților, autoimunitatea și acțiunea unor virusuri (hepatită, rubeolă), Toate aceste cauze sunt discutabile, nesusținute de dovezi certe și validarea lor necesită noi cercetări.

Figura 4.11 Gametogeneza la o persoană cu iriversie pericentrică.

Prin CO in bucla de inversiune rezultă gameți anormali. Studiile unor anomalii cromozomice indentificate la bolnavi cu diferite sindroame, cercetarile experimentale (prin iradiere) si citogenetica comparata au dovedit ca punctele de ruptura in cromozomi sunt specifice si intamplatoare (Dutrillaux, 1980 ; Opitz, 1981).

Mutațiile genice

Ele reprezintă o modificare moștenită in secvența nucleotidică a unei gene. Aceste mutații au drept consecință formarea de variante alelice ale unei gene normale (numite polimorfisme) – cum ar fi alelele responsabile de diferențele pe care Mendel le-a găsit la mazăre, pentru Coreea Huntington, pentru PKU, pentru trăsături de comportament complexe cum ar fi schizofrenia și capacitățile cognitive. O mutație care are loc in gameți se moștenește, in schimb o mutație care are loc in celule somatice (mutație somatică) nu se moștenește dar ele joacă un rol in procesul de imbătranire sau reprezintă un factor esențial in apariția și evoluția neoplasmelor. Mutația unei singure baze (mutație punctiformă) poate rezulta in inserția unui aminoacid diferit intr-o proteină alterand astfel funcția proteinei. Se pare că mutațiile prin substituție formează cele mai multe dintre mutațiile intalnite in biologia și medicina umană.

Exemplul cel mai concludent il constituie hemoglobinele anormale. Hemoglobina normală HbA este constituită din patru lanțuri polipeptidice: două lanțuri identice α (alfa), compuse fiecare din 141 de aminoacizi și două lanțuri identice β (beta), formate fiecare din 146 de aminoacizi. Secvența aminoacizilor celor două tipuri de lanțuri este cunoscută. Ca și alte proteine, fiecare lanț de hemoglobină are o grupare prostetica numit hem (există deci patru hemuri).

Exemplul cel mai cunoscut de substituție rămane HbS. Se cunoaște de multă vreme că hematiile unor indivizi iși schimbă forma cand presiunea de oxigen scade. Ele se alungesc și iau forma unor secere (siklemie, sikle=seceră). Particularitatea este ereditară. Din uniunea indivizilor care manifestă in condiții particulare fenomenul de sickling (aceștia sunt heterozigoți pentru o mutație HbA/HbS) pot rezulta copii cu anemie gravă, frecvent letală. S-a arătat că diferențele dintre cele două hemoglobine sunt minime: un singur aminoacid, acidul glutamic (E) de pe lanțul β din poziția a șasea a fost inlocuit cu valina (V).

Altfel spus, a avut loc substituția nucleotidului A din codonul GAG care specifică aminoacidul glutamina cu nucleotidul U rezultand astfel codonul GUG care specifică aminoacidul valina. Iată secvența primilor șase aminoacizi:

HbA = Val – His – Leu – Thr – Pro – Glu – Glu – Lis……………….146

HbS = Val – His – Leu – Thr – Pro – Val – Glu – Lis………………. 146

Cu excepția acestei substituții nu mai există nici o deosebire intre HbA și HbS. După descoperirea HbS s-au descoperit cel puțin alte 300 de hemoglobine anormale, toate fiind consecința inlocuirii unui singur aminoacid. Substituirile au loc fie in lanțul α, fie in lanțul β, in poziții diferite. Mutațiile punctiforme sunt mult mai numeroase decat s-a presupus pană acum. Doar 20-25% nu au nici un efect clinic, deoarece datorită degenerării codului genetic noul triplet poate codifica același aminoacid (vezi tabel). Dintre celelalte 70-75% nu alterează structura biochimică a proteinei, acestea sunt mutații neutre. Numai o mică minoritate are consecințe negative.

O mutație care determină stergerea unui nucleotid este mai vătămătoare decat o substituție, pentru că lipsa unei baze azotate schimbă cadrul de citire a codului tripletic, producand o decalare a segmentului descifrat al codului genetic (mutații „frame shift”). In cazul in care citirea este incorectă se sintetizează o proteină in care toți aminoacizii situați dincolo de locul stergerii informatiei (necopierea unei nucleotide, adaugarea unei alte nucleotide suplimentare), vor fi modificați.

De exemplu, deleția bazei a doua a codonului din ADN, TAC ar determina următoarea configurație:

TAC – AAC – CAT – devine TCA – ACC

Met Leu Val Ser Trp

O genă oarecare, poate avea mutații in mai multe pozitii. Un exemplu extrem il reprezintă cele peste 60 de mutații diferite găsite in gena responsabilă pentru PKU, unele determinand forme ușoare ale tulburării. Alt exemplu, Coreea Huntington cauzată de amplificarea tripletului CAG in primul exon (secventa de deoxinucleotide din regiunea intragenica a ADN-ului eucariotelor care va fi exprimata in ARNul mesager) al genei localizate pe cromozomul 4 (4p16). Alelele normale au intre 11 –38 de repetiții a codonului CAG in capătul proximal al genei care sintetizează o proteină (huntingtina) larg răspandită in creier. Pentru cei cu tulburarea Huntington repetițiile se situează intre 39 și peste 100. Proteina deteriorată de atatea exemplare in plus de acid glutamic iși va reduce funcția, conferindu-i o nouă proprietate care se manifestă in tulburările Huntington.

Aproximativ 3 milioane din cele 3 miliarde de perechi de baze pe care le avem diferă de la o persoană la alta. Cu alte cuvinte, indivizii se deosebesc intre ei prin aproximativ 3 milioane de perechi de baze azotate, ceea ce certifică marea diversitate umană. Cele mai multe mutații nu au loc in exonii care sunt translați in proteine. Mutațiile, in primul rand, au loc in introni și in regiunile din ADN care nu sunt transcrise in ARNm și in acest fel n-au un efect aparent.

SINDROAME ȘI MALADII GENICE LA OM

Cariotipul uman patologic este determinat de:

-schimbări numerice cromozomiale (creșteri – trisomie și scăderi – monosomie) aneuploidii;

-modificări în structurile cromozomiale (autozomi și heterozomi);

-modificări în structura genelor ( maladii metabolice ereditare).

Bolile ereditare pot să apară prin mutații cromozomale și genice. Modificările structurii și numărului de cromozomi afectează de obicei major fenotipul. Toate aceste modificări sunt produse de factori mutageni (fizici, chimici, biologici).

Boli cu transmitere autozomală

Boli cu transmitere autosomală dominantă în descendență

Gena mutantă fiind dominantă, persoanele afectate sunt de obicei heterozigote, indivizii homozigoți dominanți putând fi letali. Fiecare persoană afectată prezintă cel puțin un părinte bolnav, după cum doi părinți bolnavi heterozigoți pot avea copii neafectați. O persoană afectată are șansa de a transmite în descendență boala în procent de 50 %, indivizii fiind afectați indiferent de sex.

Exemple:

Boala Marfan: → datorată sintezei unei proteine anormale, letale, în stare homozigotă;

→ se manifestă prin :

tulburări primare în creștere,

afecțiuni ale sistemului cardiovascular și ochilor;

coloana vertebrală curbată,

statură înaltă în comparație cu ceilalți membri ai familiei;

tulburări ale ritmului inimii,

tonus scăzut al vaselor sangvine;

tulburări oculare – miopie, megalocornee ,,ochi roșii”.

Figura 5.1 Boala Marfan

Boala Huntington: → boala se caracterizează prin: deteriorarea progresivă a inteligenței și a funcțiilor motorii începând de obicei după maturitate, datorită unei gene ce produce o substanță care interferează cu metabolismul normal al creierului.

Sindactilia: → reprezintă unirea a două sau mai multe degete(figura 5.2).

Polidactilia: → boală autosomală dominantă caracterizată prin prezența unor degete suplimentare(figura 5.3).

Prognatismul: → reprezintă mărirea anormală a buzei superioare însoțită de aplatizarea transversală a craniului;

Guta: → este produsă de mutația unei gene care intervine în metabolizarea bazelor azotate purinice. Acidul uric care rezultă în mod normal se elimină prin urină. La bonavii de gută el se produce în exces și crește cantitatea lui în sânge. Datorită faptului că este greu solubil, nu poate fi eliminat în întregime în urină și precipitează în articulațiile de la extremități producând o reacție inflamatorie. Tot prin precipitare acidul uric formează calculi reanali.

Figura 5.4 Guta

Boli cu transmitere autosomală recesivă în descendență

Gena mutantă fiind recesivă, maladia se manifestă numai la prezența sa în stare homozigotă. Boala prezintă o discontinuitate la transmiterea în descendență. Un individ afectat poate avea ambii părinți neafectați (heterozigoți). Doi indivizi afectați vor avea toți copiii afectați indiferent de sex. Riscul ca doi indivizi purtători (heterozigoți) să aibă copii afectați este de 25 %, în 75 % din cazuri copiii fiind neafectați (50 % purtători și 25 % sănătoși).

Din acest grup de boli fac parte:

Anemia falciformă: → boală genetică determinată înlocuirea acidului glutamic cu valina în poziția a VI-a a catenei β din molecula de Hb. În acest caz Hb are capacitate scăzută de a fixa O2 și de aceea heterozigoții nu rezistă bine la efort. Ei au hematii în formă de seceră care pot provoca obstrucția unor vase de sânge prin producerea de agregate. Dacă obstrucția se realizează la nivelul creierului consecințele sunt foarte grave. Hematiile în formă de seceră nu sunt gazdă bună pentru Plasmodium malariae.

Figura 5.5 Anemia falciformă

Fenilcetonuria: → o parte din fenilalanină, care nu mai poate nu mai poate fi transformată în tirozină, urmează o cale metabolică alternativă și se acumulează în sânge acid fenil – piruvic, toxic pentru sistemul nervos. Urmările pot fi atenuate dacă se evită alimentele bogate în fenilalanină.

Albinismul: → boala se caracterizează prin faptul că nu se sintetizeză melanină în piele, păr, iris. Albinoșii nu beneficiază de protecție împotriva radiațiilor; ei vor evita expunerea prelungită la soare și vor purta ochelari speciali.

Figura 5.6 Albinismul

Cretinismul sporadic: → este afectată formarea hormonilor tiroidieni. Manifestările sunt similare cu cele din cretinismul endemic produs de carența de iod.

Tirozinoza: → bolnavul prezintă slăbiciune musculară. Excesul de tirozină se elimină prin urină.

Alcaptonuria: → acidul homogentisic care nu mai poate fi degradat se elimină prin urină. El formează un pigment negru, prin oxidare în urina expusă la aer.

Galactosemia: → se caracterizează prin leziuni la nivelul creierului, a ficatului și a ochilor.

β- talasemia: → este o mutație genică ce conduce la sinteza unei unei catene β a Hb mai scurte. Indivizii homozigoți recesivi prezintă anemie hemolitică, deformare scheletică, facies mongoloid, etc.

Boli SEX–linkate

Sunt boli determinate de gene plasate pe cromozomii sexului X sau Y. În cazul genelor X – linkate, boala se manifestă la ambele sexe, dar cu o frecvență diferită. În cazul genelor Y – linkate, boala se manifestă doar la sexul masculin.

Boli X– linkate dominante:

Sunt boli rare determinate de o genă dominantă plasată pe cromozomul X. Descendența este diferită, dependent de constituția genetică a părinților. În cazul unui cuplu în care tatăl este afectat, iar mama este sănătoasă, toate fetele vor fi afectate și toți băieții vor fi sănătoși, deoarece moștenesc cromozomul X de la mamă. Ca exemplu se poate menționa rahitismul hipofosfatemic rezistent la vitamina D.

XX x XAY

X X XA Y

XXA XY XXA XY

Boli X – linkate recesive:

Sunt determinate de o genă recesivă plasată pe cromozomul X. Descendența este diferită, dependent de constituția genetică a părinților.

Din acest grup de boli fac parte:

Hemofilia: → se caracterizează prin absența unor factori necesari coagulării sângelui.

♀ pot fi sănătoase – XX, purtătoare – XhX, sau bolnave – XhXh. O ♀ bolnavă – XhXh, manifestă boala și o va transmite în descendență la toți băieții, indiferent de constituția genetică a tătălui.

♂ fiind hemizigoți (posedă un singur cromozom X), vor manifesta boala în cazul prezenței genei recesive pe cromozomul X – XhY.

XX x XhY XhX x XhY

X X Xh Y Xh X Xh Y

XhX XY XhX XY XhXh XhY XhX XY

XhX x XY XhXh x XhY

Xh X X Y Xh Xh Xh Y

XhX XhY XX XY XhXh XhY XhXh XhY

Daltonismul: → maladie care se transmite în același mod ca și hemofilia, pentru că este determinată de o genă plasată pe cromozomul X. Persoanele afectate de daltonism nu disting culoarea roșie de cea verde, galben de maro și negru de maro.

Distrofia musculară Duchenne: → este determinată de deleția parțială a genei pentru distrofină. Se manifestă doar la băieții care poartă gena, dificultățile de mers înregistrându-se între 1–5 ani. Deoarece boala are efect letal până la vârsta adolescenței, fetele pot fi numai heterozigote și nu manifestă boala.

Boli Y–linkate:

Sunt determinate de gene plasate pe cromozomul Y al sexului. Aceste gene se manifestă numai pe linie paternă, de la tatăl afectat la toți băieții și nici o fată nu va fi afectată.

Bolile cromozomiale

Bolile cromozomiale se produc ca urmare a modificării numărului de cromozomi (anomalii numerice) sau a structurii cromozomilor (anomalii structurale). Anomaliile numerice sunt viabile atunci când sunt implicați cromozomii sexului, absența cromozomului X fiind incompatibilă cu viața, sau cromozomi de talie mică.

De obicei, bolile cromozomiale nu sunt ereditare, deoarece modificarea numărului sau a structurii cromozomilor afectează grav viabilitatea purtătorilor (anomaliile sunt de obicei letale), iar în cazul în care purtătorii sunt viabili, este afectată fertilitatea lor.

Anomaliile numerice ale cromozomilor:

Anomaliile numerice ale cromozomilor sunt determinate de o serie de cauze, mai importante fiind:

vârsta avansată a mamei, care favorizează fenomenul de non – disjuncție cromozomală în timpul meiozei, conducând la formarea de gameți cu n+1, respectiv n-1;

acțiunea unor factori mutageni fizici sau chimici asupra organismelor parentale sau în primul trimestru de sarcină a mamei;

prezența unor anomali cromozomiale echilibrate la unul din părinți;

unul dintre părinți suferă de boli neuropsihice, este alcoolic, etc.

Sindromul Down / Trisomia 21

Cea mai obisnuita cauza de retard mental, avand o incidenta de 1 la 700 nasteri, este trisomia 21 sau sindromul Down.

Nou-nascutul cu trisomie 21 are lungime si greutate mai mica decat parametri varstei gestationale, prezinta hipotonie musculara, hiperextensibilitate si reflexe comportamentale (de exemplu refexul Moro) reduse.

Capul este brahicefalic, cu occiput turtit si fontanele largi. Fata este rotunda, plata si prezinta o dismorfie sugestiva: epicantus (un repliu in unghiul intern al ochiului), fantele palpebrale oblice in sus si in afara; nasul mic cu radacina turtita si narine mici si anteversate; gura deschisa si protruzie linguala (datorita cavitatii orale mici); urechile mai jos situate, mici si displazice.

Gatul este scurt, cu exces de piele pe ceafa; mainile sunt scurte si late, cu brahidactilie, clinodactilie (incurbare) a degetului V si, frecvent, un singur pliu de flexie palmara (pliu simian); inconstant sunt prezente unele malformatii viscerale (defecte cardiace, atrezie duodenala, imperforatie anala).

Aproximativ 92.5% din persoanele cu sindrom Down prezinta 47 cromozomi (sunt incluse 3 copii ale cromozomului 21) ca urmare a unei nondisjunctii aparute in meioza. Sub 3% dintre pacienti exprima un fenotip mai putin sever datorita unui mozaicism caracterizat prin 2 linii celulare (47,XX,+21/46, XX sau 47,XY,+21/46,XY) si aproximativ 5% au doar 46 cromozomi, deoarece cromozomul 21 in exces face parte dintr-o translocatie robertsoniana sau un alt tip de translocatie.

Faptul ca un copil prezinta o translocatie reprezinta un indiciu ca unul dintre parinti ar putea fi purtator al unei astfel de anomalii structurale si de aceea este important sa se stabileasca cariotipul fiecarui parinte pentru a vedea daca respectivul cuplu prezinta riscul de a mai avea un copil cu sindrom Down la sarcinile ulterioare.

Desi in majoritatea cazurilor un pacient cu sindrom Down detine 3 copii complete ale cromozomului 21, studiile moleculare ale persoanelor cu rearanjari ale cromozomului 21 au aratat in mod clar ca sunt necesare doar 3 copii ale regiunii cromozomului 21 ce contine benzile 21q22.12-21q22.3, denumita regiunea critica pentru sindromul Down.

Există o serie de factori determinanți: tulburări hormonale, radiații, infecții virale, probleme imunologice, dar s-a constatat importanța vârstei mamei.

Figura 5. 7 Sindromul Down-fiecare celulă a organismului respectiv are trei cromozomi în perechea 21 ca rezultat al nondisjuncției cromozomilor la unul din părinți, în urma meiozei.

Figura 5.8 Copil cu Sindromul Down

Sindromul Edwards / Trisomia 18 și Sindromul Patau / Trisomia 13:

au frecvență redusă;

sunt asociate cu tulburări și malformații grave;

copiii mor afectați în primii ani de viață.

Sindromul Edwards (trisomia 18 )

Frecvența-1: 3000 nașteri

Manifestări:
– greutate mica la nastere
– intarziere pronuntata în dezvoltare
– nasul scurt
– urechi jos inserate și deformate
– malformatii ale feței
– toracele scurt
– înapoiere mentală gravă
– malformații asociate grave cardiace, renale, digestive.

Figura 5.9 Idiograma celulei umane la o persoana cu Sindromul Edwards (trisomia 18)

Figura 5.10 Copil cu Sindromul Edwards (trisomia 18)

Sindromul Patau (trisomia 13 )

Frecventa: 1:4000 – 1:7500 nasteri
Manifestări:
– defecte ale oaselor craniului
– malformatii ale encefalului
– surditate
– malformatii ale fetei
– malformatii viscerale: cardiace, biliare, pancreatice.

Figura 5.11 Idiograma celulei umane la o persoana cu Sindromul Patau (trisomia 13)

Figura 5.12 Manifestari in Sindromul Patau

Daca pacientii cu sindrom Down pot supravietui pana in cea de-a doua sau a treia decada de viata, cei cu trisomie 13 sau 18 decedeaza de obicei in prima luna. Din aceste motive, consilierea genetica include optiunea de intrerupere a sarcinii.

Sindromul Klinefelter / Trisomia XXY:

afectează bărbații care au cariotipul: → 44 + XXY;

→ 44 + XXXY;

→ 44 + XXYY.

persoanele afectate se caracterizează prin: talie înaltă, musculatură slab dezvoltată, bazin larg, înapoiere mintală, dezvoltare anormală a mamelelor (ginecomastie), atrofie testiculară, pilozitate redusă;

tratamentul prelungit cu testosteron poate aduce unele ameliorări;

indivizii afectați prezintă în celulele somatice corpusculul Barr.

Sindromul Turner / Monosomia XO:

boală întâlnită la femei, care prezintă cariotipul 2n = 45 = 44 + XO;

persoanele afectate prezintă: talie redusă, atrofia ovarelor însoțită de sterilitate,malformații cardiace, dezvoltare mintală apropiată de normal;

pacientele cu Sindromul Turner nu prezintă corpusculul Barr;

tratamentul de timpuriu cu estrogeni poate iniția maturizarea sexuală.

Trisomia X:

cariotipul este 2n = 47 = 44 + XXX;

persoanele afectate se caracterizează prin: dezvoltare normală, ușoară sterilitate și întârziere mintală ușoară;

în celulele somatice se găsesc 2 corpusculi Barr.

Nu au fost semnalate cazuri cu cariotip 2n = 45 = 44 + YO deoarece absența cromozomului X este letală.

Anomaliile structurale ale cromazomilor:

Modificarea structurii cromozomilor determină apariția a diferite anomalii structurale: deleții, duplicații, inversii, translocații. Viabilitatea purtătorilor depinde de fragmentul afectat și de constituția genetică.

Sindroamele de deletii autozomale

Deletiile sau duplicatiile ce pot fi identificate citogenetic (clasic si molecular) pot cauza tulburari de dezvoltare (retard de crestere, psihomotor) si malformatii congenitale, fiind asociate de cele mai multe ori cu un fenotip caracteristic.

Cele mai importante deletii  sunt reprezentate de: 4p-, 5p-, 11p-, 11q-, 13q-, 18p- si 18q-.

O alta categorie de deletii subtelomerice sunt detectabile doar prin tehnica FISH sau prin alte metode moleculare.

Majoritatea deletiilor si duplicatiilor survin de novo, dar exista si mostenite in ~10% din cazurile de sindrom deletie 22q-.

Deletia 4p- (sindromul Wolf-Hirschhorn)

Se caracterizeaza clinic prin retard de crestere, retard mintal sever, facies in “coif de razboinic grec” cu fruntea si glabela proeminente, sprancene arcuite si nas lung, ochi indepartati (hipertelorism) si indreptati in jos (fante antimongoliene), pliu cutanat suplimentar in unghiul intern al ochiului (epicantus), strabism, coloboma si alte anomalii oculare, nas turtit, gura cu buza superioara scurta, despicatura labiala sau palatina (“buza de iepure” sau “gura de lup”), barbie mica (microretrognatie), urechi jos implantate, mari, cu forma anormala; surditate, malformatii cardiace, pulmonare sau renale, hipospadias.

Deletiile bratului scurt al cromozomului 4 pot avea dimensiuni variabile; uneori sunt atat de mici incat nu pot fi detectate decat prin tehnica FISH.

Deletia 5p- (sindromul cri-du-chat)

Descris in 1963 de catre Lejeune si colaboratorii sai acest sindrom include un fenotip caractersitic: laringe anormal dezvoltat ce reprezinta cauza tipatului ascutit (ca cel al unei pisici), microcefalie, micrognatie, hipertelorism, fante antimongoliene, pliu palmar unic, hipotonie, retard mintal.

Deletiile pot avea dimensiuni variabile, insa regiunea critica este 5p15.2.

Figura 5.13 Idiograma celulei umane la o persoana cu Sindromul cri-du-chat

Figura 5.14 Copii cu Sindromul cri-du-chat (Țipătul de pisică)

Sindroamele de microdeletii

Prin definitie, microdeletia reprezinta o deletie foarte mica, care afecteaza doar o portiune dintr-o banda cromozomiala. Desi dimensiunile microdeletiilor sunt mici, acestea sunt semnificativ mai mari (>500 kb) decat deletiile moleculare tipice, astfel incat unele pot fi detectate chiar prin efectuarea cariotipului clasic; majoritatea microdeletiilor sunt insa identificate prin tehnica FISH.

Desi s-a crezut initial ca este vorba de deletii in cadrul unor gene singulare s-a descoperit ca multe sindroame se datoreaza de fapt unor deletii care cuprind portiuni din gene adiacente diferite. Marimea deletiei si numarul genelor implicate sunt variabile, astfel ca fenotipul exprimat poate sa difere semnificativ intre persoanele afectate. Aceste sindroame mai sunt denumite sindroame de contiguitate genica:

Sindromul Miller-Dieker

A fost asociat cu o microdeletie a portiunii distale a bratului scurt al cromozomului 17 (17p13.3). Elementele clinice caracteristice sunt aspectul particular al fetei si anomaliile cerebrale: lisencefalia (suprafata neteda a emisferelor cerebrale), agenezia de corp calos si calcificarile de pe linia mediana ce explica retardul  mintal sever si convulsiile. Lisencefalia izolata a fost recunoscuta ca entitate separata asociata cu o mutatie a genei LIS1. Sindromul Miller-Dieker este mai complex fiind afectate cel putin doua gene.

Sindromul Prader-Willi si sindromul Angelmans

Sunt cele mai cunoscute sindroame de microdeletie. Ambele prezinta aceeasi deletie interstitiala a portiunii proximale a bratului lung al cromozomului 15 – del(15)(q11.2q13) – insa tabloul clinic este semnificativ diferit. Acest fapt este explicat prin fenomenul de amprentare: daca deletia afecteaza cromozomul de origine paterna rezulta sindromul Prader-Willi, iar daca este implicat cromozomul de origine materna se dezvolta sindromul Angelman.

Pacientii cu sindrom Prader-Willi prezinta hipotonie severa si greutate mica la nastere insa in cursul primului an de viata incep sa castige rapid in greutate. Daca nu se instituie o dieta corespunzatoare se instaleaza obezitate prin hiperfagie. Alte trasaturi clinice includ maini si picioare mici, hipogonadism, retard mintal moderat si un comportament particular cu reactii violente. Pe de alta parte, pacientii cu sindrom Angelman prezinta un retard mintal sever, tulburari de vorbire, discursul fiind intrerupt adesea de accese de ras inadecvate situatiei, hiperactivitate, statura mica, microcefalie, convulsii si ataxie.

Prin tehnica citogenetica conventionala poate fi detectata deletia 15q la aproximativ 60% din persoanele cu sindrom Prader-Willi si doar la 10-20% dintre cele cu sindrom Angelman. Prin tehnica FISH pot fi detectate deletii in 80-85% din cazuri, pentru ambele sindroame. Faptul ca nu pot fi detectate deletii in toate cazurile a ridicat suspiciunea existentei unui alt tip de anomalie. La ora actuala se considera ca sindromul Prader-Willi si sindromul Angelman sunt asociate cu defecte de amprentare, iar procesele mutationale cauzatoare de boala sunt mult mai complexe decat o simpla deletie a ADN-ului.

Sindromul Williams

A fost asociat cu o deletie  ce cuprinde inclusiv  gena elastinei (ELN) localizata in portiunea proximala a bratului lung a cromozomului 7 (7q11.23). Se caracterizeaza clinic prin anomalii cardiace, hipertensiune arteriala, voce ragusita, imbatranire prematura a pielii, tulburari comportamentale la care se adauga hipercalcemie si/sau hipercalciurie. Daca absenta elastinei explica multe dintre anomaliile fizice asociate cu acest sindrom, totusi aceasta nu poate fi asociata cu tulburarile comportamentale. In conceptia curenta, sindromul Williams este un sindrom de contiguitate genica, iar variabilitatea fenotipica este dependenta de numarul genelor adiacente afectate de deletie alaturi de ELN.

Diagnosticul se stabileste prin efectuarea cariotipului pentru identificarea rearanjamentelor cromozomiale care pot include regiunea 7q11.23, urmat de testul FISH, cu sonde ADN pentru regiunea critica deletata care include genele ELN si LIMK1.

Sindromul WAGR

Este un sindrom de contiguitate genica bine definit, ce include tumora Wilms, aniridie, defecte genito-urinare si retard mintal. Cu exceptia defectelor genito-urinare care par sa fie cauzate de o varianta a mutatiei de la nivelul locusului tumorii Wilms, fiecare din cele 3 anomalii este asociata cu o anumita gena; aceste trei gene sunt dispuse in tandem pe bratul scurt al cromozomului 11. Fenotipul variaza in functie de marimea deletiei. Statistic, 1:3 din copiii cu aniridie vor dezvolta tumora Wilms, in timp ce doar 1:50 din copiii cu tumora Wilms asociaza aniridie.

Sindromul deletiei 22q11.2 ( Sindromul Shprintzen) include: Sindromul DiGeorge si Sindromul Velo-Cardio-Facial.

Reprezinta probabil cel mai frecvent sindrom cu microdeletii, dar adesea este dificil de identificat datorita spectrului larg de manifestari clinice. Acest spectru include hipoplazia sau aplazia timusului (deficite imune) si a glandelor paratiroide (hipocalcemie), anomalii cardiace, dismorfie faciala sugestiva, despicatura palatina sau insuficienta velo-palatina, anomalii reno-urinare, anomalii scheletice, intarziere in dezvoltarea psihomotorie si tulburari psihice, dificultati de invatare si altele. Pana la 15% din copii au un parinte afectat de aceeasi deletie dar cu un fenotip mult mai putin sever. Se pare ca deletia de 3 Mb din portiunea proximala a bratului lung al cromozomului 22 (22q11.2q11.2) se datoreaza recombinarii ce are loc intre secventele repetitive ce flancheaza regiunea ce este in mod obisnuit deletata. Aceste recombinari intracromozomiale vor genera o structura in forma de bucla ce va fi detectata ca un defect de catre enzimele de reparare. Enzimele vor exciza ADN-ul din bucla si vor reface portiunea lineara a cromozomului; va rezulta astfel o deletie cu pierderea tuturor genelor asociate. Deletia 22q11 este de obicei prea mica pentru a fi identificata prin examenul citogenetic de rutina insa poate fi demonstrata prin tehnica FISH1;3.

Recomandari pentru determinarea cariotipului constitutional

In scop diagnostic la nou-nascuti sau copii mici ce prezinta semne sau simptome clinice sugestive pentru o anomalie cromozomiala (malformatii congenitale multiple insotite de tulburari de crestere si retard psihomotor);

La persoane cu ambiguitate genitala (pentru stabilirea sexului genetic si identificarea unei anomalii a cromozomilor sexuali);

La pacienti cu retard mintal de cauza neprecizata, mai ales daca se asociaza cu dismorfism  cranio-facial si cu o anamneza familiala pozitiva;

La cupluri cu infertilitate, nou-nascuti morti, nou-nascuti vii plurimalformati sau avorturi spontane recurente (in vederea depistarii unor anomalii cromozomiale echilibrate).

Specimen recoltat – sange venos.

Recipient de recoltare – vacutainer ce contine heparina ca anticoagulant4.

Cantitate recoltata – 5 mL sange.

Cauze de respingere a probei – folosirea unui alt tip de anticoagulant; probe vechi, coagulate, hemolizate sau contaminate bacterian4.

Stabilitate proba – maxim 72 ore din momentul recoltarii probei pana la intrarea acesteia in lucru4.

Metoda – tehnica clasica de bandare G; se va suplimenta cu testarea FISH in functie de suspiciunea clinica; sunt analizate 15 metafaze dintre care 5 sunt cariotipizate4.

Raportarea si interpretarea rezultatelor

In vederea raportarii rezultatelor se va folosi urmatoarea nomenclatura pentru cariotip (in conformitate cu ISCN = International System of Cytogenetic Nomenclature):

-precizarea numarului total de cromozomi;

-precizarea cromozomilor sexuali;

-mentionarea oricarei anomalii cromozomiale.

Cele 3 tipuri de date sunt separate prin virgule.

Exemple:

• femeie cu cariotip normal: 46,XX;

• barbat cu cariotip normal: 46,XY;

• daca sunt prezente doua sau mai multe linii celulare (mosaicism sau chimerism) acestea vor fi indicate secvential si separate prin semnul / iar clona diploida normala (daca exista) va fi mentionata ultima: 45,X/46,XX; alte clone vor fi prezentate in ordinea dimensiunii acestora, clona cea mai mare fiind prima mentionata – numarul de celule din fiecare clona va fi indicat de un numar trecut in paranteza: 45,X(15)/47,XXX(3)/46,XX(12);

• in cazul anomaliilor numerice autozomale, numarul total de cromozomi va fi crescut sau redus pentru a indica modificarea globala, iar cromozomul specific dobandit sau pierdut va fi precizat la sfarsit: 47,XX,+13 (trisomie 13 la o persoana de sex feminin); 45,XY,-8 (monosomie 8 la o persoana de sex masculin);

• in cazul anomaliilor numerice constitutionale ale cromozomilor sexuali, nu vor mai folosite semnele + sau -: 45,X; 47,XXX; 47,XXY, 47,XYY; pe de alta parte daca anomaliile numerice ale cromozomilor sexuali sunt dobandite in unele linii celulare maligne vor fi folosite semnele + sau -: 45,X,-Y (o persoana de sex masculin care a pierdut cromozomul Y ca rezultat al unei afectiuni maligne);

• daca sunt prezente, anomaliile cromozomiale structurale vor fi indicate la sfarsitul nomenclaturii pentru a clarifica statusul cromozomului rearanjat; vor fi folosite abrevieri ale anomaliei urmate de cromozomul implicat si de punctele de ruptura corespunzatoare:

-46,XX,del(4)(p15): deletia terminala a bratului scurt al cromozomului 4, la banda 15;

-46,XX,dup(11)(q13q23): duplicatia interstitiala a bratului lung al cromozomului 11;

-46,XY,t(4;9)(q21.2;p22): translocatie intre bratul lung al cromozomului 4 si bratul scurt al cromozomului 9;

– 46,XY,inv(9)(p11q21.1): inversie pericentrica la nivelul cromozomului 9 intre benzile p11 si q21.1.

La buletinul final va fi atasata si cariograma pacientului respectiv.

CONCLUZII

Cromozomul – reprezintă substratul morfologic al eredității și variabilității:

– este reprezentat de o moleculă de ADN linear compactizată cu ajutorul proteinelor histone și nonhistone, vizibil în timpul diviziunii celulare;

– conține multe gene, de la câteva sute până la câteva mii;

– asigură aranjarea ordonată a informației genetice în spațiu, în grupuri de înlănțuire, fiecare genă are un locus fix pe molecula de ADN;

– determină transmiterea genelor în bloc, datorită proprietăților de replicare a cromozomilor și compactizării lor rapide;

– controlează recombinarea materialului genetic–crossing-overul.

Cariotipul unei specii reprezintă numărul de cromozomi prezenți în nucleul celulelor somatice.

La om garnitura normală de cromozomi (2n=46) este ordonata în șapte grupe notate cu majuscule de la A la G.

Mutatiile pot aparea spontan la orice organism sau pot fi rezultatul inducerii experimentale.

Indiferent de originea factorilor mutageni care au dus la apariția mutațiilor, (spontane sau induse), mutațiile pot afecta orice organism.

Omul este supus în aceeași măsură acțiunii factorilor mutageni, care pot afecta: genomul, cromozomii, genele.

Modificările cariotipului uman pot fi: POLIPLOIDII, ANEUPLOIDII și RESTRUCTURĂRILE CROMOZOMIALE.

Bibliografie

Covic M., Biologie si Genetica medicala, 2005, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti.

Covic M., Date recente priviind structura si anomaliile cromozomilor umani (I si II), 1978, Rev. Med. Chir., v.82, nr. 2, Iasi.

https://ro.wikipedia.org/wiki/Genetic%C4%83.

https://www.synevo.ro/coreea-huntington-testare-genetica.

http://geneticsys.tripod.com/istoric.htm.

http://www.horticultura-bucuresti.ro/fisiere/file/Manuale%20An%20I%20Horti%20invatamant%20la%20distanta/Genetica.pdf

http://anatomie.romedic.ro/genomul-uman.

https://ghr.nlm.nih.gov/condition/22q112-duplication#images.

http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/nondisjunction.

https://ghr.nlm.nih.gov/condition/ring-chromosome-14-syndrome.

https://ghr.nlm.nih.gov/condition/huntington-disease#images.

http://www.usamvcluj.ro/fiziopatologie/images/romana/cursuri/Cursul%203%20-%20Ereditatea%20si%20Mecanismele%20Bolilor%20Ereditare.pdf.

https://www.synevo.ro/analiza-cromozomiala-in-sange-cariotip-constitutional.

13. http://www.wikilectures.eu/index.php/Autosomal_Disorders.

14. https://www.hawaii.edu/medicine/pediatrics/pedtext/s04c07.html.

Lynch M., Walsh B., The origins of genome architecture, 2007, Sinauer Associates, Inc. Publishers, Massachusetts, USA.

Maximilian C, Aventura geneticii, 1978, Editura Albatros, Bucuresti.

Moraru I., Antohi St., Introducere in genetica moleculara, 1966, Editura medicala, Bucuresti.

Neagos D., Bohiltea L., Cretu R., Anton M., Genetica umana practica, 2012, Editura medicala, Bucuresti.

Passarge E., Karyotype-Phenotype Relationship, In Color Atlas of Genetics, Georg Thieme Verlag KG, 3rd Edition, 2007, 412-416.

Quackenbush J., The Human Genome:Book of Essential Knowledge (Curiosity Guides), 2011, Imagine Publishing, U.S.A.

Raicu P., Genetica, 1980. Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti.

Severin E., Genetica umana, 2002, Editura Scripta, Bucuresti.

Stein C.K., Applications of Cytogenetics in Modern Pathology, In Henry’s Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods- Sauders Elsevier 21-Ed, 2007, 1267-1281.