ANEUPLOIDIE: PŘÍČINY, TYPY A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Aneuploidie je stav, kdy buňky mají jeden nebo více chromozomů v přebytku, nebo chybí, se liší od počtu haploidní, diploidní nebo samotných polyploidní buňky, které tvoří organismu daného druhu.

V aneuploidní buňce počet chromozomů nepatří k dokonalému násobku sady haploidů, protože ztratily nebo získaly chromozomy. Obecně přidání nebo ztráta chromozomů odpovídá jednomu chromozomu nebo lichému počtu z nich, ačkoli někdy mohou být zapojeny dva chromozomy.

Zdroj: pixabay.com

Aneuploidie patří k numerickým chromozomálním změnám a jsou nejsnadněji cytologicky identifikovatelné. Tato chromozomální nerovnováha je u zvířat špatně podporována, je častější a méně škodlivá u rostlinných druhů. Mnoho vrozených malformací u lidí je způsobeno aneuploidií.

Příčiny

Ztráta nebo zisk jednoho nebo více chromozomů v buňkách jedince je obecně způsobena ztrátou translokací nebo procesem nondisjunkce během meiózy nebo mitózy. Výsledkem je změna genové dávky jedinců, což zase způsobuje závažné fenotypové defekty.

Ke změně počtu chromozomů může dojít během prvního nebo druhého dělení meiózy, nebo u obou současně. Mohou také vzniknout během mitotického dělení.

Tato selhání dělení jsou prováděna u meiózy I nebo meiózy II, během spermatogeneze a oogeneze, vyskytující se také v mitóze v časných divizích zygoty.

V aneuploidiích dochází k nondisjunkci, když jeden z chromozomů s homologním párem přechází na stejný buněčný pól nebo je přidán do stejné gamety. K tomu pravděpodobně dochází v důsledku předčasného dělení centromery během prvního meiotického dělení při mateřské meióze.

Když se gameta s extra chromozomem připojí k normální gamete, objeví se trizomie (2n + 1). Na druhou stranu, když se gameta s chybějícím chromozomem a normální chromozomem spojí, vytvoří se monosomie (2n-1).

Typy

Aneuploidie se vyskytují často u diploidních jedinců. Tyto modifikace v počtu chromozomů mají velký klinický význam u lidských druhů. Zahrnují různé typy, jako jsou nullisomie, monosomie, trisomie a tetrasomie.

Nullisomy

V buňkách s nullizomií jsou ztraceny oba členy homologního páru chromozomů, které je představují jako 2n-2 (n je haploidní počet chromozomů). Například u lidí s 23 páry homologních chromozomů (n = 23), tj. 46 chromozomů, by ztráta homologního páru měla za následek 44 chromozomů (22 párů).

Nullisomický jedinec je také popsán jako člověk, který ve svém somatickém komplementu postrádá pár homologních chromozomů.

Monosomie

Monosomie je delece jednoho chromozomu (2n-1) v homologním páru. U člověka s monosomií by buňka měla pouze 45 chromozomů (2n = 45). V rámci monosomie najdeme monoisosomii a monothelosomii.

V monoisosomálních buňkách je chromozom přítomný bez homologního páru izochromozom. Monothelosomální nebo monotelocentrické buňky mají telocentrický chromozom bez homologního páru.

Trizomie

V trisomiích se objevuje nebo přidává chromozom v nějakém homologním páru, to znamená, že existují tři homologní kopie stejného chromozomu. Je reprezentován jako 2n + 1. U lidí s trisomickými buňkami se nachází 47 chromozomů.

Některé dobře studované podmínky, jako je Downův syndrom, se objevují v důsledku trizomie chromozomu 21.

Složení extra chromozomu umožňuje klasifikovat trizomii do:

• Primární trisomický: Když je extra chromozom kompletní.
• Sekundární trisomický: Extra chromosom je isochromosom.
• Terciární trisomika: V tomto případě ramena zbývajícího chromozomu patří do dvou různých chromozomů od normálního komplementu.

Tetrasomie

Tetrasomie nastává, když je přidán kompletní pár homologních chromozomů. U člověka vede k tetrasomii u jedinců se 48 chromozomy. Je reprezentován jako 2n + 2. Dvojice dalších chromozomů je vždy homologní dvojice, to znamená, že budou existovat čtyři homologní kopie daného chromozomu.

U stejného jedince se může vyskytnout více než jedna aneuploidní mutace, což má za následek dvojité trisomické jedince (2n + 1 + 1), dvojité monosomické, nuli tetrasomické atd. Experimentálně byly získány šestuplomonosomické organismy, jako je tomu u bílé pšenice (Triticum aestivum).

Příklady

Buněčné linie vytvořené po chromozomálním nondisjunkčním procesu jsou často neživotaschopné. Je to proto, že mnoho z těchto buněk je ponecháno bez genetické informace, což jim brání v množení a mizení.

Na druhé straně je aneuploidie důležitým mechanismem intraspecifické variace. V závodě na plevele Jimson (Datura stramonium) se nachází haploidní doplněk 12 chromozomů, takže je možné 12 různých trizomik. Každý trisomik zahrnuje jiný chromozom, z nichž každý představuje jedinečný fenotyp.

V některých rostlinách rodu Clarkia působí trisomie také jako důležitý zdroj intraspecifické variability.

Aneuploidie u lidí

U lidí je přibližně polovina spontánních potratů v prvním trimestru těhotenství způsobena numerickou nebo strukturální změnou chromozomů.

Autozomální monosomie například nejsou životaschopné. Mnoho trisomií, jako je chromozom 16, je často potrateno a v X chromozomové monosomii nebo Turnerově syndromu jsou buňky životaschopné, ale zygoty X0 jsou předčasně potrateny.

Aneuploidie pohlavních chromozomů

Nejběžnější případy aneuploidií u mužů souvisí s pohlavními chromozomy. Změny počtu chromozomů jsou lépe tolerovány než autozomální změny chromozomů.

Aneuploidie ovlivňuje počet kopií genu, ale nikoli jeho nukleotidovou sekvenci. Jak se mění dávka některých genů, mění se postupně koncentrace genových produktů. V případě pohlavních chromozomů existuje výjimka z tohoto vztahu mezi počtem genů a produkovaným proteinem.

U některých savců (myší a lidí) dochází k inaktivaci chromozomu X, což umožňuje stejné funkční dávce genů souvisejících s uvedeným chromozomem u žen i mužů.

Tímto způsobem jsou v těchto organismech inaktivovány další X chromozomy, což umožňuje, aby aneuploidie v těchto chromozomech byla méně škodlivá.

Některé nemoci, jako je Turnerův syndrom a Klinefelterův syndrom, jsou způsobeny aneuploidiemi v pohlavních chromozomech.

Klinefelterův syndrom

Jednotlivci s tímto stavem jsou fenotypově muži a mají určité zženštilé rysy. Příčinou tohoto onemocnění je přítomnost chromozomu X navíc u mužů, přičemž tito jedinci představují 47 chromozomů (XXY).

V závažných případech tohoto stavu mají muži velmi vysoké hlasy, dlouhé nohy, malý vývoj chlupů a velmi výrazné ženské boky a ňadra. Kromě toho jsou sterilní a mohou mít špatný mentální vývoj. V mírnějších případech je mužský fenotyp a normální kognitivní vývoj.

Klinefelterův syndrom se vyskytuje přibližně u jednoho z 800 živě narozených mužů.

Turnerův syndrom

Turnerův syndrom je způsoben částečnou nebo úplnou ztrátou chromozomu X a vyskytuje se u žen. Tato chromozomální změna nastává během gametogeneze postzygotickým nondisjunkčním procesem.

Různé alterace karyotypů produkují různé fenotypy v Turnerově syndromu. Když dojde ke ztrátě materiálu dlouhého ramene jednoho z X chromozomů (terminálních nebo intersticiálních), dochází u pacientů s tímto stavem k primárnímu nebo sekundárnímu selhání vaječníků a malým velikostem. Časté jsou také lymfedémy a gonadální dysgeneze.

Obecně je fenotyp žen s tímto onemocněním normální, s výjimkou krátkého vzrůstu. Diagnóza tohoto syndromu proto závisí na studii a přítomnosti cytogenetické alterace.

Toto onemocnění se vyskytuje přibližně u jedné z každých 3 000 novorozenců, s vyšší frekvencí spontánních potratů, tj. U více než 5% embryí, která se vytvoří touto změnou, se zatím plně nevyvinul.

Autozomální aneuploidie

Jednotlivci narození s autosomálními chromozomovými aneuploidiemi jsou vzácní. Ve většině případů, kdy k těmto typům mutací dochází, dochází k spontánním potratům, s výjimkou aneuploidií malých autosomů, jako je trizomie chromozomu 21.

Předpokládá se, že vzhledem k tomu, že v autosomálních chromozomech neexistují žádné kompenzační mechanismy pro genetické dávky, jsou změny v jejich složení organismy mnohem méně tolerovány.

Downův syndrom

Malá velikost chromozomů 21 umožňuje přítomnost dalších kopií genů, které jsou méně škodlivé než ve větších chromozomech. Tyto chromozomy mají méně genů než jakýkoli jiný autozom.

Downův syndrom je nejčastější autosomální aneuploidií u lidí. Ve Spojených státech má tento stav asi jeden z každých 700 narození.

Odhaduje se, že 95% případů je způsobeno neoddělením, které způsobuje trizomii zdarma 21. Zbývajících 5% je produkováno translokací, často mezi chromozomy 21 a 14. Prevalence tohoto stavu závisí do značné míry na mateřském věku při otěhotnění.

Bylo zjištěno, že mezi 85 a 90% případů je přítomnost volné trizomie 21 spojena s meiotickými změnami matky. Jedinci s tímto stavem se vyznačují hypotonií, hyperextensibilní a hyporeflektivní.

Kromě toho mají mírně malou lebku, s plochým, větvením končetin, malým nosem a ušima a malou, směrem dolů zahnutou ústa s častým vystupováním jazyka.

Reference

1. Creighton, TE (1999). Encyklopedie molekulární biologie. John Wiley and Sons, Inc.
2. Guzmán, MEH (2005). Vrozené vady. Vydavatelství univerzity.
3. Jenkins, JB (2009). Genetika Ed.
4. Jiménez, LF, a Merchant, H. (2003). Buněčná a molekulární biologie. Pearsonovo vzdělávání.
5. Lacadena, JR (1996). Cytogenetika. Redakční komplikace.
6. Pierce, BA (2009). Genetika: Koncepční přístup. Panamerican Medical Ed.