Синдром дауна геномные мутации

Геномные мутации человека

Оогенез – процесс образования и развития женских половых клеток (яйцеклеток) в организме женщины. У женщин с нарушениями этого процесса рождаются больные дети с геномными мутациями, обусловленными избытком или недостатком хромосом.

Синдром Шерешевского-Тернера (45 хромосом, половые хромосомы – ХО). Фото больной женщины.

Частота встречаемости заболевания 1:2500. Заболевание сопровождается характерными аномалиями физического развития, низкорослостью, кожными крыловидными складками на боковых поверхностях шеи, деформацией локтевых суставов и недоразвитием вторичных половых признаков. Впервые эта болезнь как наследственная была описана в 1925 г. Н. А. Шерешевским.

Синдром Клайнфельтера (47 хромосом, половые хромосомы – ХХУ). Фото больного мужчины.

Частота встречаемости заболевания 1:1100. Для мужчин с синдромом Клайнфельтера характерны высокий рост, длинные конечности, бесплодие, повышенное выделение женских половых гормонов, склонность к ожирению. Лишняя Х хромосома обусловливает различные нарушения психики. Больные очень внушаемы, вялы, апатичны, безынициативны, у них часто отмечается умственная отсталость. Клиническая картина начинает проявляться у мальчиков в период полового созревания. Заболевание впервые описано в 1942 г. в работе Ф. Олбрайта и Г. Клайнфельтера.

Синдром Дауна (трисомия по 21 паре хромосом, геном – 47 хромосом). Фото больных детей.

Частота болезни Дауна среди новорожденных зависит от возраста матери (18 лет матери – 3:10000, 45 лет – 312:10000). При этой геномной патологии у человека 47 хромосом вместо нормальных 46, поскольку хромосомы 21-й пары, вместо нормальных двух, представлены тремя копиями (трисомия). Синдром получил название в честь английского врача Д. Дауна, впервые описавшего его в 1866 г. Слово «синдром» означает множественные патологии развития. Обычно синдрому Дауна сопутствуют следующие внешние признаки: «плоское лицо»; аномальное укорочение черепа, кожная складка на шее у новорожденных, монголоидный разрез глаз, открытый рот. Степень проявления задержки умственного и речевого развития зависит как от врождённых факторов, так и от занятий с ребёнком.

www.gbmt.ru

Помощник для всех

Геномные мутации изменяют число хромосом. Такие изменения возникают обычно при нарушении распределения хромосом по дочерним клеткам.

Различают два основных типа геномных мутаций (рис. 6.8):

1. Полицлоидия и моноплоидия.

При полиплоидии число наборов негомологичных хромосом в кариотипе отличается от двух (3n; 4n и т.д.). Это результат нарушений в митотическом цикле, когда удвоение хромосом происходит без последующего деления ядра и клетки. Одной из причин подобного феномена может быть эндо-митоз, при котором происходит блокирование ахроматического аппарата в клетке и сохранение ядерной мембраны в течение всего митотического цикла. Разновидностью эндомитоза является эндоредупликация — редупликация хромосом, происходящая вне клеточного деления. При эндоредупликации как бы повторяются два следующих друг за другом S периода митотического цикла. В результате этого в последующем митозе будет наблюдаться двойной (тетрашюидный) набор хромосом. Такие мутации чаще всего приводят к гибели плода еще в эмбриогенезе. Триплоидия обнаруживается в 4%, а тетраплоидия приблизительно в 1% всех выкидышей. Для индивидуумов с такими кариотипами характерны многочисленные пороки развития, в том числе асимметричное телосложение, слабоумие, гермафродитизм. Тетраплоидные эмбрионы погибают на ранних сроках беременности, эмбрионы же с триплоидными клетками изредка выживают, но только если одновременно с триплоидными содержат клетки с нормальным кариотипом. Впервые синдром триплоидии (69, XXY) был обнаружен у человека в 60-хх гг. XX в. В литературе описано около 60 случаев триплоидии у детей. Максимальная продолжительность их жизни составила 7 дней.

Анеуплоидия — некратное гаплоидному уменьшение или увеличение числа хромосом (2n+1; 2n+2; 2n-1 и т.д.) — возникает в результате ненормального поведения гомологических хромосом в мейозе или сестринских хроматид в митозе.

При нерасхождении хромосом на одной из стадий гаметогенеза в половых клетках могут оказаться лишние хромосомы. В результате при последующем слиянии с нормальными гаплоидными гаметами образуются зиготы 2n+1- или трисомии по какой-либо из хромосом. Если же в гамете оказывается на одну хромосому меньше, то при последующем оплодотворении образуется зигота 2n-1, или моносомик по одной из хромосом. Нерасхождение может затронуть не одну, а несколько пар хромосом, что ведет к трисомии или моносомии по нескольким хромосомам. Часто лишние хромосомы обусловливают депрессию развития или гибель особи, их несущей.

Впервые анеуплоидию у человека обнаружили в 1959 г. Дж. Л еже и Р. Турпин. Это была трисомия по хромосоме 21 у больных с синдромом Дауна — одним из наиболее распространенных тяжелых наследственных заболеваний (см. главу 8).

Нерасхождение хромосом в мейозе может затрагивать любую из 23 пар хромосом. У человека описаны полные трисомии по хромосомам №№ 8, 9, 13, 14, 18, 21, X, Y. За редким исключением (например, трисомия по 21 хромосоме), аутосомные трисомии приводят к гибели организма на ранних стадиях эмбриогенеза или в первые дни после рождения. Особенно тяжелыми случаями гетероплоидии считаются моносомии, при которых происходит утрата целой группы сцепления генов. Примерно 20% случаев моносомии

genetika-cheloveka.odn.org.ua

Геномные мутации — это такие мутации, которые приводят к изменению числа хромосом. Различают полиплоидию и анеуплоидию. В первом случае происходит кратное (в 2, 3, 4 и т. д. раза) увеличение числа хромосом. Во втором случае число хромосом увеличивается или уменьшается не кратно, обычно на одну или две хромосомы.

Геномные мутации возникают в результате нарушения расхождения хромосом в процессе деления клетки.

Полиплоидия как геномная мутация широко распространена среди растений. Различают автополиплоидию (кратное увеличение числа хромосом одного организма) и аллополиплоидию (кратное увеличение числа хромосом межвидового или межродового гибрида, после чего он может стать плодовитым). В процессе эволюции многие виды растений возникали в результате межвидовой гибридизации и полиплоидии. В животном царстве полиплоидия встречается редко (у аскарид и некоторых земноводных) и обычно приводит к гибели организма на стадии эмбрионального развития.

Другой вид геномных мутаций — анеуплоидия — обычно приводит к серьезным аномалиям развития. Особенно при изменении числа аутосом. Изменение числа половых хромосом оказывает на фенотип менее значительное влияние.

Организмы, имеющие одну добавочную хромосому, называются триплоидами. У человека триплоидами по 21 хромосоме являют люди с синдромом Дауна. Это единственные триплоиды человека обладающие относительно нормальной жизнеспособностью. Триплоидия по другим аутосомам обычно приводит к гибели в период эмбрионального или раннего постэмбрионального развития.

Организмы с недостатком одной хромосомы называются моносомиками. У них одна из хромосом не имеет гомологичной. Если отсутствует целая пара гомологичных хромосом, то организм называется нулисомиком. Обычно зиготы-моносомики, а тем более нулисомики не развиваются. Поэтому такие организмы в частности у человека почти не описаны (это не касается моносомии по половым хромосомам). У человека жизнеспособным является частичный моносомик, у которого в результате делеции теряется часть 5-й хромосомы (возникает синдром кошачьего крика).

Существуют мозаичные организмы, у которых геномную мутацию имеют лишь часть клеток. Такой диагноз как мозаицизм ставится, если клеток с ненормальным числом хромосом больше четверти. Не следует путать мозаичные организмы с химерными, которые к геномным мутациям не имеют отношения. При химеризме организм состоит из клеток разных зигот (фактически разных особей), при этом все клетки обычно имеют нормальный кариотип.

biology.su

Синдром дауна геномные мутации

Природа хромосомных мутаций — это непосредственное воздействие на хромосомный материал ряда мутагенных факторов, таких как радиационное излучение, химические соединения, вирусы и другие повреждающие агенты (см. ниже). При действии этих мутагенов нарушается структура хромосом.

· К хромосомным мутациям (аберрациям хромосом) относятся:

· • частичные моносомии и трисомии, развившиеся в результате: потери —Делеция или удвоения — Дупликация части материала одной хромосомы;

· • сбалансированные изменения хромосомного материала, связанные с нарушением ориентации сегментов в отдельных хромосомах — инверсия;

· • перенос части материала с одной хромосомы на другую – межхромосомная перестройка или Транслокация. Иногда может наблюдаться объединение в транслокацию целых хромосом.

Среди хромосомных делеций выделяют Интерстициальные (внутри хромосомы с вовлечением центромеры) и Терминальные (концевые фрагменты хромосомы без вовлечения центромеры).

Причиной хромосомной мутации может стать сегрегация или накопление сбалансированных транслокаций хромосом в родословных родителей больного пробанда.

Таким образом, в большинстве случаев хромосомные мутации (как и геномные мутации – см. ниже) приводят к генному дисбалансу, и их фенотипический эффект зависит от степени этого дисбаланса.

Если аберрации хромосом сохраняются в ходе митоза и мейоза, то это Стабильные Мутации, а если они элиминируются из организма через апоптоз клетки (программированная гибель клеток), то это Нестабильные мутации.
Геномные мутации.

Природа геномных мутаций заключается в неправильном расхождении и распределении в митозе и мейозе четырех гомологичных хромосом какой-либо одной пары, образовавшихся в ходе репликации.

В результате геномной мутации может возникнуть Анеуплоидия, включая моносомию — утрата одной хромосомы (хромосомный набор: 2n-1), трисомию — избыток на одну хромосому (2n+1) и полисомию — избыток более чем на одну хромосому(2n+2, 2n+3 и т. д.).

Помимо полных моносомий и трисомий (изменение на одну целую хроомосому), выделяют частичные моносомии и трисомии (недостаток или избыток части хромосомы) – они будут рассмотрены в следующем разделе.

Таким образом, геномные мутации приводят к изменениям количества хромосомного материала. Поэтому их фенотипический эффект зависит от степени несбалансированности хромосомного материала или генного дисбаланса.

Вместе с тем возможны другие причины.

Например, в результате попадания в дочерние клетки не одной, а сразу двух гомологичных хромосом одного из родителей может возникнуть однородительская изодисомия либо по материнской, либо по отцовской хромосомам.

Возможно развитие полиплоидии, включая триплоидию (3n) в результате одновременного оплодотворения одной яйцеклетки двумя сперматозоидами (диспермия) и тетраплоидию (4n) в результате неразделения цитоплазмы материнской клетки при нормальном распределении гомологичных хромосом в дочерние клетки.

В случае полиплоидии различают аллополиплоидию, в результате объединения целых неродственных геномов (отцовского и материнского), и аутополиплоидию, для которой характерно увеличение числа наборов хромосом только одного генома, например, отцовского.

Геномные мутации могут обусловить развитие специфических, полуспецифических и неспецифических генетических эффектов.

Специфические эффекты связаны с изменениями содержания структурных генов, кодирующих продукцию специфических белков. Так, при трисомии по хромосоме 21 (синдром Дауна) в 1,5 раза повышена активность фермента — супероксиддисмутазы 1 (ген, котролирующий этот фермент находится на хромосоме 21). Данный фермент обусловливает развитие слабоумия.

Полуспецифические эффекты связаны с изменением содержания генов, контролирующих ключевые этапы клеточного метаболизма (гены рРНК и тРНК, гистоновых и рибосомных белков, сократительных белков и др.).

Неспецифические эффекты зависят от изменений в структуре гетерохроматина, который имеет важное значение для нормального формирования в онтогенезе полигенно наследуемых количественных признаков (длина и масса тела, продолжительность жизни, интеллектуальные способности и др.).

Хромосомные синдромы, обусловленные геномными и хромосомными мутациями не наследуются, так как в 90% случаев являются следствием новых мутаций в гаметах у родителей пробанда.

Исключение составляют транслокационные варианты синдромов, которые являются результатом наличия у родителей сбалансированных перестроек хромосом, не сопровождающихся потерей или избытком хромосомного материала. Коэффициент их наследуемости равен 100%.

Геномные мутации являются наиболее частыми из всех классов мутаций. Например, частота встречаемости синдром Дауна достигает 1 случая на 550-650 человек.

Именно частота синдрома Дауна служит показателем общей частоты хромосомных и геномных мутаций в популяции человека. Известно правило, согласно которому среди 100 больных с любыми хромосомными синдромами, 95 больных (95%) будут иметь числовые нарушения хромосом (включая 75% больных с синдромом Дауна) и только 5 больных (5%) — структурные нарушения хромосом.

В последние годы были выделены Динамические мутации. В их основе лежит экспансия или увеличение (экспансия) числа копий коротких повторяющихся последовательностей внутри кластера (пучок) нуклеотидов при передаче наследственной информации от родителей к потомкам.

Выделяют 2 класса экспансии ДНК: первый класс — резкое и стабильное увеличение числа копий определенных повторов (>10) на фоне полного отсутствия сокращения длин их кластеров; второй класс — меньшее число повторов (<4) также при стабильной длине их кластеров.

shporiforall.ru

Хромосомные мутации — это перестройки хромосом. Участки хромосом могут изменить свое положение, потеряться или удвоиться. Проиллюстрируем основные типы хромосомных мутаций: условно обозначим нормальный порядок генов как 12345678910, тогда 123-78910 — потеря участка, 1234-234- 5678910 — удвоение участка, 123-7654-8910 — поворот участка на 180*, 123-АБВГДЕ — перемещение участка на негомологичную хромосому.

Хромосомные болезни. Известно около 300 хромосомных синдромов, которые могут быть обусловлены изменением числа хромосом – аутосом (синдром Дауна) или половых хромосом (синдромы: Шерешевского – Тернера, Кляйнфельтера). Если обнаруживается одна лишняя хромосома (46+1), то это трисомия. Например синдром Дауна возникает при трисомии по 21 хромосоме (обозначают 21+).

Впервые открытие того, что синдромы врождённых пороков развития могут быть обусловлены отклонениями в составе хромосом, произошло в 1959 г. на болезни Дауна, клиническое описание которой было сделано ещё в прошлом веке. Открытие последовало за разработкой к концу 50-х годов эффективных методов определения числа и морфологии хромосом в клетках человека и млекопитающих.

Синдром Клайнфельтера – это группа клинически сходных отклонений в половом, соматическом и психическом развитии, которые развиваются у индивидуумов мужского пола при полных или частичных Х- или Y- полисомиях. Его суммарная частота 2,5 на 1000 живорожденных мальчиков. Если одной хромосомы не хватает (46-1=45) – это моносомия. Если моносомия у женщин по половым хромосомам, то обозначают ХО.

Часты синдромы Шерешевского — Тернера (частота 0,7 на 1000 новорожденных девочек) и трипло-Х (1,4 на 1000 девочек). Клинические проявления синдрома в виде отставания в росте, отклонений в строении лица, шеи и др. проявляются в ранние годы, но основная симптоматика, выражающаяся в отсутствии развития или недоразвития вторичных половых признаков, в первичной аменорее, развивается в годы полового созревания. Взрослые пациенты бесплодны. Наиболее частой из них и достаточно известной среди врачей и населения является трисомия по хромосоме 21, или болезнь Дауна.

На втором месте по частоте находится трисомия по хромосоме 18, или синдром Эдвардса. Она встречается в 10 раз реже болезни Дауна, пороки развития тяжелее; такие младенцы погибают в основном на первом году жизни.

Ещё реже, с частотой 7:100 000, рождаются живые дети с трисомией по хромосоме 13 (синдром Патау). Очень редки также трисомии по аутосомам 8 и 9. Изменение числа половых хромосом оказывают менее вредное влияние на организм, чем аномалии аутосом. Большинство аутосомных хромосомных мутаций летально, в связи с чем эмбрион погибает на ранних сроках беременности. Не только изменение числа хромосом, но и аномалии их структуры (делеции) вызывают хромосомные заболевания.

Геномные мутации — это мутации, которые приводят к добавлению либо утрате одной, нескольких или полного гаплоидного набора хромосом

Геномные мутации – это полиплодия – у человека редкое явление. Описаны редкие триплоиды и тетраплоиды в основном среди спонтанно абортированных эмбрионов или плодов и среди мертворождений. Новорождённые с такими нарушениями живут несколько дней.

genetics-b.ru