Зміст:

Хромосома 21 (людина)

Хромосома 21 є однією з 23 пар хромосом людини. За нормальних умов у людей дві копії цієї хромосоми. При трисомії 21-ї хромосоми виникає синдром Дауна. Хромосома 21 також є найменшою за розмірами серед 23 пар, про що свідчить кількість нуклеотидів в її складі — 47 млн або 1.5 % від загальної кількості нуклеотидів в ДНК клітин.

У 2000 році, дослідники, які залучені до проекту «Геном людини» (англ. Human Genome Project) оголосили про завершення секвенсування 21-ї хромосоми та оприлюднили послідовність пар нуклеотидів. Таким чином хромосома 21 людини стала другою хромосомою, яку повністю секвенсовано.

Ідентифікація генів кожної хромосоми є пріоритетним напрямком наукових досліджень в генетиці. Проте, дослідники застосовують різні підходи щодо визначення кількості генів в кожній хромосомі, внаслідок цього дані щодо їх кількості демонструють різні цифри. Це також стосується і хромосоми 21, в якій кількість генів становить від 300 до 400.

Oops something went wrong:

Розрахунок ризику хромосомних патологій

Патології, що виникають через неправильну розбіжність хромосом у період закладки ембріона, неможливо вилікувати. Проте їх можна діагностувати на ранніх термінах вагітності. Розрахунок ризику хромосомної патології плода на першому скринінгу дозволяє лікарям вчасно прийняти рішення про додаткові обстеження, якщо у цьому є потреба. Первинна лабораторна діагностика проводиться методами неінвазивного пренатального скринінгу. Вона дозволяє досліджувати ДНК-послідовності нового організму, одержуючи їх із крові матері, а не від самого ембріона. Це надає безпеку ембріону, проте дещо знижує точність та достовірність. Тому біохімічний скринінг доповнюється УЗД-обстеженням, а при необхідності повторної перевірки даних, що насторожують, проводиться більш детальна діагностика.

1-й скринінг з розрахунком ризику хромосомних аномалій

Скринінг першого триместру проводиться в період від 11 тижнів + 1 день до 13 тижнів + 6 днів. Обсяг діагностичних процедур регламентовано наказом МОЗ України №417 від 15.07.2011р.
Перший скринінг вагітної включає УЗД-обстеження та аналіз венозної крові, які дозволяють виконати розрахунок ризику хромосомних аномалій. Розрахунок проводиться за допомогою програмного забезпечення з подальшою оцінкою спеціалістами.

Біохімічні маркери хромосомної патології плода

білка РАРР-А, його ще називають пов’язаним із вагітністю протеїном А;
вільної субодиниці β-ХГЛ.

У нормі обидва ці показники мають значення від 0,5 до 2,0 мм. Різні відхилення цих значень можуть бути ознаками наявності хромосомної аномалії. Однак за одними цими маркерами не може бути винесений вердикт про переривання вагітності. Вони лише служать сигналізаторами для необхідності проведення більш детальних досліджень.

На результати біохімічного скринінгу можуть вплинути різні фактори:

гормональні порушення в організмі жінки, зокрема цукровий діабет;
прийом гормональних препаратів;
відхилення від норми за вагою вагітної у більшу чи меншу сторони;
шкідливі звички;
багатоплідна вагітність та ін.

У зв’язку з цим інтерпретація результатів біохімічних тестів можна проводити лише лікарем. Неприпустимо самостійно аналізувати показники та робити поспішні висновки.

Частота патології

Найчастішою хромосомною аномалією є трисомія 21 — це патологія, що викликає синдром Дауна. Порушення для формування організму пов’язані з тим, що у 21-й парі хромосом замість двох копій утворюється три. Синдром вперше був описаний в 1866 році британським лікарем Джоном Ленгдоном Дауном, на честь якого і названа хвороба.

Із синдромом Дауна в Україні народжуються приблизно 400 дітей щороку. З них на Харківщину, включаючи Харків, припадає приблизно 25-30 випадків.

Трисомія 18, або синдром Едвардса, зустрічається із частотою 1 випадок на 6 тис. живонароджених дітей. Однак при такій патології часто зустрічаються спонтанні викидні на різних етапах вагітності, тому реальна частота патології дещо вища.

Трисомія 13, або синдром Патау, зустрічається приблизно 1 раз на 10 тис. живонароджених немовлят.

Інші хромосомні патології трапляються рідше.

Існує загальнопопуляційний ризик хромосомних аномалій у плода, але пізній репродуктивний вік вагітної жінки часто грає значну роль. Зайві хромосоми зазвичай материнського походження.

Клінічні прояви синдрому Дауна

Хвороба може проявлятися по-різному у різних органах і системах. Наведемо найпоширеніші симптоми. У носія трисомії 21 можуть бути присутніми всі ці симптоми або тільки деякі з них.

зниження інтелекту, різною мірою присутнє завжди;
епілептичний синдром, менше 10% випадків.

маленьке підборіддя;
вертикальна складка, що прикриває внутрішній кут очної щілини;
ущільнення перенісся;
збільшений язик;
плями на райдужній оболонці ока;
косоокість;
аномалії неба та зубного ряду.

укорочені руки та ноги;
надрухливість суглобів;
короткі пальці;
викривлення мізинця;
поперечна складка на долоні;
збільшена відстань між великим та вказівним пальцями.

ослаблений м’язовий тонус;
укорочена шия;
короткий череп;
сплощення потилиці;
аномальні видозміни грудної клітки;
вроджені вади серця.

Чи можна вилікувати синдром Дауна?

Все, що під силу лікарям, — визначити розрахунковий ризик трисомії 21 на ранніх термінах вагітності та відправити вагітну пацієнтку на додаткові обстеження за потреби.
Якщо терміни будуть втрачені і патологія буде діагностована після 21 тижня вагітності, тоді буде запропонована лише соціальна реабілітація після народження дитини.

План обстеження вагітної

Перший скринінг при вагітності складається з УЗД-обстеження та біохімічного аналізу крові.

Проводиться в строго регламентовані терміни, коли копчико-тім’яний розмір плода має значення від 45 до 84 мм.

Основні показники, які визначають за УЗД, щоб оцінити ризик хромосомних аномалій:

товщина комірного простору;
наявність та довжина носових кісток;
кровотік венозної протоки у плода;
кровотік між правим шлуночком та передсердям плода;
лицьовий кут;
частота скорочень серця.

Теоретична ймовірність виявлення хромосомних патологій на першому УЗД-скринінгу становить приблизно 85%. Однак на практиці точність методу знижується через ряд причин:

особливості розташування плода або його надмірна рухливість, що заважає оцінити деякі показники;
надмірна вага вагітної;
порушення термінів проведення.

Точність діагностики підвищують за рахунок біохімічного скринінгу.

1-й біохімічний скринінг

Суворо рекомендується проводити до УЗД-обстеження. Ідеально, якщо на момент ультразвукового дослідження результати аналізів крові вже будуть готові. Допустимо здати кров на день УЗД.

Як уже було сказано вище, під час першого біохімічного скринінгу визначають рівні РАРР-А-білка та вільної субодиниці β-ХГЛ. При хромосомних аномаліях вони відрізнятимуться від норми. Наприклад, при синдромі Дауна перший показник буде занижений, а другий, навпаки, завищений. При синдромах Патау та Едвардса обидва показники будуть меншими за норму.

Однак на значення цих маркерів можуть вплинути різні фактори, тому не варто робити поспішні висновки. У разі виявлення відхилень від норми призначають експертний ультразвуковий скринінг та індивідуальний розрахунок ризиків.

Біохімічний скринінг не проводять при багатоплідній вагітності через складність та неоднозначність інтерпретацій.

Як проводиться розрахунок індивідуального ризику трисомії 21?

Дані УЗД-скринінгу та результати біохімічного аналізу крові завантажують у програму ASTRAIA, яка і проводить розрахунок ризиків. Програмне забезпечення враховує вік пацієнтки та деякі інші додаткові фактори.

Інтерпретація результату розрахунку ризику

Подальші дії ведення вагітності залежать від того, який показник ризику видасть програма. Розглянемо усі варіанти.

Ризик менше 1:1000 (низький)

Додаткові обстеження з хромосомних аномалій не потрібні. Рекомендовано стандартне ведення вагітності.
За Європейськими рекомендаціями за такого низького ризику допустимо не проводити біохімічний аналіз другого триместру.

Ризик від 1:999 до 1:251 (середній)

Рекомендований аналіз крові на маркери патології на 15-17 тижні вагітності, а також експертне УЗД після повторного аналізу. Відхилення від норми за деякими показниками можуть свідчити про можливі акушерські проблеми.

Ризик від 1:250 до 1:101 (підвищений)

Рекомендовані обстеження на 17-18 тижні вагітності: забір навколоплідних вод та цитогенетичне дослідження. Діагностика дозволить визначити хромосомний набір плода і зробити висновок про наявність чи відсутність хромосомних патологій.

Ризик від 1:100 до 1:2 (високий)

Необхідна підвищена увага. Використовуються інвазивні методи діагностики, щоб унеможливити найменші помилки при інтерпретації результатів.

Якщо ризик трисомії 21 високий

Висока ймовірність наявності у плода синдрому Дауна — це пряме показання до інвазивних методик діагностики. Безпосередній аналіз ДНК плода — найточніший спосіб підтвердити чи спростувати наявність хромосомних аномалій.

Якщо терміни проведення 1-го скринінгу втрачені

Якщо у встановлений термін перший скринінг пройти не вдалося, тоді призначають обстеження на 15-17-му тижні вагітності. Воно включає аналізи на АФП, β-ХГЛ і вільний естріол, а також експертне УЗД.

У нашій клініці можна окремо замовити послуги УЗД та біохімічного скринінгу. Діагностичне обладнання експертного класу дозволяє нам гарантувати високу точність даних. Розрахунок ризику трисомій провадиться за допомогою програмного забезпечення останнього покоління. Результати аналізують найкращі фахівці у цій галузі. Вони об’єктивно оцінять ситуацію та докладно пояснять майбутнім батькам, чи варто хвилюватися про здоров’я майбутньої дитини.

До нас приходять, щоб перевірити ще раз інформацію, отриману в інших клініках. Наші експерти мають великий досвід аналізу маркерів хромосомних аномалій. Перш ніж оцінити показники, вони з’ясують, чи не було впливу сторонніх факторів при проведенні скринінгу.

Для того, щоб гарантовано вчасно та в повному обсязі проходити всі обов’язкові та додаткові обстеження, рекомендуємо скористатися нашими програмами ведення вагітності. Стати на облік у Клініці професора Феськова О. М. можна у Києві та Харкові. Ваші візити будуть скоординовані з урахуванням своєчасного проходження всіх необхідних аналізів та скринінгів. Для вас буде підібрано оптимальний розклад консультацій у спеціалістів. Вам не доведеться чекати в чергах та нервувати. Це значно підвищить шанси на протікання вагітності. Ціна програми залежить від загального стану здоров’я пацієнтки, її віку та особливостей перебігу попередніх вагітностей.

Записатися на первинну консультацію можна за телефонами, що ви бачите на сайті.

Переваги клініки

Спеціалізована клініка (серед наших вагітних ті, хто йшов до народження дитини через тернистий шлях багаторічного безпліддя. Ми знаємо цінність кожного зачаття, тому професійно і відповідально спостерігаємо майбутніх малюків до самого народження).

Оформляємо всі необхідні документи – обмінна карта, лікарняний лист (немає необхідності звертатися в державну поліклініку, паралельно ставати там на облік).
Оформляємо договір на ведення вагітності (весь перелік і порядок надання послуг регламентований документально).

У нас можна зробити всі необхідні аналізи і дослідження (своя лабораторія, апарати УЗД експертного класу).

Прийом по запису без черг і очікувань (всі візити будуть скоординовані з метою мінімізації відвідувань – за один візит можна здати необхідні аналізи, пройти УЗД-скринінг, відвідати доктора, який спостерігає вагітність).

3 пакети спостереження з урахуванням індивідуальних потреб Вашої вагітності.

Для майбутніх мам ми проводимо лекції по догляду за малюком спільно з дитячим медичним центром Ліни Барської.

Вартість послуги

Фахівці

Ще послуги з категорії

Сертифікати

Підтвердження нашої суворої відповідності високим стандартам якості та безпеки в галузі репродуктивної медицини. Це гарантія того, що ваше здоров’я перебуває в надійних руках.

Філії

Зручне розташування наших клінік у Києві та Харкові з необхідною контактною інформацією та графіком роботи. Центри репродуктивної медицини професора Феськова, працюють для вас і вашого здоров’я

Відгуки про нас

Очень довольна клиникой. Спасибо Профессору Феськову и врачам которые сделали мне операцию в октябре 2023 . Быстрое обслуживание и отличные медсестры. Палата вип супер чисто и уютно.

По рекомендації друзів, знайшла лікаря акушер-гінеколога Федорченко Олену А.
Залишилася задоволена її ставленням до мене, лікар завжди на звʼязку і давала відповіді на всі мої запитання! Рекомендую Олену Анатоліївну як спеціаліста своєї справи . 😉

Хочу залишити максимально позитивний відгук про Федорченко Олену Анатоліївну. Ми з клінікою Феськова вже багато років та ось прийшли сюди вже вагітними та потрапили до лікаря Федорченко. На першому ж прийомі до оформлення пакету ведення вагітності ми зрозуміли, що ми будемо тут всю вагітність. Той факт, що Олена Анатоліївна ще й з Харкова та досвідчений акушер-гінеколог ще більше нас впевнив бути тут. Перше УЗД пройшло успішно, вона підтвердила вагітність та ми записались на наступний прийом. Ось вже 32ий тиждень і я ні на хвилину не сумніваюсь в нашому виборі лікаря для ведення вагітності. Дуже детальні УЗД, розгляд аналізів та турботи про моє самопочуття. Від душі рекомендую Олену Анатоліівну!

Хочу висловити щиру вдячність Беспечній Ірині Михайлівні, яка безперечно є фахівцем найвищого рівня! Я чесно кажучи вже і не мріяла стати мамою, але Ірина Михайлівна зробила диво! Крім того, Ірина Михайлівна є Людиною з великої літери “Л”. Вона завжди вислухає, надасть корисні поради, психологічно є дуже “комфортним” лікарем! Якщо Ви маєте репродуктивні проблеми-не зволікайте, звертайтеся до Ірини Михайлівни, щиро Вам рекомендую даного лікаря!

Хочу виразити велику вдячність клініці а також окремо Феськовой Ірині Анатоліївні – наш шлях був довгий, але результат того вартий. Після того, як ми все втратили – придбали найцінніше, про що мріяли роками. Омріяна вагітність після першого вдалого переносу. Бажаю клініці процвітання, натхнення, перемог в усіх напрямках і добра.

Хочу виразити величезну вдячність всьому персоналу клініки, Ви – справжні професіонали своєї справи, а особливо – Чумаковій Наталії Олександрівні з допомогою якої я нарешті стала мамою. Дякую за терпіння, професіоналізм, уважність та людяність,за те що були постійно на зв’язку, за підтримку та увагу. Також подяка Сіваш Альоні Василівні, яка дуже підтримала мене на протязі всього цього непростого шляху, Мостовій Ірині Анатоліївні до якої я на протязі всієї вагітності могла звернутися. Так склалося, що перенос був запланований на 25.02.2022 року і я дуже вдячна персоналу клініки які незважаючи на вибухи та постійну тревогу провели цю важливу для мене процедуру. Сьогодні моїй донечці виповнюється 1 рік, я дуже щаслива і дякую кожному з Вас за здійснення моєї мрії та сенсу мого життя.

Хотим выразить огромную благодарность от всего сердца Безпечной Ирине Михайловне за нашу доченьку! Благодаря вам Ирина Михайловна я стала мамой и это самое большое счастье. Спасибо вам за ваше доброе сердце, за вашу поддержку и ваше внимательное отношение. Я хотела попасть именно к вам и я не ошиблась в выборе доктора, у нас всё получилось с первого раза. Вы профессионал своего дела! Дай бог вам крепкого здоровья, семейного благополучия, мирного неба и благодарных клиентов. Рады выбору клиники Феськова и выбору специалиста Безпечной Ирины Михайловны как специалиста с большой буквы и человека с добрым сердцем! Всем рекомендуем!

Благодарю от всего сердца за заботу и любовь всей команды клиники. Знакомы с семьей Феськовых уже более 10 лет и не перестаем восхищаться профессионализмом. Максимальное внимание к вам и вашей семье! Уникальный подход именно к вашей истории и оперативность реагирования.
Желаю вам только процветания и благодарных клиентов ❤️

Народження дитини- це найважливіша подія в житті кожної родини. Вона приносить радість, надію та незрівнянне щастя. Але це також момент ,коли ми, батьки віддаємо велику довіру спеціалістам. І тут важливо , щоб було комфотно з лікарем, щоб ви розуміли і вас розуміли.
Ми дуже вдячні Блажко Олені Василівні за вдалий кріоперенос. Ваші чарівні руки, та ваші знання і професіоналізм зробили диво, на яке ми чекали та за яке ми боролися 12 довгих років. Тож, безмежно вдячні за нашого синочка, за наш всесвіт і зміст життя. Життя заграло зовсім іншими фарбами!
Бажаємо Олені Василівні міцного здоров’я, мирного неба, гарних пацієнтів, процвітання і втілення усіх планів у життя. Олена Василівна- Ви найкраща! Дякуємо!

У серпні була у клініці на гістероскопії, поліпектомії. Дуже вдячна лікарю Рижкову Артему В’ячиславовичу, який проводив операцію, за професіоналізм, уважність та людяність! Операція пройшла добре, без ускладнень. Лікар детально розповів як і скільки буде проводитися операція. Також відповідав на всі питання після. В операційній я відчувала себе затишно та безпечно. Операція пройшла добре, після не було ніяких болісних відчуттів начебто нічого і не було. Через дві години вже сама змогла піти додому. У самих палатах просторно та комфортно. Доброзичливий персонал. У клініці немає відчуття лікарні. Залишилась задоволена, дуже раджу!

13.2: Хромосомні основи успадкованих порушень

Спадкові розлади можуть виникнути, коли хромосоми поводяться аномально під час мейозу. Хромосомні порушення можна розділити на дві категорії: аномалії хромосомного числа і хромосомні структурні перебудови. Оскільки навіть невеликі сегменти хромосом можуть охоплювати багато генів, хромосомні розлади характерно драматичні і часто смертельні.

Ідентифікація хромосом

Виділення і мікроскопічне спостереження хромосом становить основу цитогенетики і є первинним методом, за допомогою якого клініцисти виявляють хромосомні аномалії у людини. Каріотип – це кількість і зовнішній вигляд хромосом, і включає їх довжину, смуговий візерунок та положення центромерів. Щоб отримати уявлення про каріотип людини, цитологи фотографують хромосоми, а потім вирізають і вставляють кожну хромосому в діаграму, або каріограму , також відому як ідеограма (рис. \(\PageIndex\) ).

Малюнок \(\PageIndex\) : Цей каріотип відноситься до жіночої людини. Зверніть увагу, що гомологічні хромосоми мають однаковий розмір і мають однакові положення центромер та смуги. Чоловічий чоловік мав би пару хромосом XY замість показаної пари XX. (кредит: Андреас Блозер та ін.)

У даного виду хромосоми можна ідентифікувати за їх кількістю, розміром, положенням центромерів та схемою смуги. У людському каріотипі аутосоми або «хромосоми тіла» (всі нестатеві хромосоми), як правило, організовані в приблизному порядку розміру від найбільшого (хромосома 1) до найменшого (хромосома 22). X і Y хромосоми не є аутосомами. Однак хромосома 21 насправді коротша хромосоми 22. Це було виявлено після назви синдрому Дауна трисомією 21, що відображає, як це захворювання виникає внаслідок володіння однією додатковою хромосомою 21 (три загальних). Не бажаючи змінювати назву цього важливого захворювання, хромосома 21 зберегла свою нумерацію, незважаючи на опис найкоротшого набору хромосом. Хромосомні «руки», що виступають з будь-якого кінця центромера, можуть бути позначені як короткі або довгі, залежно від їх відносної довжини. Коротка рука скорочено p (для «petite»), тоді як довга рука скорочено q (оскільки вона слідує за «p» за алфавітом). Кожна рука додатково підрозділяється і позначається числом. Використовуючи цю систему іменування, місця розташування на хромосомах можна послідовно описати в науковій літературі.

Кар’єрний зв’язок: генетики використовують каріограми для виявлення хромосомних аберацій

Хоча Менделя називають «батьком сучасної генетики», він проводив свої експерименти ні з одним із інструментів, які генетики сьогодні регулярно використовують. Однією з таких потужних цитологічних методик є каріотипування, метод, при якому ознаки, що характеризуються хромосомними аномаліями, можуть бути ідентифіковані з однієї клітини. Щоб спостерігати каріотип людини, клітини людини (як лейкоцити) спочатку збирають із зразка крові або іншої тканини. У лабораторії ізольовані клітини стимулюються до початку активного ділення. Хімічна речовина під назвою колхіцин потім застосовується до клітин для затримки конденсованих хромосом у метафазі. Потім клітини набухають за допомогою гіпотонічного розчину, щоб хромосоми поширювалися один від одного. Нарешті, зразок зберігається в фіксаторі і наноситься на гірку.

Потім генетик забарвлює хромосоми одним з декількох барвників, щоб краще візуалізувати чіткі та відтворювані смуги кожної пари хромосом. Після фарбування хромосоми розглядають за допомогою яскраво-польової мікроскопії. Поширеним вибором плям є морилка Giemsa. Фарбування Giemsa призводить до приблизно 400-800 смуг (щільно згорнутої ДНК та конденсованих білків), розташованих уздовж усіх 23 пар хромосом; досвідчений генетик може визначити кожну смугу. Крім бандажних паттернів, хромосоми додатково ідентифікуються на основі розміру і розташування центромер. Для отримання класичного зображення каріотипу, в якому гомологічні пари хромосом вирівнюються в числовому порядку від найдовшого до найкоротшого, генетик отримує цифрове зображення, ідентифікує кожну хромосому і вручну впорядковує хромосоми за цією схемою (рис. \(\PageIndex\) ).

За своєю основною, каріограма може виявити генетичні відхилення, при яких у людини занадто багато або занадто мало хромосом на клітину. Прикладами цього є синдром Дауна, який ідентифікується третьою копією хромосоми 21, і синдром Тернера, який характеризується наявністю тільки однієї Х-хромосоми у жінок замість нормальних двох. Генетики також можуть виявити великі видалення або вставки ДНК. Наприклад, синдром Якобсена, який включає відмінні риси обличчя, а також дефекти серця та кровотечі – ідентифікується шляхом делеції на хромосомі 11. Нарешті, каріотип може точно визначити транслокації, які виникають, коли сегмент генетичного матеріалу розривається з однієї хромосоми і знову приєднується до іншої хромосоми або до іншої частини тієї ж хромосоми. Транслокації причетні до деяких видів раку, включаючи хронічний мієлолейкоз.

За життя Менделя спадкування було абстрактним поняттям, яке можна було зробити лише шляхом виконання хрестів та спостереження за рисами, вираженими потомством. Спостерігаючи каріограму, сьогоднішні генетики можуть фактично візуалізувати хромосомний склад людини, щоб підтвердити або передбачити генетичні відхилення у потомства ще до народження.

Порушення хромосомного числа

З усіх хромосомних порушень аномалії хромосомного числа найбільш очевидно ідентифікуються з каріограми. Порушення хромосомного числа включають дублювання або втрату цілих хромосом, а також зміни кількості повних наборів хромосом. Вони викликані нерадиз’юнкцією , яка виникає, коли пари гомологічних хромосом або сестринських хроматидів не можуть відокремлюватися під час мейозу. Невирівняний або неповний синапсис, або дисфункція веретеночного апарату, що полегшує міграцію хромосом, може спричинити нерадиз’юнкцію. Ризик виникнення неразрушення зростає з віком батьків.

Нондиз’юнкція може виникати під час мейозу I або II, з різними результатами (рис. \(\PageIndex\) ). Якщо гомологічні хромосоми не розділяються під час мейозу I, результатом є дві гамети, яким не вистачає цієї конкретної хромосоми, і дві гамети з двома копіями хромосоми. Якщо сестринські хроматиди не відокремлюються під час мейозу II, результатом є одна гамета, якій не вистачає цієї хромосоми, дві нормальні гамети з однією копією хромосоми та одна гамета з двома копіями хромосоми.

Малюнок \(\PageIndex\) : Нондиз’юнкція виникає, коли гомологічні хромосоми або сестринські хроматиди не відокремлюються під час мейозу, що призводить до аномального хромосомного числа. Нерадиз’юнкція може виникати під час мейозу I або мейозу II.

Яке з наведених нижче тверджень про недиз’юнкцію вірно?

Нондиз’юнкція призводить лише до гамет з хромосомами n+1 або n-1.
Нондиз’юнкція, що виникає під час мейозу II, призводить до 50 відсотків нормальних гамет.
Нондиз’юнкція під час мейозу I призводить до 50 відсотків нормальних гамет.
Нондиз’юнкція завжди призводить до чотирьох різних видів гамет.

Аневплоїдія

Особа з відповідною кількістю хромосом для свого виду називається еуплоїдом ; у людини еуплоїдія відповідає 22 парам аутосом і одній парі статевих хромосом. Індивід з похибкою хромосомного числа описується як анеуплоїд , термін, який включає моносомію (втрату однієї хромосоми) або трисомію (посилення сторонньої хромосоми). Моносомні людські зиготи, які не мають жодної копії аутосоми, незмінно не розвиваються до народження, оскільки їм не вистачає необхідних генів. Це підкреслює важливість «дозування генів» у людини. Більшість аутосомних трисомій також не розвиваються до народження; однак дублювання деяких менших хромосом (13, 15, 18, 21 або 22) можуть призвести до потомства, яке виживає від декількох тижнів до багатьох років. Трисомні особини страждають від іншого типу генетичного дисбалансу: перевищення дози генів. Особи з додатковою хромосомою можуть синтезувати велику кількість генних продуктів, кодованих цією хромосомою. Ця додаткова доза (150 відсотків) конкретних генів може призвести до ряду функціональних проблем і часто виключає розвиток. Найпоширенішою трисомією серед життєздатних пологів є хромосома 21, що відповідає синдрому Дауна. Особи з цим успадкованим розладом характеризуються низьким зростом і низькорослими цифрами, відмінностями обличчя, які включають широкий череп і великий язик, і значні затримки розвитку. Частота виникнення синдрому Дауна корелює з віком матері; жінки старшого віку частіше завагітніють плодами, що несуть генотип трисомії 21 (рис. \(\PageIndex\) ).

Малюнок \(\PageIndex\) : Частота народження плода з трисомією 21 різко зростає з віком матері.

Візуалізуйте додавання хромосоми, яка призводить до синдрому Дауна в цьому відео-моделюванні.

Поліплоїдія

Особа з більш ніж правильною кількістю хромосомних наборів (два для диплоїдних видів) називається поліплоїдної . Наприклад, запліднення аномальної диплоїдної яйцеклітини нормальною гаплоїдною спермою дасть триплоїдну зиготу. Поліплоїдні тварини надзвичайно рідкісні, лише кілька прикладів серед плоских черв’яків, ракоподібних, земноводних, риб та ящірок. Поліплоїдні тварини стерильні, оскільки мейоз не може протікати нормально і натомість виробляє в основному анеуплоїдні дочірні клітини, які не можуть дати життєздатні зиготи. Рідко поліплоїдні тварини можуть розмножуватися безстатевим шляхом гаплодіплоїдії, при якій незапліднена яйцеклітина ділиться мітотично для отримання потомства. На відміну від цього, поліплоїдія дуже поширена в рослинному царстві, а поліплоїдні рослини, як правило, більші та міцніші, ніж еуплоїди їх виду (рис. \(\PageIndex\) ).

Малюнок \(\PageIndex\) : Як і у багатьох поліплоїдних рослин, цей триплоїдний помаранчевий лілейник (Hemerocallis fulva) особливо великий і міцний, і вирощує квіти з потрійною кількістю пелюсток своїх диплоїдних побратимів. (кредит: Стів Карг)

Нондиз’юнкція статевої хромосоми у людей

Люди виявляють драматичні згубні ефекти з аутосомними трисоміями та моносоміями. Тому може здатися незрозумілим, що жінки та чоловіки людини можуть нормально функціонувати, незважаючи на те, що несуть різну кількість Х-хромосоми. Замість посилення або втрати аутосом, зміни кількості статевих хромосом пов’язані з відносно м’якими ефектами. Частково це відбувається через молекулярний процес, який називається інактивацією X . На початку розвитку, коли ембріони жіночих ссавців складаються лише з декількох тисяч клітин (щодо трильйонів у новонародженого), одна Х-хромосома в кожній клітині інактивується щільно конденсуючись у спокійну (сплячу) структуру, яка називається тілом Барра. Шанс того, що Х-хромосома (материнська або батьківська похідна) інактивується в кожній клітині, є випадковим, але як тільки відбудеться інактивація, всі клітини, отримані з цієї, матимуть однакову неактивну Х-хромосому або тіло Барра. Цим процесом самки компенсують свою подвійну генетичну дозу Х-хромосоми. У так званих «черепахових» кішок ембріональна X інактивація спостерігається у вигляді кольорової строкатості (рис. \(\PageIndex\) ). Самки, які є гетерозиготними для гена кольору X-зв’язаної шерсті, виражають один з двох різних кольорів шерсті на різних ділянках свого тіла, що відповідає тому, яка Х-хромосома інактивується в попереднику ембріональної клітини цієї області.

Малюнок \(\PageIndex\) : У кішок ген забарвлення шерсті розташований на Х-хромосомі. При ембріональному розвитку самок котів одна з двох Х-хромосом випадковим чином інактивується в кожній клітині, що призводить до черепахового малюнка, якщо кішка має два різних алелі для забарвлення шерсті. Кішки чоловічої статі, маючи тільки одну Х-хромосому, ніколи не виявляють черепахового забарвлення шерсті. (кредит: Майкл Бодега)

Особа, яка несе аномальну кількість Х-хромосом, інактивує всі, крім однієї Х-хромосоми в кожній з її клітин. Однак навіть інактивовані Х-хромосоми продовжують експресувати кілька генів, і Х-хромосоми повинні реактивувати для правильного дозрівання жіночих яєчників. В результаті Х-хромосомні аномалії, як правило, пов’язані з легкими психічними і фізичними дефектами, а також стерильністю. Якщо Х-хромосома відсутня зовсім, індивід не буде розвиватися внутрішньоутробно.

Охарактеризовано декілька помилок у кількості статевих хромосом. Особи з трьома Х-хромосомами, які називаються трипло-Х, є фенотипічно жіночими, але виражають затримки розвитку та зниження фертильності. Генотип XXY, відповідний одному типу синдрому Клайнфельтера, відповідає фенотипічно чоловічим особам з невеликими насінниками, збільшеними грудьми та зменшеним волоссям на тілі. Існують більш складні типи синдрому Клайнфельтера, при яких індивід має цілих п’ять Х-хромосом. У всіх типах кожна Х-хромосома, крім однієї, піддається інактивації, щоб компенсувати надлишкову генетичну дозу. Це можна побачити як кілька тіл Барра в кожному клітинному ядрі. Синдром Тернера, що характеризується як генотип X0 (тобто тільки одна статева хромосома), відповідає фенотипічно жіночій особі з низьким зростом, перетинчастою шкірою в області шиї, порушеннями слуху і серця, стерильністю.

Дублювання та видалення

Крім втрати або посилення цілої хромосоми, може дублюватися або втрачатися хромосомний сегмент. Дублювання та видалення часто спричиняють потомство, яке виживає, але виявляє фізичні та психічні відхилення. Дубльовані хромосомні сегменти можуть зливатися з існуючими хромосомами або бути вільними в ядрі. Крі-дю-чат (від французького означає «крик кота») – синдром, пов’язаний з аномаліями нервової системи та ідентифікованими фізичними особливостями, що виникають внаслідок видалення більшої частини 5p (маленька рука хромосоми 5) (рис. \(\PageIndex\) ). Немовлята з цим генотипом видають характерний високошвидкісний крик, на якому заснована назва розладу.

Малюнок \(\PageIndex\) : Ця особа з синдромом крі-дю-чату показана у віці двох, чотирьох, дев’яти та 12 років. (кредит: Паола Серруті Майнарді)

Хромосомні структурні перебудови

Цитологи охарактеризували численні структурні перебудови в хромосомах, але найбільш поширені хромосомні інверсії і транслокації. Обидва ідентифікуються під час мейозу шляхом адаптивного сполучення переставлених хромосом з їх колишніми гомологами для підтримки відповідного вирівнювання генів. Якщо гени, що проводяться на двох гомологах, орієнтовані неправильно, подія рекомбінації може призвести до втрати генів з однієї хромосоми та посилення генів з іншої. Це призведе до утворення анеуплоїдних гамет.

Інверсії хромосом

Інверсія хромосоми – це відшарування, обертання на 180° та реінтеграція частини хромосоми. Інверсії можуть виникати в природі в результаті механічного зсуву, або від дії транспозіруемих елементів (спеціальних послідовностей ДНК, здатних полегшити перестановку сегментів хромосом за допомогою ферментів, які розрізають і вставляють послідовності ДНК). Якщо вони не порушують послідовність генів, інверсії лише змінюють орієнтацію генів і, ймовірно, матимуть більш м’які ефекти, ніж помилки анеуплоїдів. Однак змінена орієнтація генів може призвести до функціональних змін, оскільки регулятори експресії генів можуть бути переміщені з положення щодо своїх цілей, викликаючи аберрантні рівні генних продуктів.

Інверсія може бути перицентричною і включати в себе центромер, або парацентріческій і виникати поза центромер (). Перицентрична інверсія, яка є асиметричною щодо центромера, може змінювати відносну довжину плечей хромосоми, що робить ці інверсії легко ідентифікованими.

Малюнок \(\PageIndex\) : Перицентричні інверсії включають в себе центромер, а парацентріческіх інверсій немає. Перицентрична інверсія може змінювати відносну довжину плечей хромосоми; парацентрична інверсія не може.

Коли одна гомологічна хромосома зазнає інверсії, а інша – ні, індивід описується як інверсійна гетерозигота. Щоб підтримувати синапсис «точка-на-точка» під час мейозу, один гомолог повинен утворювати петлю, а інший гомолог повинен формувати навколо неї. Хоча ця топологія може забезпечити правильне вирівнювання генів, вона також змушує гомологів розтягуватися і може бути пов’язана з областями неточного синапсу (Рисунок \(\PageIndex\) ).

Малюнок \(\PageIndex\) : Коли одна хромосома зазнає інверсії, а інша – ні, одна хромосома повинна утворювати перевернуту петлю, щоб зберегти взаємодію «точка-точка» під час синапсису. Це інверсійне сполучення має важливе значення для підтримки вирівнювання генів під час мейозу та для забезпечення рекомбінації.

Еволюційний зв’язок: Інверсія хромосоми 18

Не всі структурні перебудови хромосом дають нежиттєздатних, порушених або безплідних особин. У рідкісних випадках така зміна може призвести до еволюції нового виду. Насправді перицентрична інверсія в хромосомі 18, схоже, сприяла еволюції людини. Ця інверсія відсутня у наших найближчих генетичних родичів, шимпанзе. Люди і шимпанзе відрізняються цитогенетично перицентричними інверсіями на декількох хромосомах і злиттям двох окремих хромосом у шимпанзе, які відповідають хромосомі дві у людини.

Вважається, що інверсія перицентричної хромосоми 18 відбулася у ранніх людей після їх відмінності від спільного предка з шимпанзе приблизно п’ять мільйонів років тому. Дослідники, що характеризують цю інверсію, припустили, що приблизно 19 000 нуклеотидних основ були дублюються на 18p, а дубльована область перевернута та знову вставлена на хромосому 18 родової людини.

Порівняння генів людини та шимпанзе в області цієї інверсії вказує на те, що два гени – ROCK1 та USP14 – які сусідять з хромосомою 17 шимпанзе (що відповідає хромосомі людини 18) більш віддалено розташовані на людській хромосомі 18. Це говорить про те, що одна з інверсійних точок зупину сталася між цими двома генами. Цікаво, що люди та шимпанзе експресують USP14 на різних рівнях у конкретних типах клітин, включаючи клітини корки та фібробласти. Можливо, інверсія хромосоми 18 у родової людини перепозиціонувала конкретні гени та корисним чином скинула рівень їх експресії. Оскільки ROCK1 і USP14 кодують клітинні ферменти, зміна їх експресії може змінити клітинну функцію. Невідомо, як ця інверсія сприяла еволюції гомінідів, але вона, здається, є значним фактором розбіжності людини від інших приматів. 1

Транслокації

Транслокація відбувається, коли сегмент хромосоми дисоціює і знову приєднується до іншої, негомологічної хромосоми. Транслокації можуть бути доброякісними або мати руйнівні наслідки залежно від того, як змінюються положення генів щодо регуляторних послідовностей. Примітно, що специфічні транслокації були пов’язані з кількома раковими захворюваннями та шизофренією. Реципрокні транслокації виникають внаслідок обміну сегментами хромосом між двома негомологічними хромосомами таким чином, що немає посилення або втрати генетичної інформації (рис. \(\PageIndex\) ).

Малюнок \(\PageIndex\) : Реципрокна транслокація виникає, коли сегмент ДНК переноситься з однієї хромосоми в іншу, негомологічну хромосому. (кредит: модифікація роботи Національним дослідженням геному людини/США)

Резюме

Кількість, розмір, форма та смугастість хромосом роблять їх легко ідентифікуваними на каріограмі та дозволяє оцінити багато хромосомних аномалій. Порушення хромосомного числа, або анеуплоїдії, як правило, смертельні для ембріона, хоча кілька трисомних генотипів життєздатні. Через інактивацію X аберації в статевих хромосомах зазвичай мають більш м’які фенотипічні ефекти. До анеуплоїдій відносяться також екземпляри, в яких сегменти хромосоми дублюються або видаляються. Хромосомні структури також можуть бути перебудовані, наприклад, шляхом інверсії або транслокації. Обидві ці аберації можуть призвести до проблемних фенотипічних ефектів. Оскільки вони змушують хромосоми припускати неприродні топології під час мейозу, інверсії та транслокації часто пов’язані зі зниженою фертильністю через ймовірність неразрушення.

Мистецькі зв’язки

Малюнок \(\PageIndex\) : Яке з наведених нижче тверджень про недиз’юнкцію вірно?

Нондиз’юнкція призводить лише до гамет з хромосомами n+1 або n-1.
Нондиз’юнкція, що виникає під час мейозу II, призводить до 50 відсотків нормальних гамет.
Нондиз’юнкція під час мейозу I призводить до 50 відсотків нормальних гамет.
Нондиз’юнкція завжди призводить до чотирьох різних видів гамет.

Що означає 21 хромосома