Anatomia-Lessico

cromosomi

Definizione: cosa sono i cromosomi?

Il corredo genetico di una cellula è immagazzinato sotto forma di DNA (acido desossiribonucleico) e le sue basi (adenina, timina, guanina e citosina). In tutte le cellule eucariotiche (animali, piante, funghi) questo è presente nel nucleo cellulare sotto forma di cromosomi. Un cromosoma è costituito da una singola molecola di DNA coerente, che è collegata a determinate proteine.

Il nome cromosoma deriva dal greco e può essere tradotto approssimativamente come "corpo di colore". Questo nome deriva dal fatto che molto presto nella storia della citologia (1888), gli scienziati riuscirono a colorarli usando speciali coloranti di base e identificandoli in un microscopio ottico. Tuttavia, sono realmente visibili solo a un certo punto del ciclo cellulare, la mitosi (meiosi nelle cellule germinali), quando il cromosoma è particolarmente denso (condensato).

Come sono strutturati i cromosomi?

Se l'intera doppia elica del DNA di una cellula, cioè circa 3,4 x 109 paia di basi, dovesse essere collegata insieme, ciò risulterebbe in una lunghezza di oltre un metro. La lunghezza totale di tutti i cromosomi aggiunti è solo di circa 115 µm. Questa differenza di lunghezza è spiegata dalla struttura molto compatta dei cromosomi, in cui il DNA è avvolto o spirale più volte in un modo molto specifico.

Gli istoni, una forma speciale di proteine, svolgono un ruolo importante in questo. Ci sono un totale di 5 istoni diversi: H1, H2A, H2B, H3 e H4. Due degli ultimi quattro istoni si combinano per formare una struttura cilindrica, l'ottamero, attorno al quale la doppia elica si avvolge circa due volte (= super elica). H1 si attacca a questa struttura per stabilizzarla.

Questo complesso di DNA, ottamero e H1 è chiamato nucleosoma. Molti di questi nucleosomi sono ora "come un filo di perle" a intervalli relativamente brevi (10-60 paia di basi) uno dietro l'altro. Le sezioni tra i cromosomi sono note come DNA spaziatore. I singoli nucleosomi ora entrano di nuovo in contatto tramite H1, che crea un'ulteriore spirale e quindi anche una compressione.

Il filamento risultante è a sua volta presente in anelli, che sono stabilizzati da una spina dorsale composta da proteine acide non istoniche, note anche come Hertone. Questi anelli sono a loro volta in spirali stabilizzati da proteine, che si traduce nell'ultima fase di compressione. Tuttavia, questo alto grado di compressione si verifica solo nel contesto della divisione cellulare durante la mitosi.

In questa fase si può anche vedere la caratteristica forma dei cromosomi, che è composta da due cromatidi. Il luogo in cui questi sono collegati è chiamato centromero. Divide ogni cromosoma in metafase in due braccia corte e due lunghe, chiamate anche braccia peq.
Se il centromero si trova all'incirca nel mezzo del cromosoma, è chiamato cromosoma metacentrico; se si trova interamente a una delle estremità di un cromosoma acrocentrico. Quelli in mezzo sono chiamati cromosomi submetacentrici. Queste differenze, già visibili al microscopio ottico, insieme alla lunghezza, consentono una prima classificazione dei cromosomi.

Quali sono i telomeri?

I telomeri sono le estremità dei cromosomi con sequenze ripetute (TTAGGG). Questi non contengono alcuna informazione rilevante, ma servono piuttosto a prevenire la perdita di sezioni di DNA più rilevanti. Con ogni divisione cellulare, parte del cromosoma viene perso attraverso il meccanismo di replicazione del DNA.

Quindi i telomeri sono, in un certo senso, un tampone che ritarda il punto in cui la cellula perde informazioni importanti attraverso la divisione. Se i telomeri di una cellula hanno una lunghezza inferiore a 4.000 paia di basi, viene avviata la morte cellulare programmata (apoptosi). Ciò impedisce la diffusione di materiale genetico difettoso nell'organismo. Alcune cellule hanno telomerasi, enzimi in grado di allungare nuovamente i telomeri.

Oltre alle cellule staminali da cui derivano tutte le altre cellule, queste sono cellule germinali e alcune cellule del sistema immunitario. Inoltre, le telomerasi si trovano anche nelle cellule tumorali, motivo per cui si parla di immortalizzazione in questo contesto di una cellula.

Leggi tutto sull'argomento qui: Telomeri - Anatomia, funzione e malattie

Cos'è la cromatina?

La cromatina si riferisce all'intero contenuto di un nucleo cellulare, che può essere colorato con una base. Pertanto, oltre al DNA, il termine include anche alcune proteine, ad es. Istoni e Hertoni (vedi struttura), così come alcuni frammenti di RNA (hn e snRNA).

A seconda della fase del ciclo cellulare o in base all'attività genetica, questo materiale è disponibile in diverse densità. La forma più densa è chiamata eterocromatina. Per facilitarne la comprensione, si potrebbe quindi considerarla come una “forma di immagazzinamento” e anche qui distinguere tra eterocromatina costitutiva e facoltativa.

L'eterocromatina costitutiva è la forma più densa, che è presente nel suo più alto livello di condensazione in tutte le fasi del ciclo cellulare. Costituisce circa il 6,5% del genoma umano e si trova principalmente vicino ai centromeri e alle estremità dei bracci cromosomici (telomeri) in piccola parte, ma anche in altri luoghi (principalmente cromosomi 1, 9, 16, 19 e Y). Inoltre, la maggior parte dell'eterocromatina costitutiva si trova vicino alla membrana nucleare, cioè sui bordi del nucleo cellulare. Lo spazio al centro è riservato alla cromatina attiva, l'eucromatina.

L'eterocromatina facoltativa è un po 'meno densa e può essere attivata e disattivata secondo necessità oa seconda dello stadio di sviluppo. Un buon esempio di questo è il secondo cromosoma X nei cariotipi femminili. Poiché un cromosoma X è fondamentalmente sufficiente per la sopravvivenza della cellula, come è in definitiva sufficiente per gli uomini, uno dei due viene disattivato nella fase embrionale. il cromosoma X disattivato è noto come corpo di Barr.

Solo durante la divisione cellulare, nel contesto della mitosi, si condensa completamente, per cui raggiunge la sua massima compressione nella metafase. Tuttavia, poiché i diversi geni vengono letti in modo diverso spesso - dopotutto, non tutte le proteine sono necessarie sempre nella stessa quantità - qui viene fatta una distinzione tra eucromatina attiva e inattiva.

Leggi di più su questo sotto: Cromatina

Cromosomi aploidi

Aploide (Gr. Haploos = singolo) significa che tutti i cromosomi di una cellula sono presenti individualmente, cioè non in coppia (diploide) come di solito è il caso. Questo è lo stato naturale di tutti gli ovuli e gli spermatozoi, in cui i due cromatidi identici non sono inizialmente separati nel corso della prima divisione meiotica, ma piuttosto tutte le coppie di cromosomi vengono separate per prime.

Di conseguenza, dopo la prima meiosi, le cellule figlie nell'uomo hanno solo 23 cromosomi invece dei soliti 46, che corrispondono alla metà dell'insieme aploide di cromosomi. Poiché queste cellule figlie hanno ancora una copia identica di ciascun cromosoma costituito da 2 cromosomi, è necessaria la seconda meiosi, in cui i due cromatidi sono separati l'uno dall'altro.

Cromosomi di politene

Un cromosoma politene è un cromosoma costituito da un gran numero di cromatidi geneticamente identici. Poiché tali cromosomi sono facili da vedere con un ingrandimento inferiore, a volte vengono indicati come cromosomi giganti. Il prerequisito per questo è l'endoreplicazione, in cui i cromosomi vengono moltiplicati più volte all'interno del nucleo cellulare senza che si verifichi la divisione cellulare.

Quali sono le funzioni dei cromosomi?

Il cromosoma, come unità organizzativa del nostro genoma, viene utilizzato principalmente per garantire che il genoma duplicato sia distribuito uniformemente tra le cellule figlie durante la divisione cellulare. Per fare ciò, vale la pena dare un'occhiata più da vicino ai meccanismi della divisione cellulare o del ciclo cellulare:

La cellula trascorre la maggior parte del ciclo cellulare nell'interfase, il che significa l'intero periodo di tempo in cui la cellula non sta per dividersi immediatamente. Questo a sua volta è diviso in fasi G1, S e G2.

La fase G1 (G per gap, cioè gap) segue immediatamente la divisione cellulare. Qui la cellula aumenta di nuovo di dimensioni e svolge le funzioni metaboliche generali.

Da qui può anche passare alla fase G0. Ciò significa che si trasforma in uno stadio che non è più in grado di dividersi e, in casi normali, cambia anche notevolmente per adempiere a una funzione molto specifica (differenziazione cellulare). Per svolgere questi compiti, geni molto specifici vengono letti più intensamente, altri meno o per niente.

Se una sezione di DNA non è necessaria per molto tempo, spesso si trova nelle parti dei cromosomi che sono state densamente impaccate per lungo tempo (vedi cromatina). Da un lato, questo ha lo scopo di risparmiare spazio, ma oltre agli altri meccanismi di regolazione genica, è anche un'ulteriore protezione contro la lettura accidentale. Tuttavia, è stato anche osservato che, in condizioni molto specifiche, cellule differenziate dalla fase G0 possono rientrare nel ciclo.

La fase G1 è seguita dalla fase S, ovvero la fase in cui viene sintetizzato il nuovo DNA (replicazione del DNA). Qui, l'intero DNA deve essere nella sua forma più libera, cioè tutti i cromosomi sono completamente srotolati (vedi struttura).

Alla fine della fase di sintesi, l'intero materiale genetico viene duplicato nella cellula. Poiché la copia è ancora attaccata al cromosoma originale tramite il centromero (vedi struttura), non si parla di una duplicazione dei cromosomi.

Ogni cromosoma ora è costituito da due cromatidi invece di uno, in modo che possa successivamente assumere la caratteristica forma a X durante la mitosi (in senso stretto, la forma a X si applica solo ai cromosomi metacentrici). Nella successiva fase G2 avviene la preparazione immediata alla divisione cellulare. Ciò include anche un controllo dettagliato per errori di replica e rotture dei trefoli, che possono essere riparati se necessario.

Esistono fondamentalmente due tipi di divisione cellulare: mitosi e meiosi. Ad eccezione delle cellule germinali, tutte le cellule di un organismo nascono attraverso la mitosi, il cui unico compito è la formazione di due cellule figlie geneticamente identiche.
La meiosi, invece, ha lo scopo di generare cellule geneticamente diverse:
In una prima fase, i cromosomi corrispondenti (omologhi) ma non identici vengono suddivisi. Solo nella fase successiva i cromosomi, che consistono in due cromatidi identici, vengono separati e nuovamente distribuiti a due cellule figlie ciascuna, in modo che, alla fine, quattro cellule germinali con materiale genetico diverso derivino da una cellula precursore.

La forma e la struttura dei cromosomi sono essenziali per entrambi i meccanismi: speciali "fili proteici", il cosiddetto apparato del fuso, si attaccano ai cromosomi altamente condensati e tirano i cromosomi in un processo finemente regolato dal piano medio (piano equatoriale) ai poli opposti della cellula attorno a uno per garantire una distribuzione uniforme. Anche piccoli cambiamenti nella microstruttura dei cromosomi possono avere gravi conseguenze.

In tutti i mammiferi, il rapporto tra i cromosomi sessuali X e Y determina anche il sesso della prole. Fondamentalmente, tutto dipende dal fatto che lo sperma che si unisce alla cellula uovo porti un cromosoma X o Y. Poiché entrambe le forme di sperma vengono prodotte sempre nella stessa misura, la probabilità è sempre bilanciata per entrambi i sessi. Questo sistema casuale garantisce una distribuzione di genere più uniforme di quanto sarebbe il caso, ad esempio, con fattori ambientali come la temperatura.

Scopri di più sull'argomento: Divisione del nucleo cellulare

Come vengono trasmessi i geni attraverso i cromosomi?

Oggi sappiamo che i tratti vengono ereditati tramite geni immagazzinati nelle cellule sotto forma di DNA. Questi sono a loro volta suddivisi in 46 cromosomi, sui quali sono distribuiti i 25.000-30000 geni umani.

Oltre alla proprietà stessa, che si chiama fenotipo, c'è anche la controparte genetica, che si chiama genotipo. Il luogo in cui un gene si trova su un cromosoma è chiamato locus. Poiché gli esseri umani hanno il doppio di ogni cromosoma, anche ogni gene si verifica due volte. L'unica eccezione a questo sono i geni del cromosoma X negli uomini, poiché il cromosoma Y trasporta solo una frazione delle informazioni genetiche trovate sul cromosoma X.

Geni diversi che si trovano sullo stesso locus sono chiamati alleli. Spesso ci sono più di due alleli diversi in un locus. Si parla quindi di polimorfismo. Un tale allele può essere semplicemente una variante innocua (variante normale), ma anche mutazioni patologiche, che possono essere il fattore scatenante di una malattia ereditaria.

Se la mutazione di un singolo gene è sufficiente a modificare il fenotipo, si parla di eredità monogenica o mendeliana. Molti dei tratti ereditabili, tuttavia, vengono ereditati attraverso diversi geni interagenti e sono quindi molto più difficili da studiare.

Poiché la madre e il padre trasmettono ciascuno uno dei loro due geni al bambino in un'eredità mendeliana, ci sono sempre quattro possibili combinazioni nella generazione successiva, per cui queste possono anche essere le stesse in relazione a una proprietà. Se entrambi gli alleli di un individuo hanno lo stesso effetto sul fenotipo, l'individuo è omozigote in relazione a questa caratteristica e la caratteristica è corrispondentemente pienamente espressa.

Gli eterozigoti hanno due alleli diversi che possono interagire tra loro in modi diversi: se un allele è dominante su un altro, sopprime completamente la sua espressione e il tratto dominante diventa visibile nel fenotipo. L'allele soppresso è chiamato recessivo.

Nel caso di un'eredità codominante, entrambi gli alleli possono esprimersi inalterati l'uno dall'altro, mentre nel caso di un'eredità intermedia c'è una miscela di entrambe le caratteristiche. Un buon esempio di ciò è il sistema del gruppo sanguigno AB0, in cui A e B sono co-dominanti l'uno con l'altro, ma 0 sono dominanti l'uno sull'altro.

Qual è il normale set di cromosomi negli esseri umani?

Le cellule umane hanno 22 coppie di cromosomi indipendenti dal sesso (autosomi) e due cromosomi sessuali (gonosomi), quindi un totale di 46 cromosomi formano un set di cromosomi.

Gli autosomi di solito vengono in coppia. I cromosomi di una coppia sono simili per forma e sequenza di geni e sono quindi indicati come omologhi. Anche i due cromosomi X delle donne sono omologhi, mentre gli uomini hanno un cromosoma X e uno Y. Questi differiscono nella forma e nel numero dei geni presenti tanto che non si può più parlare di omologia.

Le cellule germinali, cioè ovociti e spermatozoi, hanno solo la metà del set cromosomico a causa della meiosi, cioè 22 autosomi individuali e un gonosoma. Poiché le cellule germinali si fondono durante la fecondazione e talvolta scambiano interi segmenti (crossover), viene creata una nuova combinazione di cromosomi (ricombinazione). Tutti i cromosomi insieme sono chiamati cariotipo, che con poche eccezioni (vedi aberrazioni cromosomiche) è identico in tutti gli individui dello stesso sesso.

Qui puoi scoprire tutto sull'argomento: Mitosi - spiegata semplicemente!

Perché ci sono sempre coppie di cromosomi?

Fondamentalmente, a questa domanda si può rispondere con una frase: perché si è dimostrato utile. La presenza di coppie cromosomiche e il principio di ricombinazione sono essenziali per l'ereditarietà in termini di riproduzione sessuale. In questo modo, un individuo completamente nuovo può emergere per caso dal materiale genetico di due individui.

Questo sistema aumenta enormemente la varietà di proprietà all'interno di una specie e garantisce che possa adattarsi alle mutate condizioni ambientali molto più velocemente e in modo più flessibile di quanto sarebbe possibile solo attraverso la mutazione e la selezione.

Il doppio set di cromosomi ha anche un effetto protettivo: se una mutazione di un gene porterebbe a un guasto di funzione, c'è comunque una sorta di "copia di riserva" nel secondo cromosoma. Questo non è sempre sufficiente per l'organismo a compensare il malfunzionamento, soprattutto se l'allele mutato è dominante, ma ne aumenta la possibilità. Inoltre, in questo modo la mutazione non viene trasmessa automaticamente a tutta la prole, il che a sua volta protegge la specie da mutazioni eccessivamente radicali.

Cos'è una mutazione cromosomica?

I difetti genetici possono derivare da radiazioni ionizzanti (es. Raggi X), sostanze chimiche (es. Benzopirene nel fumo di sigaretta), alcuni virus (es. Virus HP) o, con una bassa probabilità, possono anche manifestarsi per puro caso. Ci sono spesso diversi fattori coinvolti nel suo sviluppo. In linea di principio, tali cambiamenti possono verificarsi in tutti i tessuti del corpo, ma per ragioni pratiche l'analisi è solitamente limitata ai linfociti (un tipo speciale di cellula immunitaria), ai fibroblasti (cellule del tessuto connettivo) e alle cellule del midollo osseo.

Una mutazione cromosomica è un cambiamento strutturale importante nei singoli cromosomi.L'assenza o l'aggiunta di interi cromosomi, d'altra parte, sarebbe una mutazione genomica o ploidia, mentre il termine mutazione genetica si riferisce a cambiamenti relativamente piccoli all'interno di un gene. Il termine aberrazione cromosomica (dal latino aberrare = deviare) è un po 'più ampio e include tutti i cambiamenti che possono essere rilevati con un microscopio ottico.

Le mutazioni possono avere effetti molto diversi:

Le mutazioni silenziose, cioè le mutazioni in cui il cambiamento non ha effetto sull'individuo o sulla sua prole, sono piuttosto atipiche per le aberrazioni cromosomiche e si trovano più spesso nell'area delle mutazioni geniche o puntiformi.
Una mutazione con perdita di funzione è quando la mutazione si traduce in una proteina mal ripiegata e quindi priva di funzione o in nessuna proteina.
Le cosiddette mutazioni con guadagno di funzione cambiano il tipo di effetto o la quantità di proteine prodotte in modo tale che sorgano effetti completamente nuovi. Da un lato, questo è un meccanismo cruciale per l'evoluzione e quindi per la sopravvivenza di una specie o l'emergere di nuove specie, ma dall'altro, come nel caso del cromosoma Philadelphia, può anche dare un contributo determinante allo sviluppo delle cellule cancerose.

La più nota delle diverse forme di aberrazioni cromosomiche sono probabilmente le aberrazioni numeriche, in cui i singoli cromosomi sono presenti una sola volta (monosomia) o addirittura triplice (trisomia).

Se questo si applica solo a un singolo cromosoma, si parla di aneuploidia e l'intero set cromosomico è influenzato dalla poliploidia (tri- e tetraploidia). Nella maggior parte dei casi, questa maldistribuzione si verifica nel corso dello sviluppo delle cellule germinali a causa della non separazione (non disgiunzione) dei cromosomi durante la divisione cellulare (meiosi). Ciò porta ad una distribuzione irregolare dei cromosomi tra le cellule figlie e quindi ad un'aberrazione numerica nel bambino in via di sviluppo.

Le monosomie dei cromosomi non sessuali (= autosomi) sono incompatibili con la vita e quindi non si verificano nei bambini vivi. Ad eccezione delle trisomie 13, 18 e 21, le trisomie autosomiche portano quasi sempre ad aborti spontanei.

In ogni caso, a differenza delle aberrazioni dei cromosomi sessuali, che possono anche essere poco appariscenti, si hanno sempre sintomi clinici gravi e, di regola, anomalie esterne più o meno pronunciate (dismorfismi).

Tale maldistribuzione può verificarsi anche più tardi nella vita con la divisione cellulare mitotica (tutte le cellule eccetto le cellule germinali). Poiché oltre alle cellule colpite sono presenti anche cellule immutate, si parla di mosaico somatico. Con somatico (greco soma = corpo) si intendono tutte le cellule che non sono cellule germinali. Poiché solo una piccola parte delle cellule del corpo è interessata, i sintomi sono generalmente molto più lievi. Pertanto, i tipi di mosaico spesso non vengono rilevati per molto tempo.

Qui puoi scoprire tutto sull'argomento: Mutazione cromosomica

Cos'è l'aberrazione cromosomica?

L'aberrazione cromosomica strutturale corrisponde fondamentalmente alla definizione di mutazione cromosomica (vedi sopra). Se la quantità di materiale genetico rimane la stessa ed è semplicemente distribuita in modo diverso, si parla di aberrazione equilibrata.

Ciò avviene spesso tramite traslocazione, ovvero il trasferimento di un segmento cromosomico a un altro cromosoma. Se è uno scambio tra due cromosomi, si parla di traslocazione reciproca. Poiché solo il 2% circa del genoma è necessario per produrre proteine, la probabilità è molto bassa che un tale gene si trovi al punto di rottura e quindi perda la sua funzione o sia compromesso in esso. Pertanto, un'aberrazione così equilibrata spesso passa inosservata e viene trasmessa per diverse generazioni.

Tuttavia, questo può portare a una cattiva distribuzione dei cromosomi durante lo sviluppo delle cellule germinali, che può provocare infertilità, aborti spontanei o prole con un'aberrazione sbilanciata.

Tuttavia, un'aberrazione sbilanciata può anche verificarsi spontaneamente, cioè senza una storia familiare. La probabilità che un bambino nasca vivo con un'aberrazione sbilanciata dipende fortemente dai cromosomi interessati e varia tra lo 0 e il 60%. Ciò porta alla perdita (= delezione) o alla duplicazione (= duplicazione) di un segmento cromosomico. In questo contesto si parla di mono e trisomie parziali.

In alcuni casi questi si verificano insieme in due diverse regioni, con la monosomia parziale solitamente più decisiva per la comparsa dei sintomi clinici. Questi sono esempi importanti di una cancellazione Sindrome da urlo di gatto e sindrome di Wolf-Hirschhorn.

Si parla di microdelezione quando il cambiamento non può più essere determinato con il microscopio ottico, cioè quando si tratta della perdita di uno o di pochi geni. Questo fenomeno è considerato la causa della sindrome di Prader-Willi e della sindrome di Angelman ed è strettamente correlato allo sviluppo del retionoblastoma.

La traslocazione di Robertson è un caso speciale:
Due cromosomi acrocentrici (13, 14, 15, 21, 22) si uniscono al loro centromero e, dopo aver perso le braccia corte, formano un unico cromosoma (vedi struttura). Sebbene ciò si traduca in un numero ridotto di cromosomi, si parla di aberrazione equilibrata, poiché la perdita dei bracci corti in questi cromosomi può essere facilmente compensata. Anche qui gli effetti sono spesso evidenti solo nelle generazioni successive, poiché vi è un'altissima probabilità di aborti spontanei o di bambini vivi con trisomia.

Se ci sono due rotture all'interno di un cromosoma, può accadere che il segmento intermedio venga ruotato di 180 ° e incorporato nel cromosoma. Questo processo, noto come inversione, è sbilanciato solo se il punto di rottura si trova all'interno di un gene attivo (2% del materiale genetico totale). A seconda che il centromero si trovi all'interno o all'esterno del segmento invertito, si tratta di un'inversione peri- o paracentrica. Questi cambiamenti possono anche contribuire alla distribuzione non uniforme del materiale genetico sulle cellule germinali.

Nell'inversione paracentrica, in cui il centromero non è nel segmento invertito, possono comparire anche cellule germinali con due o nessun centromero. Di conseguenza, il cromosoma corrispondente viene perso durante le primissime divisioni cellulari, il che quasi certamente porta a un aborto spontaneo.

L'inserimento si riferisce all'incorporazione di un frammento cromosomico altrove. Anche qui la prole è colpita principalmente in modo simile. Un cromosoma ad anello può verificarsi soprattutto dopo la cancellazione dei pezzi terminali. Il tipo e la dimensione delle sequenze sono decisivi per la gravità dei sintomi. Inoltre, ciò può portare a distribuzioni errate e quindi a tipi di mosaico all'interno delle cellule del corpo.

Se il cromosoma in metafase si separa in modo errato durante la divisione cellulare, possono verificarsi isocromosomi. Questi sono due esattamente gli stessi cromosomi che consistono solo di braccia lunghe o solo corte. Nel caso del cromosoma X, questo può manifestarsi come una sindrome di Ulrich-Turner (monosomia X).

Ulteriori informazioni su questo argomento: Aberrazione cromosomica

Trisomia 21

La trisomia 21, meglio conosciuta come sindrome di Down, è probabilmente l'aberrazione cromosomica numerica più comune tra i nati vivi, con i maschi che ne sono colpiti leggermente più spesso (1,3: 1).

La probabilità che si verifichi la trisomia 21 dipende da vari fattori demografici, come l'età media alla nascita delle madri, e varia leggermente da regione a regione.

Il 95% della trisomia 21 nasce a seguito di un errore di divisione nel contesto della meiosi (divisione delle cellule germinali), ovvero la non disgiunzione, ovvero la mancata separazione dei cromatidi fratelli.

Queste sono indicate come trisomie libere e sorgono per il 90% nel genoma materno, per il 5% nel paterno e per un altro 5% nel genoma embrionale.

Un altro 3% risulta da traslocazioni sbilanciate sul cromosoma 14 o come 21; 21 traslocazione, creando un normale e un doppio cromosoma 21. Il restante 2% sono tipi di mosaico in cui la trisomia non si è verificata nelle cellule germinali e quindi non interessa tutte le cellule del corpo. I tipi di mosaico sono spesso così lievi che possono rimanere completamente inosservati per molto tempo.

In ogni caso, è opportuno eseguire un esame cromosomico per distinguere la trisomia libera sintomaticamente identica dalla trisomia traslocatoria eventualmente ereditata. Può quindi seguire una storia familiare delle generazioni precedenti.

Sei interessato a questo argomento? Leggi il prossimo articolo su questo: Trisomia 21

Trisomia 13

La trisomia 13 o sindrome di Patau ha una frequenza di 1: 5000 ed è molto più rara della sindrome di Down. Le cause (trisomie libere, traslocazioni e tipi di mosaico) e la loro distribuzione percentuale sono però sostanzialmente identiche.

In teoria, quasi tutti i casi potrebbero essere diagnosticati prenatalmente utilizzando gli ultrasuoni o il test PAPP-A. Poiché il test PAPP-A non fa necessariamente parte degli esami di routine, circa l'80% dei casi nell'Europa centrale viene diagnosticato prima della nascita.

All'ecografia sono già visibili un residuo di crescita, un labbro leporino bilaterale e palato e occhi insolitamente piccoli (microftalmia). Inoltre, di solito ci sono malformazioni del proencefalo e del viso di varia gravità (oloprosencefalia).

Mentre nella forma lobare gli emisferi cerebrali sono quasi completamente separati e si creano ventricoli laterali, nella forma semilobare spesso solo la parte posteriore del cervello è separata e mancano i ventricoli laterali. Nella forma più grave, la forma alobare, non c'è separazione degli emisferi cerebrali.

I neonati con una forma semi- o alobare di solito muoiono immediatamente dopo la nascita. Dopo un mese, il tasso di mortalità è intorno al 50% dei nati vivi. Fino all'età di 5 anni, il tasso di mortalità per trisomia 13 aumenta al 90%. A causa delle malformazioni nel cervello, nella maggior parte dei casi i malati rimangono costretti a letto per tutta la vita e non possono parlare, motivo per cui dipendono da cure complete. Inoltre, possono esserci anche estese manifestazioni fisiche di Trismoie 13.

Maggiori informazioni sull'argomento su: Trisomia 13 nel feto

Trisomia 16

Fondamentalmente, la trisomia 16 è la trisomia più comune (circa il 32% di tutte le trisomie), ma i bambini vivi con trisomia 16 sono molto rari. In generale, i nati vivi si verificano solo in trisomie parziali o tipi a mosaico. Tra le trisomie, è più spesso responsabile dei nati morti: 32 aberrazioni su 100 per aberrazioni cromosomiche possono essere ricondotte a questa forma di trisomia.

Pertanto, principalmente prenatalmente, cioè prenatalmente, sono state documentate caratteristiche identificabili. Degni di nota qui sono vari difetti cardiaci, crescita rallentata, una singola arteria ombelicale (altrimenti doppia) e una maggiore trasparenza del collo, che è spiegata dall'accumulo di liquidi dovuto al sistema linfatico non ancora completamente sviluppato e dall'aumentata elasticità della pelle in quest'area. Inoltre, l'ernia ombelicale fisiologica, ovvero lo spostamento temporaneo di gran parte dell'intestino attraverso l'ombelico verso l'esterno, spesso non regredisce correttamente, il che è noto come rottura del cordone ombelicale o onfalocele.

Una contrattura in flessione con le dita incrociate può spesso essere rilevata anche con gli ultrasuoni. Nei pochi nati vivi si nota ipotensione muscolare generalizzata, cioè debolezza muscolare generale. Ciò porta a bere debolezza e può garantire che il bambino debba essere nutrito artificialmente. Il solco a quattro dita che è così caratteristico delle trisomie si verifica spesso. Anche qui la frequenza di occorrenza della trisomia è direttamente correlata all'età della madre.

Trisomia 18

La sindrome di Edwards, cioè la trisomia 18, si manifesta con una frequenza di 1: 3000. Con la diagnostica prenatale è come con la sindrome di Patau: anche qui gli stessi esami permetterebbero di ritrovare completamente tutti i pazienti prima della nascita. Le cause e le loro distribuzioni sono da confrontare con altre trisomie (vedi trisomia 21).

Inoltre, nella trisomia 18 sono presenti anche trisomie parziali che, come i tipi a mosaico, portano a decorsi clinici molto più lievi. I dismorfismi associati sono anche estremamente caratteristici della sindrome di Edwards: alla nascita, i pazienti hanno un peso corporeo notevolmente ridotto di 2 kg (normale: 2,8-4,2 kg), una fronte ampia e sfuggente, una metà inferiore del viso generalmente sottosviluppata con una piccola apertura della bocca , palpebre strette e orecchie ruotate all'indietro, forma modificata (orecchio di fauno). Inoltre, la parte posteriore della testa è insolitamente ben sviluppata per un neonato. Le costole sono insolitamente strette e fragili. I neonati hanno anche una tensione (tono) permanente dell'intera muscolatura, che però si attenua dopo le prime settimane nei sopravvissuti.

Un'altra caratteristica è l'incrocio del 2 ° e 5 ° dito sul 3 ° e 4 ° con il numero totale di dita martellate, mentre i piedi sono insolitamente lunghi (trascorsi), hanno un tallone particolarmente pronunciato, unghie dei piedi rachitiche e un alluce arretrato.

Gravi malformazioni d'organo sono comuni e di solito si verificano in combinazione: difetti cardiaci e renali, ripiegamento errato (malrotazione) dell'intestino, aderenze del peritoneo (mesenterium commune), un'occlusione dell'esofago (atresia esofagea) e molti altri.

A causa di queste malformazioni, il tasso di mortalità è di circa il 50% entro i primi 4 giorni, solo il 5-10% circa vive per più di un anno. La sopravvivenza in età adulta è l'eccezione assoluta, in ogni caso una disabilità intellettiva è molto pronunciata e non può parlare, sono allettati e incontinenti, quindi completamente dipendenti da un aiuto esterno.

Per informazioni più dettagliate sulla trisomia 18, leggi anche il nostro articolo dettagliato sull'argomento:

Trisomia 18 (Sindrome di Edwards)
Trisomia 18 nel feto

Trisomia X

La trisomia X è la forma più poco appariscente di aberrazione cromosomica numerica, l'aspetto delle persone colpite, che sono logicamente tutte femmine, non differisce molto dalle altre donne. Alcuni sono evidenti perché sono particolarmente alti e hanno tratti del viso un po '"paffuti". Anche lo sviluppo mentale può essere in gran parte normale, da normale borderline a disabilità mentale lieve.

Tuttavia, questo deficit di intelligenza è un po 'più grave che con le altre trisomie dei cromosomi sessuali (XXY e XYY). Con una frequenza di 1: 1000 in realtà non è così raro, ma poiché la trisomia di solito non è associata a sintomi clinicamente significativi, la maggior parte delle donne con la malattia probabilmente non verrà mai diagnosticata per tutta la vita.

I portatori vengono scoperti per lo più per caso durante un controllo familiare o durante la diagnostica prenatale. La fertilità può essere leggermente ridotta e il tasso di aberrazioni dei cromosomi sessuali nella generazione successiva può essere leggermente aumentato, quindi la consulenza genetica è raccomandata se si desidera avere figli.

Come con le altre trisomie, la trisomia X si sviluppa molto spesso come una trisomia libera, cioè a causa di una mancanza di divisione (non disgiunzione) dei cromatidi fratelli. Anche qui si manifesta solitamente durante la maturazione degli ovociti materni, sebbene la probabilità aumenti con l'età.

Sindrome dell'X fragile

La sindrome dell'X fragile o sindrome di Martin Bell è preferita negli uomini, in quanto hanno un solo cromosoma X e sono quindi più colpiti dal cambiamento.

Si manifesta con una frequenza di 1: 1250 tra i nati maschi vivi in un anno, rendendola la forma più comune di ritardo mentale aspecifico, cioè tutti gli handicap mentali che non possono essere descritti da una sindrome speciale con segni tipici.

La sindrome dell'X fragile può di solito verificarsi anche nelle ragazze in una forma un po 'più debole, che è dovuta all'inattivazione accidentale di uno dei cromosomi X. Maggiore è la proporzione del cromosoma X sano spento, più forti sono i sintomi.

Nella maggior parte dei casi, tuttavia, le donne sono portatrici della premutazione, che non produce ancora alcun sintomo clinico, ma aumenta massicciamente la probabilità di una mutazione completa nei loro figli. In casi molto rari, anche gli uomini possono essere portatori della premutazione, che possono poi trasmettere solo alle figlie, ma che di solito sono anche clinicamente sane (paradosso di Sherman).

La sindrome è innescata da un numero estremamente aumentato di triplette CGG (una certa sequenza di basi) nel gene FMR (fragile-sito-ritardo mentale); invece di 10-50 copie, la premutazione 50-200, con piena espressione 200-2000 copie.

Al microscopio ottico, questa sembra una rottura del braccio lungo, che è ciò che ha dato il nome alla sindrome. Ciò porta alla disattivazione del gene interessato, che a sua volta causa i sintomi.

Le persone affette mostrano uno sviluppo rallentato della parola e del movimento e possono mostrare problemi comportamentali che possono portare nella direzione dell'iperattività, ma anche dell'autismo.Le anomalie puramente esterne (segni di dismorfismo) sono un viso lungo con mento prominente e orecchie sporgenti. Con la pubertà, i testicoli sono spesso notevolmente ingranditi (macroorchidia) e le caratteristiche del viso diventano più grossolane. C'è un leggero accumulo di anomalie psicologiche e una menopausa particolarmente precoce tra le donne portatrici della premutazione.

Cos'è un'analisi cromosomica?

L'analisi cromosomica è un processo di citogenetica con il quale è possibile rilevare aberrazioni cromosomiche numeriche o strutturali.

Tale analisi verrebbe utilizzata, ad esempio, se si sospetta immediatamente una sindrome cromosomica, cioè in caso di malformazioni (dismorfismi) o disabilità intellettiva (ritardo), ma anche in caso di infertilità, aborti regolari (aborti) e anche con alcuni tumori (es. Linfomi) o leucemia).

Questo di solito richiede i linfociti, un tipo speciale di cellula immunitaria che si ottiene dal sangue del paziente. Poiché in questo modo è possibile ottenere solo una quantità relativamente piccola, le cellule vengono stimolate a dividersi con la fitoemoagglutinina e i linfociti possono quindi essere coltivati in laboratorio.

In alcuni casi, invece, vengono prelevati campioni (biopsie) dalla pelle o dal midollo spinale e viene utilizzata una procedura simile. L'obiettivo è ottenere quanto più materiale di DNA possibile che si trova attualmente nel mezzo della divisione cellulare. Nella metafase, tutti i cromosomi sono disposti su un livello approssimativamente al centro della cellula in modo che possano essere attirati ai lati opposti (poli) della cellula nella fase successiva, l'anafase.

A questo punto, i cromosomi sono particolarmente compatti (altamente condensati). Viene aggiunta la colchicina velenosa del fuso, che agisce proprio in questa fase del ciclo cellulare, in modo che i cromosomi in metafase si accumulino. Vengono quindi isolati e colorati utilizzando metodi di colorazione speciali.

Il più comune è il banding GTG, in cui i cromosomi vengono trattati con tripsina, un enzima digestivo e il pigmento Giemsa. Le regioni particolarmente densamente compatte e le regioni ricche di adenina e timina sono mostrate scure.

Le bande G risultanti sono caratteristiche di ciascun cromosoma e, in termini semplificati, sono considerate le regioni con meno geni. Viene scattata un'immagine dei cromosomi così colorati con un ingrandimento mille volte e viene creato un cariogramma con l'aiuto di un programma per computer. Oltre allo schema a bande, vengono utilizzate le dimensioni del cromosoma e la posizione del centromero per aiutare a disporre i cromosomi di conseguenza. Esistono anche altri metodi di banding che possono avere vantaggi molto diversi.