טריזומיה: תסמונת דאון וכרומוזומי מין - ביולוגיה - 2025

טריזומיה הוא מצב כרומוזומלי של אנשים שנושאים שלושה כרומוזומים במקום הזוג הרגיל. אצל דיפלואידים ההענקה הרגילה היא שני כרומוזומים מכל אחד מהשלבים הכרומוזומלים המגדירים את המין.

שינוי במספר רק באחד מהכרומוזומים נקרא אנאופולידי. אם זה הקיף שינויים במספר הכולל של הכרומוזומים זה יהיה פלופי אמיתי, או eupolidy. לאדם יש 46 כרומוזומים בכל אחד מהתאים הסומטיים שלו. אם יש להם טריזומיה יחידה יהיה להם 47 כרומוזומים.

קריוטיפ מראה טריזומיה בכרומוזום 21. המחלקה האמריקאית לתוכנית הגנום האנושי בארה"ב. באמצעות Wikimedia Commons.

טריזומיות שכיחות סטטיסטית ומייצגות שינויים גדולים עבור אורגניזם הנשא. הם יכולים להופיע גם אצל בני אדם, וקשורים למחלות או תסמונות מורכבות.

יש טריזומיות בבני אדם המוכרים לכולם. השכיחה ביותר, התכופה והידועה מכולן היא טריזומיה של כרומוזום 21, הגורם השכיח ביותר לתסמונת דאון.

ישנן טריזומיות אחרות בבני אדם המהוות עלות פיזיולוגית רבה עבור המנשא. ביניהם יש לנו טריזומיה של כרומוזום ה- X, המייצג אתגר עצום עבור האישה הסובלת ממנו.

כל אורגניזם אקוקרוטי חי יכול לקבל טריזומיה. באופן כללי, בצמחים כל שינוי במספר הכרומוזומים (אנאופולידי) פוגע בהרבה מגידול במספר התוסף הכרומוזומלי של המין. אצל בעלי חיים אחרים, ככלל, אנאופלואידים הם גם הגורם לתנאים מרובים.

טריזומיה של כרומוזום 21 (תסמונת דאון: 47, +21)

טריזומיה (שלמה) של כרומוזום 21 בבני אדם קובעת את נוכחותם של 47 כרומוזומים בתאים סומטיים דיפלואידים. עשרים ושניים זוגות מספקים 44 כרומוזומים, ואילו השלישייה בכרומוזום 21 מספקת שלושה נוספים - אחד מהם הוא על-מספר רב יותר. במילים אחרות, מדובר בכרומוזום ש"הוא יותר מדי ".

תיאור וקצת היסטוריה

טריזומיה של כרומוזום 21 היא האנאופלואידיה הנפוצה ביותר בבני אדם. באופן דומה, טריזומיה זו היא גם הגורם השכיח ביותר לתסמונת דאון. עם זאת, אף כי טריזומיות סומטיות אחרות שכיחות יותר מאלה שנמצאות בכרומוזום 21, רובן נוטות להיות קטלניות יותר בשלבים עובריים.

כלומר, עוברים עם טריזומיות 21 יכולים להגיע ללידה ואילו עוברים טריזומיים אחרים אינם יכולים. יתר על כן, ההישרדות לאחר הלידה גבוהה בהרבה בקרב ילדים עם טריזומיה בכרומוזום 21 בגלל תדירות הגנים הנמוכה של כרומוזום זה.

במילים אחרות, מעט גנים יגדלו במספר העותק מכיוון שכרומוזום 21 הוא האוטוזום הקטן ביותר מכולם.

תסמונת דאון תוארה לראשונה על ידי הרופא האנגלי ג'ון לנגדון דאון בתקופה שבין 1862 ל- 1866. עם זאת, הקשר של המחלה לכרומוזום 21 הוקם כמאה שנים לאחר מכן. החוקרים הצרפתים מארת 'גוטייה, ריימונד טורפין וג'רם ליג'ונה השתתפו במחקרים אלה.

גורמים גנטיים למחלה

טריזומיה של כרומוזום 21 נגרמת על ידי איחוד של שני גמטים, שאחד מהם הוא נשא של יותר מעותק אחד, כולל או חלקי, של הכרומוזום 21. ישנן שלוש דרכים שזה יכול לקרות.

בראשון, אצל אחד ההורים, החיבור ללא הכרומוזומים 21 במהלך המיוזה מוליד גמטות עם שני כרומוזומים 21 במקום אחד. פירושו של אי-שילוב פירושו "חוסר הפרדה או הפרדה". זה הגאמט שיכול לעורר טריזומיה אמיתית על ידי הצטרפות למשחק אחר עם עותק יחיד של הכרומוזום 21.

גורם פחות נפוץ נוסף לטריזומיה זו הוא מה שמכונה טרנסלוקציה של רוברטסון. בתוכו, הזרוע הארוכה של הכרומוזום 21 מתרגמת לכרומוזום אחר (בדרך כלל 14). איחוד של אחד מהגמטים הללו עם נורמלי אחר יביא לעוברים עם קריוטיפים תקינים.

עם זאת, יהיו עותקים נוספים של החומר המועבר מכרומוזום 21, המהווה סיבה מספקת למחלה. התסמונת יכולה להיגרם גם כתוצאה מחריגות כרומוזומליות אחרות או פסיפס.

בפסיפס יש לאדם תאים עם קריוטיפים רגילים, לסירוגין עם תאים עם קריוטיפים סוטים (טריסומי לכרומוזום 21).

מיזוג חיבור מיוטי במהלך מיוזה גנטית של פנינין, או אווגנזה. נלקח מ https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. באמצעות Wikimedia Commons.

ביטוי המחלה

הגורם הבסיסי לתסמונת דאון הוא הביטוי המוגבר של אנזימים מסוימים עקב קיומם של שלושה עותקים של הגנים בכרומוזום 21, במקום שניים.

ביטוי מוגבר זה מוביל לשינויים בפיזיולוגיה התקינה של האדם. חלק מהאנזימים שנפגעו כל כך כוללים דיסמוטאז סופרוקסיד וסיסטזה בטא ציסטציה. רבים אחרים קשורים לסינתזה של ה- DNA, חילוף החומרים העיקרי והיכולת הקוגניטיבית של האדם.

המחלה מתבטאת ברמות שונות. אחד החשובים ביותר, וקובע את זמן חייהם של אלה שנפגעו משליש, הם מומים מולדים.

מצבים אחרים הפוגעים באנשים חולים כוללים הפרעות בדרכי העיכול, הפרעות המטולוגיות, אנדוקרינולוגיות, אף אוזן גרון, והפרעות שרירים ושלד, כמו גם הפרעות ראייה.

הפרעות נוירולוגיות חשובות גם הן, וכוללות קשיי למידה קלים עד בינוניים. רוב האנשים הבוגרים הסובלים מתסמונת דאון מפתחים מחלת אלצהיימר.

אבחון ומחקרים במערכות מחיה אחרות

האבחנה לפני הלידה של דאון יכולה להתבצע בכמה אמצעים. זה כולל אולטרסאונד, כמו גם דגימה של וליוס כוריוני ודיקור מי שפיר. ניתן להשתמש בשניהם לספירת כרומוזומים, אך הם מהווים סיכונים מסוימים.

מבחנים מודרניים נוספים כוללים ניתוח כרומוזומלי של FISH, טכניקות אימונוהיסטולוגיות אחרות ובדיקות פולימורפיזם גנטי המבוססות על הגברה של DNA על ידי PCR.

המחקר על הטריזומיה של כרומוזום 21 במערכות מכרסמים אפשר לנו לנתח את התסמונת מבלי להתנסות בבני אדם. בדרך זו נותחו מערכות יחסים בין גנוטיפ / פנוטיפ בבטחה ובאמינות.

באופן דומה, ניתן היה להמשיך בבדיקת אסטרטגיות וחומרים טיפוליים שניתן להשתמש בהן אז בבני אדם. מודל המכרסמים המוצלח ביותר למחקרים אלה התברר שהוא העכבר.

טריזומיות של כרומוזומי המין בבני אדם

באופן כללי, לאנאופולידיות של כרומוזומי המין יש פחות תוצאות רפואיות מאלו של אוטוזומים בבני אדם. הנקבות של המין האנושי הן XX, והזכרים XY.

הטרייזומיות המיניות הנפוצות ביותר בבני אדם הן XXX, XXY ו- XYY. ברור שלא יכולים להיות אנשים YY, הרבה פחות YYY. XXX אנשים הם נקביים מבחינה מורפולוגית ואילו XXY ו- XYY הם גברים.

תסמונת טריפל X (47, XXX)

XXX אנשים בבני אדם הם נקבות עם כרומוזום X נוסף. הפנוטיפ הקשור למצב משתנה עם הגיל, אך בדרך כלל אנשים מבוגרים מציגים פנוטיפ רגיל.

מבחינה סטטיסטית, אחת מכל אלף נשים היא XXX. תכונה פנוטיפית נפוצה בקרב XXX נשים היא גידול והתפתחות מוקדמים, וגפיים תחתונות ארוכות במיוחד.

ברמות אחרות, XXX נשים סובלות לעתים קרובות מהפרעות בשמיעה או בהתפתחות שפה. בסוף גיל ההתבגרות הם בדרך כלל מתגברים על בעיות הקשורות להסתגלותם החברתית, ואיכות חייהם משתפרת. עם זאת, הפרעות פסיכיאטריות אצל נשים XXX שכיחות יותר מאשר אצל נשים XX.

אצל נקבות, אחד מכרומוזומי ה- X מופעל במהלך ההתפתחות התקינה של הפרט. על פי ההערכה, שניים מהם לא הופעלו אצל XXX נקבות. עם זאת, ההערכה היא כי מרבית ההשלכות הנגזרות מטריסומיה נובעות מחוסר איזון גנטי.

המשמעות היא שהפעלה כזו אינה יעילה או מספקת בכדי למנוע הבדלי ביטוי של גנים מסוימים (או כולם). זהו אחד ההיבטים הנחקרים ביותר של המחלה מבחינה מולקולרית.

כמו במקרה של טריזומיות אחרות, הגילוי טרום לידתי של טריזומיה משולשת X עדיין נתמך על ידי המחקר הקריוטיפ.

תסמונת קליינפלטר (47, XXY)

אומרים כי אנשים אלה הם זכרים מהזן בעל כרומוזום X נוסף. סימני האנאופולידיות משתנים עם גיל הפרט, ולרוב רק כאשר הם מבוגרים מאובחן המצב.

משמעות הדבר היא כי אנאופולידיות מינית זו אינה מעוררת השפעות כה גדולות כמו אלה הנגרמות על ידי טריזומיות בכרומוזומים אוטוזומליים.

זכרים מבוגרים XXY מייצרים זרע מעט או ללא, יש להם אשכים ואיבר מין קטן, כמו גם ירידה בחשק המיני. הם גבוהים מהממוצע, אך יש להם גם פחות שיער פנים וגוף.

יתכן ויש להם שדיים מוגדלים (גינקומסטיה), ירידה במסת השריר ועצמות חלשות. מתן טסטוסטרון מועיל בדרך כלל לטיפול בכמה היבטים אנדוקרינולוגיים הקשורים למצב.

תסמונת XYY (47, XYY)

תסמונת זו חווה על ידי גברים מהמין האנושי (XY) שיש להם כרומוזום Y נוסף. ההשלכות של נוכחותו של כרומוזום Y נוסף אינן דרמטיות כמו אלה שנראו בשלישיות אחרות.

אנשים ב- XYY הם גברים פנוטיפיים, גבוהים באופן קבוע ועם גפיים מוארכות מעט. הם מייצרים כמויות רגילות של טסטוסטרון ואין להם בעיות התנהגות או למידה מסוימות כפי שחשבו בעבר.

אנשים רבים מ- XYY אינם מודעים למצבם הכרומוזומלי. הם תקינים פנוטיפיים, וגם פוריים.

טריזומיות באורגניזמים אחרים

השפעת האנאופולידיות בצמחים נותחה והשוואה להשפעה של שינוי האאופולידי. באופן כללי, שינויים במספר בכרומוזומים בודדים או מעטים פוגעים יותר בתפקוד התקין של הפרט מאשר שינויים במערכות כרומוזומים שלמים.

כמו במקרים המתוארים, נראה כי חוסר האיזון בביטוי מהווה את ההשפעות המזיקות של ההבדלים.

הפניות

1. הרו, י., דלבר, JM, פישר, EMC, Tybulewicz, VLJ, Yu, E., Brault, V. (2017) מודלים של מכרסמים במחקר תסמונת דאון: השפעה ועתיד. חברת הביולוגים, 10: 1165-1186. doi: 10.1242 / dmm.029728
2. khtar, F., Bokhari, SRA 2018. תסמונת דאון (טריזומיה 21). בתוך: StatPearls. Treasure Island (FL): הוצאת StatPearls; 2018 ינואר-. ניתן להשיג ב: ncbi.nlm.nih.gov
3. Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) תסמונת טריפל X: סקירת הספרות. כתב העת האירופי לגנטיקה אנושית, 18: 265-271.
4. Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) פסיפסים לטריסומיה 21: סקירה. כתב העת האמריקני לגנטיקה רפואית חלק א ', 167 א: 26–39.
5. Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) דיוק המבחן המשולב בטרימסטר הראשון בהקרנה לשלשניות 21, 18 ו- 13. אולטראסאונד במיילדות וגינקולוגיה, 49 : 714-720.
6. Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) סקירה של טריזומיה X (47, XXX). כתב העת אורפנט למחלות נדירות, 5, ojrd.com