Aneuploidy: nguyên nhân, loại và ví dụ

Aneuploidy là tình trạng của các tế bào nơi chúng có một hoặc nhiều nhiễm sắc thể vượt quá hoặc thiếu, khác với số lượng đơn bội, lưỡng bội hoặc đa bội của các tế bào tạo nên một sinh vật của một loài nhất định.

Trong một tế bào aneuploid, số lượng nhiễm sắc thể không thuộc về một bội số hoàn hảo của bộ đơn bội, vì chúng đã mất hoặc thu được nhiễm sắc thể. Nói chung việc bổ sung hoặc mất nhiễm sắc thể tương ứng với một nhiễm sắc thể đơn lẻ hoặc một số lượng nhiễm sắc thể lẻ, mặc dù đôi khi có thể có hai nhiễm sắc thể liên quan.

Aneuploidies thuộc về sự thay đổi nhiễm sắc thể số và là dễ dàng nhất để xác định tế bào học. Sự mất cân bằng nhiễm sắc thể này ít được động vật hỗ trợ, thường xuyên hơn và ít gây hại hơn ở các loài thực vật. Nhiều dị tật bẩm sinh ở người là do dị tật.

Nguyên nhân

Sự mất hoặc thu được của một hoặc nhiều nhiễm sắc thể trong các tế bào của một cá nhân thường là do mất dịch chuyển hoặc quá trình không phân ly trong quá trình phân bào hoặc giảm thiểu. Kết quả là, liều gen của các cá nhân bị thay đổi, từ đó gây ra các khiếm khuyết nghiêm trọng về kiểu hình.

Sự thay đổi về số lượng nhiễm sắc thể có thể xảy ra trong quá trình phân chia thứ nhất hoặc thứ hai, hoặc cả hai cùng một lúc. Chúng cũng có thể bắt nguồn trong quá trình phân chia phân bào.

Những lỗi trong phân chia được thực hiện ở meiosis I hoặc meiosis II, trong quá trình sinh tinh và phát sinh, cũng xảy ra trong quá trình nguyên phân trong các phân chia đầu của hợp tử.

Trong aneuploidies, sự không phân ly xảy ra khi một trong các nhiễm sắc thể có cặp tương đồng của chúng truyền đến cùng một cực tế bào hoặc được thêm vào cùng một giao tử. Điều này có thể xảy ra do sự phân chia sớm của tâm động trong quá trình phân chia meogen đầu tiên trong bệnh teo cơ ở mẹ.

Khi một giao tử có nhiễm sắc thể bổ sung liên kết với một giao tử bình thường, trisomies (2n + 1) được tạo ra. Mặt khác, khi một giao tử được nối với một nhiễm sắc thể bị thiếu và một nhiễm sắc thể bình thường, các đơn sắc (2n-1) được tạo ra.

Các loại

Aneuploidies xảy ra thường xuyên ở các cá thể lưỡng bội. Những sửa đổi về số lượng nhiễm sắc thể có liên quan lâm sàng lớn trong loài người. Chúng bao gồm các loại khác nhau như nulisomies, monosomies, trisomies và tetrasomies.

Nulisomy

Trong các tế bào có nulisomy, cả hai thành viên của một cặp nhiễm sắc thể tương đồng đều bị mất, được biểu thị là 2n-2 (n là số lượng nhiễm sắc thể đơn bội). Ở người, ví dụ, với 23 cặp nhiễm sắc thể tương đồng (n = 23), tức là 46 nhiễm sắc thể, việc mất một cặp tương đồng sẽ dẫn đến 44 nhiễm sắc thể (22 cặp).

Một cá thể nulisomic cũng được mô tả là thiếu một cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong bổ sung soma của chúng.

Đơn sắc

Monosomy là việc xóa một nhiễm sắc thể đơn (2n-1) trong cặp tương đồng. Ở một người với đơn nhân, tế bào sẽ chỉ có 45 nhiễm sắc thể (2n = 45). Trong phạm vi đơn nhân, chúng tôi tìm thấy sự đơn sắc và đơn sắc.

Trong các tế bào đơn nhân, nhiễm sắc thể hiện diện mà không có cặp tương đồng của nó là một isochromosome. Các tế bào monotelosomal hoặc monototecentric sở hữu một nhiễm sắc thể telocric mà không có cặp tương đồng của nó.

Trisomy

Trong bộ ba xảy ra sự xuất hiện hoặc bổ sung một nhiễm sắc thể trong một số cặp tương đồng, có nghĩa là có ba bản sao tương đồng của cùng một nhiễm sắc thể. Nó được biểu diễn dưới dạng 2n + 1. Ở người có tế bào trisomic, 47 nhiễm sắc thể được tìm thấy.

Một số điều kiện được nghiên cứu cao, chẳng hạn như hội chứng Down, xảy ra do sự trisomy của nhiễm sắc thể 21.

Hiến pháp của nhiễm sắc thể thêm cho phép phân loại trisomy trong:

• Trisomy sơ cấp: Khi nhiễm sắc thể thêm hoàn thành.
• Trisomy thứ cấp: Nhiễm sắc thể thêm là một isochromosome.
• Trisomy thứ ba: Trong trường hợp này, cánh tay của nhiễm sắc thể còn lại thuộc về hai nhiễm sắc thể khác nhau của bổ thể bình thường.

Tetrasomy

Tetrasomy xảy ra khi có sự bổ sung của một cặp nhiễm sắc thể tương đồng hoàn chỉnh. Ở người đàn ông, kết quả tetrasomy ở những người có 48 nhiễm sắc thể. Nó được biểu diễn dưới dạng 2n + 2. Cặp nhiễm sắc thể bổ sung luôn là một cặp tương đồng, nghĩa là sẽ có bốn bản sao tương đồng của một nhiễm sắc thể nhất định.

Trong cùng một cá thể, có thể tạo ra nhiều đột biến aneuploid, dẫn đến các cá thể ba bội (2n + 1 + 1), cá thể đơn bội, tứ bội, v.v. Các sinh vật Sextuple-monosomic đã thu được bằng thực nghiệm, như trường hợp của lúa mì trắng ( Triticum aestivum ).

Ví dụ

Các dòng tế bào được hình thành sau một quá trình không phân ly của nhiễm sắc thể thường không khả thi. Điều này là do nhiều trong số các tế bào này bị bỏ lại mà không có thông tin di truyền ngăn cản chúng nhân lên và biến mất.

Mặt khác, aneuploidy là một cơ chế quan trọng của biến thể nội tạng. Trong nhà máy của stramonium ( Datura stramonium ) là một đơn bội của 12 nhiễm sắc thể, do đó có thể có 12 loại ba loại khác nhau. Mỗi bộ ba ngụ ý một nhiễm sắc thể khác nhau, mỗi loại trình bày một kiểu hình duy nhất.

Trong một số thực vật thuộc chi Clarkia, trisomy cũng hoạt động như một nguồn quan trọng của sự biến đổi nội tạng.

Aneuploidy ở người

Ở người, khoảng một nửa số ca phá thai tự phát trong ba tháng đầu của thai kỳ được tạo ra bởi sự thay đổi về số lượng hoặc cấu trúc của nhiễm sắc thể.

Các đơn sắc tự động chẳng hạn là không khả thi. Nhiều bộ ba như nhiễm sắc thể 16 thường bị hủy bỏ và trong trường hợp đơn sắc của nhiễm sắc thể X hoặc hội chứng Turner, các tế bào có thể tồn tại nhưng hợp tử X0 bị hủy bỏ sớm.

Aneuploidy của nhiễm sắc thể giới tính

Các trường hợp vô căn thường gặp nhất ở nam giới có liên quan đến nhiễm sắc thể giới tính. Sự thay đổi số lượng nhiễm sắc thể được dung nạp theo cách tốt hơn so với sự thay đổi của nhiễm sắc thể tự động.

Aneuploidy ảnh hưởng đến số lượng bản sao của một gen nhưng không phải là trình tự nucleotide của nó. Bằng cách thay đổi liều của một số gen, nồng độ của các sản phẩm gen lần lượt được thay đổi. Trong trường hợp nhiễm sắc thể giới tính, có một ngoại lệ đối với mối quan hệ này giữa số lượng gen và protein được tạo ra.

Ở một số động vật có vú (chuột và người), sự bất hoạt của nhiễm sắc thể X xảy ra, cho phép ở nữ và nam có cùng một liều chức năng của các gen liên quan đến nhiễm sắc thể nói trên.

Theo cách này, các nhiễm sắc thể X bổ sung bị bất hoạt trong các sinh vật này, khiến cho khả năng vô tính trong các nhiễm sắc thể này ít gây hại hơn.

Một số bệnh như hội chứng Turner và hội chứng Klinefelter là do các dị tật trong nhiễm sắc thể giới tính.

Hội chứng Klinefelter

Các cá nhân với tình trạng này là kiểu hình nam, với một số tính năng effeminate. Sự hiện diện của một nhiễm sắc thể X thêm ở các cá nhân nam là nguyên nhân của bệnh này, cho biết các cá nhân có 47 nhiễm sắc thể (XXY).

Trong trường hợp nghiêm trọng của tình trạng này, đàn ông có giọng nói rất sắc nét, chân dài, ít phát triển lông trên cơ thể và hông và ngực phụ nữ rất rõ rệt. Ngoài ra, chúng là vô trùng và có thể có ít sự phát triển tinh thần. Trong trường hợp nhẹ hơn, có một kiểu hình nam và sự phát triển nhận thức bình thường.

Hội chứng Klinefelter xảy ra ở khoảng một trong 800 ca sinh của các cá thể nam còn sống.

Hội chứng Turner

Hội chứng Turner gây ra do mất một phần hoặc toàn bộ nhiễm sắc thể X và xảy ra ở phụ nữ. Sự thay đổi nhiễm sắc thể này xảy ra trong quá trình tạo giao tử bởi một quá trình postzygotic không phân ly.

Những thay đổi khác nhau của karyotype tạo ra các kiểu hình khác nhau trong hội chứng Turner. Khi vật liệu bị mất khỏi nhánh dài của một trong các nhiễm sắc thể X (đầu cuối hoặc kẽ), suy buồng trứng nguyên phát hoặc thứ phát và kích thước nhỏ xảy ra ở bệnh nhân mắc bệnh này. Nó cũng phổ biến sự hiện diện của bạch huyết và rối loạn chức năng tuyến sinh dục.

Nói chung, kiểu hình của phụ nữ mắc bệnh này là bình thường, ngoại trừ tầm vóc ngắn. Do đó, chẩn đoán hội chứng này phụ thuộc vào nghiên cứu và sự hiện diện của sự thay đổi tế bào học.

Bệnh này xảy ra ở khoảng một trong số 3000 trẻ sơ sinh thuộc giới tính nữ, có tần suất phá thai tự nhiên cao hơn, nghĩa là, không quá 5% phôi được hình thành với sự thay đổi này có thể phát triển đầy đủ cho đến khi chúng đạt đến hạn.

Aneuploidy tự động

Các cá nhân được sinh ra với các dị nguyên trong nhiễm sắc thể tự phát là rất hiếm. Trong hầu hết các trường hợp xảy ra loại đột biến này, việc phá thai tự phát xảy ra, ngoại trừ trường hợp dị tật của các nhiễm sắc thể nhỏ như trisomy của nhiễm sắc thể 21.

Người ta tin rằng, vì không có cơ chế bù cho liều di truyền trong nhiễm sắc thể tự phát, nên sự thay đổi trong thành phần của chúng được các sinh vật dung nạp ít hơn nhiều.

Hội chứng Down

Kích thước nhỏ của nhiễm sắc thể 21, cho phép sự hiện diện của các bản sao bổ sung của gen, ít gây hại hơn so với nhiễm sắc thể lớn hơn. Những nhiễm sắc thể này có ít gen hơn bất kỳ nhiễm sắc thể nào khác.

Hội chứng Down là bệnh thiếu máu tự phát phổ biến nhất ở người. Tại Hoa Kỳ, cứ 700 ca sinh thì có một người mắc bệnh này.

Người ta ước tính rằng 95% các trường hợp là do không phân ly, gây ra trisomy 21 miễn phí. 5% còn lại được tạo ra bởi sự chuyển vị, thường là giữa nhiễm sắc thể 21 và 14. Tỷ lệ mắc bệnh này phụ thuộc phần lớn vào tuổi mẹ khi thụ thai.

Người ta đã xác định rằng từ 85 đến 90% các trường hợp, sự hiện diện của trisomy 21 miễn phí có liên quan đến sự thay đổi meogen của mẹ. Các cá nhân có tình trạng này, được đặc trưng bởi hypotonic, hyperextensible và hyporeflective.

Ngoài ra, chúng có hộp sọ nhỏ vừa phải, có chẩm phẳng và mang, mũi và tai nhỏ và miệng có các góc hướng xuống, nhỏ và thường xuyên lè lưỡi.