Цитогенетика- это наука, изучающая клеточные основы наследственности и изменчивости, структуру и функции хромосом. Цитогенетика человека является интесивно развивающейся областью современной генетики. Это обьясняется тем, что значительная часть множественных пороков развития (МВПР), нарушений полового развития, умственной отсталости и отдельных форм злокачественных новообразований, эндокринных и гематологических заболеваний у человека связана с изменением числа и структуры хромосом.
В настоящее время возможно изучение всего хромосомного набора, отдельных хромосом и их участков в клетках практически любых тканей и органов, на любой стадии клеточного цикла, в митозе и в мейозе. В клинической практике биологическим материалом для исследования чаще всего является переферическая кровь, фибробласты кожи, костный мозг э, клетки амниотической жидкости и клетки ворсинчатого эпителия.
Цитогенетические исследования можно разделить на стандартное кариотипирование, предусматирвающее анализ всех хромосом, и специальные исследования (FISH), при которых анализируют определенные части хромосом.
Кариотипирование - цитогенетическое исследование, позволяющее определить численные и структурные отклонения хромосомного набора.
Клинические показания для постнатального исследования контитутивного кариотипа.
У пациента:
МВПР
Множественные микроаномалии развития
Низкий вес при рождении
Аномальное строение половых органов
Умсвенная отсталость, отстаивание в психомоторном развитии
Выраженные отклонения в росте(низкий рост, высоки рост) и размере головы(микроцефалия, макроцефалия)
Отстаивание в физическом и половом развитиии
Первичная или вторичная аминорея или ранняя менопауза
Аномальная спермограмма – азооспермия или выраженная олигозооспермия
Клинические проявления синдрома микроструктурной ХА
Х-сцепленное рецессивное заболевание у женщин
У супружеских пар:
Бесплодие неясной этиологии
Репродуктивные потери, ВПР плода или мертворождение неясной этиологии
Наличие у ребенка ХА или необычного хромосомного варианта
Наличие ХА в семье
Умственная отсталость у родсвенника, при невозможности обследования больного
Хромосомные аномалии или необычные хромосомные варианты у плода
Хромосомные аномали, выявленные при исследовании биоматериала спонтаных выкидышей, тканей мертворожденного или плода с ПР неизвестной.
Классический метод FISH-анализа основан на гибридизации известной по нуклеотидному составу ДНК-пробы с участком тестируемой хромосомы и с последующим выявлением результата гибридизации по метке – флуоресцентному сигналу в ожидаемом месте. Метод FISH-анализа превратился в необходимую аналитическую процедуру в ходе цитогенетического исследования и стал востребованным сегодня в пре- и постнатальной диагностике.Клиническими показаниями для исследования FISH - методом являются:
Клиническое подозрение на микроделеционный синдром
Повышенный риск микроделеционного синдрома по анамнестическим данным
Клинические признаки, позволяющие предположить мозаицизм по определенному хромосомному синдрому
Подозрение на хромосомную аномалию при стандартном цитогенетическом исследовании, когда FISH-исследование может быть полезным для дальнейшего уточнения характера аномалии, или в ситуациях, когда имеются характерные клинические проявления
Наличие сверхчисленной маркерной хромосомы
Клинические подозрения на скрытую хромосомную перестройку
В лаборатории Диаген Плюс будут проводится следующие цитогенетические исследования:
Кариотипирование клеток крови
X/Y мозаицизм хромосом (FISH)
Синдром Шерещевского-Тернерa (Кариотип+ FISH)
Нарушение детерминации пола. Анализ на наличие гена SRY (FISH)
Синдром кольцевой 20 хромосомы (Кариотип+ FISH)
X/Y мозаицизм хромосом— редкий синдром, связанный с анеуплоидией половых хромосом и мозаицизмом Y-хромосомы. Также называется мозаичным кариотипом. Влияние мозаицизма на репродуктивную систему и фертильность различно и зависит от уровня изменения генома, типа и выраженности мозаицизма, его представленности в органах и тканях половой системы, гонадах
Клинические проявления сильно варьируют: от частичной вирилизации и гениталий промежуточного типа при рождении до полностью мужского или женского фенотипа. У лиц с мозаицизмом X0/XY также обнаруживается значительно большее, чем обычно, число других патологий развития. Психомоторное развитие в норме.
Фенотип при смешанной дисгенезии гонад сильно варьируются: может быть как типично мужской фенотип, так и дисгенезия гонад у мужчин, так и состояние, похожее фенотипически на синдром Шерешевского — Тёрнера. Наиболее распространенным фенотипом при кариотипе 45,X/46,XY является типично мужской фенотип, затем следует фенотип с гениталиями промежуточного типа.
Известно, что большинство пациентов с этим кариотипом имеют аномальную гистологию гонад. Высокие уровни гонадотропина были описаны у пациентов мужского и женского пола, а также низкие уровни тестостерона у пациентов мужского пола. Частичная потеря гена SHOX обычно связана с низким ростом. Психомоторное развитие в норме.
Поскольку гонады могут быть не симметричными, развитие Мюллеровых протоков и Вольфовых каналов также может быть асимметричным. Из-за наличия дисгенетической ткани гонад и материала Y-хромосомы существует высокий риск развития гонадобластомы.
Существует много вариаций хромосом, которые вызывают кариотипом 45,X/46,XY, включая порок развития (изодицентризм) Y-хромосом, делеции Y-хромосомы или транслокации сегментов Y-хромосомы. Эти перестройки Y-хромосомы могут привести к частичной экспрессии гена SRY, что может привести к развитию гениталий промежуточного типа и нестандартным уровням тестостерона.
Синдром Шерешевского- Тернера - это хромосомное заболевание, для которого характерно либо полное отсутствие одной хромосомы, либо наличие дефекта в одной из Х - хромосом. Кариотип таких женщин наиболее часто представлен 45 Х0, либо мозаичный вариант - 45 Х/ 46 ХХ, 45 Х/ 46 ХY. У ряда пациенток в кариотипе обнаруживается одна обычная Х-хромосома, а другая может быть представлена со структурной аномалией: изохромосома Х (i), кольцевая Х- хромосома r (X)делеция короткого плеча Х-хромосомы (Xp-), делеция длинного плеча Х-хромосомы (Xq-) которая теряет короткое плечо и состоит из двух длинных плеч Х-хромосомы.Данный синдром встречается с частотой 1:2000- 1:2500 новорожденных девочек.На Х-хромосоме находятся гены, контролирующие развитие гонад, процессы роста и полового развития, нарушение их функции приводит к выраженной задержке роста, костным аномалиям и множественным порокам.В зависимости от того, какой кариотип у пациентки, проявления синдрома могут варьировать от типичных признаков синдрома до их полного отсутствия.
Клинические признаки с. Шерешевского-Тернера:
1. Фенотипические особенности: птоз, эпикант, нистагм; высокое (готическое) небо; микрогнатия; деформация ушной раковины; короткая толстая шея; низкий рост волос на затылке, крыловидные складки шеи; «вдавленная» грудная клетка, широко расставленные, «втянутые» соски; сколиоз; отечность кистей/стоп (лимфостаз); пигментные невусы, гипертрихоз; витилиго; cubitus valgus; деформация Маделунга; вальгусная деформация ног; аллопеция; дисплазия ногтевых пластинок.
2. Множественные пороки развития: пороки сосудов сердца (стеноз устья аорты, дилятация аорты, аневризма), пороки почек («подковообразная» почка, аплазия почки, аномалии сосудов почек).
3. Низкий рост.
4. Задержка полового развития (дисгенезия гонад, гипергонадотропный гипогонадизм). В результате хромосомных аномалий у девочек нарушается процесс созревания яичников, отмечается задержка или полное отсутствие полового созревания и, как следствие, развитие бесплодия. В некоторых случаях (чаще при кариотипе 45 Х/ 46 ХY) может развиваться гонадобластома.
5. Эндокринологические нарушения: аутоиммунный тиреоидит, гипотиреоз, нарушение толерантности к углеводам, гипергонадотропный гипогонадизм.
В редких случаях у пациентов с с.Шерешевского-Тернера встречается спонтанный пубертат.
Низкий рост пациентов с с.Шерешевского-Тернера не является результатом СТГ-дефицита и, в большинстве случаев, применение гормона роста с целью улучшить ростовой прогноз не приводит к выраженному улучшению динамики роста.
Синдром кольцевой 20 хромосомы — редкая хромосомопатия, которая ассоциируется с эпилептическими приступами, нарушениями поведения и задержкой умственного развития. По мнению ряда авторов, данный синдром — это особая форма эпилепсии, в основе которой лежат генетические изменения, связанные с 20 хромосомой. Ввиду редкости данного заболевания представляем историю болезни пациентки 5 лет с синдромом кольцевой 20 хромосомы. При данном заболевании обнаружены различные варианты хромосомных аномалий, такие как слияния двух плечей 20 хромосомы и делеции теломерической части, разрыв в терминальных участках короткого и длинного плечей (20p13 и 20q13), образование двойного кольца. Возможен мозаицизм (87—90%) . В литературе описан случай мозаицизма при синдроме кольцевой 20 хромосомы у двух сибсов (Back E. и соавт. 1989). В культурахлимфоцитов и фибробластов были наглядно видны две клеточные линии (одна — нормальная, а другая — с кольцевой хромосомой). Носители кольцевой хромосомы демонстрировали типичные симптомы данного синдрома (задержку умственного развития, фармакорезистентные эпилептические приступы). Мать пациентов, тоже носитель мозаицизма кольцевой 20 хромосомы, клинически и фенотипически не имела патологических нарушений и не страдала эпилепсией. В культуре лимфоцитов и фибробластов сибса, имеющего наиболее выраженные симптомы заболевания, содержался высокий процент клеток с кольцевой 20 хромосомой и обнаружилась значительная нестабильность кольца. Авторы предполагают, что кольцевая 20 хромосома — результат терминальной поломки и соединения обоих плечей без потери генетического материала, что может быть подтверждено цитогенетически. Возможно, 20 хромосома предрасположена к терминальному повреждению, что объясняет возможность передачи мозаицизма.
Клиническая картина проявляется в зависимости от степени мозаицизма, то есть выраженности поколения клеток с кольцевой 20 хромосомой. Пациенты, носители данной хромосомной аномалии, имеют минимальные дисморфии лица и другие аномалии развития: микроцефалия, увеличение размеров большого родничка, большие уши, монголоидный разрез глаз, микрофтальмия, аномальная пигментация радужки, сросшиеся брови, эпикант, широкая переносица, низко расположенные диспластичные ушные раковины, микрогнатия, короткая шея. Также у них отмечены задержка роста, различные аномалии внутренних органов, такие как врожденные пороки развития сердца (пролапс митрального клапана) .
Нарушение детерминации пола. Анализ на наличие гена SRY (FISH)
Ген расположен на Y-хромосоме в регионе Yp11.31.
Определение заболевания.
Нарушения полового развития представляют собой большую группу заболеваний с высокой клинической вариабельностью и генетической гетерогенностью. Характерными признаками этой группы заболеваний являются количественные и структурные аберрации половых хромосом, несоответствие фенотипа генетическому полу (набору половых хромосом) индивида.
Патогенез и клиническая картина.
Ген SRY расположен в непосредственной близости к району гомологичного спаривания Х- и Y-хромосом. В процессе мейотического обмена между Х- и Y-хромосомами участок Y-хромосомы, содержащий ген SRY, может быть транслоцирован на Х-хромосому, что может привести к образованию гамет с Y-хромосомой, утратившей ген SRY, и Х-хромосомой, несущей этот ген. При оплодотворении такими гаметами яйцеклетки возможно рождение мужчин с кариотипом ХХ с транслокацией гена SRY или женщин с кариотипом XY, но с делецией гена SRY. При синдроме Шерешевского-Тернера при наличии клеточного клона, содержащего Y-хромосому, у больных развиваются признаки мужского пола и опухоли в дисгенетичных гонадах. Больные с полной моносомией Х-хромосомы могут являться носителями скрытого мозаицизма, в том числе по клону клеток, содержащих Y-хромосому. Поиск гена SRY в геноме больных с синдромом Шерешевского –Тернера позволяет расширить показания к оперативной тактике лечения и выявлять группу риска по развитию опухолей в гонадах. 80% больных с ХХ-инверсией пола имеют в геноме небольшую часть Y-хромосомы, не видимую при световой микроскопии. Последовательности Y-хромосомы у таких больных транслоцированы, как правило, на Х-хромосому, полученную от отца. Транслоцирован может быть небольшой участок Y-хромосомы, содержащей ген SRY, или может встречаться скрытый мозаицизм по клону 46,ХY, о чем свидетельствует наличие генов SRY и AMGL. Для полного развития мужского фенотипа достаточно наличия в геноме гена SRY, а не целой Y-хромосомы.
Частота встречаемости:
синдром Шерешевского-Тернера (кариотип ХО) - 1:1500 девочек), ХХ инверсия пола -1:20 000 мальчиков, ХY «чистая» форма дисгенезии гонад -1:100 000 девочек.
Важно помнить! Анализ некоторых нарушений детерминации пола, или анализ SRY-гена – тонкое генетическое исследование, позволяющее проанализировать состояние главного гена, определяющего полноценность развития вторичных половых признаков по мужскому типу!
Главные виды нарушений детерминации пола
Типичными разновидностям генных нарушений полового развития являются:
Чистая форма дисгенезии гонад. В эту группу входят мужчины с наличием всех вторичных половых признаков (строение половых органов, оволосение) и генотипомXY. При этом ключевые изменения заключаются в микроскопическом строении яичек, ткань которых либо сходна с яичниковой, либо имеет опухолевую трансформацию в виде гонадобластомы, либо семенные канальцы не имеют эпителия способного поддерживать жизнеспособность сперматозоидов.
XX инверсия пола. ГенSRY у них перенесся в одну из Х хромосом во время деления половых клеток. Поэтому несмотря на наличие дополнительной женской хромосомы, внешние признаки организма развиты по мужскому типу с глубокими или незначительными нарушениями сперматогенеза.
Синдром Шерешевского-Тернера. Разновидность нарушений половой детерминации женского организма в виде отсутствия второй Х хромосомы. Степень нарушений формирования вторичных половых признаков определяется не столько присутствием в хромосомном наборе таких женщин Y хромосомы, сколько геном SRY. Его наличие и полноценность лежат в основе формирования гермафродитизма, маскулинизации женского организма в пубертатном возрасте, развития опухолевой трансформации тканей яичек, расположенной в полости малого таза.
Показания к исследованию и оценка полученных результатов
Целесообразность в проведении анализа по определению некоторых нарушений детерминации пола (анализ SRY-гена) возникает в таких ситуациях:
Стойкое мужское бесплодие, причины которого не установлены при помощи комплексного обследования. У таких мужчин могут быть обнаружены мутации в зоне SRY-гена (чистая форма дисгенезии гонад);
Задержка появления вторичных половых признаков у мальчиков любых возрастных групп (отсутствие или гипоплазия яичек, задержка появления оволосения лобка, сниженное либидо, отсутствие эрекции и т.д.). Чем больше выражены нарушения, тем больше необходимость в адекватной диагностике;
Мозаичные варианты подтвержденного синдрома Кляйнфельтера. Если у таких мужчин обнаружен ген SRY с нормальной структурой, они вполне могут иметь детей, так как тестикулярная ткань, как правило, развита с незначительными отклонениями;
Задержка полового развития или его нарушение по гермафродитному типу у девочек и женщин с синдромом Шерешевского-Тернера. Наличие SRY гена в любом виде является фактором риска развития герминогенных опухолей.