Цитогенетические методы диагностики хромосомных болезней

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:


  1. Кариотипирование клеток крови

  2. X/Y мозаицизм хромосом (FISH)

  3. Синдром Шерещевского-Тернерa (Кариотип+ FISH)

  4. Нарушение детерминации пола. Анализ на наличие гена SRY (FISH)

  5. 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:

  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.