Abnormality lidských chromozomů Cytogenetika Abnormality lidských chromozomů

Frekvence chromozomálních abnormalit (CHA) 30 % všech potratů > 50% potratů v 8.-15.týdnu 0,6% živě narozených 5% všech poznaných těhotenství - 4,5% spontánní abort - 0,5-0,6% se narodí odhad více než 50% zygot nese CHA většina se potratí ještě před rozpoznáním těhotenství

Výskyt CHA u: perinatálních smrtí mentálně retardovaných pacientů s vrozenými vývojovými vadami dysfertilních párů (opakované SA, sterilita) infertilních mužů

Rozdělení chromozomálních abnormalit trizomie 2n+1 aneuploidie monozomie 2n-1 numerické triploidie 3n vrozené polyploidie tetraploidie 4n Robertsonská translokace reciproká translokace balancované strukturní inverze delece duplikace nebalancované ring dicentr izochromozom získané

Numerické chromozomální aberace: Trizomie (47 chromozomů): M.Down = trizomie 21 Monozomie (45 chromozomů): Turnerův sy = monozomie X Triploidie (69 chromozomů): letální,v potratech

Mechanismy vzniku numerických CHA: Chyby v gametogenezi: Nondisjunkce = nerozdělení homologních chromozomů v MI nebo chromatid v MII→ vznik disomické a nulizomické gamety (nondisjunkce postihne 1 pár chromozomů)– po oplození = trizomie, monozomie Nondisjunkce postihující všechny páry chromozomů → neredukovaná gameta – po oplození triploidie Opoždění chromozomu v anafázi→ nulizomická gameta – po oplození monozomie

Chyby postzygotické Nondisjunkce – chybné rozdělení chromatid při mitotickém dělení zygoty - vznik mozaiky (= přítomnost 2 nebo více linií s odlišných karyotypem) Mozaika trizomie s normální linií ale častěji vzniká ztrátou chromozmu z trizomické zygoty!! opoždění chromozomu v anafázi mitotického dělení – vznik mozaiky (normální a monozomická linie)

Chyby fertilizace: Dispermie = oplození vajíčka 2 spermiemi → triploidie se dvěma otcovskými sadami chromozomů = částečná mola Vznik chimery: vznik ze dvou zygot - oplozením vajíčka a polového tělíska, každé jednou spermií s odlišným gonozomem – karyotyp 46,XX/46,XY

Dělení vajíčka bez oplození → ovariální teratom Oplození enukleovaného vajíčka 2 spermiemi nebo oplození 1 spermií a duplikací chromozomů spermie → úplná mola (pouze otcovský genom)

Důsledky numerických CHA monozomie X= jediná monozomie slučitelná se životem ale 99% monozomií X se potrácí autozomální monozomie = letální (časný spontánní abort) autozomální trizomie= pouze některé slučitelné se životem (+21, +18, +13 ) ostatní autozomální trizomie - pouze v potratech (+16, aj.) nondisjunkce : v oogeneze > ve spermiogeneze u +21 - 80% mat : 20 pat v M I > v M II u +21 mat - 80% v M I : 20 v M II

M.Down (DS)- trizomie 21 frekvence u živě narozených: 1/800 3/4 plodů s DS se potrácí 95% DS = 47,XX nebo XY, +21= volná trizomie 5% DS = translokační forma trizomie t(14/21, 13/21, 21/22, 21/21) u 1/2 translokačních DS - 1 rodič = nosič balancované translokace

Downův syndrom – volná trizomie 21

Závislost rizika volné trizomie 21 na věku matky věk matky riziko +21 35 1/350 37 1/225 40 1/100 45 1/25

Meiotická nondisjunkce v II.meiotickém dělení v I.meiotickém dělení MI MII + + trizomická zygota

Příčiny nondisjunkce Vnitřní - věk matky > 35 let - věk otce > 50 let Věk matky : stárnutí vajíčka, špatná funkce dělícího vřeténka změny v intracelulárních podmínkách v důsledku nedostatečné hormonální činnosti kumulace mutagenního ovlivnění během života ženy (meiotické dělení u ženy začíná již v době embryonálního vývoje)

46,XX,der(14;21)(q10;q10),+21 = translokační forma trisomie (nebalancovaná Robertsonská translokace)

45,XX,der(14;21)(q10;q10) balancovaná Robertsonská translokace

+ Nehomologní Rob t balanc. Rob.t normal gamety po MI zygoty transl.trizomie nosič balanc.t normální monozomie 21 1/3 1/3 1/3 letální teoretické riziko

Fenotyp DS typický vzhled obličeje: mentální retardace mongoloidní směr očních štěrbin kulatý obličej široký kořen nosu velký jazyk krátké prsty, rohlíčkovitý malíček opičí rýha malý vzrůst ev.další vady mentální retardace

Downův syndrom

Opičí rýha u DS

Downův syndrom

Edwardsův syndrom (ES) - trizomie 18 frekvence: 1/5000 živě narozených karyotyp: 47,XX nebo XY, +18 Klinické příznaky: protažená occipitální část lebky dysmorfické rysy obličeje nízko posazené, malformované uši abnormální překřížení prstů krátké sternum vady orgánů, zvl.srdce

Trizomie 18 – Edwardsův syndrom

Edwardsův syndrom

Překřížení prstů u ES

Patauův syndrom (PS) frekvence: 1/10000 živě narozených karyotyp: 47,XX nebo XY, +13 20% translokační forma - t 13/13, t 13/14 Klinické příznaky: dysmorfické rysy obličeje (hypertelorismus, mikroftalmie) mikrocefalie rozštěp rtu a patra malformace uší polydaktylie vady orgánů, zvl. srdce, CNS retardace vývoje

Patauův syndrom- trizomie 13

Patauův syndrom

Polydaktylie u PS

Turnerův syndrom (TS) Frekvence: 1/5000 živě rozených dívek 99% plodů se potrácí karyotypy: 45,X 53% 45,X/46,XX 15% 46,X,i(Xq) 10% 45,X/46,X,i(Xq) 8% 46,XXq- nebo p- 6% jiné (s Y chr., dic X...) 8% u 45,X v 77% ztracen otcovský gonozom (X nebo Y)

45,X - monozomie X - TS

Izochromozom u pacientky s TS – ! Tento nález umožňuje fertilitu!!

Vznik monozomie X - postzygotický vznik ztráta X chromozomu Mozaika normální a monozomické linie

Klinické příznaky TS malý vzrůst sterilita - degenerace ovarií - vyjímka=i(Xq) chybí sekundární pohlavní znaky nemenstruuje ev.pterygium coli nízká vlasová hranice štítovitý hrudník u novorozenců - otoky končetin !!! Xp- fenotyp TS, ale fertilní Xq- gonadální dysgeneze Karyotyp s Y chromozomem - riziko malignizace gonády

Turnerův syndrom (TS)

Klinefelterův syndrom frekvence: 1/1000 živě rozených chlapců karyotyp: 47,XXY 46,XY/47,XXY 48,XXYY nebo 48,XXXY 49,XXXXY - fenotyp podobný DS, ale velcí v 1/3 -nondisjunkce v M I otce 47% nondisjunkce v M I matky - efekt věku matky 22% nondisjunkce v M II matky

Klinické příznaky KS sterilita hypogonadismus - atrofie testes eunochoidní vzhled - sekundární pohlavní znaky a ukládání tuku ženského typu často fenotyp nevýrazný, pouze sterilita

47,XXY

Klinefelterův syndrom

triploidie

Triploidie (69 chromozomů) vznik: splynutím neredukované a normální gamety dispermií je-li nadpočetná sada chromozomů otcovská = částečná mola je-li mateřská – nemolární produkt, extraembryonální tkáně redukované Odlišná aktivita mateřských a otcovských genů (mateř-geny –vývoj embrya, otcovké-vývoj trofoblastu) triploidie = letální genetická konstituce (v potratech) Tetraploidie (92 chromozomů)= letální vznik endoreduplikací (dělení chromozomů bez dělení buňky)

Strukturní chromozomální aberace Příčina strukturních CHA: zevní mutageny – kromě Robertsonských translokací Vznik: v G1, S, G2, v mitóze, meióze Strukturní CHA: nebalancované – chromozomální materiál chybí, nebo je nadbytečný (delece, duplikace, ring chrom…) balancované – abnormální přestavba bez ztráty nebo zisku chromozomálního materiálu (reciproká translokace, Robertsonská translokace, inverze..)

Riziko nosičství balancované strukturní aberace Nebalancovaná chromozomál. aberace – klinické postižení = mentální retardace, vrozené vady Riziko nosičství balancované strukturní aberace nosič balancované strukturní aberace obvykle bez klinických příznaků riziko postižení potomstva nebalancovanou vadou: narození postiženého dítěte abort sterilita

Terminální delece Xp - malý vzrůst p = krátká ramena, q=dlouhá ramena chromozomu

Terminální delece Xq – gonadální dysgeneze, sterilita

Ring chromozom X- v mozaice s 45,X - TS

Intersticiální delece 3p

Intersticiální delece 3p PMR, opiči rýha, vbočená noha,vroz.vady ledvin, srdce

Abnormální chromozom 6 – z mateřské reciproké translokace(4;6) retardace, hydrocefalus, dysmorfie, mikroftalmus, dextrokardie, absence reflexů

Balancovaná reciproká translokace t(4;6) u matky

pericentrická inverze chromozomu 2 – balancovaná CHA

Abnormální-rekombinantní chromozom 2 (z mateřské inverze)

Pericentrická inverze 2 Rekombinantní chromozom 2 u matky U plodu v AMC pro anencefalus

Komplexní balancovaná přestavba chrom.1,6,14,18 - dysmorfie, hypospadie

Indikace k chromozomálnímu vyšetření postnatálnímu – z periferní krve (lymfocyty) Specifický fenotyp (DS, TS,…) PMR, retardace růstu, dysmorfické rysy, mnohočetné malformace, malý vzrůst u dívek, otoky končetin u novorozence Dysfertilita (opakované spontánní potraty, sterilita…) Amenorrhea, opožděná puberta

Prenatální cytogenetická diagnostika: vyšetření karyotypu plodu z buněk plodové vody z buněk choriových klků (= extraembryonální tkáň = méně spolehlivé vyšetření) z fetální krve (pupečníkové) Kultivace buněk a cytogenetické vyšetření

Indikace k prenatálnímu cytogenetickému vyšetření: 1. věk matky  35 let (v době porodu) – riziko DS v 35 letech  1:350 2. abnormální hodnoty biochemických markerů Skrínink v I.trimestru (10.-13.tý) : sérový PAPP-A (pregnancy assoc. plasma protein A) volná  podjednotka hCG Kombinovaný skrínink 1.trimestru – PAPP-A, volná  podj. hCG + UZ (nuchální translucence, nosní kůstka) Integrovaný test: biochemické markery 1.trimestru + UZ + markery 2.trimestru Skrínink v II.trimestru: „triple test „ (15.-17. tý): AFP - alfa fetoprotein - fetál.játra hCG - choriový gonadotropin hormony uE3 - nekonjugovaný estriol placenty

3. Patologický nález na UZ: IUGR (intrauterinní růstová retardace) abnormální množství plodové vody disproporce vývoje, malformace UZ markery – drobné morfolog.odchylky 4. Balancovaná (vyvážená) chromozomální aberace u jednoho rodiče = riziko nevyvážené vady u plodu 5. Psychologická indikace: předchozí těhotenství s trizomií nebo monozomií X

Část kolonie kultivovaných amniových buněk

Chromozomální změny u nádorů: translokace, delece, numerické změny amplifikace onkogenů CHA jako primární příčina vzniku nádoru: Přesun protoonkogenů translokací, ztráta tumor supresorových genů delecí :

Translokace – 2 typy Translokace při kterých vznikají fuzované geny (geny s funkcí v regulaci buněč.dělení a diferenciaci - protoonkogeny) př. CML = chronická myeloidní leukemie Ph1 chromozom = t (9;22)(q34;q11) protoonkogen c abl z 9q přenesen na 22q - chimerický gen (fuzovaný bcr/abl) - abnormální protein se zvýšenou (stálou) aktivitou-abnormální stimulace buněč.dělení

2. translokace protoonkogenů do pozice, ve které jsou abnormálně stimulovány př. BL= Burkittův lymfom - t(8;14)(q24;q32) –i u jiných lymfomů a u B-ALL protoonkogen c myc z 8q přenesen na 14q do blízkosti imunoglobulin.genů (geny pro těžké řetězce) - vysoká transkripční aktivita - nadprodukce normálního produktu

Delece nádorových supresorových genů př. Retinoblastom dědičná forma - AD dědičnost (s neúplnou penetrancí) sporadická=nedědičná forma dědičný Rb: 1.stupeň: zárodečná mutace nebo delece - ve všech buňkách = heterozygot 2.stupeň : mutace v 1 buňce retiny = ztráta heterozygozity delece na 13 chromozomu nádor často bilaterální, nastupuje dříve sporadický Rb: obě mutace v 1 buňce retiny pozdější nástup, postihuje pouze jedno oko)

Intersticiální delece 11p delece tu su genu u Wilmsova tumoru s aniridií

Sledování chromozomálních změn u nádorů – prognostický význam Komplexní n. vícečetné změny = špatná prognóza, špatná odpověď na léčbu !!!