SEMINARSKI RAD IZ BIOLOGIJE
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
KROMOSOMSKE ABERACIJE KOD ČOVJEKAKromosomske aberacije su anomalije u građi i/ili broju kromosoma. Bolesti koje uzrokuju su neizlječive te ostavljaju najčešće velike posljedice na život pojedinca. Iako se za njih zna, te je poznato kako mogu utjecati na život osobe, znanost još nije uspjela odgovoriti na mnoga pitanja vezana za bolesti nastale tim uzrokom. Upravo to neznanje o njima me potaknulo da krenem saznati što više o takvim bolestima. Stoga, glavna tema ove maturalne radnje su kromosomske aberacije koje se javljaju u čovjeka. To su nagle, iznenadne i neočekivane promjene genotipa. Čimbenici mogu biti različiti, a mutacije se mogu dogoditi i spontano, tj. biti nepoznatog uzroka. Rad sam podijelio na više dijelova. U prvom dijelu sam objasnio građu i ulogu kromosoma, tj. uzročnika većine bolesti. Slijede dvije promjene koje sam detaljno opisao koje se javljaju u kromosomima, a to su mutacije u broju kromosoma i mutacije u građi. Pri kraju svakog poglavlja sam naveo i bolesti uzrokovane kromosomskim aberacijama, te naveo pobliže njihove uzroke i simptome. 2. KROMOSOMI – GRAĐA I ULOGA2.1. KROMOSOMIIako su se kromosomi promatrali već potkraj 19. stoljeća, tek 1956. godine Tjio i Levan dokazuju da se ukupno u stanicama čovjeka nalazi 46 kromosoma. Vrlo brzo nakon ovog otkrića Ford i Hamerton utvrđuju 23 kromosoma u spermatocitama čovjeka. Sve veći interes za citogenetiku doveo je do potrebe za standardizacijom nomenklature iz tog područja. Konferencijom u Denveru 1960. godine, dogovorene su osnove nazivlja te se sistematizira i uvodi pojam kariotipa čovjeka, što predstavlja kromosomski komplement jedne osobe. Citogenetika je znanost koja proučava morfologiju i ponašanje kromosoma te nastoji povezati njihva otkrića s principima opće genetike 2.2 GRAĐA KROMOSOMAKromosomi su tamno obojena tjelešca u staničnoj jezgri i kao nosioci nasljednih jedinica gena, imaju važnu ulogu u kemijskim procesima stanice. Građeni su od kromatina složenog kompleksa DNK (deoksiribonukleinske kiseline) i proteina. Kromatin nije jedinstven po svojoj građi, funkciji i ponašanju tijekom života jedne stanice. Upravo njihovo ponašanje tijekom stanične diobe i oplodnje objašnjava prijenos nasljednih svojstava od jedne generacije na drugu.
Svaka somatska stanica čovjeka ima 46 kromosoma, odnosno 22 homologna
para autosoma i jedan par gonosoma (spolni par kromosoma). Spolni par
kromosoma različit je u žena i muškaraca. Dok su u žena oba spolna kromosoma
oblikom jednaka (XX), u muškarca su različita (XY).
i akrocentrični (morfološki tip kromosoma gdje postoji razlika u veličini kratkog i dugog kraka nekoliko puta; centromera smještena skoro na samom kraju).
2.3. GRAĐA DNKKromosomi su, ranije smo rekli, građeni od molekula DNK i proteina. DNK je kratica za deoksiribonukleinsku kiselinu. U ljudskim stanicama DNK je smještena u staničnoj jezgri. Deoksiribonukleinska kiselina je nukleinska kiselina oblika dvostruke, spiralno zavijene zavojnice koja sadrži genetičke odrednice za specifični biološki razvoj staničnih oblika života i većine virusa. DNK je dugački polimer nukleotida i kodira redoslijed aminokiselina u proteinima koristeći genetički kod tj. trostruki kod nukleotida. DNK je građena od dušične baze koja može biti adenin, guanin, timin, citozin. Sve sadrže ugljik, vodkik, kisik i dužik osim adenina koji nema kisik. Prve dvije spadaju u purinske baze, a zadnje dvije u pirimidinske. Razlika je u tome što su purinske biciklične, građene od dva prstena, dok su pirimidinske građene od samo jednog prstena te su samim time i lakše.
Sastoji se još i od ugljikohidrata pentoze – deoksiriboze
(C5H10O4) te fosfatne skupine (PO43-) koja se nalazi između svake deoksiriboze.
3. KROMOSOMSKE ABERACIJEKromosomske anomalije predstavljaju veliku promjenu u genomu: promjena broja kromosoma i/ili promjena strukture kromosoma. Jedno od četiristo novorođenčadi nosi neku kromosomsku anomaliju koja može biti lakše ili teže naravi. U zdravih plodnih muškaraca je 10% spermija abnormalno zbog neke kromosomske anomalije koja opet može biti manja ili veća.
3.1. MUTACIJE BROJASvako odstupanje od normalnog broja kromosoma (euploidija) za određenu vrstu predstavlja numeričku ili brojčanu aberaciju kromosoma. Normalan broj kromosoma u tjelesnim stanicama čovjeka je 46 (diploidan broj - 2n), a 23 (haploidan broj - n) je u spolnim stanicama (gametama). 3.1.1. NASTANAK MUTACIJA BROJAPoliploidija je numerička kromosomska aberacija karakterizirana
povećanjem broja haploidne kromosomske garniture (3n, 4n, 5n itd.). Tipovi
poliploidije su triploidija (3n = 69), tetraploidija(4n = 92), pentaploidija
(5n = 115), itd. Ona je karakteristična više za biljke s obzirom da predstavlja
jako veliku pogrješku u prepisivanju koda koju je praktički nemoguće dobiti
kod životinja i ljudi. Ukoliko se ona i dogodi, nije moguće da takav organizam
preživi (primjerice humani triploidni fetus ima šansu 1/1 000 000
da preživi do rođenja kada pak nastupa smrt zbog mnogobrojnih fizioloških
i anatomskih defekata). 3.1.2. BOLESTI MUTACIJA BROJA1. Downov sindrom trisomija
21 (47,XX,+21 ili 47,XY,+21) Najčešća karakteristična obilježja izgleda djeteta s Downovim sindromom su:
Kod djece i odraslih s Downovim sindromom postoji veći rizik od urođenih bolesti ili kasnije pojave nekih bolesti, poput:
Kao najčešće metode za dijagnosticiranje Downovog sindroma se koriste amniocinteza i analiza materijala plodovih ovoja (horionskih resica). Obje metode anlaiziraju materijal od samog ploda. Analizu horionskih resica je moguće učiniti najranije, već između 7. i 9. mjeseca trudnoće, a uzimanje uzorka plodne tekućine (amniocinteza) se može izvesti tek minimalno 5 tjedana kasnije. Do 20. tjedna trudnoće, obje metode nose određeni rizik krvarenja, a u jako malom postotku moguć je i pobačaj.
2. Sindrom Patau - trisomija 13 (47,XX,+13 ili 47,XY,+13) Patauov sindrom (Patau sa suradnicima 1960.god.) je poslije Downova sindroma jedna od češćih trisomija autosoma (1 : 5000 novorođenčadi) klinički karakteriziran vrlo teškim malformacijama mozga (arinencefalija), očiju (mikroftalmija ili anoftalmija), rascjepima usne, čeljusti i nepca (heliognatopalatoshiza), polidaktilijom te anomalijama srca (defekti septuma), bubrega (cistični bubrezi, potkovasti bubrezi) i probavnog trakta (malrotacije crijeva). Životna prognoza je loša i većina djece umire u prvim mjesecima života.
3. Sindrom Edwards - trisomija 18 (47,XX,+18 ili 47,XY,+18) Prvog bolesnika s trisomijom 18 opisao je Edwards godine 1960. Učestalost Edwardsova sindroma iznosi 1 : 5000 - 8000 novorođenčadi, a u djevojčica je taj sindrom češći nego u dječaka (4:1). Glavna su obilježja: intrauterina distrofija (mala posteljica, mala porođajna težina), kraniofacijalna dismorfija (loše formirane uške, malen i uzak nos, malena mandibula, visoko nepce), kratak sternum, anomalije srca, bubrega i probavnog trakta. Postoje i karakteristične fleksijske kontrakture prstiju (2. prst preko 3., a 5. preko 4.), što je vrlo izraženo u prvim tjednima života. Prognoza je također loša, i većina djece umire tijekom prve godine života. Djeca koja žive duže obično imaju manje izražene anomalije organa, ali imaju naglašenu mentalnu zaostalost. 4. Sindrom Klinefelter (47,XXY ili 48,XXXY) Klinefelterov sindrom je bio klinički prepoznat i prije otkrića njegova genetičkog uzroka (Klinefelter sa suradnicima, godine 1942.). Glavni su simptomi: relativno visok rast, atrofija testisa s oskudnom ili odsutnom spermatogenezom uz sterilitet i katkad mentalnu zaostalost. Budući da u pravilu nije klinički prepoznatljiv prije puberteta, sindrom se najčešće otkriva u muškaraca koji se liječe od neplodnosti, a u većini slučajeva vode normalan život. Učestalost Klinefelterova sindroma iznosi 1 : 1000 muške novorođenčadi. 5. Dvostruki "Y" sindrom ( 47,XYY) Dvostruki-Y sindrom nije fenotipski jasno definiran pa predstavlja uglavnom citogenetički pojam. Javlja se u 1 : 1000 muške novorođenčadi, koja se većinom ne razlikuju od djece s normalnim muškim kariotipom. Uz pojačani rast tijekom puberteta zapažaju se psihičke smetnje u društvenom prilagođavanju i sklonost agresivnom ponašanju te mogući infertilitet. Još je nerazjašnjeno jesu li takve osobe genetski sklone prijestupništvu. Odgovor na to osjetljivo pitanje može imati značajne društvene, moralne i etičke posljedice. 6. Triploidija ( 69,XXX ili 69,XXY ili 69,XYY) Triploidija se u humanoj genetici susreće uglavnom prilikom citogenetičke analize spontano pobačenih plodova. U 80% triploidija dodatna haploidna garnitura kromosoma očeva je podrijetla i dovodi do razvoja parcijalne mole hidatidoze, vrste patološke trudnoće gdje su prisutne promjene placente. Interesantno je spomenuti da u slučaju viška majčine haploidne garniture kromosoma ne dolazi do takve promjene placente. Ovaj fenomen razlike u ekspresiji gena, odnosno kromosoma s obzirom na njegovo roditeljsko podrijetlo naziva se genomic imprinting. Iznimno rijetko dolazi do rađanja djece s triploidnim kariotipom. No, budući da su simptomi dosad opisanih slučajeva prilično karakteristični, može se govoriti o sindromu triploidije. Karakterističan izgled lica, očnim kolobomima, sindaktilijom 3. i 4. prsta te mnogobrojnim anomalijama unutarnjih organa, a često je promijenjena i placenta. Vitalnost je vrlo slaba, tako da uglavnom umiru na porođaju ili nakon nekoliko dana. 3.2. STRUKTURNE MUTACIJEStrukturne aberacije kromosoma su mutacije uzrokovane lomovima i/ili spajanjem odlomljenih krajeva. Odlomljeni dijelovi mogu promijeniti položaj na kromosomu, biti premješteni na neki drugi kromosom, zaokrenuti se unutar kromosoma ili se izgubiti tijekom stanične diobe. Ova vrsta aberacije može biti balansirana i nebalansirana, ovisno o tome postoji li višak ili manjak genetičkog materijala. Balansirane strukturne aberacije obično ne uzrokuju promjene fenotipa. Mogu nastati de novo (svježa mutacija) ili biti naslijeđene od roditelja. Dijelimo ih na intrakromosomske, u kojih je došlo do premještanja kromosomskih segmenata unutar jednog kromosoma, i interkromosomske, u kojih postoji izmjena segmenata između dva ili više kromosoma. 3.2.1 INTRAKROMOSOMSKE STRUKTURNE ABERACIJEDelecije (del) predstavljaju gubitak kromosomskog segmenta.
Izgubiti se može terminalni ili središnji dio kraka kromosoma. Uzrokuju
parcijalnu monosomiju deletiranih lokusa. U slučaju terminalne delecije
obaju krakova spajaju se slomljeni krajevi i oblikuje se prstenasti ili
''ring'' kromosom, koji ima centromeru. Različite terminalne
delecije opisane su u čovjeka i predstavljaju klinički prepoznatljive
sindrome. Primjer kariotipa: 46,XY,del(4)(p15) - Wolfov sindrom. Izokromosom (i) je tip strukturne aberacije koja nastaje poprečnom diobom centromere. Time nastaje metacentrični kromosom s genetičkim materijalom dvaju p krakova ili češće dvaju q krakova. Posljedica izokromosoma su parcijalna monosomija i parcijalna trisomija jednog kromosomskog kraka. Izokromosom je često opisan na kromosomu X, a osoba s izokromosomom i(Xq) predstavlja prepoznatljiv Turnerov sindrom. Primjer kariotipa: 46,X,i(Xq). 3.2.2. INTERKROMOSOMSKE STRUKTURNE ABERACIJENajčešći tip interkromosomskih aberacija su translokacije koje nastaju kao posljedica prebačaja genetičkog materijala jednog homolognog kromosoma na drugi ili izmjene kromosomskih fragmenata između dva i više heterologa. Razlikujemo recipročne i Robertsonove translokacije. Robertsonova translokacija ili centrična fuzija događa se samo između akrocentričnih kromosoma. Nakon lomova koji nastaju u centromeri ili blizu centromere dolazi do spajanja q krakova akrocentričnih kromosoma, dok se p kraci gube. Gubitak p krakova kompenzira se genima s drugih p krakova akrocentričnih kromosoma te je stoga ova vrsta translokacija balansirana aberacija i uglavnom nema fenotipskih posljedica za nositelja. Ukoliko ova aberacija nastane kao svježa, u 3% slučajeva može se javiti neka veća promjena. Primjer kariotipa: 45,XX,der(13;21)(q10;q10) - mirni nositelj Robertsonove translokacije Recipročne translokacije predstavljaju prebačaj odlomljenih kromosomskih fragmenata između dva ili više kromosoma. Ova vrsta translokacije može biti intersticijska ili terminalna. Primjer kariotipa: 46,XX,t(2;5)(q21;q31) - mirni nositelj recipročne translokacije. Osobe koje su nositelji Robertsonove ili recipročne translokacija mogu pored nebalansiranih gameta stvarati i balansirane gamete te tako imati i zdravu djecu. Stoga se tim osobama preporuča prenatalna dijagnostika (npr. amniocenteza). Na žalost, nositelji translokacija otkrivaju se tek nakon više spontanih pobačaja ili rođenja malformiranog djeteta. Sindrom Turner - 46,X,i(Xq) Turnerov sindrom je također klinički prepoznat znatno ranije od otkrića njegova genetskog uzroka (Turner, 1932.god.), a predstavlja rijetki primjer mutacije spojive s gotovo normalnim trajanjem života. Učestalost iznosi 1: 2500 ženske novorođenčadi, a pretpostavlja se da se tek 1 : 40 djece s Turnerovim sindromom rađa, dok preostali bivaju spontano pobačeni u prvim mjesecima trudnoće.
Parcijalna monosomija i parcijalna trisomija jednog kromosomskog
kraka u kombinaciji čine strukturnu mutaciju, tzv. izokromosoma. Mogu postojati anomalije srca (20%) i anomalije bubrega (40-60%). Odrasle osobe dosegnu visinu od približno 150 cm, uz primarnu amenoreju, sterilnost i izostanak sekundarnih spolnih oznaka. Umjesto ovarija postoje samo fibrozni tračci, a stanica zametnog epitela nema. Psihički je razvoj normalan u većine, a u manje od 20% djece javlja se mentalna zaostalost. Životna prognoza djeteta s Turnerovim sindromom ovisi o postojanju i težini anomalija srca i bubrega, a rast u visinu i fertilitet ne mogu se popraviti. Nasuprot tome, supstitucijskom cikličkom terapijom estrogenima i progesteronom u doba inače očekivanog puberteta, može se izazvati pojava sekundarnih spolnih oznaka, te izbjeći pojava psihičkih smetnji i rana osteoporoza. ZAKLJUČAK U ovoj temi sam obradio aberacije kromosoma koje se javljaju u čovjeka. Radom sam želio objasniti neke probleme i njihove uzroke, te razjasniti zašto dolazi do takvih bolesti. Nažalost, medicina kao znanost se još nije dovoljno razvila da bismo izliječili ili barem pravovremeno zaustavili te mutacije, te trenutno jedini mogući način za postupanje s oboljelima je pružanje njege i ljubavi koja im je itekako potrebna u njihovom životnom putu. Saznali smo koliko se ranije može saznati hoće li novorođenče biti zdravo, načine na koje ćemo to saznati, te da li možemo poduzeti išta da barem smanjimo postotak mogućnosti da se bolest pojavi. Saznali smo zbog kojih se promjena događaju neke bolesti, ali ipak nismo uspjeli saznati zašto dolazi do tih promjena. Stoga se nadam da će u slijedećem stoljeću medicina ipak dovoljno se razviti da otklonimo i još jedan spektar bolesti od kojih trenutno nemamo obrane. LITERATURA:
|