Absolventská práce. Vendula Švehlová

Transkript

1 Vyšší odborná škola zdravotnická a střední zdravotnická škola Praha 1, Alšovo nábřeží 6 Absolventská práce Vendula Švehlová Gonozomové aberace nalezené prenatálně a postnatálně ve vybrané cytogenetické laboratoři Studijní obor: Diplomovaný zdravotní laborant Vedoucí práce: MUDr. Vladimír Gregor Datum odevzdání práce: Datum obhajoby: červen 2017 Praha 2017

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem absolventskou práci vypracovala samostatně a všechny použité parametry jsem uvedla podle platného autorského zákona v seznamu použité literatury a zdrojů informací. V Praze 18. dubna 2017 Podpis

3 Poděkování Děkuji RNDr. Ivě Hazdrové a MUDr. Vladimíru Gregorovi za odborné vedené absolventské práce.

4 Souhlasím s tím, aby byla moje absolventská práce půjčována v knihovně Vyšší odborné školy zdravotnické a Střední zdravotnické školy, Praha 1, Alšovo nábřeží 6. Podpis

5 Abstrakt Vendula Švehlová Gonozomé aberace nalezené prenatálně a postnatálně ve vybrané cytogenetické laoratoři Vedoucí práce: MUDr. Vladimír Gregor Absolventská práce, Praha 2017 VOŠZ a SZŠ, Praha 1, Alšovo nábřeží 6 V této diplomové práci s názvem Gonozomové aberace nalezené prenatálně a postnatálně ve vybrané cytogenetické laboratoři se zabývám problematikou konkrétních případů aberací pohlavních chromozomů detekovanými v Thomayerově nemocnici v Praze, při oddělení lékařské genetiky v cytogenetické laboratoři. Cytogenetika jako taková zde hraje klíčovou roli, proto se na samém začátku práce dotýkám historie a pokroků tohoto, relativně mladého, oboru. Teoretická část této práce definuje cytogenetiku obecně a dále vysvětluje důležité pojmy, které v sobě zahrnuje, jako chromozomy, jejich diferenciaci, lidský karyotyp atd. Následuje část věnovaná obecné charakteristice chromozomových aberací včetně jejich rozdělení a popisu vzniku. Dále jsou již popsány samotné gonozomové aberace a jednotlivé syndromy jimi způsobené. Ty jsou detekovány na základě cytogenetických vyšetření, provedeného postnatálně či prenatálně, které zde též popisuji. Navazuje praktická část, která obsahuje souhrn výsledků vyšetření gonozomů v určitém časovém období v této laboratoři. Vycházela jsem z dokumentace cytogenetické laboratoře. U každého roku je uveden počet vyšetření a případný nález, syndrom a indikace vyšetření. Z tohoto přehledu je zřejmé, že nejčastěji postnatálně zachycovanou gonozomovou aberací je Turnerův syndrom. Prenatálně je nejčastěji diagnostikován syndrom Klinefelterův. Pro příklad uvádím kazuistiky konkrétních případů. V závěru poukazuji nejen na četnost opakovaně zachycených případů, ale také na důležitost prenatálních i postnatálních vyšetření, které na základě dnes již velmi přesných metod prokáží či vyloučí postižení způsobené strukturní aberací či změnou počtu pohlavních chromozomů a dále umožní s tímto faktem nakládat dál. Klíčová slova: Gonozomy, chromozomy, aberace, cytogenetika, postnatální vyšetření, prenatální vyšetření

6 Resüme Vendula Švehlová Gonosomale Aberrationen, prenatal und postnatal festegestellt im ausgewählten zytogenetischen Labor Berater: MUDr. Vladimír Gregor Abschlussarbeit, Praha 2017 VOŠZ a SZŠ, Praha 1, Alšovo nábřeží 6 In meiner Diplomaarbeit mit dem Titel Gonosomale Aberrationen, prenatal und postnatal festegestellt im ausgewählten zytogenetischen Labor befasse ich mich mit der Problematik konkreter Fälle der Geschlechtshormonbeschädigung, die in der Thomayer-Universitätsklinik in Prag, im zytogenetischen Labor der Abteilung der medizinischer Genetik detektiert wurden. Die Zytogenetik selbst spielt hier eine Schlüsselrolle, deshalb erwähne ich am Anfang meiner Arbeit die Geschichte und Fortschritte dieser relativ jungen Fachrichtung. Der theoretische Teil dieser Arbeit definiert die Zytogenetik allgemein und erklärt die wichtigen Begriffe wie Chromosomen, ihre Differenzierung, menschlichen Karyotyp usw.. Dann folgt ein Teil, der sich der Allgemeincharakteristik der Chromosomalaberrationen widmet, einschliesslich ihrer Einteilung und Beschreibung der Entstehung. Weiter sind spezifische Gonosomalaberrationen beschrieben und auch Syndrome, die durch diese verursacht sind. Sie werden durch zytogenetische Analyse erkannt prenatal oder postnatal. Es folgt ein praktischer Teil, der die Ergebnisse der Gonosomaluntersuchung während eines konkreten Zeitabschnitts enthält. Ich stütze mich auf die Unterlagen dieses zytogenetischen Labors. Für jedes Jahr sind die Untersuchungszahl, eventueller Befund Syndrom und die Untersuchungsindikation angeführt. Die haufigste postnatal registrierte Gonosomalaberration ist Turner-Syndrom, prenatal erfasste dann Klinefelter-Syndrom. Wie Beispiel lege ich konkrete Kasuistik vor. Zum Abschluss weise ich hin nicht nur auf die Haufigkeit der Syndrome, sondern auch auf die Wichtigkeit der pranatalen und postnatalen Untersuchungen. Schlüsselwörter: Gonosomen, Chromosomen, Aberrationen, Zytogenetik, prenatal postnatal, Analyse

7 Obsah 1 Úvod Literární přehled... 9 Historie cytogenetiky... 9 Cytogenetika Karyotyp Chromozomy Morfologie chromozomů Euchromatin a heterochromatin Autozomy a gonozomy Cytogenetické vyšetření Barvící techniky v cytogenetice Cytogenetické změny Chromozomové aberace a varianty Gonozomové aberace Klinické projevy chromozomových aberací: Klinickocytogenetické vyšetření Indikace prenatálního vyšetření Indikace postnatálního vyšetření Přehled metod a postupy zpracování materiálu k vyšetření Praktická část Kazuistiky Obrázky patologických karyotypů Diskuze Závěr Seznam obrázků a tabulek Seznam zkratek Seznam použité literatury a zdrojů informací... 53

8 1 Úvod Výskyt chromozomových abnormalit v karyotypu jedince představuje v klinické praxi nemalý problém. Díky stále se rozvíjejícím genetickým oborům jako cytogenetika a molekulární biologie a s tím i zdokonalujícím se cytogenetickým metodám však lze takové aberace odhalit včas. To umožňují vyšetření prenatální, tedy vyšetření nenarozeného dítěte a postnatální, kdy jde o vyšetření u narozených. Indikace těchto vyšetření jsou různá. Na jejich základě je pak, dle stanovení diagnózy, možné zhodnotit, do jaké míry budou následky aberací závažné a navrhnout následné opatření. Gonozomové aberace jsou obecně častější variantou chromozomálních aberací, než aberace autozomů, jsou však méně závažné. Jejich záchyt v konkrétní cytogenetické laboratoři je v rámci jednotlivých roků velmi variabilní, je rok, kdy není žádný záchyt gonozomových aberacích, nebo rok, kdy je jich odhaleno hned několik. Cílem této práce je zmapovat výskyt gonozomových aberací za určité časové období v konkrétní cytogenetické laboratoři, jeho vyhodnocení ve smyslu nejčastěji se vyskytujících syndromů a objasnit problematiku závažnosti aberací a s tím související navrhované ukončení těhotenství, v případě prenatálních nálezů. Vyšetření karyotypu hraje klíčovou roli při diagnostice nejrůznějších syndromů. Vzhledem k tomu, že s vyšetřovacími metodami v klinické cytogenetice, díky které dnes můžeme v cytogenetických laboratořích odhalovat řadu závažných genetických poruch na úrovni chromozomů, je spjat objev a položení počátků genetiky jako takové, je třeba dotknout se lékařské genetiky také z historického hlediska. 8

9 2 Literární přehled Historie cytogenetiky Již v roce 1869 izoloval německý chemik Johann Friedrich Miescher látku, která tvoří buněčné jádro (lat. Nukleus). Tuto látku nazval jako nuklein. Díky této sloučenině byl, byť o několik desetiletí později, zaveden název DNA, tedy deoxyribonukleová kyselina. Pro své výzkumy používal Miescher obvazy z nemocnic nasáklé hnisem. Hnis obsahuje velké množství leukocytů, z jejíž jader lze DNA dobře izolovat. Miescher dále zjistil, že stejnou sloučeninu obsahují také jádra spermií a oocytů. (Až ve letech 20. století se však objasnila skutečná funkce DNA). Rudolf Virchow, badatel německého původu, je další významnou osobností. Významně ovlivnil pozdější vývoj buněčné biologie a medicíny, především patologie. Jako první popsal buňku jako částici, která je živoucí sama o sobě a do určité míry autonomní. Tento fakt byl potvrzen až o několik desítek let později díky pokusům s tkáňovými a buněčnými kulturami. Virchov popsal organismus jako organizovaný útvar, kde každá buňka má svou specifickou funkci. Životní projevy jsou pak výsledkem kooperace všech buněk. Poruchy na buněčné úrovni se tedy musí projevit onemocněním organismu. Jako první popsal leukémii. Rudolf Virchow je považován za zakladatele moderní medicíny, jeho objevy se staly důležitým bodem, z kterého se zrodila moderní genetika. Přelom 70. a 80. let 19. století byl významný z hlediska popsání teorie buněčného dělení, o které se zasloužili němečtí badatelé Walther Fleming a Eduard Adolf Strasburger. Dokázali, že základem buněčného dělení je dělení jádra. Fleming zavedl pojem mitóza (řecky mitos vlákno). Vláknité útvary vytváří vnitřní část každého buněčného jádra. Pro svou dobrou barvitelnost byly nazvány chromozomy. K přesnému popisu meiózy a mitózy a potvrzení chromozomové teorie přispěl také český zoolog František Vejdovský ( ). Na počátku 20. století byly potvrzeny Mendelovy zákony. Jedním z vědců, kteří se o to zasloužili, byl holandský botanik Hugo de Vries. Dokázal, že dědičná informace je variabilní, občas podléhá různým změnám mutacím, z nichž některé mohou být evolučně významné. Fakt, že došlo ke znovuobjevení Mendelových zákonů, byl významný pro rozvoj cytogenetiky. 9

10 V roce 1902 americký lékař Walter Sutton vyslovil názor, že Mendelovy dědičné vlohy leží na chromozomech a dojde-li k oplodnění, kombinují se rodičovské vlohy díky chromozomovým sadám od matky a otce. Chromozomovou teorii dědičnosti dále propracoval německý lékař Theodor Boveri. V této době také proběhla řada experimentů francouzského biologa A. Carrela, který kultivoval tkáně in vitro. Ty též významně ovlivnily pozdější vývoj cytogenetiky. Prokázalo se, že buňky jsou schopny dlouhodobého přežívání i mimo původní organismus, přemístíme-li je do izotonického roztoku s vhodnými živinami, mluvíme o živném médiu. Vzniká technika, která se později uplatňuje v cytogenetickém zpracování, jako základní technika cytogenetického vyšetření, díky průkazu, že chromozomy jde nejlépe izolovat z dělících se buněk kultuře. V roce 1906 se poprvé objevuje termín genetika, který zavedl Brit William Bateson. V roce 1909 je zaveden pojem gen, jako popis základní materiální jednotky dědičnosti, dánským botanikem Wilhelmem Johansssenem. Po roce 1919 stoupl zájem o výzkum chromozomů potom, co americký genetik T.H.Morgan se svým týmem spolupracovníků zveřejnil výsledky dlouholetých experimentů s octomilkami. Definitivně potvrzuje fakt, že chromozomy jsou nositeli genetické informace, která je v nich obsažena ve formě genů. Geny jsou zde lineárně za sebou uspořádány a podle Morgana jsou neměnné. Jednotlivé geny řídí vytváření určitého znaku a lze je ztotožnit s daným úsekem na chromozomu. Výsledky Morganových experimentů ukázaly cestu ke genetickému mapování a významně přispěly k vývoji cytogenetiky jako samostatného odvětví genetiky. Ve 40. letech, na základě studií anglického mikrobiologa Freda Griffita, který definoval transformační látku v suspenzi usmrcených bakterií, bylo americkým lékařem O.T.Averyem objeveno, že jde o DNA. Byl to jeden z prvních důkazů, že materiálním nosičem genetické informace jsou nukleové kyseliny. Následné výzkumy ukázaly, že DNA je univerzální nosič dědičné informace u všech buněčných organismů a u mnoha virů. Dosud však nebyla DNA morfologicky a strukturně definovaná. J.D.Watson, F.H.Compton Crick a R.Franklinová později, díky rentgenovým difrakčním snímkům poprvé popsali DNA jako dvoušroubovici. Práce Watsona a Cricka, která byla publikovaná v roce 1954, byla stavebním kamenem nového oboru molekulární biologie. Na počátku 50. let 20. století byl publikován postup izolace chromozomů s použitím hypotonického roztoku. V roce 1956 byl stanoven přesný počet chromozomů v lidském karyotypu. Roku 1959 byl pak popsán první patologický karyotyp (trizomie 21. chromozomu). 10

11 O to se zasloužil Francouz J.Lejeune se svými spolupracovníky. V tomto roce byly též popsány gonozomové aberace u Turnerova a Klinefelterova syndromu. V roce 1960 bylo, díky prvnímu použití fytohemaglutininu, zavedeno postnatální cytogenetické vyšetření kultivace lymfocytů z periferní krve. Tento rok je též významný pro schválení denverské nomenklatury chromozomů, podle které byly chromozomy rozděleny, podle velikosti a tvaru, do 7 skupin A G. Na přelomu 60. a 70. let se začínají používat speciální pruhovací techniky k barvení chromozomů. Díky tomu je možná přesná identifikace všech chromozomů. Z těchto technik vychází pařížská nomenklatura chromozomů, schválena v roce V dalších letech se výrazně rozvíjí nové odvětví molekulární cytogenetika a nové molekulárně genetické metody. Vzhledem k velkému pokroku v genetice a rozšíření nových metod bylo třeba zavést nová pravidla zápisu cytogenetických nálezů. V roce 1995 se schválila nová mezinárodní cytogenetická nomenklatura, ISCN Tato pravidla a předpisy zpřesnil zápis některých chromozomových nálezů a také nově zavedl mezinárodní popis FISH. Rok 2005 je významný pro vydání nových pravidel mezinárodní cytogenetické nomenklatury ISCN Jde o některá upřesnění v zápisu chromozomových nálezů a výsledků FISH. Nové poznatky a zavádění řady nových technik v molekulární biologie do cytogenetiky vyžadují v roce 2009 nové vydání - ISCN Nové poznatky a zavádění řady nových technik molekulární biologie do cytogenetiky vyžadují v roce 2016 nové vydání ISCN Může se zdát, že se cytogenetika, na úkor stále se rozvíjejícím metodám molekulárně biologických, postupně ze scény genetických metod vytratí. Zkušenosti genetických poraden však zdůrazňují, že rutinní cytogenetická diagnostika nejspíš zůstane jednou z nejspolehlivější a zároveň nejlevnějších metod v klinické genetice. ( 1 ) 11

12 Cytogenetika Chromosomy (chroma barva, soma těleso) byly popsány již v 19. století. Byly charakterizovány jako drobné barvitelné útvary v živočišných i rostlinných buňkách. V roce 1903 prokázali Sutton a Boveri jejich souvislost s dědičností. Hlavním předmětem cytogenetiky jsou tedy chromosomy jako takové, jejich struktura a funkce. Cytogenetika člověka se začala rozvíjet v roce V té době Tjio a Levan prokázali, že člověk disponuje 46 chromosomy (nikoliv 48, jako primáti). První choroba, u které byla popsaná chromozomální aberace byl Downův syndrom. Dalším důležitým objevem cytogenetiky byl objev barvících technik na počátku 70. let. Stěžejním se také stalo zavedení metod molekulární cytogenetiky v 80. a 90. letech. Cytogenetika postupně prokázala změny chromozomů u vrozených vad, infertilitě, nádorových onemocnění a dalších chorob. Vyšetření chromozomů hraje proto nejdůležitější roli v diferenciální diagnostice a prevenci závažných postižení člověka. ( 2 ) Karyotyp Karyotypem člověka se rozumí kompletní sada chromozomů, které jsou zde řazeny dle dohodnutých kritérií. Karyotyp je pro každý druh specifický. Normální lidský karyotyp se skládá z 46 chromozomů (diploidní počet 2n), tedy 23 párů chromozomů. 22. párů tvoří somatické chromozomy, autozomy a jeden pár pohlavní chromozomy, gonozomy X a Y. Ženy mají pár XX chromozomů, muži XY. Pro popis karyotypu člověka je používán mezinárodní cytogenetická nomenklatura ISCN (An International Systém for Human Cytogenetic Nomenclature 2009). Karyotyp ženy se zapisuje jako 46, XX, mužský karyotyp 46, XY. Autosomy se dělí podle tvaru a velikosti do 7 skupin, označených písmeny A G. ( 3 ). Skupina A zahrnuje chromozomy 1-3. Tyto jsou nejdelší. Chromozomy 1 a 3 jsou metacentrické, chromozom 2 je submetacentrický. Do skupiny B patří chromozomy 4 a 5. Jsou dlouhé a submetacentrické. Skupina C obsahuje chromozomy 6-12, které jsou střední submetacentrické. Svým tvarem i velikostí sem spadá i heterochromozom X. Ve skupině D se nachází velké akrocentrické chromozomy Skupina E obsahuje malé submetacentrické chromozomy

13 Skupinou F jsou malé metacentrické chromozomy 19 a 20. Skupinu G tvoří malé, akrocentrické chromozomy 21 a 22, tvarem a velkostí k nim patří také gonozom Y. ( 2 ) Základní identifikace chromozomů je založena na jejich tvaru a velikosti. Jednotlivé chromozomy se specifikují podle pruhování, kterého se docílí barvením, různými barvícími technikami. ( 3 ). 13

14 Obr. č. 1 Normální ženský karyotyp Obr. č. 2 Normální mužský karyotyp 14

15 Chromozomy Chromozomy představují soubor vláknitých nukleoproteinových útvarů, které tvoří jadernou hmotu chromatin. Každý chromozom je složen ze dvou významných složek, a to z vlákna deoxyribonukleové kyseliny, tedy DNA a ze specifických proteinů, histonů a nehistonových proteinů. Základní stavební jednotkou chromozomu je chromozomové, nebo též chromatinové vlákno, které je tvořeno DNA a histony. Histony rozdělujeme do několika skupin, H1 H4. Každý tento typ má v chromatinovém vlákně své specifické umístění a funkci. Histony H2A, H2B, H3 a H4 tvoří oktamerový komplex, kolem kterého je omotané vlákno DNA. Histony H1 jsou k DNA připojeny zvnějšku. Celý tento útvar vlákno DNA, histonový oktamer a molekula H1, se nazývá nukleozom. Nukleozom je základní stavební jednotkou chromozomového vlákna, které připomíná nit s navlečenými korálky. Chromatinové vlákno prochází během buněčného cyklu výraznými změnami. Během interfáze, před začátkem mitózy je protažené. Chromozom tak může připomínat dlouhou, tenkou nit. Uvádí se, že průměrná délka chromatinového vlákna tvořící jeden chromozom je 5 cm. Celková délka všech chromozomů haploidní sady je jeden metr. Od počátku jaderného dělení do metafáze se však chromatinové vlákno ohýbá a skládá. Tím se chromozom zkrátí téměř na setinu délky, kterou měl původně (délka samotného chromatinového vlákna však zůstává beze změny. Chromozomy jsou poté širší a pod mikroskopem výraznější. Tento děj je označován jako kondenzace či spiralizace chromozomu. Takové chromozomy se dobře barví jadernými barvivy, dají se tak rozlišit a spočítat, což je velmi významné pro cytogenetické vyšetření.( 1 ) Morfologie chromozomů Cytogenetické vyšetření je zaměřeno na chromozomy v metafázi. Každý chromozom v této fázi má zřetelnou centromeru a raménka s telomerami. Centomera je místo na chromozomu, které se v optickém mikroskopu jeví jako zaškrcení. 15

16 Centromera rozděluje chromozom na krátká (p) a dlouhá (q) raménka. Zajišťuje spojení dvou dceřiných chromatid po replikaci DNA a je místem úponu vlákna dělícího vřeténka. Chromozomy s absencí centromery zůstávají na konci dělení buňky v cytoplazmě a dojde k jejich odbourání. ( 4 ) Dle polohy centromery se chromozomy člověka rozdělují do 3 skupin: Metacentrické, kdy se centromera nachází přímo ve středu chromozomu. Raménka p a q mají přibližně stejnou délku. Chromozomy submetacentrické jsou centromerou rozděleny na dlouhá a krátká raménka, která se zřetelně liší svou délkou. Akrocentrické chromozomy se vyznačují centromerou uloženou blízko konce chromozomu, krátká raménka jsou velmi krátká. ( 3 ) Terminální část chromozomu se nazývá telomera. Její specifická struktura brání vzájemnému spojení chromozomů (molekul DNA) v jádře buňky. Jejich další funkcí je ochrana vlákna DNA před destrukčním vlivem exonukleáz. ( 4 ) Euchromatin a heterochromatin Na chromozomech se pomocí speciálních barvících technik dají rozlišit světlejší a tmavé části, jde o tzv. pruhování, neboli banding. Úseky chromozomu, které se barví slaběji, jsou označovány jako euchromatin. Tmavší části jako heterochromatin. Úseky heterochromatinu jsou pozorovatelné i v interfázickém jádře jako barvitelné hrudky chromatin. Pro jejich DNA je typická silná spiralizace a nevykazuje známky transkripční aktivity v průběhu celého buněčného cyklu. Replikuje se později, než DNA euchromatinových úseků. Euchromatin tvoří především unikátní, neopakující se sekvence DNA. V oblasti euchromatinu se nachází většina genů. Úseky heterochromatinu jsou tvořeny převážně z repetitivních úseků, které geny neobsahují. Uplatňují se v organizaci struktury chromozomu, při párování homologních chromozomů, při crossing overu, chrání důležité strukturní geny. Heterochromatin se dělí na konstitutivní a fakultativní. Heterochromatin konstitutivní se vyskytuje v oblasti centromer chromozomů, jde o centromerický heterochromatin. Dále ho nalézáme druhově specificky na raménkách určitých chromozomů. V lidském karyotypu se heterochromatinové úseku objevují na chromozomech 1, 9, 16 a Y. Fakultativní heterochromatin vzniká kondenzací druhého (a dalších) X chromozomu, a to zhruba 16. den poté, co došlo k oplodnění. 16

17 Kondenzovaný pohlavní chromozom X je zřetelný v jádře v interfázi jako plankonvexní tělísko při jaderné membráně. Označuje se jako sex chromatin, X chromatin nebo Baarovo tělísko. Proces kondenzace chromozomu X v jednotlivých buňkách je náhodný děj. Výjimka je u morfologicky změněných chromozomů X. V takovém případě je aberovaný chromozom přednostně inaktivován.,,v linii dceřiných buněk je inaktivován (spiralizován) vždy týž chromozom. Žena je z hlediska většiny genů lokalizovaných na X chromozomu mozaika. U některých buněk je funkční maternální, u některých paternální chromozom. Fenotypový projev takového jevu byl popsán M. Lyonovou, proto o něm někdy mluvíme jako o lyonizaci. Spiralizovaný chromatin chromozomu X má pozdější nástup replikace. Hodnocení X chromatinu nám umožňuje orientačně vyšetřit heterochromozomy v interfázních jádrech. K vyšetření se používají buňky stěrů bukální sliznice či buňky vlasových folikulů. Ženy mají X chromatin pozitivní v 10 40% vyšetřených jader, zatímco u mužů je negativní. Hodnocení X chromatinu se využívá u vrcholových sportovních soutěžích žen nebo se jím dají odhalit odchylky v počtu heterozomů X. ( 4 ) Autozomy a gonozomy Chromozomy rozdělujeme podle toho, zda se podílí přímo při determinaci pohlaví, či nikoliv, na autozomy a gonozomy. Autozomy jsou nepohlavní, somatické chromozomy. Každý pár autozomů v somatických buňkách má dva morfologicky identické chromozomy, které obsahují stejné geny. Jejich alely se však mohou lišit. Gonozomy jsou pohlavní chromozomy. Jejich kombinace je určováno pohlaví jedince. Ženy mají ve své chromozomové výbavě dva pohlavní chromozomy X, jejich karyotyp je tedy XX. V mužském karyotypu je charakteristický jeden gonozom Y a jeden X. Zapisuje se jako XY. Mezi pohlavnímu chromozomy X a Y jsou značné rozdíly v utváření a obsahu genetické informace. Proto jsou označovány jako hterochromozomy. X chromozom patří do skupiny submetacentrických chromozomů a je středně velký. Chromozom Y je akrocentrický, menší velikosti. 17

18 Chromozom X Na tomto gonozomu je známo kolem 200 genů, jejichž funkce je zcela objasněna. Je zde množství genů, které podmiňují tvorbu pohlavních znaků a primárně se zde nachází geny, které řídí řadu fyziologicky významných procesů, především metabolické děje, srážení krve, nervovou činnost, svalovou funkci či zrakové schopnosti. Pro disfunkce a choroby způsobené mutacemi genů chromozomu X je typická pohlavně vázaná dědičnost. Nejčastěji se jedná o formu gonozomálně recesivní dědičnosti. Recesivní znak se u ženy většinou neprojeví, jelikož je kompenzovaný dominantní alelou druhého X chromozomu. To vysvětluje skutečnost, že ženy bývají zdravými přenašečkami dané alely. Postiženi bývají výhradně muži, protože na chromozomu Y chybí odpovídající genové lokusy. (Výjimku tvoří pouze některé geny v PAR oblastech). Defektní alela na X chromozomu tedy není v konstituci XY kompenzována. Chromozom Y Gonozom Y nese mnohem méně funkčních genů, než ostatní chromozomy. Převažují zde úseky, které jsou tvořeny nekódující DNA obsahující repetitivní sekvence, kde se nenacházejí žádné geny. Většina genů chromozomu Y je uložena v částech PAR, které jsou shodné na obou gonozomech. Pohlavní diferenciace může být proto ovlivněna jen méně početnou skupinou genů, které se nacházejí mimo region PAR. Velmi významný je gen SRY, který je uložený v pruhu Yp11.3. Jeho produkt proteinové povahy způsobuje během fetálního vývoje přeměnu ambivalentních gonád na testes, která jsou schopny produkovat testosteron. Ten působí na další utváření mužských pohlavních znaků. Není-li SRY přítomen, nebo je-li mutován, dojde z nezralých gonád k vytvoření vaječníků. Mezi další významné geny ovlivňující spermatogenezi patří AZF1, DAZ a USP9Y. Jejich mutace, respektive delece přispívá k závažným poruchám v reprodukci či úplné sterilitě. ( 1 ) Cytogenetické vyšetření Vyšetření chromozomů se provádí v jaderných, dělících se buňkách. Přímé zpracování buněk pro toto vyšetření je možné z tkání, v které je přirozená vysoká mitotická aktivita, jako kostní dřeň, trofoblast či některé druhy nádorů. Ve většině tkání je nutná krátkodobá kultivace buněk, v rámci několika dní nebo dlouhodobá, několikatýdenní. 18

19 Buňky jsou běžně kultivovány v kultivačních lahvičkách s kultivačním médiem, které obsahuje sérum s růstovými faktory. Důležitá je pro buněčné kultury teplota 37 C a stálé ph. U dlouhodobých kultur také 5% CO2 v atmosféře termostatu. Amniocyty, CVS a tkáň roste i v mediu, periferní krev (lymfocyty ) se dělí až po přidání fytohemaglutininu U postnatálních vyšetření se obvykle kultivují lymfocyty získané z periferní krve, stimulované hemaglutininem. Pokud chceme získat buňky z bioptické tkáně, je třeba je před kultivací mechanicky a enzymaticky rozvolnit. Několik hodin před samotným zpracování dané kultury se přidává kolchicin, který rozrušuje dělící vřeténko a buněčné dělení je tak zastaveno v metafázi. Zamezí seřazení chromozomů do ekvatoriální roviny a oddělení sesterských chromatid. Jednotlivé chromozomy jsou tak rozloženy po celé buňce. Mluvíme o tzv. c metafázi. Působením hypotonického roztoku dosáhneme ještě optimálnějšího rozprostření chromozomů, díky tomu, že hypotonie způsobí zvýšení buněčného napětí (tlaku uvnitř buňky). Následně pomocí kyseliny octové a metanolu dochází k fixaci směsi, poté suspenzi nakapeme na podložní sklíčko a barvíme. Barvící techniky v cytogenetice Možností cytogenetického barvení je mnoho, avšak v praxi se využívá jen několik postupů. Základní barvící technikou barvení chromozomů bylo barvení eosin-methylenovou modří (Giemsovým barvivem. Dnes se používá obchodní název Wright). Získáme tak homogenně zbarvené chromozomy. Tento postup je využíván pouze pro hodnocení počtu chromozomů a k detekci chromatinových zlomů. Potřebujme-li však rozeznat jednotlivé chromozomy v karyotypu a pro jejich strukturální hodnocení a hodnocení přestaveb, se používají diferenciálně diagnostické metody pruhování banding. Základní metodou vyšetření chromozomů je G pruhování, tedy barvení Giemsovým ( Wright) barvivem po ovlivnění chromozomů trypsinem. R pruhování (reverzní), představuje barvení Giemsovým (Wright) barvivem poté, co dojde k zahřátí preparátů. Při tomto typu pruhování se barví části, které jsou při G pruhování světlé. Je využíváno pro zvýraznění telomer. C pruhování (centromerické) docílíme delším působení trypsinu. Heterochromatinové úseky jsou jediné, které jsou po barvení výraznější. Používá se při morfologickém hodnocení chromozomů s úseky heterochromatinu. Q pruhování spočívá v barvení s použitím 19

20 fluorescenčního barviva quinakrinu. Tato metoda je nejstarší. Dnes je však používána výjimečně, vzhledem k tomu, že barvení není stálé. Míra kvality chromozomového vyšetření je závislá na stupni spiralizace hodnocených chromozomů, tzn. jejich délce a počtu pruhů, které lze hodnotit. V c metafázi je možné rozlišit asi 300 pruhů v rámci jedné sady. V prometafázi rozlišíme i více než 1200 pruhů. Chceme-li získat více buněk v prometafázi, dosáhneme toho synchronizací buněčného dělení a kratší expozicí kolchicinu. Metoda se používá ke zjišťování drobných strukturních přestaveb. Cytogenetické změny Změny v počtu chromozomů, či změny jejich částí mohou v různé míře ovlivňovat fenotypy různých organismů. Početní (numerické) abnormality chromozomů se označují jako ploidie (řecky ploos násobný). Kompletní nebo normální chromozomální výbavě říkáme euploidní ( z řeckého eu správný, dobrý). Pokud organismus ve své buňce nese nadbytečnou sadu chromozomů, mluvíme o polyploidii, (řecky poly četný, různý). Úroveň ploidie je dána základním chromozomovým číslem, které se označuje písmenem n. Diploidní buňky obsahují dvě sady chromozomů., tedy 2n. Triploidní buňky tři chromozomové sady, označují se tedy 3n, tetraploidní sady 4n. Dojde-li ke ztrátě, nebo naopak ke zmnožení jednotlivých chromozomů či jejich segmentů, kdy tento změněný počet není násobkem haploidní sady, jedná se o aneuploidii, (z řeckého an, tedy ne, bez ). U organismů s aneuploidií se většinou objevují genetické abnormality různého typu. Rozdílem mezi aneuploidií a polyploidií je rozsah početních změn na úrovni genomu a chromozomové sady. Pro aneuploidii jsou charakteristické změny pouze u části genomu, většinou dochází ke ztrátě či zmnožení jednotlivých chromozomů. Při polyploidii se numerické změny týkají celých sad chromozomů. Aneuploidie proto častěji než polyploidie zapříčiňují genetickou nevyváženost. V cytogenetice se dále rozlišují také různé typy změn strukturálních. Například může dojít ke spojení určité části jednoho chromozomu s jiným chromozomem nebo je daný úsek chromozomu začleněn v obráceném pořadí. Tyto změny se označují jako strukturní přestavby chromozomů. ( 5 ) 20

21 Chromozomové aberace a varianty Pod pojmem chromozomové aberace rozumíme všechny odchylky chromozomů, a to jak numerické, tak strukturní, zjišťované pomocí cytogenetických a molekulárně cytogenetických metod. Chromozomové aberace jsou důsledkem, na chromozomy působících, mutačních procesů. Strukturní změny se můžou týkat rozličně velkého segmentu. Je důležité brát v potaz, že i ten nejmenší rozlišitelný chromozomový úsek, představuje velké množství genů. Chromozomové aberace se dle typu postiženého chromozomu, jejich lokalizace a rozsahu různorodě projevují ve fenotypu. Od chromozomových aberací se odlišují chromozomové varianty, které odráží morfologickou variabilitu chromozomů, jsou podmíněné odchylkami v množství heterochromatinu. Nejčastější jsou změny na dlouhém raménku chromozomu Y. V případě autozomů je největší variabilita pozorována v oblasti satelitů a krátkých ramen chromozomů skupiny D a G. Další významná varianta se týká chromozomů 1, 9 a 16, u nichž dochází k prodloužení v místě primární konstrikce. Většina nositelů variant má normální fenotyp, občas se vyskytnou nespecifické abnormality. Vznik chromozomových aberací Aberace se mohou týkat buďto počtu, nebo struktury autozomů i gonozomů. Numerické aberace: Jde o změnu počtu chromozomů, která se liší od normálního diploidního počtu 46 chromozomů. Takové aberace dělíme do tří skupin, a to na polyploidii, aneuploidii a mixoploidii. Polyploidie, tedy znásobení sady chromozomů, v sobě zahrnuje např. triploidii trojnásobek haploidního počtu, kdy místo 23 párů chromozomů nalézáme v karyotypu 69 chromozomů. Při tetraploidii jde o čtyřnásobný počet. Polyploidie jako takové ve všech buňkách se za fyziologických podmínek nevyskytují příliš často. U každého jedince se však i za normálních okolností najdou některé buňky polyploidní, většinou jde o buňky tkání ve stádiu regenerace. Každý počet chromozomů, který není celý násobkem haploidního počtu, vyznačující se pouze násobkem či naopak absencí homologního chromozomu označujeme jako aneuploidii. 21

22 Jediná možná monozomie slučitelná se životem je o monozomie chromozomu X. Trisomie slučitelné se životem jsou trisomie chromozomu 21 (Morbus Down), trizomie chromzomu 13 ( M. Patau), trizomie chromzomu 18 - (M. Edwards) a trizomie pohlavních chromozomů. Ostatní trizomie mohou být pouze v mozaice. Vznik ostatních trizomií je možný, ale je letální, nalézán pouze v tkáních potracených plodů. Nejčastěji trizomie 16, 22. Příčinou aneuploidie je ztráta homologního chromozomu při meiotickém či mitotickém dělení nebo naopak neoddělení jednoho z dvojice chromozomů v anafázi v průběhu dělení buňky. Mixoploidie, neboli mozaika, znamená přítomnost dvou či více genetickyodlišných buněčných linií. Vyskytne-li se nondisjunkce (nesprávný rozchod chromozomů v anafázi) nebo ztráta chromozomu v průběhu meiotického dělení, budou stejným způsobem postižené všechny buňky, které se vyvinou z příslušné zygoty s aneuploidním počtem chromozomů. Dojde-li k tomuto však při dělením mitotickém, bude postižena jen část somatických buněk a organismus bude disponovat dvěmi či více buněčnými klony s odlišným počtem chromozomů, mluvíme tedy o chromozomové mozaice. Strukturní aberace: Vznikají vlivem změny struktury chromozomů. Předpokladem jejich vzniku jsou zlomy chromozomů, u nichž nedochází k reparaci do původního stavu. Většinou se objevují duplikace zdvojení nebo chybění části genetického materiálu, tedy delece, či kombinace obou těchto variant. Nejčastější strukturní aberace Inverze - otočení daného úseku chromozomu o 180. Chromozomová část má obrácené pořadí jednotlivých lokusů. Rozlišujeme chromozomy paracentrické a pericentrické. Paracentrické zahrnují centromeru, pericentrické se týkají jen ramének. Delece - chybění úseku chromozomu.. Delece mohou být terminální nebo intersticiální. Prstencový chromozom - dojde ke zlomům a následné ztrátě koncových úseků chromozomu. Zbytek chromozomu se spojí a vytvoří kruhový útvar, prstenec. Translokace - patří mezi nejčastější strukturní aberace. Jde buďto o přenos určitého segmentu v rámci jednoho chromozomu, nebo o přenos části z jednoho chromozomu na jiný chromozom. 22

23 Translokace se rozdělují na reciproké translokace (balancované) a translokace Robertsonské. Reciproká translokace vzniká v případě, dojde-li k současnému zlomu dvou nehomologních chromozomů a vzájemné výměně fragmentů. Občas vznikají komplexní přestavby, kdy se účastní více chromozomů. Typické jsou hlavně pro nádorový karyotyp. Celkový počet chromozomů zůstává 46. Tento typ translokací se objevuje poměrně často, výskyt je asi 1:500. Nejčastěji jsou diagnostikovány u párů, u kterých opakovaně dochází ke spontánním potratům nebo po narození dítěte s vrozenými vývojovými vadami (v důsledku nebalancovaného karyotypu). Poté, co je zjištěno nosičství balancované translokace je možnost, v rámci genetického poradenství, že se stanoví riziko postiženého dítěte. Riziko se pohybuje v průměru v rozmezí 1-10%. Balancovaná translokace neovlivňuje fenotyp. Výjimkou je však efekt pozice. Přemístěním daného genu na místo, kde podléhá regulačnímu vlivu jiného genu, může dojít ke změně jeho exprese a funkce. Robertsonské translokace vznikají zlomem dvou akrocentrických chromozomů v oblasti centromery a následným spojením dlouhých ramének chromozomu. Tato přestavba je též nazývána centrickou fúzí. Dojde ke ztrátě krátkých ramének obou chromozomů. Celkový počet chromozomů je 45. Přestavba je však funkčně balancovaná. Fenotyp nositele není ovlivněn. Velký význam má nepravidelná segregace chromozomů do gamet. Skoro u všech případů tohoto typu translokace se vytváří šest typů gamet třemi způsoby segregace. Podobně, jako je tomu u translokace reciproké. Většina gamet disponuje nebalancovanou chromozomální výbavou. Gamety jsou disomické a nullisomické, menší část obsahuje běžný či balancovaný haploidní komplement. Míra ohroženosti těhotenství u rodičů s Robertsonovou translokací závisí na druhu postižených chromozomů. Obecně je v tomto případě míra spontánních abortů vyšší. Izochromozom - chromozom skládající se pouze ze dvou dlouhých, nebo dvou krátkých ramen. Chyba nastává při dělení, kdy se chromozom nerozdělí správně, tedy podélně tak, aby obsahoval obě chromatidy, ale dojde k rozdělení příčnému. ( 6 ) 23

24 Dicentrické chromozomy - Chromozomy disponující dvěmi centromerami. Vznikají buďto díky fúzi dvou různých chromozomových fragmentů, které obsahují centromeru (zvláštní typ translokace), nebo k jejich vzniku dojde zdvojením určitého úseku jednoho chromozomu (zvláštní typ duplikace). Fragilní místa - Specifický druh mutace, jejímž důsledkem je rozrušení kondenzace chromozomového vlákna. Fragilní místa se tedy v mikroskopu jeví jako zvláštní nebarvitelné úseky. Nejznámějším fragilním místem je tzv. FRAXA na chromozomu X, který je zodpovědný za vznik syndromu fragilního chromozomu X. ( 1 ) Numerické aberace: Numerické autozomální aberace jsou nejčastější příčinou poškození plodu s letálním dopadem. Tento typ aberací je slučitelný se životem pouze v případě aberací určitých chromozomů (viz výše) Numerické gonozomální aberace: Zatímco gonozomové polysomie nejsou příliš časté, množství typů gonozomových mozaiek můžeme považovat za relativně vysoké. Můžeme mluvit o mozaice buněk s normálními pohlavními chromozomy (46, XX / 46, XY ) či s různými gonozomovými aberacemi numerickými (45,X / 46, XX / 46, XXX). Strukturní gonozomové aberace představují delece, prstencovité chromozomy, izochromozomy, inverze a translokace vztahující se na pohlavní chromozomy X a Y. Gonozomové aberace Oproti aberacím autozomálním jsou aberace pohlavních chromozomů rozmanitější a jejich závažnost je nižší. Fenotypově se projevují anomáliemi vnitřních i vnějších pohlavních orgánů, následně může docházet k poruchám reprodukce. 24

25 Čím vícekrát se v karyotypu jedince objevuje nadpočetný chromozom X, tím je razantnější mentální retardace postiženého jedince. Je mnoho klinických indikací, u kterých je třeba se zvýšenou pravděpodobností předpokládat možnost abnormality gonozomů. S tím souvisí nutnost cytogenetického, popřípadě molekulárně biologického vyšetření, hlavně v případech, kdy puberta nastupuje později, v případech infertility, amenorey či výskytu obojetného genitálu. Aneuploidie chromozomů X a Y patří mezi nejčastější genetické anomálie člověka. Jejich celková incidence je asi 1 na porodů. Jejich znaky ve fenotypu, které jsou vyvolané těmito chromozomovými poruchami, jsou méně závažné než u aberací autozomálních. Je to podmíněné především inaktivací X chromozomu a malým počtem genů na chromozomu Y. Nejčastější poruchy gonozomů u živě narozených dětí trizomie (XXX, XXY, XYY). U spontánních abortů jsou však vzácné. Naopak monozomie X chromozomu, tedy Turnerův syndrom, není tolik častá u živě narozených dětí. Je však nejčastěji zjišťovanou chromozomální anomálií u spontánních potratů. Strukturní abnormality gonozomů se objevují vzácněji. Nejčastější je izochromozom dlouhého raménka X, i (Xq). Nalézáme ho ve všech buňkách či mozaikové formě asi u 15% žen s Turnerovým syndromem. U gonozomálních abnormalit se objevují mozaiky častěji, než u autozomálních aberací. ( 7 ) Turnerův syndrom, 45, X Absence jednoho X chromozomu v ženském karyotypu. Turnerův syndrom se vyskytuje přibližně u 1 z 2000 živě narozených dětí ženského pohlaví, je však jedním z nejčastějších chromozomálních aberací spontánních abortů. Odhadovaná pravděpodobnost činí 1-2% případů. Syndrom byl poprvé popsán v roce Fakt, že jde o absenci jednoho chromozomu X, byl objeven v roce Ve starší literatuře můžeme najít zápis pro karyotyp Turnerova syndromu 45, X0. (Tento zápis však není správný a neměl by se používat. Neexistuje chromozom 0 ) V 99% případů 45, X dochází ke spontánnímu potratu do 28. týdne těhotenství.. Ačkoli je 45, X u plodu často letální (úplná, 45, X), ty, které přežijí, mají míru komplikací relativně nízkou. 25

26 ( 8 ) V tomto případě je přežití umožněno přítomností linie karyotypu 46, XX v některé z tkání, ačkoli se nemusí projevit v periferní krvi. Na rozdíl od ostatních aneuploidií gonozomů je možné ženy s tímto syndromem většinou identifikovat již při narození či před nástupem puberty, díky výrazným fenotypickým znakům. ( 7 ) Původ X chromozomu u Turnerova syndromu: Přibližně 75% pacientek s 45X má tento chromozom maternálního původu. Neexistují fenotypové rozdíly mezi pacientkami s X chromozomem původu maternálního a s chromozomem původu paternálního. Fenotyp: Nízká porodní hmotnost novorozenců Pterygium colli Edém nártu končetin po narození Nižší vzrůst Nízko posazená zadní linie vlasů Širší hrudník Krátké 4. metakarpy Cubitus valgus Srdeční defekty Koarktace aorty Renální strukturální anomálie Amenorhea Nedostatečně vyvinuté sekundární pohlavní znaky Gonády často tvořeny vazivovou tkání Inteligence většinou nezměněná Riziko poruch kognitivních a behaviorálních funkcí Léčba: Zahrnuje aplikaci růstových a pohlavních hormonů. ( 8 ) 26

27 Trisomie chromozomu X, karyotyp 47, XXX Syndrom XXX se vyskytuje v poměru 1: žen. Tyto ženy bývají často vyšší postavy, pohlavní vývoj je u nich většinou normální, avšak s pozdějším nástupem menarche. Častější je oligomenorea. Zhruba 70% případů může mít poruchy učení. ( 9 ) Novorozenci se třemi pohlavními chromozomy X přežívají, a to díky tomu, že dva ze tří těchto chromozomů jsou inaktivovány. To vede k redukci celkové dávky chromozomů X na běžnou úroveň. Takoví jedinci jsou ženského pohlaví, fenotypově téměř normální, občas se sníženou fertilitou a s mírnou formou mentální retardace. ( 10 ) Vážné psychopatologické nálezy a sociální chování jsou zřejmě vzácností, výrazné abnormality v chování však bývají nejčastěji v období přelomu adolescenta a časné dospělosti. Některé ženy s trizomií X jsou prvně diagnostikovány až na klinikách léčby infertility, většina však pravděpodobně zůstává nevyšetřena. Následné studie ukázaly, že u žen s konstitucí XXX dochází k pubertálním změnám v odpovídajícím věku a většinou jsou fertilní, i když mají poněkud zvýšené riziko tvorby chromozomálně abnormálního potomstva. Pro fenotyp syndromu 48, XXXX, tedy tetrasomii chromozomu X je typický výskyt závažnější retardace jak fyzického, tak mentálního vývoje. Při pentasomii chromozomu X - 49, XXXXX je častá těžká vývojová retardace a mnohočetné tělesné vady a to i přesto, že čtyři chromozomy X jsou inaktivní..( 7 ) Klinefelterův syndrom, 47, XXY Příznaky tohoto syndromu poprvé popsal roku 1942 H. F. Klinefelter, po něm je tedy tato chromozomální abnormalita pojmenovaná.(10 ) Jedná se o první gonozomální aberaci, která byla u člověk popsána. Incidence je asi 1/500 novorozenců mužského pohlaví. 27

28 Jedinci s tímto karyotypem jsou fenotypově muži, vykazují však některé sekundární pohlavní znaky typické pro ženské pohlaví. Vždy jsou sterilní. ( 11 ) Výskyt sterility bývá většinou důvodem pro první klinickogenetické vyšetření většiny takto postižených. U některých jedinců se vyvíjí gynekomastie. Vzhledem k tomu, že fenotypické znaky jsou relativně mírné a variabilní, se předpokládá, že velké množství pacientů zůstává nevyšetřeno. Asi u 15% je zachycen mozaikový karyotyp. Tací pacienti mají velmi variabilní fenotypy. Někteří mají dokonce normální vývoj testikulární tkáně. Nejčastější mozaikou je karyotyp je 46, XY / 47 XXY. K jeho vzniku dochází pravděpodobně vlivem ztráty jednoho chromozomu X u plodu s konstitucí XXY v období časného postzygotického dělení.. ( 7 ) Původ karyotypu XXY: Vzniká buď jako důsledek oplození vajíčka s pohlavními chromozomy XX spermií s chromozomem Y, nebo dochází k oplození vajíčka s chromozomem X spermií s chromozomy XY. Přibližně u tří čtvrtin jedinců s tímto syndromem pozorujeme karyotyp XXY. Ne příliš běžné, ale přesto se objevující varianty mohou být také XXYY, XXXY, XXXYY, XXXXY, XXXXYY či dokonce XXXXXY. Všichni jedinci s Klinefelterovým syndromem mají ve svých buňkách jedno či více Baarových tělísek. Mají-li v karyotypu více než dva chromozomy X, mohou se vykazovat jistou mírou nedostatků. Je pravidlem, že každý další nadbytečný chromozom X způsobuje výraznější prohloubení dysmorfických znaků, zhoršení pohlavního vývoje a závažnější snížení intelektu, takže abnormalita fenotypových znaků je daleko vyšší.. ( 7 ). U pacientů se také můžou objevit poruchy učení, hlavně v oblasti čteného projevu. To bývá důvodem vyžadování si zvláštní pozornosti při vyučování. Mnoho chlapců nemá příliš dobrou psychosociální přizpůsobivost, která je částečně podmíněna "nepřitažlivým" vzhledem postavy. Také jazykové potíže mohou být důvodem k plachosti, vést k nezralosti a nerozhodnosti. ( 7 ) 28

29 Typickými zdravotními komplikacemi bývají: skolióza, plicní emfyzém, trvale zvýšený obsah plynů v plicích poškozuje jejich tkáň, může se vyskytovat osteoporóza a křečové žíly. U 8% pacientů se může rozvinout diabetes mellitus. ( 11 ). Tito muži mají, oproti jiným mužům, zvýšené riziko nádoru prsu. Fenotyp: Vysoký vzrůst, dlouhé končetiny, většinou hubení, spíše eunuchoidní habitus Malá testes Zvětšená prsa Řídké ochlupení, ochlupení ženského typu Syndrom dvou Y, 47, XYY Jde o typický syndrom vázaný k mužskému pohlaví. Charakteristický je pro ně vyšší vzrůst, jinak se dalšími fenotypovými znaky či chováním neliší od mužů s normálním karyotypem 46, XY. ( 10 ) Jeden z 800 až 1000 chlapců disponuje jedním chromozomem Y navíc. Novorozenci mají normální porodní váhu i délku. Později mohou být chlapci s tímto karyotypem vyššího vzrůstu. Puberta a období dospívání probíhá většinou normálně, orientace je heterosexuální. Fertilita je většinou normální. Může se objevit výraznější akné. Typickým projevem bývá zhoršená motorika, u takových chlapců je zřejmá jistá nemotornost. ( 8 ) Asi polovina pacientů s tímto syndromem vyžaduje zvláštní pozornost při školním vyučování. Je to dané opožděním jazykových schopností a jistá forma dyslexie. Úroveň jejich testů IQ se pohybuje většinou 10 až 15 bodů pod průměrem. Rodiče, u jejichž dítěte byl prenatálně nebo postnatálně prokázán karyotyp XYY, se často velmi zajímají, zda bude jeho chování ovlivněno touto chromozomální konstitucí. U mužů s nálezem XYY byly sice popsány poruchy pozornosti, hyperaktivita a impulzivita, avšak výrazná agresivita nebo psychopatologické poruchy rozhodně nepatří k běžným projevům tohoto syndromu. Tuto skutečnost je třeba zdůraznit, neboť v 60. a 70. letech 20. století byly publikovány zprávy o tom, že ve vězeních a ústavech pro duševně nemocné se zejména u 29

30 chovanců s vysokou postavou objevuje ve zvýšené frekvenci chromozomální nález XYY. V současné době bylo prokázáno, že se tato stereotypní interpretace nezakládá na pravdě. ( 7 ) Nález této aberace u plodu však představuje jeden z nejobtížnějších problémů genetického poradenství při prenatální diagnostice. Nelze přesně stanovit výsledný fenotyp u jednotlivých případů. Původ poruchy, která vede ke vzniku karyotypu XYY, je spojený s nondisjunkcí při II. Meiotickém dělení u jedince mužského pohlaví, kdy dochází ke vzniku spermie s konstitucí YY. ( 7 ) Muži s karyotypem 46, XX Nevyskytuje se příliš často, jeho četnost je 1: Fenotyp je mužský, ale s hypogonadismem. Je zde sterilita. Molekulárně genetickými metodami se u nich prokazuje translokace sekvence chromozomu Y, která obsahuje geny pro tvorbu spermií SRY či TDF, na jiný chromozom. Nejčastěji jím bývá chromozom X, dále potom také autozomy 15 nebo 22. ( 9 ) Klinické projevy chromozomových aberací: Některé znaky nemusí činit postiženému jedinci potíže a mohou být pouze projevem přirozené variability. Kombinací těchto znaků s některými dále uvedenými symptomy však už může vznikat typický obraz charakteristický pro určitou geneticky podmíněnou chorobu. Vyšetření karyotypu má proto klíčový význam při diagnostice mnoha syndromů. V lidském karyotypu se mohou objevovat zvláštní chromozomové změny, které nepatří mezi mutace. Jedná se o chromozomové varianty. Přispívají k atypickému utváření určitých chromozomů, nemají však vliv na jedincův fenotyp. Mluvíme o typických projevech polymorfizmu chromozomů. Takové změny postihují buďto segmenty, které neobsahují kódující sekvence genů, nebo části s geny, u kterých změna v jejich počtu nemá vliv na fenotyp daného jedince. 30

31 Typickým příkladem chromozomových variant jsou různě dlouhé, nebo občas zcela chybějící heterochromatinové úseky dlouhých ramének gonozomu Y či rozdíly v délce krátkých ramének akrocentrických chromozomů. Ty mohou mít v extrémním případě stejnou délku jako raménka dlouhá. Konkrétní příklady projevů chromozomových aberací: Poruchy reprodukce Spontánní potraty Poruchy intrauterinního vývoje plodu Poruchy sexuální diferenciace, abnormality v utváření pohlavních žláz a genitálu Poruchy imunity Některá nádorová onemocnění Vrozené vady CNS Vrozené vady nervové činnosti (záškuby, křeče, epileptické záchvaty, ataxie, atd. Vrozené vady vnitřních orgánů Mentální retardace Psychické poruchy (poruchy chování, špatná sociální adaptace) Výrazné zpomalení růstu či celkového fyzického vývoje, nadprůměrně velká či naopak malá postava Atypické obličejové rysy (orofaciální stigmatizace šikmé oči, malé oční otvory,hypertelorismus, netypické čelisti, rozštěpy patra a rtů, abnormální tvar a posazení ušních boltců Abnormality v utváření lebky, popř. hlavy (mikrocefalie nebo dolichocefalie) Vrozené deformace končetin, změny v počtu či utváření prstů (polydaktylie, syndaktylie, arachnodaktylie) Vrozené deformace páteře (rozštěpy) 31

32 3 Klinickocytogenetické vyšetření Prenatální vyšetření slouží k vyšetření plodu před narozením Postnatální vyšetření se týká jedince po narození. Takto se stanovuje chromozomální nález již u novorozenců. Některé syndromy jsou však odhaleny až v dospělosti Indikace prenatálního vyšetření 1. Je-li věk těhotné ženy nad 35 let. V tomto období dochází ke zvýšení rizika nondisjunkčních chromozomových aberací, tedy poruch rozchodu chromozomů v rámci meiotického dělení. 2. Odchylky zjištěné ultrazvukovým screeningem plodu nebo při biochemickém vyšetření séra těhotné ženy. Takové odchylky můžou poukazovat na výskyt chromozomové aberace. Tato vyšetření jsou prováděna u všech gravidních žen. 3. Narození dítěte s chromozomovou aberací z předchozího těhotenství. 4. Patologický průběh gravidity. 5. Zvýšené riziko chromozomové aberace u plodu detekované u gravidní ženy již v minulosti. Jde např. o přenašečky balancovaných translokací. 6. Podléhá-li alespoň jeden z rodičů expozici mutagenních látek. Časté jsou případy expozice profesionální. 7. Psychologická indikace. Prenatální vyšetření je prováděno, pokud se matka obává postižení plodu, ale neexistují pro to racionální důvody. Indikace postnatálního vyšetření 1. Při poruchách reprodukce pacienta, mentální či psychomotorické retardaci, při výskytu atypických fenotypových znaků 2. Vyšetření osob, které jsou často vystaveny mutagenům či jiným genotoxickým faktorům. Zde existuje riziko ohrožení jejich zdravotního stavu. Některé mutagenní látky mají karcinogenní účinky. Dále může být ohrožena jejich schopnost reprodukce, či zdraví jejich potomstva. Cytogenetické vyšetření je proto významnou částí primární prevence chromozomových aberací. 3. Při onkogenetických vyšetřeních, kdy se diagnostikují především získané chromozomové aberace. ( 1 ) 32