Что такое кариотип


КАРИОТИП - это... Что такое КАРИОТИП?

КАРИОТИП

(от карио... и греч. typos — образец, форма), совокупность признаков хромосомного набора (число, размер, форма хромосом), характерных для того или иного вида. Постоянство К. каждого вида поддерживается закономерностями митоза и мейоза. Изменение К. может происходить вследствие хромосомных и геномных мутаций. Обычно описание хромосомного набора проводится на стадии метафазы или поздней профазы и сопровождается подсчётом числа хромосом, морфометрией, идентификацией центромеры (первичной перетяжки), ядрышко-вого организатора (вторичной перетяжки), спутника и т. д. Большое распространение получило выявление особенностей строения хромосом благодаря дифференциальному окрашиванию их отд. участков специфич. красителями. Результаты анализа К. представляются в виде идиограмм, цитологич. карт, карио-грамм. Проанализированы К. многих тысяч растений, животных и человека. Сравнит, анализ К. широко используется в систематике (кариосистематика).

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

кариоти́п

совокупность признаков хромосомного набора, характерная для каждого биологического вида. К таким признакам относятся число, размер и форма хромосом, положение на хромосомах первичной перетяжки (центромеры), наличие вторичных перетяжек, чередование гетерохроматиновых и эухроматиновых участков и др. Кариотип служит «паспортом» вида, надёжно отличающим его от кариотипов других видов. Постоянство всех признаков видового кариотипа обеспечивается точными процессами распределения хромосом по дочерним клеткам в митозе и мейозе (эти процессы могут нарушаться при хромосомных мутациях). При изучении кариотипа, которое обычно проводят на стадии метафазы клеточного цикла, используют микрофотографирование, специальные способы окраски хромосом и др. методы. Результаты представляют в виде карио-граммы (систематизированное расположение хромосом, вырезанных из микрофотографии) или идиограммы – схематического изображения хромосом, расположенных в ряд по мере убывания их длины. Сравнительный анализ кариотипов используют в кариосистематике для определения путей эволюции кариотипов, выяснения происхождения домашних животных и культурных растений, для выявления хромосомных аномалий, ведущих к наследственным болезням, и т.д.

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

dic.academic.ru

Кариотип

Кариотип — набор хромосом, специфический для каждого вида организмов; характеризуется определенным количеством хромосом и особенностью их строения.

Кариотипом иногда называют визуальное представление полного хромосомного набора (кариограмы).

Номенклатура

С целью систематизации цитогенетических описаний разработана Международная цитогенетическая номенклатура (International System for Cytogenetic Nomenclature, ISCN), основанная на дифференцированном окраске хромосом, которая позволяет подробно описать отдельные хромосомы и их участки. Запись имеет следующий формат:

[номер хромосомы] [плечо] [номер участка]. [номер полосы]

длинное плечо хромосомы обозначают буквой q, короткое — буквой p, хромосомные аберрации обозначают дополнительными символами. Также в научной литературе часто можно встретить такие обозначения: FN — фундаментальное число, это суммарное количество хромосомных плеч; 2n — диплоидный набор хромосом.

Определение кариотипа

Внешний вид хромосом существенно меняется в течение клеточного цикла: в течение интерфазы хромосомы локализованы в ядре, как правило, деспирализовани и труднодоступные для наблюдения, поэтому для определения кариотипа используются клетки в одной из стадий их деления — метафазе митоза.

Процедура определения кариотипа

Для процедуры определения кариотипа могут быть использованы любые популяции делящихся клеток, для определения человеческого кариотипа используется или одноядерные лейкоциты, извлеченные из пробы крови, распределение которых провоцируется добавлением митогенов или культуры клеток, активно делятся в норме (фибробласты кожи, клетки костного мозга). Обогащение популяции клеточной культуры проводится остановкой деления клеток на стадии метафазы митоза добавлением колхицина — алкалоида, что блокирует образование микротрубочек и «растяжение» хромосом к полюсам деления клетки и препятствует тем самым завершение митоза.

Полученные клетки в стадии метафазы фиксируют, окрашивают и фотографируют под микроскопом; из набора полученных фотографий формируют систематизированный кариотип — нумерованный набор пар гомологичных хромосом (аутосом). Изображения хромосом при этом ориентируют вертикально короткими плечами вверх, их нумерацию проводят в порядке убывания размеров, пару половых хромосом помещают в конец набора.

Исторически первые детализированные кариотипы, позволявшие проводить классификацию по морфологии хромосом выходили окраской по Романовскому — Гимзе, однако дальнейшая детализация структуры хромосом в кариотипе стала возможной с появлением методик дифференциального окрашивания хромосом.

Классический и спектральный кариотипы

Пример определения транслокации по комплексу поперечных меток (полоски, классический кариотип) и по спектру участков (цвет, спектральный кариотип).

Для получения классического кариотипа используется окраски хромосом различными красителями или их смесями: в силу различий в связывании красителя с различными участками хромосом окрашивание происходит неравномерно и образуется характерная полосчатая структура (комплекс поперечных меток, англ. Banding), что отражает линейную неоднородность хромосомы и специфическая для гомологичных пар хромосом и их участков (за исключением полиморфных районов, локализуются различные аллельных вариантов генов). Первый метод окраски хромосом, позволяет получить такие высокодетализированных изображения, был разработан шведским цитологом Касперсоном (Q-окраска) Используются и другие красители, такие методики получили общее название дифференциального окрашивания хромосом:

  • Q-окрашивание — окрашивание по Касперсоном акрихин-ипритом исследованию под флуоресцентным микроскопом. Чаще всего применяется для исследования Y-хромосом (быстрое определение генетического пола, выявленные транслокаций между X и Y-хромосомами или между Y-хромосомой и аутосомами, скрининг мозаицизма с участием Y-хромосом)
  • G-окрашивания — модифицированное окраски по Романовскому — Гимзе. Чувствительность выше, чем в Q-окрашивания, поэтому используется как стандартный метод цитогенетического анализа. Применяется при выявлении небольших аберраций и маркерных хромосом (сегментированных иначе, чем нормальные гомологичные хромосомы)
  • R-окрашивание — используется акридинового оранжевый и подобные красители, при этом окрашиваются участки хромосом, нечувствительны к G-окрашивания. Используется для выявления деталей гомологичных G или Q-негативных участков сестринских хроматид или гомологичных хромосом.
  • C-окраска — применяется для анализа центромерных районов хромосом, содержащих конститутивный гетерохроматин и вариабельной дистальной части Y-хромосомы.
  • T-окрашивание — применяют для анализа теломерные районов хромосом.

В последнее время используется методика так называемого спектрального кариотипирование (флюоресцентная гибридизация in situ, англ. Fluorescence in situ hybridization, FISH), состоящий в окраске хромосом набором флуоресцентных красителей, которые связываются со специфическими областями хромосом. В результате такого окрашивания гомологичные пары хромосом приобретают идентичные спектральные характеристики, не только существенно облегчает выявление таких пар, но и облегчает выявление межхромосомные транслокаций, т.е. перемещений участков между хромосомами — транслоцированние участки имеют спектр, отличающийся от спектра остальных хромосомы.

Анализ кариотипов

Сравнение комплексов поперечных меток в классической кариотипа или участков со специфическими спектральными характеристиками позволяет идентифицировать как гомологичные хромосомы, так и отдельные их участки, позволяет детально определять хромосомные аберрации — внутри- и межхромосомные перестройки, сопровождающиеся нарушением порядка фрагментов хромосом (делеции, дупликации, инверсии , транслокации). Такой анализ имеет большое значение в медицинской практике, позволяя диагностировать ряд хромосомных заболеваний, вызванных как грубыми нарушениями кариотипов (нарушение числа хромосом), так и нарушением хромосомной структуры или множественностью клеточных кариотипов в организме (мозаицизм). Номенклатура

Кариотип 46, XY, t (1, 3) (p21; q21), del (9) (q22): показаны транслокация (перенос фрагмента) между 1-й и 3-й хромосомами, делеция (потеря участка) 9-й хромосомы . Маркировка участков хромосом дана как по комплексам поперечных меток (классическая кариотипизация, полоски), так и по спектру флуоресценции (цвет, спектральная кариотипизация).

Для систематизации цитогенетических описаний была разработана Международная цитогенетическая номенклатура (International System for Cytogenetic Nomenclature, ISCN), основанная на дифференциальном окрашивании хромосом и позволяет детально описывать отдельные хромосомы и их участки.

Запись имеет следующий формат:

[Номер хромосомы] [плечо] [номер участка]. [Номер полосы]

длинное плечо хромосомы обозначают буквой q, короткое — буквой p, хромосомные аберрации обозначаются дополнительными символами.

Таким образом, 2-я полоса 15-го участка короткого плеча 5-й хромосомы записывается как 5p15.2.

Для кариотипа используется запись в системе ISCN 1995 года, что имеет следующий формат:

  • [Число хромосом],
  • [половые хромосомы],
  • [особенности].

Для обозначения половых хромосом у разных видов используются различные символы (буквы), которые зависят от специфики определения пола таксона (различные системы половых хромосом). Так, у большинства млекопитающих женский кариотип гомогаметен, а мужской гетерогаметен, соответственно, запись половых хромосом самки XX, самца — XY. У птиц же самки гетерогаметного, а самцы гомогаметным, то есть запись половых хромосом самки ZW, самца — ZZ.

В качестве примера можно привести такие кариотипы:

  • нормальный (видовой) кариотип домашнего кота: 38, XY
  • индивидуальный кариотип лошади с «лишним» X-хромосомой (трисомия по X-хромосоме): 65, XXX
  • индивидуальный кариотип домашней свиньи с делеций (потерей участка) длинного плеча (q) 10-й хромосомы 38, XX, 10q-
  • индивидуальный кариотип мужчины с транслокации 21-х участков короткого (p) и длинного плеч (q) 1-й и 3-й хромосом и делец 22-го участка длинного плеча (q) 9-й хромосомы 46, XY, t (1 3) (p21; q21), del (9) (q22)

Поскольку нормальные кариотипы является видоспецифичными, то разрабатываются и поддерживаются стандартные описания кариотипов разных видов животных и растений, в первую очередь домашних и лабораторных животных и растений.

Аномальные кариотипы и хромосомные болезни

Нормальные кариотипы человека — 46, XX (женский) и 46, XY (мужской). Нарушение нормального кариотипа у человека возникают на ранних стадиях развития организма: в случае если такое нарушение возникает при гаметогенезе, в котором продуцируются половые клетки родителей, кариотип зиготы, образовавшейся при их слиянии, также оказывается нарушенным. При дальнейшем распределении такой зиготы все клетки эмбриона и развился из него организма имеют одинаковый аномальным кариотипом.

Однако нарушения кариотипа могут возникнуть и на ранних стадиях дробления зиготы, развившегося из такой зиготы организм содержит несколько линий клеток (клеточных клонов) с различными кариотипа, такая множественность кариотипов всего организма или отдельных его органов называется мозаицизм.

Как правило, нарушения кариотипа у человека сопровождаются множественными пороками развития; большинство таких аномалий несовместимо с жизнью и приводят к самопроизвольным абортам на ранних стадиях беременности. Однако довольно большое количество плодов (~ 2.5%) с аномальным кариотипом доношуеться до окончания беременности.

Некоторые болезни человека, вызванные аномалиями кариотипов

Кариотип Болезнь Комментарий

  • 47, XXY; 48, XXXY; Синдром Клайнфельтера полисомии по X-хромосоме у мужчин
  • 45X0; 45X0 / 46XX; 45, X / 46, XY, 46 а, X iso (Xq) Синдром Шерешевского — Тернера моносомии по X хромосоме, в том числе и мозаицизм
  • 47, XXX; 48, ХХХХ, 49, ХХХХХ полисомии по X хромосоме Наиболее часто — трисомия X
  • 47, ХХ, 21 +; 47, XY, 21 + Синдром Дауна Трисомия по 21-й хромосоме
  • 47, ХХ, 18+; 47, XY, 18+ Синдром Эдвардса Трисомия по 18-й хромосоме
  • 47, ХХ, 13 +; 47, XY, 13 + Синдром Патау Трисомия по 13-й хромосоме
  • 46, XX, 5р-синдром кошачьего крика делеция короткого плеча 5-й хромосомы
  • 46 XX или ХУ, 15Р-. Синдром Прадера-Вилли Аномалия 15 хромосомы

Кариотип некоторых биологических видов

Каждый вид организмов имеет характерный и постоянный набор хромосом. Количество диплоидных хромосом часто отличается от вида к виду:

Кариотип гоминид

У человека нормальный кариотип состоит из 46 хромосом, тогда как у шимпанзе, и гориллы — 48.

info-farm.ru

Для чего проводят исследование кариотипа? | Проблемы мужского и женского бесплодия и методы их решения

Что такое исследование кариотипа?

Каждый из супругов при вступлении в брак мечтает о том, что рано или поздно в их доме будет раздаваться звонкий смех малыша. Однако не всем суждено познать, что такое быть родителями. Бесплодные пары сегодня (к сожалению!!!) не редкость. Однако медицинская наука постоянно разрабатывает и внедряет в практику новые информативные методики, позволяющие выявить точную причину заболевания. И исследования кариотипа – одна из них.

Нарушения в генетическом материале одного из супругов (или сразу у обоих) нередко приводит к бесплодию. При этом какой-либо особой клинической картиной такие изменения не проявляются.

Что такое кариотип человека

Все живые организмы на земле отличаются не только внешне. Для каждого вида характерен определенный, свойственный только ему, набор хромосом, получивший название кариотип. В кариотипе человека — 46 хромосом. 44 (или 22 пары) – это аутосомы, которые присутствуют в соматических клетках и являются одинаковыми у мужчин и у женщин. И 2 – это половые хромосомы, которые определяют пол человека. У женщины половые хромосомы одного типа (ХХ), у мужчины – разных (ХY). Соответственно, женский кариотип – 46, ХХ; мужской кариотип – 46, ХY.

Хромосомный набор содержит всю генетическую информацию о своем обладателе. Он остается неизменным на протяжении всей жизни человека. Кариотип будущего ребенка несет в себе половину генетической информации от отца, и половину – от матери.

При бесплодии это необходимое исследование!

Кариотипирование – необходимое обследование при бесплодии

Чаще всего исследование кариотипа проводят при бесплодии в том случае, когда другие причинные факторы были исключены. Но в последнее время все чаще данное исследование назначается как обязательное при комплексном обследовании, так как генетический дефект может сочетаться с иными причинами, и играть среди прочих роковую роль. Ведь именно нарушения в строении и количестве хромосом зачастую приводят к невозможности зачатия и порокам плода.

Исследование кариотипа относится к группе цитогенетических методов. Выделяют 2 вида кариотипирования:

  • пренатальное – исследование хромосомного набора плода;
  • изучение генетического материала пациента.

Показания

Основными показаниями к исследованию кариотипа являются:

  • наличие в анамнезе 2 и более самопроизвольных выкидышей;
  • бесплодие;
  • олигозооспермия;
  • необструктивная форма азооспермии
  • первичная (или вторичная) аменорея;
  • замершая беременность;
  • случаи детской смертности на первом году жизни или рождения в семье мертвого ребенка;
  • рождение ребенка с врожденными сочетанными пороками;
  • задержка развития малыша (как физического, так и умственного;
  • генетические заболевания у родителей и близких родственников;
  • подозрение на генетическую патологию по имеющимся внешним признакам (например: специфическая форма черепа, пальцев рук, аномалии наружных половых органов, глаз, носа и т.д.);
  • обследование доноров генетического материала.

Какие бывают отклонения от нормы?

Кариотип: отклонения от нормы

Кариотип закладывается на начальных стадиях формирования организма. И уже тогда может произойти неправильная закладка кариотипа. В случае, когда сбои возникают в процессе оогенеза или сперматогенеза соответственно у женщины и у мужчины образования   (при гаметогенезе) у будущих родителей, генетический материал зиготы, который поступает от родителей, уже поврежден. И как только такая зигота начинает делиться, все клетки получают «бракованный» кариотип.

Чаще всего зародыши с «неправильным» кариотипом  погибают на маленьких сроках беременности. Это происходит по причине наличия у них различных сочетанных пороков, при которых невозможно дальнейшее развитие. У женщины происходит выкидыш. В некоторых случаях (их доля составляет 1,5-2%), плод все же выживает, и беременность заканчивается рождением ребенка с аномальным кариотипом. При этом уже в первые часы жизни определяются признаки врожденных генетических аномалий, что приводит к необходимости исследования кариотипа такого малыша.

К основным генетическим аномалиям относятся:

  • болезнь Дауна;
  • синдром Патау;
  • синдром Эдвардса;
  • синдром Клайнфельтера;
  • синдром Шерешевского – Тернера;
  • синдром кошачьего крика;
  • полисомии по X хромосоме.

К нарушениям кариотипа относятся так же изменения, затрагивающие непосредственно структуру хромосом:

  • транслокации – перестройки, происходящие между разными хромосомами, и характеризующиеся переносом фрагмента одной хромосомы на другую;
  • делеции – утрата хромосомой определенного участка;
  • инверсии – разворот фрагмента хромосомы на 180°;
  • дупликации – появление дополнительной копии определенного участка хромосомы, которая может располагаться непосредственно за дуплицируемым участком, либо в другом месте этой же хромосомы, либо совсем в другой хромосоме.

Подготовка к кариотипированию

Анализ не стоит сдавать на голодный желудок. За 3-4 недели до его проведения стоит исключить прием антибактериальных препаратов.

Рекомендуется в день анализа не проходить иного обследования, включая лабораторные тесты, требующие строгой подготовки.

Как проводят кариотипирование?

Проведение кариотипирования

Пациенту производят забор крови, из которой в последующем выделяются лимфоциты. Биологический материал анализируется на стадии, когда клетка вступает в процесс деления. Для этого клетки помещают в пробирку и стимулируют, чтобы запустить механизмы митоза. Через несколько дней, когда можно рассмотреть хромосомы, процесс останавливают (для этого используют определенные вещества).

Клетки помещают на предметное стекло, окрашивают с помощью специальных красителей и рассматривают под световым микроскопом. Такая методика исследования позволяет рассмотреть структурные особенности хромосом, их форму и размеры, наличие неоднородных зон и мест нахождения перетяжек.

Полученное в микроскопе изображение фиксируется с помощью фотоаппарата (для получения более точной картины — несколько раз). Далее снимки изучаются и анализируются.

Чтобы получить максимально достоверный результат, исследуется кариотип нескольких клеток (11 или 13).

Полученные результаты изучают специалисты генетики. Если в кариотипе обоих портеров (или одного) выявляются какие-либо отклонения, специалист определяет, является ли она причиной бесплодия. В случае положительного ответа, чтобы минимизировать действие данного фактора и избавиться от диагноза «бесплодие», для данной пары составляется индивидуальная схема дальнейших действий.

Если риск врожденных аномалий у будущего малыша остается высоким, рекомендуется при наступлении беременности провести исследование генетического материала плода. Данная процедура проводится на ранних сроках, является высокоинформативной и позволяет не допустить рождения ребенка с комплексными, тяжелыми и даже не совместимыми с жизнью пороками.

Пренатальная диагностика бывает нескольких видов:

Неинвазивная – включает в себя УЗИ плода и биохимическое исследование крови на присутствие в ней специфических маркеров. Все эти методы являются безопасными, однако не дают возможности «увидеть» кариотип ребенка.

Инвазивная – включает в себя забор генетического материала плода (например, околоплодных вод, пуповинной крови) посредством проникновения в матку. Данная методика позволяет исследовать кариотип и выявить генетические заболевания будущего ребенка. Из-за риска осложнений, инвазивное вмешательство проводится только при наличии показаний.

narozhaem.ru

Биология

09 февраля 2011 Оглавление:1. Кариотип

2. Номенклатура

3. Аномальные кариотипы и хромосомные болезни4. Кариотип некоторых биологических видов

Рис. 1. Изображение набора хромосом и систематизированный женский кариотип 46 XX. Получено методом спектрального кариотипирования.

совокупность признаков полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида, данного организма или линии клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора.

Определение кариотипа

Внешний вид хромосом существенно меняется в течение клеточного цикла: в течение интерфазы хромосомы локализованы в ядре, как правило, деспирализованы и труднодоступны для наблюдения, поэтому для определения кариотипа используются клетки в одной из стадий их деления — метафазе митоза.

Процедура определения кариотипа

Для процедуры определения кариотипа могут быть использованы любые популяции делящихся клеток, для определения человеческого кариотипа используется либо одноядерные лейкоциты, извлечённые из пробы крови, деление которых провоцируется добавлением митогенов, либо культуры клеток, интенсивно делящихся в норме. Обогащение популяции клеточной культуры производится остановкой деления клеток на стадии метафазы митоза добавлением колхицина — алкалоида, блокирующего образование микротрубочек и «растягивание» хромосом к полюсам деления клетки и препятствующего тем самым завершению митоза.

Полученные клетки в стадии метафазы фиксируются, окрашиваются и фотографируются под микроскопом; из набора получившихся фотографий формируются т. н. систематизированный кариотип — нумерованный набор пар гомологичных хромосом, изображения хромосом при этом ориентируются вертикально короткими плечами вверх, их нумерация производится в порядке убывания размеров, пара половых хромосом помещается в конец набора.

Исторически первые недетализованные кариотипы, позволявшие проводить классификацию по морфологии хромосом получались окраской по Романовскому — Гимзе, однако дальнейшая детализация структуры хромосом в кариотипах стала возможной с появлением методик дифференциального окрашивания хромосом.

Классический и спектральный кариотипы

Рис. 2. Пример определения транслокации по комплексу поперечных меток и по спектру участков.

Для получения классического кариотипа используется окраска хромосом различными красителями или их смесями: в силу различий в связывании красителя с различными участками хромосом окрашивание происходит неравномерно и образуется характерная полосчатая структура, отражающая линейную неоднородность хромосомы и специфичная для гомологичных пар хромосом и их участков. Первый метод окраски хромосом, позволяющий получить такие высокодетализированные изображения, был разработан шведским цитологом Касперссоном Используются и другие красители, такие методики получили общее название дифференциального окрашивания хромосом:

  • Q-окрашивание — окрашивание по Касперссону акрихин-ипритом с исследованием под флуоресцентным микроскопом. Чаще всего применяется для исследования Y-хромосом
  • G-окрашивание — модифицированное окрашивание по Романовскому — Гимзе. Чувствительность выше, чем у Q-окрашивания, поэтому используется как стандартный метод цитогенетического анализа. Применяется при выявлении небольших аберраций и маркерных хромосом
  • R-окрашивание — используется акридиновый оранжевый и подобные красители, при этом окрашиваются участки хромосом, нечувствительные к G-окрашиванию. Используется для выявления деталей гомологичных G- или Q-негативных участков сестринских хроматид или гомологичных хромосом.
  • C-окрашивание — применяется для анализа центромерных районов хромосом, содержащих конститутивный гетерохроматин и вариабельной дистальной части Y-хромосомы.
  • T-окрашивание — применяют для анализа теломерных районов хромосом.

В последнее время используется методика т. н. спектрального кариотипирования, состоящая в окрашивании хромосом набором флуоресцентных красителей, связывающихся со специфическими областями хромосом. В результате такого окрашивания гомологичные пары хромосом приобретают идентичные спектральные характеристики, что не только существенно облегчает выявление таких пар, но и облегчает обнаружение межхромосомных транслокаций, то есть перемещений участков между хромосомами — транслоцированные участки имеют спектр, отличающийся от спектра остальной хромосомы.

Анализ кариотипов

Сравнение комплексов поперечных меток в классической кариотипии или участков со специфичными спектральными характеристиками позволяет идентифицировать как гомологичные хромосомы, так и отдельные их участки, что позволяет детально определять хромосомные аберрации — внутри- и межхромосомные перестройки, сопровождающиеся нарушением порядка фрагментов хромосом. Такой анализ имеет большое значение в медицинской практике, позволяя диагностировать ряд хромосомных заболеваний, вызванных как грубыми нарушениями кариотипов, так и нарушением хромосомной структуры или множественностью клеточных кариотипов в организме.

Просмотров: 16280
>

www.muldyr.ru


Смотрите также