Кариотип что это такое


Кариотип - это... Что такое Кариотип?

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

Кариоти́п — совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы).

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 используют, как правило, лимфоциты периферической крови, переход которых от стадии покоя G0 к пролиферации провоцируют добавлением митогена фитогемагглютинина. Для определения кариотипа могут быть использованы также клетки костного мозга или первичная культура фибробластов кожи. Для увеличения числа клеток на стадии метафазы к культуре клеток незадолго перед фиксацией добавляют колхицин или нокадазол, которые блокируют образование микротрубочек, тем самым препятствуя расхождению хроматид к полюсам деления клетки и завершению митоза.

После фиксации препараты метафазных хромосом окрашивают и фотографируют; из микрофотографий формируют так называемый 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 (см. Рис. 1).

Исторически первые недетализованные кариотипы, позволявшие проводить классификацию по морфологии хромосом, получали окраской по Романовскому — Гимзе, однако дальнейшая детализация структуры хромосом в кариотипах стала возможной с появлением методик дифференциального окрашивания хромосом. Наиболее часто используемой методикой в медицинской генетике является метод G-дифференциального окрашивания хромосом.

Классический и спектральный кариотипы

Рис. 2. Пример определения транслокации по комплексу поперечных меток (полоски, классический кариотип) и по спектру участков (цвет, спектральный кариотип).

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 (комплекс поперечных меток, англ. banding), отражающая линейную неоднородность хромосомы и специфичная для гомологичных пар хромосом и их участков (за исключением полиморфных районов, локали­зуются различные аллельные варианты генов). Первый метод окраски хромосом, позволяющий получить такие высокодетализированные изображения, был разработан шведским цитологом Касперссоном (Q-окрашивание) [1] Используются и другие красители, такие методики получили общее название дифференциального окрашивания хромосом:[2]

  • Q-окрашивание — окрашивание по Касперссону акрихин-ипритом с исследованием под флуоресцентным микроскопом. Чаще всего применяется для исследования Y-хромосом (быстрое определения генетического пола, выявление транслокаций между X- и Y-хромосомами или между Y-хромосомой и аутосомами, скрининг мозаицизма с участием 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 (сегментированных иначе, чем нормальные гомологичные хромосомы)
  • 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 (флюоресцентная гибридизация in situ, англ. Fluorescence in situ hybridization, FISH), состоящая в окрашивании хромосом набором флуоресцентных красителей, связывающихся со специфическими областями хромосом[3]. 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 (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 (мозаицизмом).

Номенклатура

Рис.3. 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 позволяющая подробно 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[4], имеющая следующий формат:

[количество хромосом], [половые хромосомы], [особенности][5].

Для обозначения половых хромосом у различных видов используются различные символы (буквы), зависящие 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 гетерогаметны, а самцы гомогаметны, то есть запись половых хромосом самки ZW, самца — ZZ.

В качестве примера можно привести следующие кариотипы:

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

Поскольку нормальные кариотипы являются видоспецифичными, то разрабатываются и поддерживаются стандартные описания кариотипов различных видов животных и растений, в первую очередь домашних и лабораторных животных и растений[6].

Аномальные кариотипы и хромосомные болезни

Основная статья: Хромосомные болезни

Нормальные кариотипы человека — 46,XX (женский) и 46,XY (мужской). Нарушения 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 делении такой зиготы все клетки эмбриона и развившегося из него организма обладают одинаковым аномальным кариотипом.

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

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 достаточно большое число плодов (~2.5 %[источник не указан 1313 дней]) с аномальными кариотипами донашивается до окончания беременности.

Некоторые болезни человека, вызванные аномалиями кариотипов[7],[8] Кариотипы Болезнь Комментарий
47,XXY; 48,XXXY; Синдром Клайнфельтера Полисомия по X-хромосоме у мужчин
45X0; 45X0/46XX; 45,X/46,XY; 46,X iso (Xq) Синдром Шерешевского — Тёрнера Моносомия по X хромосоме, в том числе и мозаицизм
47,ХХX; 48,ХХХХ; 49,ХХХХХ Полисомии по X хромосоме Наиболее часто — трисомия X
47,ХХ, 21+; 47,ХY, 21+ Синдром Дауна Трисомия по 21-й хромосоме
47,ХХ, 18+; 47,ХY, 18+ Синдром Эдвардса Трисомия по 18-й хромосоме
47,ХХ, 13+; 47,ХY, 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 обладает характерным и постоянным набором хромосом. Количество диплоидных хромосом разнится от организма к организму:

Кариотип гоминидов

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

См. также

Примечания

  1. ↑ Caspersson T. et al. Chemical differentiation along metaphase chromosomes. Exp. Cell Res. 49, 219—222 (1968).
  2. ↑ Р. Фок. Генетика эндокринных болезней//Эндокринология (под ред. Нормана Лавина) М., «Практика», 1999
  3. ↑ E. Schröck, S. du Manoir et al.. Multicolor Spectral Karyotyping of Human Chromosomes. Science, 26 Jul 1996; 273 (5274):494 (in Reports)
  4. ↑ ISCN (1995): An International System for Human Cytogenetic Nomenclature, Mitelman, F (ed); S. Karger, Basel, 1995
  5. ↑ ISCN Symbols and Abbreviated Terms//Coriell Institute for Medical Research
  6. ↑ Resources for Genetic and Cytogenetic Nomenclature//Council of Science Editors
  7. ↑ Международная классификация болезней. Врожденные аномалии [пороки развития], деформации и хромосомные нарушения (Q00-Q99), Хромосомные аномалии, не классифицированные в других рубриках (Q90-Q99)
  8. ↑ Хромосомные болезни//НЕВРОНЕТ

dic.academic.ru

Кариотип | Биология

Кариотип можно определить как совокупность хромосом соматических клеток, в том числе особенности строения хромосом. У многоклеточных организмов все соматические клетки содержат одинаковый набор хромосом, т. е. обладают одинаковым кариотипом. У диплоидных организмов кариотип представляет собой диплоидный набор хромосом клетки.

Понятие кариотипа употребляется не столько по отношению к индивиду, сколько по отношению к виду. В этом случае говорят, что кариотип видоспецифичен, то есть каждый вид организмов обладает своим особым кариотипом. И хотя количество хромосом у разных видов может совпадать, но по своему строению они всегда имеют те или иные отличия.

Хотя кариотип в первую очередь является видовой характеристикой, он может несколько различаться у особей одного вида. Наиболее явное отличие — это неодинаковые половые хромосомы у женских и мужских организмов. Кроме того могут возникать различные мутации, приводящие к аномалии кариотипа.

Количество хромосом и уровень организации вида не коррелируют друг с другом. Другими словами, большое количество хромосом не свидетельствует об высоком уровне организации. Так у рака-отшельника их 254, а у дрозофилы только 8 (оба вида принадлежат к членистоногим); у собаки 78, а у человека 46.

Кариотипы диплоидных (соматических) клеток состоят из пар гомологичных хромосом. Гомологичные хромосомы идентичны по форме и генному составу (но не по аллелям). В каждой паре одна хромосома достается организму от матери, другая является отцовской.

Исследование кариотипа

Кариотипы клеток исследуют на стадии метафазы митоза. В этот период клеточного деления хромосомы максимально спирализованы и хорошо видны в микроскоп. Кроме того, метафазные хромосомы состоят из двух хроматид (сестринских), соединенных в области центромеры.

Участок хроматиды между центромерой и теломерой (находится на конце с каждой стороны) называется плечом. У каждой хроматиды два плеча. Короткое плечо обозначают p, длинное — q. Различают метацентрические хромосомы (плечи примерно равны), субметацентрические (одно плечо явно длиннее другого), акроцентрические (фактически наблюдается только плечо q).

При анализе кариотипа хромосомы идентифицируются не только по их размерам, но и по соотношению плеч. У всех организмов одного вида нормальные кариотипы по этим признакам (размеры хромосом, соотношение плеч) совпадают.

Цитогенетический анализ подразумевает идентификацию всех хромосом кариотипа. При этом цитологический препарат подвергают дифференциальной окраске с использованием специальных красителей, специфически связывающихся с разными участками ДНК. В результате хромосомы приобретают специфический рисунок исчерченности, что позволяет их идентифицировать.

Метод дифференциальной окраски был открыт в 60-х годах XX века и позволил в полной мере анализировать кариотипы организмов.

Кариотип обычно представляют в виде идиограммы (своеобразной схемы), где каждая пара хромосом имеет свой номер, а хромосомы одного морфологического типа объединены в группы. В группе хромосомы располагают по размеру от больших к меньшим. Таким образом, каждая пара гомологичных хромосом кариотипа на идиограмме имеет свой номер. Часто изображают только одну хромосому из пары гомологов.

Для человека, многих лабораторных и сельскохозяйственных животных разработаны схемы исчерченности хромосом для каждого метода окраски.

Хромосомные маркеры представляют собой полосы, появляющиеся при окраске. Полосы группируют в районы. Как полосы, так и районы нумеруют от центромеры к теломере. На некоторых полосах могут быть обозначены локализованные на них гены.

Запись кариотипов

Запись кариотипа несет определенную его характеристику. Вначале указывается общее число хромосом, затем набор половых хромосом. При наличии мутаций сначала указывают геномные, затем — хромосомные. Наиболее часто встречающиеся: + (дополнительная хромосома), del (делеция), dup (дупликация), inv (инверсия), t (транслокация), rob (робертсоновская транслокация).

Примеры записи кариотипов:

48, XY — нормальный кариотип самца шимпанзе;

44, XX, del (5)(p2) — кариотип самки кролика, в котором произошла деления второго участка короткого (p) плеча пятой хромосомы.

Кариотип человека

Кариотип человека состоит из 46 хромосом, что было точно определено в 1956 году.

До открытия дифференциальной окраски хромосомы классифицировались по общей длине и своему центромерному индексу, который представляет собой отношение длины короткого плеча хромосомы к ее общей длине. В кариотипе человека были найдены метацентрические, субметацентрические и акроцентрические хромосомы. Также были идентифицированы половые хромосомы.

Позже использование методов дифференциальной окраски позволило идентифицировать все хромосомы кариотипа человека. В 1970-х годах были разработаны правила (стандарт) их описания и обозначения. Так аутосомы делились на обозначаемые буквами группы, к каждой из которых относились хромосомы с определенным номером: A (1-3), B (4, 5), C (6-12), D (13-15), E (16-18), F (19, 20), G (21, 22). Половые хромосомы являются 23-й парой.

Нормальный кариотип человека записывается так:

46, XX — для женщины,

46, XY — для мужчины.

Примеры кариотипов человека с аномалиями:

47, XX, 21+ - женщина с лишней 21-й хромосомой;

45, XY, rob (13, 21) — мужчина, у которого произошла робертсоновская транслокация 13-й и 21-й хромосом.

biology.su

Кариотип человека — Науколандия

Кариотип человека состоит из 46 хромосом. Само определение кариотипа подразумевает не только анализ количества хромосом, но и описание их строения. Дело в том, что у разных видов живых организмов количество хромосом может совпадать, а вот полное совпадение их строения — никогда. Таким образом, кариотип (в том числе и человека) видоспецифичен, т. е. уникален для каждого вида живых организмов, что позволяет их отличать от других.

С другой стороны, некоторые особи одного вида могут иметь незначительные отклонения от нормального кариотипа, т. е. иметь аномальный кариотип. У человека нередко встречаются кариотипы с 47-ю и 45-ю хромосомами.

46 хромосом, составляющих кариотип человека, присутствуют почти в каждой соматической (не половой) клетке организма и представляют собой 23 пары гомологичных хромосом. Точнее, 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом. Причем у женщин половые хромосомы гомологичны (XX), а у мужчин — нет (XY).

Таким образом, кариотип — это диплоидный (2n) набор хромосом. (Исключением являются кариотипы гаплоидных (n) организмов.) Половина хромосом кариотипа достается организму от матери, другая — от отца.

Следует различать понятия кариотипа, генотипа и генома. В основном под кариотипом понимают особенности строения полного набора хромосом особи или вида. Генотип — это совокупность всех генов особи, что также предполагает анализ диплоидного набора хромосом, но уже на генном уровне (анализ совокупности генов организма), а не на уровне строения хромосом. Под геномом часто понимают совокупность наследственного материала гаплоидного набора хромосом (в случае диплоидных эукариот). Геном представляется собой набор генов, «описывающий» видовые характеристики организма. Например, у всех людей есть гены, обусловливающие развитие глаз, рук, ног, сложного мозга и др. Такие общие особенности плана строения и функционирования особей вида задаются геномом. Но люди различаются между собой по цвету глаз, темпераменту, длине тела и др. Для анализа таких вариаций в пределах одного генома используют понятие генотипа.

Правильное количество хромосом кариотипа человека было впервые определено в 50-х годах XX века. В это время была возможность только измерять длину самих хромосом и длину их плеч (p — короткое плечо, q — длинное). На основе этих данных ученые классифицировали хромосомы.

Позже (в 60-х, начале 70-х) был изобретен метод дифференциальной окраски хромосом разными красителями. Использование определенных красителей приводило к поперечной исчерченности хромосом (появлению на них множества чередующихся полос). Причем для каждой пары гомологичных хромосом полосы имели исключительно свои особенности (количество, толщину), но всегда одинаковые независимо от типа клеток и особей вида.

На основе метода дифференциальной окраски были разработаны карты-схемы (кариограммы, идиограммы) кариотипа человека, на которых каждой хромосоме из гаплоидного набора (или двум гомологичным хромосомам из диплоидного набора) присваивался номер, прорисовывалась исчерченность хромосом. Аутосомы нумеровались по убыванию размеров (самая большая хромосома имела номер 1, самая маленькая — 22). Половые хромосомы имели номер 23. Кроме того, хромосомы объединялись в группы.

В кариотипе человека присутствуют все три типа хромосом: метацентрические (равноплечие: p = q), субметацентрические (p акроцентрические (в основном есть только плечо q).

Плечо хромосомы — это ее область от центромеры (первичной перетяжки) до теломеры (расположенной на конце). На идиограммах кариотипа человека (а также многих домашних и лабораторных живых организмов) каждое плечо каждой хромосомы имеет свою утвержденную стандартом нумерацию полос (причем используется два уровня нумерации: нумеруются групп, в каждой группе нумеруются отдельные полосы). Нумерация идет от центромеры к теломерам. В настоящее время в ряде полос ученым удалось определить локализацию определенных генов.

Кроме кариограмм используется специальный стандарт записи кариотипа. В случае человека нормальные кариотипы записываются так: 46, XX (для женщины) и 46, XY (для мужчины). В случае геномных (не путать с генными) мутаций лишние или недостающие аутосомы указываются с помощью числа-номера хромосомы и знака «+» или «-», половые хромосомы указываются явно. Например:

  • 47, XX, 21+ (женщина с дополнительной 21 хромосомой),
  • 47, XXY (мужчина с дополнительной X-хромосомой).

Аномалии кариотипа могут касаться не только количества хромосом, но и изменения их строения (хромосомные мутации). Какой-либо участок хромосомы может перевернуться (инверсия), удалиться (делеция), перенестись на другую хромосому (транслокация) и др. Для таких случаев также предусмотрен свой стандарт записи. Например:

  • 46, XY, 5p- (произошла делеция всего короткого плеча 5-й хромосомы),
  • 46, XX, inv (3)(q1.1-1.4) (в длинном плече 3-й хромосомы произошла инверсия участка, начинающегося с номера 1.1 и заканчивающегося номером 1.4).

scienceland.info

Кариотип человека что это? Определение термина

Содержание

Сдать анализ на кариотип

Определение кариотипа человека. История исследования

Невозможность зачать и произвести на свет здорового ребенка — проблема многих пар. Бесплодие часто называют болезнью современного общества, однако это не совсем так. Объективные причины, когда появлению потомства у конкретных мужчины и женщины препятствует сама природа, существовали всегда. Одна из главных — нарушения в кариотипах потенциальных родителей.

Что включает в себя это понятие? Возникновению термина современная наука обязана советскому ученому Григорию Левитскому, который в 20-х годах ХХ века проводил глубокие исследования в области цитологии. В дальнейшем его идеи были развиты зарубежными коллегами Сирилом Дином Дарлингтоном и Майклом Дж. Д. Уайтом, изучавшими вопросы наследственности.

Кариотип объединяет все признаки хромосомного набора: их количество, величину, форму и т. д. Термин может относиться:

  • К целому биологическому виду: например, кариотип человека, медведя, лягушки и проч.
  • К отдельно взятому организму. Характеризуется индивидуальными особенностями хромосом.

Учеными установлены главные свойства кариотипа:

  • Содержит все генетические «сведения» о своем владельце.
  • Половина информации закладывается от матери, другая — от отца.
  • В течение жизни организма не испытывает никаких изменений.

Роль хромосом в развитии организма, их виды и строение

Структуры внутри ядра клетки-эукариота, состоящие из комплексов белков и нуклеиновых кислот, называют хромосомами. Они отвечают за наследственную информацию, ее хранение, проявления и передачу следующим поколениям. Основа хромосомы — ДНК. Каждая из таких структур содержит в себе разные гены. Поэтому даже в одном наборе хромосомы нельзя считать равноценными.

Нормальный кариотип организма человека включает в себя 46 нуклепротеидных структур. Это 44 гомологичных аутосом и две, отвечающие за половые признаки. Кариотип мужчины обозначают как 46,XY, женщины — 46,XX.

Аутосомы гомологического типа разделяют исходя формы и величины на 7 категорий, которые обозначают первыми буквами латинского алфавита. Кроме этого, таким хромосомам присваивают числа от одного до 22 по мере того, как уменьшается длина структуры.

Аутосомы классифицируют и в зависимости от того, как расположена первичная перетяжка, именуемая центромерой. Она служит разделением двух сестринских хроматид, которые в результате образуют так называемые плечи структуры. Для обозначения длинного используют букву q, короткого — p.

  • При срединном размещении перетяжки хромосомы называют метацентрическими, или равноплечими.
  • При расположении в районе одного конца — субметацентрическими. Значения q и p существенно различаются.
  • При нахождении в области теломерного участка — акроцентрическими. У таких хромосом на коротком плече имеются спутники, характеризующиеся присутствием генов рРНК.

Итак, по совокупности признаков хромосомы в кариотипе человеческого организма принято объединять в 7 больших категорий:

  • A. Сюда входят равноплечие аутосомы самых крупных размеров под первыми тремя номерами.
  • B. Представляет собой объединение 2 пар гомологов субметацентрического типа с номерами 4-5.
  • C. Группа состоит из 7 пар структур средней величины, также субметацентриков, пронумерованных от 6 до 12. Сюда же обычно включается и женская половая хромосома Х, поскольку имеет идентичное строение и внешний вид.
  • D. Здесь разместились хромосомы-акроцентрики: 3 пары средней величины с номерами от 13 до 15.
  • E. Объединяет пару, зафиксированную под цифрой 16, — в этой аутосоме первичная перетяжка локализована медианным образом. Сюда же относятся гомологи 17 и 18 с небольшой общей длиной и короткими плечами.
  • F. Место самых маленьких хромосом-метацентриков (19-ый и 20-ый номера). 
  • G. Здесь сосредоточены мельчайшие из гомологов акроцентрического типа (21-ый и 22-ой).

Сдать анализ на кариотип

Отвечающая за мужской пол хромосома Y тоже принадлежит к последней группе и все же стоит особняком, потому что почти всегда имеет ярко выраженные внешние отличия.

Из чего складывается кариотип ребенка: влияние отцовского и материнского хромосомных наборов

Современные методы позволяют определить врожденные патологии на самой ранней стадии развития: именно тогда проявляются аномалии кариотипа. Чаще всего нарушения возникают в период продуцирования родительских половых клеток — гематогенеза. Это влечет за собой патологические изменения структуры зиготы, а затем всех эмбриональных клеток и впоследствии развивающегося организма.

Кариотипы женщины и мужчины дают ребенку совокупность наследственных признаков, которая складывается из цвета кожи, волос, глаз, роста, особенностей голоса и т. д. К сожалению, также от родителей малышу может передаваться и предрасположенность к ряду хронических заболеваний:

  • Недугам сердечно-сосудистой системы. Вовсе не обязательно, что, став взрослым, ребенок обязательно получит ИБС, но есть вероятность унаследовать факторы, которые способствуют ее появлению. Речь идет о нарушениях обмена холестерина, патологиях почек и гормональной системы.
  • Сахарному диабету 2-го типа. Его возникновение регулируется целой группой генов, и в наследство ребенок получает опять-таки лишь предрасположенность. Болезнь может развиться при ожирении, перенесенных вирусных инфекциях.
  • Стоматологическим проблемам. Младенец наследует размер зубов родителей, строение и степень прочности тканей, особенности челюстей и состав слюны. Поэтому если отец и мать страдают кариесом, то ребенку грозит повышенная опасность столкнуться с теми же неприятностями.
  • Алкоголизму. Наследственная предрасположенность к этому недугу установлена учеными лишь недавно. В данном случае речь идет о передаче нервно-психических расстройств и нарушений в работе систем, отвечающих за нормальный обмен ферментов.

Это неполный список недугов, риск возникновения которых может быть заложен в кариотип ребенка. Однако в данном случае медики говорят лишь о 22-50 процентах вероятности заболеть. Правильный образ жизни и внимательное отношение к своему здоровью помогут «обойти» наследственность и избежать неприятных диагнозов.

Что показывает кариотип: вероятность хромосомных болезней, их виды, отличительные особенности, прогноз

Иначе складывается ситуация, когда патологиями поражен непосредственно генетический материал отца, матери или обоих родителей. Не имея никаких клинических проявлений, аномалии кариотипа, нарушения строения и функций хромосом грозят весьма печальными последствиями:

  • Бесплодием — невозможностью пары зачать собственного ребенка.
  • Спонтанными абортами. В первые три месяца беременности порядка 60 процентов выкидышей происходит по причине именно генетических аномалий. Из этого числа половина случаев приходится на долю трисомий различного характера, около 25 процентов возникает по причине полиплодии, в остальных ситуациях диагностируют моносомию по Х-составляющей.
  • Если патологические изменения в кариотипе человека произошли, когда дробилась зигота, то разовьется организм с несколькими клеточными линиями или клонами. Все они будут иметь разные хромосомные наборы. Это явление получило название мозаицизм. С ним связан ряд генетических болезней.

В ряду наследственных недугов хромосомным патологиям отводят одно из ведущих мест. Большинство аномалий несовместимы с жизнью в постнатальном периоде. Поэтому если у зародыша «искаженный» кариотип, строение и функции которого существенно нарушены, то, вероятнее всего, на 7-14 день развития произойдет естественная элиминация — удаление из организма матери.

Другую часть таких эмбрионов ждет участь ранних выкидышей. Процент выживаемости плода с поврежденными хромосомами колеблется по разным данным от 0,5 до 2. В этом случае на свет появляется ребенок с аномальным кариотипом, признаки которого можно обнаружить сразу после рождения. Чаще всего речь идет о следующих хромосомных заболеваниях:

  • Синдроме Дауна. Причину определяют, как трисомию по 21 хромосоме.
  • Синдроме кошачьего крика. Здесь дело в делеции короткого плеча 5 хромосомы.
  • Синдроме Патау. Вызван трисомией по 13 хромосоме.
  • Синдроме Шерешевского-Тернера. Причина в моносомии по Х-структуре, включающей мозаицизм.
  • Синдроме Клайнфельтера. Возникает из-за полисомии у мужчин по Х-хромосоме.
  • Синдроме Эдвардса. Появляется по причине трисомии по 18 хромосоме.

По статистике, дети, рожденные с генетическими отклонениями, составляют около 1 процента всех младенцев. Однако заболеваний, связанных с нарушением нормального кариотипа, сегодня известно свыше 700. Более 46 процентов из них связаны с патологическим изменением хромосом, отвечающих за пол. Из-за отклонений в структуре или количестве аутосомных составляющих возникает порядка 25 процентов аномалий. Чуть более 10 процентов недугов появляются из-за структурных перестроек:

  • Транслокаций. Так именуют процессы «обмена» фрагментами между разными хромосомами.
  • Делеций. Хромосома теряет определенный участок.
  • Дупликаций. Появляется копия какого-либо фрагмента структуры, причем помещается или рядом с оригиналом, или на другом конце цепочки, или «выбирает» абсолютно другую хромосому.
  • Инверсий. Фрагменты структуры поворачиваются на 180 градусов.

Заболевания, вызванные нарушениями кариотипа ребенка, приводят к появлению внешних признаков, характерных для того или иного недуга. Это может быть плоское лицо, деформация ушных раковин, избыток пигментации кожи и другие выраженные свойства. Отмечаются аномалии в строении скелета, а также болезни внутренних органов: пороки со стороны сердечно-сосудистой системы, почек. В ряде случаев, хотя и далеко не во всех, хромосомные патологии сопровождаются отсталостью умственного развития.

Прогноз продолжительности жизни зависит от конкретной генетической аномалии. Чаще всего дети с поврежденным кариотипом погибают в первые годы или даже месяцы жизни. Однако, например, пациенты с синдромом Орбели нередко перешагивают 40-летний рубеж.

Современные методы исследования кариотипа: показания и технологии

Научные достижения в области медицины и генетики позволяют с точностью проанализировать хромосомный набор человека на предмет отклонений. Это незаменимо как для лечения бесплодия, так и для оказания помощи ребенку, рожденному с генетическими патологиями. Выяснить, что показывает кариотип, специалисты настоятельно рекомендуют в случаях:

  • проблем с зачатием ребенка при наличии регулярных незащищенных половых контактов;
  • присутствия в анамнезе женщины двух и больше выкидышей;
  • олигозооспермии или азооспермии не обструктивного типа;
  • замершей беременности;
  • отклонений в половом развитии;
  • возраста будущей мамы старше 35 лет;
  • наличия генетических отклонений у близких родных;
  • смертности детей до года в семье;
  • рождения мертвого младенца;
  • подозрения на хромосомное заболевание у новорожденного малыша;
  • подбора доноров спермы или ооцитов.

Кариотип изучают методами цитогенетики. Исследование может быть пренатальным, когда речь идет о наборе хромосом плода, и касающимся биоматериала ребенка или взрослого пациента.

Для анализа кариотипа женщины, мужчины или малыша используют хромосомы в стадии метафазы митоза. На этом этапе деления их легко наблюдать. Материал получают из лимфоцитов — источником служит периферическая кровь. Иногда берут первичную культуру кожных фибробластов или клетки костного мозга.

После забора материала переходят к трем лабораторным стадиям цитогенетического исследования. Первая называется культивированием клеток:

  • Процесс проводят в солевой питательной среде, куда добавляют цельную сыворотку, выделенную из организма крупного рогатого скота, а также белок бобовых культур. В этом веществе содержится фитогемагглютинин, который стимулирует клетки к делению.
  • Для полноценного исследования необходимо задействовать как можно больше хромосом, проходящих метафазу. Чтобы увеличить это число, за 1,5 часа до завершения культивирования в среду добавляют колхицин.
  • Первый этап анализа кариотипа человека длится около 72 часов. Затем клетки помещают в центрифугу, а после обрабатывают специальным химическим раствором. В результате разрушаются оболочка ядра и связи между хромосомами — они могут теперь свободно перемещаться в цитоплазме.
  • С помощью смеси уксусной кислоты и метанола отдельные клетки фиксируются, а полученная суспензия помещается на предметных стеклах и высушивается.

Сдать анализ на кариотип

Вторая стадия анализа кариотипа организма заключается в окрашивании материала. Исходя из того, какие именно перестройки или иные нарушения предполагается выявить в ходе исследования, может быть выбрана разная методика:

  1. Рутинная или сплошная. Эту простую технологию, именуемую способом Романовского — Гимзы, с успехом применяли еще 40 лет назад. Хромосомный материал равномерно красят по всей длине специальным веществом. Метод полезен для идентификации хромосом и подсчета их числа в приготовленном препарате. Технология позволяла обнаружить синдромы, вызванные количественными изменениями структур в кариотипе человека. С этой же целью сплошной способ используют и сегодня.
  2. Для выявления перестроек хромосом необходима более точная технология. Ею стало окрашивание препарата дифференциальным методом. Участки структуры реагируют на воздействие красителя по-разному. Получаются характерные полоски, с помощью которых можно определить дефекты и изменения, индивидуальные для каждой исследуемой хромосомы. Идея метода получения детализированных изображений принадлежит ученому-цитологу из Швеции Касперссону.
  3. Сегодня специалисты в области лечения генетических заболеваний и репродукции человека предпочитают использовать дифференциальную окраску G-способом в силу его простоты и в то же время точности. Воздействуют на хромосомы по-прежнему красителем Гимзы, однако после первичной обработки трипсиновым раствором. Всего через 10 минут получают уникальный для каждой хромосомы рисунок.
  4. Более редкие методы применяют для узкоспециальных исследований. Так, R-окраска помогает выявить изменения на тех фрагментах структуры, которые не чувствительны к G-красителю. Метод, маркированный буквой C, предназначен для еще более детального анализа: направлен на изучение участков длинных плеч рядом с  центромерой 1-ой, 9-ой и 16-ой хромосом.

На третьей стадии анализа кариотипа ребенка или взрослого человека окрашенные препараты исследуют с помощью светового микроскопа. Для результативной работы и уверенности в наличии или отсутствии конкретных генетических отклонений необходимо изучить не меньше 30 образцов. При подозрении на мозаичные формы патологий количество анализируемых пластинок возрастает. В этом случае берут не только лимфоциты, но и клетки тканей.

Кариотипирование в клинике NGC: революционная методика диагностики

Еще несколько лет назад исследование кариотипа, его строения и функций назначалось лишь при бесплодии и только в том случае, когда все прочие анализы были уже сделаны и не дали результатов. Сегодня ученые установили, что генетическое отклонение может быть причиной болезни в сочетании с другими причинами, усиливать их и провоцировать развитие недуга. Поэтому сегодня в передовых медицинских учреждениях в обязательном порядке выясняют, что показывает кариотип: анализ проводят в рамках комплексного обследования.

Клиника NGC стала пионером в применении революционного метода кариотипирования. Специалисты центра генетики и репродукции используют преимплантационную генетическую диагностику (ПГД), которая с точностью до 99,9 процента распознает отклонения в хромосомном наборе эмбриона.

Такой способ анализа кариотипа человека эффективен при проведении процедуры экстракорпорального оплодотворения. Ведь прежде далеко не всякая имплантация эмбриона в чрево биологической или суррогатной мамы заканчивалась успешной беременностью. Теперь вероятность долгожданного положительного результата увеличена до 74%. Этого удается достичь благодаря исключению нежизнеспособных эмбрионов. Количество процедур ЭКО, которые не принесли эффекта, значительно снижается. При этом:

  • Сокращается срок применения гормоносодержащих препаратов для стимуляции. Воздействие медикаментов на женский организм становится более щадящим.
  • Полностью исчезает опасность передать ребенку наследственные заболевания, поскольку для имплантации выбирают только те эмбрионы, которые не затронула генетическая аномалия.
  • Исключается рождение малыша с тяжелыми хромосомными отклонениями. 

Технологию NGS для исследования кариотипа организма на преимплантационной стадии клиника NGC внедрила одной из первой в России и СНГ. Специалисты учреждения применяют способ с 2015 года. Новыми возможностями пациенты могут воспользоваться благодаря высокому профессионализму врачей и уникальному секвенатору MiSeqDx, прошедшему регистрацию в FDA.

Вспомогательные репродуктивные технологии как способ преодолеть отклонения в кариотипе женщины или мужчины

На современном этапе повреждения в кариотипе мужчины или женщины перестали быть непреодолимым препятствием к тому, чтобы воспитывать родного ребенка. На помощь приходят новейшие достижения: использование донорского материала, а также программа суррогатного материнства.

Сегодня клиника NGC предлагает:

  • Весь спектр медико-генетических исследований кариотипа человека как традиционными методами, так и с применением передовых методик при проведении ЭКО.
  • Возможность подобрать донора, подходящего по всем кариотипическим параметрам. Сделать это нетрудно уже в день обращения.
  • Разработку плана лечения строго с учетом индивидуальных особенностей пациентки или пары.
  • Внимательное отношение квалифицированного персонала и комфортные условия в специализированной клинике.

Главный принцип нашей работы — обеспечить максимальный результат и здоровое будущее родителям и малышу, который обязательно появится, если в это верить.

Специалисты по лечению, врачи:

Заведующая отделением клинической генетики, врач-генетик

www.spbivf.com


Смотрите также