Imagen: «Meiosis: Células madre del polen en división (al final de la división meiótica) – planta Lilium. Técnica de microscopía óptica: Campo claro. Aumento: 3000x (para un ancho de imagen de 26 cm ~ formato A4)», por el Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. – Archivo del autor. Licencia: CC BY-SA 3.0
Estructura básica de los cromosomas
Un cromosoma es el portador de los genes, las moléculas responsables en última instancia de llevar adelante el conjunto hereditario de información sobre la síntesis de proteínas y, a su vez, el funcionamiento de toda la célula.
Cada cromosoma está formado por un par de cromátidas. Cromosomas similares existen en pares y se denominan cromosomas homólogos.
Una célula humana estructural normal lleva dos conjuntos, 23 pares de cromosomas homólogos, lo que supone 46 cromosomas en total. Estas son las células diploides.
Las células de los gametos masculinos y femeninos responsables de la reproducción sólo tienen un juego de cromosomas homólogos, el total es de 23 y se denominan células haploides.
El centrómero es la parte del cromosoma donde se unen las cromátidas hermanas. A través del cinetocoro, las fibras del huso se unen en el centrómero durante la división celular.
El centrómero absuelve a cada cromosoma en dos brazos: el brazo corto se llama «p» y el más largo, «q». (p de «petit» en francés que significa pequeño.)
En función de la ubicación del centrómero, se describen diferentes tipos de cromosomas:
| Tipo | Explicación |
| Metacéntrico | El centrómero está en el centro; los brazos p y q tienen la misma longitud. |
| Submetacéntrico | Los brazos p y q son casi iguales. |
| Telocéntrico | El centrómero está presente cerca de un extremo; el brazo p es muy pequeño. |
| Acrocéntrico | El brazo P es pequeño, pero ligeramente más largo en comparación con los cromosomas telocéntricos. |
La división celular consiste en la división del material genético y la citogénesis. El material genético puede sufrir mitosis o meiosis.
Mitosis
En la mitosis, una célula diploide da lugar a dos células diploides. Las dos células hijas así producidas son genéticamente idénticas a la célula madre.
La tabla muestra las distintas etapas de la mitosis:
| Fase | Explicación |
| Interfase | En la división celular, la fase mitótica se alterna con la interfase – el momento en que la célula se prepara para la división. La síntesis de proteínas, orgánulos citoplasmáticos y material genético es el sello de esta fase. |
| Profase | La condensación cromosómica y el inicio de la formación del huso mitótico marcan la profase. |
| Metafase | En la metafase se produce la separación cromosómica después de la unión de los microtúbulos en el centrómero y la alineación adecuada a lo largo de la placa metafásica o la placa ecuatorial. Los puntos de control de la metafase aseguran la distribución equitativa de los cromosomas al final de la fase mitótica de la división celular. |
| Anafase | La anafase culmina con la formación de cromosomas hijos idénticos. Las cohesinas que unen las cromátidas hermanas se escinden en esta fase. Los microtúbulos se acortan con la consiguiente atracción de un conjunto de cromosomas hijos recién formados hacia los extremos opuestos de la célula. |
| Telofase | Derivada de la palabra griega «telos», que significa fin, la telofase es el final de la fase mitótica de la división celular. Es una inversión de la profase en muchos aspectos. Al final de la telofase se forman dos núcleos hijos con un conjunto idéntico de cromosomas. |
Meiosis
Hay dos fases de la meiosis, a saber, la fase I y la fase II.
En la fase I se produce la división reductora. El resultado final de la meiosis es la formación de cuatro células haploides genéticamente distintas. La fusión de dos gametos haploides durante la fecundación restablece la naturaleza diploide del embrión.
El error en la meiosis, como la no disyunción, es una de las causas más frecuentes de aborto espontáneo y de discapacidades del desarrollo secundarias a una causa genética.
La fase I de la meiosis puede resumirse como sigue:
| Fase | Explicación |
| Profase I | Es la fase más larga de la meiosis. En la profase tiene lugar el cruce cromosómico que conduce a la variación genética de las células haploides hijas resultantes. La profase se divide en las siguientes etapas:
|
| Metafase I | Los pares de cromosomas homólogos se mueven a lo largo de la placa de metafase en esta etapa. |
| Anafase I | Los cromosomas homólogos se mueven hacia polos opuestos de forma secundaria al acortamiento de los microtúbulos del cinetocoro en esta fase. |
| Telofase I | Esta fase marca el final de la primera división meiótica. Se forman dos células hijas genéticamente distintas de la célula madre con la mitad del número de cromosomas. Cada cromosoma está formado por un par de cromátidas. |
La fase II de la meiosis es idéntica a la mitosis. Implica la separación de las cromátidas hermanas a lo largo del plano ecuatorial; así, al final de la meiosis, se forman cuatro células haploides.
Con este conocimiento básico de la anatomía cromosómica normal y de la división celular, estamos en condiciones de avanzar hacia la no disyunción.
Definición de la no disyunción
La falta de separación adecuada de dos cromosomas homólogos o de las cromátidas hermanas durante la división celular se denomina no disyunción.
Historia
El tiempo atestigua el descubrimiento de la no disyunción en la primavera de 1910 a manos de Calvin Bridges y Thomas Hunt Morgan. Encontraron un comportamiento cromosómico aberrante mientras estudiaban los cromosomas sexuales de Drosophila melanogaster.
Tipos de no disyunción
| Tipo | Explicación |
| Fase I de no disyunción meiótica | Todos los haploides derivados de la célula primaria son anormales. Por ejemplo, todos los espermatozoides derivados de un espermatocito primario tendrán un total de 22 o 24 cromosomas en lugar de los 23 habituales. |
| Fase II de no disyunción meiótica | Sólo la mitad de los haploides derivados de la célula primaria serán anormales. Por ejemplo: Si la no disyunción afecta a un espermatocito secundario que se somete a la meiosis II, sólo la mitad de los espermatozoides son anormales. |
| La no disyunción mitótica | Según la rotura de las fibras del huso durante la metafase o la anafase, la no disyunción mitótica da lugar a la formación de células hijas trisómicas y monosómicas, que dan lugar a líneas celulares en mosaico en un individuo. |
Etiogénesis de la no disyunción
Los mecanismos moleculares detrás de la no disyunción pueden resumirse brevemente como sigue:
| Mecanismo | Explicación |
| Diferencias específicas del sexo en la meiosis | Los ovocitos maternos son propensos a tener errores de segregación ya que está documentada la detención de los ovocitos en la profase I de la meiosis. Como corolario, el hecho es que la mayoría de los síndromes de aneuploidía humanos son de origen materno. |
| La pérdida de enlaces de cohesina relacionada con la edad | La cohesina es responsable de la unión de las fibras del huso a las cromátidas hermanas y de la posterior separación normal de las mismas. La detención prolongada del ovocito materno en la meiosis conduce a una pérdida de los lazos de cohesina; una mayor posibilidad de fijación incorrecta del huso cinetocoro-microtúbulos con los consiguientes errores de segregación. |
| Funcionamiento incorrecto del punto de control del ensamblaje del huso (SAC) | El SAC asegura la separación y alineación normal de los cromosomas durante la anafase de la división celular. Un funcionamiento aberrante del SAC puede conducir a la no disyunción. |
Diagnóstico de la no disyunción
La no disyunción puede identificarse clínicamente utilizando una batería de pruebas como las que se muestran en la siguiente tabla:
| Prueba | Explicación |
| Diagnóstico de cuerpo polar | Se utiliza para detectar aneuploidías cromosómicas de origen materno. |
| Cariotipado | Técnica que utiliza la microscopía óptica para estudiar las células del feto no nacido obtenidas mediante amniocentesis. |
| Biopsia de blastómeros | Involucra la extracción de blastómeros de la zona pelúcida para detectar aneuploidías. Este procedimiento no está exento de riesgos. |
| Diagnóstico genético de preimplantación | Se utiliza en parejas con antecedentes familiares de trastornos genéticos que optan por la fecundación in vitro. |
Implicaciones clínicas de la no disyunción
La no disyunción da lugar a la aneuploidía, un estado de desequilibrio cromosómico. La pérdida de un solo cromosoma se denomina monosomía, mientras que la ganancia de un solo cromosoma se denomina trisomía. La mayoría de las aberraciones cromosómicas producidas de este modo son incompatibles con la vida y son el motivo de la mayoría de los abortos espontáneos del primer trimestre.
El estudio de la no disyunción revela vínculos entre el aumento de la edad materna y el incremento de las posibilidades de recombinación. También proporciona la validación de la teoría cromosómica de la herencia (Bridges 1916).
La hipótesis de los 2 golpes de Knudson para la transformación maligna de las células propaga la existencia de una metamorfosis en 2 pasos de la célula normal. Mientras que el primer golpe se supone que es innato, el segundo puede ser causado por la no disyunción mitótica.
Las pocas aberraciones cromosómicas sindrómicas viables pueden resumirse como sigue:
| Aberración cromosómica | Explicación |
| Monosomía | El síndrome de Turner (XO) es la única monosomía viable compatible con la vida en humanos. |
| Aneuploidía autosómica | |
| Síndrome de Patau (trisomía 13) | La trisomía del cromosoma 13 da lugar al síndrome de Patau. Se caracteriza por microcefalia, discapacidad intelectual, problemas oculares, alteraciones urogenitales y musculoesqueléticas. |
| Síndrome de Edwards (trisomía 18) | El síndrome de Edwards se caracteriza por la presencia de un segmento extra o de la totalidad del cromosoma 18. Sus rasgos característicos son retraso del crecimiento, defectos cardíacos, micrognatia, retraso mental grave y puños cerrados con dedos superpuestos. |
| Síndrome de Down | La trisomía 21 es uno de los errores de segregación cromosómica más comunes en los seres humanos. Conocida notoriamente como «síndrome de Down», se caracteriza por retraso en el crecimiento, discapacidad intelectual y múltiples problemas neurológicos y cardiovasculares. |
| Aneuploidía de los cromosomas sexuales | |
| Síndrome de Turner (XO) | Como ya se ha mencionado, se trata de la única monosomía compatible con la vida en humanos. Se caracteriza por un cuello palmeado corto, inteligencia normal, baja estatura y un mayor riesgo de problemas de visión y audición. |
| Síndrome de Klinefelter (XXY) | Este síndrome se caracteriza por la presencia de 2 o más cromosomas X en los varones. Se caracteriza por una esterilidad primaria, un comportamiento agresivo y, a menudo, una inteligencia normal con pequeñas dificultades en el habla y la lectura. |
| Supermachos (XYY) | Caracterizada por el genotipo XYY, esta afección tiene una incidencia de aproximadamente 1 de cada 1.000 nacimientos masculinos. Muchos pacientes son fenotípicamente normales con una mayor altura, un comportamiento ocasionalmente agresivo y problemas de aprendizaje. Es el resultado de la no disyunción en la fase II de la meiosis paterna. |
| Los superfemeninos (XXX) | La trisomía X, también denominada superfemenina, presenta alteraciones neuropsicológicas leves. La mayoría de ellas son una culminación de la no disyunción en la meiosis materna. |
| Disomía uniparental | Se trata de una combinación única de no disyunción que da lugar a una trisomía autosómica y la posterior pérdida del cromosoma no apareado, lo que da lugar a la existencia de 2 copias de un cromosoma de origen uniparental. Los ejemplos incluyen el síndrome de Prader-Willi y el síndrome de Angelman. |
| Síndromes de mosaicismo | La no disyunción mitótica fetal temprana conduce a la existencia simultánea de diferentes líneas celulares en el mismo individuo. La hipomelanosis de Ito es un ejemplo de estos síndromes de mosaicismo. |
Resumen
Los cromosomas están formados por pares de cromátidas. Los cromosomas homólogos existen en pares. El fallo en la separación adecuada de los cromosomas o cromátidas homólogas durante la división celular se denomina no disyunción.
La no disyunción puede ocurrir durante la fase I o la fase II de la meiosis, o la mitosis.
Hay muchas pruebas disponibles para diagnosticar la no disyunción.
La no disyunción da lugar a la aneuploidía. Aunque la mayoría de estos errores de segregación cromosómica conducen a abortos espontáneos en el primer trimestre, pocos son compatibles con la vida y dan lugar a síndromes aneuploides autosómicos y sexuales variables.
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