Imagine: „Meiosis: Divizarea celulelor mamă de polen (la sfârșitul diviziunii meiotice) – planta Lilium. Tehnica microscopiei optice: Câmp luminos. Mărire: 3000x (pentru imagini cu lățimea de 26 cm ~ format A4).” de Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. – Arhiva autorului. Licență: CC BY-SA 3.0
Structura de bază a cromozomilor
Un cromozom este purtătorul genelor, moleculele responsabile în ultimă instanță în transmiterea mai departe a setului de informații ereditare despre sinteza proteinelor și, la rândul lor, despre funcționarea întregii celule.
Care cromozom este format dintr-o pereche de cromatide. Cromozomii similari există în perechi și sunt numiți cromozomi omologi.
O celulă umană cu structură normală poartă două seturi, 23 de perechi de cromozomi omologi, ceea ce înseamnă 46 de cromozomi în total. Acestea sunt celulele diploide.
Celulele gameților masculi și feminini responsabile de reproducere au doar un singur set de cromozomi omologi, totalul este de 23 și sunt denumite celule haploide.
Centromerul este partea cromozomului în care sunt legate cromatidele surori. Prin intermediul kinetocorului, fibrele fusiforme se atașează la centromer în timpul diviziunii celulare.
Centromerul absoarbe fiecare cromozom în două brațe: brațul scurt fiind numit „p”, iar cel mai lung brațul „q”. (p de la „petit” în franceză, care înseamnă mic.)
În funcție de localizarea centromerului, se descriu diferite tipuri de cromozomi:
| Tip | Explicație |
| Metacentric | Centromerul este în mijloc; brațele p și q sunt de lungime egală. |
| Submetacentric | Brațele p și q sunt aproape egale. |
| Telocentric | Centromerul este prezent aproape de un capăt; brațul p este foarte mic. |
| Acrocentric | Brațul P este mic, dar puțin mai lung în comparație cu cromozomii telocentrici. |
Diviziunea celulară constă în diviziunea materialului genetic și citogeneza. Materialul genetic poate fi supus fie mitozei, fie meiozei.
Mitoza
În mitoză, o celulă diploidă dă naștere la două celule diploide. Cele două celule fiice astfel produse sunt identice din punct de vedere genetic cu celula mamă.
Tabelul prezintă diferitele etape ale mitozei:
| Etapa | Explicație |
| Interfaza | În diviziunea celulară, faza mitotică alternează cu interfaza – perioada în care celula se pregătește pentru diviziune. Sinteza proteinelor, a organitelor citoplasmatice și a materialului genetic este caracteristica acestei faze. |
| Profaza | Condensarea cromozomială și inițierea formării fusului mitotic marchează profaza. |
| Metafază | Separația cromozomială după atașarea microtubulilor la nivelul centromerului și alinierea corespunzătoare de-a lungul plăcii metafazice sau a plăcii ecuatoriale are loc în metafază. Punctele de control ale metafazei asigură distribuția egală a cromozomilor la sfârșitul fazei mitotice a diviziunii celulare. |
| Anafaza | Anafaza culminează cu formarea de cromozomi fiice identice. Cohesinele care leagă între ele cromatidele surori sunt scindate în această fază. Microtubulii se scurtează, rezultând o tragere a unui set de cromozomi fiică nou-formați spre capetele opuse ale celulei. |
| Telofaza | Derivat din cuvântul grecesc „telos”, care semnifică sfârșitul, telofaza este sfârșitul fazei mitotice a diviziunii celulare. Este o inversare a profazei din mai multe puncte de vedere. La sfârșitul telofazei se formează două nuclee fiice cu un set identic de cromozomi. |
Meiose
Există două faze ale meiozei, și anume faza I și faza II.
În faza I are loc o diviziune reductivă. încrucișarea cromozomială, de asemenea o caracteristică unică a fazei I, duce la un schimb de material genetic între cromozomi omologi. Rezultatul final al meiozei este formarea a patru celule haploide distincte din punct de vedere genetic. Fuziunea a doi gameți haploizi în timpul fertilizării restabilește natura diploidă a embrionului.
Erori în meioză, cum ar fi nondisjuncția, este una dintre cele mai răspândite cauze de avort spontan și dizabilități de dezvoltare secundare unei cauze genetice.
Faza I a meiozei poate fi rezumată după cum urmează:
| Faza | Explicație |
| Profaza I | Este cea mai lungă fază a meiozei. În profază are loc încrucișarea cromozomială care duce la variații genetice în celulele haploide fiice rezultate. Profaza este împărțită în următoarele etape:
|
| Metafaza I | În această etapă, perechile de cromozomi omoloage se deplasează de-a lungul plăcii de metafază. |
| Anafaza I | Cromozomii omologi se deplasează spre polii opuși secundar scurtării microtubulelor cinetocorelor în această fază. |
| Telofaza I | Acest stadiu marchează sfârșitul primei diviziuni meiotice. Se formează două celule fiice distincte genetic de celula mamă, cu jumătate din numărul de cromozomi. Fiecare cromozom este format dintr-o pereche de cromatide. |
Faza II a meiozei este identică cu mitoza. Ea implică separarea cromatidelor surori de-a lungul planului ecuatorial; astfel, la sfârșitul meiozei, se formează patru celule haploide.
Cu această înțelegere de bază a anatomiei cromozomiale normale și a diviziunii celulare, suntem apți să trecem la nondisjuncție.
Definiția nondisjuncției
Eșecul separării corespunzătoare a doi cromozomi omologi sau a cromatidelor surori în timpul diviziunii celulare este denumit nondisjuncție.
Istorie
Timpurile atestă descoperirea nondisjuncției în primăvara anului 1910, în mâinile lui Calvin Bridges și Thomas Hunt Morgan. Aceștia au descoperit un comportament cromozomial aberant în timp ce studiau cromozomii sexuali ai Drosophilei melanogaster.
Tipuri de nondisjuncție
| Tip | Explicație |
| Nondisjuncție meiotică faza I | Toate haploizii derivați din celula primară sunt anormali. De exemplu, toți spermatozoizii derivați dintr-un spermatozoid primar vor avea un total de 22 sau 24 de cromozomi, în loc de 23, cum se întâmplă de obicei. |
| Faza II de nondisjuncție meiotică | Doar jumătate din haploizii derivați din celula primară vor fi anormali. De exemplu: Dacă nondisjuncția afectează un spermatozoid secundar supus meiozei II, numai jumătate din spermatozoizi sunt anormali. |
| Nondisjuncția mitotică | Secundar ruperii fibrelor fusiforme în timpul metafazei sau anafazei, nondisjuncția mitotică duce la formarea de celule fiice trisomice și monosomice, care dau naștere la linii celulare mozaice la un individ. |
Etiogeneza nondisjuncției
Mecanismele moleculare din spatele nondisjuncției pot fi rezumate pe scurt după cum urmează:
| Mecanism | Explicație |
| Diferențe specifice sexului în meioză | Ovocitele materne sunt predispuse să aibă erori de segregare, deoarece există o arestare documentată a ovocitelor în profaza I a meiozei. Ca un corolar, rămâne faptul că majoritatea sindroamelor de aneuploidie umană sunt de origine maternă. |
| Pierderea legăturilor de Cohesină legată de vârstă | Cohesina este responsabilă pentru atașarea fibrelor fusiforme la cromatidele surori și separarea normală ulterioară a acestora. O oprire maternă prelungită a ovocitelor în meioză duce la o pierdere a legăturilor de coeziune; o posibilitate mai mare de atașare incorectă a fusiului cinetocoro-microtubule cu erori de segregare rezultate. |
| Dezactivarea defectuoasă a punctului de control al asamblării fusiforme (SAC) | SAC asigură separarea și alinierea normală a cromozomilor în timpul anafazei diviziunii celulare. Funcționarea aberantă a SAC poate duce la nondisjuncție. |
Diagnosticarea nondisjuncției
Nondisjuncția poate fi identificată clinic folosind o baterie de teste, așa cum se arată în tabelul de mai jos:
| Test | Explicație |
| Diagnosticul corpului polar | Utilizat pentru a detecta aneuploidii cromozomiale de origine maternă. |
| Cariotiparea | Tehnică ce utilizează microscopia optică pentru a studia celulele fetale nenăscute obținute prin amniocenteză. |
| Biopsie de blastomeri | Aplică prelevarea de blastomeri din zona pellucida pentru a detecta aneuploidia. Această procedură nu este lipsită de riscuri. |
| Diagnosticul genetic preimplantațional | Utilizat la cuplurile cu antecedente familiale de tulburări genetice care optează pentru fertilizarea in vitro. |
Implicații clinice ale Nondisjuncției
Nondisjuncția duce la aneuploidie – o stare de dezechilibru cromozomial. Pierderea unui singur cromozom este denumită monosomie, în timp ce câștigarea unui singur cromozom este denumită trisomie. Majoritatea aberațiilor cromozomiale astfel produse sunt incompatibile cu viața și reprezintă motivul majorității avorturilor spontane din primul trimestru.
Studiul nondisjuncției relevă legături între creșterea vârstei materne și creșterea șanselor de recombinare. De asemenea, oferă o validare a teoriei cromozomiale a eredității (Bridges 1916).
Ipoteza celor 2 lovituri a lui Kudson pentru transformarea malignă a celulelor propagă existența unei metamorfoze în 2 etape a celulei normale. În timp ce prima lovitură se presupune că este înnăscută, a doua lovitură poate fi cauzată de nondisjuncția mitotică.
Cele câteva aberații cromozomiale sindromice viabile pot fi rezumate după cum urmează:
| Aberație cromozomială | Explicație |
| Monosomie | Sindromul Turner (XO) este singura monosomie viabilă compatibilă cu viața la om. |
| Aneuploidie autozomală | |
| Sindromul Patau (trisomia 13) | Trisomia cromozomului 13 duce la sindromul Patau. Acesta se caracterizează prin microcefalie, dizabilitate intelectuală, probleme oculare, tulburări urogenitale și musculo-scheletice. |
| Sindromul Edwards (trisomia 18) | Sindromul Edwards este marcat de prezența unui segment suplimentar-parte sau întreg al cromozomului 18. Trăsăturile sale caracteristice sunt retardul de creștere, defectele cardiace, micrognatia, retardul mintal sever și pumnii strânși cu degetele suprapuse. |
| Sindromul Down | Trisomia 21 este una dintre cele mai frecvente erori de segregare cromozomială la om. Cunoscută sub numele de „sindromul Down”, se caracterizează prin retard de creștere, dizabilitate intelectuală și multiple probleme neurologice și cardiovasculare. |
| Aneuploidie a cromozomilor sexuali | |
| Sindromul Turner (XO) | După cum am menționat deja, aceasta este singura monosomie compatibilă cu viața la om. Se caracterizează printr-un gât scurt și palmat, inteligență normală, statură mică și un risc mai mare de probleme de vedere și auz. |
| Sindromul Klinefelter (XXY) | Acest sindrom se caracterizează prin prezența a 2 sau mai mulți cromozomi X la bărbați. Este marcat de sterilitate primară, comportament agresiv și adesea inteligență normală, cu dificultăți minore de vorbire și de citire. |
| Supermasculin (XYY) | Caracterizată de genotipul XYY, această afecțiune este marcată la o incidență de aproximativ 1 la 1.000 de nașteri de sex masculin. Mulți pacienți sunt fenotipic normali, cu o înălțime mai mare, comportament agresiv ocazional și dificultăți de învățare. Este rezultatul nondisjuncției în faza II a meiozei paterne. |
| Superfemei (XXX) | Trisomia X, denumită și superfemei, prezintă tulburări neuropsihologice ușoare. Majoritatea acestora sunt o culme a nondisjuncției în meioza maternă. |
| Disomie uniparentală | Este o combinație unică de nondisjuncție care duce la trisomie autosomală și pierderea ulterioară a cromozomului nepereche, ceea ce duce la existența a 2 copii ale unui cromozom de origine uniparentală. Exemplele includ sindromul Prader-Willi și sindromul Angelman. |
| Sindroame de mozaicism | Nondisjuncția mitotică fetală timpurie duce la existența simultană a unor linii celulare diferite la același individ. Hipomelanoza lui Ito este o ilustrare a unor astfel de sindroame de mozaicism. |
Rezumat
Cromozomii sunt formați din perechi de cromatide. Cromozomii omologi există în perechi. Eșecul separării corespunzătoare a cromozomilor omologi sau a cromatidelor în timpul diviziunii celulare se numește nondisjuncție.
Nondisjuncția poate apărea în timpul meiozei faza I sau faza II, sau în timpul mitozei.
Există multe teste disponibile pentru a diagnostica nondisjuncția.
Nondisjuncția duce la aneuploidie. În timp ce majoritatea acestor erori de segregare cromozomială duc la avorturi spontane în primul trimestru, puține sunt compatibile cu viața și duc la sindroame aneuploide autosomale și cromozomi sexuali variabile.
Învățați pentru școala medicală și comisii cu Lecturio.
- USMLE Step 1
- USMLE Step 2
- COMLEX Level 1
- COMLEX Level 2
- ENARM
- NEET
.