Центромерный индекс хромосом

Кариотипирование – что такое кариотип человека?

Центромерный индекс хромосом

Иногда семейной паре предлагают пройти кариотипирование плода. Для того чтобы понять что это такое, нужно иметь представление о кариотипе в целом.

Что такое кариотипирование?

Изучая хромосомы под микроскопом можно еще во внутриутробном периоде выявить многочисленные генетические заболевания (хромосомные аномалии).

Кариотипирование плода представляет собой процедуру исследования околоплодной жидкости или ворсинок хориона, в которых находятся клетки эмбриона. Период ожидания результатов достаточно длительный и составляет не менее 2 недель. При помощи данной процедуры можно выявить такие известные болезни, как синдром Дауна, болезнь Эдвардса, Шерeшевского-Тернера, Патау и другие.

Кроме этого, благодаря данной методике родители имеют возможность достоверно узнать пол ребенка еще до того, как это будет видно на УЗИ.

Основными показаниями к проведению кариотипирования плода являются:

  • возраст семейной пары более 35-40 лет;
  • рождение детей в семье с генетическими заболеваниями;
  • прерывания беременности в анамнезе по медицинским показаниям вследствие выявления пороков у плода;
  • работа родителей на вредном производстве с химикатами или токсичными испарениями;
  • употребление наркотиков или зачатие ребенка в нетрезвом состоянии.

Кариотипирование проводят в первом триместре беременности, чтобы у женщины было время на ее прерывание при обнаружении патологий. Отзывы врачей подтверждают высокую эффективность данного исследования.

Кариотипирование супругов

Анализ на кариотип может проводиться и у будущих родителей на этапе планирования семьи. У взрослых людей генетические «поломки» могут быть причиной бесплодия, а также приводят к невынашиванию беременности или формированию пороков развития у плода.

Показания к проведению исследования:

  • Привычное невынашивание беременности – 2 и более случаев самопроизвольного аборта (выкидыш или замершая беременность) в анамнезе.
  • Наличие в семье у одного из супругов случаев рождения детей с хромосомными аномалиями.
  • Наличие родственников с генетическими мутациями.
  • Наличие факторов риска хромосомных мутаций: занятость на производстве, где человек подвергается воздействию токсинов, радиации либо иных факторов.

Некоторые хромосомные заболевания делают достижение или вынашивание беременности невозможным. Поэтому в случае их обнаружения супружеской паре рекомендуют провести ЭКО с использованием донорского биологического материала.

В случае обнаружения хромосомных мутаций у супруга используется донорская сперма. Если они выявлены у женщины, проводят ЭКО с донорскими ооцитами.

При правильном подходе к лечению беременность протекает без осложнений, а ребенок рождается здоровым.

Что такое кариотип?

Начнем с того, что такое кариотип. Это совокупность морфологических особенностей набора хромосом единичной клетки. Анализ обычно подразумевает оценку количества и структуры хромосом из клеток соматических (не половых) тканей при помощи цитогенетических методов. В последние годы также развивается молекулярное кариотипирование.

При анализе хромосомного набора формируется идиограмма. Хромосомы в ней располагаются по размеру, в порядке убывания.

По Денверской классификации кариотип делят на 7 групп с учетом положения центромеры, наличия перетяжек и спутников, потому что такое деление позволяет правильно расположить даже одинаковые по размеру хромосомы.

Рассчитывается центромерный индекс, отражающий соотношение длины короткого плеча хромосомы к её общей длине.

Выделяют такие группы:

  • А – в неё входят 1-3 пары, самые крупные.
  • В – 4 и 5 пара – большие, субметацентрические.
  • С – с 6 по 12 пары, плюс половая Х-хромосома.
  • D – с 13 по 15 пары, сильно отличаются по форме от всех остальных.
  • Е – 16-18 пары, самые короткие среди всех.
  • F – 19 и 20 пара. Они короткие, субметацентрические.
  • G – 21 и 22 пары, а также половая мужская хромосома Y – самые маленькие по размеру.

С 1971 года используется также Парижская классификация. Она учитывает окраску хромосом, чередование различных по интенсивности окрашивания участков.

Нормальный кариотип

Что такое нормальный кариотип: это диплоидный (двойной) набор хромосом, общим количеством 46, имеющих правильное строение.

Патологический кариотип

Что такое патологический кариотип: это когда есть лишние, отсутствующие или неправильные по структуре хромосомы. Патологии кариотипа, что могут развиваться у человека, бывают такие:

  • геномные мутации – изменение числа хромосом;
  • хромосомные аберрации – изменение структуры.

Геномных мутаций у человека бывает только три. Это такие нарушения кариотипа, что предусматривают лишние аутосомы, лишние половые хромосомы или моносомию Х. Хромосомных аберраций гораздо больше. Это такие нарушения кариотипа, что сопровождаются следующими изменениями:

  • делеция – отсутствует фрагмент хромосомы;
  • дупликация – фрагмент дублируется;
  • транслокация – обмен фрагментами между соседними хромосомами;
  • инверсии – поворот участка вокруг своей оси.

Некоторые мутации являются сбалансированными. Это такие инверсии и транслокации, при которых сохраняется баланс генов в кариотипе, что не приводит к грубым фенотипическим нарушениям. Человек с такими аберрациями внешне нормальный и не имеет патологий со стороны внутренних органов.

Тем не менее, большинство нарушений кариотипа такие, что приводят к грубым изменениям в организме. Почти все они несовместимы с жизнью. Эмбрионы и плоды погибают в ранние сроки гестации. Но с некоторыми мутациями люди живут, хотя это часто приводит к тяжелым патологиям внутренних органов и нарушению интеллекта.

История кариотипирования

Ученые относительно недавно узнали, что такое кариотип, и начали его исследовать в медицинской практике. Только в 1956 было установлено, что кариотип человека состоит из 46 хромосом.

Были исследованы фибробласты легкого из трех медицинских абортусов. После этого начала развиваться медицинская цитогенетика.

Началось тщательное изучение генетических аспектов таких патологий как синдром Дауна, Шерешевского-Тернера, Клайнфельтера: было показано, что они вызваны различными нарушениями кариотипа.

В 1960 году был разработан метод приготовления препарата хромосом из стимулированных лимфоцитов крови. Он стал основной для таких анализов кариотипа, что выполняются и сегодня.

В начале 1970 разработаны методы дифференциальной окраски. Ученые смогли лучше понять, что такое кариотип, после того как появились красители. Они накапливаются в хромосомах, позволяя лучше визуализировать эти внутриклеточные структуры. Это позволило обнаруживать структурные перестройки в них.

Изучение хромосом эмбриона человека помогает лучше понять, что такое кариотип. Цитогенетические методы используются в репродуктологии и акушерстве. Исследования в этой области ведутся в трех основных направлениях:

  • анализ материала абортусов;
  • пренатальная (дородовая) диагностика хромосомных заболеваний на различных сроках беременности;
  • преимплантационная диагностика, которая широко используется в программах вспомогательных репродуктивных технологий, и позволяет отобрать генетически правильные эмбрионы для переноса в матку.

Знание, что такое кариотип, помогло увеличить эффективность ЭКО. Он позволило на раннем этапе беременности обнаруживать хромосомные перестройки у плода. Несмотря на понимание, что такое кариотип, устранить выявленные нарушения невозможно. Однако при тяжелых аберрациях пара может принять решение о прерывании беременности.

Наиболее активно кариотип человека исследовали в 60-70-х годах двадцатого века. За это время были исследованы тысячи эмбрионов. Это принесло новое понимание, что такое кариотип и к чему приводят структурные и количественные перестройки хромосом. Исследовались абортусы после спонтанных выкидышей. Оказалось, что такие эмбрионы имеют нарушения в кариотипе в 70% случаев.

В ходе исследований были обнаружены случаи мозаицизма. Это такое явление, при котором только часть клеток абортуса содержат патологический кариотип, что стало свидетельством ограниченного плацентарного мозаицизма.

Хронологически последним большим достижением цитогенетики стала разработка молекулярных методов исследования кариотипа, что позволили исследовать даже такие клетки абортусов, которые подверглись аутолизу или прекратили деление. До настоящего времени используются FISH и CGH. Они позволяют уточнить даже те хромосомные аберрации, которые не обнаруживаются традиционными способами.

В настоящее время можно сказать, что исследование кариотипа в репродуктологии и акушерстве имеет такое клиническое значение:

  • позволяет установить неразвивающуюся беременность и её причины;
  • определяет показания к прерыванию беременности;
  • позволяет отобрать лучшие эмбрионы для переноса при искусственном оплодотворении;
  • оценивает генетические риски перед беременностью.

Методы пренатального кариотипирования

Материалом для анализа может быть хорион или плацента. Используются также клетки амниотической жидкости, лимфоциты пуповинной крови. Весь материал получают инвазивным способом.

Культивирование амниоцитов осуществляется в течение 2-3 недель. Длительность сокращается при использовании некоторых питательных сред, но это повышает стоимость исследования.

Применяющийся новый метод, основанный на микроманипуляционной изоляции единичных метафазных клеток из первичных и перевиваемых культур, позволяет сократить время ожидания результатов до нескольких дней. При этом снижается риск диагностической ошибки.

Он используется он редко, так как требует специального дорогостоящего оборудования.

https://www.youtube.com/watch?v=pnVc_5At5eY

Быстрее проводится исследование с использованием некультивированных амниоцитов. Для этого применяется метод FISH. Он дает результаты через 1-2 дня. Метод информативен в диагностике наиболее распространенных анеуплоидий. Но информация менее достоверная. Она ориентировочная и не может служить для принятия каких-либо решений (например, о прерывании беременности).

Итак, теперь вы знаете, что такое кариотип. Его определяют на всех этапах реализации репродуктивной функции.

Кариотип оценивают у супругов перед беременностью, у эмбрионов перед переносом, а также у эмбриона или плода, который находится внутриутробно.

Последнее исследование применяется редко, только в крайнем случае, так как оно требует выполнения инвазивной манипуляции по забору биоматериала.

Источник: https://www.eko-blog.ru/handbooks/polezno-znat/kariotipirovanie/

Денверская классификация хромосом как основа кариотипирования

Центромерный индекс хромосом

Все живые организмы содержат в ядрах клеток определенный набор генетического материала. В эукариотических клетках он представлен хромосомами. Для удобства учета и научных изысканий кариотип систематизируют при помощи различных методик. Познакомимся с приемами упорядочивания генетического материала на примере человеческих хромосом.

Классификация хромосом человека

Кариотип – хромосомный набор (диплоидный), находящийся в любой из соматических клеток организма. Он является характерным для данного организма и одинаков во всех клетках, за исключением половых.

Хромосомы в кариотипе бывают:

  • аутосомы, не отличаются у особей разного пола;
  • половые (гетерохромосомы), отличаются по строению у особей разного пола.

Клетки человеческого организма содержат 46 нитей ДНК, из них 22 пары аутосом и одна – половых. Это диплоидный 2n набор генетического материала. Пара гетерохромосом у женщин обозначается XX, у мужчин – XY, обозначение кариотипа, соответственно, 44+XX и 44+XY.

В половых клетках (гаметах) присутствует гаплоидный или одинарный 1n набор ДНК. Яйцеклетки содержат 22 аутосомы и одну X-хромосому, сперматозоиды – 22 аутосомы и одну из гетерохромосом, X или Y.

Зачем нужна идентификация и классификация хромосом

Денверская и Парижская системы классификации наследственного материала, широко используемые в научном сообществе, призваны унифицировать и обобщить представления о кариотипе. Общий подход нужен для правильного представления и интерпретации результатов исследований в области генетики, кариосистематики, селекции.

Схематически кариотип изображают при помощи идеограммы – последовательности систематизированных и расположенных по убыванию размера хромосом. Идеограмма отражает не только размеры спирализованных ДНК, но и некоторые морфологические характеристики, а также особенности их первичной структуры (области гетеро- и эухроматина).

При помощи анализа этих графиков устанавливают степень родства между различными систематическими группами организмов.

В кариотипе могут находиться пары аутосом, практически одинаковые по размеру, что затрудняет их правильное расположение и нумерацию. Рассмотрим, какие параметры учитывают Денверская и Парижская классификация хромосом человека.

Результаты конференции в Денвере, 1960 год

В указанном году в городе Денвере, США, состоялась конференция по хромосомам человека. На ней различные подходы к систематизированию хромосом (по размеру, положению центромер, участкам с разной степенью спирализации и т. д.) были объединены в единую систему.

Решением конференции стала так называемая Денверская классификация хромосом человека. Данная система руководствуется принципами:

  1. Все аутосомы человека пронумерованы по порядку от 1 до 22 по мере уменьшения их длины, половым хроматидам присвоены обозначения X и Y.
  2. Хромосомы кариотипа разбиты на 7 групп с учетом положения центромер, наличия спутников и вторичных перетяжек на хроматидах.
  3. Для упрощения классификации используется центромерный индекс, который рассчитывается делением длины короткого плеча на всю длину хромосомы и выражается в процентах.

Денверская классификация хромосом является общепризнанной в мировом научном сообществе.

Группы хромосом и их характеристика

Денверская классификация хромосом включает семь групп, в которых аутосомы расположены по порядку нумерации, но распределены неравномерно по количеству. Это связано с признаками, по которым они распределяются в группы. Подробнее об этом в таблице.

Группа хромосом

Номера пар хромосом

Особенности строения хромосом в группе

A

1—3

Длинные хромосомы, хорошо отличимые друг от друга. В 1 и 3 парах положение перетяжки метацентрическое, во 2 паре – субметацентрическое.

B

4 и 5

Хромосомы короче предыдущей группы, первичная перетяжка расположена субметацентрически (близко к середине).

C

6—12

X-хромосома

Хромосомы среднего размера, все неравноплечие субметацентрические, сложно идивиндуализируемые.

Идентична по размеру и форме аутосомам группы, репликацию заканчивает позже других.

D

13—15

Хромосомы в группе средних размеров с практически краевым положением первичной перетяжки (акроцентрические), имеют спутники.

E

16—18

Короткие хромосомы, в 16 паре равноплечие метацентрические, в 17 и 18 – субметацентрические.

F

19 и 20

Короткие метацентрики, практически неотличимы друг от друга.

G

21 и 22

Y-хромосома

Короткие хромосомы со спутниками, акроцентрические. Имеют незначительные отличия строения и размеров.

Немного длиннее других хромосом группы, на длинном плече имеется вторичная перетяжка.

Как видим, Денверская классификация хромосом базируется на анализе морфологии без каких-либо манипуляций с ДНК.

Парижская классификация хромосом человека

В основе данной классификации, введенной с 1971 года, лежат методы дифференцированного окрашивания хроматина. В результате рутинной окраски все хроматиды приобретают собственный рисунок из светлых и темных полос, благодаря чему легко идентифицируются внутри групп.

При обработке хромосом различными красителями выявляются отдельные сегменты:

  • Q-сегменты хромосом флуоресцируют в результате применения красителя акрихин-иприта.
  • G-сегменты проявляются после окрашивания по методу Гимза (совпадают с Q-сегментами).
  • Окрашиванию R-сегментов предшествует контролируемая термическая денатурация.

Для указания местоположений генов на хромосомах вводятся дополнительные обозначения:

  1. Длинное плечо хромосомы обозначается строчной буквой q, короткое – строчной p.
  2. Внутри плеча выделяют до 4 районов, которые нумеруют от центромеры к теломерному концу.
  3. Нумерация полос внутри районов также идет в направлении от центромеры.

Если положение гена в хромосоме известно точно, его координатой является индекс полосы. Когда же локализация гена менее определенная, его обозначают находящимся в длинном либо коротком плече.

Для точного картирования хромосом, изучения мутагенеза и гибридизации какой-либо одной методикой не обойтись. Денверская классификация хромосом и Парижская в данном случае неразрывно связаны и дополняют друг друга.

Источник: https://FB.ru/article/299224/denverskaya-klassifikatsiya-hromosom-kak-osnova-kariotipirovaniya

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: