Хромосомы — это структуры, состоящие из белков и ДНК, обнаруженных в ядре клетки. По своим функциям их можно разделить на аутосомные хромосомы, отвечающие за наследование неполовых характеристик, и половые хромосомы, отвечающие за определение пола и наследование связанных с полом характеристик.
Правильное количество хромосом человека — 46 — 22 пары аутосомных хромосом и одна пара половых хромосом. Любые отклонения в их количестве и структуре приводят к возникновению генетических дефектов. Набор хромосом в здоровой клетке называется кариотипом.
Хромосомные аберрации — виды
Можно выделить два основных типа хромосомных аберраций — структурные и числовые аберрации. Структурные аберрации — это изменения в структуре хромосомы. Они включают:
- делецию — потерю хромосомы вместе с содержащимися в ней генами;
- дупликацию — дупликацию фрагмента хромосомы с ее генами;
- инверсию — инверсию фрагмента хромосомы на 180 градусов;
- транслокацию — перенос часть хромосомы в другое место на той же или другой хромосоме;
- изохромосому — аномальная хромосома, у которой отсутствует одно плечо, а другое удвоено;
- кольцевые хромосомы — образуются, когда хромосома ломается на обоих плечах, и дистальные части плеч теряются, а остальная часть хромосомы сливается в кольцо.
Второй тип хромосомных аберраций — это числовые аберрации — вызванные ими изменения обычно заключаются в потере одной хромосомы (моносомия) или появлении дополнительной хромосомы (трисомия). Числовые мутации чаще всего вызваны нарушениями, например, неотделением хромосом в процессе деления репродуктивной клетки.
Среди заболеваний, связанных с наличием хромосомных аберраций у детей, есть синдромы, вызванные трисомией. Чаще всего это трисомы 21, 18 или 13 хромосомы, синдромы хромосомных делеций и микроделеций, а также синдромы аберраций половых хромосом.
Генетические дефекты у детей — трисомы
Наиболее распространенной трисомией является трисомия 21-й хромосомы, также известная как синдром Дауна. Это происходит с частотой 1:700 родов, но вероятность рождения больного ребенка увеличивается с возрастом матери. Риск синдрома Дауна у ребенка у беременной в 35 лет составляет 1:360 и увеличивается до 1:100 в 40 и 1:30. когда женщине 45. Более чем в 60% беременностей с трисомией 21 у эмбриона или плода происходит самопроизвольный аборт.
Существует несколько форм этой трисомии:
- полная трисомия, когда все клетки тела имеют дополнительную 21 хромосому;
- мозаичная трисомия — только некоторые клетки содержат дополнительную хромосому;
- транслокационная трисомия — дополнительный материал из 21 хромосомы может быть перемещен в другую хромосому.
Развитие ребенка с синдромом Дауна, однако не зависит от типа трисомии.
К внешним признакам, позволяющим диагностировать трисомию у ребенка, можно отнести следующие признаки:
- косое положение щелей век;
- запавшая переносица;
- опущенные уголки рта;
- короткая шея;
- короткие широкие руки;
- яркие пятна, расположенные на радужной оболочке глаза.
Рост детей с трисомией 21 хромосомы ниже, чем у их сверстников, более того, они имеют тенденцию к полноте. Характерной чертой больных детей также является задержка в овладении вербальными навыками и моторикой.
Более того, люди с синдромом Дауна чаще страдают острым миелоидным лейкозом. Почти 90% заболевших в возрасте 35-40 лет имеют симптомы болезни Альцгеймера. Средний IQ больного — 35-49 (умеренная умственная отсталость). Мужчины обычно бесплодны, а женская фертильность значительно снижена.
В настоящее время люди с синдромом Дауна живут около 50-60 лет.
Еще одна трисомия — трисомия 13-й хромосомы, называемая синдромом Патау — частота этого синдрома составляет 1: 8000–12000 живорожденных (риск заболевания увеличивается с возрастом матери). Как и в случае с синдромом Дауна, он отличается полной, моизаподобной и транслокационной формой.
Новорожденный с трисомией 13 хромосомы имеет многочисленные врожденные аномалии — микроцефалию, кожные дефекты на голове, плоскую переносицу, низко посаженные уши, лишние пальцы или спайки конечностей. У детей наблюдается мышечная гипотензия, отсутствие речи и самостоятельной ходьбы, глухота. Однако большинство детей с синдромом Патау умирают в неонатальном периоде, и только 5% доживают до 1 года.
Еще одно заболевание, связанное с трисомией 18-й хромосомы, — синдром Эдвардса встречается с частотой 1: 8000 рождений — как и в случае синдрома Дауна-Патау, риск его возникновения значительно увеличивается с возрастом матери. Новорожденные с трисомией 18 хромосомы характеризуются низкой массой тела при рождении, выступающим затылком, маленькой челюстью и ртом, узкими трещинами век, низко посаженными и деформированными ушными раковинами, сжатыми руками, перекрывающимися пальцами и деформированными ступнями.
Кроме того, больные дети страдают многочисленными пороками сердца, желудочно-кишечного тракта, мочевыделительной и костно-суставной систем. Синдром также включает судороги, затрудненное дыхание и тяжелые нарушения психомоторного развития. Большинство беременностей с трисомией 18 сопровождаются самопроизвольным выкидышем, тогда как новорожденные обычно умирают в первые недели или месяцы жизни (только 5-10% пациенток доживают до 1 года).
Генетические дефекты у детей — хромосомные делеции
Делеция или потеря фрагмента хромосомы может вызвать такие заболевания, как синдром Вольфа-Хиршхорна (возникает из-за частичной делеции или микроделеции в хромосоме 4). Частота этого синдрома составляет 1:50000 живорожденных — у девочек он вдвое чаще, чем у мальчиков.
При этом синдроме наблюдаются микроцефалия, широкие трещины век, длинная переносица, высокое и узкое небо. Более того, у больных детей также наблюдается задержка роста, врожденные пороки сердца, недоразвитие легких, односторонняя почечная недостаточность. В 1-2-летнем возрасте очень характерны судороги, которые с возрастом проходят.
Более 30% детей с синдромом Вольфа-Хиршхорна не доживают до двухлетнего возраста, но есть также единичные случаи, когда пациенты достигли совершеннолетия.
Еще одно заболевание, связанное с хромосомной делецией — синдром кошачьего крика. Встречается с частотой 1:37000 живорождений. Патология вызвана потерей фрагмента короткого плеча хромосомы 5. Пораженные новорожденные обычно имеют низкую массу тела при рождении. Характерной чертой этого синдрома является своеобразный плач, вызванный аномалиями гортани, расстройствами нервной системы и мышечной гипотензией, напоминающий кошачье мяуканье.
Кроме того, у детей развивается микроцефалия, круглое асимметричное лицо, широко расставленные глазные яблоки, маленькие и низко посаженные уши. В более позднем возрасте у ребенка наблюдается отсутствие надлежащего речевого образования (но понимание речи есть), задержка психомоторного развития и значительная или умеренная умственная отсталость. Многие больные дети умирают в первые месяцы и годы жизни,
Генетические дефекты у детей — аберрации половых хромосом
Аберрации половых хромосом (X — определяет женский пол, Y — определяет мужской пол) заключаются в потере одной хромосомы или наличии дополнительной половой хромосомы. Одним из заболеваний, связанных с такими отклонениями, является синдром Тернера, вызванный наличием единственной Х-хромосомы — встречается у девочек с частотой 1: 2500.
Вес новорожденных при рождении примерно на 500 г ниже, чем в среднем у здоровых новорожденных, а длина тела примерно на 3 см короче (средний рост взрослой женщины составляет 143 см). Кроме того, у новорожденных диагностируется лимфедема, высокий лоб, широкое основание носа, небольшая узкая нижняя челюсть, низко посаженные и торчащие уши.
Для девочек с синдромом Тернера также характерны нарушения зрительно-моторных навыков, оценки пространственных реакций, концентрации внимания, трудности с решением задач, усвоением математических знаний — многие из них музыкально одарены. Большинство взрослых женщин с синдромом Тернера ведут нормальную трудовую жизнь, и их IQ находится в пределах нормы.
Еще одна хромосомная аберрация у женщин — наличие лишней Х-хромосомы — поэтому у них три Х-хромосомы вместо двух — частота такой аномалии составляет 1:1000 девочек. Девочки с этой аберрацией развиваются нормально после рождения, но их средний вес при рождении, длина тела и окружность головы немного меньше, чем у девочек с нормальными Х-хромосомами. ниже, чем в общей популяции (примерно у 15-25% пациентов наблюдается небольшая умственная отсталость). Однако большинство женщин с такой аберрацией ведут нормальную работу и семейную жизнь (около 75% женщин фертильны).
Синдром Клайнфельтера связан с хромосомными аномалиями у мальчиков. Частота встречаемости — 1: 700-1000 мальчиков. Причина этого заболевания — наличие лишней Х-хромосомы — вместо одной Х-хромосомы и одной Y-хромосомы есть две Х-хромосомы и одна Y. Также может случиться, что появятся две или три лишние Х-хромосомы, но это очень редко. Однако диагностика синдрома Клайнфельтера в неонатальном периоде невозможна из-за отсутствия характерных клинических симптомов.
Характерные черты синдрома Клайнфельтера у взрослого мужчины включают высокий рост (более 180 см), лицо со слабой растительностью на лице, женскую фигуру, абдоминальное ожирение и удлиненные нижние конечности — синдром Клайнфельтера также является причиной мужского бесплодия. Однако это заболевание не влияет на продолжительность жизни.
У мужчин также может появиться дополнительная Y-хромосома (вместо одной есть две) — эта аберрация возникает с частотой 1: \1000 мальчиков. У детей наблюдаются легкие двигательные нарушения, задержка развития речи и обучения чтению. Мальчики с лишней Y-хромосомой высокого роста (более 190 см) и типично мужского телосложения. Половое созревание похоже на здоровых мужчин, обычно они плодовиты и могут иметь здоровое потомство (отец с двумя Y-хромосомами не передаст их своим сыновьям).
Генетическое тестирование на генетические дефекты
Генетическое тестирование можно провести на ранних сроках беременности. При обнаружении каких-либо отклонений в генетическом материале плода ранняя диагностика позволит будущим родителям лучше подготовиться к рождению ребенка, требующего особого ухода, если женщина решит родить его.
Если пренатальные тесты указывают на высокую вероятность тяжелого и необратимого поражения плода или неизлечимого заболевания, угрожающего плоду, беременность может быть прервана по закону до тех пор, пока плод не сможет жить самостоятельно. В некоторых случаях подтверждение наличия генетического дефекта у плода позволяет начать лечение сразу после рождения или еще в утробе матери.
Исследование ДНК ребенка возможно, например, благодаря тесту Harmony — новому методу неинвазивного пренатального обследования, заключающемуся в лабораторном анализе ДНК плода, полученного из крови матери. Этот метод определяет риск возникновения у плода с точностью более 99%:
- Синдром Дауна, синдром Эдвардса и синдром Патау,
- Аномалии числа половых хромосом — синдром Клайнфельтера, синдром Тернера, синдром XXX, синдром XYY, синдром XXYY.
Этот тест также позволяет определить пол ребенка.
Тесты Harmony, NIFTY Pro и SANCO являются только скрининговыми тестами, и в случае отклонения от нормы диагноз должен быть подтвержден инвазивными тестами, для которых необходимо собрать биологический образец у плода. Но это может быть связано с такими осложнениями, как повреждение плода, выкидыш или инфекция.
Инвазивные тесты включают амниоцентез, биопсию ворсин хориона, кордоцентез и фетоскопию. Тест на кариотип (цитогенетический или молекулярный) или, например, тест NOVA также можно проводить после рождения ребенка. Но тест NOVA не определяет наличие хромосомных аберраций, но позволяет проверить первичный иммунологический дефицит или врожденные метаболические заболевания, которые очень опасны для здоровья ребенка.