Уже было сказано, что ядерный геном человека обычно является константой. Он состоит из 46 хромосом, которые образуют 23 пары. Двадцать две пары хромосом представляют аутосомы (пары хромосом в клетках, которые не являются половыми хромосомами), а 23-я пара представляет половые хромосомы — XX у женщин и XY у мужчин.
Хромосомные болезни: теория и практика
Вся генетическая информация, передаваемая из поколения в поколение, закодирована в специальной молекуле — дезоксирибонуклеиновой кислоте, более известной под аббревиатурой ДНК. ДНК, наполненная белками, образует хромосомы. Различные аномалии, затрагивающие их, приводят к так называемым хромосомным заболеваниям.
MedAboutMe выяснил, что это за заболевания и откуда берутся хромосомные аномалии.
ДНК ядерная и митохондриальная
В молекуле ДНК находятся все гены, которые программируют информацию о структуре белков и других молекул, из которых состоит тело человека и всех живых существ. Всего насчитывается около 30 000 генов.
Молекула ДНК состоит из двух нитей, скрученных в спираль. Молекулы ДНК очень компактно уложены в клеточном ядре. Вместе с белками они образуют особые единицы, называемые хромосомами. Этот термин буквально означает «цветное тело», поскольку они хорошо окрашены специальными красителями.
Согласно истории биологии, открытие хромосом как некой структуры в клеточном ядре восходит к нескольким ученым во второй половине девятнадцатого века. Только в начале двадцатого века было предложено их участие в наследовании информации (Т. Морган и др.).
Помимо ядерной ДНК существует также митохондриальная ДНК, которая находится в особых клеточных образованиях — митохондриях — в цитоплазме клеток. Эта форма ДНК была открыта в 1963 году. Митохондриальная ДНК намного меньше ядерной ДНК, но, как и ядерная ДНК, она несет важную генетическую информацию, и ее нарушение приводит к так называемым митохондриальным заболеваниям. В отличие от ядерной ДНК, которая содержит тысячи генов, митохондриальная ДНК состоит из нескольких десятков генов, но все они кодируют белки/ферменты, чрезвычайно важные для человека.
Тело человека и хромосомы
Все ядерные хромосомы в клетках человека, за исключением половых клеток, расположены парами. Таких пар 23, т.е. ядро содержит 46 хромосом (диплоидный набор), включая 22 пары аутосом (бесполых хромосом) и одну пару половых хромосом (X или XY). Хромосомы в каждой из 22 пар сходны по структуре и размеру.
Спаривающиеся клетки, представленные яйцеклеткой и сперматозоидом, содержат по 23 хромосомы (гаплоидный набор), одна из которых является Х-хромосомой, а другая — Y-хромосомой, которая наследуется от отца и определяет пол человека. Поскольку женские половые клетки содержат набор из 22 хромосом и половую хромосому X, в сперме возможны два варианта — сперматозоид содержит 22 хромосомы плюс X или 22 плюс Y хромосому.
После объединения яйцеклетки и сперматозоида образовавшийся X-набор определяет развитие женского пола, а XY-набор — мужского. В общем, можно сказать, что у каждого человека в хромосомах хранятся две версии одного и того же гена — одна от матери, другая от отца, причем пол определяется отцом.
Понимание генов и хромосом
Наше тело состоит из клеток. В центре каждой клетки находится ядро, а внутри ядра — хромосомы. Хромосомы важны, поскольку содержат гены, определяющие физические характеристики человека, группу крови и даже предрасположенность к определенным заболеваниям.
Каждая клетка организма в норме содержит 23 пары хромосом — всего 46 хромосом, каждая из которых содержит около 20 000 — 25 000 генов.
Половина хромосом человека поступает из материнской яйцеклетки, а другая половина — из спермы отца.
Что такое хромосомные аномалии?
Хромосомные аномалии — это различия в хромосомах, которые могут возникать в процессе развития. Они могут быть «de novo» (уникальными для эмбриона) или унаследованными от родителей.
Аномалии можно разделить на две категории: численные и структурные.
Числовые аномалии
Числовой относится к тому факту, что количество хромосом отличается от ожидаемого числа; хромосом может быть больше или меньше. Это также называется анеуплоидией. Каждому сценарию соответствует определенный срок:
- Моносомия: В паре отсутствует хромосома.
- Трисомия: Есть три хромосомы вместо двух.
Структурные аномалии
Когда в структуре хромосомы возникают проблемы, это называется структурной аномалией. Существует несколько способов возникновения структурных аномалий.
- Транслокация: один фрагмент хромосомы переносится на другой. (Это может быть робертсоновская транслокация, при которой одна хромосома присоединяется к другой, или взаимная транслокация, при которой обмениваются двумя хромосомами.)
- Удаление: Имеется удаленная или отсутствующая часть хромосомы.
- Дублирование: копируется хромосома, в результате чего получается дополнительный генетический материал.
- Кольцо: кольцо/круг образуется в результате отрыва части хромосомы.
- Инверсия: фрагмент хромосомы отрывается и переворачивается вверх дном, затем снова прикрепляется к исходной структуре.
Почему возникают хромосомные аномалии?
Хромосомные аномалии возникают из-за того, что деление клеток происходит не так, как было предсказано. Типичное деление клеток происходит посредством митоза или мейоза.
- Когда клетка, состоящая из 46 хромосом, делится на две клетки, это называется митозом. Новые клетки также должны иметь по 46 хромосом в каждой. Человеческие тела состоят из клеток, образовавшихся в результате митоза.
- При мейозе клетка также делится на две половины, но каждая из этих половин имеет 23 хромосомы. Мейоз производит сперму и яйцеклетки в репродуктивных органах.
Если в результате митоза или мейоза количество хромосом отличается от ожидаемого, это называется хромосомной аномалией.
Причины
Этиология достоверно не известна. По мнению некоторых неврологов, возникновение аномалии Арнольда-Киари у детей связано с уменьшением размеров полости черепа, что приводит к выпячиванию структур из отверстия во время роста. Другие специалисты связывают патологию с увеличением головного мозга, которое способствует смещению содержимого черепной полости.
Гидроцефалия, характеризующаяся расширенными желудочками, вызывает нарастающую клиническую картину. Начало заболевания может быть вызвано травмой черепа, которая усугубляет обструкцию. Это происходит из-за плохого развития костных структур в пораженной области.
Классификация
Патология подразделяется на четыре типа:
- Аномалия Киари 1 типа миндалины мозжечка опускаются ниже отверстия. Характерен для подростков и взрослых пациентов. Часто сочетается с гидромиелией.
- Аномалия Киари 2 типа связана с выходом через отверстие червя мозжечка, продолговатого мозга и IV желудочка. Чаще встречают гидромиелию, что связано с врожденной спинномозговой грыжей. Устанавливают на 1-2 сутки после рождения.
- Аномалия Киари 3 типа — опустившиеся структуры расположены в шейно-затылочном отделе позвоночника.
- Аномалия Киари 4 типа — характерно недоразвитие мозжечка без смещения органа.
Типы II и III часто сочетаются с другими пороками развития нервной системы: Загиб Сильвиева акведука, аномалии мозолистого тела, гипоплазия мозжечкового нартекса.
Симптомы
Клиническая картина патологии состоит из следующих синдромов:
- ликворногипертензионный;
- церебеллобульбарный;
- сирингомиелический.
Поражение черепных нервов может усугубить симптоматику.
Лико-гипертензивный синдром сопровождается головной болью, которая усиливается при минимальной физической нагрузке (кашель, чихание) и рвотой (независимо от приема пищи). Поражение мозжечка проявляется нарушениями речи и походки, а также нистагмом. При осмотре врач обнаруживает гипертонию мышц шеи.
Энцефалобульбарный синдром включает потерю зрения и слуха, двоение в глазах, затрудненное глотание, головокружение, апноэ сна, обмороки, ортостатический коллапс (когда пациент внезапно встает, он теряет сознание). Поворот головы усиливает головокружение вплоть до потери сознания. Иногда может измениться голос (охриплость) и затрудниться дыхание. В крайних случаях развивается тетрапарез, то есть неспособность двигать конечностями.
Сирингомиелит характеризуется нарушениями чувствительности, гипотрофией мышц и дисфункцией тазовых органов (кишечника, мочевого пузыря). Размер и расположение мочевого пузыря не коррелируют с тяжестью неврологического дефицита.
Типы II и III диагностируются при рождении: шумное дыхание, прерывистая одышка, парез гортани, носовой заброс пищи. У новорожденных отмечается нистагм, повышенный мышечный тонус рук и цианоз во время кормления. Степень нарушения двигательной активности различна. Вариант III аномалии несовместим с жизнью.
