ANEUPLOIDIA: CAUSE, TIPI ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

L' aneuploidia è la condizione in cui le cellule hanno uno o più cromosomi in eccesso o mancanti, diversi dal numero di cellule aploidi, diploidi o poliploidi stesse che compongono un organismo di una data specie.

In una cellula aneuploide, il numero di cromosomi non appartiene a un multiplo perfetto dell'insieme aploide, poiché hanno perso o guadagnato cromosomi. Generalmente l'aggiunta o la perdita di cromosomi corrisponde a un singolo cromosoma, o ad un numero dispari di essi, sebbene a volte possano essere coinvolti due cromosomi.

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Le aneuploidie appartengono alle alterazioni cromosomiche numeriche e sono le più facili da identificare citologicamente. Questo squilibrio cromosomico è scarsamente supportato dagli animali, essendo più frequente e meno dannoso nelle specie vegetali. Molte malformazioni congenite nell'uomo sono causate da aneuploidia.

Le cause

La perdita o il guadagno di uno o più cromosomi nelle cellule di un individuo è generalmente dovuto alla perdita per traslocazione o al processo di non disgiunzione durante la meiosi o la mitosi. Di conseguenza, la dose genica degli individui viene alterata, il che a sua volta causa gravi difetti fenotipici.

Le alterazioni del numero dei cromosomi possono verificarsi durante la prima o la seconda divisione della meiosi, o in entrambe contemporaneamente. Possono anche sorgere durante la divisione mitotica.

Questi fallimenti di divisione si verificano nella meiosi I o nella meiosi II, durante la spermatogenesi e l'oogenesi, che si verificano anche nella mitosi nelle prime divisioni dello zigote.

Nelle aneuploidie, la non disgiunzione si verifica quando uno dei cromosomi con la sua coppia omologa passa allo stesso polo cellulare o viene aggiunto allo stesso gamete. Ciò si verifica probabilmente a causa della divisione prematura del centromero durante la prima divisione meiotica nella meiosi materna.

Quando un gamete con un cromosoma in più si unisce a un gamete normale, si verificano trisomie (2n + 1). D'altra parte, quando un gamete con un cromosoma mancante e un cromosoma normale si uniscono, vengono prodotte monosomie (2n-1).

tipi

Le aneuploidie si verificano frequentemente negli individui diploidi. Queste modifiche nel numero dei cromosomi sono di grande rilevanza clinica nella specie umana. Includono diversi tipi come nullisomie, monosomie, trisomie e tetrasomie.

Nullisomy

Nelle cellule con nullisomia, entrambi i membri di una coppia omologa di cromosomi vengono persi, rappresentandoli come 2n-2 (n è il numero aploide dei cromosomi). Nell'uomo, ad esempio, con 23 coppie di cromosomi omologhi (n = 23), cioè 46 cromosomi, la perdita di una coppia omologa si tradurrebbe in 44 cromosomi (22 coppie).

Un individuo nullisomico è anche descritto come uno a cui manca una coppia di cromosomi omologhi nel suo complemento somatico.

monosomia

La monosomia è la delezione di un singolo cromosoma (2n-1) nella coppia omologa. In un essere umano con monosomia, la cellula avrebbe solo 45 cromosomi (2n = 45). All'interno della monosomia troviamo la monoisosomia e la monotelosomia.

Nelle cellule monoisosomiali il cromosoma presente senza la sua coppia omologa è un isocromosoma. Le cellule monotelosomiche o monotelocentriche possiedono un cromosoma telocentrico senza la sua coppia omologa.

Trisomia

Nelle trisomie si verifica l'apparizione o l'aggiunta di un cromosoma in qualche coppia omologa, cioè ci sono tre copie omologhe dello stesso cromosoma. È rappresentato come 2n + 1. Negli esseri umani con cellule trisomiche, si trovano 47 cromosomi.

Alcune condizioni ben studiate, come la sindrome di Down, si verificano come conseguenza della trisomia del cromosoma 21.

La costituzione del cromosoma extra permette di classificare la trisomia in:

• Trisomico primario: quando il cromosoma extra è completo.
• Trisomico secondario: il cromosoma in più è un isocromosoma.
• Trisomico terziario: in questo caso i bracci del cromosoma rimanente appartengono a due cromosomi diversi dal normale complemento.

tetrasomia

La tetrasomia si verifica quando si aggiunge una coppia completa di cromosomi omologhi. Nell'uomo, la tetrasomia si traduce in individui con 48 cromosomi. È rappresentato come 2n + 2. La coppia di cromosomi aggiuntivi è sempre una coppia omologa, ovvero ci saranno quattro copie omologhe di un dato cromosoma.

Nello stesso individuo, può verificarsi più di una mutazione aneuploide, risultando in individui doppi trisomici (2n + 1 + 1), doppio monosomico, nuli tetrasomico, ecc. Sono stati ottenuti sperimentalmente organismi sixuplo-monosomici, come nel caso del grano bianco (Triticum aestivum).

Esempi

Le linee cellulari formate dopo un processo di non disgiunzione cromosomica sono spesso non vitali. Questo perché molte di queste cellule sono lasciate senza informazioni genetiche, che impedisce loro di moltiplicarsi e scomparire.

D'altra parte, l'aneuploidia è un importante meccanismo di variazione intraspecifica. Nella pianta infestante di Jimson (Datura stramonium) si trova un complemento aploide di 12 cromosomi, quindi sono possibili 12 diversi trisomici. Ogni trisomico coinvolge un cromosoma diverso, ognuno dei quali presenta un fenotipo unico.

In alcune piante del genere Clarkia, la trisomia funge anche da importante fonte di variabilità intraspecifica.

Aneuploidia negli esseri umani

Nell'uomo, circa la metà degli aborti spontanei nel primo trimestre di gravidanza sono causati da un'alterazione numerica o strutturale dei cromosomi.

Le monosomie autosomiche, ad esempio, non sono praticabili. Molte trisomie come quella del cromosoma 16 vengono frequentemente abortite e nella monosomia del cromosoma X o nella sindrome di Turner le cellule sono vitali ma gli zigoti X0 vengono abortiti prematuramente.

Aneuploidia dei cromosomi sessuali

I casi più comuni di aneuploidie negli uomini sono legati ai cromosomi sessuali. Le alterazioni del numero dei cromosomi sono meglio tollerate delle alterazioni cromosomiche autosomiche.

L'aneuploidia colpisce il numero di copie di un gene ma non la sua sequenza nucleotidica. Quando la dose di alcuni geni viene alterata, le concentrazioni dei prodotti genici vengono alterate a loro volta. Nel caso dei cromosomi sessuali, esiste un'eccezione a questa relazione tra il numero di geni e la proteina prodotta.

In alcuni mammiferi (topi e umani) si verifica l'inattivazione del cromosoma X, che consente la stessa dose funzionale dei geni relativi a detto cromosoma nelle femmine e nei maschi.

In questo modo, i cromosomi X aggiuntivi vengono inattivati ​​in questi organismi, rendendo possibile che l'aneuploidia in questi cromosomi sia meno dannosa.

Alcune malattie come la sindrome di Turner e la sindrome di Klinefelter sono causate da aneuploidie nei cromosomi sessuali.

Sindrome di Klinefelter

Gli individui con questa condizione sono fenotipicamente maschi, con alcuni tratti effeminati. La presenza di un cromosoma X in più negli individui maschi è la causa di questa malattia, con questi individui che presentano 47 cromosomi (XXY).

Nei casi più gravi di questa condizione, gli uomini hanno voci molto acute, gambe lunghe, scarso sviluppo di peli sul corpo e fianchi e seni femminili molto marcati. Inoltre, sono sterili e possono avere uno scarso sviluppo mentale. Nei casi più lievi c'è un fenotipo maschile e un normale sviluppo cognitivo.

La sindrome di Klinefelter si verifica in circa uno su 800 nati maschi vivi.

sindrome di Turner

La sindrome di Turner è causata dalla perdita parziale o totale di un cromosoma X e si verifica nelle donne. Questa alterazione cromosomica si verifica durante la gametogenesi da un processo di non disgiunzione postzigotica.

Diverse alterazioni del cariotipo producono diversi fenotipi nella sindrome di Turner. Quando il materiale del braccio lungo di uno dei cromosomi X (terminale o interstiziale) viene perso, nei pazienti con questa condizione si verificano insufficienza ovarica primaria o secondaria e piccole dimensioni. Sono comuni anche linfedema e disgenesia gonadica.

In generale, il fenotipo delle donne con questa malattia è normale, tranne che per la bassa statura. La diagnosi di questa sindrome dipende, quindi, dallo studio e dalla presenza dell'alterazione citogenetica.

Questa malattia si manifesta in circa una neonata su 3000 femmine, con una maggiore frequenza di aborti spontanei, ovvero non più del 5% degli embrioni che si formano con questa alterazione riesce a svilupparsi completamente a termine.

Aneuploidia autosomica

Gli individui nati con aneuploidie cromosomiche autosomiche sono rari. Nella maggior parte dei casi in cui si verificano questi tipi di mutazioni, si verificano aborti spontanei, ad eccezione delle aneuploidie di piccoli autosomi come la trisomia del cromosoma 21.

Si ritiene che, poiché non esistono meccanismi di compensazione per le dosi genetiche nei cromosomi autosomici, le alterazioni nella loro composizione siano molto meno tollerate dagli organismi.

Sindrome di Down

Le piccole dimensioni dei cromosomi 21 consentono la presenza di ulteriori copie di geni, essendo meno dannose rispetto ai cromosomi più grandi. Questi cromosomi hanno meno geni di qualsiasi altro autosoma.

La sindrome di Down è l'aneuploidia autosomica più comune negli esseri umani. Negli Stati Uniti, circa uno su 700 nascite ha questa condizione.

Si stima che il 95% dei casi sia causato da non disgiunzione, che causa la trisomia 21 libera. Il restante 5% è prodotto dalla traslocazione, spesso tra i cromosomi 21 e 14. La prevalenza di questa condizione dipende in gran parte dall'età materna al concepimento.

È stato determinato che tra l'85 e il 90% dei casi la presenza della trisomia 21 libera è associata ad alterazioni meiotiche materne. Gli individui con questa condizione sono caratterizzati dall'essere ipotonici, iperestensibili e iporiflettenti.

Inoltre, hanno un cranio moderatamente piccolo, con un occipite piatto e branchicephalic, un piccolo naso e orecchie e una piccola bocca ad angolo verso il basso con frequente protrusione della lingua.

Riferimenti

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