TRISOMIA: SINDROME DI DOWN E CROMOSOMI SESSUALI - BIOLOGIA - 2024

Una trisomia è una condizione cromosomica di individui che portano tre cromosomi invece della coppia normale. Nei diploidi, la dotazione normale è di due cromosomi da ciascuno del complemento cromosomico che definisce la specie.

Un'alterazione del numero in uno solo dei cromosomi è chiamata aneuploidia. Se comprendesse cambiamenti nel numero totale di cromosomi sarebbe una vera ploidia, o eupolidia. L'essere umano ha 46 cromosomi in ciascuna delle sue cellule somatiche. Se hanno una singola trisomia avranno 47 cromosomi.

Cariotipo che mostra una trisomia sul cromosoma 21. Programma sul genoma umano del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. , tramite Wikimedia Commons.

Le trisomie sono statisticamente frequenti e rappresentano grandi cambiamenti per l'organismo vettore. Possono anche verificarsi negli esseri umani e sono associati a malattie o sindromi complesse.

Ci sono trisomie negli esseri umani noti a tutti. La più frequentata, frequente e conosciuta in assoluto è la trisomia del cromosoma 21, la causa più comune della cosiddetta sindrome di Down.

Ci sono altre trisomie nell'uomo che rappresentano un grande costo fisiologico per il portatore. Tra questi abbiamo la trisomia del cromosoma X, che rappresenta una grande sfida per la donna che ne soffre.

Qualsiasi organismo eucariotico vivente può avere una trisomia. In generale, nelle piante qualsiasi alterazione del numero dei cromosomi (aneuploidia) è molto più dannosa di un aumento del numero del complemento cromosomico della specie. In altri animali, come regola generale, le aneuploidie sono anche causa di molteplici condizioni.

Trisomia del cromosoma 21 (sindrome di Down: 47, +21)

La trisomia (completa) del cromosoma 21 nell'uomo determina la presenza di 47 cromosomi nelle cellule somatiche diploidi. Ventidue coppie forniscono 44 cromosomi, mentre il trio sul cromosoma 21 ne fornisce altri tre, uno dei quali è soprannumerario. In altre parole, è un cromosoma che "è troppo".

Descrizione e un po 'di storia

La trisomia del cromosoma 21 è l'aneuploidia più comune nell'uomo. Allo stesso modo, questa trisomia è anche la causa più comune della sindrome di Down. Tuttavia, sebbene altre trisomie somatiche siano più comuni di quelle sul cromosoma 21, la maggior parte tende ad essere più letale negli stadi embrionali.

Cioè, gli embrioni con trisomie 21 possono raggiungere la nascita, mentre altri embrioni trisomici no. Inoltre, la sopravvivenza postnatale è molto più alta nei bambini con trisomia sul cromosoma 21 a causa della bassa frequenza genetica di questo cromosoma.

In altre parole, il numero di copie aumenterà di pochi geni perché il cromosoma 21 è l'autosoma più piccolo di tutti.

La sindrome di Down fu descritta per la prima volta dal medico inglese John Langdon Down nel periodo dal 1862 al 1866. Tuttavia, l'associazione della malattia con il cromosoma 21 fu stabilita circa cento anni dopo. A questi studi hanno partecipato i ricercatori francesi Marthe Gautier, Raymond Turpin e Jèrôme Lejeune.

Cause genetiche della malattia

La trisomia del cromosoma 21 è causata dall'unione di due gameti, uno dei quali è portatore di più di una copia, totale o parziale, del cromosoma 21. Ci sono tre modi in cui ciò può accadere.

Nel primo, in uno dei genitori, la non disgiunzione dei cromosomi 21 durante la meiosi dà origine a gameti con due cromosomi 21 invece di uno. Non disgiunzione significa "mancanza di separazione o segregazione". È il gamete che può dare origine a una vera trisomia unendo un altro gamete con una singola copia del cromosoma 21.

Un'altra causa meno comune di questa trisomia è quella che viene chiamata traslocazione robertsoniana. In esso, il lungo braccio del cromosoma 21 si trasloca su un altro cromosoma (solitamente 14). L'unione di uno di questi gameti con un altro normale darà origine a embrioni con cariotipi normali.

Tuttavia, ci saranno copie extra del materiale ereditato dal cromosoma 21, che è causa sufficiente della malattia. La sindrome può anche essere causata da altre aberrazioni cromosomiche o mosaicismo.

In un mosaico, l'individuo ha cellule con cariotipi normali, alternati a cellule con cariotipi aberranti (trisomica per il cromosoma 21).

Non disgiunzione meiotica durante la meiosi gametica della fenenina o oogenesi. Tratto da https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Tramite Wikimedia Commons.

Manifestazione della malattia

La causa alla base della sindrome di Down è la maggiore espressione di alcuni enzimi dovuta all'esistenza di tre copie dei geni sul cromosoma 21, invece di due.

Questa maggiore espressione porta ad alterazioni nella normale fisiologia dell'individuo. Alcuni degli enzimi così colpiti includono la superossido dismutasi e la cistazione beta-sintasi. Molti altri sono legati alla sintesi del DNA, al metabolismo primario e alla capacità cognitiva dell'individuo.

La malattia si manifesta a diversi livelli. Uno dei più importanti, e che determina la durata di vita delle persone affette da trisomia, sono i difetti cardiaci congeniti.

Altre condizioni che affliggono gli individui malati includono anomalie del tratto gastrointestinale, disturbi ematologici, endocrinologici, ENT e muscolo-scheletrici, nonché anomalie visive, tra gli altri.

Anche i disturbi neurologici sono importanti e includono difficoltà di apprendimento da lievi a moderate. La maggior parte degli individui adulti con sindrome di Down sviluppa la malattia di Alzheimer.

Diagnosi e studi in altri sistemi viventi

La diagnosi prenatale di Down può essere eseguita con diversi mezzi. Ciò include l'ecografia, il campionamento dei villi coriali e l'amniocentesi. Entrambi possono essere utilizzati per il conteggio dei cromosomi, ma comportano alcuni rischi.

Altre analisi più moderne includono l'analisi cromosomica FISH, altre tecniche immunoistologiche e test di polimorfismo genetico basati sull'amplificazione del DNA mediante PCR.

Lo studio della trisomia del cromosoma 21 nei sistemi dei roditori ci ha permesso di analizzare la sindrome senza sperimentare con l'uomo. In questo modo, le relazioni genotipo / fenotipo sono state analizzate in modo sicuro e affidabile.

Allo stesso modo è stato possibile procedere alla sperimentazione di strategie e agenti terapeutici che possono poi essere utilizzati nell'uomo. Il modello di roditore di maggior successo per questi studi si è rivelato essere il topo.

Trisomie dei cromosomi sessuali negli esseri umani

Generalmente, le aneuploidie dei cromosomi sessuali hanno minori conseguenze mediche rispetto a quelle degli autosomi negli esseri umani. Le femmine della specie umana sono XX e i maschi XY.

Le trisomie sessuali più comuni negli esseri umani sono XXX, XXY e XYY. Ovviamente, non possono esserci individui YY, tanto meno YYY. XXX individui sono morfologicamente femmine, mentre XXY e XYY sono maschi.

Sindrome della tripla X (47, XXX)

XXX individui nell'uomo sono femmine con un cromosoma X in più. Il fenotipo associato alla condizione varia con l'età, ma generalmente gli individui adulti presentano un fenotipo normale.

Statisticamente parlando, una donna su mille è XXX. Un tratto fenotipico comune nelle donne XXX è la crescita e lo sviluppo prematuri e arti inferiori insolitamente lunghi.

Ad altri livelli, le donne XXX hanno spesso disturbi dell'udito o dello sviluppo del linguaggio. Alla fine dell'adolescenza, di solito superano i problemi associati al loro adattamento sociale e la loro qualità di vita migliora. Tuttavia, i disturbi psichiatrici nelle donne XXX sono più frequenti rispetto alle donne XX.

Nelle femmine, uno dei cromosomi X è inattivato durante il normale sviluppo dell'individuo. Si ritiene che due di loro siano inattivati ​​in XXX femmine. Tuttavia, si ritiene che la maggior parte delle conseguenze derivate dalla trisomia siano dovute a squilibri genetici.

Ciò significa che tale inattivazione non è efficiente o sufficiente per evitare differenze nell'espressione di alcuni (o tutti) i geni. Questo è uno degli aspetti più studiati della malattia da un punto di vista molecolare.

Come nel caso di altre trisomie, il rilevamento prenatale della trisomia tripla X è ancora supportato dallo studio del cariotipo.

Sindrome di Kleinefelter (47, XXY)

Si dice che questi individui siano maschi della specie con un cromosoma X in più. I segni di aneuploidia variano con l'età dell'individuo e di solito solo quando sono adulti viene diagnosticata la condizione.

Ciò significa che questa aneuploidia sessuale non dà luogo ad affettazioni così grandi come quelle causate dalle trisomie nei cromosomi autosomici.

I maschi adulti XXY producono poco o nessun sperma, hanno testicoli e un pene piccolo, oltre a una diminuzione della libido. Sono più alti della media, ma hanno anche meno peli sul viso e sul corpo.

Possono avere il seno ingrossato (ginecomastia), massa muscolare ridotta e ossa deboli. La somministrazione di testosterone è solitamente utile nel trattamento di alcuni aspetti endocrinologici legati alla condizione.

Sindrome XYY (47, XYY)

Questa sindrome è vissuta dai maschi della specie umana (XY) che hanno un cromosoma Y aggiuntivo. Le conseguenze della presenza di un cromosoma Y in più non sono così drammatiche come quelle viste in altre trisomie.

Gli individui XYY sono fenotipicamente maschi, regolarmente alti e con arti leggermente allungati. Producono quantità normali di testosterone e non hanno particolari problemi comportamentali o di apprendimento come si pensava in precedenza.

Molti individui XYY non sono consapevoli del loro stato cromosomico. Sono fenotipicamente normali e anche fertili.

Trisomie in altri organismi

L'effetto delle aneuploidie nelle piante è stato analizzato e confrontato con l'effetto della variazione dell'euploidia. In generale, i cambiamenti di numero in uno o pochi cromosomi sono più dannosi per il normale funzionamento dell'individuo rispetto ai cambiamenti in serie complete di cromosomi.

Come nei casi descritti, gli squilibri di espressione sembrano spiegare gli effetti deleteri delle differenze.

Riferimenti

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