содержание .. 21 22 23 24 ..

Цитогенетика эмбрионального развития - часть 23

Цитогенетика эмбрионального развития человека

180

с Тс21, у юных матерей зарегистрировано и в наших исследованиях

(рис. 6.1)

. Можно предполагать, что повышенная частота нерасхож-

дения хромосом в раннем репродуктивном возрасте обусловлена более

резкими колебаниями содержания половых гормонов на разных фазах

менструального цикла.

Информация о влиянии возраста отца на возникновение ге-

номных мутаций противоречива. Так, установлено зависимое от

возраста увеличение частоты сперматозоидов со структурными

аберрациями, а также с дисомиями 1, YY, XX и XY [449, 451].

При этом риск иметь сына с синдромом Клайнфельтера (карио-

тип 47,ХХY) у 50-летних мужчин вдвое выше, чем у 20-летних

(0,19 и 0,08

% соответственно) [449]. Однако влияние возраста

на нерасхождение хромосом в сперматогенезе, если оно и су-

ществует, менее выражено, чем в оогенезе. Интересно, что пос-

тзиготическое нерасхождение отцовских хромосом 15, 18 и 21

(т. е. нерасхождение хромосом из мужского пронуклеуса в пер-

вых делениях дробления зиготы) регистрируется чаще в случа-

ях оплодо творения сперматозоидами от пожилых мужчин [753].

Этот феномен требует дальнейшего изучения. Также не выявлено

значимого влияния на образование гетероплоидных сперматозо-

идов таких факторов как химиотерапия, табакокурение, ионизи-

рующее и электромагнитное излучение [671, 794]. По-видимому,

у мужчин, в отличие от женщин, имеет место более строгая пре-

зиготическая селекция гамет [56].

В заключение следует подчеркнуть, что далеко не все хромо-

сомы равновероятно участвуют в анеуплоидии, обусловленной

возрастными факторами (рис. 6.1)

. Сопоставление многочис-

ленных данных свидетельствует о том, что возраст родителей не

влияет на частоту триплоидии, моносомии Х, трисомий по хромо-

сомам групп А и В, тогда как трисомии 21, 13, 16, 18 и трипло-

Х действительно, чаще отмечаются в потомстве женщин старше-

го репродуктивного возраста [395, 514]. Приведенные результаты

являются еще одним доказательством того, что с возрастом мате-

ри увеличивается частота трисомии 21, обусловленная нерасхо-

ждением хромосом в первом делении мейоза. Учитывая данные,

полученные при исследовании доимплантационных зародышей,

* Рисунок на цв. вкл.

181

Глава 6.

Факторы, влияющие на частоту хромосомных аномалий

а также при анализе ооцитов, блокированных на стадии метафазы II

(см. главу 5), можно утверждать, что механизмы, определяющие

возрастзависимую анеуплоидию, различны. Интересно также от-

метить, что прямую корреляцию с возрастом обнаруживают толь-

ко полные формы анеуплоидии, тогда как мозаицизм хромосом,

очевидно, не имеет возрастзависимой тенденции. Это утверждение

справедливо и для хромосомного мозаицизма, ограниченного клетка-

ми плаценты — его частота в группе возрастных женщин, по нашим

данным, составляет 1,9

%, что соответствует средней частоте плацен-

тарного мозаицизма [529].

Таким образом, не вызывает сомнения, что образование анеу-

плоидных гамет зависит от возраста и пола, однако механизмы этих

феноменов, несмотря на наличие многих гипотез, остаются до конца

невыясненными. Соответственно, неясны и возможные пути преду-

преждения образования хромосомных аномалий в процессе гаметоге-

неза. Единственным реальным способом профилактики хромосомных

болезней у потомства в настоящее время остается пренатальная, в т. ч.

доимплантационная, диагностика (см. главу 9).

6.2. Гетерозиготное носительство

структурных перестроек хромосом

Частота носителей сбалансированных структурных перестроек

хромосом значительна и составляет примерно 1 : 400 в общей популя-

ции [749] или 1 : 500 новорожденных [694]. Исключением является ин-

версия прицентромерного гетерохроматинового района хромосомы 9

(популяционная частота около 1–3

%), которая в настоящее время счи-

тается вариантом нормального кариотипа [510]. Частота супружеских

пар, в которых один из партнеров является носителем сбалансирован-

ной хромосомной перестройки, составляет примерно 1/100–200 [267].

Такие супружеские пары имеют повышенный риск зачатия ребенка с

несбалансированным кариотипом вследствие образования гамет с час-

тичной трисомией или моносомией. Результатом такого зачатия могут

быть бесплодие, обусловленное гибелью зиготы до имплантации, са-

мопроизвольные выкидыши на разных стадиях внутриутробного раз-

вития или рождение ребенка с множественными пороками.

Кратко рассмотрим особенности поведения различных хромосом-

ных перестроек в гаметогенезе.

Цитогенетика эмбрионального развития человека

182

6.2.1. реципрокные транслокации

Как известно, не менее половины сбалансированных аутосомных

перестроек в популяции представлено реципрокными транслока циями

[267].

Частота гетерозигот по реципрокным транслокациям оценивается

как 1 на 600 супружеских пар [305]. Реальный риск рождения жизне-

способных детей с несбалансированным кариотипом определяется

характером реципрокной транслокации (спецификой хромосом, во-

влеченных в перестройку, размерами транслоцированных сегментов)

и может достигать 40

% [578].

Процессы конъюгации, рекомбинации и сегрегации транслоциро-

ванных хромосом в мейозе подробно рассмотрены в соответствующей

литературе [56, 177, 187]. Кратко характеризуя особенности поведения

аберрантных хромосом отметим, что при гетерозиготном носительстве

реципрокных транслокаций в профазе мейоза они образуют не бивалент,

а комплекс из четырех хромосом (квадривалент). В зависимости от ха-

рактера их сегрегации в анафазе возможно образование нескольких типов

гамет, только одна из которых будет иметь нормальный и одна — сба-

лансированный набор хромосом, в то время как остальные гаметы будут

иметь частичные трисомии или моносомии, т. е. будут несбалансирован-

ными (рис. 6.2). Пренебрегая редкими случаями сегрегации хромосом

по типу смежного-2 и 3 : 1, а также еще более усложняющими ситуацию

обменами между различными участками нормальных и транслоцирован-

ных хромосом, следует ожидать, что 25

% гамет окажутся нормальными,

% — сбалансированными и 50

% — несбалансированными.

Эти теоретически ожидаемые пропорции подтверждаются экс-

периментальными данными, полученными при непосредственном

исследовании хромосомного набора в зрелых гаметах. Так, сум-

марная частота нормальных и сбалансированных сперматозоидов

у мужчин-носителей различных реципрокных транслокаций со-

ставляет в среднем около 46

%, несбалансированных — 54

% [451].

Однако преобладание какого-либо определенного типа сегрегации

хромосом в сперматогенезе у гетерозигот по различным трансло-

кациям с учетом особенностей хиазмообразования вряд ли можно

считать установленным [240]. Детальные исследования поведения

реципрокных транслокаций в оогенезе отсутствуют, однако соглас-

но данным литературы, частота несбалансированных кариотипов

183

Глава 6.

Факторы, влияющие на частоту хромосомных аномалий

Рис. 6.2. Схема транслокационного квадривалента и варианты сегрегации хромосом

в анафазе I мейотического деления. При альтернативном расхождении (а) образу-

ются нормальная и сбалансированная гаметы. Совместное (смежное) расхождение

(б, в), при котором образуются 4 несбалансированные (с частичными трисомиями и

моносомиями) гаметы. При смежном-1 типе сегрегации (б) в гамету попадают хро-

мосомы с негомологичными центромерами — одна нормальная и одна аберрантная.

При смежном-2 типе (в) в гамету попадают хромосомы с идентичными центромера-

ми — нормальная и аберрантная. При сегрегации 3:1 (г) в одну из гамет попадают 3

хромосомы, в другую — только одна, при этом распределение хромосом из квадрива-

лента может происходить равновероятным образом [187]

а)

б)

в)

г)

Цитогенетика эмбрионального развития человека

184

у плодов при развивающейся беременности и у новорожденных

примерно одинакова как при материнском, так и при отцовском но-

сительстве реципрокных транслокаций [267, 347, 578].

Следует отметить, что многочисленные данные по пренатальному и

постнатальному кариотипированию потомков носителей реципрокных

транслокаций свидетельствуют о несоответствии между частотой не-

сбалансированных гамет и частотой несбалансированных зигот, при-

чем число потомков с несбалансированным кариотипом оказывается

намного меньше ожидаемого. К такому снижению может приводить

несколько причин. Так, определенный вклад могут вносить допол-

нительные аномалии поведения хромосом в мейозе, проявляющиеся

по-разному в зависимости от размера транслоцированного участка и

хромосом, затронутых перестройкой. Нельзя исключить влияние из-

бирательной селекции, направленной против гамет с несбалансиро-

ванным хромосомным набором, а также предпочтительного участия в

оплодотворении нормальных и/или сбалансированных гамет. Наконец,

эта селекция, осуществляющаяся на уровне зигот, приводит к их гибе-

ли на разных стадиях эмбрионального развития, включая доимплан-

тационный период. При обследовании супружеских пар с бесплодием

или привычным невынашиванием установлено, что хромосомные пе-

рестройки у отца встречаются почти вдвое чаще, чем у матери [267,

347, 578], что еще раз подтверждает влияние хромосомных аберраций

на процесс сперматогенеза, которое приводит как к снижению спер-

мопродукции, так и, возможно, к образованию функционально непол-

ноценных гамет с хромосомным дисбалансом.

В наших исследованиях было выявлено лишь 9 случаев несбалан-

сированных кариотипов, обусловленных родительскими аберрациями

(рис. 6.3). Остальные плоды имели нормальный или сбалансированный

кариотипы (табл. 6.1). При этом не было отмечено хромосомных аберра-

ций других хромосом, не вовлеченных в перестройку. Между тем, пре-

натально зарегистрированы единичные случаи трисомий 21 и 13 у роди-

телей-носителей реципрокных транслокаций между ауто сомами [347].

Отсутствие данных о родительском происхождении добавочных хромо-

сом в этих исследованиях не позволяет полностью исключить компле-

ментацию гамет, или, иными словами, случайного совпадения. Поэто-

му вопрос о существовании межхромосомного влияния реципрокных

транслокаций на сегрегацию других хромосом в мейозе у человека, эк-

185

Глава 6.

Факторы, влияющие на частоту хромосомных аномалий

а)

б)

Рис. 6.3. Случай несбалансированного кариотипа у плода при сегрегации хромосом

3:1 в мейозе у матери-носительницы реципрокной транслокации: а — кариотип плода

47,XX, + der(13); б — кариотип матери 46,ХХ,t(3;13)(q21;q12). Метафазные пластинки

из ФГА-стимулированных лимфоцитов. Окраска QFH/АсD

Тип аберрации

Носитель

Число

случаев

Кариотип плода

нормаль-

ный

сбаланси-

рованный

несбаланси-

рованный

Реципрокные

транслокации (n =

46)

Мать

Отец

Неизвестно

Робертсоновские

транслокации (n =

40)

Мать

Отец

Неизвестно

Инверсии (n = 8)

Мать

Отец

Инверсии

9ph (n = 130)

Мать

Отец

Оба

родителя

Неизвестно

Всего

224

158

Таблица 6.1. Результаты пренатальной диагностики в группе носителей структур-

ных аберраций хромосом

Цитогенетика эмбрионального развития человека

186

спериментально подтвержденный на мышах [11], остается открытым.

Таким образом, генетически несбалансированные гаметы, как спер-

матозоиды, так и ооциты, возникают чаще, чем они регистрируются

при пренатальной диагностике и у потомков носителей транслокаций

[266]. Наиболее вероятным кажется предположение, что эти разли-

чия обусловлены не столько селекцией несбалансированных гамет в

мейозе и на постмейотических стадиях сперматогенеза или неспособ-

ностью яйцеклетки к оплодотворению, сколько летальным эффектом

большинства из несбалансированных хромосомных наборов на ран-

них стадиях эмбриогенеза.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что соотношение сба-

лансированных и несбалансированных гамет варьирует в зависимости

от хромосом, затронутых перестройкой, а также от локализации точек

разрыва. Однако во всех случаях их реальное соотношение существен-

но отличается от теоретически ожидаемого.

6.2.2. робертсоновские транслокации

Робертсоновские транслокации, или центрические слияния акро-

центрических хромосом, являются одним из наиболее распространен-

ных типов хромосомных аномалий у человека. По некоторым данным,

их частота составляет 1:1000 новорожденных [796]. Их носители фе-

нотипически нормальны, однако риск самопроизвольных выкидышей

и рождения детей с несбалансированным кариотипом существенно ва-

рьирует в зависимости от хромосом, вовлеченных в слияние, а также

от пола носителя.

В мейозе транслоцированная хромосома и ее два нормальных гомо-

лога формируют тривалент [56, 177, 187]. В зависимости от типа сег-

регации образуются 2 варианта генетически сбалансированных гамет

(одна с перестройкой и одна с нормальным набором хромосом) и

4 варианта несбалансированных гамет (рис. 6.4). Несбалансированные

гаметы в случае оплодотворения приводят либо к моносомии, леталь-

ной уже на ранних стадиях, либо к трисомии, фенотипические прояв-

ления которой зависят от природы лишней хромосомы.

Анализ частот различных типов сегрегации проводится, как пра-

вило, на основе изучения хромосомного набора у потомства до или

после рождения. Так, при анализе доимплантационных зародышей ус-

тановлено, что преобладающей и в оогенезе и в сперматогенезе (70 и

187

Глава 6.

Факторы, влияющие на частоту хромосомных аномалий

гаметы

носитель

der(14;21)

моносомия 14

трисомия 14

норма

моносомия 21

трисомия 21

der(14;21)

зиготы

Рис. 6.4. Схема образования гамет у носителя сбалансированной Робертсоновской

транслокации между негомологичными хромосомами и варианты зигот после опло-

дотворения нормальными гаметами

% соответственно) является альтернативная (чередующаяся) сегре-

гация, приводящая к нормальным и сбалансированным гаметам. При

этом зиготы с хромосомным дисбалансом образуются, как правило, в

результате смежной-1 сегрегации, которая происходит в три раза чаще

в оогенезе, чем в сперматогенезе.

Очевидно, более точная информация может быть получена при не-

посредственном анализе гамет у носителей Робертсоновских трансло-

каций. Установлено, что в профазе мужского мейоза Робертсоновские

транслокации преимущественно формируют тривалент в cis-конфигу-

рации [615, 618], которая способствует чередующемуся (альтернатив-

ному) типу сегрегации и доминирует независимо от хромосом, вовле-

ченных в центрическое слияние (72,2–96,7

% случаев) [56, 451].

Методом гетерологичного оплодотворения яйцеклеток хомячка

сперматозоидами от 6 носителей Робертсоновских транслокаций уста-

новлено, что отношение несбалансированных наборов хромосом к сба-

лансированным и нормальным соответствует распределению 3:1 [451].

содержание .. 21 22 23 24 ..