Цитогенетика эмбрионального развития

Цитогенетика эмбрионального развития человека

228

готической двойне следует трактовать как химеризм, так как различа-

ющиеся по кариотипу клетки происходят из разных зигот [531]. Таким

образом, полное несоответствие кариотипов в клетках хориона и пло-

да (тип 3 плацентарного мозаицизма) скорее обусловлено аномальной

сегрегацией хромосом в первых делениях дробления диплоидной или

гетероплоидной зиготы.

7.1.3. Хромосомный мозаицизм в постнатальном периоде

По современным оценкам, 20–30

% всех случаев трисомии в пост-

натальном периоде представлены мозаичными формами [449]. У мо-

заиков обычно отмечают большую продолжительность жизни и более

мягкое проявление фенотипических нарушений и клинических симп-

томов, чем у пациентов с полной формой гетероплоидии. Так, если

среди спонтанных абортусов до 28-й недели беременности встречают-

ся, как правило, полные формы триплоидии, то новорожденные, про-

жившие дольше нескольких дней, являются триплоид-диплоидными

мозаиками [31, 187]. Однако накопленные к настоящему времени мно-

гочисленные данные свидетельствуют о том, что тяжесть проявления

синдромов не зависит от формы анеуплоидии (полная или мозаичная)

и доли анеуплоидных клеток в исследуемой ткани. Например, при

мозаичной трисомии 21, которая составляет около 5

% всех случаев

cиндрома Дауна [31], трисомная линия может быть представлена лишь

в 2–10

% лимфоцитов [815], а клинические признаки синдрома Клайн-

фельтера при полной или мозаичной форме кариотипа 47,XXY могут

быть ограничены лишь нарушением сперматогенеза [134].

Как уже упоминалось, мозаичная форма трисомий по разным хромосо-

мам без каких-либо фенотипических проявлений наблюдается у некоторых

родителей пациентов с хромосомными синдромами (чаще — у матерей),

а также у лиц с неотягощенным генетическим анамнезом [655]. Интерес-

но отметить, что в отличие от трисомий по половым хромосомам и ауто-

сомам, мозаичная форма моносомии Х у нормальных индивидов имеет

тенденцию прогрессировать с возрастом. Так, кариотип 45,Х регулярно

отмечается в 2–5

% лимфоцитов периферической крови у женщин с 55,

а у мужчин — с 65 лет, а доля моносомных по Х-хромосоме клеток увели-

чивается по мере старения [134, 663].

Уникальной естественной биологической моделью для изучения

механизмов возникновения структурных аберраций, нерасхождения

229

Глава 7.

Хромосомный мозаицизм

хромосом в мейозе и митозе, сохранения в онтогенезе межклеточного и

межтканевого мозаицизма является синдром Шерешевского–Тернера.

Его отличительной особенностью является многообразие нарушений

половых хромосом и крайне высокая частота мозаичных вариантов ка-

риотипа. При стандартном кариотипировании ФГА-стимулированных

лимфоцитов периферической крови классическая форма синдрома

(моносомия Х) регистрируется у 40–60

%, структурные перестройки

Х-хромосом — у 5–10

% пациенток, остальные 30–40

% случаев пред-

ставлены мозаичными вариантами анеуплоидии по нормальным или

аберрантным Х- и Y-хромосомам [31, 643]. В настоящее время твердо

установленными особенностями фенотипа синдрома Шерешевского–

Тернера можно считать низкорослость и аномалии развития репродук-

тивной системы. Остальные фенотипические и клинические признаки

синдрома носят крайне индивидуальный характер. При этом степень

выраженности и сочетание отдельных симптомов не коррелируют с

каким-либо определенным типом аномального кариотипа.

На основании различий в частоте рождения носителей полной и

мозаичной формы моносомии Х выдвинуты гипотезы о влиянии мо-

заицизма на жизнеспособность эмбрионов [479, 649], а также на фор-

мирование комплекса фенотипических признаков синдрома Шерешев-

ского–Тернера [202, 752]. Исследования последних 10–15 лет позво-

лили идентифицировать гены на Х- и Y-хромосомах, принимающие

участие в развитии репродуктивной и лимфатической систем [270,

410, 684], формировании скелета [400, 429, 683]. С целью выяснения

роли эпигенетических факторов в развитии симптомов синдрома Ше-

решевского–Тернера предпринимаются масштабные исследования по

установлению родительского происхождения единственной Х-хромо-

сомы [515, 583, 625, 844]. Установлено, в частности, что особенности

социально-психологического статуса пациенток с синдромом Шере-

шевского–Тернера с кариотипом 45,Х зависят от родительского проис-

хождения единственной Х-хромосомы. Однако причины гибели 99

плодов с моносомией Х по-прежнему остаются невыясненными.

Широкое применение методов ПЦР и FISH в клинико-цитогенети-

ческом обследовании позволило не только обнаружить среди пациен-

ток с моносомией Х «скрытых мозаиков» (не выявляемых с помощью

традиционных цитогенетических исследований), но и подтвердить су-

ществование у них межтканевого мозаицизма [440, 649, 664].

Цитогенетика эмбрионального развития человека

230

Молекулярно-цитогенетический анализ, проведенный нами при обсле-

довании 88 пациенток с синдромом Шерешевского–Тернера, позволил ус-

тановить скрытый мозаицизм в 24 случаях носительства кариотипа 45,Х.

Из них 6

% пациенток оказались «скрытыми мозаиками» по Y-хромосо-

ме и 15

% — по Х-хромосоме [155]. Согласно данным литературы, час-

тота скрытого мозаицизма может варьировать в широких пределах — по

Y-хромосоме от 0

% до 61

% [447, 699, 753], по Х-хромосоме — от 2,4

до 90

% [227, 664, 699]. Неоднозначность результатов объясняется объ-

емом и спецификой выборки, а также разрешающей способностью ме-

тодов анализа. Так, метод ПЦР, вследствие высокой чувствительности и

специфичности указывает на наличие дополнительного материала, од-

нако не позволяет оценить представительность клеточной линии. Коли-

чественная характеристика клеточных линий возможна по интерфазным

ядрам методом FISH, однако, при интерпретации результатов немаловаж-

ную роль играют фоновые гибридизационные сигналы и эффективность

связывания ДНК-зонда с сайтами-мишенями. Кроме того, установление

второй клеточной линии методом FISH существенно зависит от избран-

ных контрольных значений частоты спонтанной анеуплоидии.

В нашем исследовании, как и в других работах [440], критерием для

диагностики мозаицизма методом FIHS по интерфазным ядрам в пери-

ферической крови и в буккальном эпителии было избрано наличие 5

клеток с хромосомным набором, отличающимся от кариотипа в базисном

клоне. При этом количественные характеристики уровня анеуплоидии по

Х-хромосомам разных тканей могут варьировать (2–4,04

% для культиви-

руемых лимфоцитов и 1,79

% для некультивируемых клеток буккального

эпителия) [118, 515]. Следует отметить, что при структурных перестрой-

ках, не изменяющих число маркируемых локусов, по гибридизационным

сигналам в интерфазном ядре невозможно идентифицировать аберрацию

и, соответственно, выявить несущую ее клеточную линию. Поэтому ре-

зультаты FISH дают основание лишь предполагать, что клеточные линии,

выявляемые при метафазном анализе, идентичны регистрируемым по

интерфазным ядрам. Таким образом, несмотря на высокую чувствитель-

ность методов ПЦР и FISH, исследование мозаицизма нуждается в приме-

нении метафазного анализа.

Учитывая, что установление хромосомного мозаицизма зависит не

только от методов анализа и числа проанализированных клеток [259,

479], но и от типа тканей, целесообразно исследовать клетки, имеющие

231

Глава 7.

Хромосомный мозаицизм

различное эмбриональное происхождение. Результаты, полученные

различными методами (табл. 7.2), свидетельствуют о том, что в 79

случаев мозаичный кариотип присутствует во всех тканях, т. е. являет-

ся истинным, или генерализованным, и в 21

% случаев ограничен од-

ной тканью. Характерной особенностью истинного мозаицизма по по-

ловым хромосомам у пациенток с синдромом Шерешевского–Тернера

является ярко выраженная межтканевая вариабельность в соотношении

клеточных линий. При этом, независимо от структурных особенностей

Ссылка

Число

случаев

Анализи-

ру емая ткань

Метод

иссле-

дований

Характер

мозаицизма

Характер доми-

нирования

Истин-

ный

Ограни-

ченный

В двух

тканях

В одной

ткани

[105]

Фибробласты

кожи и гонад

Цито-

генети-

ческий

[649]

Кровь,

фибробласты

кожи

Цито-

генети-

ческий

[752]

Кровь,

гонады

FISH

[664]

Кровь,

буккальный

эпителий

FISH

[440]

Кровь,

буккальный

эпителий

FISH

–

[431]

Кровь,

буккальный

эпителий

FISH

[227]

Кровь,

гонады

FISH

–

[692]

Кровь,

гонады

PCR

–

[901]

Кровь,

гонады

PCR

–

[301]

Кровь,

буккальный

эпителий

FISH

Всего

168

132

(79 %)

(21 %)

(72 %)

(28 %)

Таблица 7.2. Характеристика мозаицизма у пациенток с синдромом Шерешевско-

го–Тернера

Цитогенетика эмбрионального развития человека

232

второй гоносомы (нормальной или аберрантной Х- или Y-хромосомы),

доминирование одного и того же клеточного клона сохраняется в тка-

нях, имеющих различное эмбриональное происхождение [155, 301].

Таким образом, результаты исследований половых хромосом в клетках

разных тканей у пациенток с синдромом Шерешевского–Тернера яв-

ляются экспериментальным подтверждением гипотезы о сохранении

возникшей в эмбриогенезе генетической гетерогенности [634] и их се-

лективной нейтральности в постоянно обновляющихся тканях [35].

7.2. Мейотический и митотический мозаицизм

Наиболее частыми случаями мозаицизма являются трисомии по

отдельным хромосомам. В зависимости от механизма происхождения

трисомии мозаицизм подразделяют на митотический и мейотический.

Митотический мозаицизм возникает вследствие нерасхождения

хромосом при дроблении нормальной диплоидной зиготы. Он сопро-

вождается образованием клона трисомных клеток с удвоенной мате-

ринской или отцовской хромосомой (рис. 7.6) Мейотический мозаи-

цизм возникает вследствие утраты добавочной хромосомы из триады

при дроблении трисомной зиготы и сопровождается формированием

клона диплоидных клеток (рис. 7.7). Типы 1 и 2 ограниченного пла-

центарного мозаицизма относятся, главным образом, к митотическому,

а тип 3 — к мейотическому мозаицизму [570].

Данные, представленные в таблице 7.3, свидетельствуют о нерав-

ном участии разных хромосом в образовании плацентарного мозаициз-

ма. Так, трисомные мозаики по хромосомам 1, 4, 6, 11, 14, 17 и 19 не за-

регистрированы ни в одном исследовании. В то же время трисомии 7,

13 и 18 одинаково часто встречаются при том или ином варианте пла-

центарного мозаицизма. Для других хромосом наблюдается неслучай-

ная ассоциация с типом плацентарного мозаицизма. Наиболее ярко она

выражена для 4 пар хромосом — трисомия 16 во всех случаях затра-

гивает всю плаценту, трисомия 2 характерна для экстраэмбриональной

мезенхимы, трисомия 3 и моносомия Х — для цитотрофобласта. Для

мозаицизма в цитотрофобласте наиболее частыми являются трисомии

3, 7, 13, 18, 20 и 21, тогда как трисомии 8, 9, 15 регистрируются редко.

C мозаицизмом типа 2 обычно связаны трисомии 2, 7 и 18, а трисомии

хромосом 5, 8, 9, 10 12, 13, 21

и 22 для этого типа мозаицизма не харак-

терны. С мозаицизмом типа 3 ассоциированы, в основном, трисомии

233

Глава 7.

Хромосомный мозаицизм

Нормальная

эуплоидная зигота

Плацента

Плод

Плацента

Трисомная зигота

(нерасхождение в

Трисомная зигота

(нерасхождение во

Плацента

Плод

втором делении мейоза)

первом делении мейоза)

Рис. 7.6. Возникновение ограниченного плацентарного мозаицизма при дроблении

нормальной эуплоидной зиготы

Рис. 7.7. Возникновение ограниченного плацентарного мозаицизма и однородитель-

ской дисомии при дроблении анеуплоидной зиготы в случае нерасхождения хромосом

в первом (а) или во втором (б) делениях мейоза

а)

б)

Цитогенетика эмбрионального развития человека

234

15, 16, 18. Таким образом, тип мозаицизма в определенной степени

детерминирован хромосомой, вовлеченной в нерасхождение [616].

7.3. однородительская дисомия

При мозаичных трисомиях по любой из хромосом, а также в по-

ловине случаев моносомии Х, независимо от типа мозаицизма и доли

анеуплоидных клеток, вторая клеточная линия всегда является дипло-

идной. Как уже отмечалось, мейотический плацентарный мозаицизм

типа 3 сопровождается восстановлением диплоидного кариотипа у

плода вследствие утраты хромосом из триады. Коррекция трисомии

в 1/3 случаев может приводить к возникновению однородительской

дисомии — ОРД (uniparental disomy, или upd), т. е. наличию в дипло-

идном хромосомном наборе двух гомологичных хромосом только от

одного из родителей. Возможные механизмы образования ОРД пред-

ставлены на рисунке 7.8. Следует отметить, что ОРД является резуль-

татом, по меньшей мере, двух последовательных независимых собы-

тий аномальных сегрегаций хромосом, происходящих в гаметогенезе

и во время постзиготических митотических делений. Аналогично воз-

никает ОРД и в случаях аберраций хромосом, таких как изохромосомы

или Робертсоновские транслокации [863].

ОРД подразделяют на гетеро- и изодисомию. При гетеродисомии

(нерасхождением хромосом в первом делении мейоза) (рис. 7.7, а; 7.8),

в диплоидном наборе представлены оба гомолога от одного родите-

ля. Изодисомия, т. е. удвоение одного из родительских гомологов, воз-

никает вследствие нерасхождения хроматид во втором делении мей-

оза или дупликацией хромосомы при дроблении моносомной зиготы

(рис. 7.7, б; 7.8).

Тип

мозаи-

цизма

Хромосома

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y

2
3

Примечания. Частота выявленных пренатально случаев трисомии: > 10 %;

3–10%; не выявлены.

M — моносомия.

Таблица 7.3. Участие хромосом в мозаицизме, ограниченном плацентой [570]

Цитогенетика эмбрионального развития - часть 29