Analiza cromozomiala in sange (cariotip constitutional)

Analiza cromozomiala in sange (cariotip constitutional)
Informatii generale

Testarea citogenetica constituie parte integranta a medicinii clinice deoarece identificarea unei aberatii cromozomiale specifice poate explica o anomalie fenotipica si poate fi direct asociata cu diagnosticul unei boli.

Din acest motiv este esential sa se determine daca o persoana afectata prezinta o varianta cromozomiala ce difera de pattern-ul standard al celor 23 perechi de cromozomi cu morfologie cunoscuta.

Exista doua categorii mari de anomalii citogenetice detectabile: de tip numeric si de tip structural.

Anomalii cromozomiale numerice

Cariotipul unei specii, termen introdus de Levitsky in 1924, reprezinta numarul de cromozomi prezenti in nucleul celulelor somatice. Cariotipul uman este alcatuit 46 cromozomi, organizati in 23 perechi; prin analiza citogenetica, cromozomii pot fi identificati ca entitati structurale discrete, fiecare celula umana continand 22 perechi de autozomi, precum si o pereche de cromozomi sexuali. Intr-o pereche de cromozomi unul este de provenienta materna, iar celelalalt de origine paterna¹.

Un set de 23 constuie numarul haploid (N) de cromozomi si corespunde numarului de cromozomi dintr-un gamet. In procesul de fertilizare doua seturi haploide se alatura pentru a forma zigotul cu 46 cromozomi – setul diploid (2N) de cromozomi. Erorile survenite in diviziunea celulara pot genera seturi de cromozomi care au mai mult sau mai putin de 46 cromozomi. Prezenta intr-o celula somatica a unui multiplu exact al unui set haploid de cromozomi este denumita euploidie, in timp ce pierderea sau prezenta in plus a unuia sau mai multor cromozomi este cunoscuta ca aneuploidie.

Diploidia – starea normala a celulelor umane – reprezinta o forma de euploidie. Euploidiile anormale includ triploidia (3N = 69 cromozomi) si tetraploidia (4N = 92 cromozomi), aberatii ce nu sunt compatibile cu viata si care sunt depistate in principal in produsii de conceptie avortati spontan. Triploidia se poate datora unui esec in gametogeneza aparut la una din diviziunile meiotice, ce da nastere unui gamet 2N, care atunci cand este fertilizat de catre un gamet haploid provenit de la celalalt parinte, va produce un zigot triploid. Pe de alta parte un set 3N mai poate fi derivat din dispermie – fertilizarea unui ou haploid de catre 2 spermatozoizi – ce da nastere de obicei la o mola hidatiforma partiala. Tetraploidia este in majoritatea cazurilor un eveniment postmeiotic care se prezinta ca o duplicare a unui set diploid (XXXX sau XXYY), ca urmare a unui esec aparut intr-un clivaj mitotic precoce al zigotului^1;3.

Aneuploidia are ca mecanism de producere nondisjunctia (lipsa de separare a comozomilor), care poate survini fie in meioza, fie in mitoza. De obicei este afectata o singura pereche de cromozomi. Nondisjunctia mitotica precoce intr-un zigot poate da nastere la o aberatie cromozomiala prezenta in toate celulele din organism, in timp ce erorile de diviziune survenite mai tarziu conduc la mozaicism– prezenta in acelasi organism a doua linii celulare ce difera intre ele printr-un cromozom.

In meioza normala o replicare ADN este urmata de doua diviziuni celulare ce au ca rezultat final 4 gameti haploizi (1 copie a fiecarui cromozom). Prima diviziune meiotica se caracterizeaza prin reducerea la jumatate a numarului total de cromozomi pe celula. A doua diviziune meiotica este o simpla diviziune de tip mitotic in care are loc separarea centromerilor si distributia cromozomilor in celulele-fiica. Erorile survenite in meioza pot da nastere la gameti cu un cromozom in deficit sau in exces. Nondisjunctia din cursul primei meioze va genera 2 gameti care sunt disomici pentru un cromozom si la 2 gameti carora le lipseste cromozomul respectiv (nulisomici). Atunci cand are loc fertilizarea, primii gameti vor da nastere la un produs de conceptie cu trisomie, in timp ce in al doilea caz va rezulta un zigot cu monosomie. Atunci cand eroarea survine in cea de a doua diviziune meiotica rezulta doi gameti haploizi normal, un gamet disomic si unul nulisomic (vezi fig.19.1.1).

Fig. 19.1.1 Meioza

A. Meioza normala; B. Nondisjunctie in prima diviziune meiotica; C. Nondisjunctie in a doua diviziune meiotica

(Adaptare dupa medical-dictionary.thefreedictionary.com)

Trisomia si monosomia pot afecta orice cromozom, insa majoritatea acestor aberatii sunt incompatibile cu viata si vor da nastere la un avort spontan. De exemplu, trisomia 16 este anomalia cea mai frecvent raportata la analiza citogenetica a produsilor de conceptie avortati insa ea nu fost descrisa la nou-nascutii vii. Trisomiile autozomale care se pot insoti de un fat viabil sunt cele care includ cromozomii 13, 18 si 21. Mai rar sunt identificate persoane cu mozaic cromozomial care contine trisomiile 8, 9 sau 22. Trisomiile cromozomilor sexuali sunt viabile; singura monosomie viabila este cea a cromozomului X (45, X)^1;2.

Deoarece trisomiile si monosomiile sunt in general incompatibile cu viata s-a presupus ca acestea vor conduce inevitabil la avort spontan. Cu toate acestea, analizele moleculare au aratat ca un mic procent al produsilor de conceptie aneuploizi poate fi “salvat” si da nastere la un fat viabil. In cazul monosomiei “salvarea“ este realizata prin duplicarea singurului cromozom existent, rezultand o pereche de cromozomi cu izodisomie uniparentala (doua copii ale aceluiasi cromozom mostenit de la un parinte). Acest mecanism este exemplificat de o serie de comunicari din literatura in care un copil afectat de fibroza chistica era homozigot pentru mutatia ΔF508, desi analiza moleculara a ambilor parinti a aratat ca doar unul dintre acestia era purtator al mutatiei. Explicatia a fost ca produsul de conceptie a prezentat o monosomie 7 ce fost “salvata” prin duplicarea cromozomului existent care, intamplator, era purtator al mutatiei pentru fibroza chistica. O situatie similara este posibila in cazul trisomiei. Cele mai multe trisomii nu sunt viabile, dar daca unul din cei trei cromozomi este eliminat, rezulta o disomie pentru acea pereche de cromozomi, cu urmatoarele posibilitati:

- pierderea unui cromozom va da nastere, in doua treimi din cazuri, la o pereche de cromozomi, in care unul are provenienta materna si celalalt paterna (heterodisomie biparentala);

- in o treime din cazuri va rezulta o pereche de cromozomi care provin de la acelasi parinte (heterodisomie uniparentala).

In aceasta situatie este important momentul in care survine eroarea de diviziune. Astfel, o nondisjunctie aparuta in prima diviziune meiotica va genera o heterodisomie uniparentala (2 cromozomi omologi heterozigoti proveniti de la acelasi parinte), in timp ce o nondisjunctie in cea de a doua diviziune va rezulta intr-o izodisomie uniparentala (doua copii ale unui singur cromozom) – vezi figura 19.1.2.

Fig. 19.1.2  Tipuri de disomie uniparentala produse de erori de diviziune

(Adaptare dupa Uniparental Disomy; Gene Reviews www.be-md.ncbi.nlm.nih.gov)

Desi se credea ca a avea o pereche de cromozomi este suficient, datele actuale arata ca, in unele cazuri, este necesar ca perechile sa contina un cromozom de provenienta materna si unul paterna. Problemele de disomie uniparentala vs biparentala ca si de isodisomie vs heterodisomie au o importanta majora pentru fenomenul de amprentare (exprimarea diferentiata a genelor in functie de originea lor parentala)¹.

Aneuploidii autozomale

Cea mai obisnuita cauza de retard mental, avand o incidenta de 1 la 700 nasteri, este trisomia 21 sau sindromul Down. Nou-nascutul cu trisomie 21 are lungime si greutate mai mica decat parametri varstei gestationale, prezinta hipotonie musculara, hiperextensibilitate si reflexe comportamentale  (de exemplu refexul Moro) reduse. Capul este brahicefalic, cu occiput turtit si fontanele largi. Fata este rotunda, plata si prezinta o dismorfie sugestiva: epicantus (un repliu in unghiul intern al ochiului), fantele palpebrale oblice in sus si in afara; nasul mic cu radacina turtita si narine mici si anteversate; gura deschisa si protruzie linguala (datorita cavitatii orale mici); urechile mai jos situate, mici si displazice. Gatul este scurt, cu exces de piele pe ceafa; mainile sunt scurte si late, cu brahidactilie, clinodactilie (incurbare) a degetului V si, frecvent, un singur pliu de flexie palmara (pliu simian);  inconstant sunt prezente unele malformatii viscerale (defecte cardiace, atrezie duodenala, imperforatie anala).

Aproximativ 92.5% din persoanele cu sindrom Down prezinta 47 cromozomi (sunt incluse 3 copii ale cromozomului 21) ca urmare a unei nondisjunctii aparute in meioza. Sub 3% dintre pacienti exprima un fenotip mai putin sever datorita unui mozaicism caracterizat prin 2 linii celulare (47,XX,+21/46, XX sau 47,XY,+21/46,XY) si aproximativ 5% au doar 46 cromozomi, deoarece cromozomul 21 in exces face parte dintr-o translocatie robertsoniana sau un alt tip de translocatie. Faptul ca un copil prezinta o translocatie reprezinta un indiciu ca unul dintre parinti ar putea fi purtator al unei astfel de anomalii structurale si de aceea este important sa se stabileasca cariotipul fiecarui parinte pentru a vedea daca respectivul cuplu prezinta riscul de a mai avea un copil cu sindrom Down la sarcinile ulterioare. Desi in majoritatea cazurilor un pacient cu sindrom Down detine 3 copii complete ale cromozomului 21, studiile moleculare ale persoanelor cu rearanjari ale cromozomului 21 au aratat in mod clar ca sunt necesare doar 3 copii ale regiunii cromozomului 21 ce contine benzile 21q22.12-21q22.3, denumita regiunea critica pentru sindromul Down.

Celelalte doua trisomii viabile sunt trisomia 13 si trisomia 18. Trisomia 13 – sindromul Patau – este intalnita cu o incidenta de 1:4000-1:10 000 nasteri. Se caracterizeaza prin microcefalie, defecte ale scalpului, fisura labio-palatina, ciclopie, cataracta, displazie retiniana, polidactilie, pliu simian, calcai proeminent, defect septal ventricular, polichistoza renala, uter bifid, criptorhidrie, hipospadias, retard mintal sever. Trisomia 18 sau sindromul Edwards, are o incidenta de 1:8000 nou-nascuti; trasaturile clinice includ: greutate mica la nastere, microcefalie, occiput proeminent, micrognatie, urechi jos inserate cu pavilionul modificat, fisura de palat sau palat ogival, anomalii ale dermatoglifelor, haluce in dosiflexie, defect septal ventricular, rinichi in potcoava, retard mintal sever.

Daca pacientii cu sindrom Down pot supravietui pana in cea de-a doua sau a treia decada de viata, cei cu trisomie 13 sau 18 decedeaza de obicei in prima luna. Din aceste motive, consilierea genetica include optiunea de intrerupere a sarcinii.

Aneuploidiile cromozomilor sexuali

Sunt relativ frecvente in populatie (prevalenta globala de 1:500 nasteri) si exprima un fenotip mai putin sever in comparatie cu aneuploidiile autozomale datorita efectului de inactivare a cromozomului X precum si anumarului limitat de gene situate pe cromozomul Y.

In majoritatea cazurilor, aneuploidiile cromozomilor sexuali sunt reprezentat de patru afectiuni: trei trisomii si o monosomie.

Cariotipurile aberante ale persoanelor care prezinta 3 cromozomi X (femei 47,XXX) sau 1 cromozom X si doi cromozomi Y (barbati 47,XYY) trec adesea neobservate in cursul vietii. Incidenta acestora la nastere este de 1:1000, insa, cu exceptia unei staturi mai inalte, nu exista alte trasaturi care sa sugereze o anomalie cromozomiala. Unele persoane prezinta tulburari de invatare si pot fi astfel identificate prin programele scolare de screening. Femeile XXX si barbatii XXY sunt depistati de asemenea in clinicile de infertilitate, desi anomalia citogenetica nu induce tulburari ale fertilitatii. Indivizii XYY au incidenta crescuta de tulburari comportamentale, iar date mai vechi, care ulterior au fost infirmate, au asociat anomalia de cariotip cu o rata mai mare a criminalitatii.

Barbatii cu sindromul Klinefelter (47,XXY) au tendinta de a fi mai inalti si mai slabi in comparatie cu persoanele de aceeasi varsta din jurul lor. Principalele trasaturi clinice sunt: hipogonadismul postpubertal, dezvoltarea sanilor, infertilitate datorata testiculelor mici cu tubi hialinizati si azoospermie. Exista o forma mai atenuata de sindrom Klinefelter asociata cu un oarecare potential fertil ca urmare a unui mozaic cromozomial: 47,XXY/46XY; proportia relativa de celule XY vs celule XXY la zigot in cursul determinarii sexului este esentiala pentru fertilitate.

Cea mai frecvent identificata aneuploidie a cromozomilor sexuali asociata cu fenotip feminin este sindromul Turner – 45,X. La determinarea sexului, dezvoltarea feminina normala este dependenta de existenta a doi cromozomi X activi. Regiunea critica pentru diferentierea sexului feminin a fost delimitata la o zona de pe bratul scurt al cromozomului X situata in apropierea centromerului. Daca aceasta regiune lipseste sau este inactiva se va dezvolta sindromul Turner. Aproximativ jumatate din persoanele cu acest sindrom prezinta monosomia clasica 45,X. Singurul cromozom X este de obicei de origine materna sugerand faptul ca nondisjunctia meiotica paterna constituie cea mai frecventa sursa de eroare. In plus fata de 45,X pot exista si cariotipuri mai complexe (de exemplu, deletii de cromozom X, prezenta unui cromozom X inelar sau izocromozom X, mozaicuri cromozomiale: 45,X/46,XX; 45,X/46,XY).Cea mai severa este situatia in care exista cel putin o linie celulara cu un cromozom Y partial sau complet, datorita riscului crescut de gonadoblastom.

Fenotipul asociat sindromului Turner este foarte variabil. Persoanele afectate au de obicei o statura mica (<150 cm) cu disgenezie gonadala si tulburari de invatare. Alte trasaturi comune includ: o plica de piele ce se intinde de la creasta omoplatului pana la zona nucala (gat palmat), torace in forma de scut, insertie posterioara joasa a parului, cubitus valgus, malformatii cardiace sau renale.

Hygroma chistica este aspectul ecografic prenatal caracteristic, corespunzator unei mase chistice septate in regiunea nucala fetala; aceasta apare, cel mai probabil, din cauza dezvoltarii anormale a limfaticelor mari fetale. Alte semne ecografice majore in sindromul Turner sunt: defecte ale inimii stangi, malformații renale și scheletale, anasarca sau hidrops fetal. Translucența nucala este, de obicei, crescuta in trimestrul I de sarcina.

Persoanele cu sindrom Turner prezinta de obicei un nivel normal de inteligenta desi acesta poate fi variabil, existand chiar cazuri de handicapuri mentale semnificative. Desi infertilitatea este o trasatura definitorie a acestui sindrom, dezvoltarea tehnicilor de reproducere asistata a permis ca unele femei afectate (in special cele cu cariotipuri mozaicate) sa obtina si sa duca la termen o sarcina normala^1;3.

Anomalii cromozomiale structurale

Cromozomii nu sunt structuri statice, astfel ca atat in cursul meiozei cat si al mitozei au loc fenomene de recombinare. Recombinarea este un proces natural care asigura variabilitatea speciilor. Cu toate ca exista un sistem de reglare foarte dezvoltat pentru a preveni erorile de recombinare, acestea se produc totusi, conducand uneori la rearanjari care schimba structura unuia sau mai multor cromozomi. Rearanjarile pot fi:

-echilibrate, daca materialul cromozomial este prezent si functional in totalitate insa aranjat intr-o conformatie diferita;

-neechilibrate, daca exista pierderi si/sau duplicari ale unui material cromozomial.

Rearanjarile echilibrate sunt sunt de obicei benigne din punct de vedere clinic si tind sa se transmita stabil; pot creste insa riscul de erori survenite in meioza ce pot genera anomalii cromozomiale la fat si nou-nascut. Rearanjarile neechilibrate sunt in general asociate cu un fenotip anormal ce include adesea intarziere in dezvoltare si retard mintal.

Anomaliile cromozomiale structurale sunt reprezentate de:

1. Deletie – pierderea unei portiuni dintr-un cromozom ce conduce la monosomie partiala; deletiile variaza in dimensiuni (de la foarte mici la deletii largi) si pot fi terminale (pierderea cromozomiala include si telomerul) sau interstitiale (pierderea unei portiuni interne a cromozomului); deletiile pot aparea ca urmare a unuei rupturi cromozomiale, a unui crossing-over inegal sau a nondisjunctiilor (vezi figura 19.1.3).

 

Fig. 19.1.3 Deletie

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference – Chromosomal Deletion)

2. Duplicatie  - prezenta unei copii suplimentare a unui segment cromozomial ce conduce la o trisomie partiala; acesta anomalie poate fi de asemenea terminala sau interstitiala; se produc printr-un mecanism similar deletiilor si cu cat segmentul duplicat este mai mare cu atat anomaliile clinice vor fi mai severe (vezi figura 19.1.4).

 

Fig. 19.1.4 Duplicatie

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference – Chromosomal Duplication)

3. Inversie – amplasarea unor segmente cromozomiale in pozitii inversate fata de configuratia normala a genelor; necesita cel putin doua puncte de ruptura la nivelul cromozomului; inversiile pot fi paracentrice (cele doua puncte de ruptura se gasesc de aceeasi parte a centromerului, pe acelasi brat) sau pericentrice (punctele de ruptura se gasesc de o parte si de alta a centromerului si implica ambele brate ale cromozomului); majoritatea inversiilor sunt echilibrate, dar daca ruptura se produce in interiorul unei gene este perturbata sinteza produsului genei respective si pot fi generate anomalii clinice; exista un risc crescut de erori survenite in cursul meiozei, iar purtatorii de inversii prezinta adesea infertilitate sau pierderi precoce de sarcina ca urmare a unor produsi de conceptie cu dezechilibru cromozomial; astfel, in cazul inversiilor paracentrice pot aparea, ca urmare a recombinarii meiotice, cromozomi acentrici sau dicentrici non-viabili, iar in cazul inversiilor pericentrice este posibil sa fie generati gameti cu duplicatii si/sau deletii (vezi figurile 19.1.5 si 19.1.6).

 

Fig.19.1.5    Inversie paracentrica

Fig.19.1.6   Inversie pericentrica

4. Translocatie clasica (reciproca) – rearanjare care implica unul sau mai multi cromozomi neomologi; fiecare cromozom prezinta un singur punct de ruptura iar segmentele rezultate isi schimba locul intre ele generand doi sau mai muti cromozomi derivati; la fel ca si inversiile, majoritatea translocatiilor sunt echilibrate si numai in cazul in care este afectata o gena structurala importanta apar implicatii clinice; principala problema o reprezinta riscul crescut de anomalii cromozomiale la produsii de conceptie ai purtatorilor de translocatii; astfel, in cursul meiozei pot rezulta gameti cu deletii/duplicatii daca in anafaza cromozomii derivati nu segrega impreuna (pana la o treime din cazuri); cromozomii pot urma si un model de segregare 3:1 in care 3 cromozomi sunt separati intr-o celula si unul in cea de a doua celula (vezi figura 19.1.7).

 

 

Fig.19.1.7  Translocatie clasica

(Adaptare dupa Genetics Primer – http://members.cox.net)

5. Translocatie robertsoniana– constituie o varianta a translocatiei clasice; se produce intre doi cromozomi acrocentrici prin fuziunea bratelor lungi ale cromozomilor la nivelul centromerului cu pierderea ambelor brate scurte; de obicei nu sunt consecinte clinice deoarece pe toti cromozomii acrocentrici sunt localizate copii multiple ale genelor ARNr; purtatorii acestui tip de translocatie au un numar de 45 cromozomi, deoarece doi cromozomi au devenit unul singur din punct de vedere functional si prezinta acelasi centromer; exista un risc crescut de nondisjunctii meiotice rezultand produsi de conceptie cu trisomie fata de unul din cromozomii rearanjati; cel mai obisnuit exemplu este translocatia ce implica cromozomii 13 si 14 ai carei purtatori pot da nastere unor copii cu trisomie 13 (cariotip cu 46 cromozomi, 2 copii de cromozom 13 si translocatie robertsoniana 13;14); de obicei translocatia implica doi cromozomi neomologi, insa pot exista situatii in care sunt afectati cromozomi omologi: de exemplu, translocatia robertsoniana de novo 21;21 ai carei purtatori pot da nastere unor copii cu sindrom Down (vezi figura 19.1.8).

 

Fig. 19.1.8 Translocatie robertsoniana

(Adaptare dupa Cytogenetics – www.ucl.ac.uk)

6. Izocromozom – reprezinta un cromozom ce apare ca urmare a unei erori de diviziune a centromerului: sunt generate doua copii ale unui brat cromozomial cu lipsa celuilalt brat; rezulta astfel doi cromozomi derivati, unul cu o duplicatie inversata a bratului lung, celalalt cu o duplicatie inversata a bratului scurt; daca ambii izocromozomi sunt mentinuti intr-o celula va rezulta o trisomie pentru cromozomul de baza, conditie ce este de obicei incompatibila cu viata; daca insa este mentinut doar un singur izocromozom in celula va rezulta o trisomie pentru unul din bratele cromozomiale duplicate si o monosomie pentru celalalt brat; cel mai cunoscut exemplu este izocromozomul bratului lung al cromozomului X care poate sa apara la unele paciente cu sindrom Turner (monosomia pentru bratul scurt al izocromozomului X induce o dezvoltare anormala) (vezi figura 19.1.9).

Fig. 19.1.9 Izocromozomi

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference – Isochromosomes)

7. Cromozom inelar – reprezinta un cromozom ce rezulta prin pierderea ambelor telomere si fuziunea circulara a portiunii restante in vederea refacerii stabilitatii cromozomiale; in majoritatea cazurilor acest tip de structura este instabil, insa exista unele situatii in care cromozomii inelari pot fi transmisi la celulele-fiice (vezi figura 19.1.10).

 

Fig. 19.1.10 Cromozom inelar

(Adaptare dupa Genetic Homes Reference – Ring Chromosome)

8. Cromozom marker – constituie un cromozom cu un centromer ce este transmis stabil la celulele-fiice dar care nu poate fi clar identificat, fie datorita dimensiunii sale prea mici, fie datorita aspectului la bandare prea ambiguu. Tehnica FISH-multicolor constituie un instrument util pentru determinarea originii marker-ilor^1;2.

A fost descris un numar semnificativ de sindroame asociate direct cu o anomalie cromozomiala structurala.

Sindroamele cu deletii autozomale

Deletiile sau duplicatiile ce pot fi identificate citogenetic pot cauza tulburari de dezvoltare si malformatii congenitale, fiind asociate de cele mai multe ori cu un fenotip caracteristic.

Cele mai importante deletii terminale sunt reprezentate de: 4p-, 5p-, 11p-, 11q-, 13q-, 18p- si 18q-.

O alta categorie de deletii subtelomerice sunt detectabile doar prin tehnica FISH sau prin alte metode moleculare.

Majoritatea deletiilor si duplicatiilor survin de novo.

Deletia 4p- (sindromul Wolf-Hirschhorn)

Se caracterizeaza clinic prin retard de crestere, retard mintal sever, facies in “coif de razboinic grec” cu frunte si glabela proeminente, sprancene arcuite si nas lung, ochi indepartati (hipertelorism) si indreptati in jos (fante antimongoliene), pliu cutanat suplimentar in unghiul intern al ochiului (epicantus), strabism, coloboma si alte anomalii oculare, nas turtit, gura cu buza superioara scurta, despicatura labiala sau palatina (“buza de iepure” sau “gura de lup”), barbie mica (microretrognatie), urechi jos implantate, mari, cu forma anormala; surditate, malformatii cardiace, pulmonare sau renale, hipospadias.

Deletiile bratului scurt al cromozomului 4 pot avea dimensiuni variabile; uneori sunt atat de mici incat nu pot fi detectate decat prin tehnica FISH.

Deletia 5p- (sindromul cri-du-chat)

Descris in 1963 de catre Lejeune si colaboratorii sai acest sindrom include un fenotip caractersitic: laringe anormal dezvoltat ce reprezinta cauza tipatului ascutit (ca cel al unei pisici), microcefalie, micrognatie, hipertelorism, fante antimongoliene, pliu palmar unic, hipotonie, retard mintal.

Deletiile pot avea dimensiuni variabile, insa regiunea critica este 5p15.2.

Sindroamele cu microdeletii

Prin definitie, microdeletia reprezinta o deletie foarte mica, care afecteaza doar o portiune dintr-o banda cromozomiala. Desi dimensiunile microdeletiilor sunt mici, acestea sunt semnificativ mai mari (>500 kb) decat deletiile moleculare tipice, astfel incat unele pot fi detectate chiar prin efectuarea cariotipului clasic; majoritatea microdeletiilor sunt insa identificate prin tehnica FISH.

Desi s-a crezut initial ca este vorba de deletii in cadrul unor gene singulare s-a descoperit ca multe sindroame se datoreaza de fapt unor deletii care cuprind portiuni din gene adiacente diferite. Marimea deletiei si numarul genelor implicate sunt variabile, astfel ca fenotipul exprimat poate sa difere semnificativ intre persoanele afectate. Aceste sindroame mai sunt denumite sindroame de contiguitate genica:

Sindromul Miller-Dieker

A fost asociat cu o microdeletie a portiunii distale a bratului scurt al cromozomului 17 (17p13.3). Elementele clinice caracteristice sunt aspectul particular al fetei si anomaliile cerebrale: lisencefalia (suprafata neteda a emisferelor cerebrale), agenezia de corp calos si calcificarile de pe linia mediana ce explica retardul  mintal sever si convulsiile. Lisencefalia izolata a fost recunoscuta ca entitate separata asociata cu o deletie mica a genei LIS1. Sindromul Miller-Dieker este mai complex fiind afectate cel putin doua gene.

Sindromul Prader-Willi si sindromul Angelman sunt cele mai cunoscute sindroame de microdeletie. Ambele prezinta aceeasi deletie interstitiala a portiunii proximale a bratului lung al cromozomului 15 – del(15)(q11.2q11.2) – insa tabloul clinic este semnificativ diferit. Acest fapt este explicat prin fenomenul de amprentare: daca deletia afecteaza cromozomul de origine paterna rezulta sindromul Prader-Willi, iar daca este implicat cromozomul de origine materna se dezvolta sindromul Angelman.

Pacientii cu sindrom Prader-Willi prezinta hipotonie severa si greutate mica la nastere insa in cursul primului an de viata incep sa castige rapid in greutate. Daca nu se instituie o dieta corespunzatoare se instaleaza obezitate prin hiperfagie. Alte trasaturi clinice includ maini si picioare mici, hipogonadism, retard mintal moderat si un comportament particular cu reactii violente. Pe de alta parte, pacientii cu sindrom Angelman prezinta un retard mintal sever, tulburari de vorbire, discursul fiind intrerupt adesea de accese de ras inadecvate situatiei, hiperactivitate, statura mica, microcefalie, convulsii si ataxie.

Prin tehnica citogenetica conventionala poate fi detectata deletia 15q la aproximativ 60% din persoanele cu sindrom Prader-Willi si doar la 10-20% dintre cele cu sindrom Angelman. Prin tehnica FISH pot fi detectate deletii in 80-85% din cazuri, pentru ambele sindroame. Faptul ca nu pot fi detectate deletii in toate cazurile a ridicat suspiciunea existentei unui alt tip de anomalie. La ora actuala se considera ca sindromul Prader-Willi si sindromul Angelman sunt asociate cu defecte de amprentare, iar procesele mutationale cauzatoare de boala sunt mult mai complexe decat o simpla deletie a ADN-ului.

Sindromul Williams

A fost asociat cu o deletie a genei elastinei (ELN) localizata in portiunea proximala a bratului lung a cromozomului 7 (7q11.23). Se caracterizeaza clinic prin anomalii cardiace, hipertensiune arteriala, voce ragusita, imbatranire prematura a pielii, tulburari comportamentale la care se adauga hipercalcemie si/sau hipercalciurie. Daca absenta elastinei explica multe dintre anomaliile fizice asociate cu acest sindrom, totusi aceasta nu poate fi asociata cu tulburarile comportamentale. In conceptia curenta, sindromul Williams este un sindrom de contiguitate genica, iar variabilitatea fenotipica este dependenta de numarul genelor adiacente afectate de deletie alaturi de ELN.

Diagnosticul se stabileste prin efectuarea cariotipului pentru identificarea rearanjamentelor cromozomiale care pot include regiunea 7q11.23, urmat de testul FISH, cu sonde ADN pentru regiunea critica deletata care include genele ELN si LIMK1.

Sindromul WAGR

Este un sindrom de contiguitate genica bine definit, ce include tumora Wilms, aniridie, defecte genito-urinare si retard mintal. Cu exceptia defectelor genito-urinare care par sa fie cauzate de o varianta a mutatiei de la nivelul locusului tumorii Wilms, fiecare din cele 3 anomalii este asociata cu o anumita gena; aceste trei gene sunt dispuse in tandem pe bratul scurt al cromozomului 11. Fenotipul variaza in functie de marimea deletiei. Statistic, 1:3 din copiii cu aniridie vor dezvolta tumora Wilms, in timp ce doar 1:50 din copiii cu tumora Wilms asociaza aniridie.

Sindromul velo-cardio-facial

Reprezinta probabil cel mai frecvent sindrom cu microdeletii, dar adesea este dificil de identificat datorita spectrului larg de manifestari clinice. Acest spectru include hipoplazia sau aplazia timusului (deficite imune) si a glandelor paratiroide (hipocalcemie), anomalii cardiace, dismorfie faciala sugestiva, despicatura palatina sau insuficienta velo-palatina, anomalii reno-urinare, anomalii scheletice, intarziere in dezvoltarea psihomotorie si tulburari psihice, dificultati de invatare si altele. Pana la 15% din copii au un parinte afectat de aceeasi deletie dar cu un fenotip mult mai putin sever. Se pare ca deletia de 3 Mb din portiunea proximala a bratului lung al cromozomului 22 (22q11.2q11.2) se datoreaza recombinarii ce are loc intre secventele repetitive ce flancheaza regiunea ce este in mod obisnuit deletata. Aceste recombinari intracromozomiale vor genera o structura in forma de bucla ce va fi detectata ca un defect de catre enzimele de reparare. Enzimele vor exciza ADN-ul din bucla si vor reface portiunea lineara a cromozomului; va rezulta astfel o deletie cu pierderea tuturor genelor asociate. Deletia 22q11 este de obicei prea mica pentru a fi identificata prin examenul citogenetic de rutina insa poate fi demonstrata prin tehnica FISH^1;3.

Recomandari pentru determinarea cariotipului constitutional

-in scop diagnostic la nou-nascuti sau copii mici ce prezinta semne sau simptome clinice sugestive pentru o anomalie cromozomiala (malformatii congenitale multiple insotite de tulburari de crestere si retard psihomotor);

-persoane cu ambiguitate genitala (pentru stabilirea sexului genetic si identificarea unei anomalii a cromozomilor sexuali);

-pacienti cu retard mintal de cauza neprecizata, mai ales daca se asociaza cu dismorfism facial si cu o anamneza familiala pozitiva;

-cupluri cu infertilitate, nou-nascuti morti, nou-nascuti vii plurimalformati sau avorturi spontane recurente (in vederea depistarii unor anomalii cromozomiale echilibrate)^1;3.

Specimen recoltat – sange venos⁴.

Recipient de recoltare - vacutainer ce contine heparina ca anticoagulant⁴_.

Cantitate recoltata - 5 mL sange⁴.

Cauze de respingere a probei – folosirea unui alt tip de anticoagulant; probe vechi, coagulate, hemolizate sau contaminate bacterian⁴.

Stabilitate proba – maxim 72 ore din momentul recoltarii probei pana la intrarea acesteia in lucru⁴.

Metoda – tehnica clasica de bandare G; se va suplimenta cu testarea FISH in functie de suspiciunea clinica; sunt analizate 15 metafaze dintre care 5 sunt cariotipizate⁴.

Raportarea si interpretarea rezultatelor

In vederea raportarii rezultatelor se va folosi urmatoarea nomenclatura pentru cariotip (in conformitate cu ISCN = International System of Cytogenetic Nomenclature):

-precizarea numarului total de cromozomi;

-precizarea cromozomilor sexuali;

-mentionarea oricarei anomalii cromozomiale.

Cele 3 tipuri de date sunt separate prin virgule.

Exemple:

• femeie cu cariotip normal: 46,XX;

• barbat cu cariotip normal: 46,XY;

• daca sunt prezente doua sau mai multe linii celulare acestea vor fi indicate secvential si separate prin semnul / iar clona diploida normala (daca exista) va fi mentionata ultima: 45,X/46,XX; alte clone vor fi prezentate in ordinea dimensiunii acestora, clona cea mai mare fiind prima mentionata – numarul de celule din fiecare clona va fi indicat de un numar trecut in paranteza: 45,X(15)/47,XXX(3)/46,XX(12);

• in cazul anomaliilor numerice autozomale, numarul total de cromozomi va fi crescut sau redus pentru a indica modificarea globala, iar cromozomul specific dobandit sau pierdut va fi precizat la sfarsit: 47,XX,+13 (trisomie 13 la o persoana de sex feminin); 45,XY,-8 (monosomie 8 la o persoana de sex masculin);

• in cazul anomaliilor numerice constitutionale ale cromozomilor sexuali, nu vor mai folosite semnele + sau -: 45,X; 47,XXX; 47,XXY, 47,XYY; pe de alta parte daca anomaliile numerice ale cromozomilor sexuali sunt dobandite in unele linii celulare maligne vor fi folosite semnele + sau -: 45,X,-Y (o persoana de sex masculin care a pierdut cromozomul Y ca rezultat al unei afectiuni maligne);

• daca sunt prezente, anomaliile cromozomiale structurale vor fi indicate la sfarsitul nomenclaturii pentru a clarifica statusul cromozomului rearanjat; vor fi folosite abrevieri ale anomaliei urmate de cromozomul implicat si de punctele de ruptura corespunzatoare:

-46,XX,del(4)(p15): deletia terminala a bratului scurt al cromozomului 4, la banda 15;

-46,XX,dup(11)(q13q23): duplicatia interstitiala a bratului lung al cromozomului 11;

-46,XY,t(4;9)(q21.2;p22): translocatie intre bratul lung al cromozomului 4 si bratul scurt al cromozomului 9;

- 46,XY,inv(9)(p11q21.1): inversie pericentrica la nivelul cromozomului 9 intre benzile p11 si q21.1.

La buletinul final va fi atasata si cariograma pacientului respectiv^1;4.

 

Bibliografie

1. Constance K. Stein. Applications of Cytogenetics in Modern Pathology. In Henry’s Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods- Sauders Elsevier 21-Ed 2007, 1267-1281.

2. Chromosome Abnormality. www.web-books.com. Reference Type: Internet Communication.

3. Eberhard Passarge. Karyotype-Phenotype Relationship. In Color Atlas of Genetics, Georg Thieme Verlag KG, 3rd Edition, 2007, 412-416.

4. Laborator Synevo. Referintele specifice tehnologiei de lucru utilizate 2010. Ref Type: Catalog.