Эуплоидия и анеуплоидия это

Эуплоидия и анеуплоидия это

Самые существенные изменения генетического аппарата происходят при геномных мутациях, т.е. при изменении числа хромосом в наборе. Они могут касаться либо отдельных хромосом (анеуплоидия), либо целых геномов (эуплоидия).

Классификация геномных мутаций

У животных основным является диплоидный уровень плоидности, что связано с преобладанием у них полового способа размножения. Полиплоидия у животных встречается крайне редко, например у круглых червей и коловраток. Гаплоидия на организменном уровне у животных также редка (например, трутни у пчел). Гаплоидными являются половые клетки животных, что имеет глубокий биологический смысл: за счет смены ядерных фаз стабилизируется оптимальный уровень плоидности — диплоидный. Гаплоидное количество хромосом называют основным числом хромосом.

У растений гаплоиды спонтанно возникают в популяциях с низкой частотой (у кукурузы 1 гаплоид на 1000 диплоидов). Фенотипические особенности гаплоидов определяются двумя факторами: внешним сходством с соответствующими диплоидами, от которых они отличаются меньшими размерами, и проявлением рецессивных генов, находящихся у них в гомозиготном состоянии. Гаплоиды обычно стерильны, т.к. у них отсутствуют гомологичные хромосомы и мейоз не может протекать нормально. Фертильные гаметы у гаплоидов могут формироваться в следующих случаях: а) при расхождении хромосом в мейозе по типу 0-n (т.е весь гаплоидный набор хромосом отходит к одному полюсу); б) при спонтанной диплоидизации половых клеток. Их слияние приводит к образованию диплоидного потомства.

У многих растений существует широкий диапазон уровней плоидности. Например, в пределах рода Poa (мятлик) число хромосом колеблется от 14 до 256, т.е. основное число хромосом (n = 7) увеличивается в несколько десятков раз. Однако не все числа хромосом являются оптимальными и обеспечивают нормальную жизнеспособность особей. Существуют биологически оптимальный и эволюционно оптимальный уровни плоидности. У половых видов они, как правило, совпадают (диплоидия). У факультативно апомиктичных видов эволюционно оптимальным часто является тетраплоидный уровень, который допускает возможность сочетания полового размножения и апомиксиса (т.е. партеногенеза). Именно наличием апомиктичной формы размножения объясняется широкое распространение полиплоидии у растений, т.к. у половых видов полиплоидия обычно ведет к стерильности из-за нарушений мейоза, а у апомиктов мейоза при образовании гамет нет, и они часто являются полиплоидами.

В некоторых родах растений виды составляют полиплоидные ряды с числами хромосом, кратными основному числу. Например, такой ряд существует у пшеницы: Triticum monococcum 2n = 14 (пшеница-однозернянка); Tr. durum 2n = 28 (твердая пшеница); Tr. aestivum 2n = 42 (мягкая пшеница).

Различают автополиплоидию и аллополиплоидию.

Автополиплоидия

Автополиплоидия — это увеличение числа гаплоидных наборов хромосом одного вида. Первый мутант — автотетраплоид — был описан в начале ХХ в. Г. де Фризом у энотеры. У него было 14 пар хромосом вместо 7. Дальнейшее исследование числа хромосом у представителей разных семейств выявило широкое распространение автополиплоидии в растительном мире. При автополиплоидии происходит либо четное (тетраплоиды, гексаплоиды), либо нечетное (триплоиды, пентаплоиды) увеличение наборов хромосом. Автополиплоиды отличаются от диплоидов более крупными размерами всех органов, в том числе репродуктивных. В основе этого лежит увеличение размера клеток при возрастании плоидности (ядерно-плазменный индекс).

Растения по-разному реагируют на увеличение числа хромосом. Если в результате полиплоидии число хромосом становится выше оптимального, то автополиплоиды, проявляя отдельные признаки гигантизма, в целом развиты более слабо, как, например, 84-хромосомные пшеницы. Автополиплоиды часто проявляют ту или иную степень стерильности из-за нарушений мейоза при созревании половых клеток. Иногда высокополиплоидные формы вообще оказываются нежизнеспособными и бесплодными.

Автополиплоидия является результатом нарушения процесса клеточного деления (митоза или мейоза). Митотическая полиплоидия возникает в результате нерасхождения дочерних хромосом в профазе. Если оно имеет место при первом делении зиготы, то все клетки зародыша будут полиплоидными; если на более поздних стадиях, то образуются соматические мозаики — организмы, участки тела которых состоят из полиплоидных клеток. Митотическая полиплоидизация соматических клеток может происходить на разных стадиях онтогенеза. Мейотическая полиплоидия наблюдается при выпадении мейоза или замене его митозом или каким-либо другим типом нередукционного деления при образовании половых клеток. Ее результатом является формирование нередуцированных гамет, слияние которых приводит к появлению полиплоидного потомства. Такие гаметы чаще всего формируются у апомиктичных видов, а у половых — как исключение.

Очень часто автотетраплоиды не скрещиваются с диплоидами, от которых они произошли. Если же скрещивание между ними все-таки удается, то в результате возникают автотриплоиды. Нечетные полиплоиды, как правило, высокостерильны и не способны к семенному воспроизводству. Но для некоторых растений триплоидность является, по-видимому, оптимальным уровнем плоидности. Такие растения проявляют признаки гигантизма по сравнению с диплоидами. Примерами служат триплоидная осина, триплоидная сахарная свекла, некоторые сорта яблони. Воспроизводство триплоидных форм осуществляется либо за счет апомиксиса, либо посредством вегетативного размножения.

Для искусственного получения полиплоидных клеток используют сильный яд — колхицин, получаемый из растения безвременника осеннего (Colchicum automnale). Его действие поистине универсально: можно получить полиплоиды у любого растения.

Аллополиплоидия

Аллополиплоидия — это удвоение набора хромосом у отдаленных гибридов. Например, если гибрид имеет два разных генома АВ, то геном полиплоида будет ААВВ. Межвидовые гибриды часто оказываются стерильными, даже если виды, взятые для скрещивания, имеют одинаковые числа хромосом. Это объясняется тем, что хромосомы разных видов не являются гомологичными, и поэтому процессы конъюгации и расхождения хромосом нарушены. Нарушения еще более сильно выражены, когда числа хромосом не совпадают. Если же у гибрида произойдет спонтанное удвоение хромосом в яйцеклетке, то получится аллополиплоид, содержащий два диплоидных набора родительских видов. В этом случае мейоз протекает нормально, и растение будет плодовитым. Подобные аллополиплоиды С.Г. Навашин предложил называть амфидиплоидами.

Читайте также:  Антигены микробной клетки

В настоящее время известно, что многие существующие в природе полиплоидные формы произошли в результате аллополиплоидии, например 42-хромосомная мягкая пшеница представляет собой амфидиплоид, который возник от скрещивания тетраплоидной пшеницы и диплоидного родственного вида эгилопса (Aegilops L.) c последующим удвоением набора хромосом триплоидного гибрида.

Аллополиплоидная природа установлена у целого ряда видов культурных растений, таких как табак, рапс, лук, ива и др. Таким образом, аллополиплоидия у растений является, наряду с гибридизацией, одним из механизмов видообразования.

Анеуплоидия

Анеуплоидией обозначают изменение в кариотипе числа отдельных хромосом. Возникновение анеуплоидов является следствием неправильного расхождения хромосом в процессе клеточного деления. Анеуплоиды часто возникают в потомстве автополиплоидов, у которых из-за неправильного расхождения мультивалентов возникают гаметы с отклоняющимися от нормы числами хромосом. В результате их слияния возникают анеуплоиды. Если одна гамета имеет набор хромосом n + 1, а другая — n, то от их слияния образуется трисомик — диплоид с одной лишней хромосомой в наборе. Если гамета с набором хромосом n — 1 сливается с нормальной (n), то образуется моносомик — диплоид с нехваткой одной хромосомы. Если в наборе отсутствуют две гомологичные хромосомы, то такой организм называется нуллисомиком. У растений и моносомики, и трисомики часто жизнеспособны, хотя потеря или добавление одной хромосомы вызывает определенные изменения в фенотипе. Эффект анеуплоидии зависит от числа хромосом и генетического состава лишней или утраченной хромосомы. Чем больше хромосом в наборе, тем менее чувствительны растения к анеуплоидии. Трисомики у растений несколько менее жизнеспособны, чем нормальные особи, и плодовитость у них снижена.

Моносомики у культурных растений, например, у пшеницы, находят широкое применение в генетическом анализе при определении локализации различных генов. У пшеницы, а также у табака и других растений, созданы моносомные серии, состоящие из линий, в каждой из которых утрачена какая-либо хромосома нормального набора. У пшеницы известны также нуллисомики с 40 хромосомами (вместо 42). Их жизнеспособность и плодовитость снижены в зависимости от того, какая из 21-й пары хромосом отсутствует.

Анеуплоидия у растений тесно связана с полиплоидией. Это хорошо видно на примере мятликов. Внутри рода Роа известны виды, составляющие полиплоидные ряды с числами хромосом, кратными одному основному числу (n = 7): 14, 28, 42, 56. У мятлика лугового эуплоидность почти утрачена и заменена анеуплоидией. Числа хромосом у разных биотипов этого вида варьируют от 50 до 100 и не являются кратными основному числу, что связано с анеуплоидией. Сохраняются анеуплоидные формы благодаря тому, что они размножаются партеногенетически. Как считают генетики, у растений анеуплоидия является одним из механизмов эволюции генома.

У животных и человека изменение числа хромосом имеет гораздо более серьезные последствия. Примером моносомии является дрозофила с недостачей 4-й хромосомы. Это самая маленькая хромосома в наборе, но она содержит ядрышковый организатор и, следовательно, формирует ядрышко. Ее отсутствие вызывает уменьшение размеров мух, снижение плодовитости и изменение ряда морфологических признаков. Однако мухи жизнеспособны. Потеря же одного гомолога из других пар хромосом имеет летальный эффект.

У человека геномные мутации обычно приводят к тяжелым наследственным заболеваниям. Так, моносомия по Х-хромосоме ведет к синдрому Шерешевского-Тернера, характеризующемуся физическим, умственным и половым недоразвитием носителей этой мутации. Аналогичный эффект имеет и трисомия по Х-хромосоме. Присутствие в кариотипе лишней 21-й хромосомы ведет к развитию известного синдрома Дауна. (Более подробно вопрос изложен в лекции “Генетика человека”).

Перейти к чтению других тем книги «Генетика и селекция. Теория. Задания. Ответы»:

Анеуплоидия – изменение набора хромосом, при котором их число в клетках не соответствует норме. Анеуплоидия – собирательное понятие: оно объединяет заболевания, вызванные увеличением числа хромосом, и заболевания, вызванные уменьшением их количества.

Нормальный человеческий геном состоит из 46 хромосом (23 пары): 22 пары представлены аутосомами (хромосомами, одинаковыми для мужских и для женских организмов), 1 пара – хромосомы, определяющие пол. Так, если пара половых хромосом представлена комбинацией ХХ, пол будет женским, а если XY – мужским.

Анеуплоидия аутосом с недостаточным числом хромосом, как правило, вызывает эмбриональные пороки развития, не совместимые с жизнью, и является наиболее частой причиной самопроизвольных абортов (выкидышей) на ранних сроках беременности, в период формирования внутренней структуры будущего организма.

Из зиготы с увеличенным числом аутосом способны развиваться жизнеспособные особи; при рождении у этих детей диагностируются множественные резко выраженные аномалии развития.

Анеуплоидия половых хромосом обычно влечет не такие критические последствия.

Причины и факторы риска

Заболевания, вызванные количественным изменением хромосомного набора, возникают в результате сбоев при расхождении хромосом в митозе или мейозе. В данном случае одна или несколько пар хромосом не расщепляются, и при делении ядра клетки оба члена пары направляются к одному и тому же полюсу, что приводит к образованию дефектной половой клетки (сперматозоида или яйцеклетки) с недостаточным или избыточным количеством хромосом.

При слиянии подобной клетки с нормальной гаметой, несущей стандартный хромосомный набор, образуется зигота с нечетным числом хромосом: вместо 2 в одной из пар их определяется 3 или 1. В редких случаях одна из хромосомных пар может отсутствовать или полностью дублироваться.

Согласно статистическим данным, частота встречаемости хромосомных аномалий у живорожденных детей составляет менее 1%, у мертворожденных, родившихся в срок, – около 5%, при самопроизвольном прерывании беременности на раннем сроке – 50–70%. Риск появления ребенка с анеуплоидией составляет около 5%, даже если оба родителя здоровы.

Определить анеуплоидию при внутриутробном развитии плода позволяет пренатальный скрининг. Он проводится дважды: первый скрининг – в 10-14, второй – в 16-20 недель беременности.

У некоторых женщин вероятность развития анеуплоидных эмбрионов выше, что связывают с дефектом гена PLK4. У здоровых мужчин от 1 до 4% сперматозоидов имеют анеуплоидный набор хромосом.

  • возраст матери старше 35 лет (после 45 лет каждая 5-я беременность завершается рождением ребенка с хромосомной болезнью);
  • патологические беременности и многократные спонтанные аборты (особенно на ранних сроках) в анамнезе;
  • отягощенный семейный анамнез (диагностированные генетические патологии);
  • употребление запрещенных веществ;
  • злоупотребление табаком, алкоголем;
  • воздействие токсических агентов (акридиновых красителей, алкилирующих агентов, органических растворителей, пестицидов, продуктов переработки нефти, бензола, биополимеров и т. п.);
  • воздействие ионизирующего излучения;
  • неблагоприятные условия окружающей среды;
  • фармакотерапия некоторыми препаратами (цитостатиками, препаратами ртути, иммунодепрессантами, некоторыми алкалоидами);
  • перенесенные вирусные инфекции (корь, краснуха, грипп).
Читайте также:  Нистатин действующее вещество

Формы заболевания

В зависимости от характеристики вовлеченных хромосом анеуплоидия может быть:

  • аутосомной;
  • половой.

Исходя из числа вовлеченных хромосом, выделяют следующие формы анеуплоидии:

  • нуллисомия (отсутствие 1 пары хромосом – 22-й);
  • моносомия (отсутствие 1 из парных хромосом – недостающая хромосома);
  • трисомия (пара, состоящая из 3 хромосом вместо 2, – добавочная хромосома);
  • тетрасомия (пара, состоящая из 4 хромосом вместо 2, – 2 добавочные хромосомы);
  • пентасомия (пара, состоящая из 5 хромосом вместо 2, – 3 добавочные хромосомы).

В случае сохранного количественного набора иногда говорят о частичной моносомии, если в одной из хромосом присутствуют значительные повреждения с потерей большей части.

Нуллисомия несовместима с жизнью.

Аутосомная моносомия несовместима с жизнью. Крайне редко рождаются жизнеспособные дети с множественными аномалиями развития, они погибают в первые дни жизни. Моносомия половой Y-хромосомы также несовместима с живорождением. Самая распространенная моносомия половой Х-хромосомы – синдром Шерешевского – Тернера.

Анеуплоидия аутосом с недостаточным числом хромосом является наиболее частой причиной самопроизвольных абортов (выкидышей) на ранних сроках беременности.

Трисомия – самая распространенная форма анеуплоидии. Наиболее часто поражается 16-я пара аутосом (приблизительно 1% всех беременностей), эмбрион в этом случае нежизнеспособен, погибает в течение первого триместра внутриутробного развития. Жизнеспособным является ребенок, рожденный с патологией 21-й пары хромосом; данное состояние называется синдромом Дауна.

Другие (менее распространенные) аутосомные трисомии характеризуются множественными пороками развития, в том числе тяжелой олигофренией; речь идет о трисомии 18-й пары, или синдроме Эдвардса (60% детей умирает в возрасте до 3 месяцев, до 1 года доживает лишь 5–10%), и трисомии 13-й пары, или синдроме Патау (95% детей умирает в течение первого года жизни).

Тетра- и пентасомия встречаются крайне редко, в среднем с частотой 1:18 000-1:100 000. Беременности при данных аномалиях развития эмбриона самопроизвольно прерываются на ранних этапах, живорождение практически невозможно.

Симптомы

Синдром Шерешевского – Тернера (моносомия Х-хромосомы у женщин), частота встречаемости – 1:5000, проявляется следующим:

  • низкий рост (140-145 см), отставание в физическом развитии;
  • негармоничное телосложение;
  • укороченная массивная шея;
  • широкая грудная клетка с развитой мускулатурой;
  • множественные родинки, родимые пятна на фоне неизмененной кожи;
  • «готическое небо»;
  • крыловидные складки кожи в области шеи;
  • различные костные и суставные деформации (кистей рук, локтевых и тазобедренных суставов, позвоночника, аномалии роста зубов);
  • анатомическое и гистологическое недоразвитие половых органов и их гипофункция;
  • артериальная гипертензия и пороки сердца (в 30% случаев);
  • незначительное опущение века, косоглазие, наличие «третьего века», нарушения зрения;
  • аномалии строения ушных раковин, незначительные нарушения слуха;
  • сохранение или незначительно снижение интеллекта, преобладает психический инфантилизм с эйфоричными проявлениями.

Для синдрома (болезни) Дауна, или трисомии 21-й пары хромосом (в среднем – 1 случай на 700-1000 родов), характерны:

  • «плоское» лицо, скошенный затылок, аномалия развития черепа (короткоголовость);
  • кожная складка на задней поверхности шеи, массивная, короткая шея;
  • наличие «третьего века»;
  • пониженный мышечный тонус;
  • короткие конечности;
  • особенности кистей (короткие пальцы, искривленные мизинцы, отсутствие линий на ладонях – одна поперечная, так называемая обезьянья, складка);
  • постоянно приоткрытый рот;
  • «готическое небо»;
  • уплощенная переносица, короткий нос;
  • пороки развития внутренних органов (пороки сердца, органов зрения, ЖКТ, нервной системы);
  • снижение интеллекта различной степени.

Синдром Кляйнфельтера (трисомия половой Х-хромосомы у мужчин) встречается сравнительно нередко, в среднем с частотой 1:500-1:700, диагностируется при наступлении полового созревания. Когнитивные нарушения у таких пациентов отсутствуют или представлены в легкой степени (по разным данным, 25–50% случаев). Основные симптомы:

  • высокий рост (около 180 см);
  • диспропорционально длинные конечности;
  • высокая талия;
  • хрупкое, евнухоидное телосложение с широкими бедрами и узкими плечами;
  • редкий волосяной покров на теле и лице;
  • жировые отложения на теле по женскому типу;
  • аномально малые размеры половых органов;
  • возможное двустороннее безболезненное увеличение грудных желез;
  • бесплодие.

Диагностика

Основной способ диагностики хромосомных аберраций – кариотипирование, то есть изучение набора хромосом.

Риск появления ребенка с анеуплоидией составляет около 5%, даже если оба родителя здоровы.

В случае дородовой диагностики возможных хромосомных нарушений плода используют несколько методик:

  • УЗ-диагностика;
  • биохимическое исследование крови матери на наличие специфических маркеров (хорионического гонадотропина (ХГЧ), плацентарного протеина (РАРР-А), альфа-фетопротеина, свободного эстриола);
  • неинвазивный пренатальный ДНК-тест крови матери;
  • анализ кариотипа клеток плода (цитогенетический анализ);
  • хромосомный микроматричный анализ (ХМА).

Кариотипирование клеток плода и ХМА являются инвазивными методиками; иными словами, они предполагают инструментальное проникновение в полость беременной матки с целью забора биологического материала и применяются только при неблагополучном генетическом анамнезе или косвенных признаках хромосомных нарушений, полученных при использовании неинвазивных методик.

Пренатальная диагностика проводится дважды за время беременности: первый скрининг – в 10-14, второй – в 16-20 недель беременности.

Читайте также:  Фуросемид при задержке мочи

Лечение

Фармакотерапевтическая коррекция хромосомных нарушений на настоящем этапе развития медицины невозможна.

Пациентам с хромосомными нарушениями рекомендуются:

  • симптоматическая терапия для лечения сопутствующих состояний и осложнений основного заболевания;
  • заместительная гормонотерапия;
  • хирургическая коррекция косметических недостатков и дефектов, отрицательно влияющих на качество жизни.

Возможные осложнения и последствия

Осложнения анеуплоидий – интенсивно прогрессирующие пороки развития:

  • артериальная гипертензия;
  • пороки сердца;
  • болезнь Альцгеймера;
  • эписиндром;
  • злокачественные заболевания крови;
  • иммунодефицитные состояния;
  • острая почечная недостаточность;
  • катаракта;
  • заболевания щитовидной железы;
  • сахарный диабет;
  • остеопороз; и др.

Прогноз

Прогноз для пациентов с синдромом Шерешевского – Тернера весьма благоприятен при отсутствии инвалидизирующих пороков развития систем и органов. Проведение заместительной гормональной терапии позволяет существенно повысить качество жизни.

У здоровых мужчин от 1 до 4% сперматозоидов имеют анеуплоидный набор хромосом.

Прогноз для пациентов с трисомией 21 (синдромом Дауна) достаточно благополучный: средняя продолжительность жизни при полноценном медицинском сопровождении – 45-50 лет. При всестороннем развитии и квалифицированном уходе дети хорошо социализируются, осваивают школьную программу в ограниченном объеме. Описаны случаи получения людьми с данной патологией университетского образования.

Прогноз для пациентов с синдромом Кляйнфельтера благоприятный.

Профилактика

В целях профилактики применяются:

  • медико-генетическое консультирование пар, относящихся к группам риска (старше 35 лет, с отягощенным анамнезом), на этапе планирования беременности;
  • ранняя пренатальная неинвазивная диагностика, которая позволяет не допустить рождение ребенка с серьезными пороками развития;
  • уменьшение влияния негативных факторов риска.

Видео с YouTube по теме статьи:

Образование: высшее, 2004 г. (ГОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет»), специальность «Лечебное дело», квалификация «Врач». 2008-2012 гг. – аспирант кафедры клинической фармакологии ГБОУ ВПО «КГМУ», кандидат медицинских наук (2013 г., специальность «фармакология, клиническая фармакология»). 2014-2015 гг. – профессиональная переподготовка, специальность «Менеджмент в образовании», ФГБОУ ВПО «КГУ».

Информация является обобщенной и предоставляется в ознакомительных целях. При первых признаках болезни обратитесь к врачу. Самолечение опасно для здоровья!

анеуплоидия в словаре кроссвордиста

анеуплоидия
  • Наследственное изменение, при котором клетки организма содержат число хромосом, не кратное основному набору
  • Вид наследственного изменения клеток организма

Словарь медицинских терминов

отсутствие отдельных хромосом или их избыточное количество в геноме; лежит в основе ряда хромосомных болезней человека.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

АНЕУПЛОИДИЯ (от греч. an- — отрицательная приставка, eu — вполне, ploos — кратный и eidos — вид) наследственное изменение, при котором клетки организма содержат число хромосом, не кратное основному набору: он уменьшен на 1 (моносомия), реже 2 (нуллисомия) или увеличен на 1 или несколько хромосом. Анеуплоидия причина ряда хромосомных болезней человека.

Большая Советская Энциклопедия

(от греч. an ≈ отрицательная частица, eu ≈ хорошо, вполне, -ploos, здесь ≈ кратный, и éidos ≈ вид), явление, при котором клетки организма содержат число хромосом, некратное гаплоидному (ординарному). Среди анеуплоидов различают гиперформы ≈ организмы с набором хромосом, увеличенным на одну или более, и гипоформы ≈ с уменьшенным на одну или более набором хромосом. В свою очередь, они делятся на трисомики (с числом хромосом 2n + 1 ), тетрасомики (2n +2), двойные трисомики (2n + 1 +

, моносомики (2n ≈ 1) и нуллисомики (2n ≈

. А. лежит в основе ряда хромосомных болезней человека, например болезни Дауна, обусловленной наличием одной из малых хромосом в тройном количестве. А. используют в генетике и селекции растений для определения локализации генов в хромосомах и перемещения или замещения хромосом и генов. Таким путём, например, в геном табака Nicotiana tabacum была введена пара хромосом N. glutinosa, придавшая табаку устойчивость к вирусу табачной мозаики.

Лит.: Эллиот Ф., Селекция растений и цитогенетика, пер. с английского, М., 1961; Жуковский П. М., Культур