La patologia La patologia cromosomicacromosomica

LO STUDIO DEI CROMOSOMI: LO STUDIO DEI CROMOSOMI: CITOGENETICACITOGENETICA

0.5% DEI NEONATI: MALATTIE 0.5% DEI NEONATI: MALATTIE CROMOSOMICHECROMOSOMICHE

ANOMALIE CROMOSOMICHE IN ANOMALIE CROMOSOMICHE IN CELLULE SOMATICHE: TUMORICELLULE SOMATICHE: TUMORI

TECNICHE PER LO STUDIO DEI TECNICHE PER LO STUDIO DEI CROMOSOMICROMOSOMI

Struttura della cromatinaStruttura della cromatina

ILIL TELOMEROTELOMERO E’ COSTITUIO E’ COSTITUIO DI UNITA’DI UNITA’RIPERUTE IN TANDEM DI 6BP RIPERUTE IN TANDEM DI 6BP TTAGGGTTAGGG

CENTROMEROCENTROMERO: : UNISCE I UNISCE I DUE CROMATIDI DUE CROMATIDI FRATELLI, SITO DI FRATELLI, SITO DI FORMAZIONEFORMAZIONEDEL CINETOCORO DEL CINETOCORO (STRUTTURA CHE LEGA I (STRUTTURA CHE LEGA I MICROTUBULI DEL FUSO E MICROTUBULI DEL FUSO E REGOLAREGOLAI MOVIMENTI DEI I MOVIMENTI DEI CROMOSOMI DURANTE LA CROMOSOMI DURANTE LA DIVISIONE CELLULARE)DIVISIONE CELLULARE)

FUNZIONE DEI TELOMERIFUNZIONE DEI TELOMERI

Protezione delle estremità dei cromosomi Protezione delle estremità dei cromosomi dalla degradazione e dalla fusione coda-dalla degradazione e dalla fusione coda-coda con altri cromosomicoda con altri cromosomi

Invecchiamento cellule somatiche: Invecchiamento cellule somatiche: accorciamento dei telomeriaccorciamento dei telomeri

Cellule germinali e cellule tumorali: Cellule germinali e cellule tumorali: TELOMERASI, enzima che preserva i TELOMERASI, enzima che preserva i telomeri dall’accorciamentotelomeri dall’accorciamento

LA CITOGENETICALA CITOGENETICA

I cromosomi sono visibili soltanto nelle I cromosomi sono visibili soltanto nelle cellule in attiva divisione;cellule in attiva divisione;Fino al 1970 la classificazione dei Fino al 1970 la classificazione dei cromosomi si basava esclusivamente sulla cromosomi si basava esclusivamente sulla dimensione sulla posizione del dimensione sulla posizione del centromero;centromero;L’avvento di raffinate tecniche di L’avvento di raffinate tecniche di bandeggio ha consentito una bandeggio ha consentito una classificazione e uno studio accurato dei classificazione e uno studio accurato dei cromosomicromosomi

TECNICHE DI BANDEGGIO TECNICHE DI BANDEGGIO CROMOSOMICOCROMOSOMICO

BANDE GBANDE G: trattamento con Tripsina, colorazione con Giemsa. : trattamento con Tripsina, colorazione con Giemsa. Bande scure ricche in A e TBande scure ricche in A e TBANDE QBANDE Q: colorazione con Quinacrina (o DAPI o Hoechst), : colorazione con Quinacrina (o DAPI o Hoechst), coloranti fluorescenti che si legano preferenzialmente alle zone coloranti fluorescenti che si legano preferenzialmente alle zone ricche in A e Tricche in A e TBANDE RBANDE R: denaturazione al calore in soluzione salina, poi : denaturazione al calore in soluzione salina, poi colorazione con Giemsa. Denaturazione delle zone ricche in A colorazione con Giemsa. Denaturazione delle zone ricche in A e T, quindi si ottiene un pattern di bandeggio “reverse” e T, quindi si ottiene un pattern di bandeggio “reverse” rispetto alle bande Grispetto alle bande GBANDE CBANDE C: denaturazione in soluzione satura di idrossido di : denaturazione in soluzione satura di idrossido di bario, poi colorazione Giemsa. Mettono in evidenza bario, poi colorazione Giemsa. Mettono in evidenza l’eterocromatina costitutival’eterocromatina costitutivaBANDE TBANDE T: Trattamento aggressivo con calore e colorazione : Trattamento aggressivo con calore e colorazione Giemsa, servono a evidenziare un gruppo di bande R Giemsa, servono a evidenziare un gruppo di bande R localizzate in prossimità dei telomerilocalizzate in prossimità dei telomeri

Come si leggono le bande citogeneticheCome si leggono le bande citogenetiche

Braccio corto = p

Braccio lungo = q

Banda 2

Sottobanda 2

Come si classificano i Come si classificano i cromosomicromosomi

CLASSIFICAZIONE DEI CLASSIFICAZIONE DEI CROMOSOMI:CROMOSOMI:METACENTRICI: METACENTRICI: 1,3,16,19,201,3,16,19,20ACROCENTRICI: ACROCENTRICI: 13,14,15,21, 2213,14,15,21, 22SUBMETACENTRICI: gli SUBMETACENTRICI: gli altrialtri

Anomalie cromosomicheAnomalie cromosomiche

Quali e Quali e cosa sono cosa sono

la loro la loro frequenzafrequenza

Anomalie cromosomicheAnomalie cromosomiche

Bilanciate: Bilanciate: nella maggioranza dei nella maggioranza dei casi non sono correlate casi non sono correlate ad un fenotipo anomaload un fenotipo anomalo

Sbilanciate: Sbilanciate: sono correlate ad un sono correlate ad un fenotipo anomalo fenotipo anomalo (malformazioni e/o (malformazioni e/o ritardo mentale)ritardo mentale)

Quali sono le anomalie Quali sono le anomalie cromosomichecromosomiche

Di numeroDi numerotrisomietrisomie

monosomiemonosomie

triploidietriploidie

tetraploidietetraploidie

Di strutturaDi strutturatraslocazionitraslocazioni

inversioniinversioni

delezionidelezioni

duplicazioniduplicazioni

ANOMALIE DI NUMEROANOMALIE DI NUMERO: CAMBIAMENTO NEL : CAMBIAMENTO NEL NUMERO DI CROMOSOMI SENZA ROTTURE NUMERO DI CROMOSOMI SENZA ROTTURE

CROMOSOMICHECROMOSOMICHE

POLIPLOIDIEPOLIPLOIDIE

TRIPLOIDIA : dovuta a fecondazione di un singolo TRIPLOIDIA : dovuta a fecondazione di un singolo ovulo da parte di due spermatozoi (DISPERMIA) o dalla ovulo da parte di due spermatozoi (DISPERMIA) o dalla fecondazione che coinvolge un gamete diploide fecondazione che coinvolge un gamete diploide anomalo.anomalo.

TETRAPLOIDIA: dovuta al non completamento della TETRAPLOIDIA: dovuta al non completamento della prima divisione zigoticaprima divisione zigotica

POLIPLOIDIA COSTITUZIONALE: rara, ma POLIPLOIDIA COSTITUZIONALE: rara, ma cellule del fegato o di tessuti di rigenerazione cellule del fegato o di tessuti di rigenerazione sono tetraploidi a causa della reduplicazione sono tetraploidi a causa della reduplicazione del DNA della mitosi. Megacariociti, cellule del del DNA della mitosi. Megacariociti, cellule del midollo osseo con nuclei molto grandi: 8-16 midollo osseo con nuclei molto grandi: 8-16 volte il numero aploide di cromosomi, sono volte il numero aploide di cromosomi, sono precursori delle piastrineprecursori delle piastrine

Piastrine ed altre cellule completamente Piastrine ed altre cellule completamente differenziate (es. eritrociti o cellule epiteliali differenziate (es. eritrociti o cellule epiteliali squamose): NULLIPLOIDI (prive di nucleo)squamose): NULLIPLOIDI (prive di nucleo)

ANOMALIE DI NUMEROANOMALIE DI NUMERO: CAMBIAMENTO NEL : CAMBIAMENTO NEL NUMERO DI CROMOSOMI SENZA ROTTURE NUMERO DI CROMOSOMI SENZA ROTTURE

CROMOSOMICHECROMOSOMICHE

ANEUPLOIDIAANEUPLOIDIA

MONOMIE e TRISOMIEMONOMIE e TRISOMIE

Perdita o acquisto di uno o più cromosomiPerdita o acquisto di uno o più cromosomi

Presenti nello 0.36% dei nati viviPresenti nello 0.36% dei nati vivi

CAUSECAUSENON-DISGIUNZIONENON-DISGIUNZIONE: incapacità di cromosomi separati : incapacità di cromosomi separati di appaiarsi durante la prima divisione meiotica, o dei di appaiarsi durante la prima divisione meiotica, o dei cromatidi fratelli appaiati di separarsi nella seconda cromatidi fratelli appaiati di separarsi nella seconda divisione meiotica. I due cromosomi o cromatidi congiunti divisione meiotica. I due cromosomi o cromatidi congiunti migrano ad un polo e vengono inclusi in una sola cellula migrano ad un polo e vengono inclusi in una sola cellula figlia, mentre l’altra avrà materiale genetico in menofiglia, mentre l’altra avrà materiale genetico in meno

RITARDO ANAFASICORITARDO ANAFASICO: ritardata migrazione del : ritardata migrazione del cromosoma durante l’anafase, conseguente perdita del cromosoma durante l’anafase, conseguente perdita del cromosoma. Mancata incorporazione di un cromosomacromosoma. Mancata incorporazione di un cromosoma nel nel nucleo di una delle cellule figlie.nucleo di una delle cellule figlie.

ANEUPLOIDIAANEUPLOIDIA

Non disgiunzione INon disgiunzione I

Non disgiunzione IINon disgiunzione II

La non disgiunzioneLa non disgiunzione

Esistono fattori che Esistono fattori che influenzano la non influenzano la non disgiunzione ?disgiunzione ?

Non ben conosciutiNon ben conosciuti

Dove e quando avviene la Dove e quando avviene la non disgiunzione ?non disgiunzione ?

Più frequentemente nella Più frequentemente nella I ° meiosi maternaI ° meiosi materna

ANOMALIE CROMOSOMICHE ANOMALIE CROMOSOMICHE STRUTTURALI: RISULTATO DI ROTTURE STRUTTURALI: RISULTATO DI ROTTURE

CROMOSOMICHECROMOSOMICHE

Se un cromosoma si rompe in un unico punto, le sue Se un cromosoma si rompe in un unico punto, le sue estremità del punto di rottura vengono riunite da un estremità del punto di rottura vengono riunite da un enzima di riparazioneenzima di riparazioneDELEZIONE TERMINALE: assenza di un telomero DELEZIONE TERMINALE: assenza di un telomero funzionale produce instabilità ed il cromosoma viene funzionale produce instabilità ed il cromosoma viene degradatodegradatoRotture in più punti: gli enzimi di riparazione hanno Rotture in più punti: gli enzimi di riparazione hanno difficoltà a riconoscere le diverse estremità danneggiate difficoltà a riconoscere le diverse estremità danneggiate ed è possibile che si verifichino le aberrazioni ed è possibile che si verifichino le aberrazioni cromosomiche strutturalicromosomiche strutturaliANOMALIE CROMOSOMICHE BILANCIATEANOMALIE CROMOSOMICHE BILANCIATE: se non c’è : se non c’è acquisizione o perdita netta di materiale cromosomicoacquisizione o perdita netta di materiale cromosomicoANOMALIE CROMOSOMICHE SBILANCIATEANOMALIE CROMOSOMICHE SBILANCIATE: se c’è : se c’è acquisizione o perdita netta di materiale cromosomicoacquisizione o perdita netta di materiale cromosomico

DELEZIONI TERMINALI E INTERSTIZIALIDELEZIONI TERMINALI E INTERSTIZIALI

DelezioneDelezioneterminaleterminale

DelezioneDelezioneinterstizialeinterstiziale

Cromosoma ad anelloCromosoma ad anello

INVERSIONIINVERSIONI

TRASLOCAZIONE RECIPROCATRASLOCAZIONE RECIPROCA

PORTATORE DI TRASLOCAZIONE BILANCIATA:PUO’ PRODURRE GAMETI NON BILACIATICHE ORIGINERANNO ZIGOTI CON TRISOMIAPARZIALE O MONOSOMIA PARZIALE PERDEFINITE REGIONI CROMOSOMICHE

TRASLOCAZIONE ROBERTSONIANATRASLOCAZIONE ROBERTSONIANA

Le traslocazioni robertsoniane sono il più Le traslocazioni robertsoniane sono il più frequente riarrangiamento (1su 1000)frequente riarrangiamento (1su 1000)

Interessa i bracci lunghi dei cromosomi Interessa i bracci lunghi dei cromosomi acrocentrici, il braccio corto viene persoacrocentrici, il braccio corto viene perso

I portatori hanno un cariotipo I portatori hanno un cariotipo caratterizzato soltanto da 45 cromosomicaratterizzato soltanto da 45 cromosomi

TRASLOCAZIONE TRASLOCAZIONE ROBERTSONIANAROBERTSONIANA

TRASLOCAZIONE ROBERTSONIANABILANCIATA 14/21

Gravità delle anomalie Gravità delle anomalie cromosomichecromosomiche

La gravità è correlata al La gravità è correlata al tipo di cromosoma e alla tipo di cromosoma e alla quantità di geni quantità di geni interessatiinteressati

Tanto più grave è lo Tanto più grave è lo sbilanciamento sbilanciamento cromosomico tanto più cromosomico tanto più precoce sarà precoce sarà l’interruzione di l’interruzione di gravidanzagravidanza

La frequenza delle anomalie La frequenza delle anomalie cromosomiche è:cromosomiche è:

Direttamente correlata Direttamente correlata con l’età maternacon l’età materna

Inversamente Inversamente correlata con l’epoca correlata con l’epoca gestazionalegestazionale

La frequenza delle anomalie cromosomiche La frequenza delle anomalie cromosomiche alla nascita è alla nascita è 0.65%0.65%

TrisomieTrisomie +21+21 0.12%0.12% 1 su 833 1 su 833

+18 +18 0.013%0.013%

+13 +13 0.004%0.004%

MonosomieMonosomie 45,X 45,X 0.024%0.024%

Tr. bilanciateTr. bilanciate 0.2%0.2% 1 su 500 1 su 500

Tr. sbilanciateTr. sbilanciate 0.05%0.05%

Nielsen et al. Human Genet. 1982 ; 61 : 98Nielsen et al. Human Genet. 1982 ; 61 : 98

Aneuploidie più frequenti alla Aneuploidie più frequenti alla nascitanascita

Malattie dovute ad Malattie dovute ad aberrazioni cromosomicheaberrazioni cromosomiche

1. 1. ANEUPLOIDIE (anomalie numeriche)ANEUPLOIDIE (anomalie numeriche)-sindrome di Downsindrome di Down

-sindrome di Patau (cr.13)sindrome di Patau (cr.13)-sindrome di Edwards (cr.18)sindrome di Edwards (cr.18)

-sindrome di Klinefelter-sindrome di Klinefelter-sindrome di Turnersindrome di Turner

SINDROME DI DOWN O TRISOMIA 21SINDROME DI DOWN O TRISOMIA 21La SD si associa sovente a complicanze malformative che richiedono interventi chirurgici rilevanti nel corso dei primi anni di vita: • il 50% presenta malformazioni cardiache, • il 30% stenosi duodenale, • l’1% atresia esofagea, • il 2% malformazioni anorettali. • La chirurgia oftalmica è richiesta nel 12% dei casi per problemi di cataratta. Oltre alle malformazioni congenite descritte, il soggetto con SD ha la tendenza a sviluppare patologie secondarie per deficit nel sistema immunitario con particolare predisposizione ad infezioni batteriche; nell’1% poi dei casi compare leucemia acuta. Nel corso della vita il soggetto Down tende anche a sviluppare ipotiroidismo e diabete mellito.

Sindrome di DownSindrome di Down

TIPO DI ALTERAZIONE FREQUENZA

LIBERA 47, +21 93 - 96%MOSAICISMO 47, +21/46 2 - 4%TRASLOCAZIONIROBERTSONIANE

t(14;21) 2%

t(21;21) 3%t(13;21) 3%t(15;21) 2%t(21;22) 1%

ALTRETRASLOCAZIONI

< 1%

DUPLICAZIONIINTERSTIZIALI

<< 1%

Sindrome di DownSindrome di Down

ETA' MATERNA TIPO DI ANOMALIA (in percentuale)

ANNI 47, +21 MOSAICO TRASLOCAZIONE15 -19 85 5 1020 - 24 90 1 925 -29 91 2 730 -34 93 3 434 - 40 97 1 2

oltre i 40 97 2 1

La percentuale di bambini Down con La percentuale di bambini Down con Trisomia 21 Trisomia 21 libera libera aumenta aumenta

progressivamente con l'aumentare progressivamente con l'aumentare dell'età materna al parto. In proporzione dell'età materna al parto. In proporzione

diminuisce la percentuale di bambini diminuisce la percentuale di bambini Down daDown da traslocazionetraslocazione..

ETÀ MATERNA ETÀ MATERNA INCIDENZA INCIDENZA

inferiore a 30anniinferiore a 30anni30-34 anni30-34 anni35-39 anni35-39 anni40-44 anni40-44 annioltre 45 anni oltre 45 anni

              1 su 15001 su 1500   1 su 580   1 su 580   1 su 280   1 su 280   1 su 70   1 su 70   1 su 38    1 su 38

Come originano i mosaici?