Trisomia 21 - Zespół Downa

Zespół Downa — co to jest?

Zespół Downa (trisomia 21) jest to zespół charakterystycznych, choć w różnym stopniu wyrażonych i nasilonych wad spowodowany obecnością dodatkowego chromosomu 21 pary we wszystkich bądź w części komórek organizmu. W prawidłowych warunkach każda komórka ludzkiego ciała posiada 23 pary chromosomów. W przypadku zespołu Downa aberracja (nieprawidłowość) chromosomowa polega na tym, że pojawia się dodatkowy – trzeci chromosom 21. pary – stąd nazwa trisomia 21. Częstość występowania tego zespołu szacuje się na 1:650 – 1:700 żywo urodzonych dzieci. Średnio codziennie na świecie rodzi się ok. 700 dzieci z zespołem Downa, rocznie jest to ok. 255 tys. 

Zespół Downa jako zespół pewnych cech fenotypowych został opisany w literaturze medycznej po raz pierwszy  w 1866 roku przez angielskiego lekarza, który nazywał się John Langdon Down. To od jego nazwiska trisomia 21 została nazwana zespołem Downa. W 1959 roku francuski lekarz i genetyk Jerome LeJeune badając kariotypy osób z zespołem Downa odkrył, że jest on związany z trisomią chromosomu 21. Co ciekawe, praktycznie w tym samym czasie, bo 5 dni po J. LeJeune szkocka genetyk Patricia Jacobs opublikowała i tym samym potwierdziła to odkrycie.  

Zespół Downa — przyczyny

Zespół Downa jest aberracją chromosomową, która polega na obecności dodatkowego chromosomu 21. pary. Oznacza to, że zamiast pary (dwóch) chromosomów 21. pary występują trzy chromosomy.  Stąd też pochodzi druga nazwa tej choroby genetycznej – trisomia 21 lub trisomia 21. chromosomu.

Zespół Downa — dziedziczenie, rodzaje

Z punktu widzenia cytogenetyki zespół Downa może występować w 3 rodzajach:

• Prosta trisomia 21 – w tym przypadku każda komórka organizmu posiada dodatkowy (trzeci) chromosom 21, czyli innymi słowy zamiast dwóch posiada trzy kopie chromosomu 21. Prawidłowa komórka płciowa (komórka jajowa, plemnik) posiada 23 chromosomy (po jednym chromosomie z każdej pary). O tym jak przebiega proces powstawania komórek płciowych możesz przeczytać w artykule opisującym przebieg gametogenezy. (LINK do gametogenezy) Po połączeniu się żeńskiej i męskiej komórki płciowej (zapłodnienie) z prawidłową liczbą chromosomów powstanie zygota, która będzie posiadała pełen zestaw chromosomów, czyli 23 pary (w sumie 46 chromosomów). Przyczyną powstania tzw. prostej trisomii 21 jest nieprawidłowy rozdział chromosomów homologicznych (chromosomów tej samej pary) podczas podziału komórkowego czyli tzw. nondysjunkcja. W trisomii 21 najczęściej jest to nondysjunkcja podczas pierwszego podziału mejotycznego. (LINK do gametogeneza) Jej efektem jest powstanie gamet (komórek płciowych) – z nieprawidłową liczbą chromosomów. W przypadku zespołu Downa komórka jajowa lub plemnik zawierają 24 zamiast 23 chromosomów, a tym dodatkowym chromosomem jest chromosom 21. Innymi słowy – taka komórka płciowa zawiera dwa chromosomy 21 zamiast jednego. Jeżeli dojdzie do zapłodnienia np. komórki jajowej, która zawiera 24 chromosomy (a ten dodatkowy to drugi chromosom 21 i plemnika z prawidłową liczbą powstanie zygota, której garnitur chromosomowy to 46 +1 (czyli 23 pary chromosomów i dodatkowy, trzeci chromosom 21). Prosta trisomia 21 stanowi 95% wszystkich przypadków zespołu Downa.

• Trisomia 21 typu translokacyjnego – ten rodzaj trisomii powstaje w wyniku translokacji, czyli przemieszczenia się fragmentu lub całego chromosomu i przyłączenia do chromosomu innej pary. Często jest to tzw. translokacja robertsonowska czyli taka, gdy dwa chromosomy akrocentryczne pękają w miejscu centromeru i krzyżowo łączą się ze sobą. Najczęściej występujący rodzaj zespołu Downa typu translokacyjnego to połączenie materiału genetycznego części chromosomu 21 z chromosomem 14, rzadziej z chromosomem 13,15 lub drugim chromosomem 21. Ten typ trisomii 21 występuje u ok. 2-4% osób dotkniętych tą wadą genetyczną. Translokacja może powstać w komórkach płciowych de novo, czyli przyłączenie się fragmentu chromosomu 21 do innego chromosomu nastąpi na etapie powstawania komórek jajowych lub plemników (ok. 75% wszystkich translokacji robertsonowskich w zespole Downa). Druga możliwa sytuacja to posiadanie translokacji  zrównoważonej z zaangażowaniem chromosomu 21 przez jednego z rodziców. Translokacja zrównoważona to taki rodzaj translokacji, gdzie pomimo, że doszło do przemieszczenia się fragmentu chromosomu w inne miejsce, to materiał genetyczny nie został ani utracony, ani dodany. W takiej sytuacji pomimo, że fragment chromosomu 21 znajduje się w nieprawidłowym miejscu (np. jest połączony z ramieniem chromosomu 14), najczęściej nie wpływa to na ekspresję genów, ani na zdrowie osoby z taką translokacją. O takich osobach mówimy, że są nosicielami translokacji. Natomiast inaczej wygląda już sytuacja, jeżeli chodzi o potomstwo takiej osoby, ponieważ jej komórka płciowa może zawierać albo prawidłowy chromosom 14 albo chromosom 14 z przyłączonym fragmentem chromosomu 21, a do tego chromosom 21 – cały lub pozbawiony fragmentu, który przyłączył się do chromosomu 14. Jeżeli w komórce płciowej takiej osoby spotkają się ze sobą: prawidłowy chromosom 21 i chromosom 14 z przyłączonym fragmentem chromosomu 21 to mamy zdublowany materiał genetyczny znajdujący się na chromosomie 21, czyli tzw. translokację niezrównoważoną. Efektem zapłodnienia takiej komórki płciowej będzie zespół Downa. Ponieważ w tej sytuacji zespół Downa jest wynikiem odziedziczenia translokacji po jednym z rodziców, nazywany jest on rodzinnym. Takie przypadki to jedna trzecia wszystkich trisomii 21 typu translokacyjnego. Prawdopodobieństwo przekazania dziecku noszonej przez rodzica translokacji zależy od płci. Jeżeli nosicielem translokacji jest mężczyzna, to prawdopodobieństwo przekazania jej potomkowi wynosi ok. 3%, a jeżeli nosicielką jest kobieta to ok. 12%. Różnice te prawdopodobnie związane są z dużo większą selekcją i eliminacją plemników z nieprawidłowościami chromosomowymi.