Aneuploidia: causas, tipos e exemplos
Aneuploidia é a condição das células onde elas têm um ou mais cromossomos em excesso ou ausentes, diferindo do número haploide, diploide ou poliploide das células que compõem um organismo de uma determinada espécie.
Em uma célula aneuploide, o número de cromossomos não pertence a um múltiplo perfeito do conjunto haplóide, já que eles perderam ou ganharam cromossomos. Geralmente, a adição ou perda de cromossomos corresponde a um único cromossomo ou a um número ímpar de cromossomos, embora às vezes possa haver dois cromossomos envolvidos.
As aneuploidias pertencem a alterações cromossômicas numéricas e são as mais fáceis de identificar citologicamente. Esse desequilíbrio cromossômico é pouco suportado pelos animais, sendo mais frequente e menos prejudicial nas espécies vegetais. Muitas malformações congênitas em humanos são causadas por aneuploidia.
Causas
A perda ou ganho de um ou mais cromossomos nas células de um indivíduo é geralmente devido à perda de translocação ou o processo de não-disjunção durante a meiose ou mitose. Como resultado, a dose do gene dos indivíduos é alterada, o que, por sua vez, causa sérios defeitos fenotípicos.
Alterações no número de cromossomos podem ocorrer durante a primeira ou segunda divisão da meiose, ou ambas ao mesmo tempo. Eles também podem se originar durante a divisão mitótica.
Essas falhas na divisão são realizadas na meiose I ou na meiose II, durante a espermatogênese e a oogênese, ocorrendo também na mitose nas primeiras divisões do zigoto.
Nas aneuploidias, a não disjunção ocorre quando um dos cromossomos com seu par homólogo passa para o mesmo pólo celular ou é adicionado ao mesmo gameta. Isso provavelmente ocorre devido à divisão prematura do centrômero durante a primeira divisão meiótica na meiose materna.
Quando um gameta com um cromossomo adicional se liga a um gameta normal, são produzidas trissomias (2n + 1). Por outro lado, quando um gameta é unido com um cromossomo ausente e um normal, monossomos (2n-1) são produzidos.
Tipos
Aneuploidias ocorrem freqüentemente em indivíduos diplóides. Essas modificações no número de cromossomos são de grande relevância clínica na espécie humana. Eles incluem tipos diferentes, como nulisomies, monosomies, trisomies e tetrasomies.
Nulisomy
Nas células com nulisomia, ambos os membros de um par homólogo de cromossomos são perdidos, sendo representados como 2n-2 (n é o número haplóide de cromossomos). Em humanos, por exemplo, com 23 pares de cromossomos homólogos (n = 23), ou seja, 46 cromossomos, a perda de um par homólogo resultaria em 44 cromossomos (22 pares).
Um indivíduo nulissômico também é descrito como um que carece de um par de cromossomos homólogos em seu complemento somático.
Monossomia
Monossomia é a deleção de um único cromossomo (2n-1) no par homólogo. Em um ser humano com monossomia, a célula teria apenas 45 cromossomos (2n = 45). Dentro da monossomia encontramos a monoisosomia e a monotelosomia.
Em células monoisossômicas, o cromossomo presente sem seu par homólogo é um isocromossomo. Células monotelossômicas ou monototecêntricas possuem um cromossomo telocêntrico sem o seu par homólogo.
Trissomia
Nas trissomias ocorre a aparição ou adição de um cromossomo em algum par homólogo, ou seja, há três cópias homólogas do mesmo cromossomo. É representado como 2n + 1. Em humanos com células trissômicas, 47 cromossomos são encontrados.
Algumas condições altamente estudadas, como a síndrome de Down, ocorrem como resultado da trissomia do cromossomo 21.
A constituição do cromossomo extra permite classificar a trissomia em:
- Trissomia primária: quando o cromossomo extra estiver completo.
- Trissomia Secundária: O cromossomo extra é um isocromossomo.
- Trissomia terciária: Neste caso, os braços do cromossomo remanescente pertencem a dois cromossomos diferentes do complemento normal.
Tetrasomia
A tetrasomia ocorre quando há a adição de um par completo de cromossomos homólogos. No homem, a tetrassomia resulta em indivíduos com 48 cromossomos. É representado como 2n + 2. O par de cromossomos adicionais é sempre um par homólogo, ou seja, haverá quatro cópias homólogas de um determinado cromossomo.
No mesmo indivíduo, mais de uma mutação aneuploide pode ser produzida, resultando em indivíduos trissômicos duplos (2n + 1 + 1), duplos monossômicos, tetrasômicos nulos, etc. Organismos monossômicos-sêxtuplos foram obtidos experimentalmente, como é o caso do trigo branco ( Triticum aestivum ).
Exemplos
As linhas celulares formadas após um processo de não disjunção dos cromossomas são geralmente inviáveis. Isso ocorre porque muitas dessas células ficam sem informação genética que as impede de se multiplicar e desaparecer.
Por outro lado, a aneuploidia é um importante mecanismo de variação intraespecífica. Na planta de stramonium ( Datura stramonium ) é um complemento haplóide de 12 cromossomos, de modo que 12 trisomals diferentes são possíveis. Cada trissômico implica um cromossomo diferente, cada um apresentando um fenótipo único.
Em algumas plantas do gênero Clarkia, a trissomia também atua como uma importante fonte de variabilidade intraespecífica.
Aneuploidia em humanos
Em humanos, cerca de metade dos abortos espontâneos do primeiro trimestre da gravidez são produzidos por uma alteração numérica ou estrutural dos cromossomos.
As monossomias autossômicas, por exemplo, não são viáveis. Muitas trissomias, como a do cromossomo 16, são frequentemente abortadas e, na monossomia do cromossomo X ou da síndrome de Turner, as células são viáveis, mas os zigotos X0 são prematuramente abortados.
Aneuploidia dos cromossomos sexuais
Os casos mais frequentes de aneuploidias no homem estão relacionados aos cromossomos sexuais. Alterações no número de cromossomos são mais bem toleradas do que as alterações dos cromossomos autossômicos.
A aneuploidia afeta o número de cópias de um gene, mas não sua seqüência de nucleotídeos. Ao alterar a dose de alguns genes, as concentrações dos produtos gênicos são alteradas por sua vez. No caso dos cromossomos sexuais, existe uma exceção a essa relação entre o número de genes e a proteína produzida.
Em alguns mamíferos (camundongos e humanos), ocorre a inativação do cromossomo X, o que permite que em fêmeas e machos haja a mesma dose funcional dos genes relacionados ao referido cromossomo.
Dessa forma, cromossomos X adicionais são inativados nesses organismos, possibilitando que a aneuploidia nesses cromossomos seja menos prejudicial.
Algumas doenças, como a síndrome de Turner e a síndrome de Klinefelter, são causadas por aneuploidias nos cromossomos sexuais.
Síndrome de Klinefelter
Indivíduos com essa condição são fenotipicamente masculinos, com algumas características afeminadas. A presença de um cromossomo X extra em indivíduos do sexo masculino é a causa dessa doença, tendo esses indivíduos 47 cromossomos (XXY).
Nos casos de gravidade desta condição, os homens apresentam vozes muito agudas, pernas longas, pouco desenvolvimento de pêlos no corpo e quadris e seios femininos muito marcados. Além disso, eles são estéreis e podem ter pouco desenvolvimento mental. Nos casos mais leves, há um fenótipo masculino e desenvolvimento cognitivo normal.
A síndrome de Klinefelter ocorre em aproximadamente um em cada 800 nascimentos de indivíduos vivos do sexo masculino.
Síndrome de Turner
A síndrome de Turner é causada pela perda parcial ou total de um cromossomo X e ocorre em mulheres. Essa alteração cromossômica ocorre durante a gametogênese por um processo pós-zigótico não dissociativo.
Diferentes alterações do cariótipo produzem diferentes fenótipos na síndrome de Turner. Quando o material é perdido do braço longo de um dos cromossomos X (terminal ou intersticial), falhas ovarianas primárias ou secundárias e tamanhos pequenos ocorrem em pacientes com essa condição. Também é comum a presença de linfedemas e disgenesia gonadal.
Geralmente, o fenótipo de mulheres com essa doença é normal, exceto pela baixa estatura. O diagnóstico dessa síndrome depende, portanto, do estudo e da presença da alteração citogenética.
Esta doença ocorre em aproximadamente um em cada 3000 recém-nascidos do sexo feminino, tendo maior freqüência de abortos espontâneos, ou seja, não mais do que 5% dos embriões formados com essa alteração conseguem se desenvolver plenamente até chegarem ao termo.
Aneuploidia autossômica
Indivíduos nascidos com aneuploidias em cromossomos autossômicos são raros. Na maioria dos casos em que esse tipo de mutação ocorre, ocorrem abortos espontâneos, com exceção de aneuploidias de pequenos autossomos, como a trissomia do cromossomo 21.
Acredita-se que, uma vez que não existem mecanismos de compensação para doses genéticas em cromossomos autossômicos, alterações em sua composição são muito menos toleradas pelos organismos.
Síndrome de Down
O pequeno tamanho dos cromossomos 21 permite a presença de cópias adicionais de genes, sendo menos prejudicial do que nos cromossomos maiores. Esses cromossomos possuem menos genes que qualquer outro autossomo.
A síndrome de Down é a aneuploidia autossômica mais comum em humanos. Nos Estados Unidos, cerca de um em cada 700 nascimentos tem essa condição.
Estima-se que 95% dos casos sejam causados por não disjunção, causando trissomia livre 21. Os 5% restantes são produzidos por translocação, frequentemente entre os cromossomos 21 e 14. A prevalência dessa condição depende muito da idade materna na concepção.
Foi determinado que, entre 85 e 90% dos casos, a presença de trissomia livre 21 está associada a alterações meióticas maternas. Os indivíduos que apresentam essa condição são caracterizados por serem hipotônicos, hiperextensíveis e hiporrefletores.
Além disso, eles têm um crânio moderadamente pequeno, com um occipital plano e brânquias, nariz e orelhas pequenas e uma boca com ângulos para baixo, pequenos e com protrusão freqüente da língua.
