Klassische Zytogenetik

Der normale Zellkern eines Menschen enthält 46 Chromosomen (23 Paare). Ein Chromosom jedes Paares ist väterlicher und das andere mütterlicher Herkunft. 22 Chromosomenpaare sind bei Männern und Frauen gleich und werden als Autosomen bezeichnet. Das 23. Paar ist das Geschlechtschromosomenpaar – Gonosomenpaar – und besteht bei Frauen aus zwei X-Chromosomen und bei Männern aus einem X- und einem Y-Chromosom.

Die Gesamtheit der sichtbar dargestellten und geordneten Chromosomen wird als Karyogramm bezeichnet (Abbildungen 1 und 2) und repräsentiert den Karyotyp.
Eine Chromosomenanalyse ermöglicht Aussagen über Veränderungen im Chromosomensatz (Karyotyp). Man unterscheidet zwischen numerischen und strukturellen Aberrationen.

Karyogramm einer Frau (46,XX)

Karyogramm eines Mannes (46,XY)

Numerische Veränderungen

Numerische Veränderungen treten mit einer Häufigkeit von 1:400 auf. Abweichungen eines einzelnen Chromosomenpaares von der normalen Zahl werden als Aneuploidie bezeichnet. Hierbei kann es sich um eine Trisomie – ein Chromosom ist dreifach vorhanden – oder eine Monosomie – Verlust eines Chromosoms – handeln.

Bei Abweichungen aller Chromosomen von der normalen Zahl spricht man von einer Triploidie (jedes Chromosom liegt dreifach vor) oder von einer Tetraploidie (jedes Chromosom ist vierfach vorhanden).

Zu den häufigsten numerischen Veränderungen zählen:

45,X Karyotyp des Turner-Syndroms
47,XXY Karyotyp des Klinefelter-Syndroms
47,XXX Triple-X-Karyotyp
47,XYY Karyotyp des XYY-Syndroms
69,XXX oder 69,XXY oder 69,XYY Triploidie
92,XXXX oder 92,XXYY Tetraploidie
47,XX,+21 oder 47,XY,+21 Karyotyp des Down-Syndroms
47,XX,+13 oder 47,XY,+13 Karyotyp des Pätau-Syndroms
47,XX,+18 oder 47,XY,+18 Karyotyp des Edwards-Syndroms

Strukturaberrationen

Strukturaberrationen entstehen durch Brüche und Umbauten der Chromosomen. Bei einem balancierten Umbau wird kein chromosomales Material hinzugewonnen oder geht verloren. Eine unbalancierte Strukturänderung ist mit einem Zugewinn (partielle Trisomie) oder mit Verlust chromosomalen Materials (partielle Monosomie) verbunden und führt fast immer zu einem auffälligen klinischen Phänotyp.

Es wird zwischen den folgenden Strukturveränderungen unterschieden:

  1. Translokation
    • reziproke Translokation
    • Robertsontranslokation
  2. Deletion
  3. Inversion
  4. Insertion
  5. Isochromosom
  6. dizentrisches Chromosom
  7. Ringchromosom
zu 1.) Den gegenseitigen Stückaustausch zwischen zwei Chromosomen bezeichnet man als reziproke Translokation. Diese Translokationen erscheinen zytogenetisch meist balanciert und verursachen keine klinische Auffälligkeiten bei den Translokationsträgern. Balancierte Translokationen werden in der Normalpopulation mit einer Häufigkeit von 1:500 gefunden. Die Vererbung erfolgt nach den Mendelschen Regeln, so dass in der Meiose die Entstehung unbalancierter Formen möglich ist. Diese können fetale Letalfaktoren darstellen oder mit einem klinischen Phänotyp einhergehen.Fusionen der Langarme der akrozentrischen Chromosomen, die mit einem Verlust der Kurzarme einhergehen, führen zu den sogenannten Robertsonschen Translokationen, d.h. zu einem Karyotyp mit 45 Chromosomen und unauffälligem Phänotyp. Bei der Vererbung Robertsonscher Translokationen ist ebenfalls die Entstehung unbalancierter Karyotypen möglich.
zu 2.) Deletionen sind Verluste chromosomalen Materials, die terminal oder interstitiell vorliegen können und einen unbalancierten Karyotyp zur Folge haben.
zu 3.) Eine Inversion setzt zwei Chromosomenbrüche voraus. Das Material zwischen den Bruchpunkten wird um 180° invertiert wieder eingebaut. Je nach Lage des Zentromers unterscheidet man zwischen para- und perizentrischen Inversionen.
zu 4.) Eine Insertion bedeutet Einschub von Material des gleichen Chromosoms an eine andere Position oder Einschub von Material eines anderen Chromosoms. Eine Insertion setzt 3 Brüche voraus und kann bei den Nachkommen zu einem unbalancierten Karyotyp führen (Duplikation).
zu 5.) Ein Isochromosom entsteht durch eine Querteilung eines normalen Chromosoms. Möglich ist die Bildung eines Isochromosoms aus zwei Kurz- oder zwei Langarmen.
zu 6.) Dizentrische Chromosomen enthalten zwei Zentromere und sind sehr instabile Umbauten.
zu 7.) Ringchromosomen entstehen nach einem Bruch in p- und q-Arm innerhalb eines Chromosoms und Wiedervereinigung der Enden. Die distalen Chromosomen-abschnitte gehen verloren. Es liegt ein unbalancierter Karyotyp vor.

Jeder strukturelle Umbau erfordert eine Chromosomenanalyse der Eltern.

Von den Strukturaberrationen sind heterochromatische und euchromatische Varianten abzugrenzen. Sie betreffen heterochromatische und euchromatische Bereiche und haben in der Regel keine klinische Bedeutung. In den meisten Fällen treten sie familiär auf und werden nach den Mendelschen Regeln vererbt. Heterochromatische Polymorphismen können mit Spezialfärbungen nachgewiesen werden. Für die euchromatischen Normvarianten ist die Kenntnis der entsprechenden Regionen notwendig. Angaben hierzu werden in Datenbanken gesammelt.

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