Cromosomopatie

1
Cromosomopatie

• Vincenzo Nigro
• Laboratorio di genetica medica - Dipartimento di
  Patologia Generale, Seconda Università degli
  Studi di Napoli
• Telethon Institute of Genetics and Medicine,
  Napoli

2
citogenetica di routine
da linfociti sono rappresentativi di ciascun
altra cellula del corpo
3
(No Transcript)
4
(No Transcript)
5

• metacentrici, se il centromero è centrale 1, 2,
  3, 16, 17, 18, 19
• submetacentrici, se il centromero non è centrale
  e non è vicino ad unestremità 4, 5, 6, 7, 8, 9,
  10, 11, 12, 20, X, Y
• acrocentrici, se il centromero è vicino ad
  unestremità 13, 14, 15, 21, 22

6
Eteromorfismi citogenetici

• Variazione pericentromerica del crom. 9 9qh
• Inversione 9 inv
• Variazione inversione

7
Ereditarietà della variazionepericentromerica
del cromosoma 1
8
citogenetica prenatale

• da amniociti
• da villi coriali
• dovrebbero essere rappresentativi delle cellule
  del feto

• difficili da ottenere

9
Frequenza di anomalie cromosomiche negli aborti
spontanei (39.8-40.9)

• trisomie autosomiche 49-52
• Turner (45, X) 15-19
• triploidia (69) 15-16
• tetraploidia (92) 5-6
• altre anomalie 6-14

10
Le alterazioni cromosomiche sono più frequenti al
crescere delletà materna, mentre le mutazioni
puntiformi sono legate al numero di divisioni
cellulari che avvengono circa ogni 15 gg nella
linea germinale maschile
11
donna di 37 anni e mezzo alla data presunta del
parto
MESI COMPLETATI ANNI 0 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11 25 1376
1372 1367 1363 1358 1353 1348 1343 1338 1333
1328 1322 26 1317 1311 1306 1300 1294 1289
1283 1277 1271 1264 1258 1252 27 1245 1239
1232 1225 1219 1212 1205 1198 1191 1183 1176
1169 28 1161 1154 1146 1138 1130 1123 1115
1107 1099 1090 1082 1074 29 1065 1057 1048
1040 1031 1022 1014 1005 996 987 978
969 30 960 951 942 932 923 914 905
895 886 877 867 858 31 848 839 829
820 810 801 791 782 772 763 753
744 32 734 725 716 706 697 687 678
669 660 650 641 632 33 623 614 605
596 587 578 570 561 552 544 535
527 34 518 510 502 494 486 478 470
462 454 446 439 431 35 424 416 409
402 395 387 381 374 367 360 354
347 36 341 334 328 322 316 310 304
298 292 287 281 275 37 270 265 259
254 249 244 239 235 230 225 221
216 38 212 207 203 199 195 191 187
183 179 175 171 168 39 164 161 157
154 151 147 144 141 138 135 132
129 40 126 124 121 118 116 113 111
108 106 103 101 99 41 97 94 92
90 88 86 84 82 81 79 77
75 42 73 72 70 69 67 65 64
63 61 60 58 57 43 56 54 53 52
51 49 48 47 46 45 44 43 44
42 41 40 39 38 37 36 35 35
34 33 32 45 31 31 30 29 29
28 27 27 26 25 25 24
Rischio di 1/239 di figlio con sindrome di Down
12
aneuploidie nei nati vivi

• anomalie autosomiche
• trisomia 21 (sindrome di Down) 1/700
• trisomia 18 (sindrome di Edwards) 1/6.500
• trisomia 13 (sindrome di Patau) 1/20.000
• anomalie dei cromosomi sessuali
• Sindrome di Klinefelter (47,XXY) 1/900 maschi
• Sindrome XYY (47,XYY) 1/1.000 maschi
• Sindrome della tripla X (47,XXX) 1/1.200 femmine
• Monosomia X o S. di Turner (45,X0) 1/2.500 femmine

13
anomalie ecografiche maggiori
14
anomalie ecografiche minori

• soft markers

15
tritest interpretazione dei risultati
anomalia fetale AFP Alfa-feto proteina Beta hCG uEestriolo non coniugato
NTD difetti del tubo neurale Normal Normal
Trisomia 21
Trisomia 18
NTD anencefalia, spina bifida and encefalocele
16
Il duotest (double screen) include la valutazione
del PAPP-A (Pregnancy Associated Plasma Protein
A) e la frazione libera della gonadotropina
corionica (free-betaHCG). Viene effettuato tra la
10ma e la 13ma settimana di gravidanza dal siero
della gestante
Translucenza nucale free-bHCG PAPP-A
Trisomia 21 -
Trisomia 13,18 - - - -
S. di Turner /- -
Triploidia materna /- - - - - - - -
Triploidia paterna /-
17
trisomia 21 Down
Il 70 delle gravidanze non giunge a termine
18
origine dellextra cromosoma 21
MM2 19.8
PM1 2.6
MM1 68
PM2 4.1
MIT 5.5
sea3109
Data from the Antonarakis and Hassold laboratories
19
anomalie cromosomiche nella sindrome di Down
13
12
11.2
p
11.1
11.1
27
mosaicism
11.2
2
altre t
3
t2122
21
17
t2121
5
t1521
Anomalia
q
6
t1321
22.1
15
t1421
925
D21S17
free T21
22.2
DSCR
ETS2
1
10
100
1000
22.3
MX1
Numero
HC21
20
Ipotesi sulla variabilità del fenotipo di 6
individui diversi in caso di trisomia 21 in
presenza di varianti alleliche
fenotipo
Livello di espressione
21
40.000 casi in Italia
trisomia 21 Down

• Neurologici
• Ritardo mentale 100
• Alzheimer dopo i 35anni 100
• Ipotonia muscolare 100
• Bassa statura 70
• Testa
• Brachicefalia 75
• Epicanto 60
• brushfield spots iride 55
• lingua protrudente 45
• orecchie displastiche 50

22
trisomia 21 Down

• Arti corti, mani larghe 65
• Mignolo corto 60
• Solco palmare trasverso 60
• Cuore
• Difetti cardiaci congeniti 40
• Canale atrioventricolare 16
• Anomali gastrointestinali
• Atresia/stenosi duodenale 250x
• ano imperforato 50x
• Hirschsprung 300x
• Sangue
• Leucemia acuta megacariocitica 300x
• Leucemia (ALL e AML) 10-20x

23
trisomia 18 Edwards

• (1/6.500 nati)
• 90 dei casi nondisgiunzione materna
• M/F 1/4
• Giunge a termine solo il 2.5 dei concepimenti
• Di questi il 33 muore nel primo mese, il 50
  entro 2 mesi
• Oltre 100 anomalie
• Peso sotto la norma, difficoltà suzione
• Ipotonia
• Idrocefalo, epilessia
• Malformazioni cardiache
• sinclinodattilia, unghie poco sviluppate
• piedi a calcagno prominente
• Gambe incrociate

24
trisomia 13 Patau
http//www.livingwithtrisomy13.org

• (1/12.000-20.000 nati)
• 90 dei casi nondisgiunzione materna
• Giunge a termine solo il 2.5 dei concepimenti
• Di questi il 33 muore nel primo mese, il 50
  entro 2 mesi
• Peso sotto la norma, difficoltà suzione
• Oloprosencefalia, microcefalia
• Cecità e sordità
• Occhi che possono fondersi
• Labiopalatoschisi 80
• epilessia
• Malformazioni cardiache
• sinclinodattilia
• piedi a calcagno prominente

25
Monosomia X (45,X0)Turner 12.500

• Solo l1 delle gravidanze giunge a termine
• Errore nella spermatogenesi nell 80 dei casi e
  non correla con letà dei genitori
• Caratteristiche principali
• mancato sviluppo ovarico con amenorrea primaria
  e  sterilità
• fenotipo molto variabile
• linfedema con rigonfiamento delle mani e dei
  piedi
• pterigio del collo

26
Monosomia X (45,X0)Turner 12.500

• mandibola più piccola (micrognazia)
• torace largo con aumento degli spazi intercostali
• attaccatura bassa delle orecchie
• bassa statura
• quarto metacarpo corto
• cardiopatia, ipertensione e anomalie renali
• sia lintelligenza sia lattesa di vita sono
  normali

27
feto con anomalia cromosomica (mosaicismo)

• trisomie a mosaico 8, 9, 13, 18, 21
• crescita in coltura di cellule materne
• mosaicismo vero (livello III)
• pseudomosaicismo (livelli II e I)

28
XX o XY

• Il sesso maschile è determinato dalla presenza
  del cromosoma Y
• Si sono evoluti meccanismi per compensare la
  differenza di dosaggio genico del cromosoma X,
  presente in 2 copie nelle femmine e in 1 copia
  nei maschi

29
2 cromosomi X nelle donne, 1 solo negli uomini?

• il cromosoma X raddoppia lespressione di tutti i
  geni contenuti, cioè si produce 2 volte più RNA
• nelle femmine uno dei due cromosomi X è
  inattivato casualmente in ciascuna cellula allo
  stadio di blastocisti

30
Il Klinefelter?

• Nel Klinefelter (XXY) uno dei due cromosomi X è
  inattivato casualmente in ciascuna cellula allo
  stadio di blastocisti
• Quindi il dosaggio sarebbe mantenuto

31
Sindrome di Klinefelter (47,XXY)1900-1600
maschi

• Il 50 delle gravidanze giunge a termine
• Fenotipo maschile
• Caratteristiche principali
• Statura alta
• Ipogonadismo, bassi livelli di testosterone,
  mancata produzione di spermatozoi (azoospermia) e
  quindi sterilità
• Ginecomastia
• Sia lintelligenza sia lattesa di vita sono
  quasi normali

32
Altre forme citogenetiche

• Ma ci sono anche Klinefeler 48,XXYY and 48,XXXY
  in 1 caso su 17,000 e 1 su 50,000 mnati maschi
• 49,XXXXY in 1 caso su 85,000 -100,000
• Ci sono maschi 46,XX in cui avviene una
  traslocazione di parte di cromosoma Y sul
  cromosoma X che include la sex determining region
  (SRY)
• mosaici

33
Le regioni PAR presenti sui cromosomi sessuali
contengono geni che non sono inattivati, perché
il doppio dosaggio è assicurato comunque
PAR1 ha 24 geni, PAR2 ha solo 4 geni
34
Il gene SHOXShort stature HOmeoboX-containing

• Mutazioni o delezioni del gene SHOX nella regione
  PAR1 causa ritardo di crescita e bassa statura.
• La bassa statura di donne con sindrome di Turner
  Syndrome (X0) è il risultato di una sola copia di
  SHOX (ma anche il quarto metacarpo corto)
• La maggiore statura nel Klinefelter (XXY) e nella
  tripla X (XXX) potrebbe essere il risultato di 3
  copie di SHOX

35
variabilità dei geni del cromosoma X delle
regioni PAR, quindi non inattivati 3 copie nel
Klinefelter, ma anche nella tripla X
Mario Rossi
Luca Bianchi
Pio Verdi
Giulio Rosa
Lucio Viola
Gianni Neri
Livello di espressione
36
A complicare le cose

• circa il 15 dei geni umani presenti sullX
  sfugge allinattivazione, mentre nel topo questa
  è unevenienza rara (solo 6 geni in tutto)
• alcuni sono espressi al 50-100 altri al 10
• questo fenomeno è quindi incompleto e le donne
  hanno una elevata eterogeneità nellespressione
  di geni dellX

37
ipotesi sulla variabilità di ogni singola
manifestazione clinica di Klinefelter in presenza
di varianti in geni del cromosoma X non inattivati
Manifestazione clinica SI
Manifestazione clinica NO
Mario Rossi
Luca Bianchi
Pio Verdi
Giulio Rosa
Lucio Viola
Gianni Neri
Livello di espressione
38
Quanti Klinefelter?

• Prevalenza di XXYs è cresciuta da 1.09 a 1.72 per
  1000 maschi nati (P0.023)
• Questo incremento non è dovuto allaumento
  delletà materna
• Sono nati 290.330 maschi in Italia e 31.573
  maschi in Campania nel 2007
• max 300-500 nuovi Klinefelter ogni anno in Italia
  (32-52 in Campania)

39

• XXY è la sola trisomia nota in cui circa il 50
  dei casi è causato da una non disgiunzione alla
  prima divisione meiotica paterna

40
Trisomia X (47,XXX)11.200

• Il 70 delle gravidanze giunge a termine
• Errore nella disgiunzione materna e correla con
  letà materna
• Caratteristiche principali
• Statura alta
• Fertilità normale, irregolarità ciclo
• Sia lintelligenza sia lattesa di vita sono
  normali

41
Maschio (47,XYY)11.000 maschi

• Fenotipo maschile
• Caratteristiche principali
• Statura alta
• Fertilità normale
• Non vi è correlazione con letà paterna
• Sia lintelligenza sia lattesa di vita sono
  perfettamente normali

42
triploidia Frequenza alla nascita
1/10.000 Frequenza negli aborti 1/14
Cariotipo 69,XXY 57 Cariotipo 69,XXX
40 Cariotipo 69,XYY 3
43
(No Transcript)
44
(No Transcript)
45
Tipo I, corredo sovrannumerario paterno Feto
microcefalico o normale Placenta ingrossata
Tipo II, corredo sovrannumerario materno Ritardo
di crescita Feto con macrocefalia
relativa Placenta poco sviluppata
Nati vivi Basso peso Asimmetria cranio-facciale e
difetti di ossificazione del cranio Microftalmia,
ipertelorismo, micrognazia Sindattilia cutanea,
piedi torti Anomalie genitali, ipoplasia delle
surrenali Cardiopatie
46
Mosaicismo, quando il cambiamento avviene dopo
che si è formato lo zigote
47,XXY/46,XY
47
Rischio riproduttivo generale

• per una coppia per cui lanamnesi personale e
  familiare abbiano escluso un incremento del
  rischio rispetto alla popolazione è
• 3-5 in caso di difetti congeniti rilevabili
  alla nascita (a. crom 0.65)
• 8-10 rilevabili entro i 10 anni di età

48
Un precedente figlio con anomalie cromosomiche

• Aumenta il rischio in caso di
• tutte le trisomie non mosaico
• riarrangiamenti strutturali
• marker cromosomi

49
Un precedente figlio con anomalie cromosomiche

• NON aumenta il rischio in caso di
• 47, XYY
• triploidia, tetraploidia
• sindrome di Turner

50
Valutazione del rischio riproduttivo nel periodo
preconfezionale

• momento ottimale (ma oltre la metà delle
  gestazioni insorge inaspettatamente)
• raccolta dei dati (visita, abitudini, terapie,
  accertamenti lab)
• SCOPO identificazione dei portatori sani di
  malattie genetiche
• portatori che hanno un rischio riproduttivo a
  prescindere dal partner
• portatori in cui il rischio si manifesta solo nel
  caso di unione con un partner portatore

51
portatori che hanno un rischio riproduttivo a
prescindere dal partner

• donne con mutazioni legate allX (esempio
  Distrofia muscolare di Duchenne)

52
portatori che hanno un rischio riproduttivo a
prescindere dal partner

• portatori di una traslocazione cromosomica
  bilanciata
• scambio di materiale genetico tra cromosomi non
  omologhi
• non vi è modificazione della dose genica
• frequenza 1/520 nati
• fenotipicamente normale

53
Traslocazioni bilanciate (meiosi e
fertilizzazione)
Traslocazione bilanciata
Segregazionealternata
Normale
Traslocazione
Segregazioneadiacente 1
Traslocazione
Trisomia
Segregazioneadiacente 2
Trisomia
54
influenze sugli effetti della traslocazione

• Cromosomi coinvolti e lunghezza del tratto
  traslocato (perché vi è una forte selezione pre e
  postzigotica) maggiori sono le dimensioni
  cromosomiche minore è la possibilità di una
  gravidanza a termine
• Sesso del genitore donnagtuomo (gli spermatozoi
  hanno il 7.5 di difetti contro l1 degli
  oociti, ma sono selezionati)
• Il rischio aumenta se il difetto è stato
  accertato a partire da un figlio precedente con
  cariotipo sbilanciato

55
rischio alla nascita di figli con cariotipo
sbilanciato

• Se non vi sono stati casi in famiglia e la madre
  è eterozigote per una traslocazione reciproca il
  rischio è il 7
• Se non vi sono stati casi in famiglia e il padre
  è eterozigote per una traslocazione reciproca il
  rischio è il 3
• Se vi sono stati casi di traslocazioni
  sbilanciate in famiglia e la madre è eterozigote
  il rischio è il 14
• Se vi sono stati casi di traslocazioni
  sbilanciate in famiglia e il padre è eterozigote
  il rischio è l8

56
donna eterozigote per una traslocazione
bilanciata X-autosoma
57
(No Transcript)
58
Traslocazioni
59
Rischio alla nascita di figli con cariotipo
sbilanciato da genitori con traslocazione
robertsoniana

• t(1314) MF 1
• t(1421) F 15 M 2
• t(2122) F 10 M 5
• t(2121) MF 100

60
portatori che hanno un rischio riproduttivo a
prescindere dal partner

• mutazioni dominanti ad esordio tardivo (corea di
  Huntington, atassie spinocerebellari)
• mutazioni dominanti a penetranza incompleta

61
portatori in cui il rischio si manifesta solo nel
caso di unione con un altro portatore

• mutazioni autosomiche recessive
• con familiarità (coppia già a rischio)
• senza familiarità (valutare la consanguineità)

62
ogni individuo è portatore sano di almeno 8
malattie genetiche recessive,di cui 3 letali

• fratelli, genitori-figli
• fratellastri, zii-nipoti
• cugini diretti (0.5)
• secondi cugini

• 1/4 omozigosi
• 1/8 omozigosi
• 1/16 omozigosi
• 1/64 omozigosi

i difetti congeniti hanno un rischio empirico
raddoppiato in caso di cugini priminon è utile
lesame cromosomico