Cromosomii

Cromosomii reprezintă modalitatea de organizare a materialului genetic în timpul diviziunilor celulare.

Numărul de cromosomi reprezintă o constantă de specie. Numărul normal de cromosomi la specia umană este de 46, aceştia fiind grupaţi în 23 de perechi de cromosomi omologi (identici). Din cele 23 de perechi, 22 sunt identice la cele două sexe, constituind autosomii, iar una este diferită, reprezentând gonosomii (cromosomii sexuali): XX la femeie şi XY la bărbat.

Fiecare individ moşteneşte de la părinţi, prin intermediul spermatozoidului, respectiv al ovulului, câte un set de cromosomi, deoarece gameţii (celulele secuale) au un număr de cromosomi redus la jumătate. Astfel, în momentul fecundării se constituie perechile de cromosomi omologi, dar şi sexul genetic al viitorului copil prin asocierea cromosomului X matern cu X-ul sau Y-ul patern.

Studiul cromosomilor umani se bazează pe trei principii fundamentale:

• obţinerea de celule în diviziune;
• blocarea diviziunii în metafază, prometafază sau profază (etape ale diviziunii când cromosomii sunt bicromatidieni);
• obţinerea preparatelor cromosomice şi analiza lor la microscop.

 Celule în diviziune pot fi obţinute prin: biopsia ţesuturilor care se divid activ (măduvă osoasă hematogenă, gonade, tumori) sau prin culturi de ţesuturi de scurtă durată (limfocite T din sângele periferic, măduvă osoasă hematogenă) sau de lungă durată (fibroblaşti din ţesut conjunctiv, celule din lichidul amniotic, din vilozităţile coriale şi tumori solide).

Prin analiză directă la microscopul optic este posibilă aprecierea cantitativă (numerică) şi calitativă (morfologică) a cromosomilor, ceea ce permite depistarea unor anomalii de număr sau de structură ale cromosomilor. Pentru analiza detaliată a cromosomilor, cea mai utilizată metodă este captarea imaginii unor metafaze, prelucrarea imaginii, selectarea și identificarea cromosomilor şi realizarea cariotipului.

Cariotipul reprezintă dispunerea sistematizată, în perechi de omologi, a cromosomilor unei singure celule, pe baza unor criterii precis codificate prin standarde internaţionale. Cariotipul normal feminin este 46,XX, iar cel masculin 46,XY

Cariotip 46,XX

Cariotip 46,XY

Explorările citogenetice reprezintă o metodă importantă de diagnostic în medicina clinică, pentru evaluarea etiologiei unor sindroame plurimalformative, debilităţi mintale, tuburări de sexualizare şi reproducere, cancer, generate de prezenţa unor anomalii cromosomice.

Orice cromosom are trei elemente morfologice caracteristice: cromatidele, centromerul şi telomerele.

Schema unui cromosom uman

La începutul diviziunii fiecare cromosom este constituit din două molecule identice de ADN asociate cu numeroase molecule de proteine structurale.  Fiecare moleculă de ADN constituie o cromatidă și reprezintă unul din cele două elemente longitudinale a cromosomului bicromatidian. Cromatidele sunt identice ca mărime şi formă (“cromatide surori“).

Cromatidele sunt unite într-o regiune mai condensată numită centromer sau constricţie primară.

Centromerul împarte cromatidele în două braţe, egale sau inegale, notate convenţional cu “p” – braţul scurt şi “q” – braţul lung.

Poziţia centromerului permite împărţirea  cromosomilor în trei categorii:

• metacentrici (M) – centromer în poziţie mediană;
• submetacentrici (SM) – centromer în poziţie submediană;
• acrocentrici (A) – centromer în poziție excentrică, spre unul din capetele cromosomului.

Clasificarea cromosomilor umani în funcţie de poziţia centromerului

O altă clasificare a cromosomilor este făcută pe baza lungimii lor. Astfel, există trei categorii: mari, mijlocii şi mici.

Părţile terminale ale cromatidelor sunt denumite telomere. Telomerele menţin integritatea cromosomilor. În absenţa telomerelor, capetele cromosomice sunt foarte “lipicioase” şi au tendinţa de a se ataşa la alte secvenţe cromosomice, determinând rearanjamente cromosomice.

Unii cromosomi au elemente morfologice particulare, cum sunt constricţiile secundare, sateliţii sau situsurile fragile.

Constricţiile secundare sunt regiuni cromosomice relativ slab condensate şi care se colorează mai slab. Cel mai frecvent, aceste constricţii pot fi identificate pe cromosomii 1, 9 şi 16, fiind localizate pe braţul lung în apropierea centromerului. Constricţiile secundare reprezintă polimorfisme cromosomice umane, fiind constituite din material genetic inactiv. O astfel de constricţie secundară este prezentă la circa 1/1000 de indivizi normali şi nu se asociază cu fenomene patologice. 

Constricţie secundară pe braţul lung al cromosomului 9

Sateliţii sunt mici mase de heterocromatină (material genetic inactiv) localizate în continuarea braţelor scurte ale cromosomilor acrocentrici, cu excepţia cromosomului Y. Ei constituie polimorfisme cromosomice umane, nefiind asociate cu fenomene patologice. Numărul de sateliţi poate varia între 0 şi 10. 

Sateliţi pe cromosomul 22

Situsurile fragile reprezintă regiuni cromosomice la nivelul cărora au fost identificate cu o frecvenţă crescută rupturi cromosomice. Toate situsurile fragile, cu excepţia situsul FRAXA de pe cromosomul X (asociat cu o formă de retard mental, caracteristică sindromului X fragil) nu au nici un fel de relevanţă patologică. 

Situs fragil X

Pe baza elementelor morfologice, cromosomii umani sunt divizaţi în 7 grupe notate de la A la G:

• grupa A – cromosomi mari, metacentrici – cromosomii din perechile 1, 2 şi 3. 
• grupa B – cromosomi mari, submetacentrici – cromosomii din perechile 4 şi 5.
• grupa C – cromosomi mijlocii, submetacentrici – cromosomii din perechile 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 şi X.
• grupa D – cromosomi mijlocii, acrocentrici – cromosomii din perechile 13, 14, 15. 
• grupa E – cromosomi mijlocii, metacentrici – cromosomii din perechea 16, respectiv cromosomi mici submetacentrici – cromosomii din perechile 17 şi 18
• grupa F – cromosomi mici, metacentrici – cromosomii din perechile 19 şi 20. 
• grupa G – cromosomi mcii, acrocentrici – cromosomii din perechile 21 şi 22, respectiv cromosomul Y.

Prof.dr. Eusebiu Vlad Gorduza