Kariotyp – opis, budowa, wskazania do badania

Człowiek powstaje z połączenia dwóch maleńkich komórek rozrodczych — plemnika od ojca i komórki jajowej. Zawierają one kod genetyczny, który uruchamia proces powstawania i różnicowania kolejnych komórek, a tych potrzebne są miliardy. Czasem więc wystarczy niewielki błąd, by cały proces się nie udał. Takie błędy to wady genetyczne. Są one główną przyczyną poronień. Czy da się je przewidzieć i im zapobiegać?

Każdy człowiek posiada swój kariotyp, czyli zestaw chromosomów, w których zapisana jest kompletna informacja genetyczna. Chromosom to nić DNA, nawinięta na białko histonowe. W każdej komórce ciała człowieka znajduje się 46 chromosomów, ułożonych w pary, w tym dwa tzw. chromosomy płciowe X i Y, decydujące o tym, czy jesteśmy chłopcem, czy dziewczynką. Na każdym chromosomie są tysiące genów, które kodują wszystkie cechy, które dziedziczymy. Wyjątkiem są komórki rozrodcze – w nich jest o połowę chromosomów mniej, bo z każdej pary do takiej komórki trafia tylko jeden chromosom.

Jak powstaje człowiek?

Plemnik i komórka jajowa mają tylko 23 chromosomy. Domyślasz się dlaczego? Skoro do powstania nowego życia konieczne jest ich połączenie, każda z nich ma po połowie ludzkiego kariotypu. Razem kod staje się kompletny. To dlatego jesteśmy podobni trochę do mamy, trochę do taty. W końcu mamy po połowie materiału od każdego z nich. 

Spróbujmy sobie to wyobrazić: W każdym chromosomie są tysiące genów odpowiedzialnych za kodowanie określonych cech — od koloru oczu po płodność. 46 wolnych połówek chromosomów musi się spotkać i w odpowiedni sposób połączyć. Nietrudno się domyślić, że proces ich łączenia nie zawsze przebiega bezproblemowo. Czasem wręcz aż się wierzyć nie chce, że to się w ogóle udaje, prawda?

To, aby chromosomy połączyły się w pary w określony sposób, jest jednak niezbędne. Inaczej informacja genetyczna będzie nieprawidłowa. Ponieważ każda komórka ciała ma zawsze ten sam kariotyp, ewentualny błąd na początku, kiedy z plemnika i komórki jajowej powstaje zygota, a z niej potem dwie, cztery, osiem komórek itd., będzie powielany.

Natura zwykle dość szybko go wyłapuje i zatrzymuje dalsze podziały. Wtedy właśnie dochodzi do poronienia lub obumarcia zarodka. Kiedy zaś wada pozwala na donoszenie ciąży, dziecko może urodzić się chore lub upośledzone w jakimś obszarze. Czasem w sposób niezauważalny, czasem w dość wyraźny. Może też być zdrowym nosicielem wady genetycznej.

Skąd się biorą wady genetyczne?

Wspomnieliśmy już, że nasz kod genetyczny w połowie pochodzi od ojca, w połowie od matki, ale działa dopiero wtedy, gdy jest kompletny. 

Prawidłowy kariotyp człowieka składa się z 22 par chromosomów autosomalnych, które określają wszystkie cechy niezwiązane z płcią oraz jednej pary warunkującej płeć. U mężczyzn jest więc to zestaw 46,XY, u kobiet 46,XX.

Błąd może się pojawić podczas łączenia chromosomów rodziców w pary, gdy coś w trakcie pójdzie nie tak. Na to nie mamy jednak większego wpływu. Jednorazowe poronienie może być więc kwestią przypadku i zwykle tak właśnie jest. 

Usterka może też powstać wcześniej, gdy prawidłowy kariotyp rodzica ulegnie uszkodzeniu na etapie produkcji komórek rozrodczych. Dlatego nie zaleca się odkładania rodzicielstwa zbyt długo, bo z wiekiem jakość komórek rozrodczych się pogarsza — szczególnie u kobiet. Trzeba też uważać na czynniki zewnętrzne mogące wpływać na nasz materiał genetyczny (promieniowanie, substancje chemiczne).

Może się również zdarzyć, że ten błąd mamy już trwale zapisany w swoim DNA i po zapłodnieniu, siłą rzeczy, przekazujemy go dziecku. Co prawda nie zawsze oznacza to, że będzie ono chore, ale o tym za chwilę. 

Kiedy wykonać badanie kariotypu?

Ponieważ kariotyp człowieka się nie zmienia, moment wykonania tego badania jest dowolny, a wynik będzie aktualny przez całe życie. Badanie takie można więc wykonać profilaktycznie, chociaż częstość defektów wtedy wykrywanych jest niewielka i raczej takiego postępowania się nie zaleca. Rutynowo wykonuje się takie badanie w sytuacjach, kiedy obraz kliniczny sugeruje sytuację, która może być uwarunkowana genetycznie. 

• U dorosłych kariotyp bada się najczęściej w przypadku niepłodności (skrajnie złe wyniki badania nasienia, niepowodzenia leczenia metodą IVF, poronienia nawracające) lub kiedy u posiadanych już dzieci stwierdzono wady wrodzone.  
• Przesłanką do badania kariotypu u dzieci są zaś widoczne zaburzenia rozwojowe, cechy autystyczne, czy zaburzenia dojrzewania płciowego lub nieprawidłowości w tym zakresie. Takie badanie jest z reguły potwierdzeniem genetycznego podłoża wady. 
• Możliwe jest również badanie komórek trofoblastu (struktura, z której powstaje łożysko) w przypadku poronień lub komórek pobranych z płynu owodniowego w celu określenia kariotypu płodu.

Jak wygląda badanie kariotypu?

Materiałem do badania kariotypu jest zwykle krew żylna, a do jej pobrania nie trzeba się przygotowywać. Nie trzeba być nawet na czczo. Z próbki izoluje się limfocyty i w kontrolowanych warunkach je namnaża. Chodzi o to, by uchwycić moment, w którym ich chromosomy są najlepiej widoczne. Następnie są one barwione i oceniane pod mikroskopem. Badanie trwa 2-3 tygodnie. 

Prawidłowy wynik to u kobiet 46, XX, u mężczyzn 46,XY. Czasem jednak w kariotypie pojawiają się nieprawidłowości zwane aberracjami. 

Jakie zaburzenia genetyczne można wykryć podczas badania kariotypu?

Podczas badania kariotypu ocenia się liczbę i strukturę chromosomów. Możliwych zaburzeń jest niestety całe mnóstwo. Objawy niektórych z nich są widoczne gołym okiem (Zespół Downa), niektóre ujawniają się w okresie dojrzewania (pierwotny brak miesiączki, nieprawidłowa budowa narządów płciowych), a niektóre odkryjemy dopiero wtedy, gdy jako dorośli będziemy bezskutecznie starać się o dziecko. Od rodzaju aberracji zależy też czy wada będzie śmiertelna, czy objawi się upośledzeniem, czy też będzie skutkowała „tylko” niepłodnością.

• Aberracje ilościowe powstają wówczas, gdy przy podziałach komórki, pary chromosomów rozejdą się w nieprawidłowy sposób. W efekcie komórki potomne otrzymają niewłaściwą ich liczbę. Brak jakiegoś chromosomu autosomalnego jest wadą letalną (kończy się śmiercią), bo bez niego nie mogą powstać prawidłowe komórki. Nadmiar zwykle objawia się ciężkimi wadami wrodzonymi (Zespół Downa, Zespół Edwardsa czy Zespół Pataua). Zaburzenia w liczbie chromosomów płciowych często wiążą się z niepłodnością, ale często również z widocznymi zaburzeniami rozwojowymi (wzrost, wygląd, budowa narządów płciowych).
• Aberracje strukturalne to sytuacja, gdy liczba chromosomów się zgadza, ale ich budowa nie do końca jest prawidłowa. Możemy więc w badaniu kariotypu stwierdzić utratę jakiegoś fragmentu chromosomu (delecja) lub jego podwojenie (duplikacja). Czasem zdarza się też tak, że chromosom pęka, a później łączy się nieprawidłowo — odwrotnie (inwersja) albo w innym niż powinien miejscu (translokacja). Taka sytuacja to aberracja zrównoważona — ilość materiału genetycznego jest prawidłowa, ale jego rozmieszczenie nie. Te zaburzenia najczęściej nie dają żadnych widocznych objawów.

Czy nieprawidłowy kariotyp wyklucza posiadanie zdrowego potomstwa?

Niekoniecznie. Wszystko zależy od tego, na czym polega wada. Oczywiście są takie uszkodzenia, które skutkują trwałą bezpłodnością i wówczas ciąża będzie niemożliwa. Są jednak i takie, gdzie mimo nieprawidłowego kariotypu, przy odpowiednim postępowaniu, jest nadzieja na urodzenie zdrowego dziecka. Dlatego każdy wynik trzeba skonsultować z lekarzem lub genetykiem, który oceni te szanse. 

Co ważne, nawet jeśli diagnoza okaże się niekorzystna, znając wynik badania, zamiast podejmować kolejne bezskuteczne próby, można skorzystać z banku nasienia czy komórki jajowej dawczyni i w ten sposób zostać rodzicami zdrowego dziecka.

Nieprawidłowy kariotyp nie tylko może wpływać na możliwość zajścia w ciążę i jej donoszenie, ale może też być przyczyną wystąpienia wad wrodzonych u dziecka. Może, ale nie musi.

Przypomnijmy, każda cecha dziedziczna jest zapisana na dwóch chromosomach, jednym od matki, jednym od ojca. Każda też może występować w chromosomie w formie dominującej lub recesywnej. Do tego, aby dana cecha się ujawniła konieczne jest ich odpowiednie dopasowanie. Niektóre choroby wymagają, na przykład, spotkania dwóch genów recesywnych, czyli dziecko musi otrzymać od obojga rodziców geny z tym samym błędem. Gdy tylko jeden z pary będzie wadliwy, dziecko nie zachoruje, ale będzie nosicielem wady. 

Biorąc więc pod uwagę, że badanie kariotypu nie wymaga żadnego przygotowania ze strony pacjenta, a wynik jest aktualny przez całe życie warto takie badanie wykonać. Szczególnie wtedy, gdy macie problem z zajściem w ciążę lub zdarzyło się więcej niż jedno poronienie. 

Trzeba wtedy sprawdzić, czy przypadkiem to nie Wasze DNA jest uszkodzone. Nie zawsze widać to gołym okiem, a często właśnie w taki sposób natura broni się przed powielaniem błędu. Badanie pozwoli wykluczyć przyczynę genetyczną i szukać jej gdzie indziej. Gdy zaś zostanie wykryta nieprawidłowość w kariotypie któregoś z rodziców, łatwiej będzie wdrożyć odpowiedni sposób dalszego postępowania.