Zespół Downa nie oznacza trisomii

15 listopada 2020
Blog szalonych naukowców

Kontynuując prostowanie bzdur zamieszczanych w mediach z okazji zaostrzenia prawa antyaborcyjnego… kolejny raz czytam w szacownym medium zespół Downa, czyli trisomia chromosomu 21… Przecież zespół Downa nie oznacza koniecznie trisomii!

Czym jest zespół Downa, każdy z nas ma jakieś wyobrażenie. Widzimy w mediach najczęściej dzieci o charakterystycznych twarzach, podawane są jako argument w… hm, chciałem napisać debacie, jednak chyba raczej awanturze dotyczącej aborcji. Nie okłamujmy się, w mediach prezentowane są osoby z łagodniejszą postacią zespołu, zazwyczaj te wysoko funkcjonujące. Mało mówi się też o chorobach serca, wadach przewodu pokarmowego, niepłodności, w zasadzie zawsze pojawiającej się chorobie Alzheimera…

Jak widać, zespół ten może przebiegać rozmaicie. Może też mieć różne przyczyny.

W podręcznikach szkolnych mówi się o zespole Downa jako trisomii 21 chromosomu, zestawiając go niekiedy ze znacznie poważniejszymi zespołami Edwardsa (chromosom 18) czy Patau (chromosom 13, ostrzegam osoby o dużej wrażliwości, że wpisywanie nazwy w wyszukiwarkę może narazić na kontakt z naprawdę przerażającymi zdjęciami). Trisomii, czyli…

Nasz materiał geny występuje w postaci genów, leżących na długich niciach kwasu deoksyrybonukelinowego (DNA). Przed podziałem komórki nici te są (w pewnym uproszczeniu) zwijane na odpowiednich szpulach: białkach zwanych histonami w struktury widoczne pod mikroskopem. Od łatwego wybarwiania się nazwano je chromosomami (dosłownie kolorowe ciała). Ponumerowano je od największych do najmniejszych.

Ponieważ materiał genetyczny dostajemy od obojga rodziców, z nielicznymi wyjątkami geny występują w dwóch kopiach. Tak więc i chromosomy występują parzyście: ten od ojca i ten od matki. Mamy więc po 2 chromosomy 1 itd. Wyjątkiem chromosomy płciowe, ale tu nie będziemy się nimi zajmować. Chromosomy te zostały dostarczone przez komórkę jajową i przez plemnik, czyli przez gamety. Te ostatnie powstają z komórek rozrodczych w ciałach rodziców w jądrach bądź jajnikach w procesie zwanym mejozą. Komórka musi podzielić się w taki sposób, by rozdzielić jej podwójny (diploidalny) zestaw genów po połowie (gamety są haploidalne).

Niekiedy, co u matki ma pewien związek z wiekiem, materiał dzielony jest wadliwie. Zjawisko takie nazywa się nondysjunkcją (od nierozdzielenia). Niekiedy do jednej gamety trafiają oba chromosomy z pary 21, a do kolejnej – żaden. Ta druga gameta nie da początku nowemu życiu. Jednak ta pierwsza może połączyć się z inna, prawidłową gametą. W efekcie rozwijający się organizm będzie miał w komórkach po 3 chromosomy 21. Trisomia oznacza dosłownie 3 ciała. Mechanizm ten odpowiada mniej więcej za 19 na 20 przypadków zespołu Downa, w tym za te najcięższe.

Zwróćmy jednak uwagę na różnorodność ludzi. Gdyby chromosomy przekazywane były potomstwu w jednym kawałku, liczba możliwych kombinacji rożnych form genów byłaby niewielka. Jednak nie dziedziczymy chromosomów po dziadkach. Podczas mejozy zachodzącej w ciele matki chromosomy od babci i dziadka zostają pocięte, a ich fragmenty przetasowane (i następnie „zszywane”) w procesie zwanym crossing over.

Może się zdarzyć, że tasowane fragmenty zostaną następnie źle zszyte. Na przykład część chromosomu 21 zostanie doklejona do jednego z chromosomów innej pary, np. 14. Chromosom taki znaleźć można u osób całkiem zdrowych: mają one na przykład jeden prawidłowy chromosom 14, jeden prawidłowy chromosom 21, jeden niepełny chromosom 21 i jeden chromosom 14 z doszytym brakującym kawałkiem chromosomu 21. Określa się to translokacją robertsonowską zrównoważoną – bo sumarycznie ta osoba ma każdy autosomalny gen w 2 egzemplarzach. Chromosomy działają jak segregatory: od tego, na którym z nich leży dany gen, zwykle nic nie zależy.

Jeśli jednak mężczyzna z takim genotypem zapragnie dziecka, pojawi się problem. Połowa jego gamet dostanie prawidłowy chromosom 14, połowa chromosom z nadmiarem genów, niechcianych wędrowców z chromosomu 21. W gamecie geny te będą występować podwójnie, w zygocie – potrójnie. Sumarycznie liczba chromosomów będzie prawidłowa, jednak materiału genetycznego będzie za dużo. Translokacja niezrównoważona wywoła zespół Downa, zazwyczaj łagodniejszy, niż w razie trisomii. Podobny będzie skutek chromosomu 21 o podwojonym materiale genetycznym (duplikacja). Przyczyny te odpowiadają za kilka procent przypadków zespołu Downa.

Pozostaje jeszcze najrzadsza przyczyna. Otóż podziały komórkowe mogą zachodzić nieprawidłowo również po powstaniu zygoty. Musi się ona wielokrotnie dzielić, by dać początek całemu organizmowi. Może podzielić się nieprawidłowo, do jednej z komórek potomnych trafić mogą ona chromosomy 21. W części komórek ilość materiału genetycznego będzie prawidłowa, w części będą 3 kopie chromosomu 21 (komórki nie posiadające żadnej kopii mają niewielkie szanse na przetrwanie). Organizm będzie mozaiką takich i takich komórek, co zwie się mozaicyzmem. Objawy zespołu Downa będą zwykle jeszcze łagodniej wyrażone.

Zespół Downa ma więc różne przyczyny, przez co wiąże się z różnym ryzykiem pojawienia się u kolejnych dzieci tego samego rodzica (od populacyjnego w razie mozaicyzmu do 50% w razie translokacji robertsonowskiej), ma też różne natężenie objawów. Po raz kolejny medycyna okazuje się znacznie bardziej skomplikowana niż się na pierwszy rzut oka wydaje.

Marcin Nowak

Ilustracja: Translokacja robertsonowska (14;21), dzieło pochodne National Human Genome Research Institute, za Wikimedia Commons, w domenie publicznej