Analiza cromozomiala in sange (cariotip constitutional)

Analiza cromozomială în sânge (cariotip constituțional)

Ce este cariotipul constituțional

Cariotipul este analiza numărului și structurii cromozomilor unei persoane. Termenul „constituțional” înseamnă că analiza privește cromozomii cu care persoana s-a născut și care sunt prezenți în toate (sau aproape toate) celulele corpului. Aceasta îl deosebește de cariotipul tumoral, care caută modificări dobândite în celulele unei tumori sau ale unei leucemii.

Identificarea unei anomalii cromozomiale poate explica:

• o malformație congenitală;
• o întârziere de dezvoltare;
• o problemă de fertilitate;
• pierderile de sarcină repetate.

De aceea, testarea citogenetică face parte din medicina clinică.

Cromozomii normali

Celulele umane au 46 de cromozomi, organizați în 23 de perechi:

• 22 de perechi de autozomi, numerotate de la 1 la 22;
• o pereche de cromozomi sexuali: XX la femei, XY la bărbați.

În fiecare pereche, un cromozom provine de la mamă și unul de la tată. Ovulul și spermatozoidul (gameții) au fiecare câte 23 de cromozomi (set haploid, N). La fecundare, cele două seturi se unesc și formează celula-ou cu 46 de cromozomi(set diploid, 2N).

Cum se face analiza

Pentru cariotip sunt necesare celule vii, care se pot divide. Din sângele recoltat, limfocitele sunt puse în cultură și stimulate să se dividă. Diviziunea este oprită în metafază, etapa în care cromozomii sunt cel mai bine vizibili. Cromozomii sunt apoi colorați prin tehnica de bandare G. Fiecare cromozom capătă un model propriu de benzi luminoase și întunecate, după care poate fi identificat la microscop și comparat cu perechea lui.

Cariotipul este o analiză a întregului genom, dar cu o rezoluție limitată. Detectează în mod obișnuit modificările de peste 5–10 milioane de perechi de baze (5–10 Mb).

Ce anomalii poate detecta cariotipul

Anomaliile cromozomiale sunt de două tipuri mari: numerice și structurale.

Anomalii numerice

Euploidia și poliploidia:

• euploidia înseamnă prezența unui multiplu exact al setului haploid. Starea normală, diploidia (46 de cromozomi), este o formă de euploidie;
• poliploidiile sunt seturi complete în plus: triploidia (69 de cromozomi) și tetraploidia (92 de cromozomi). Nu sunt compatibile cu viața și se întâlnesc mai ales în sarcinile pierdute spontan.

Aneuploidia înseamnă un cromozom în plus sau în minus:

• trisomia: trei copii ale unui cromozom (47 de cromozomi);
• monosomia: o singură copie a unui cromozom (45 de cromozomi).

Mecanismul aneuploidiei este nondisjuncția, adică lipsa de separare a cromozomilor în timpul diviziunii celulare:

• în meioză (formarea ovulelor sau a spermatozoizilor), nondisjuncția produce gameți cu un cromozom în plus sau în minus. Prin fecundare rezultă un embrion cu trisomie, respectiv cu monosomie. Anomalia este prezentă în toate celulele;
• în primele diviziuni ale embrionului (mitoză), nondisjuncția poate produce mozaicism: în același organism coexistă două linii celulare diferite, de exemplu una normală și una cu trisomie. Persoanele cu mozaicism au de obicei forme mai ușoare.

Ce aneuploidii sunt compatibile cu viața:

• trisomia și monosomia pot afecta orice cromozom, dar cele mai multe sunt incompatibile cu viața și duc la pierderea sarcinii. Trisomia 16, de exemplu, se întâlnește în avorturile spontane, dar nu la nou-născuții vii;
• trisomiile autozomale compatibile cu nașterea unui copil viu sunt doar trisomiile 13, 18 și 21;
• aneuploidiile cromozomilor sexuali sunt compatibile cu viața;
• singura monosomie compatibilă cu viața este monosomia X (45,X, sindromul Turner).

Disomia uniparentală este situația în care ambele copii ale unui cromozom provin de la același părinte. Poate apărea când un embrion cu trisomie pierde cromozomul în plus („salvarea” trisomiei) și rămân cele două copii de la același părinte. Pentru unii cromozomi contează de la care părinte provine fiecare copie (fenomenul de amprentare genomică). În aceste cazuri, disomia uniparentală produce boală. De exemplu, aproximativ 25% dintre cazurile de sindrom Prader-Willi sunt produse de două copii materne ale cromozomului 15. Disomia uniparentală nu se vede la cariotip, deoarece numărul și structura cromozomilor sunt normale.

Aneuploidii autozomale

Sindromul Down (trisomia 21):

• frecvență: aproximativ 1 din 700 de nou-născuți. Riscul crește cu vârsta mamei;
• trăsături:
  • față plată, fante palpebrale oblice în sus, urechi mici, gât scurt, limbă protruzivă;
  • mâini și picioare mici, adesea un singur pliu palmar transversal;
  • hipotonie;
  • dizabilitate intelectuală de grade variabile;
  • aproximativ jumătate dintre copii au un defect cardiac congenital;
• cauze:
  • cele mai multe cazuri sunt produse de o trisomie 21 completă, prin nondisjuncție;
  • mai rar, cromozomul 21 în plus este atașat de un alt cromozom (translocație). Translocația poate fi moștenită de la un părinte purtător al unei translocații echilibrate, fără simptome. De aceea, când un copil are sindrom Down prin translocație, se recomandă cariotipul părinților, pentru estimarea riscului în sarcinile următoare;
  • un procent foarte mic are forma în mozaic, de obicei cu manifestări mai ușoare.

Sindromul Patau (trisomia 13):

• frecvență: aproximativ 1 din 16.000 de nou-născuți;
• trăsături:
  • dizabilitate intelectuală severă;
  • defecte cardiace;
  • anomalii ale creierului;
  • ochi foarte mici (microftalmie);
  • degete în plus (polidactilie);
  • despicătură labială sau palatină;
  • hipotonie;
• supraviețuire: mulți copii decedează în primele zile sau săptămâni de viață. Doar 5–10% depășesc vârsta de un an.

Sindromul Edwards (trisomia 18):

• frecvență: aproximativ 1 din 5.000 de nou-născuți vii. Este mai frecventă în sarcină, pentru că mulți feți nu supraviețuiesc până la termen;
• trăsături:
  • creștere întârziată înainte de naștere;
  • greutate mică la naștere;
  • defecte cardiace;
  • cap mic, cu formă anormală;
  • bărbie și gură mică;
  • pumni strânși, cu degete suprapuse;
• supraviețuire: mulți feți decedează înainte de naștere sau în prima lună de viață. Doar 5–10% depășesc vârsta de un an.

Aneuploidii ale cromozomilor sexuali

Au de obicei manifestări mai ușoare decât aneuploidiile autozomale și adesea nu sunt diagnosticate.

Sindromul Klinefelter (47,XXY):

• frecvență: aproximativ 1 din 650 de nou-născuți de sex masculin. Este cea mai frecventă anomalie a cromozomilor sexuali;
• trăsături:
  • testicule mici, care produc puțin testosteron;
  • pubertate întârziată sau incompletă;
  • creșterea sânilor (ginecomastie);
  • statură mai înaltă decât cea așteptată în familie;
  • infertilitate. Până la jumătate dintre bărbații afectați pot avea copii biologici prin tehnici de reproducere asistată;
• forma în mozaic (46,XY/47,XXY) apare la aproximativ 10% dintre pacienți și are de obicei manifestări mai ușoare.

Sindromul Turner (45,X și variante):

• frecvență: aproximativ 1 din 2.000 de nou-născuți de sex feminin. Este mult mai frecvent în sarcinile pierdute;
• cariotipul:
  • aproximativ jumătate dintre paciente au monosomia X completă (45,X);
  • celelalte au un cromozom X parțial absent sau rearanjat, ori un mozaic (de exemplu, 45,X/46,XX);
• trăsături:
  • statură mică, cea mai frecventă trăsătură;
  • insuficiență ovariană: multe paciente nu intră în pubertate fără tratament hormonal, iar cele mai multe nu pot rămâne însărcinate natural;
  • la aproximativ 30%: gât palmat, implantare joasă a părului pe ceafă, edeme ale mâinilor și picioarelor (limfedem), anomalii scheletice sau renale;
  • defecte cardiace la o treime până la jumătate dintre paciente (coarctație de aortă, anomalii ale valvei aortice);
• inteligența este normală la cele mai multe paciente, dar pot exista dificultăți de învățare.

Trisomia X (47,XXX):

• frecvență: aproximativ 1 din 1.000 de nou-născuți de sex feminin. Doar aproximativ 10% dintre ele sunt diagnosticate;
• trăsături: statură înaltă (trăsătura cea mai frecventă), uneori dificultăți de învățare și întârzieri de vorbire;
• fertilitate: cele mai multe femei pot avea copii, dar unele au risc de insuficiență ovariană precoce.

Sindromul 47,XYY:

• frecvență: aproximativ 1 din 1.000 de nou-născuți de sex masculin. Mulți nu sunt diagnosticați niciodată;
• trăsături: statură peste medie, risc crescut de dificultăți de învățare, de întârzieri de vorbire și de tulburări de comportament sau de spectru autist;
• fertilitate: de obicei normală.

Anomalii structurale

Anomaliile structurale sunt modificări ale formei sau ale structurii cromozomilor. Ele pot fi:

• echilibrate: tot materialul genetic este prezent, dar aranjat altfel. De obicei nu produc simptome purtătorului, dar cresc riscul de infertilitate, de pierderi de sarcină și de copii cu anomalii cromozomiale dezechilibrate;
• dezechilibrate: o parte din materialul genetic lipsește sau este în plus. Se asociază de obicei cu malformații și întârziere de dezvoltare.

Tipuri de anomalii structurale:

1. Deleția este pierderea unei porțiuni dintr-un cromozom (monosomie parțială). Poate fi terminală (la capătul cromozomului) sau interstițială (în interiorul lui).
2. Duplicația este prezența unei copii în plus a unui segment de cromozom (trisomie parțială).
3. Inversia este un segment de cromozom rupt în două puncte și reinserat invers:
   • paracentrică: ambele puncte de ruptură sunt pe același braț al cromozomului;
   • pericentrică: punctele de ruptură sunt de o parte și de alta a centromerului.

   Cele mai multe inversii sunt echilibrate, dar purtătorii pot avea infertilitate sau pierderi de sarcină, pentru că în meioză se pot forma gameți cu deleții sau duplicații.

4. Translocația reciprocă este schimbul de segmente între doi cromozomi diferiți. Cele mai multe sunt echilibrate. Riscul principal este formarea de gameți dezechilibrați, deci pierderi de sarcină sau copii cu anomalii.
5. Translocația robertsoniană este unirea a doi cromozomi acrocentrici (13, 14, 15, 21, 22) prin brațele lungi. Purtătorul are 45 de cromozomi și de obicei nu are simptome. Copiii lui pot avea însă o trisomie, de exemplu sindrom Down prin translocație.
6. Izocromozomul este un cromozom format din două copii ale aceluiași braț, fără celălalt braț. Rezultatul este o trisomie pentru un braț și o monosomie pentru celălalt. Un exemplu este izocromozomul brațului lung al cromozomului X, întâlnit în unele forme de sindrom Turner.
7. Cromozomul inelar se formează prin pierderea capetelor (telomerelor) și unirea capetelor rămase sub formă de inel.
8. Cromozomul marker este un cromozom în plus, mic, care nu poate fi identificat după aspectul benzilor. Originea lui se precizează prin metode suplimentare (FISH sau microarray).

Sindroame produse de deleții

Delețiile și duplicațiile pot produce întârziere de creștere și de dezvoltare și malformații congenitale, adesea cu un aspect caracteristic. Cele mai multe apar de novo (nou, fără să fie moștenite), dar unele sunt moștenite de la un părinte. Exemple:

• Sindromul Wolf-Hirschhorn (deleția 4p-):
  • frecvență: aproximativ 1 din 50.000 de nașteri;
  • trăsături:
    • aspectul feței descris ca „coif de războinic grec”: rădăcina nasului largă, ochi mari și proeminenți, frunte înaltă;
    • întârziere de dezvoltare;
    • dizabilitate intelectuală;
    • convulsii;
  • cauză: 85–90% dintre cazuri nu sunt moștenite. În restul, un părinte poartă o translocație echilibrată.
• Sindromul cri-du-chat (deleția 5p-):
  • frecvență: 1 din 20.000–50.000 de nou-născuți;
  • trăsături:
    • plânsul ascuțit, ca al unei pisici;
    • microcefalie;
    • greutate mică la naștere;
    • hipotonie;
    • ochi depărtați, urechi jos implantate, bărbie mică;
    • dizabilitate intelectuală;
  • cauză: aproximativ 10% dintre cazuri sunt moștenite de la un părinte cu translocație echilibrată.

Unele deleții sunt prea mici pentru cariotip (microdeleții) și se identifică prin FISH sau prin cariotip molecular (microarray). Ele cuprind mai multe gene alăturate (sindroame de „gene contigue”), iar manifestările variază după mărimea deleției:

• Sindromul deleției 22q11.2 (sindromul DiGeorge, sindromul velo-cardio-facial):
  • frecvență: aproximativ 1 din 4.000 de persoane. Este probabil subdiagnosticat;
  • trăsături: defecte cardiace, anomalii ale palatului, deficit imun, hipocalcemie, dificultăți de învățare și tulburări psihice;
  • deleția: de aproximativ 3 Mb, cu 30–40 de gene. Pierderea genei TBX1 explică multe dintre trăsături, inclusiv defectele cardiace;
  • moștenire: aproximativ 10% dintre cazuri sunt moștenite de la un părinte;
  • cariotipul obișnuit nu o detectează.
• Sindromul Williams (deleția 7q11.23):
  • deleția: 25–27 de gene, inclusiv gena elastinei (ELN);
  • trăsături: stenoză aortică supravalvulară, trăsături faciale și de comportament caracteristice;
  • de obicei nu este moștenit.
• Sindromul Prader-Willi și sindromul Angelman (regiunea 15q11-q13):
  • aceeași regiune a cromozomului 15, dar cu efect diferit după părintele de la care provine modificarea (amprentare genomică);
  • Prader-Willi: hipotonie și dificultăți de alimentare la sugar, apoi foame excesivă și obezitate, statură mică, dizabilitate intelectuală ușoară sau moderată. Cauzele sunt deleția pe cromozomul patern (aproximativ 70%) sau două copii materne ale cromozomului 15 (aproximativ 25%);
  • Angelman: dizabilitate intelectuală, vorbire foarte afectată, tulburări de echilibru, convulsii, comportament vesel, cu râs frecvent. Cauzele sunt deleția pe cromozomul matern (aproximativ 70%), variante ale genei UBE3A (10–20%) sau, rar, disomie paternă;
  • diagnosticul necesită teste moleculare specifice. Cariotipul singur nu este suficient.
• Sindromul Miller-Dieker (deleția 17p13.3):
  • trăsături: lisencefalie (suprafața creierului netedă), dizabilitate intelectuală severă, convulsii, trăsături faciale caracteristice;
  • genele: deleția cuprinde de obicei genele PAFAH1B1 (responsabilă de lisencefalie) și YWHAE.
• Sindromul WAGR (deleția 11p):
  • trăsături: tumoră Wilms (risc de 45–60% pe parcursul vieții), aniridie (lipsa irisului), anomalii genito-urinare și dizabilitate intelectuală;
  • genele: sunt pierdute WT1 și PAX6;
  • aproximativ o treime dintre persoanele cu aniridie au sindrom WAGR.

Indicații

Cariotipul constituțional este util mai ales pentru anomaliile cromozomiale mari și pentru rearanjările echilibrate, pe care cariotipul molecular (microarray) nu le detectează. Indicațiile sunt:

• Suspiciunea clinică a unui sindrom cromozomial, de exemplu sindromul Down, trisomia 13 sau 18, sindromul Turner sau Klinefelter.
• Infertilitatea de cuplu, pentru depistarea rearanjărilor echilibrate și a anomaliilor cromozomilor sexuali. Mai multe despre aceste situații găsiți în articolul despre fertilitate și infertilitate.
• Pierderile de sarcină repetate, nașterea unui copil mort sau a unui copil cu malformații multiple. Se testează ambii parteneri: cariotip femeie și cariotip bărbat.
• Istoric familial de rearanjare cromozomială, de exemplu o translocație cunoscută în familie.
• Ambiguitatea organelor genitale, pentru stabilirea sexului genetic și identificarea anomaliilor cromozomilor sexuali.
• Întârzierea pubertății, amenoreea primară sau statura mică la fete (suspiciune de sindrom Turner).
• Copiii cu întârziere de dezvoltare, dizabilitate intelectuală sau malformații multiple fără cauză cunoscută. În aceste situații, testul de primă intenție recomandat de ghiduri este cariotipul molecular (microarray), care găsește o cauză la 15–20% dintre pacienți, față de aproximativ 3% pentru cariotipul clasic. Cariotipul clasic rămâne util când se suspectează un sindrom cromozomial evident sau o rearanjare familială.

Pregătirea pacientului

Nu este necesară o pregătire specială.

Recoltare

Important: limfocitele trebuie să rămână vii pentru cultură, de aceea proba nu se congelează și trebuie să ajungă în laborator în intervalul de stabilitate.

Metodă

• Cariotip clasic prin tehnica de bandare G, pe limfocite din sânge puse în cultură.
• Se analizează 15 metafaze, dintre care 5 sunt cariotipate.
• În funcție de suspiciunea clinică, analiza se poate completa cu testul FISH (hibridizare fluorescentă in situ), cu sonde pentru o anumită regiune.
• Buletinului de rezultat i se atașează cariograma pacientului, adică imaginea cromozomilor ordonați pe perechi.

Valori de referință

• Cariotip normal feminin: 46,XX.
• Cariotip normal masculin: 46,XY.

Interpretarea rezultatelor

Cum se scrie rezultatul

Rezultatul se scrie după nomenclatura internațională ISCN (International System for Human Cytogenomic Nomenclature). Formula cuprinde, separate prin virgulă:

1. numărul total de cromozomi;
2. cromozomii sexuali;
3. anomaliile, dacă există.

Ce înseamnă rezultatul

Cariotip normal (46,XX sau 46,XY). Nu există anomalii numerice și nici anomalii structurale mari. Rezultatul nu exclude:

• microdelețiile și microduplicațiile sub limita de rezoluție, de exemplu deleția 22q11.2 sau deleția din sindromul Williams;
• disomia uniparentală și defectele de amprentare (Prader-Willi, Angelman);
• bolile produse de o singură genă;
• mozaicismul de grad mic, dacă linia anormală este rară în sânge.

Anomalie numerică (trisomie, monosomie, anomalie a cromozomilor sexuali). Confirmă diagnosticul unui sindrom cromozomial. Interpretarea și consecințele (riscul de recurență, urmărirea medicală) se discută cu medicul genetician.

Rearanjare echilibrată (translocație, inversie). Purtătorul nu are de obicei simptome, dar are un risc crescut de:

• infertilitate;
• pierderi de sarcină;
• copii cu anomalii dezechilibrate.

Se recomandă consiliere genetică și, de regulă, testarea altor membri ai familiei. În sarcină se discută diagnosticul prenatal, de exemplu din vilozități coriale.

Rearanjare dezechilibrată (deleție, duplicație, translocație dezechilibrată). Poate explica malformațiile sau întârzierea de dezvoltare. Se recomandă cariotipul părinților, pentru a vedea dacă unul dintre ei este purtătorul unei rearanjări echilibrate.

Mozaicism. Se raportează numărul de celule din fiecare linie. Proporția din sânge nu reflectă neapărat proporția din alte țesuturi.

Rezultatul se interpretează de medicul genetician, în cadrul consilierii genetice.

Limite și interferențe

• Rezoluție limitată. Cariotipul detectează de obicei doar modificările mai mari de 5–10 Mb. Microdelețiile și microduplicațiile se detectează prin cariotip molecular (microarray) sau prin FISH țintit.
• Disomia uniparentală și defectele de amprentare nu sunt detectate.
• Mozaicismul de grad mic poate scăpa analizei, dacă linia anormală este rară.
• Artefacte de cultură. Pot apărea anomalii apărute în cultură, nu în organism. De asemenea, unele anomalii se pot pierde în cultură.
• Eșecul culturii. Probele vechi, coagulate, hemolizate sau contaminate, ori recoltate pe alt anticoagulant decât heparina, pot împiedica creșterea celulelor.
• Cariotipul și microarray-ul se completează. Microarray-ul nu detectează rearanjările echilibrate, pe care cariotipul le vede.

Bibliografie:

1. Miller DT, Adam MP, Aradhya S, et al. Consensus statement: chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies. Am J Hum Genet.2010;86(5):749–764. doi:10.1016/j.ajhg.2010.04.006
2. van Campen J. Karyotype. GeNotes, NHS England Genomics Education Programme. Revizuit 10 februarie 2025.
3. Hastings RJ, Moore S, Chia N, editori. ISCN 2024: An International System for Human Cytogenomic Nomenclature. Basel: Karger; 2024.
4. MedlinePlus Genetics (U.S. National Library of Medicine): Down syndrome; Trisomy 13; Trisomy 18; Klinefelter syndrome; Turner syndrome; Triple X syndrome; 47,XYY syndrome; Wolf-Hirschhorn syndrome; Cri-du-chat syndrome; 22q11.2 deletion syndrome; Williams syndrome; Prader-Willi syndrome; Angelman syndrome; Miller-Dieker syndrome; WAGR syndrome.