Citogenética: Cromossomos e Anomalias

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Citogenética
Cromossomos e suas Anomalias
Profª Lídia Santos
DNA
Através do DNA é possível identificar pessoas;
Com exceção dos gêmeos univitelinos, o DNA de cada pessoa é único.
DNA (Definição e Funções) 
Ácido desoxirribonucleico (ADN) ou deoxyribonucleic acid (DNA);
Guardam todas as informações genéticas que são passadas para células filhas.
1957 – Crick e Gamov
Formas do DNA
Na sua forma não-condensada (cromatina) - (o DNA pode ser copiado em RNA e formar proteínas);
Na sua forma condensada (cromossomo) – (o DNA pode ser distribuído para as células filhas e observado ao microscópio óptico).
Cromossomo
Longa sequência de DNA, com vários genes.
Genes
Cada cromossomo é composto por várias sequencias de DNA chamadas genes;
Os genes contêm as informações genéticas e originam os RNAs (ARNs) e consequentemente, as proteínas;
 
OBS:As proteínas coordenam o desenvolvimento e funcionamento dos seres vivos.
 
Genes Alelos
Todos os seres humanos têm 46 cromossomos, que estão arrumados aos pares;
A metade destes cromossomos é da mãe e a outra metade do pai;
Cada ser humano possui duas formas de cada gene, uma que recebe da mãe outra que recebe do pai;
Mesmo sendo a maioria dos genes iguais entre as pessoas, algumas sequências variam de pessoa para pessoa.
Cromossomo Metafásico
É formado por duas cromátides irmãs (oriundas da duplicação);
As cromátides estão presas ao centrômero;
O centrômero divide o cromossomo em dois braços: o braço curto, designado por p (do francês petit) e o braço longo, em analogia, por q.
Tipos de Cromossomos
Metacêntricos, submetacêntricos e acrocêntricos;
Se o centrômero estiver localizado centralmente é denominado metacêntrico; se próximo à extremidade, é acrocêntrico; se em uma posição intermediária é submetacêntrico. 
Citogenética
Área da Biologia que estuda os cromossomos e suas anomalias genéticas;
Faz ponte entre a Biologia Celular e a Genética. 
Estudo Cromossômico
Importante para caracterização de cromossomopatias (doenças associadas aos cromossomos);
As anomalias cromossômicas atingem em torno de 7,5% de todas as concepções;
A maior parte destes conceptos são abortados espontaneamente.
Indicações: 
Suspeita de Síndromes (conjunto de sintomas e sinais);
Malformações Múltiplas; 
Retardo Psicomotor;
Retardo de Crescimento;
Retardo mental;
Amenorréia Primária;
Casais com 2 ou mais perdas fetais;
Casais com infertilidade e etc.
Cariotipagem
Técnica que permite o mapeamento do conjunto de cromossomos;
Fornece informações dos cromossomos da espécie;
É estabelecido a partir da forma e do número de cromossomos.
Técnica da Cariotipagem
São isolas células mononucleadas do sangue;
Estas são mantidas em condições apropriadas para proliferação in vitro;
São tratadas com colchicina (substância que interfere na formação do fuso) e as paralisam na metáfase;
As células posteriormente são colocadas em solução hipotônica que as lisam e os cromossomos ficam espalhados sobre uma lâmina;
A lâmina então é submetida a técnicas de bandeamento ;
Após corados, os cromossomos são analisados por m.o. convencional e o conjuntos são fotografados;
Os cromossomos serão identificados pelo seu tamanho, posição dos centrômeros, padrão de bandeamento, para serem organizados em pares de homólogos em ordem decrescente de tamanho.
Cariótipo
Conjunto de cromossomos constantes em uma célula. 
Cariotipagem do Feto
Algumas anomalias humanas podem ser diagnosticadas na gravidez;
Baseia-se no cultivo de células fetais do fluido amniótico, que é aspirado e em seguida cultivado (2-3 semanas),onde através de corantes observa-se os cromossomos. 
Anomalias
Normalmente, os humanos possuem cariótipo (46,XX ou 46,XY);
Uma anomalia cromossômica pode alterar o número ou a estrutura do cromossomo;
Anomalias cromossômicas numéricas são modificações na quantidade de cromossomos;
Anomalias cromossômicas estruturais são alterações na estrutura dos cromossomos.
Anomalias Numéricas
Dividido em :
Aneuploidia: há um aumento ou diminuição de um ou mais pares de cromossomos, mas não de todos; 
Euploidia: perda ou adição de conjuntos inteiros de cromossomos (quase todos são abortos espontâneos ou natimortos).
Causas das Anomalias Numéricas
São mais frequentemente decorrentes de erros meióticos;
Podem ser consequência de acontecimentos pós-zigóticos. 
Erro na Meiose I
Os gametas formados apresentam um representante de ambos os membros do par de cromossomos ou não possuem o cromossomo. 
Erro na Meiose II
Os gametas anormais contém duas cópias de um cromossomo parental (e nenhuma cópia do outro) ou não possuem um cromossomo. 
Erro Pós-Zigótico
Erro de disjunção em algumas células, nas primeiras divisões do zigoto;
Leva à formação de células com 1 cromossomo 21 e com 3 cromossomos 21 (trissomia);
As células com 2 cromossomos e com 3 cromossomos 21 se mantêm no organismo (originam mosaicos); 
Células com 1 cromossomo 21 são inviáveis e não se desenvolvem.
As Aneuploidias podem ser:
Autossômicas 
Sexuais 
Do par 1
 ao 22
Par 23
Aneuploidia (Principais Formas) 
A maioria dos pacientes aneuplóides apresenta trissomia (três cromossomos em vez do par normal de cromossomo);
Menos frequente, monossomia (apenas um representante de um cromossomo);
O corpo humano resiste mais ao ganho do que a perda de material genético;
Na espécie humana a tetrassomia não é viável.
Anomalias não ligadas ao cromossomo sexual
 Síndrome de Down
É o caso mais importante de trissomia em humanos;
Existem três tipos de Síndrome de Down registrados na literatura. 
 
Trissomia 21 simples (ou padrão): o indivíduo possui cromossomo extra localiza-se no par 21 em todas as células ( 95% dos casos) = 47, XX, +21;
 
2. Translocação: o indivíduo tem 46 cromossomos, mas é portador da Síndrome de Down (cerca de 3% dos casos) = 46, XX ( t14; 21);
3. Mosaico: a alteração genética leva a formação de células com 47 e outras 46 cromossomos (2% dos casos) = 46, XX /47, XX, +21.
Translocação
 • O braço longo do cromossomo 21 é translocado para o 14.
Mosaico
 Retardo mental (variável);
 Baixa implantação das orelhas; 
 Prega palmar única (simiesca);
 Pálpebras edemaciadas (epicânticas);
 Língua protusa, grande e grossa;
 Hipotonia facial;
 Pálato em forma de ogiva;
 Ponte nasal baixa;
 Complicações cardíacas, respiratórias, digestórias e etc.
Correlação com a Idade Materna
Mães entre 20-24 anos, o risco é de 1/1490;
40 anos é de 1/106;
49 anos de 1/11;
Embora o risco cresça com a idade materna, 80% das crianças com a Síndrome são de mães com menos de 35 anos devido à maior fertilidade desse grupo etário;
A probabilidade de um casal com Síndrome de Down terem um filho também com Síndrome de Down é de 80 a 95%;
A probabilidade de um casal com apenas um portador terem um filho com Síndrome de Down é de 50%. 
Trissomia do 18 ou Síndrome de Edwards
 
Deficiência mental e de crescimento;
Dedo indicador maior que os outros e flexionado sobre o dedo médio;
Pés com plantas arqueadas;
Distúrbio psicomotor grave;
Hipertonicidade; 
Baixa implantação das orelhas; 
Microftalmia;
Micrognatia e etc. 
Síndrome de Edwards
Síndrome de Patau ou trissomia do 13
Hemangiomas;
Microcefalia;
Ciclopia;
Polidactilia;
Microftalmia ou olhos ausentes;
Orelhas malformadas e com baixa implantação;
Lábio leporino, palato fendido, etc.
Trissomias ligadas aos cromossomos sexuais
 Sindrome de Klinefelter
Ocorre no cromossomo sexual;
A maioria dos casos não são diagnosticados, e os indivíduos afetados levam suas vidas normais;
Cromatina sexual positiva, (47,xxy).
Indivíduos masculinos;
Altos, magros com membros alongados;
Leve debilidade mental;
Ginecomastia; 
Testículos pequenos e atrofiados;
Esterilidade e etc.
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Sindrome de Turner
 
Alto índice de abortosque é de 90-97,5%;
Cromatina sexual negativa(presença de apenas um cromossomo X, sendo 45,X);
A síndrome pode surgir quando ausente o cromossomo X no espermatozoide. 
 
Disgenesia gonadal (infantilismo sexual e amenorréia); 
Estéreis; 
Baixa estatura;  
Tendência a obesidade; 
Pescoço Alado; 
Defeitos Cardíacos;
Podem apresentar retardo mental.
Síndrome do Triplo X ou Super Fêmea
Algumas portadoras desconhecem a doença por não apresentarem os sintomas;
Características sexuais e comportamentais femininas;
Retardo mental de grau variável;
São altas;
Podem apresentar baixo peso;
Algumas portadoras são férteis e podem dar origem a crianças perfeitamente normais;
Podem entrar na menopausa precocemente.
Síndrome do Duplo Y ou Super Macho
Homens XYY fenotipicamente normais; 
São muito altos; 
Os indivíduos XYY produzem o dobro de antígeno H-Y
São relatados problemas comportamentais como distração, hiperatividade e crises de fúria na infância e início da adolescência, controlam-se à medida que crescem.
   
 
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Hermafroditas Verdadeiros
Causa ainda não conhecida;
Possuem tecidos ovulares e testiculares ao mesmo tempo (ovotéstis);
Em alguns casos, há testículo de um lado e ovário do outro, pode também haver um ovotéstis de um lado e um ovário ou testículo do outro.
Pseudo-hermafroditismo masculino
São indivíduos com cariótipo XY, cujas gônadas são testículos e os genitais externos são femininos;
Sua vagina é pequena e termina em fundo cego;
São estéreis e não menstruam;
Os testículos tendem a desenvolver tumores na idade adulta, sendo recomendável eliminá-los quando o desenvolvimento sexual estiver completo;
Nos casos extremos, os Indivíduos afetados são criados como meninas, (desenvolvimento físico e psíquico tipicamente femininos).
Pseudo-Hermafroditismo Feminino
São indivíduos internamente femininos, mas que exibem graus variados de masculinização da genitália externa;
 A masculinização pode ser causada principalmente por:
1-Produção excessiva de andrógenos pelas adrenais;
2-Andrógenos ingeridos pela gestante (para aborto que passa pela placenta ou para hipertrofia muscular). 
 
Anomalias Cromossômicas Estruturais
 
Principais alterações estruturais :
Deleção;
Duplicação;
Inversão;
Translocação;
Cromossomo em anel;
Isocromossomos.
Causas das Alterações Cromossômicas Estruturais
São alterações que não modificam a quantidade de cromossomos de uma célula, mas determinam o aparecimento de cromossomos anormais;
Exposição a agentes virais, agentes radioativos (raios X) e substâncias químicas (corantes de cabelo, os ciclamatos de sódio ou cálcio, inseticidas e herbicidas, medicamentos e derivados de petróleo).
Efeitos das alterações estruturais dos cromossomos na espécie humana
 
Podem impossibilitar o pareamento dos cromossomos homólogos na meiose;
Podem levar ao aborto;
Podem provocar síndromes cromossômicas (durante a meiose, o cromossomo com a deficiência pareia de forma anômala com seu homólogo que não sofreu alteração, a gravidade das manifestações vai depender dos genes ausentes).
SÍNDROME DO "MIADO DE GATO“ (46, XX ou XY, 5p-)
Baixo peso ao nascer;
Retardo no desenvolvimento neuropsicomotor; 
Hipotonia muscular; 
Características craniofaciais (Microcefalia, rosto arredondado);
Hipertelorismo ocular; 
Choro agudo e fraco ao nascer, lembrando miado de gato, causado pela hipoplasia da laringe.
Síndrome 4p- ou Wolf-Hirschhorn 
Causado por uma deleção parcial do braço curto do cromossomo 4 ;
Características craniofaciais (ampla e plana ponte nasal; microcefalia; micrognatia; hipertelorismo ocular (afastamento dos olhos);
Reduzida distância entre o lábio superior e o nariz;
Malformação das orelhas;
Alterações cutâneas (pele ressecada e/ou presença de manchas);
Retardo do desenvolvimento e do crescimento;
Deficiência mental;
Atraso no desenvolvimento psicomotor grave; 
Convulsões;
Hipotonia. 
OBS: Uma vez que a quantidade de material genético que foi excluída varia, os sintomas da síndrome.
Duplicação
É a adição em um cromossomo, de um segmento proveniente do seu homólogo que sofreu quebra;
O cromossomo duplicado apresentará genes repetidos;
 
De modo geral, as consequências de uma duplicação são bem toleradas pois não há falta de material genético.
 
 
Duplicação no cromossomo 4
Crescimento pré-natal anormal; 
Baixa implantação de orelhas; 
Retardamento mental severo; 
Convulsões frequentes;
Microcefalia; 
Microftalmia; 
Boca assimétrica.
 
Duplicação do braço q do Cromossomo5
Retardo físico e mental;
Boca pequena e testa protusa.
Inversão
Um pedaço de cromossomo se quebra, sofre rotação de 180º e solda-se novamente em posição invertida;
É paracêntrica se as quebras ocorrerem em um mesmo braço cromossômico;
É pericêntrica se o fragmento cromossômico invertido incluir o centrômero;
Geralmente não causa um fenótipo anormal nos portadores;
Há risco de produzir gametas anormais que podem levar a uma prole não-balanceada.
Translocação
Há troca de material genético entre cromossomos não-homólogos;
Ocorre quebra em cada cromossomo envolvido;
Há dois tipos principais:
Translocações Recíprocas – Nenhum material genético é perdido, há apenas a troca recíproca dos segmentos extraídos com a quebra;
O número total dos cromossomos não se altera;
Os portadores dessa translocação são fenotipicamente normais, mas há risco da prole apresentar alterações fenotípicas, devido à produção de gametas anormais. 
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Translocação Robertsoniana
Ocorre quando dois cromossomos acrocêntricos (13, 14, 15, 21 e 22) perdem seus braços curtos e se unem próximo à região centromérica, formando um único cromossomo;
Apesar de resultar em um individuo com 45 cromossomos, não há alterações fenotípicas, pois os braços curtos em geral são genes de RNA ribossomal em múltiplas cópias;
Existe o risco de formar gametas não equilibrados e, consequentemente, geração de crianças com alterações genotípicas e fenotípicas;
Pode gerar uma criança com Síndrome de Down.
Outras Doenças Humanas causadas por Translocações
Câncer: Formas de câncer foram descritas principalmente na leucemia (leucemia mielóide aguda e leucemia mielóide crônica);
Infertilidade: um membro do casal carrega uma translocação balanceada, na qual o membro é assintomático mas a concepção de fetos não é viável;
Esquizofrenia.
Cromossomo Filadélfia
Translocação recíproca, entre os cromossomas 9 e 22;
Designa-se cromossoma Filadélfia (Ph1), oriundo da união do gene abl e bcr ;
A proteína leva a conversão leucêmica da célula-tronco hematopoética (não regula o crescimento celular);
Observa-se astenia, suores noturnos, pirexia, dor óssea, anorexia, hemorragias frequentes, infecções repetidas, palidez, dispneia, hipertrofia dos gânglios linfáticos;
Nas formas mais avançadas da doença podem surgir cloromas (tumores compostos por granulócitos imaturos de reprodução rápida) na pele, nos ossos, no cérebro e nos gânglios linfáticos.
Cromossomo em Anel
A síndrome do cromossoma 20 em anel (r20) é rara, resultado da fusão dos dois braços do cromossoma com deleção das suas porções teloméricas;
A porção telomérica do braço q do cromossoma 20 possui dois genes (CHRNA4 e KCNQ2) envolvidos nas crises epiléticas de origem genética;
Indivíduos com esta síndrome apresentam além das crises epilépticas, perturbações do comportamento e atraso mental. 
Síndrome do cromossoma 14 em anel (r14)
 Os indivíduos também apresentam crises epilépticas de ordem genética.
Isocromossomo
É o cromossomo que se forma quando a divisão dos centrômeros dá-se transversalmente na meiose II;
Forma-se então uma cromátide somente com braços curtos e outra somente com braços longos;
São observados em alguns casos de Turner ou em células tumorais;
Também podem ser encontrados em uma pequena proporção na Síndrome de Down, formando um cromossomo com dois braços longos do cromossomo21: (21q21q).
Síndrome do X Frágil (Síndrome de Martin & Bell)
Causada pela mutação do gene situado no Xq (Que resulta na fragilidade do cromossoma X);
O gene está ligado à formação dos dendritos nos neurônios;
Portadores do gene, mas com intelecto normal, possuem entre 55 e 200 repetições;
Pessoas com a síndrome do X frágil, o alelo FMR1 tem mais de 200 repetições do códon;
A expansão desta magnitude resulta no silenciando a expressão da proteína FMR1;
 Leva a fragilidade do cromossoma X sendo mais fácil é rompê-lo.
Síndrome do X Frágil (Síndrome de Martin & Bell)
Causa atraso mental, autismo, face alongada, orelhas grandes ou salientes, macroorquidia, e hipotonia muscular;
Observar-se também comportamento estereotipado, desenvolvimento social atípico, timidez e contato ocular limitado.
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Síndrome do X Frágil (Síndrome de Martin & Bell)
Mais comum em homens pois estes possuem apenas uma cópia do cromossoma X;
 As mulheres, podem ser portadoras, terem alguns sinais e sintomas da doença, ou serem completamente normais.
Anomalias Congênitas
Os principais causadores são: doenças genéticas e teratógenos 
Fatores que induzem defeitos congênitos (no período gestacional):
Fatores genéticos : mutações ou recepção de genes anormais dos pais ;
Fatores nutricionais: (ex: Ácido fólico em quantidade insuficiente na dieta leva ao aumenta do risco de espinha bífida e outros defeitos do tubo neural - consumir pelo menos 400 microgramas por dia);
 
Fatores físicos (quantidade anormal de líquido amniótico pode interferir no desenvolvimento normal das extremidades);
Agentes Infecciosos: toxoplasmose, rubéola, citomegalovírus, varicela;
Agentes Ambientais : mercúrio;
Drogas: cocaína e álcool;
 Medicamentos: talidomida, hormônios e  antineoplásicos;
 Doenças maternas: Diabetes mellitus.
Síndrome do alcoolismo fetal (SAF)
Apresentados pelo feto em decorrência à ingestão de álcool pela mãe durante a gravidez e durante o período preconcepção;
A passagem do etanol pela placenta e o seu grau de metabolização pelo fígado materno são variáveis.
Fissuras palpebrais pequenas;
Fácies plana;
Hipoplasia maxilar;
Nariz curto;
Lábio superior fino;
Baixo peso ao nascimento;
Microcefalia; 
Dificuldade de aprendizagem, linguagem, memória e atenção;
Alterações na visão e audição;
Dificuldades de socialização;
Distúrbios comportamentais;
Atraso de desenvolvimento cognitivo;
Alterações neurológicas como convulsões, doenças nos rins, ossos e cardiopatias congênitas.
Síndrome de Pierre Robin
É uma malformação congênita, caracterizada por uma tríade de anomalias, que se caracteriza pela presença de micrognatia, glossoptose (retração da lingua) e fissura palatina, (que não está presente em todos os casos da síndrome);
A causa não foi elucidada;
Sabe-se que a mandíbula do feto cresce lentamente na gestação, continuando a se desenvolver lentamente também após o nascimento;
Pode ocorrer como uma síndrome isolada ou associada a outra doença.
Síndrome de Crouzon
Deformidades no crânio: aspecto de torre e occipital achatado; 
Alterações faciais: olhos protuberantes, nistagmo, hipertelorismo e estrabismo;
Surdez ;
Mal formação cardíaca; 
Déficit de atenção;
Os fatores são genéticos e a idade dos pais pode interferir e aumentar as chances da síndrome ocorrer.
Síndrome de Asperger
Síndrome do espectro autista, diferenciando-se deste pelo desenvolvimento cognitivo;
Causas desconhecidas: pode ser uma combinação de variáveis genéticas e ambientais;
Padrões restritos e repetitivos de comportamento, interesses e atividades; 
Prejuízo clinicamente significativo nas áreas social, ocupacional e outras.
“A síndrome de Asperger tem sido identificada naqueles que são considerados os maiores gênios da humanidade. De Einstein a Newton, de Van Gogh a Bill Gates.
A obsessão e isolamento próprios desta doença fez com que estes tivessem sido os melhores nas suas áreas (computadores humanos, artistas, e cientístas)” 
Imprinting Genômico
O alelo herdado de um dos progenitores comporta-se de forma distinta do alelo herdado pelo outro progenitor;
Um dos alelos parentais adquire, presumivelmente, uma marca (imprint) de natureza bioquímica; 
Algumas doenças genéticas apenas ocorrerem quando o gene responsável é herdado por via materna, e outras quando o alelo em causa é de origem paterna;
Os genes imprintados raramente são encontrados em regiões isoladas. Em torno de 80% estão fisicamente ligados em um agrupamento (cluster) com outros genes imprintados;
Os genes imprintados caracterizam-se por DMR’s ( regiões metiladas diferentes). Genes são expressos apenas por um alelo, enquanto o outro é metilado (inativado);
 É um processo epigenético, porque a estrutura de DNA não é alterada.
Síndrome de Prader-Willi
Caracteriza-se por obesidade, mãos e pés pequenos, baixa estatura, hipogonadismo e retardo mental;
O ocorre uma deleção no 15q d o cromossomo paterno;
O gene que deveria ser expresso pelo pai, pois o alelo materno está inativo pelo imprinting, não existe. Portanto, a informação gênica provém somente da mãe, ou seja, não há produção de uma determinada proteína.
Síndrome de Angelman
Caracteriza-se por riso inapropriado (“boneco feliz”), baixa estatura, retardo mental severo e convulsões;
Há também uma deleção no 15q do cromossomo materno;
O gene que deveria ser expresso pela mãe, pois o alelo paterno está inativo pelo imprinting, não existe. Portanto, a informação gênica provém somente do pai, ou seja, não há produção de uma determinada proteína.