Aneuploidía: causas, tipos y ejemplos
La aneuploidía es la condición de las células donde presentan uno o más cromosomas en exceso o faltante, difiriendo del número haploide, diploide o poliploide propios de las células que componen a un organismo de determinada especie.
En una célula aneuploide, el número de cromosomas no pertenece a un múltiplo perfecto del conjunto haploide, ya que han perdido o ganado cromosomas. Generalmente la adición o pérdida de cromosomas corresponde a un solo cromosoma, o bien a un número impar de ellos, aunque en ocasiones puede haber dos cromosomas involucrados.
Las aneuploidías pertenecen a las alteraciones cromosómicas numéricas, y son las más sencillas de identificar citológicamente. Este desequilibrio cromosómico es poco soportado por los animales, siendo más frecuente y menos dañino en especies vegetales. Muchas malformaciones congénitas en los humanos son causadas por la aneuploidía.
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La pérdida o ganancia de uno o más cromosomas en las células de un individuo se debe generalmente a la pérdida por translocación o al proceso de no disyunción durante la meiosis o la mitosis. Como resultado se altera la dosis génica de los individuos, lo que causa a su vez defectos fenotípicos graves.
Las alteraciones en el número de cromosomas se pueden producir durante la primera o segunda división de la meiosis, o en ambas a la vez. También pueden originarse durante la división mitótica.
Estas fallas en la división se llevan a cabo en la meiosis I o la meiosis II, durante la espermatogénesis y la ovogénesis, ocurriendo también en la mitosis en las divisiones tempranas del cigoto.
En las aneuploidías, la no disyunción se da cuando uno de los cromosomas con su par homólogo pasan al mismo polo celular o se agregan al mismo gameto. Esto ocurre probablemente debido a la división prematura del centrómero durante la primera división meiótica en la meiosis materna.
Cuando un gameto con un cromosoma adicional se une a un gameto normal se producen las trisomías (2n+1). Por otro lado, al unirse un gameto con un cromosoma faltante y uno normal se producen las monosomías (2n-1).
Las aneuploidías se dan frecuentemente en individuos diploides. Estas modificaciones en el número de cromosomas son de gran relevancia clínica en la especie humana. Incluyen diferentes tipos como las nulisomías, monosomías, trisomías y tetrasomías.
En las células con nulisomía se pierden ambos miembros de un par homólogo de cromosomas, representándose como 2n-2 (n es el número haploide de cromosomas). En los humanos, por ejemplo, con 23 pares de cromosomas homólogos (n=23), es decir 46 cromosomas, la pérdida de un par homologo resultaría en 44 cromosomas (22 pares).
Se describe también a un individuo nulisómico como aquel que carece de un par de cromosomas homólogos en su complemento somático.
La monosomía es la deleción de un solo cromosoma (2n-1) en el par homólogo. En un ser humano con monosomía, la célula presentaría solo 45 cromosomas (2n=45). Dentro de la monosomía encontramos la monoisosomía y la monotelosomía.
En las células monoisosómicas el cromosoma presente sin su par homólogo es un isocromosoma. Las células monotelosómicas o monotelocéntricas poseen un cromosoma telocéntrico sin su par homólogo.
En las trisomías ocurre la aparición o adición de un cromosoma en algún par homólogo, es decir que existen tres copias homólogas de un mismo cromosoma. Se representa como 2n+1. En los seres humanos con células trisómicas, se encuentran 47 cromosomas.
Algunas condiciones muy estudiadas como el síndrome de Down, se produce como consecuencia de la trisomía del cromosoma 21.
La constitución del cromosoma extra permite clasificar a la trisomía en:
- Trisómico primario: Cuando el cromosoma extra está completo.
- Trisómico secundario: El cromosoma extra es un isocromosoma.
- Trisómico terciario: En este caso los brazos del cromosoma sobrante pertenecen a dos cromosomas diferentes del complemento normal.
La tetrasomía ocurre cuando existe la adición de un par completo de cromosomas homólogos. En el hombre la tetrasomía da como resultado individuos con 48 cromosomas. Se representa como 2n+2. El par de cromosomas adicionales es siempre un par homólogo, es decir que existirán cuatro copias homologas de un determinado cromosoma.
En un mismo individuo se puede producir más de una mutación aneuploide, resultando en individuos doble trisómicos (2n+1+1), doble monosómicos, nuli tetrasómicos, etc. Se han llegado a obtener de forma experimental organismos séxtuplo-monosómicos, como es el caso del trigo blanco (Triticum aestivum).
Las líneas celulares formadas tras un proceso de no disyunción de los cromosomas suelen ser inviables. Esto se debe a que muchas de estas células quedan sin la información genética lo que impide que se multipliquen y se desaparezcan.
Por otro lado, la aneuploidía resulta un mecanismo importante de variación intraespecífica. En la planta de estramonio (Datura stramonium) se encuentra un complemento haploide de 12 cromosomas, por lo que son posibles 12 trisómicos diferentes. Cada trisómico implica un cromosoma diferente, presentando cada uno un fenotipo único.
En algunas plantas del género Clarkia la trisomía actúa también como fuente importante de variabilidad intraespecífica.
En los seres humanos alrededor de la mitad de los abortos espontáneos del primer trimestre de gestación son producidos por causa de una alteración numérica o estructural de los cromosomas.
Las monosomías autosómicas por ejemplo no son viables. Muchas trisomías como la del cromosoma 16 son frecuentemente abortados y en la monosomía del cromosoma X o síndrome de Turner las células son viables pero los cigotos X0 son abortados prematuramente.
Los casos más frecuentes de aneuploidías en el hombre se relacionan con los cromosomas sexuales. Las alteraciones en el número de cromosomas son toleradas de una mejor forma que las alteraciones de cromosomas autosómicos.
La aneuploidía afecta el número de copias de un gen más no su secuencia de nucleótidos. Al alterarse la dosis de algunos genes, se alteran a su vez las concentraciones de los productos génicos. En el caso de los cromosomas sexuales ocurre una excepción a dicha relación entre el número de genes y la proteína producida.
En algunos mamíferos (ratones y humanos), ocurre la inactivación del cromosoma X, que permite que en hembras y machos exista la misma dosis funcional de los genes relacionados con dicho cromosoma.
De esta manera, los cromosomas X adicionales son inactivados en estos organismos, haciendo posible que la aneuploidía en estos cromosomas resulten menos perjudiciales.
Algunas enfermedades como el síndrome de Turner y el síndrome de Klinefelter son causadas por aneuploidías en los cromosomas sexuales.
Síndrome de Klinefelter
Los individuos que presentan esta condición son fenotípicamente masculinos, con algunos rasgos afeminados. La presencia de un cromosoma X extra en los individuos masculinos es la causante de esta enfermedad, presentando dichos individuos 47 cromosomas (XXY).
En los casos de gravedad de esta condición, los hombres presentan voces muy agudas, piernas largas, poco desarrollo de vello corporal y caderas y pechos femeninos muy marcados. Además, son estériles y podrían presentar poco desarrollo mental. En casos más leves se presenta un fenotipo masculino y un desarrollo cognitivo normal.
El síndrome de Klinefelter se presenta en aproximadamente uno de cada 800 nacimientos de individuos masculinos vivos.
Síndrome de Turner
El síndrome de Turner es causado por la pérdida parcial o total de un cromosoma X y se presenta en mujeres. Esta alteración cromosómica ocurre durante la gametogénesis por un proceso de no disyunción postcigótica.
Diferentes alteraciones del cariotipo producen diversos fenotipos en el síndrome de Turner. Al perderse el material del brazo largo de uno de los cromosomas X (terminal o intersticial), se producen fallas ováricas primarias o secundarias y tallas pequeñas en las pacientes con esta condición. Es común también la presencia de linfedemas y la disgenesia gonadal.
Generalmente el fenotipo de las mujeres que presentan esta enfermedad es normal, excepto por la talla baja. El diagnóstico de este síndrome depende, por lo tanto, del estudio y la presencia de la alteración citogenética.
Esta enfermedad se presenta aproximadamente en uno de cada 3000 recién nacidos del sexo femenino, teniendo mayor frecuencia de abortos espontáneos, es decir, no más del 5% de los embriones que se forman con esta alteración logran desarrollarse completamente hasta llegar a término.
Los individuos nacidos con aneuploidías en cromosomas autosómicos son poco frecuentes. En la mayoría de los casos donde se da este tipo de mutaciones, ocurren abortos espontáneos, con la excepción de aneuploidías de autosomas pequeños como es el caso de la trisomía del cromosoma 21.
Se cree que, al no existir mecanismos de compensación de las dosis genéticas en los cromosomas autosómicos, las alteraciones en la composición de los mismos es mucho menos tolerada por los organismos.
Síndrome de Down
El pequeño tamaño de los cromosomas 21, permite la presencia de copias adicionales de genes, siendo menos perjudicial que en cromosomas de mayor tamaño. Dichos cromosomas poseen menos genes que cualquier otro autosoma.
El síndrome de Down es la aneuploidía autosómica más común en los seres humanos. En Estados Unidos, alrededor de uno de cada 700 nacimientos presentan esta condición.
Se estima que un 95% de los casos se produce por una no disyunción, provocando la trisomía 21 libre. El 5% restante se produce por translocación, frecuentemente entre los cromosomas 21 y 14. La prevalencia de esta condición depende en gran parte de la edad materna al concebir.
Se ha determinado que entre un 85 y 90% de los casos, la presencia de trisomía 21 libre se asocia con alteraciones meióticas maternas. Los individuos que presentan dicha condición, se caracterizan por ser hipotónicos, hiperextensibles e hiporreflectivos.
Además, presentan un cráneo moderadamente pequeño, con occipucio plano y branquicefálico, nariz y orejas pequeñas y la boca con ángulos hacia abajo, pequeña y con protrusión frecuente de la lengua.
- Creighton, T. E. (1999). Encyclopedia of Molecular biology. John Wiley and Sons, Inc.
- Guzmán, M. E. H. (2005). Malformaciones congénitas. Editorial Universitaria.
- Jenkins, J. B. (2009). Genética. Ed. Reverté.
- Jiménez, L. F., & Merchant, H. (2003). Biología celular y molecular. Pearson educación.
- Lacadena, J. R. (1996). Citogenética. Editorial Complutense.
- Pierce, B. A. (2009). Genética: Un enfoque conceptual. Ed. Médica Panamericana.