Kariotyp: badanie cytogenetyczne i jego wyniki

Kariotyp to zestaw wszystkich chromosomów, które znajdują się w jądrze komórkowym każdej posiadającej je komórce somatycznej, o charakterystycznej dla każdego gatunku liczbie i strukturze. Badanie kariotypu jest rodzajem badania cytogenetycznego, umożliwiającego wykrycie nieprawidłowości w ilości (chromosomowych aberracji liczbowych) oraz budowie chromosomów (chromosomowych aberracje strukturalne).

Spis treści

1. Prawidłowy kariotyp
2. Kariotyp: cel badania cytogenetycznego
3. Wskazania do określenia i zbadania kariotypu
4. Kariotyp: materiał do badania
5. Jak przebiega badanie kariotypu
6. Przedstawienie wyników kariotypu
7. Kariotyp: czas wykonania i cena badania

Kariotyp zawiera kompletny, charakterystyczny dla danej osoby zestaw chromosomów. Chromosomy to struktury zbudowane z materiału DNA oraz białek, w każdej komórce jądrzastej organizmu człowieka znajduje się 46 chromosomów, w tym 22 pary autosomów, oraz 1 para heterosomów, czyli chromosomów determinujących płeć.

Badanie kariotypu to badanie cytogenetyczne, umożliwiającego wykrycie nieprawidłowości w ilości (chromosomowych aberracji liczbowych) oraz budowie chromosomów (chromosomowych aberracje strukturalne).

Poznanie swojego kariotypu jest szczególnie istotne między innymi dla osób długo i nieskutecznie starających się o dzieci (w takim wypadku powinni je wykonać oboje partnerzy), kobiet, które doświadczyły wielokrotnie poronienia, czy takich, które urodziły martwe dziecko, a także osób cierpiących na choroby genetycznie spowodowane aberracjami chromosomowymi celem potwierdzenia rozpoznania postawionego na podstawie cech fenotypowych.

Prawidłowy kariotyp

Prawidłowy kariotyp człowieka składa się z 46 chromosomów, z których 23 są odziedziczone od matki (tyle zawiera ich jądro komórkowe gamety żeńskiej - komórki jajowej), a 23 od ojca (zawarte w jądrze komórkowym gamety męskiej - plemniku).

Wśród kompletu chromosomów wyróżnia się 22 pary autosomów (odpowiadają za dziedziczenie i przekazywanie wszystkich cech za wyjątkiem tych związanych z płcią) oraz 1 parę heterosomów (odpowiadają za dziedziczenie cech związanych z płcią).

Kariotyp opisywany jest przy pomocy cyrf, które przedstawiają całkowitą ilość chromosomów w komórce somatycznej oraz wielkich liter X i Y, które oznaczają chromosomy płci.

Prawidłowy kariotyp żeński opisywany jest jako 46, XX (składa się więc z 46 chromosomów, z czego 2 chromosomy X są chromosomami determinującymi płeć), a prawidłowy kariotyp męski opisywany jest jako 46, XY (analogicznie, składa się z 46 chromosomów, a płeć jest determinowana przez dwa heterosomy, X i Y).

Kariotyp: cel badania cytogenetycznego

Badanie cytogenetyczne i określenie kariotypu wykonuje się celem zbadania czy liczba i budowa chromosomów pacjenta jest prawidłowa. Nieprawidłowości w zakresie ilości chromosomów nazywane są aberracjami chromosomowymi, wśród których wyróżnia się:

• liczbowe aberracje chromosomowe

Zaburzenia w zakresie ilości chromosomów o prawidłowej morfologii powstają zazwyczaj w wyniku nieprawidłowego podziału komórki. Wyróżnia się:

• Komórki poliploidalne (euploidalne), które charakteryzują się zwielokrotnioną ilością zestawu haploidalnego chromosomów (1n=23 chromosomy) typowego dla komórek rozrodczych, np. komórki triploidalne (3n=69 chromosomów; kariotyp 69,XXY), tetraploidalne (4n=92 chromosomy; kariotyp 92,XXXY). Takie aberracje nie są częste, a u człowieka są zazwyczaj letalne
• Komórki aneuploidalne, charakteryzujące się zwiększoną lub zmniejszoną ilością pojedynczych chromosomów o prawidłowej strukturze. Takie aberracje dotyczyć mogą zarówno autosomów, jak i chromosomów determinujących płeć. Do przykładowych zespołów chorobowych, wywołanych nieprawidłową ilością chromosomów w komórkach zalicza się:- monosomię - zespół Turnera 45,X0 (brak jednego chromosomu płci)- trisomię - zespół Downa 47, XX, +21 lub 47,XY, +21 (dodatkowy chromosom w parze 21)

• Strukturalne aberracje chromosomowe

Są zaburzeniami w budowie chromosomów, których ilość w komórce somatycznej jest prawidłowa. Wśród najczęstszych wyróżnia się:

• delecję (utrata fragmentu ramienia chromosomu)
• duplikację (podwojenie określonego fragmentu ramienia chromosomu)
• insercję (wstawienie dodatkowego fragmentu innego chromosomu w ramię krótkie lub długie chromosomu)
• inwersję (odwrócenie o 180 stopni fragmentu ramienia chromosomu)
• translokację (przeniesienie fragmentu ramienia chromosomu na inny chromosom)
• chromosomy pierścieniowe (powstają w wyniku pęknięcia i ponownego połączenia złamanych końców jednego lub kilku chromosomów)

Wskazania do określenia i zbadania kariotypu

Badania cytogenetyczne i określanie kariotypu wykonywane jest zarówno u osób dorosłych, par starających się o potomstwo, kobiet w ciąży, jak i dzieci. Istnieje wiele wskazań do wykonania takiej diagnostyki, zwłaszcza:

• Niepowodzenie rozrodu

- bezpłodność pary (określana jako brak ciąży mimo regularnych stosunków płciowych 3-4 razy w tygodniu przez okres minimum 1 roku, bez korzystania z jakiejkolwiek formy antykoncepcji)- nawracające poronienia i trudności w utrzymaniu ciąży- poród martwego płodu- urodzenie dziecka obciążonego chorobą uwarunkowaną genetycznie związaną z występowaniem nieprawidłowości w liczbie lub strukturze chromosomów- zbadanie kariotypu u partnerów, którzy chcą przystąpić do zapłodnienia in vitro

• Genetyczna diagnostyka prenatalna wskazana jest w wypadku

- zaawansowanego wieku matki (kobiety powyżej 35. roku życia) w momencie zajścia w ciążę- nieprawidłowości w liczbie lub strukturze chromosomów u rodziców dziecka bądź rodzeństwa- nieprawidłowe wyniki badań prenatalnych opartych na nieinwazyjnych technikach obrazowania płodu przy pomocy USG, które wskazywać mogą na podwyższone ryzyko wystąpienia aberracji chromosomalnych u płodu (zwiększona przezierność karkowa, zaburzenia rozwoju kości nosowej)

• Diagnostyka chorób spowodowanych aberracjami chromosomowymi

- występowanie u pacjenta cech fenotypowych wskazujących na występowanie określonego zespołu chromosomowego lub cech dysmorfii, celem potwierdzenia rozpoznania- występowanie chorób spowodowanych aberracjami chromosomowymi w najbliższej rodzinie

• Zaburzenia różnicowania płci

- nieprawidłowa budowa narządów płciowych zewnętrznych uniemożliwiająca jednoznaczne określenie płci u noworodka- brak cech dojrzewania płciowego

Kariotyp: materiał do badania

Materiałem do badania są zazwyczaj:

• Limfocyty żylnej krwi obwodowej
• Amniocyty, czyli złuszczone komórki płodu znajdujące się w płynie owodniowym kobiety w ciąży. Ich zbadanie umożliwia określenie kariotypu płodu. Pobranie płynu owodniowego (amniopunkcja, amniocenteza) wykonywane jest w specjalistycznych ośrodkach przez specjalnie przeszkolonego lekarza ginekologa pod kontrolą aparatury USG. Polega na wprowadzeniu igły punkcyjnej przez powłokę brzuszną matki do jamy owodniowej i pobraniu 15-20ml płynu owodniowego. Jest to badanie inwazyjne, z którym wiąże się wiele powikłań, między innymi ryzyko utraty ciąży, plamienie z dróg rodnych, wyciek płynu owodniowego, a także infekcja wewnątrzmaciczna, obumarcie wewnątrzmaciczne płodu czy uszkodzenie płodu igłą punkcyjną. Można je wykonać pomiędzy 15. a 20. tygodniem ciąży.
• Komórki pobrane w trakcie biopsji kosmówki
• Biopsję kosmówki wykonuje się pomiędzy 9. a 12. tygodniem ciąży. Jest to badanie inwazyjne, które wiąże się z możliwością wystąpienia wielu powikłań, podobnie jak podczas wykonywania amniopunkcji.
• Komórki krwi płodu pobrane w trakcie kodrocentezy
• Kordocenteza, czyli nakłucie sznura pępowinowego igłą punkcyjną pod ścisłą kontrolą USG. Wykonuje się ją po 16. tygodniu ciąży, celem pobrania krwi płodowej do badania. Jest to badanie inwazyjne, wykonywane rzadko, które wiąże się z możliwością wystąpienia wielu powikłań, podobnie jak podczas wykonywania amniopunkcji i biopsji kosmówki.
• Fibroblasty uzyskane w wyniku hodowli tkankowej
• Komórki pochodzące z guzów nowotworowych

Jak przebiega badanie kariotypu

Badanie kompletnego zestawu chromosomów, można wykonać badając każdą jądrzastą komórkę organizmu, jednak najczęściej wykorzystuje się do tego limfocyty krwi obwodowej.

Próbkę niewielkiej ilości żylnej krwi obwodowej pacjenta pobiera się standardowo, jak do podstawowego badania krwi, jakim jest na przykład morfologia. Nie jest wymagane żadne wcześniejsze przygotowanie pacjenta do badania, może być wykonane o każdej porze dnia, a pacjent nie musi być na czczo.

Aby wykonać badanie cytogenetyczne, niezbędne jest uzyskanie z próbki krwi limfocytów zahamowanych w odpowiedniej fazie podziału komórkowego (mitozy)- metafazie. W tym celu zakładana jest hodowla komórek w warunkach in vitro. Przy zastosowaniu stymulatorów podziałów komórkowych, pobudza się je do namnażania.

Gdy komórki osiągną etap metafazy mitozy, podawana jest specjalna substancja, która zahamowuje proces namnażania w wybranej fazie mitozy. Na etapie metafazy chromosomy są najlepiej wykształcone i najłatwiej poddać je szczegółowej analizie. Kolejnym etapem badania kariotypu jest barwienie chromosomów celem uzyskania charakterystycznego wzoru prążkowego każdego chromosomu.

Na tej podstawie osoba dokonująca analizy jest w stanie rozpoznać odpowiadające sobie chromosomy i podzielić je na pary homologiczne. Analiza liczby i struktury chromosomów możliwa jest dzięki zastosowaniu specjalistycznego sprzętu, dokładnego mikroskopu świetlnego i oprogramowania komputerowego.

Przedstawienie wyników kariotypu

Uzyskane i wybarwione chromosomy muszą zostać rozpoznane i podzielone na odpowiadające sobie pary homologiczne chromosomów oznaczone numerami od 1 do 22. Ich identyfikację umożliwia charakterystyczny dla każdego z chromosomów układ prążków poszczególnych par. Heterosomy, czyli chromosomy płci, oznaczane są literami X oraz Y.

Graficzny rozkład 22 par chromosomów i 1 pary autosomów nazywany jest kariogramem. Aby go wykonać, należy sporządzić mikrofotografię specjalnie wybarwionych chromosomów zatrzymanych na etapie metafazy mitozy. Uzyskane chromosomy wycina się z fotografii i układa w pary homologiczne według ich wielkości, położenia centromeru i wzorów prążkowych.

Kariotyp: czas wykonania i cena badania

Wykonanie badania cytogenetycznego i opracowanie kariotypu trwa zazwyczaj od 2 do 4 tygodni, ponieważ wymagane jest założenie hodowli in vitro badanych komórek i zatrzymanie podziału komórkowego na odpowiednim etapie.

Kariotyp pacjenta oznaczony może być zarówno prywatnie w pracowni cytogenetycznej, jak i być refundowane przez Narodowy Fundusz Zdrowia.

Koszt badania wykonanego w warunkach prywatnych oscyluje w granicach 500 złotych, może się nieznacznie różnić w zależności od pracowni, w której jest wykonywane.