Τι είναι η φυλοσύνδετη κληρονομικότητα (Υ χρωμόσωμα)
Πώς κληρονομούνται οι γενετικές ασθένειες;
Το μόριο, μέσω του οποίου οι περισσότεροι οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου, κληροδοτούν τα χαρακτηριστικά τους στις επόμενες γενεές είναι το Δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (αγγλιστί: Deoxyribonucleic acid), που είναι σε όλους μας γνωστό με το αγγλικό αρκτικόλεξο DNA (Deoxyribo – Nucleic – Acid). Θα μπορούσε να πει κανείς, πως το DNA είναι το «κληρονομικό υλικό» μας και μέσα σε αυτό εντοπίζεται «εγγεγραμμένη» η «γενετική πληροφορία».
Το DNA στον άνθρωπο βρίσκεται «αποθηκευμένο» στον πυρήνα του κυττάρου υπό τη μορφή νηματοειδών δομών, οι οποίες ονομάζονται χρωμοσώματα.
Η γενετική πληροφορία, που είναι «εγγεγραμμένη» στα μόρια του DNA χωρίζεται σε μονάδες, οι οποίες ονομάζονται γονίδια. Το γονίδιο λέμε, πως είναι η δομική και λειτουργική μονάδα της κληρονομικότητας. Υπό μίαν έννοια, θα μπορούσε κάποιος σχηματικά να πει, πως αν το σύνολο της γενετικής πληροφορίας είναι ένα βιβλίο, τότε το γονίδιο είναι μία σελίδα του βιβλίου αυτού.
Το κάθε γονίδιο ενδέχεται να απαντάται στη φύση σε διαφορετικές μορφές, οι οποίες διακρίνονται μεταξύ τους ως προς μία μικρή (συνήθως) μεταβολή στην αλληλουχία (σειρά) των βάσεων. Οι εναλλακτικές μορφές εκάστου γονιδίου, οι οποίες καταλαμβάνουν πάντα την ίδια γενετική θέση, ονομάζονται αλληλόμορφα γονίδια και προσδίδουν σε κάθε οργανισμό τα δικά του ξεχωριστά χαρακτηριστικά.
Όπως ο κάθε άνθρωπος έχει τα χρωμοσώματά του σε ζεύγη (τα χρωμοσώματα εκάστου ζεύγους ονομάζονται «ομόλογα χρωμοσώματα»), αντίστοιχα σε ζεύγη έχει κα τα γονίδιά του. Αφού το ένα χρωμόσωμα εκάστου ζεύγους χρωμοσωμάτων κληρονομείται από τη μητέρα του και το άλλο από τον πατέρα του, το αυτό συμβαίνει και όσον αφορά τα γονίδια: ένα αλληλόμορφο γονίδιο κληρονομείται από τη μητέρα και το άλλο από τον πατέρα.
Ιδιαίτερη σημασία για το ζευγάρι, που θέλει να αποκτήσει παιδί έχει ο τρόπος, δια του οποίου κληρονομούνται γονίδια συγκεκριμένων ασθενειών. Για το λόγο αυτό εδώ θα ασχοληθούμε μόνον με το πώς κληρονομούνται παθολογικές καταστάσεις.
Πώς είναι οργανωμένο το γενετικό υλικό;
Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε μία «φωτογραφία» του γενετικού υλικού του ανθρώπου, η οποία ονομάζεται καρυότυπος.
Ας κάνουμε μερικές σημαντικές παρατηρήσεις στον καρυότυπο:
- Ο άνθρωπος έχει σε κάθε του κύτταρο 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων (σύνολο 46 χρωμοσώματα).
- Από τα 23 ζεύγη στα 22 τα χρωμοσώματα είναι πάντα όμοια μεταξύ τους και ονομάζονται Αυτοσωμικά Χρωμοσώματα.
- Σε καθένα από τα ζεύγη των Αυτοσωμικών Χρωμοσωμάτων αποδίδεται ένας αύξων αριθμός από το 1 μέχρι το 22.
- Το 23ο ζεύγος είναι τα Φυλετικά Χρωμοσώματα, τα οποία και καθορίζουν το φύλο του μωρού.
- Τα Φυλετικά Χρωμοσώματα είναι δύο ειδών: το Χ (το μεγάλο σε μέγεθος χρωμόσωμα) και το Υ (το μικρό σε μέγεθος χρωμόσωμα).
- Αν το άτομο έχει ένα χρωμόσωμα Χ και ένα χρωμόσωμα Υ (είναι όπως λέμε ΧΥ) – όπως στην εικόνα – τότε πρόκειται για άρρεν.
- Αν το άτομο έχει δύο χρωμοσώματα Χ (είναι όπως λέμε ΧΧ), τότε πρόκειται για θήλυ.
Τα γονίδια κληρονομούνται με διαφορετικό τρόπο ανάλογα με το αν εντοπίζονται στα Αυτοσωμικά ή στα Φυλετικά Χρωμοσώματα. Όταν μιλάμε για φυλοσύνδετη κληρονομικότητα, αναφερόμαστε στον τρόπο, που κληρονομούνται γονίδια, τα οποία εντοπίζονται επί των Φυλετικών Χρωμοσωμάτων. Εδώ θα ασχοληθούμε με την κληρονομικότητα των γονιδίων, που εντοπίζονται επί του χρωμοσώματος Υ.
Λίγα λόγια για την «ανατομία» του χρωμοσώματος Υ…
Όπως αναφέρεται και σε μελέτη του 2015, υφίστανται σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο φύλων σε ό,τι αφορά τις πιθανότητες εκδήλωσης, αλλά και του τρόπου εξέλιξης αρκετών ασθενειών. Ο σχετικός κατάλογος με τις συγκεκριμένες ασθένειες περιλαμβάνει:
- το άσθμα
- κάποια αυτοάνοσα νοσήματα (νοσήματα δηλαδή, που χαρακτηρίζονται από την καταστροφή ιστών ένεκα δυσλειτουργιών του συστήματος αμύνης του οργανισμού – του ανοσοποιητικού συστήματος – το οποίο «στρέφεται» ενάντια σε ιστούς του ίδιου του σώματος)
- τη σχιζοφρένεια
- το φάσμα του αυτισμού
- καρδιαγγειακές νόσους
- διάφορα είδη καρκίνου (π.χ. του ήπατος, της ουροδόχου κύστεως και των πνευμόνων)
Αν και δεν έχουν διασαφηνισθεί οι λόγοι ύπαρξης τέτοιων διαφορών, οι συντάκτες του πονήματος αυτού παρατηρούν, πως η βασικότερη διαφορά σε γενετικό επίπεδο μεταξύ άρρενος και θήλεος είναι η παρουσία του χρωμοσώματος Υ στα άρρενα άτομα.
Επιπροσθέτως, στη συγκεκριμένη μελέτη αναφέρεται, πως επί του χρωμοσώματος Υ έχουν εντοπισθεί 3 περιοχές με διακριτή λειτουργική σημασία:
- η περιοχή, που είναι ειδική για το χρωμόσωμα Υ (male-specific region of Y chromosome/ MSY) και περιλαμβάνει 23 γονίδια, τα οποία εντοπίζονται μόνο επί του χρωμοσώματος αυτού. Τα συγκεκριμένα δε γονίδια διακρίνονται σε γονίδια, που εκφράζονται (δηλαδή «καθοδηγούν» τη σύνθεση πρωτεϊνών) σε όλα τα κύτταρα του σώματος και σε γονίδια, που εκφράζονται μόνον στους όρχεις.
- η ψεύδο – αυτοσωμική περιοχή (pseudoautosomal region/ PAR), η οποία περιλαμβάνει 20 γονίδια, που εντοπίζονται τόσο επί του χρωμοσώματος Υ, όσο και επί του χρωμοσώματος Χ. Πάντως, θα πρέπει να σημειώσουμε, πως, όπως περιγράφεται και σε μελέτη του 2021 φαίνεται, πως τα γονίδια της περιοχής αυτής εμπλέκονται στη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος, αλλά αυτά, που εντοπίζονται επί του χρωμοσώματος Υ είναι – τρόπον τινά – πιο «δραστήρια» από τα αντίστοιχα του χρωμοσώματος Χ.
- η περιοχή ετεροχρωματίνης (heterochromatin region), η οποία αποτελείται από μόρια DNA, χωρίς να περιλαμβάνει γονίδια, ενώ το δε μήκος της διαφέρει από άτομο σε άτομο
Στο σημείο αυτό θα μπορούσαμε να αναφέρουμε, πως – όπως περιγράφεται και σε μελέτη του 2020 υφίσταται και το φαινόμενο της «μωσαϊκής απώλειας του χρωμοσώματος Υ». Το φαινόμενο αυτό χαρακτηρίζεται από την απώλεια του χρωμοσώματος Υ σε ποσοστό των λευκοκυττάρων (πρόκειται για κύτταρα, που αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος και εντοπίζονται στο αίμα), η οποία συνδέεται με την αύξηση των πιθανοτήτων εκδήλωσης ασθενειών, όπως: διάφορα είδη καρκίνου, καρδιαγγειακές νόσοι και νόσος του Alzheimer.
Εξάλλου σε έτερη μελέτη του 2021 περιγράφεται, πως η μωσαϊκή απώλεια του χρωμοσώματος Υ εντοπίζεται σε ποσοστό πλέον του 5% των λευκοκυττάρων στο 40% περίπου των ανδρών με ηλικία μεγαλύτερη των 70 ετών. Επιπροσθέτως, στη μελέτη αυτή αναφέρεται, πως καίτοι το φαινόμενο της μωσαϊκής απώλειας του χρωμοσώματος Υ έχει εντοπισθεί σε λευκοκύτταρα, τα οποία είναι εύκολο να συλλεγούν με μια απλή αιμοληψία, αυτή λαμβάνει χώρα και σε άλλα κύτταρα, όπως αυτά του εγκεφάλου.
Στοιχεία, όπως αυτά, που αναφέρθηκαν πιο πάνω δίνουν μία εικόνα της ιδιαίτερα «ενδιαφέρουσας» βιολογίας του χρωμοσώματος Υ, η οποία όμως ως αποτέλεσμα έχει την έγερση σημαντικών τεχνικών δυσκολιών στην μελέτη του, όπως σημειώνει και συγγραφέας της προαναφερθείσας μελέτης του 2021 (Wilson MA).
Υπάρχουν ασθένειες, που συνδέονται με το χρωμόσωμα Υ;
Οι μεθοδολογικές δυσκολίες στη διερεύνηση της λειτουργίας του χρωμοσώματος Υ ως αποτέλεσμα έχει τη μέχρι τώρα μάλλον «ελλιπή» σχετική μας γνώση.
Εντούτοις, η απουσία συγκεκριμένων γονιδίων, τα οποία εντοπίζονται σε 3 ζώνες, που ονομάζονται «περιοχές του παράγοντα αζωοσπερμίας» (Azoospermia Factor Region/ AZF region – AZFa, AZFb, AZFc), όπου βρίσκονται στην περιοχή MSY, συνδέεται τόσο με ανδρική υπογονιμότητα, όπως αναφέρεται και σε μελέτη του 2020, όσο ενδεχομένως και με καθ’ έξιν αποβολές, όπως περιγράφουν οι συντάκτες μελέτης του 2015. Η απουσία των γονιδίων από τις συγκεκριμένες περιοχές του χρωμοσώματος Υ είναι γνωστές και ως «μικροελλείψεις».
Σήμερα μάλιστα είναι δυνατόν τέτοιες μικροελλείψεις να εντοπισθούν στα πλαίσια του προγεννητικού ελέγχου με τη μέθοδο της ανίχνευσης εμβρυϊκού DNA στο αίμα της μητέρας. Ο έλεγχος αυτός γίνεται με απλή αιμοληψία της εγκύου.
Τέλος έχουν εντοπισθεί και γονίδια επί του χρωμοσώματος Υ, τα οποία συνδέονται με την εκδήλωση με τύπους του Συνδρόμου Swyer. Πρόκειται για ένα εξαιρετικά σπάνιο γενετικό σύνδρομο, το οποίο αφορά άτομα με ένα Χ και ένα Υ χρωμόσωμα (όπως συμβαίνει στα άρρενα), αλλά έχουν την εικόνα θήλεος. Μάλιστα διαθέτουν όλα τα γεννητικά όργανα του θήλεος, αλλά στην περιοχή, όπου θα έπρεπε να εντοπίζονται οι ωοθήκες, ανευρίσκονται τεμάχια μη διαμορφωμένου ιστού. Η διάγνωση του συνδρόμου αυτού γίνεται στην εφηβεία, οπότε δεν έρχεται η περίοδος στο κορίτσι. Στο σχετικό λήμμα της Εθνικής Βιβλιοθήκης της Ιατρικής (National Library of Medicine) των Η.Π.Α., όπως αυτό ήταν αναρτημένο στις 17/7/2023, το συγκεκριμένο σύνδρομο αφορά 1 στις 80.000 άτομα και στην πλειονότητα των περιπτώσεων δεν είναι κληρονομικό (δεν περνάει από τους γονείς στα παιδιά). Συνήθως, πρόκειται για μεταλλάξεις του σχετικού γονιδίου, οι οποίες έλαβαν χώρα στο ίδιο το έμβρυο. Υφίστανται όμως και περιπτώσεις, στις οποίες ο πατέρας φέρει μεταλλάξεις του συγκεκριμένου γονιδίου επί του χρωμοσώματος Υ, μόνο στα σπερματοζωάριά του και τότε είναι δυνατόν να «φθάσει» το παθολογικό γονίδιο στο έμβρυο.
Δείτε ΕΔΩ πότε είναι οι γόνιμες ημέρες σας!
Δρ ΜΕΝΕΛΑΟΣ ΚΩΝ. ΛΥΓΝΟΣ, MSc, PhD
ΜΑΙΕΥΤΗΡ ΧΕΙΡΟΥΡΓΟΣ ΓΥΝΑΙΚΟΛΟΓΟΣ
Master of Science University College London
Διδάκτωρ Μαιευτικής Γυναικολογίας
www.eleftheia.gr
Ενδεικτική βιβλιογραφία
Kido T, Lau YF. Roles of the Y chromosome genes in human cancers. Asian J Androl. 2015 May-Jun;17(3):373-80. doi: 10.4103/1008-682X.150842. PMID: 25814157; PMCID: PMC4430935.
Wilson MA. The Y chromosome and its impact on health and disease. Hum Mol Genet. 2021 Oct 1;30(R2):R296-R300. doi: 10.1093/hmg/ddab215. PMID: 34328177; PMCID: PMC8490013.
Lau YC. Y chromosome in health and diseases. Cell Biosci. 2020 Aug 13;10:97. doi: 10.1186/s13578-020-00452-w. PMID: 32817785; PMCID: PMC7427063.
Vermeulen MC, Pearse R, Young-Pearse T, Mostafavi S. Mosaic loss of Chromosome Y in aged human microglia. Genome Res. 2022 Oct;32(10):1795-1807. doi: 10.1101/gr.276409.121. Epub 2022 Aug 30. PMID: 36041859; PMCID: PMC9712627.
Özdemir TR, Özyılmaz B, Çakmak Ö, Kaya ÖÖ, Köse C, Kırbıyık Ö, Keskin MZ, Koç A, Zeyrek T, Kutbay YB, Erdoğan KM, Güvenç MS. Evaluation of chromosomal abnormalities and Y-chromosome microdeletions in 1696 Turkish cases with primary male infertility: A single-center study. Turk J Urol. 2019 Nov 29;46(2):95-100. doi: 10.5152/tud.2019.19156. PMID: 32125967; PMCID: PMC7053983.
Agarwal S, Agarwal A, Khanna A, Singh K. Microdeletion of Y chromosome as a cause of recurrent pregnancy loss. J Hum Reprod Sci. 2015 Jul-Sep;8(3):159-64. doi: 10.4103/0974-1208.165145. Erratum in: J Hum Reprod Sci. 2016 Apr-Jun;9(2):131. PMID: 26538859; PMCID: PMC4601175.
MedlinePlus [Internet]. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US); [updated Jun 24; cited 2020 Jul 1]. Available from: https://medlineplus.gov/.
