Практическое значение теста полового хроматина. Что такое половой хроматин Использование полового хроматина для диагностики некоторых заболеваний

Половой хроматин, плотное окрашивающееся тельце, обнаруживаемое в неделящихся ядрах клеток у гетерогаметных (имеющих Х и Y половые хромосомы) животных и человека. Половой хроматин подразделяют на Х-хроматин, или тельце Барра (открыт в 1949 английскими исследователями М. Барром и Л. Бертрамом), и Y-хроматин (открыт в 1970 шведскими учёными Т. Касперсоном и Л. Цех). Х-хроматин - интенсивно окрашивающееся основными красителями тельце (0,7-1,2 мкм), чаще прилегающее к ядерной оболочке и имеющее треугольную полулунную или округлую форму. Y-хроматин значительно меньше по размерам, выявляется при окраске ядра флюорохромами (акрихин, акрихиниприт) и исследовании в ультрафиолетовом свете. У особей женского пола (тип XX) одна из Х-хромосом неактивна, что проявляется в её более сильной спирализации и уплотнении. В интерфазном ядре эта спирализованная Х-хромосома и видна в виде Х-хроматина. Y-хроматин у человека и некоторых приматов имеет большой гетерохроматиновый участок, который даёт интенсивную флюоресценцию. Т. о., технически простое исследование интерфазного ядра позволяет судить о состоянии системы половых хромосом. Х-хроматин более или менее часто встречается у женщин в ядрах клеток всех тканей (например, в клетках эпителия слизистой оболочки рта в 15-60% ядер). Число ядер с Х-хроматином зависит от интенсивности размножения клеток в данной ткани и от гормонального состояния организма. Изменение количества полового хроматина свидетельствует об изменении количества половых хромосом, что детальнее выявляется анализом кариотипа. Определением П. х. широко пользуются для установления пола ребёнка (что ныне возможно и до его рождения и необходимо в случае наследования болезней, сцепленных с полом).

Ряд нарушений соматополового развития организма человека, анатомических или функциональных дефектов гонад может быть правильно распознан и классифицирован, в первую очередь, с помощью определения состояния полового хроматина, а далее путем оценки кариотипа (характерного для индивида или для вида наборов хромосом). Поэтому необходимо начать с некоторых основных сведений относительно значения цитогенетических исследований в акушерстве и гинекологии.

Основой многочисленных работ по изучению полового хроматина явились интересные данные, опубликованные Bertram, которые выявили у кошек различие между ядрами нервных клеток самок и самцов.

Найденная этими авторами в клеточных ядрах самок цианофильная глыбка хроматина, отличавшаяся по величине и плотности от остальных зернышек последнего, была ими названа половым хроматином. В то время как у самок эта глыбка имеет вид прилегающего к ядерной оболочке плосковыпуклого образования, у самцов хроматин практически почти никогда не определяется, так как он равномерно распределен по всему клеточному ядру. Равным образом и у женщин в покоящихся ядрах большинства клеток эпителия ротовой полости, а также ряда других областей, удалось позднее обнаружить наличие полового хроматина в виде одного тельца; у мужчин же чаще всего половой хроматин отсутствует или встречается изредка.

Вопрос о том, что определяет появление в потомстве особей мужского и женского пола в генетическом плане, давно решен. Пол ребенка детерминирован очень рано, уже в момент оплодотворения, в зависимости от того, какой сперматозоид проник в яйцеклетку в процессе ее оплодотворения.

Как известно, у человека существует два вида сперматозоидов. В ядре одной группы содержится 23 хромосомы, в том числе одна половая, или Х-хромосома (гоносома), остальные называются аутосомами. Другой вид сперматозоидов содержит также 23 хромосомы, но вместо Х-хромосомы имеет другую половую хромосому. Все женские яйцеклетки содержат, следовательно, 22 аутосомы плюс X половую хромосому, будучи, таким образом, совершенно одинаковыми по набору хромосом. При оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом с Х-хромосомой рождается девочка, в клетках которой содержится два набора из 22 аутосом плюс 2 Х-хромосомы, т. е. всего 46 хромосом. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом, содержащим У-хромосому, рождается мальчик, в ядрах клеток которого содержатся два набора аутосом плюс две половые хромосомы. F-хромосома, участвуя в детерминации пола, способствует формированию мужской особи.

Для теоретического объяснения этих фактов Lyon предложила гипотезу, содержание которой вкратце сводится к следующему. Если в раннем периоде развития женского зародыша имеются две активные половые Х-хромосомы, то около 16-го дня эмбриональной жизни одна из них инактивируется и приобретает вид глыбок гетерохроматина. Следует иметь в виду, что в организме женщины имеется два хроматина различного происхождения: один от матери, другой – от отца. При происходящем далее ин-активировании оно касается в одних клетках Хт, в других Хр (Z-paternel). Таким образом, в организме женщины, даже среди близко расположенных друг к другу клеток, возникает состояние своеобразной мозаики активных Хт- и Хр-хромосом. В результате инактивирования единственной хромосомы.

Определение полового хроматина

Наиболее простым и широко используемым методом является цитологическое исследование полового хроматина в клетках эпителия полости рта. Взяв металлическим шпателем соскоб со слизистой оболочки полости рта, из полученного материала готовят мазок, который фиксируют в спирте или в смеси спирта с эфиром. Препарат окрашивают гематоксилином и эозином и просматривают под микроскопом с помощью иммерсионного объектива. В препаратах мазков из полости рта мужчин половой хроматин встречается только в 0,5–0,7% клеточных ядер; у женщин этот процент равен 40-60.

Для получения безошибочных результатов определения полового хроматина в ряде лабораторий прибегают к более сложной методике окраски, пользуясь раствором тионина. При такой более длительной и кропотливой работе получаются хорошие результаты. Хромосомы X в ряде клеток зародыша с кариотипом 45/Х0, что соответствует так называемому синдрому Шерешевского – Тернера (Turner) эти клетки утрачивают жизнеспособность, и отмирание части их во время зародышевой жизни приводит к возникновению соматополовых аномалий, столь часто наблюдаемых при этом синдроме (низкий рост, крыловидные складки на шее и др.).

Доминирование – рецессивные гены проявляются только в гомозиготе

Неполное доминирование – рецессивные гены проявляются полностью в гомозиготе, и частично в гетерозиготе.

Кодоминирование – при наличии полее 2 аллельных генов возможны разные комбинации. Пример АВ0 система крови

Межаллельная комплементация В этом случае возможно формирование нормального признака D у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям гена D(D"D").

Аллельное исключение процесс формирования элементарного признака - синтез полипептида с определенной последовательностью аминокислот - зависит, как правило, от взаимодействия по меньшей мере двух аллельных генов, и конечный результат определяется конкретным сочетанием их в генотипе.

Взаимодействие неаллельных генов: эпистаз, комплементарность, полимерия. Эффект положения.

Комплементарность – взаимодействие неаллельных генов, при доминировании двух неаллельных генов фенотипически проявляется новый признак. Пример - зеленый окрас у волнистых попугаев.

Эпистаз – один доминантный ген блокирует другой неаллельный ген. Пример – окраска тыкв в белый цвет.

Полимерия – количественное проявление генов (пример – пигментация кожи, рост, вес итд)

Наследственность и наследование. Типы и варианты наследования признаков.

Наследственность – свойство живых организмов получать признаки и свойства своих родителей.

Наследование может быть аутосомное и сцепленное с полом. Аутосомное может быть доминантным и рецессивным. Сцепленное с полом может быть Х сцепленное доминантное или рецессивное, и У сцепленное.

Ау дом – наследование признака, генетически доминантного, он проявляется во всех поколениях вне зависимости от пола

Ау рец – наследование рецессивного гена, проявляющегося не в каждом поколении, и очень сильно проявляющемся при близкородственных браках.

Х дом – наследование доминантного признака, ген которого находится в Х. в этом случае большинство носителей проявившегося признака – женщины, т.к. доминантный ген подавляет рецессивный ген, кодирующий отсутствие признака.

Х рец – наследование рецессивного признака, ген которого в Х. тут большинство носителей признака – мужчины, т.к. у женщин рецессивный ген часто подавляется доминантным геном отсутствия признака.

У – наследование признака, ген которого в У х-ме. При этом все носители признака – только мужчины, т.к. у женщин нет У х-мы. При этом признак наследуется с 100% вероятностью от отца к сыну. То есть все сыновья носителя признака будут иметь тот же признак.

Моногенное и полигенное наследование. Аутосомное и сцепленное с полом типы наследования.

Моногенное наследование. Признак, кодируемый одним геном, наследуется в соответствии с законами Менделя и называется менделирующим. Совокупность всех генов организма называется генотипом. Фенотип - это реализация генотипа (в морфологическом и биохимическом отношениях) в конкретных условиях внешней среды.

Полигенное наследование не подчиняется законам Менделя и не соответствует классическим типам аутосомно-доминантного, аутосомно-рецессивного наследования и наследования, сцепленного с X-хромосомой.

Аутосомное наследование – ген находится в аутосомах и наследуется вне зависимости от пола.

Сцепленное с полом – ген находится в половых х-мах.

Множественный аллелизм. Наследование групп крови по системе АВ0.

Множественный аллелизм – явление, при котором ген имеет более чем две аллельные формы.

Группа крови у человека определяется наличием IА, IВ, i0. Ген IA кодирует вторую группу крови, IB – третью. Они доминантные. i0 рецессивный, и кодирует первую группу. Если же в организме будет гетерозигота IАIВ, образуется 4 группа.

Независимое и сцепленное наследование признаков. Законы независимого наследования Менделя.

В мейозе гомологичные хромосомы расходятся независимо друг от друга и от соседних негомологичных. По этому признаки, находящиеся в разных х-мах наследуются независимо друг от друга.

Гены, находящиеся в одной х-ме наследуются вместе.

Сцепление генов. Кроссинговер. Опыты Моргана. Хромосомная теория наследственности. Принципы построения генетических карт хромосом.

Признаки, находящиеся в одной х-ме, наследуются вместе. При кроссинговере происходит обмен гомологичными участками гомологичных х-м. и чем больше расстояние между генами в цепи ДНК, тем больше вероятность их расхождения в разные х-мы. Гены расположены в линейном порядке. Каждый ген занимает определенный локус аллельный гены занимают индентичный локусы.гены лок в одной хромосоме наследуются совместно. Расстояние между генами принято измерять в морганидах. Количество этих морганид обозначает вероятность кроссинговера между этими генами, расхождение этих генов в соседние гомологичные х-мы. Чем выше расстояние между генами, тем больше кросоверных по наблюдаемым признакам хромосом. Частота кроссинговера яв. Средством точного устаноления локализации генов в хромосоме..

1. Введение ………………………………………………………………………………………………………………………2

2. Исследование «полового хроматина» …………………………………….…………………………………2

3. Значение для медицины ……………………………………………………………………………………………..6

4. Вывод.………………………………………………………………………………………………….…………………….6

5. Список литературы………………………………….……………………………………………………………………6

1.Введение:

Хроматин половой- небольшое тельце, расположенное на периферии ядра соматической клетки; имеет треугольную, округлую или па-лочковидную форму; размер 0,7-1,2 мк (рис. 1). Ядра всех клеток организма человека, за исключением половых, имеют 23 пары хромосом. Из них 22 пары – это аутосомы (хромосомы с 1 по 22), которые «работают» только попарно. И последние две пары хромосом– «половые»: X и Y. Общий набор хромосом клетки называется: кариотип. В норме у женщин кариотип - 46,ХХ, у мужчин – 46, XY. В каждой паре хромосом гомологичные участки находятся в двух состояниях – активном (экспрессия гена) и неактивном. Этот механизм предположительно регулируется особыми генами-модификаторами, а также механизмом геномного импринтинга (или наследования схемы экспрессии генов хромосомы одного из родителей).

«Половые» хромосомы - Х и Y: «индивидуалисты», т.к. они полностью активированы и для нормального функционирования клетки требуются в единственном числе. Если имеется две Х-хромосомы (женщина в норме), то одна из них полностью инактивируется. За счет механизмов клеточной саморегуляции инактивируется «худшая» хромосома. Этим объясняется, что женщины практически не болеют Х-сцепленными наследственными заболеваниями. В отличие от других хромосом в интерфазном периоде (т.е. когда клетка не делится), «лишняя» Х – хромосома находится в ядре в конденсированном состоянии. При особом способе окрашивания конденсированное состояние хромосомы в виде глыбок можно обнаружить при микроскопии (открыты в 1949 английскими исследователями М. Барром и Л. Бертрамом). Эти глыбки получили название «половой хроматин», «Х- хроматин» или «тельца Барра». Число ядер с Х-хроматином зависит от интенсивности размножения клеток в данной ткани и от гормонального состояния организма. В норме у женщин 10-30% клеточных ядер имеют тельце Барра, у мужчин в норме они отсутствуют. Число телец в одном ядре зависит от количества инактивированных Х-хромосом. Если кариотип имеет дополнительные Х-хромосомы, то число телец Барра соответствует числу Х-хромосом ядра минус одна (активная). В этом случае число ядер с половым хроматином также увеличивается (50% и более).

рис.1. Ядра содержащие половой хроматин 1

2. Исследование «полового хроматина»

Рис. 3. Механизм оплодотворения и детерминации пола по (Е.Тетеру). а – детерминация женского пола; б – детерминация мужского пола; 1 – яйцеклетка; 2 – зародыши женского и мужского пола; 3 – наличие полового хроматина (рис. а) и отсутствие его (рис. б)

Для получения безошибочных результатов определения полового хроматина в ряде лабораторий прибегают к более сложной методике окраски, пользуясь раствором тионина. При такой более длительной и кропотливой работе получаются хорошие результаты. Хромосомы X в ряде клеток зародыша с кариотипом 45/Х0, что соответствует так называемому синдрому Шерешевского – Тернера эти клетки утрачивают жизнеспособность, и отмирание части их во время зародышевой жизни приводит к возникновению соматополовых аномалий, столь часто наблюдаемых при этом синдроме (низкий рост, крыловидные складки на шее и др.).

Рис. 4. Различные картины полового хроматина в мазках, взятых из ротовой полости

Рис. 5. Различные локализации "барабанных палочек" в ядрах нейтрофильных лейкоцитов (по Е. Тетеру).

При окраске ядра клеток окрашиваются в зеленоватый цвет, причем структура их становится очень четкой и резко выделяется половой хроматин, наличие которого удается установить без труда (рис. 4). Возможно определение полового хроматина и в мазках крови, взятой уколом из мякоти пальца. Высушенный мазок окрашивают реактивом Май-Грюнвальда или краской Гимза; затем, промыв водой, его высушивают при комнатной температуре. Препараты изучают с помощью иммерсии при 750–1500-кратном увеличении. Для установления полового хроматина необходимо просмотреть 500 нейтрофильных гранулоцитов; у мужчин не более чем 6 лейкоцитов имеют дополнительные дольки (величиной до 1,5 мкм), связанные с остальной массой клеточного ядра ниточкой кариоплазмы. У лиц генетически женского пола на 250 просмотренных лейкоцитов обнаруживается по крайней мере 6 или значительно больше клеток с дополнительными дольками, напоминающими «барабанные палочки». Формы ядерных отростков, встречающихся в нейтрофильных лейкоцитах, принято делить на три группы (рис. 5). Группа А – «барабанные палочки», имеющие вид маленьких грушевидных отростков, прикрепленных к одному из сегментов ядра лейкоцита топкой, но четко выраженной ниточкой. Они имеют постоянные величину и форму и характерны, в основном, для генетически женского пола. Группа В отличается непостоянством формы отростков, отшнурованных от ядра нейтро-фила; подчас их бывает несколько в одном лейкоците и внешне они менее похожи на типичные «барабанные палочки». Хотя эта группа встречается у лиц обоих полов, она чаще обнаруживается у особей мужского пола. Группа С – «псевдобарабанные палочки» – имеют округлую или овальную форму, неравномерно окрашиваются; поверхность их нередко складчата, они соединяются с массой лейкоцита толстой ножкой. Группа С встречается у лиц обоего пола, чаще у мужчин. Настоящий женский хроматин представляет собой набухшую глыбку, соединенную с одним из сегментов лейкоцита очень тонкой ножкой. Установленное наличие полового хроматина в общем считается признаком женского пола. В настоящее время тельца Барра рассматриваются как результат спирализации одной из двух Х-хромосом, присущих женщине. Эта происходящая в клетках вне митоза спирализация ведет к генетической инактивации половой хромосомы. Поскольку единственная у мужчин Х-хромосома не спирализуется, у них обычно тельца Барра отсутствуют. Они отсутствуют также у женщин с патологическим набором хромосом ХО. Однако наблюдаются врожденные аномалии пола, которые характеризуются отсутствием у женщин полового хроматина, но наличием в ядрах клеток мозаики, когда часть ядер клеток содержит лишь одну Х-хромосому, а другая имеет ХУ-хромосомы. Предполагают, что такая мозаика является следствием потери У-хромосомы одною из клеток мужского зародыша уже на ранних стадиях его развития. В подобных случаях, хотя наружные и внутренние половые органы построены по женскому типу, при чревосечении на одной стороне обнаруживают рудименты гонады, а на другой – неполноценный яичник, в котором при скоплении клеток Лейдигаотсутствует сперматогенез. Наличие влагалища, матки, яйцеводов свидетельствует о том, что единственная гонада-семенник – не выделяла достаточного количества индукторов, которые могли бы обеспечить полную регрессию дериватов мюллеровых каналов и маскулинизацию половых путей, в результате чего и развилась женская половая система. Прежний взгляд, согласно которому для образования полового хроматина необходимы две хромосомы X, подвергся пересмотру и не нашел подтверждения. У женщин с кариотипом 47/XXX при исследовании полового хроматина были обнаружены два тельца Барра; при хромосомном наборе 48/ХХХ было установлено наличие трех глыбок полового хроматина. В свете этих данных в настоящее время принято за правило, что находящееся в каждой клетке количество телец Барра определяется по правилу п – 1, т. е. равно числу найденных в нем половых хромосом минус 1 (рис. 6).

Рис. 6. Сравнительные исследования полового хроматина и хромосомного набора (каждому типу ядерного хроматина соответствуют две и более комбинации половых гетерохромосом (по Е. Тетеру).

Впрочем, встречаются исключения. Так, при исследовании плодов с полиплоидным количеством хромосом при наличии в одной клетке до 6 хромосом X определяли только одно тельце Барра. При наличии у женщин в норме двух Х-хромосом (одной отцовского и одной материнского происхождения) инак-тивнроваться может то одна, то другая. Указанная спирализация и деспирализация половой хромосомы является одним из проявлений общей способности соматических клеток активировать или инактивировать отдельные гены или комплексы генов, расположенные в одной хромосоме, что играет важную роль в осуществлении процесса развития и дифференцировки клеток. Следует помнить, что лица мужского пола могут иметь хромосомы ХХУ, и в таких случаях в клетках их тканей возможно определение полового хроматина, что еще не позволяет рассматривать их как представителей женского пола. В то же время отсутствие полового хроматина еще не является доказательством наличия половых хромосом мужского типа (XY) так как при дисгенезии гонад состав хромосом может быть ХО, и тогда в клетках тканей не встречается женского ядерного хроматина (рис. 7, а, б). Поэтому в настоящее время применяется следующая терминология: 1. У обследуемого лица имеется положительный тип ядерного хроматина (т. е. в клетках его тканей обнаруживаются характерные тельца Барра); 2. У обследуемого лица отрицательный. Иногда удается дифференцировать хромосомы, морфологическое обособление которых подчас очень трудно. Следует упомянуть также об электронно-микроскопическом изучении хромосом человека. Ввиду огромного увеличения числа исследований с использованием вышеуказанных технических методов и значительного количества индивидуальных номенклатур ряда авторов стала необходимой разработка единой номенклатуры хромосомного набора, что и было сделано на конференции цитогенетиков в Денвере.

Рис. 7 Патологический результат оплодотворения, обусловленный явлением неразделимости о 1– на примере синдрома Шерешевского – Тернера; б – на примере синдрома Клейнфельтера,

Тип ядерного хроматина (если по крайней мере в 40–60% клеток его тканей нет телец Барра). Не следует, однако, забывать, что и у лиц с мужским типом половых хромосом возможно наличие полового хроматина в 0,5–0,7% случаев. Среди новорожденных мальчиков число хроматин-положительных составляет в среднем 1,7 на 1000. Количество хроматин-отрицательных девочек составляет 0,3 на 1000. На 1000 новорожденных женского пола приходится один случай с кариотипом 47 XXX (так называемые сверхженщины).

3. Значение для медицины

Определение хроматина полового используется для диагностики хромосомных заболеваний, в частности при подозрении на хромосомные нарушения, связанные с половыми хромосомами. Наиболее объектами для исследования являются слизистая оболочка щеки, реже влагалища, клетки волосяных фолликулов, околоплодных вод (для пренатальной диагностики пола плода). При нарушениях полового развития, связанных с увеличением числа половых хромосом, обнаруживается дополнительный хроматин половой. Так, при кариотипе 47, XXX в клетках женщин обнаруживаются два, а при кариотипе 48, XXXY - три Х-хроматина; при кариотипе 47, XYY - два Y-хроматина. По наличию хроматина половогоможет быть определён генетический пол ребёнка, что находит практическое применение при диагностике разнообразных клинических форм дисгенезии гонад, гермафродитизма, в судебно-медицинской практике.

4. Вывод

Необходимо помнить, что половой хроматин- динамичная структура, изменяющаяся в зависимости от метаболизма клетки и общего состояния организма. Не рекомендуется исследовать половой хроматин в первые сутки после рождения, во время приема гормональных препаратов, антибиотиков и некоторых других сильнодействующих лекарственных средств. Исследование полового хроматина необходимо при диагностике аномалий строения наружных гениталий и полового развития, при первичной аменорее, особенно в сочетании с низким ростом (у девочек), и при евнухоидном высоком росте в сочетании с гипогонадизмом (у мальчиков).

5. Список литературы

1) Пренатальная диагностика >> Исследование полового хроматина (http://www.malanova.ru/showMatherial.php?dealWithArticle&id=113) 2) Половой хроматин (http://www.medkursor.ru/seksualnoe_zdorove/violation/maturity/4829.htm) 3) Половой хроматин (http://ginekolog.my1.ru/publ/ginekolog/genetika_v_ginekologii/polovoj_khromatin/22-1-0-189) 4) Хроматин половой (http://cureplant.ru/index.php/medicinskaya-enciklopedia/1607-hromatin-polovoj)

Исторический очерк С самого начального периода развития гистологии и цитологии в ядре были замечены интенсивно окрашивающиеся структуры. Их назвали прохромосомами, хромоцентрами, и считалось, что в этих местах хроматин проявляет положительный гетеропикноз. В настоящее время данные структуры определяются как гетерохроматин, в отличии от слабо окрашивающегося эухроматина. Впервые эти названия были предложены в 1933 году Гейтцем (Heitz). В 1909 году Cajal описал и зарисовал приядерную массу гетерохроматина в клетках нервной ткани у собак, кошек, а также у людей. Однако этот гистолог не связывал своих наблюдений с полом особей, у которых были взяты ткани. Лишь спустя 40 лет это было проделано Barr и Bertram. Однако Geitlеr сообщал о половом ядерном диморфизме еще раньше, в 1937 году. В интеркинетическом ядре некоторых насекомых он наблюдал двойное тело гетерохроматина у женских особей и одинарное тело у мужских особей. Geitlеr связывал наблюдаемое явление с хромосомами X и предполагал, что открытый им механизм может найти применение при определении пола. Сейчас трудно сказать, почему эта интересная работа была забыта и на нее не обратили внимания. Большой интерес к проблеме полового хроматина пробудился в пятидесятых годах после опубликования в 1949 году в журнале «Природа» («Nature») ставшей уже классической работы Barr и Bertram о морфологическом различии между нейронами самок и самцов. В 1953 г. впервые было проведено изучение полового хроматина в случае гермафродитизма, тем самым был разработан новый диагностический клинический тест. Первоначально для определения полового хроматина применяли биопсию кожи, но вскоре был описан метод определения его по мазкам ротовой полости. Примерно в это же время Barr и Bertram открыли диморфизм сегментированных лейкоцитов периферической крови, основываясь на наличии в ядрах определенных отростков.

Раньше считалось, что в гетерохроматине нет генов, но позже в гетерохроматине дрозофилы, млекопитающих и растений были обнаружены сотни генов.

Морфологическое изображение и положение полового хроматина

С течением времени изучение полового хроматина как клинического теста находило все более широкое применение, а многочисленные методические работы позволили точно определить морфологию гранулы полового хроматина и ядерных отростков в лейкоцитах. Также неопровержимо установлено, что нахождение гранулы полового хроматина (тела Барра) на периметре ядра является характерной и отличительной чертой, не зависящей от случайностей. Morishima обнаружил, что хромосома Х, поздно репликующаяся ДНК, которая образует половой хроматин, располагается на периметре метафазной пластинки. Автор связывает этот факт с периферическим расположением тела Барра в клеточном ядре. Морфологически половой хроматин - скопление ядерного хроматина, прилегающего изнутри к оболочке ядра с меньшим размером, колеблющимся в пределах от 0,7 до 1,0 микрона, и большим размером в пределах от 1,0 до 1,4 микрона.

Скопление это чаще всего имеет форму плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклой стороной и центру ядра. Однако очень часто встречаются разнообразные варианты формы тела Барра. Это треугольные тела с самыми разнообразными пропорциями сторон, тела в форме как бы столбика, прилегающего своей длиной или концом к оболочке ядра; двух столбиков, с одной стороны опирающихся о оболочку ядра, а свободными сторонами соединяющимися друг с другом, образуя таким образом как бы треугольник, пустой в центре. Это так называемый хроматин в форме буквы V, обращенной к оболочке ядра. Можно также встретить двойные тельца Барра, состоящие из двух небольших гранул, разделенных узкой щелью. Наконец, описаны тельца Барра в форме Х, напоминающие метафазную хромосому Х. В живых клетках часто встречается тельце Барра в виде складчатой нитки толщиной 0,5 – 1 микрон и длиной 3 – 5 микрон. Согласно мнению почти всех авторов, занимающихся проблемой полового хроматина, в клеточных ядрах различных тканей может наблюдаться небольшой процент телец Барра, расположенных в центре; в этом случае они чаще всего имеют шарообразную форму. Половой хроматин в ядрах нейроцитов встречается несколько в ином виде. Он представляет собой шарообразное скопление хроматина, называемое Барром ядерным сателлитом. Чаще всего ядерный сателлит прилегает к ядру. Однако его можно наблюдать и в положении между ядром и оболочкой или возле оболочки ядра (Bertram). У человека и у обезьян, в отличии от млекопитающих, тельца Барра в нейроцитах находятся чаще возле оболочки ядра, чем при ядре.

При более высоком разрешении границы между эу- и гетерохроматином достаточно протяженные, может наблюдаться градиент свойств. Гетерохроматин не однороден по свойствам.

Половой хроматин лейкоцитов

Лейкоцитарный половой диморфизм принципиально отличается от остальных клеток организма, как с точки зрения морфологии, так и по частоте встречаемости.

Нахождение в ядрах лейкоцитов типичных отростков, которые назвали «барабанные палочки» - особенность женского пола. Эти палочки состоят из головки круглой или овальной формы и тонкой нити, связывающие ее с ядром. Головка окрашивается темнее, чем другие части ядра, в центре бывает просветление. Иногда встречаются и палочки других видов, например, со сплющенным концом или с хроматином более светлым, чем в остальной части ядра. Чаще такие палочки встречаются в лейкоцитах мужского пола. «Посаженные» палочки – короткие и на толстой шее - еще один нетипичный вид палочек. Чаще встречается у мужчин, но бывает и у женщин, и играют вспомогательную роль при определении пола.

В ядрах лейкоцитах также встречается целый ряд других нехарактерных отростков. Некоторые авторы пытаются их классифицировать, описывая их как характерные для женского пола, мужского пола или для обоих полов, но открыватели полового диморфизма Дэвидсон и Смит считают, что значение имеют только истинные барабанные палочки и посаженные палочки, а все остальные не имеют значения для определения пола.

Позже было установлено, что существует зависимость между величиной барабанной палочки и Х-хромосомой.

Происхождение полового хроматина

Первая гипотеза была выдвинута в 1952 году Грехемом и Баром – они предположили, что гранулы полового хроматина образуются путем соединения гетеропикнотических частей обеих хромосом Х. Факт частого нахождения полового хроматина в форме двойной гранулы говорил в пользу этой теории. У особей мужского пола в клеточных ядрах не встречалась в два раза меньшей гранулы полового хроматина, что свидетельствовало против этой теории.

Позже было выдвинуто предположение, что половой хроматин образуется поздно репликующей хромосомой и доказана в опытах на кузнечиках, на хомяках и позже у человека. Также подтверждением этого факта явились исследования, доказывающие что изменения в строении и величине хромосомы Х вызывают соответствующие изменения в размерах тельца Барра и барабанной палочки. Окончательным фактом стало установление наличие двух поздно репликующих хромосом Х у женщин с идиограммой 47, ХХХ

Роль полового хроматина

В 1961 году Лион связала факт инактивности и концепцию о происхождении полового хроматина со следующим явлением: у самок мышей гетерозиготным по гену, отвечающему за окраску шерсти, наблюдаются неравномерно расположенные поля неокрашенной шерсти. Эти поля представляют клеточные клоны с тем инактивным хроматином Х, который был носителем гена красителя. На этой основе была выдвинута теория: 1. У самок происходит инактивация одной из двух Х хромосом. 2. Которая из двух Х хромосом будет инактивироваться, зависит от случая. 3. Инактивация хромосомы Х в данной клетке происходит на раннем этапе зародыша и является постоянной для клеточного клона, происходящего от этой клетки. Инактивация является случайным явлением и может касаться как материнской, так и отцовской хромосомой Х. Доказательством стали исследования, выполненные на самках мулов. В их кариотипе хромосомы Х отличаются друг от друга морфологически, в зависимости от того, происходят ли они от отца или от матери. Установлено, что в некоторых случаях поздней репликации подвергается материнская хромосома, в других – отцовская. Генетическим следствием данной теории является «компенсация доз» - явление уравнивания активных генов, сочетанных с Х хромосомой особей обоих полов. Она происходит путем одной из Х хромосом в клетках женских особей. Если бы обе хромосомы оставались активными, то генов было бы вдвое больше. Например, вдое больше было бы глюкозо-6-фосфорановой дегидрогиназы (ее наработка связана с Х хромосомой). Благодаря компенсации доз генетический материал от одной хромосомы Х составляет 2,5% всего генетического материала – оттого хватает, чтобы обеспечить организм необходимыми локусами. Nosli в своих научных исследованиях морфологии полового хроматина в живой клетке говорит о том, что он принимает участие в образовании ядрышка, и демонстрирует снимки, на которых видны отдельные фазы этого процесса. Bertram, при наблюдении поведения полового хроматина во время хроматолиза, пришел к выводу, что половой хроматин принимает участие в синтезе белка. По мере появления новых работ стало также известно, что гетерохроматин выполняет функцию своего рода центра регуляции в период развития половых, а также некоторых соматических признаков. Анализируя случаи с неправильным кариотипом, было замечено, что количество эухроматина остается неизменным, а количество гетерохроматина варьирует. Например, его количество может уменьшиться в случае наличия только одной хромосомы Х, или увеличиться в связи с присутствием дополнительных Х или У хромосом. Опираясь на эти факты, были сделаны выводы, что гетерохроматин выполняет функцию контроля над определением пола, а так же над такими соматическими признаками, как рост и психическое развитие. Плоды человека с кариотипом 45, Х до третьего месяца имеют такие же половые железы, как плоды 46, ХХ, но на шестом месяце у плодов 45, Х в яичнике находится гораздо меньше половых клеток, чем у плода 46, ХХ – половой хроматин задерживает инволюционные процессы в ткани яичника. Дополнительная хромосома Х у мужчин отвечает за их большой рост, в то время как недобор гетерохроматина у женщин с кариотипом 45, Х связан с низким ростом. Хорошо известно влияние гетерохроматина в виде дополнительных хромосом Х на развитие мыслительных способностей. По последним данным некоторые последовательности гетерохроматина реплицируются одновременно с эухроматином. Совсем недавно стало известно о том, что гетерохроматиновые участки хромосом у межвидовых гибридов ответственны за неправильное расхождение хромосом. Именно это вызывает летальность межвидовых гибридов и обеспечивает быстро возникающую репродуктивную изоляцию. Описанный механизм репродуктивной изоляции не требует наличия дополнительных изоляционных барьеров для видообразования.

Американскими учеными Патриком Ферри и Даниэлем Барбашем (Patrick M. Ferree, Daniel A. Barbash) были проведены следующие опыты: Ученые скрестили самок Drosophila simulans и самцов Drosophila melanogaster. В результате скрещивания получились жизнеспособные оплодотворенные яйцеклетки. В них начиналось дробление, в течение первых трех часов после оплодотворения ядра делились 9 раз и формировалась обычная для плодовой мушки бластула с несколькими тысячами ядер без клеточных перегородок (так называемый многоядерный синцитий). По мере ядерных делений ядра нормально мигрировали к клеточной оболочке. В бластулах самцов нормальное деление продолжалось и дальше вплоть до 14-го деления, после которого бластодерма формировала клеточные мембраны, и синцитий становился нормальной многоклеточной бластулой. Вслед за этим начиналась гаструляция, и ученые получали жизнеспособных и плодовитых самцов. Однако в бластулах самок после 9-го ядерного деления становились заметны нарушения. Ядра синцития располагались крайне неравномерно, оставляя пустыми большие участки клеточной периферии, но при этом скапливаясь комками в середине клетки. Ядра у клеточной периферии имели неправильную форму, неравномерно окрашивались, а это означало, что ядерные деления стали асинхронными. Кроме того, стали видны нарушения в расхождении хромосом в таких «неправильных» ядрах. Все бластулы, у которых наблюдались эти отклонения, оказались нежизнеспособными: их развитие останавливалось, многоядерная бластула не формировалась. Ясно, что именно этот дефект в нарушениях расхождения хромосом приводил к смерти эмбрионов. Что привело к подобным нарушениям в делении ядер и при чем тут гетерохроматин? Во-первых, ученым удалось выяснить, что ошибки получались только при расхождении X-хромосом Drosophila melanogaster. Иначе говоря, только X-хромосома, привнесенная самцом, являлась источником всех бед, а X-хромосома, полученная от самки Drosophila simulans, никак не влияла на процесс ядерного деления. Во-вторых, эти нарушения были связаны с нерасхождением особого гетерохроматинового участка X-хромосомы, который выявлялся с помощью специфического окрашивания. Этот участок имеется у Drosophila melanogaster, но его нет у Drosophila simulans. Он содержит особый ген Zhr (zygotic hybrid rescue), который отвечает за гибель гибридных самок. Если этот ген отключить с помощью мутаций, то гибридные самки будут полностью жизнеспособны. У таких гибридов, как выяснилось, половые хромосомы расходятся совершенно нормально. Кроме того, на этом участке гетерохроматина находится специальный белок, который структурирует гетерохроматин между клеточными делениями, а во время клеточных делений равномерно распределяется по хроматину. У погибших гибридных самок этот белок так и оставался в скоплении на маленьком участке гетерохроматина на половой хромосоме. У эмбрионов Drosophila melanogaster simulans, как самцов, так и самок, и у гибридных самцов этот белок рассредотачивался во время клеточных делений. Таким образом, круг поисков причин летальности гибридных самок сузился до небольшого участка гетерохроматина на половой хромосоме, а по времени - до 10–13-го ядерного деления. Именно во время этих делений и происходит формирование структуры гетерохроматина. Участки нуклеотидных повторов в гетерохроматине могут быстро изменяться - они, как известно, чрезвычайно вариабельны. Если происходит такое изменение, то гибридные потомки рискуют остаться бесплодными или нежизнеспособными, и таким образом формируется репродуктивная изоляция. В этом случае для закрепления признака не потребуются специальные географические изоляционные барьеры, на которые сейчас принято делать основной упор. Репродуктивную изоляцию обеспечит измененная нуклеотидная последовательность, не несущая полезных или вредных мутаций в белок-кодирующих генах. Это случай репродуктивной изоляции, возникающей очень быстро при нейтральной мутации.

Клиническое применение исследования полового хроматина

В основе практического применения полового хроматина является его взаимоотношение с системой половых хромосом. Число телец Барра, встречаемых в клетке, определяется правилом Harnden – число телец равно числу хромосом Х минус число гаплоидных наборов клетки деленных на два: S=Х- h/2 Можно ожидать недостатка полового хроматина в системах Х, ХУ, ХУУ. Одно тельце Барра нормальной величины может отсутствовать в системах ХХ, ХХУ, ХХУУ. Тельце Барра меньшего размера наблюдается в случаях дизгенеза с делецией хромосомы Х и в случае изохромосомы Х с короткими плечами. Ненормально большие тельца Барра встречаются в случае изохромосомы Х с длинными плечами. Двойной половой хроматин встречается в системах ХХХ, ХХХУ, ХХХУУ. В редких случаях кариотипов с четырьмя хромосомами Х редко будет встречаться даже три гранулы полового хроматина, а в кариотипах с пятью Х хромосомами в 8% случаев обнаружено по 4 тельца Барра. Немного по другому дело обстоит при анеуплодией или полиплодией. Небольшая анеуплодией не оказывает никакого влияния на гетерохроматизацию хромосомы Х, и тем самым на число телец Барра. Выводы – аутосомы не влияют на поведение Х хромосомы. В случаях полиплоидии половой хроматин ведет себя так, как если бы полиплоидная клетка была сочетанием диплоидных клеток с типичной для них частотой встречаемости телец Барра. При мозаицизме половой хроматин встречается в отдельных клеточных клонах в соответствии с их кариотипами. Например, при мозаицизме ХУ/ХХУ в клеточном клоне ХУ половой хроматин не встречается, а в клетках клона ХХУ наблюдается одно тельце Барра. Для того, чтобы обнаружить мозаицизм с помощью полового хроматина, определения его процента в ротовой полости недостаточно – следует брать материал как можно из большего числа источников. Сначала половой хроматин для клинических целей оценивался в материале биопсии кожи, позже в подсчете количества барабанных палочек в лейкоцитах, а затем в определении полового хроматина в мазках эпителия ротовой полости. Методы изучения полового хроматина в клетках эпителия мочевого осадка, эпителия влагалища, мочевого пузыря, мочеточников, луковице волоса имеют меньшее значение.Половой хроматин как клинический тест Изучение полового хроматина является важным клиническим тестом в клинике различных заболеваний, а простота исполнения находит очень широкое применение. В 1955 г Моор и Барр описали метод определения полового хроматина в соскобах слизистой оболочки ротовой полости (буккальный тест). Для получения материала соскабливание с внутренней поверхности щеки необходимо делать утром натощак. Клетки поверхностного слоя содержат множество микроорганизмов и имеют пикнотические ядра, что делает их негодными, для исследования. Поэтому сначала шпателем снимают поверхностный слой эпителия, непригодный для исследования, а затем другим краем шпателя получают клетки из среднего слоя слизистой оболочки и аккуратно размазывают материал на стекле. У лиц женского пола половой хроматин в соскобах слизистой оболочки рта встречается приблизительно 20-30 % клеток. У лиц мужского пола в этих соскобах находят лишь до 5 % клеток с половым хроматином. Половой хроматин окрашивается всеми основными ядерными красителями. В 1968 г. группа шведских цитологов во главе с Т. Caspersson сообщила о новом люминесцентном микроскопическом методе исследования хромосом, применение которого показало, что в флюорохромированных акрихин -ипритом хромосомах человека наблюдается очень яркое свечение дистальных отделов длинных плеч У-хромосомы. С помощью различных тестов полового хроматина можно дифференцировать комплекс неполно феминизации и комплекс внешнего неполного мужского гермафродитизма. Вид внешних половых органов в обоих этих случаях может быть почти идентичным. Тест полового хроматина оказывает большую помощь в распознавании таких редких комплексов, как комплекс липидной дегенерации надпочечников и семенников, маскулинизирующих бугорков яичника и других. Изучение полового хроматина нашло целый ряд других применений. В судебной медицине применяется тест полового хроматина пола особи, располагая лишь кусочком его ткани. О степени злокачественности опухоли может служить тест полового хроматина с кусочком ткани опухоли, взятому у женщины (критерий – низкое число клеток, содержащих тельца Барра). Таким образом, изучение полового хроматина и "барабанных палочек" сигнализирует о возможных нарушениях полового развития.

Изменчивость полового хроматина

В самом начале изучения полового хроматина считалось, что процент клеток, содержащих тельца Барра, является постоянным и не изменяется ни под влиянием возраста, ни под воздействием других внутренних или внешних факторов. Тем самым диагностика пола на основании оценки полового хроматина должна быть надежной. Эта точка зрения была основана на многочисленных наблюдениях. Половой хроматин не понижается в трансплантационной ткани даже тогда, когда реципиент является правильно развитым индивидуумом мужского пола. Половые гормоны не оказывают влияния на образование полового хроматина – это доказали опыты Морра и Барра с кастрацией самок. Было также показано, что при даче куриным зародышам мужского пола эстрадиола половой хроматин оставался неизменным (характерное для мужских организмов), хотя в половых железах происходили существенные изменения. Многие авторы возражают против изменчивости полового хроматина, основываясь на следующее: - наблюдаемые отклонения процента полового хроматина в эпителии ротовой полости следуют из-за ошибок при оценке, вызванных субъективизмом в определении критериев распознования телец Барра, которого трудно избежать - причиной получения неправильных низких результатов при оценке процента полового хроматина могут быть также недоброкачественные, загрязненные препараты - ложное снижение процента полового хроматина может быть следствием влияния стабилизатора (например, формалин может вызвать затирание структуры. ядра до такой степени, что тельце Барра не будет видно). Однако, несмотря на все эти предписания, почти ни в одной ткани не наблюдается 100% присутствия полового хроматина. Удивительно низкие результаты получаются с эпителия ротовой полости, несмотря на то, что исследуемым материалом служат мазки, т.е. целые клетки. По мере поступления новых данных на тему частоты встречаемости полового хроматина, большинство авторов согласились с тем, что существуют клетки даже у индивидуумов женского пола, не содержащие тельца Барра. Теория Lyon была опровергнута. Возможно, неизменность полового хроматина можно было бы связать с постоянной пропорцией клеток в организме, содержащих и не содержащих половой хроматин. Это означает, что каждая ткань имеет свой процент содержания полового хроматина, о чем пока нет доказательств. Лишь нервная ткань обладает относительно одинаковым количеством телец Барра, и характеризуется наиболее высоким процентом полового хроматина среди всех тканей, обычно превышающим 90%.

В настоящее время все больше и больше авторов придерживаются мнения о том, что половой хроматин все-таки изменяется. Многие связывают это с возрастом, даже проводились научные исследования, подтверждающие, что у одних и тех же индивидуумов процент полового хроматина снижается с возрастом. Интересны и труднообъяснимы наблюдения Sohval и Casselman, которые установили, что величина и окраска полового хроматина может изменяться под влиянием антибиотиков. Другие наблюдения показывают, что в ротовой полости происходит снижение полового хроматина при некоторых видах аллергии, а также при стрессе. У индивидуумов женского пола половой хроматин в ротовой полости снижается при приеме гликокортикоидов.

Генетическое обследование играет важную роль в педиатрической андрологии и гинекологии. Его результаты могут иметь решающее значение в установлении причины заболевания, определении прогноза, а также в выработке лечебной тактики.

Половой хроматин. В 1949 г. J. Barr, R. Bertram впервые обнаружили стабильное хроматиновое образование на периферии ядра в нервных клетках кошки. Эту особенность соматических клеток особей женского пола, выявленную у большинства млекопитающих, с 1953 г. стали использовать в цитологическом определении количества Х-хромосом у человека при нарушениях полового формирования или созревания. Данное образование в клетках лиц женского пола представляет собой темную массу, расположенную у внутренней поверхности ядерной мембраны. Эта ядерная масса, или так называемое тельце Барра, по сути дела есть неактивная Х-хромосома; Х-хроматиновое тельце имеет диаметр около 1 мк.

При обнаружении телец Барра не менее чем в 10-12% исследуемых клеток говорят о положительном половом хроматине. Соответственно отрицательный половой хроматин устанавливается у лиц с тельцами Барра менее чем в 5% клеток. При выявлении полового хроматина в 6-9% клеток рекомендуется повторить исследование. При повторном получении аналогичного результата необходимо кариотипирование (см. ниже).

Для определения полового хроматина обычно исследуют клетки слизистой оболочки внутренней поверхности щеки (буккальный эпителий). Приготовление препарата для исследования занимает 15-20 мин, и в этом состоит преимущество метода перед определением кариотипа. Однако цитогенетическая оценка менее точна, и ее диагностическое значение уменьшается при подозрении на мозаицизм (клоны клеток с разным хромосомным набором у одного и того же индивидуума).

В клетках буккального эпителия по сравнению с другими соматическими клетками лиц женского пола хроматинположительных ядер меньше, но при хорошо сохраненных ядрах этот показатель не менее 20%. Если в клетках больше 2 Х-хромосом, то максимальное число хроматиновых телец в любом диплоидном ядре будет равно количеству Х-хромосом минус единица. Например, у женщин с хромосомным набором 47ХХХ или у мужчин с набором 48XXXY выявляется по 2 тельца Барра. У индивидов с кариотипом 46XY (здоровые мужчины) или 45X0 (девочки с синдромом Шерешевского - Тернера) половой хроматин практически не определяется.

Исследование полового хроматина необходимо при диагностике аномалий строения наружных гениталий и полового развития, при первичной аменорее, особенно в сочетании с низким ростом (у девочек), и при евнухоидном высоком росте в сочетании с гипогонадизмом (у мальчиков).

Кариотип. Термин предложен Г. А. Левицким в 1924 г. N. Tijo, М. Levan (1956) впервые показали, что соматические клетки человека содержат 46 хромосом.

Кариотип представляет собой морфологическую характеристику ядер клеток на стадии их деления (в метафазе) и дает представление о хромосомном наборе клеток организма (рис. 39). Для определения хромосомного набора клеток берут венозную кровь и выращивают культуру лимфоцитов. Гораздо реже хромосомный состав клеток определяют в фибробластах или ткани гонад.

В 1959 г. было доказано, что причиной синдрома Клайнфельтера является хромосомная аномалия с кариотипом 47XXY, а при синдроме Шерешевского - Тернера кариотип представляет собой набор хромосом 45XO.

Показаниями к исследованию кариотипа являются: интерсексуальное строение наружных гениталий; отсутствие или низкий процент (менее 10) полового хроматина у лиц женского пола; положительный половой хроматин у лиц мужского пола; гинекомастия в сочетании с гипогонадизмом и/или евнухоидшыми пропорциями тела у лиц мужского пола.

Ниже приводятся наиболее частые формулы кариотипа при патологии полового формирования. Следует помнить, что при одном и том же кариотипе бывают совершенно различные внешние проявления: 46ХХ - при истинном гермафродитизме (в 60%); 46ХХ - при женском псевдогермафродитизме (врожденная дисфункция коры надпочечников); 46ХХ - при женском псевдогермафродитизме (внутриутробная маскулинизация в результате приема лекарств матерью во время беременности или андроген- продуцирующей опухоли у матери); 46XY - при истинном гермафродитизме (приблизительно в 15%); 46XY - при чистой агенезии гонад (с женским фенотипом); 46XY - при мужском псевдогермафродитизме (синдром тестикулярной феминизации); 45ХО - при синдроме Шерешевского - Тернера (классическая форма); 45ХО/46ХХ - при синдроме Шерешевского - Тернера - наиболее частой мозаичной форме; 47XXY - при синдроме Клайнфелтера (классическая форма); 46XY/47XXY, 48XXYY, 48XXXY - при синдроме Клайнфелтера - наиболее частых хромосомных вариантах; 46XX/46XY - при истинном гермафродитизме; 46XX/46XY - при мужском псевдогермафродитизме; 46XY/45XO - при дисгенезии гонад (яичко с одной стороны, недифференцированный стрек с другой стороны); 46XY/45XO - при мужском псевдогермафродитизме; 46XY/45XO - при истинном гермафродитизме.

Практическое значение теста полового хроматина. Что такое половой хроматин Использование полового хроматина для диагностики некоторых заболеваний

Моногенное и полигенное наследование. Аутосомное и сцепленное с полом типы наследования.