شارح الدرس: التشوُّهات الكروموسومية الأحياء

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نتعرَّف على التشوُّهات الكروموسومية من خلال النمط الكروموسومي، ونوضِّح تأثير هذه التشوُّهات.

تؤثِّر التشوُّهات الكروموسومية على طفل واحد من بين 150 طفلًا، ويختلف كل طفل يُولَد بتشوُّه كروموسومي عن الآخر. تؤثِّر بعض التشوُّهات الكروموسومية بشكل بسيط جدًّا على نمو الجسم، ويمكن أن تتسبَّب تشوُّهات أخرى في حدوث مشكلات كبيرة. ويعتمد تأثير التشوُّهات الكروموسومية على طبيعة الكروموسومات المتغيِّرة وكيفية تغيُّرها.

يحتوي جسم الإنسان الطبيعي على 46 كروموسومًا في كل خلية، مُقسَّمة إلى 23 زوجًا. تُسمَّى أزواج الكروموسومات من 1 إلى 22 «الكروموسومات الجسمية»، ويُسمَّى زوج الكروموسومات 23 «الكروموسومات الجنسية». وعلى العكس من الكروموسومات الجسمية، التي تتشابه بين خلايا الذكور والإناث، تختلف الكروموسومات الجنسية بين خلايا الذكور والإناث. تنقسم الكروموسومات الجنسية إلى نوعين؛ X وY، وهي تساعد في تحديد الجنس.

تحتوي خلايا الذكور على زوج الكروموسومات XY، وتحتوي خلايا الإناث على زوج الكروموسومات XX. تنتقل الكروموسومات إلى الإنسان من أبوَيْه البيولوجيين؛ إذ تنتقل مجموعة من الأم البيولوجية ومجموعة أخرى من الأب البيولوجي، وذلك من خلال الجاميتات (الخلايا الجنسية). يوضِّح الشكل 1 كيف يرث الزيجوت (البويضة المُخصَّبة) كروموسومات من الأبوين البيولوجيين.

تتكوَّن الجاميتات من خلال عملية الانقسام الميوزي، وهي شكل خاص من أشكال الانقسام الخلوي يساعد على تقسيم المعلومات الوراثية بالتساوي بين خليتين جنسيتين. في نهاية عملية الانقسام الميوزي، تحمل الجاميتات 22 كروموسومًا جسميًّا وكروموسومًا جنسيًّا واحدًا؛ أي نصف العدد الكلي للكروموسومات الموجودة في الخلية الجسمية (44 كروموسومًا جسميًّا وكروموسومين جنسيين).

حقيقة علمية: الانقسام الميوزي

تتكوَّن الجاميتات أو الخلايا الجنسية من خلال نوع محدَّد من انقسام الخلايا الجسمية يُسمَّى «الانقسام الميوزي». تمثِّل عملية الانقسام الميوزي كيفية تحوُّل الخلايا الجسمية الثنائية الصيغة الصبغية (2n) إلى خلايا أحادية الصيغة الصبغية (n). هذا يعني أنه بعد الانقسام الميوزي، يصبح عدد الكروموسومات في الخلية 23 بدلًا من 46. وهذه الكروموسومات التي يبلغ عددها 23 هي مجموعة من كروموسومات جسمية وكروموسوم جنسي واحد (X أو Y). يحدث الانقسام الميوزي لدى البشر في الأعضاء التناسلية لإنتاج الخلايا الجنسية الأنثوية، التي تُسمَّى البويضات، والخلايا الجنسية الذكرية، التي تُسمَّى الحيوانات المنوية.

لدراسة كروموسومات شخص ما، يُستخدم نمط كروموسومي. والنمط الكروموسومي عبارة عن صورة لكروموسومات الشخص تُصنَّف فيها الكروموسومات إلى أزواجها المتماثلة، وتُرتَّب حسب الحجم من الأكبر إلى الأصغر؛ بحيث يكون الكروموسوم 1 هو أكبر زوج من الكروموسومات.

إذا لم تتم عملية الانقسام الميوزي كما هو مخطَّط لها، فسينتهي الحال بالخلايا الجنسية إلى أن تحمِل تشوُّهات كروموسومية. والتشوُّه الكروموسومي تغيُّرٌ في التركيب أو العدد المتوقَّع لكروموسومات شخص ما. تمثِّل التشوُّهات الكروموسومية مصدر قلق كبيرًا إذا كان من المتوقَّع أن تتسبَّب في حدوث تغيُّرات في نمو الجنين وصحته في المستقبل.

يمكن تصنيف التشوُّهات الكروموسومية إلى تغيُّرات في تركيب الكروموسومات أو عددها (سواء بفقدها أو اكتسابها). وبناءً على نوع التشوُّه الكروموسومي، يمكن للطبيب ملاحظة مجموعة مختلفة من السمات من الناحية الصحية.

يرتبط أكثر التشوُّهات الكروموسومية شيوعًا بالتغيُّرات في عدد الكروموسومات. والتغيُّر في عدد الكروموسومات قد يعني زيادة عدد الكروموسومات؛ أي زيادة العدد المتوقَّع من الكروموسومات، وهو 46 كروموسومًا، إلى 47 كروموسومًا أو أكثر. إحدى الطرق المختصرة للتعبير عن جاميت يحتوي على كروموسوم إضافي هي . يُشير الحرف n إلى العدد المتوقَّع من الكروموسومات في الجاميت، ويكون عادةً 23، ويُشير إلى وجود كروموسوم واحد إضافي. إذا اندمج هذا الجاميت مع جاميت آخر يحتوي على العدد الطبيعي من الكروموسومات، فسيحمل الزيجوت 47 كروموسومًا بدلًا من 46 كروموسومًا. يوضِّح الشكل 2 الآتي وراثة كروموسوم زائد.

متلازمة داون من الأمثلة الأكثر شيوعًا على التشوُّه الكروموسومي الناتج عن تغيُّر عدد الكروموسومات. ويرجع الفضل إلى الطبيب الفيكتوري جون لانجدون داون في تحديد سمات متلازمة داون عند مجموعة من المرضى لأول مرة. في متلازمة داون، بدلًا من وجود نسختين متماثلتين من الكروموسوم 21، توجد ثلاث نُسخ. وهذا يعني أن الأشخاص المصابين بمتلازمة داون لديهم 47 كروموسومًا، منها 45 كروموسومًا جسميًّا بدلًا من 44 كروموسومًا جسميًّا، وكروموسومان جنسيان، إما XX وإما XY.

يوضِّح الشكل 3 نمطًا كروموسوميًّا لمريض بمتلازمة داون. يمكنك ملاحظة أنه في أزواج الكروموسومات من 1 إلى 20، يوجد كروموسومان، ولكن في الكروموسوم 21، توجد ثلاثة كروموسومات. يُحدِث الكروموسوم الإضافي في متلازمة داون خللًا في النمو الطبيعي، ويَنتج عنه العديد من السمات الجسدية والعقلية المصاحبة للمتلازمة.

تُستخدَم كلمة «متلازمة» لأنه رغم امتلاك كل شخص كروموسومًا جسميًّا إضافيًّا من الكروموسوم 21 يحمل السمات نفسها، فإن هذه السمات قد تختلف من شخص إلى آخر. على سبيل المثال، في حين يحمل العديد من الأشخاص المصابين بمتلازمة داون سمات مميزة، مثل الوجه المسطح وتأخُّر النمو العقلي، تختلف طريقة التعبير عن هذه السمات من شخص إلى آخر. إذن تُستخدم كلمة «متلازمة» لوصف مجموعة من السمات المرتبطة بحالة معيَّنة.

تشمل السمات الأكثر شيوعًا لدى الشخص المصاب بمتلازمة داون التأخُّر اللغوي في مرحلة الطفولة، ووجود عيوب خلقية في القلب، ونقص التوتر العضلي، والوجه المسطح ذا العينين المائلتين لأعلى، وقصر القامة بشكل أكبر من الأشخاص الذين في نفس الفئة العمرية وغير المصابين بمتلازمة داون، بالإضافة إلى قِصَر اليد واتساعها. قد يكون لدى المصابين بمتلازمة داون أيضًا تجعيد واحد كبير في كف اليد، كذلك قد توجد مسافة كبيرة بين إصبعَي القدم الأولى والثانية، كما هو موضَّح في الشكل 4.

يمكن أن يواجه الأشخاص المصابون بمتلازمة داون مجموعة مختلفة من السمات العقلية، مثل تأخُّر النمو العقلي وبعض المشكلات في التفكير والتعلم. يتراوح عادةً مدى شدة هذه السمات العقلية ما بين خفيفة إلى معتدلة. ومن خلال التدخُّل المبكِّر والدعم المناسب، يمكن أن يحظى معظم البالغين منهم بحياة أفضل، كما يمكنهم الحصول على عمل مُربِح والعيش بشكلٍ مستقل.

مثال ١: وَصْف كيفية استخدام النمط الكروموسومي لتحديد متلازمة داون

الأنماط الكروموسومية صور لكروموسومات شخص يُمكِن استخدامها لتحديد التشوُّهات الكروموسومية.

ما المتلازمة التي قد تحدث نتيجةً للتشوُّه الكروموسومي الموضَّح في النمط الكروموسومي المُعطَى؟

1. متلازمة داون
2. متلازمة تيرنر
3. متلامة كلاينفلتر

الحل

التنميط الكروموسومي عبارة عن اختبار لتحديد حجم الكروموسومات وشكلها وعددها في الخلايا الجسمية للشخص. في أي شخص لا يحمل تشوُّهات كروموسومية، يوضِّح النمط الكروموسومي وجود 46 كروموسومًا مُرتبًا في 22 زوجًا متطابقًا وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية، إما XX بالنسبة إلى الإناث وإما XY بالنسبة إلى الذكور. في النمط الكروموسومي، تُصنَّف الأزواج المتماثلة معًا. وتُرتَّب أيضًا أزواج الكروموسومات تنازليًّا حسب الحجم؛ فيأتي أولًا الكروموسوم 1، وهو الأكبر حجمًا، ويأتي أخيرًا الكروموسوم 22، وهو الأصغر حجمًا. يُحدَّد التشوُّه الكروموسومي إذا أظهر النمط الكروموسومي وجود كروموسومات إضافية أو ناقصة، بالإضافة إلى وجود أي تغيُّرات في تركيب الكروموسومات.

في النمط الكروموسومي المُعطى، نلاحظ وجود مجموعة مكوَّنة من ثلاثة كروموسومات في الكروموسوم 21. يتسبَّب وجود كروموسوم جسمي إضافي في الكروموسوم 21 في حدوث متلازمة داون؛ لذا، فإن الكروموسومات الجسمية الثلاثة الموجودة في الكروموسوم 21 دلالة تقليدية على متلازمة داون.

ومن ثَمَّ، فإن المتلازمة التي قد تحدُث نتيجةً للتشوُّه الكروموسومي الموضَّح في النمط الكروموسومي المُعطى هي متلازمة داون.

تحدث متلازمة داون نتيجةً لتغيُّر عدد الكروموسومات الجسمية، وهي الكروموسومات التي تكون متماثلة في خلايا الذكور والإناث. ولكن يمكن أن تحدُث التشوُّهات الكروموسومية أيضًا في الكروموسومات الجنسية، التي تكون مختلفة في خلايا الذكور والإناث. نتناول ما يحدث عندما يُغيِّر التشوُّه الكروموسومي عدد الكروموسومات الجنسية في الزيجوت، كما هو موضَّح في الشكل 5.

متلازمة كلاينفلتر من أكثر الأمثلة شيوعًا على المتلازمات الناتجة عن وجود كروموسوم جنسي إضافي. سُمِّيت متلازمة كلاينفلتر بهذا الاسم نسبةً إلى الطبيب هاري كلاينفلتر، الذي يُنسَب إليه الفضل في تحديد سمات هذه المتلازمة التي لاحظها في مجموعة من الذكور لأول مرة. تحدُث متلازمة كلاينفلتر بسبب وجود كروموسوم X إضافي في الذكور، ما يغيِّر الكروموسومات الجنسية لديهم من الكروموسوم التقليدي XY إلى XXY. في النمط الكروموسومي الذي يوضِّحه الشكل 6 الآتي، نلاحظ أنه بالنسبة إلى أزواج الكروموسومات من 1 إلى 22، يوجد كروموسومان، لكن في زوج الكروموسومات 23، يوجد ثلاثة كروموسومات؛ منها كروموسوما X وكروموسوم Y واحد. وبما أن التشوُّه الكروموسومي الوحيد في هذا النمط الكروموسومي هو وجود كروموسوم X إضافي، فإن الطبيب سيتمكَّن من تشخيص المصاب بمتلازمة كلاينفلتر.

من أكثر سمات متلازمة كلاينفلتر شيوعًا طول القامة بشكل أكبر من الطبيعي، والعقم، ونقص شعر الوجه، وزيادة حجم الثدي. يوضِّح الشكل 7 هذه السمات بإيجاز. تُفرِز أجسام الذكور المصابين بمتلامة كلاينفلتر نسبة أقل من الهرمون الجنسي الذكري، التستوستيرون، ما يؤدي إلى تأخُّر البلوغ والعقم. والعقم عند الذكور يعني أن لديهم صعوبة في إنتاج حيوانات منوية سليمة، وهذا أمر ضروري لحدوث الحمل.

مثال ٢: دراسة النمط الكروموسومي لتحديد متلازمة كلاينفلتر

الأنماط الكروموسومية عبارة عن صور لكروموسومات شخص يُمكِن استخدامها لتحديد التشوُّهات الكروموسومية.

ما المتلازمة التي قد تحدث نتيجةً للتشوُّه الكروموسومي الموضَّح في النمط الكروموسومي المُعطَى؟

1. متلازمة كلاينفلتر
2. متلازمة تيرنر
3. متلازمة داون

الحل

التنميط الكروموسومي عبارة عن اختبار لتحديد حجم الكروموسومات وشكلها وعددها في الخلايا الجسمية للشخص. في أي شخص لا يحمل تشوُّهات كروموسومية، يوضِّح النمط الكروموسومي وجود 46 كروموسومًا مُرتبًا في 22 زوجًا متطابقًا وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية، إما XX بالنسبة إلى الإناث وإما XY بالنسبة إلى الذكور. كل كروموسوم له كروموسوم واحد مماثل يكوِّن معه زوجًا. ويتم أيضًا ترتيب أزواج الكروموسومات تنازليًّا حسب الحجم؛ فيأتي أولًا الكروموسوم 1، وهو الأكبر حجمًا، ويأتي أخيرًا الكروموسوم 22، وهو الأصغر حجمًا. يُحدَّد التشوُّه الكروموسومي إذا أظهر النمط الكروموسومي وجود كروموسومات إضافية أو ناقصة، إضافةً إلى وجود أي تغيُّرات في تركيب الكروموسومات.

في الزوج الأخير، توجد ثلاثة كروموسومات جنسية، ما يعني وجود كروموسوم X إضافي. تحدث متلازمة داون ومتلازمة كلاينفلتر بسبب وجود كروموسوم إضافي. ولكن متلازمة داون سببها وجود كروموسوم جسمي إضافي في الكروموسوم 21، في حين أن متلازمة كلاينفلتر سببها وجود كروموسوم X إضافي. في النمط الكروموسومي المُعطى، نلاحظ أن الكروموسوم 21 يحتوي على كروموسومين جسميين فقط.

ومن ثَمَّ، فإن المتلازمة التي قد تحدث نتيجةً للتشوُّه الكروموسومي الموضَّح في النمط الكروموسومي المُعطى هي متلازمة كلاينفلتر.

على الرغم من وجود كروموسوم إضافي في متلازمة كلاينفلتر، فإن هذا لا يعني أن الجنس البيولوجي للشخص هو أنثى. وجود الكروموسوم Y (وجين SRY) في الأشخاص المصابين بمتلازمة كلاينفلتر يعني أنه ستتطوَّر لديهم الأعضاء التناسلية الموجودة في الذكور الحاملين للنمط الكروموسومي XY، إضافةً إلى تطوُّر البِنى الخارجية والداخلية المرتبطة بها. يُصاب بمتلازمة كلاينفلتر 1 من كل 500 إلى 1‎ ‎000 مولود من الذكور.

في متلازمة كلاينفلتر، يمكن أن تأتي كروموسومات X الإضافية من الأم البيولوجية من خلال البويضات التي تحمل الكروموسوم XX بدلًا من X، أو من الأب البيولوجي من خلال الحيوانات المنوية التي تحمل الكروموسوم XY بدلًا من X أو Y. تكون النتيجة النهائية، دون النظر إلى أيُّ الجاميتات يحمل كروموسوم X الإضافي، هي زيجوت يحمل 47 كروموسومًا، منها 44 كروموسومًا جسميًّا، و3 كروموسومات جنسية (XXY). من المثير للاهتمام أنه نظرًا لأن سمات متلازمة كلاينفلتر يمكن أن تكون متوسطة، فإن العديد من الذكور المصابين بمتلازمة كلاينفلتر لا يُشخَّصون على الإطلاق، ويتمتعون بحياة أفضل.

وأخيرًا، قد يُشير التغيُّر في عدد الكروموسومات في الزيجوت أيضًا إلى فقدان كروموسوم جنسي. يعني فقدان كروموسوم جنسي أنه بدلًا من وجود 46 كروموسومًا متوقَّعًا، يوجد 45 كروموسومًا أو أقل. وثمة طريقة مختصرة للتعبير عن الجاميت الذي يحتوي على عدد أقل من الكروموسومات المتوقَّعة بمقدار كروموسوم واحد، وهي . يمثِّل الحرف n المجموعة المتوقَّعة من أزواج الكروموسومات في الجاميت، وهي 23، ويُشير إلى فقدان كروموسوم واحد، كما هو موضَّح في الشكل 8.

المثال الأكثر شيوعًا للمتلازمة التي تحدُث بسبب فقدان كروموسوم جنسي هو متلازمة تيرنر. يوجد في متلازمة تيرنر كروموسوم X واحد فقط بدلًا من الكروموسومين الجنسيين المتوقَّعين. وهذا يعني أن الزيجوت المصاب بمتلازمة تيرنر يحمل 45 كروموسومًا، منها 44 كروموسومًا جسميًّا، وكروموسوم جنسي واحد؛ أي XO. في الخلايا الأنثوية الطبيعية، يوجد كروموسوما X، وهو ما يُشير إلى وجود الكروموسومين XX، لكن في متلازمة تيرنر؛ حيث يُفقد كروموسوم X، يُستخدم الحرف O بديلًا للكروموسوم الناقص.

في الشكل 9 الآتي، يمكن ملاحظة أنه في أزواج الكروموسومات من 1 إلى 22، يوجد كروموسومان، ولكن في زوج الكروموسومات 23، يوجد كروموسوم واحد فقط. وبما أن التشوُّه الكروموسومي الوحيد في هذا النمط الكروموسومي هو فقدان كروموسوم X في الكروموسوم 23، إذن سيتمكَّن الطبيب من تشخيص المصابة بمتلازمة تيرنر.

تتضمَّن أكثر السمات شيوعًا لمتلازمة تيرنر الرقبة العريضة، ووجود عيوب خلقية في القلب والكلى، وفشل وظائف المبيض، والعقم، والتقزُّم. ترتبط معظم السمات المصاحبة لمتلازمة تيرنر بالكروموسوم X الناقص، وهو ما يؤدي إلى انخفاض نسبة الهرمونات الأنثوية، مثل الإستروجين، ونقص نمو المبيضين. قد تفتقر أجسام الإناث المصابات بمتلازمة تيرنر إلى القدرة على النمو خلال مرحلة البلوغ دون استخدام بدائل الهرمونات. وعلى الرغم من أن معظم المصابات بمتلازمة تيرنر لا يعانين من أيِّ مشكلات متعلِّقة بالتعلُّم والذاكرة، فإن بعضهن يواجهن صعوبات في النمو والتعلُّم. يمكن مُعالَجة السمات الجسدية والعقلية الأكثر تحديًا المصاحبة لمتلازمة تيرنر من خلال العلاج الهرموني والدعم التعليمي، حتى تتمكَّن الإناث المصابات بمتلازمة تيرنر من التمتُّع بحياة أفضل.

تؤثِّر متلازمة تيرنر على الإناث فقط، وتصاب بها واحدة من كل 2‎ ‎500 مولودة من الإناث. وتُعَد متلازمة تيرنر التشوُّه الكروموسومي الوحيد الذي يمكن أن يُفقَد فيه كروموسوم. ففي أي حالة أخرى يُفقَد فيها كروموسوم، لا يمكن أن يتطوَّر الزيجوت إلى جنين، ولا يمكن أن يُولَد.

نلخِّص بعض النقاط الرئيسية التي تعلَّمناها.