Chromosomen bevatten genetische informatie in de vorm van genen. De kern van elke menselijke cel, met uitzondering van het ei en het sperma, bevat 46 chromosomen, die 23 paren vormen. Eén chromosoom in elk paar is afgeleid van de moeder en de andere van de vader. In beide geslachten zijn 22 van de 23 paren chromosomen hetzelfde, alleen het resterende paar geslachtschromosomen is anders. Vrouwen hebben twee X-chromosomen (XX) en bij mannen is er één X- en één Y-chromosoom (XY). Bijgevolg is het normale stel chromosomen (karyotype) van het mannetje 46, XY en het vrouwtje - 46, XX.
Chromosomale afwijkingen
Als de fout optreedt tijdens een bepaald type celdeling, waarbij oöcyten en spermatozoa worden gevormd, ontstaan er afwijkende kiemcellen, wat leidt tot de geboorte van nakomelingen met chromosomale pathologie. Chromosomale onbalans kan zowel kwantitatief als structureel zijn.
Ontwikkeling van de seks van een kind
Onder normale omstandigheden leidt de aanwezigheid van het Y-chromosoom tot de ontwikkeling van de mannelijke foetus, ongeacht het aantal X-chromosomen, en de afwezigheid van het Y-chromosoom - tot de ontwikkeling van de vrouwelijke foetus. Afwijkingen van geslachtschromosomen hebben een minder destructief effect op de fysieke kenmerken van het individu (fenotype) dan de anomalieën van de autosomale. Y-chromosoom bevat een klein aantal genen, dus de extra kopieën hebben een minimale impact. Zowel mannen als vrouwen hebben de aanwezigheid van slechts één actief X-chromosoom nodig. Overtollige X-chromosomen zijn bijna altijd volledig inactief. Dit mechanisme minimaliseert het effect van abnormale X-chromosomen, omdat overtollige en structureel abnormale kopieën worden geïnactiveerd, waardoor slechts één normaal X-chromosoom "blijft werken". Er zijn echter enkele genen op het X-chromosoom die inactivatie voorkomen. Er wordt aangenomen dat de aanwezigheid van één of meer twee kopieën van dergelijke genen de oorzaak is van abnormale fenotypen die zijn geassocieerd met onbalans van geslachtschromosomen. In het laboratorium wordt de chromosoomanalyse uitgevoerd onder een lichtmicroscoop met een 1000-voudige vergroting. Chromosomen worden pas zichtbaar als de cel is verdeeld in twee genetisch identieke dochtercellen. Om chromosomen te verkrijgen, worden bloedcellen gebruikt die worden gekweekt in een speciaal medium dat rijk is aan voedingsstoffen. In een bepaald stadium van deling worden de cellen behandeld met een oplossing waardoor ze opzwellen, wat gepaard gaat met "ontrafelen" en het scheiden van de chromosomen. De cellen worden vervolgens op een objectglaasje geplaatst. Terwijl ze opdrogen, breekt het celmembraan met de afgifte van chromosomen in de externe omgeving. Chromosomen zijn zodanig gekleurd dat op elk ervan lichte en donkere schijven (strips) verschenen, waarvan de volgorde specifiek is voor elk paar. De vorm van de chromosomen en de aard van de schijven worden zorgvuldig bestudeerd om elk chromosoom te identificeren en mogelijke anomalieën te identificeren. Kwantitatieve anomalieën treden op als er een tekort aan of overmaat aan chromosomen is. Sommige ziektebeelden die zich als gevolg van dergelijke defecten ontwikkelen, hebben duidelijke tekenen; anderen zijn bijna onzichtbaar.
Er zijn vier belangrijke kwantitatieve chromosomale afwijkingen, die elk geassocieerd zijn met een bepaald syndroom: 45, X - Turner-syndroom. 45, X, of de afwezigheid van een chromosoom van het tweede geslacht, is het meest voorkomende karyotype bij het syndroom van Turner. Personen met dit syndroom hebben een vrouwelijk geslacht; vaak wordt de ziekte bij de geboorte gediagnosticeerd vanwege kenmerken zoals huidplooien aan de achterkant van de nek, zwelling van de handen en voeten en een laag lichaamsgewicht. Andere symptomen zijn een korte gestalte, een korte nek met pterygoidplooien, een brede borstkas met wijd uitlopende tepels, hartafwijkingen en abnormale afbuiging van de onderarm. De meeste vrouwen met het syndroom van Turner zijn steriel, ze hebben geen menstruatie en ontwikkelen geen secundaire geslachtskenmerken, met name de borstklieren. Vrijwel alle patiënten hebben echter een normaal niveau van mentale ontwikkeling. De incidentie van het syndroom van Turner ligt tussen 1: 5000 en 1:10 000 vrouwen.
■ 47, XXX - trisomie van het X-chromosoom.
Ongeveer 1 op 1000 vrouwen heeft karyotype 47, XXX. Vrouwen met dit syndroom zijn meestal lang en dun, zonder duidelijke fysieke afwijkingen. Ze hebben echter vaak een afname van de intelligentiefactor met bepaalde problemen in leren en gedrag. De meeste vrouwen met trisomie X-chromosomen zijn vruchtbaar en kunnen kinderen krijgen met een normale reeks chromosomen. Het syndroom wordt zelden ontdekt vanwege de wazige manifestatie van fenotypische kenmerken.
■ 47, XXY - Klinefelter-syndroom. Ongeveer 1 op de 1.000 mannen heeft het Klinefelter-syndroom. Mannen met een karyotype van 47, XXY zien er normaal uit bij de geboorte en in de vroege kinderjaren, met uitzondering van kleine problemen bij leren en gedrag. Karakteristieke tekenen worden merkbaar tijdens de puberteit en omvatten hoge groei, kleine testikels, gebrek aan spermatozoa en soms onvoldoende ontwikkeling van secundaire geslachtskenmerken met vergrote melkklieren.
■ 47, XYY - XYY-syndroom. Een extra Y-chromosoom is aanwezig bij ongeveer 1 op de 1.000 mannen. De meeste mannen met XYY-syndroom zien er normaal uit, maar ze hebben een zeer hoge groei en een laag niveau van intelligentie. Chromosomen in vorm lijken op de letter X en hebben twee korte en twee lange armen. Typerend voor Turner-syndroom zijn de volgende afwijkingen: een isochromosoom op de lange arm. Tijdens de vorming van eieren of spermatozoa, vindt de scheiding van chromosomen plaats, in overtreding van de divergentie waarvan een chromosoom met twee lange schouders en een volledige afwezigheid van korte chromosomen kan verschijnen; ring chromosoom. Het wordt gevormd als gevolg van het verlies van de uiteinden van de korte en lange armen van het X-chromosoom en de verbinding van de resterende secties met de ring; deletie (verlies) van een deel van de korte arm door een van de X-chromosomen. Afwijkingen van de lange arm van het X-chromosoom veroorzaken meestal disfunctie van het voortplantingssysteem, bijvoorbeeld vroegtijdige menopauze.
Y-chromosoom
Het gen dat verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van het mannelijke embryo bevindt zich op de korte arm van het Y-chromosoom. Deletie van de korte arm leidt tot de vorming van een vrouwelijk fenotype, vaak met enkele tekenen van het syndroom van Turner. Genen op de lange schouder zijn verantwoordelijk voor de vruchtbaarheid, dus eventuele deleties hier kunnen gepaard gaan met mannelijke onvruchtbaarheid.