klinisk information

en 25-årig kinesisk man (IV-1) gift med en icke-konsanguineous kvinna med normala kromosomer (IV-2). Detta par hade en son (V-1) som dog vid 6 månader gammal utan obduktion. Tidigare kromosomanalys indikerade att V-1 hade en 45,XY,der(14;15)(q10;q10) karyotyp. Föräldrarna till propositus (IV-1) är fenotypiskt normala första kusiner (III-1, III -2). Deras föräldrar, en ömsesidig farbror och båda morföräldrar var inte tillgängliga för cytogenetisk analys (Fig. 1). Mental tillståndsundersökning utfördes på IV-1 av en psykiater.

karyotypanalys

fluorescens in situ hybridisering (FISH)

Spermkromosomer från patient III-1 och IV-1 analyserades av FISH. Spermaprover bedömdes för volym, koncentration och rörlighet enligt Världshälsoorganisationens kriterier. Efter spermaanalys isolerades gradvis mobila spermier och tvättades två gånger i fosfatbuffrad saltlösning (pH 7.4) och centrifugeras vid 1500 rpm i 11 min. Pellets fixerades med 5 ml ättiksyra / metanolblandning (1: 3) under minst 30 min vid 4 msk C. alikvoter (40-50 kg) av den resulterande suspensionen av kärnor smordes på kalla förrenade glidbanor. Kärnans dekondensation utfördes i 1 N NaOH för 2 min. Glidbanorna försämrades sedan av en graderad etanolserie (70 %, 90 %, 100 %) och denatureras med 0,25% formamid i 2xSSC följt av hybridisering över natten med en kombination av kommersiellt tillgängliga sonder. Två uppsättningar sondblandningar användes i denna studie. Dubbelfärgad fisk utfördes med användning av locusspecifika sonder (LSP) och Tel-sonder från Vysis (Vysis, Downers Grove, IL, USA). För patient IV-1 och III-1 användes Telvysionssond 14Q (D14S1420,Spectrum Red) för 14q32.33 och Telvysionssond 15Q(D15S120, Spectrum Green) för 15q26.3.

för att undersöka närvaron av interkromosomal effekt utfördes TRIPPELFÄRGAD fisk med användning av den andra sondblandningen, som består av kommersiella satellit – (DNA) – sonder från Vysis, inklusive kromosomer 18, X och Y (CEP 18, spektrum blå/CEP X, spektrum grön/CEP Y, spektrum röd). Post-hybridisering tvättar ingår 2 min i 0.4 xSSC/0.3% NP-40 (pH = 7) vid 72 C, följt av 1 min i 2xssc / 0.1% NP-40 (pH = 7) vid rumstemperatur. Slides var täckta med DAPI II (Vysis). Endast intakta spermatozoer med en liknande grad av dekondensation och tydliga hybridiseringssignaler fick poäng. Alla störda eller överlappande spermatozoer utesluts från analys. Diabilder med hybridiseringseffektivitet på 99% och mer analyserades. 1000 spermkärnor analyserades per patient.

Array comparative genomic hybridization (aCGH)

Array comparative genomic hybridization (aCGH) har införts i klinisk diagnos för att snabbt upptäcka genomomfattande vinster och förluster med högre upplösning . Det är en metod med hög genomströmning som upptäcker ändringar av kopianummer till en upplösning på till och med så låg som 1 Kb. För aCGH-analys extraherades DNA från perifert blod . aCGH-analys utfördes med användning av 8 60 k-kommersiella matriser (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA).

dataanalys

den statistiska analysen utfördes med hjälp av SAS-systemet (2002-2003, SAS Institute Inc. Cary, NC). Chi-kvadrerat test användes för meiotisk segregeringsanalys. Ett sannolikhetsvärde på mindre än 0,05 (P < 0,05) ansågs vara statistiskt signifikant.

resultat

karyotypanalysen utfördes på fyra medlemmar i familjen och upptäckte två olika karyotyper av Robertsonian translokation. Resultaten visas nedan. III-1 och III-2 var heterozygot medan IV-1 var homozygot.

• III-1: 45,XY,der(14;15)(q10;q10)

• III-2: 45,XX,der(14;15)(q10;q10)

• IV-1: 44,XY,der(14;15)(q10;q10), der(14;15)(q10;q10)

• iv-2: 46,XX

eftersom patienten (IV-1) har ett symptom på apati, hänvisade vi honom till en psykiater för en grundlig mental statusundersökning. Patienten hade ingen psykiatrisk historia och förblev samarbetsvillig under den psykiatriska intervjun. Hans tankeprocesser var linjära, logiska och konsekvent målinriktade och hans bedömning var intakt. Därför observerades inga psykiatriska symtom. Dessutom avslöjade neurologikonsultation inga fokala neurologiska underskott. Resultaten av kraniocerebral datortomografi (CT) och ländryggspunktur (LP) var normala. Elektroencefalografi (EEG) visade inga tecken på anfallsaktivitet.

aCGH-analysen på IV-1 upptäckte en 2,03 Mb duplicering i området q11.1-q11.2 på kromosom 15 (Fig. 3). Enligt Copy number variation database (CNVdb) är denna duplicering en kromosomal polymorfism i normal population. Eftersom IV – 1 är en är homolog Robertsonian translokationsbärare och hans två derivatkromosomer kom från samma Robertsonian translokationsbärare, spekulerade vi att var och en av de två derivatkromosomerna skulle ha en 2.03 Mb duplicering i området q11.1-q11.2 på kromosom 15.

för analys av spermierna i III-1 och IV-1 bedömdes spermaprover från de två olika Robertsonian-translokationsbärarna (III-1 och IV-1) för volym, koncentration och rörlighet enligt Världshälsoorganisationens kriterier. Volymen, koncentrationen och rörligheten hos spermier i III-1 reduceras avsevärt på grund av hans ålderdom. Däremot är de alla normala I IV-1 (Tabell 1). Vi analyserade vidare de meiotiska segregationsmönstren i dessa två olika Robertsonian translokationsbärare. I heterozygoten Robertsonian translokationsbärare (III-1) var frekvensen av normala/balanserade spermatozoer till följd av alternativ segregering 79,9% medan frekvensen av obalanserade spermatozoer till följd av intilliggande segregering var 20,1 %, vilket är signifikant högre än normalpopulationen (Tabell 2). Däremot var frekvensen av balanserade spermatozoer i homozygoten Robertsonian translokation (IV-1) 99,7% medan frekvensen av obalanserade spermatozoer endast var 0,3%, vilket liknar normala populationer (Tabell 2). Dessa data visade där nästan alla spermier av Robertsonian translokation homozygoter balanserades medan de av heterozygoter hade en procentandel av obalanserad. Dessutom visade kromosomanalys av IV-1s spermier antingen en 22,X,der (14;15) karyotyp eller 22,Y,der(14;15) karyotyp som stödde vår spekulation. Såsom visas i Fig. 4 pekade pilen en sperma med fyra fluorescenssignaler (två röda och två gröna) vilket tyder på att denna sperma har två derivatkromosomer av der(14;15). Dessa data tyder på en potentiell mekanism för speciering hos människor via Robertsonian translokation.

påverkan av translokerade kromosomer på synapserna och disjunktionen av andra kromosomer kallas en interkromosomal effekt (ICE) . För att bestämma om IS var närvarande analyserades nullisomi -, disomi-och diploidhastigheterna för kromosomer 18, X och Y i båda Robertsonian translokationsbärare (tabell 3). I heterozygoten Robertsonian translokationsbärare (III-1) var det en signifikant ökning av graden av könskromosomaneuploidi och diploid. Däremot förblev förekomsten av spermatozoa med nullisomi, disomi och diploid för könskromosomerna i Homozygoten Robertsonian translokation (IV-1) lik normala populationer (tabell 3) . Dessa data tyder på att ICE endast presenterar i vissa Robertsonian translokationsbärare.

diskussion

Rob-translokation bär är fenotypiskt normala eftersom de är involvera förlust endast av kort armmaterial. Många sådana omarrangemang i naturliga populationer av olika arter är kända. Robertsonian omarrangemang kan öka polymorfismer i en art, ge material för naturligt urval och till och med leda till speciering . Det har hävdats att de typer av kromosomarrangemang som förekommer som polymorfismer eller som fasta permanenta heterozygoter alltid involverar meta – eller submetacentriska kromosomer. De som skiljer arter och tjänar till att isolera dessa arter involverar telocentriska eller akrocentriska kromosomer, som är självsteriliserande . I vår studie var IV-1, som är en homolog Robertsonian translokationsbärare, frisk och hade ett balanserat kromosomalt komplement. Bedömning av ett spermaprov från visade normal spermiemorfologi och motilitet. Ännu viktigare, 99.7 % av hans spermier är normala eller balanserade (Tabell 2) och det fanns ingen interkromosomal effekt (tabell 3).

Multicolor fisk på dekondenserade spermkärnor möjliggör en snabb analys av meiotisk segregering i spermier av translokationsbärare, vilket ger information om den exakta mängden normal/balanserad Sperma . Sådan information är utan tvekan viktig inte bara för grundläggande cytogenetisk forskning utan också för reproduktiv rådgivning av Robertsonian translokationsbärare. t (14;15) är sällsynta Robertsonian translokationer. Våra data bekräftade tidigare studier som visade att alternativ segregering var oftare än intilliggande segregationer i Robertsonian translokationer bärare . De meiotiska segregeringsmönstren och interkromosomala effekterna i två Robertsonian translokationsbärare är emellertid olika (tabell 2). Dessa resultat överensstämmer med tidigare publicerade data . Den höga förekomsten av den alternativa segregationen beror förmodligen på cis-konfiguration av trivalenten under meios, vilket gynnar en alternativ segregering i alla Robertsonian-translokationer . Även om en Robertsonian translokationsbärare har ett fullständigt genetiskt komplement, minskar deras produktiva kondition på grund av hög sannolikhet för genetiskt obalanserade gameter.

den interkromosomala effekten kan förklaras av bildandet av heterosynapser mellan kromosomer som är involverade i translokationen och könsblåsan, vilket också kan involvera andra kromosomer . Is är fortfarande kontroversiell i litteraturen. Vissa publikationer har angett sin närvaro med Robertsonian translokation medan andra inte visade några bevis på detta fenomen . I vår studie observerade vi högre förekomst av aneuploidi för sexkromosomer i spermatozoa i heterozygoten Robertsonian translokation men inte homozygoten Robertsonian translokation vilket tyder på att IS endast presenterar i vissa Robertsonian translokationsbärare.

Robertsonian omarrangemang är vanliga kromosomala förändringar som kan leda till snabb och effektiv reproduktiv isolering mellan karyotypiskt liknande populationer, särskilt när många Robertsonian metacentriska kromosomer uppvisar monobrachiala homologier . Homozygota Robertsonian-translokationer har rapporterats av flera grupper och systemiskt granskats av O ’ Neill-gruppen . Dallapiccola et al. rapporterade ett foster med två T(14;21) kromosomer. De närstående föräldrarna var heterozygota för samma translokation. Martinez et al. rapporterade tre vuxna syskon homozygot för t(13;14). Deras föräldrar var kusiner och båda var heterozygota bärare. Rajangam et al. hittade en unik DS karyotyp 45, XY, der(14;21)pat, der (14; 21)Matta, +21mat. Även om translokation heterozygositet är förknippad med meiotiska störningar, vilket leder till infertilitet och subfecunditet, bör det inte ha någon effekt på meios. Här rapporterade vi en man med en 44,XY,der(14;15)(q10;q10), der(14;15)(q10;q10) karyotyp. Robertsonian translokation kan ge material för evolution. Långvarig isolering av en grupp individer som är homozygota för en viss Robertsonian translokationskromosom kan teoretiskt leda till upprättandet av en ny mänsklig underart som har ett fullständigt genetiskt komplement i 44 kromosomer. Även om karyotypiska skillnader mellan arter länge har erkänts, är frågan om dessa mutationer spelar en kausal roll i speciering fortfarande obesvarad . I vår studie, alla spermier av Robertsonian translokation homozygoter balanserades medan de av heterozygoter hade en procentandel av obalanserade som implicerade av en potential av homozygositeten hos Robertsonian translokationer för speciering.