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Universidade Federal do Triângulo MineiroInstituto de Ciências Biológicas e Naturais (ICBN)
Disciplina de Citogenética
Professoras Roseane Lopes da Silva Grecco e Marly Aparecida Spadotto Balarin
ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS E
INFERTILIDADE
Juliana de Morais Palmieri da Silva&
Lais de Melo Valente Curso de Biomedicina
Uberaba - MGNovembro/2014
Alterações no cariótipo que podem gerar
infertilidade ou abortamento de repetição
Artigo Original
Introdução
O que é citogenética ?
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“Era do Bandamento”
Técnica que produz bandas horizontais com diferentesintensidades de coloração.
O padrão de bandas é individualmente específico docromossomo e permitiu a identificação de cada cromossomo.
Tornou-se possível o reconhecimento de anormalidadesestruturais associadas a síndromes genéticas específicas.
IntroduçãoA
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Investigação pré-natal de doenças genéticas
Detecção de anormalidades cromossômicas emindivíduos que apresentam alterações clínicasindicativas de doenças genéticas
Problemas de fertilidade e aborto habitual
Tumoral
Introdução
Para a realização do estudo citogenético AL
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Fazer uma revisão da literatura apresentando os aspectos importantes
e controversos da citogenética na infertilidade.
Objetivo
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Metodologia
Revisão bibliográfica a partir dos dados PubMed, Medline eEnsembl;
Foram utilizados os seguintes termos: infertilidade,abortamento de repetição, heterocromatina e cromossomos;
Não existiu um critério relevante para o período em que asbuscas foram realizadas;
Foram selecionados aqueles que possuíam um título e resumorelevantes com o contexto do trabalho;
Foram consultadas as diretrizes da Sociedade Americana deMedicina Reprodutiva.
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Heterocromatina
Heterocromatina constitutiva
Heterocromatina facultativa
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Figura 1 – Ideograma dos cromossomos humanos pelo bandamento G.
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InfertilidadeÉ a incapacidade de conseguir uma gravidez
dentro de um determinado período de tempo ou
a falha repetida de levar uma gravidez a termo
Primária
Secundária
Metodologia
Dentre as principais causas de infertilidade
o decréscimo na produção de espermatozoides,
a obstrução ductal;
a incapacidade de depositar o esperma na vagina,
o sêmen anormal;
fatores imunológicos.
Fatores femininos
(cerca de 50%)
a patologia das trompas de Falópio;
amenorreia e anovulação;
distúrbios ovulatórios menores;
fatores uterinos e cervicais;
fatores vaginais;
fatores imunológicos;
fatores metabólicos e nutricionais.
Idiopática ou desconhecida (em menos de 10%).
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Fatores masculinos
(cerca de 40%)
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50% translocações equilibradas;
24% a translocações Robertsonianas;
12% a mosaicismo de alterações nos cromossomos
sexuais
E as demais consistiam em inversões e outras alterações
esporádicas.
Alterações cromossômicas em casais com
abortamento habitual
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Quando são examinadas grandes amostras de indivíduos da mesma
espécie, é comum observar a presença de variações nos blocos de
heterocromatina constitutiva. Essas variações são consideradas normais e
podem ser observadas em até 30% da população.
A inversão pericêntrica da região de heterocromatina constitutiva do
cromossomo 9 é considerada uma variação da normalidade dentro da
população, uma vez que raramente produz alterações fenotípicas em seus
portadores.
As inversões pericêntricas envolvendo o cromossomo 9 são as mais
frequentes, correspondendo a mais de 30% de todas as inversões
cromossômicas encontradas, sendo que apenas aquelas de grandes blocos
desse cromossomo poderiam apresentar efeitos patológicos como
infertilidade, abortos recorrentes e malformações congênitas.
A inversão do cromossomo 1 corresponde a cerca de 5% das inversões
encontradas e a do cromossomo 16 a 0,5%, sendo esta última patológica
e encontrada em casos de leucemia mieloide aguda.
Discussão
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A heterocromatina constitutiva apresenta o mais notávelheteromorfismo cromossômico devido a variações em seucomprimento.
Muitos estudos foram realizados com o intuito de relacionar essasvariações a alterações fenotípicas, ao surgimento de neoplasias, aoaumento da incidência de aberrações cromossômicas, a malformaçõescongênitas e aos atrasos no desenvolvimento físico e mental,produzindo informações contraditórias e mantendo o assunto sem umadefinição precisa.
O mecanismo de origem da inversão do cromossomo 9 é altamentecomplexo28. Sugere-se, então, que tal inversão teria efeitointercromossômico, ocasionando uma alta incidência de erros mitóticose aneuploidias, como, por exemplo, a trissomia 21.
Com a crescente busca de assistência médica para a identificação ecorreção de problemas de fertilidade, muitos são submetidos ao examecitogenético para a avaliação das alterações cromossômicas, e dadossobre a relevância dos polimorfismos cromossômicos das regiões deheterocromatina constitutiva, consideradas variações normais napopulação, podem ser decisivos para a determinação causal da
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Conclusão
Mosaicismo incomum de isodissomia uniparentalmaterna do cromossomo X com rearranjo
assimétrico do cromossomo Y
Conceitos Básicos
Isodissomia: é um dos dois tipos de dissomia (heterodissomia ouisodissomia), na qual o par de cromossomos possui uma mesmaorigem, ou seja, é herdado apenas de um dos pais. Na isodissomia eleé originado de uma duplicação de apenas um dos cromossomos de umdos pais;
Azoospermia: trata-se da ausência/não detecção deespermatozoides no sêmen. Pode ser diagnosticada mediante arealização de um espermograma;
Oligoastenoteratozoospermia: alteração de três variáveis nosêmen:
Teratospermia é a presença de menos de 4% deespermatozoides com morfologia normal;
Astenospermia é motilidade menor do que 50% deespermatozoides progressivos;
Oligospermia trata-se de baixa quantidade deespermatozoides no sêmen.
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Objetivos do artigo
Verificar o mosaicismo complexo de cromossomos sexuais;
Sugerir hipóteses para explicar a ocorrência do cromossomo Y
derivativo e da geração de uma linhagem celular mosaica.
-OBS.: trata-se do primeiro estudo
confirmatório para verificar a
origem de um mosaicismo de
cromossomos sexuais (cromossomos
X isodissômicos), 46,XX e 45,X com
um cromossomo Y rearranjado.
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Introdução
Causas genéticas de infertilidade masculina:
Anormalidades cromossômicas em 6% dos casos;
Microdeleções no cromossomo Y: responsáveis por falhas naespermatogênese em 5 a 20% dos homens com azoospermia;
Anomalias estruturais no cromossomo Y têm sido observadasem 10 a 20% dos homens com infertilidade por azoospermia nãoobstrutiva, sendo as mais comuns:
Cromossomo Y isodicêntrico (Yidic);
Isocromossomo Y (duplicações em Yp e deleções em Yq ouvice-versa);
Homens inférteis com azoospermia comumente apresentam:
Microdeleções associadas à região do fator de azoospermia(AZF), localizado no cromossomo Y;
Mosaicismo dos cromossomos sexuais;
Rearranjo dos cromossomos sexuais;
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Mosaicismos dos cromossomos sexuais como 45,X, 47,XXY e/ou46,XY são frequentemente observados em conjunto com anomalias docromossomo Y, podendo ser originados:
Durante a meiose de bivalentes X-Y anormais;
Ou como resultado de um erro pós-zigótico
- OBS.: o cromossomo Y é estruturalmente instável durante adivisão celular;
Assim, fenótipos clinicamente diferentes são observados como:
Síndrome de Turner;
Síndrome de Klinefelter;
Genitália ambígua;
Reversão sexual;
Disgenesia gonadal mista;
Insuficiência espermatogênica;
Fenótipos masculino ou feminino normais.
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YIntrodução
Paciente do sexo masculino, de 35 anos de idade, 1,76 m de altura,76 kg e IMC de 24,5 kg/m², com fenótipo e inteligência normais;
Avaliação hormonal:
Níveis ⇧ de FSH e LH;
Níveis séricos de testosterona e estradiol normais;
Avaliação andrológica:
Volume testicular, em ambos os lados, reduzido para 10 mLno TE e 12 mL no TD;
O mosaicismo descrito nesse estudo é incomum (mosaicismocomplexo de cromossomos sexuais) e envolve linhagens celulares46,XX (isodissômica e predominante) e 45,X com um rearranjo rarodo cromossomo Y (duplicação-deleção assimétrica);
O cariótipo (“definitivo”) do paciente estudado foi 46,XX[50]/
45,X[25]/46,X,der(Y)(pter→q11.222::p11.2→pter)[25];
O rearranjo raro gerou um cromossomo Y derivativo, com umadeleção na região Yq11.222 e uma duplicação na região Yp11.2
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Estudo do caso - paciente
Cariótipo “inicial” do paciente: 46,XX [15]/ 45,X [3]/ 46,XY [12].
OBS.: o sexo fenotípico e o desenvolvimento sexual dos pacientes
com mosaicismo de cromossomos sexuais dependem da presença do
cromossomo Y.
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Estudo do caso - paciente
Materiais & Métodos + Resultados
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1) ANÁLISE CITOGENÉTICA
Foram preparados cromossomos de alta resolução (nível de 700
bandas) a partir de culturas de células sanguíneas;
Foram analisadas 100 metáfases do paciente e 20 metáfases de seus
pais;
Técnicas-padrão (convencionais) utilizadas:
Bandamento C;
Coloração Da/DAPI;
Técnica de hibridização fluorescente in situ (FISH)
Utilizada em 20 metáfases mediante sondas específicas para o
cromossomo Y
CEP Y Sat III Spectrum Green/ CEP Y Alpha Spectrum
Orange
LSI SRY Spectrum Orange/ CEP X Spectrum Green
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Análise Citogenética - RESULTADOS
Determinação do cariótipo real do paciente (46,XX[50]/45,X [25]/
46,X,der(Y)(pter→q11.222::p11.2→pter)[25]) mediante a utilização
de bandamento GTL;
Características do cromossomo Y derivativo:
Monocêntrico;
Sem a região de heterocromatina Yq12;
Utilização de sonda de FISH específica para o gene SRY ⇨ sinais
fluorescentes em ambas as extremidades finais do cromossomo Y
derivativo = duplicação do gene SRY.
- OBS.: os cariótipos de ambos os pais do paciente foram normais.
Materiais & Métodos + Resultados
Fig. 1. Cariótipo citogenético parcial, com bandas C, e análise por FISH. A Idiogramado cromossomo Y normal (à esquerda), cromossomo Y derivativo do paciente combandeamento GTL (no meio) e o idiograma reorganizado (à direita) mostrando a regiãoYp11.2 duplicada e a deleção abaixo da região Yq11.222. B Bandeamento G e Cbandeamento C, ambos mostrando a localização do centrômero do cromossomo Yderivativo (der(Y)) e uma deficiência de heterocromatina no braço longo docromossomo Y (Yq). D Análise por FISH mostrando que o der(Y) possui ummonocentrômero com sinais vermelhos e uma região Yq12 deletada sem a marcaçãopelo sinal verde (CEP Y Alpha Spectrum Orange/CEP Y Sat II Spectrum Green[sondas]). E O cromossomo derivativo Y apresentou o gene SRY duplicado, mostradopelos sinais fluorescentes vermelhos (seta vermelha, LSI SRY Spectrum Orange/CEP XSpectrum Green).
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YMateriais & Métodos + Resultados
Bandeamento GTL
O bandeamento GTL é um bandeamento G obtido através de
tratamento com tripsina e coloração com Leishman.
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YMateriais & Métodos + Resultados
2) ANÁLISE ALÉLICA DOS CROMOSSOMOS X
Amostras: DNA genômico extraído de sangue periférico do
paciente e de seus pais;
Foram amplificados produtos de 18 loci dos cromossomos sexuais
e 12 loci dos cromossomos 13, 18 e 21 ⇨ marcadores de pequenas
sequências em repetição (STR: short tandem repeat);
Utilizou-se eletroforese por capilaridade para realizar tal análise.
Objetivo da técnica: esclarecer a origem da linhagem celular
mosaica 46,XX;
Resultados
Detectou-se a isodissomia materna dos cromossomos X;
Dos 18 loci de CS, todos os alelos relacionados ao cromossomoX do paciente eram concordantes com os alelos maternos;
Dentre esses, 4 marcadores de sequências STR com certezatinham origem materna;
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YMateriais & Métodos + Resultados
Tab.2. Comparação do tamanho dos alelos (em pares de bases) entre o paciente e seus pais, examinados por QF-PCR utilizando os produtos de marcadores de microssatélites nos cromossomos 13, 18, 21, X e Y.
Os marcadores STR em negrito mostram alelos isodissômicos que claramente possuem origem materna.
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3) ANÁLISE de MICRODELEÇÕES do CROMOSSOMO Y
Quatro rodadas de PCR-multiplex: DNA do paciente + controle
positivo normal do sexo masculino + controle negativo normal do
sexo feminino;
Condições de ciclo da PCR:
Desnaturação inicial a 95ºC, por 10 minutos;
35 ciclos a 95ºC, por 10 minutos;
35 ciclos a 62ºC, por 90 segundos;
35 ciclos a 65ºC, por 90 segundos;
Extensão final a 65ºC, por 10 minutos
Eletroforese em gel de agarose NuSieve® a 3% + iluminação UV
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YMateriais & Métodos + Resultados
Tabela 1. Resumo de informações dos marcadores das sequências STS (sequence-tagged site)
e dos primers utilizados para a análise de microdeleções nas regiões do fator de azoospermia
(AZF).
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Análise de Microdeleção do Cromossomo Y - RESULTADOS
Dos 18 loci de CS: 15 eram marcadores de sequências STR nocromossomo Y;
Dessas 15, 12 loci não detectados nas regiões AZFb e AZFc
Indicação: deleção completa desde Yq11.222 até Yq11.223,incluindo:
O loci para o gene SRY (sY14);
Região do fator a de azoospermia (AZFa) (sY86 e sY84);
O estabelecimento do real cariótipo do paciente só foi possívelmediante a união de:
Resultados de citogenética;
Citogenética molecular;
Análise de localização dos loci STS deletados
Materiais & Métodos + Resultados
Fig.2. Análise de PCR-multiplex com os marcadores das sequências STR para
microdeleções na região do
fator de azoospermia (AZF).
A amostra do paciente
apresentou a eliminação com-
pleta das regiões dos fatores b
e c de azoospermia (AZFb e
AZFc). A amostra do pai do
paciente não apresentou
microdeleções para nenhum
dos sítios/locus testados. Paraa
localização dos diferentes
marcadores da sequênciaSTS, consulte a tabela 1.
L: escala de DNA (marcadores); B: branco; Fe: controle negativo feminino ; M:controle positivo masculino; P: paciente; Fa: pai do paciente; ZFX: motivoproteico dedo de zinco do cromossomo X.
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YMateriais & Métodos + Resultados
4) ANÁLISE por HIBRIDIZAÇÃO GENÔMICA COMPARATIVA
BASEADA em ARRANJO (aCGH ou CGHarray)
Essa técnica permite a identificação de alterações cromossômicas
desbalanceadas por meio da análise de todo o genoma;
Objetivo da técnica: regiões duplicadas e deletadas no cromossomo
Y derivativo rearranjado.
Resultados
⇧ relativo da proporção de cromossomos X (devido à linhagem46,XX);
Perda parcial de material do cromossomo Y;
Conclusões a respeito do Y(der):
Duplicação a partir da região Yp terminal até Yp11.2 -~5,65 Mb;
Deleção a partir de Yq11.222 até Yq terminal - ~41,95Mb
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YMateriais & Métodos + Resultados
Fig. 3. O perfil de CGH para o paciente apresenta médias de dados
altamente combinados e um
elevado sinal na proporção
log2 (0-1.0) no eixo Y para o
cromossomo X devido à alta
proporção de células da linha-
gem 46,XX (50%) (painéis
superior e central,setas verme-
lhas). O perfil para o cromos-
somo Y derivativo mostra um
sinal deletado/excluído, exibi-
do como <0 na trama da pro-
porção log2, localizado abaixo
da região Yq11.222 e contendo aproximadamente 41,95 Mb de tamanho
(41.950 pb) (painéis central e inferior, setas verdes).
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YMateriais & Métodos + Resultados
Discussão + Conclusão
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Nenhuma doença complexa foi detectada, exceto a azoospermia;
Cromossomo Y derivativo
Duplicação parcial da região Yp;
Duas cópias do gene SRY;
Deleção das regiões de AZFb e AZFc inteiras
Três linhagens celulares
46,XX
45,X
46,X,der(Y)
Mecanismos do cromossomo Y isodicêntrico e isocromossomo Y
Envolvidos na ativação de cruzamento (crossover)
intracromátides ou intercromátides e em vias de não
cruzamento (não-crossover), sendo a transmissão dessa via por
meio de genes palíndromos
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YDiscussão + Conclusão
A repetição de sequências palindrômicas entre cromátides irmãs oucromátides do cromossomo Y derivativo poderia causar:
Sinapses
Recombinação durante a prófase da meiose I paterna
Recombinação somática inadequada na mitose pós-zigótica
A dissomia uniparental (DUP) pode resultar de
Resgate da trissomia
Duplicação da monossomia
Complementação gamética
Formação do zigoto com isodissomia do cromossomo X
Quatro conceptos possíveis
46,XY
46,X,der(Y)
47,XXY
47,XX,der(Y)
Fig.4. Representação esquemática da geraçãodo cromossomo Y derivativo e da formação deuma linhagem celular mosaica. Para o gametapaterno, o cromossomo Y derivativo poderiaser gerado por meio da sinapse pararecombinação homóloga entre cromátidesirmãs ou pela recombinação intracromátidedurante a prófase da meiose I paterna. A trocade cromátides desiguais pode resultar nogameta paterno apresentando a duplicaçãosegmentar do braço curto do cromossomo Y(Yp) e deleção no braço longo do cromossomoY (Yq) (A) Alternativamente, a recombinaçãoinadequada pode ocorrer em um zigoto normaldurante a mitose pós-zigótica, durante odesenvolvimento embrionário precoce (C, D).Para os gametas maternos, uma não disjunçãona meiose materna pode resultar em gametas23,X ou 24,XX (com dissomia), e assimlinhagens 46,XX e 45,X podem se originar deum zigoto 47,XXY durante a divisão celularpós-zigótica. (B, C). Outro mecanismopossível é a derivação de um zigoto46,X,der(Y) a partir das linhagens 45,X e46,XX, após a fertilização (D).
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Cromossomo X fruto da dissomia uniparental materna ⇨ provável
origem do efeito de imprinting genômico (certos genes são expressos
por apenas um do alelos) em mulheres normais;
Há possibilidade de alenos menos expressos estarem escondidos
para os marcadores das sequências STR do cromossomo X;
Mecanismo mais plausível para o cariótipo desse paciente
Produção do cromossomo Y derivativo na meiose I paterna ou
no início da embriogênese
Seguida da gerãção de uma linhagem 45,X
Resultando em uma linhagem 46,XX devido à duplicação
monossômica ou a uma não disjunção mitótica
A expressão do gene SRY duplicado poderia afetar o
desenvolvimento urológico masculino;
A linhagem 46,XX teria menos efeito pois foi gerada em divisões
pós-zigóticas tardias (após a determinação do sexo genotípico)
Correlações possíveis
Manifestações clínicas ⇨ proporção de células 45,X
Possibilidade de isodissomia do cromossomo X ⇨ cariótipo46,XX
- OBS.: a linhagem 45,X deveria elucidar mosaicismo,quimerismo e dissomia uniparental (DUP) em casos de MCS46,XX
Proposta
Técnica de análise dos fragmentos alélicos ⇨ melhorar aconfiabilidade da rotina clínica do diagnóstico citogenético
Conclusão final
Rotina citogenética + técnicas moleculares ⇨ determinação daorigem desse mosaicismo + rearranjo cromossômico
Utilidade: reduzir erros diagnósticos durante oaconselhamento genético
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Referências Bibliográficas
Disponível em
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togen%C3%A9tica%20PdC.pdf>. Acesso em 20/11/2014, 16h49min;;
Disponível em
<http://www.medicinenet.com/script/main/art.asp?articlekey=5464>. Acesso
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ntnt01returnid=57>. Acesso em 22/11/2014, às 18h06min;
Disponível em <
http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/.../DoutoradoAnaCarolinaLaus.pdf
>. Acesso em 22/11/2014, às 18h33min;
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yoyhKr_RcI&sig=LHjjwY_8q20GZ1Kbv3Pi3tbAJ5I&hl=pt-
BR&sa=X&ei=oPNwVMGhIILksAS14oBQ&ved=0CCMQ6AEwAQ#v=on
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Disponível em <http://files.bvs.br/upload/S/0100-
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