CARIOTIPO HUMANO

PIURA - PERU | 2015

OBJETIVO

El objetivo de esta prctica es el estudio del cariotipo humano. Se pretende que el alumno aprenda a elaborar cariogramas y a distinguir el cariotipo normal de cariotipos que reflejan alteraciones cromosmicas, obtenidos de individuos que presenten diferentes sndromes.

INTRODUCCINEl anlisis cromosmico ha proporcionado un conocimiento bsico de los cambios genticos responsables de las cromosomopatas y, en el caso del cncer, de los procesos que suceden durante la transformacin maligna de las clulas tumorales. Durante las ltimas dcadas se han descrito un elevado nmero de alteraciones cromosmicas recurrentes frecuentemente asociadas con subtipos tumorales particulares. Adems, estas aberraciones citogenticas han contribuido a establecer en muchos casos el pronstico de la enfermedad y en algunos incluso indicar tratamientos especficos. Por todo ello, muchas decisiones teraputicas estn basadas en estos hallazgos genticos.

MARCO TERICO

LOS CROMOSOMAS Y EL CARIOTIPOLos cromosomas son las estructuras en que se organiza la cromatina nuclear que permiten el ordenamiento, distribucin y pasaje del material gentico de una generacin a la otra. Por lo tanto estos tienen una expresin dinmica en las distintas fases del ciclo celular. En la mitosis estas estructuras comienzan un proceso de compactacin que alcanza su mximo nivel en la metafase. Los cromosomas se tien fcilmente cuando estn condensados y pueden ser individualizados con el microscopio ptico. Cada cromosoma contiene una molcula de ADN lineal asociado a distintas protenas y el contenido de genes es variable aunque est en relacin con su tamao. Por eso, cualquier alteracin en el nmero o en la estructura de los cromosomas puede ser causa de enfermedades. Para la deteccin de estas alteraciones se desarrollaron numerosas tcnicas y todas ellas requieren de un observador entrenado que las interprete. La citogentica es la rama de la biologa que se encarga del estudio de los cromosomas y sus anomalas. Los humanos tenemos un nmero total de 46 cromosomas pero este nmero vara segn las especies. Los 46 cromosomas estn constituidos por 23 pares y cada miembro del par proviene de un progenitor. El cariotipo representa la constitucin cromosmica de un individuo y es un estudio de rutina en gentica mdica. Los cariotipos pueden informarse presentando todos los pares cromosmicos ordenados de acuerdo a su forma y tamao, que en un principio eran recortados de la fotografa de una metafase. Actualmente aunque existen analizadores automticos que abrevian en trabajo, los ojos expertos del citogenetista resultan irremplazables. De los 23 pares, el par de cromosomas sexuales es sealado por separado para indicar el sexo del individuo. Entonces, para citar el cariotipo de un individuo se indica primero el nmero total de cromosomas y seguidamente los componentes del par sexual, precedidos de una coma. As, el cariotipo normal de un varn se escribe 46,XY y el de una mujer 46,XX. Las anomalas cromosmicas son una causa importante de abortos espontneos, retardo mental y malformaciones.

EL CULTIVO CELULAR Y EL PROCESAMIENTO DEL MATERIAL Para realizar un estudio cromosmico se comienza con el cultivo un tejido del individuo donde las clulas puedan crecer y dividirse rpidamente. El tejido ms accesible para ese fin es la sangre y las clulas que proliferan son los linfocitos. En efecto, la tcnica consiste en tomar de una muestra de sangre perifrica por venopuntura utilizando la heparina como anticoagulante. Luego se siembran alrededor de 10 gotas en un medio enriquecido y se incuba a 37C durante 72 horas. La estimulacin de la divisin celular se logra con la adicin de un factor mitognico como es la fitohemaglutinina. Pasado ese tiempo, se agrega una solucin de colchicina al medio para detener la divisin celular y evitar que las clulas completen la mitosis. La colchicina acta inhibiendo la formacin del huso mittico y las clulas que alcanzan la metafase se acumulan en el cultivo. Luego se agrega una solucin hipotnica que hace que las clulas se hinchen y se las hace estallar con una tcnica de goteo sobre un portaobjeto y de esa manera los cromosomas se liberan y separan. Posteriormente el material se fija y se tien de acuerdo a las diferentes tcnicas.

EL BANDEO CROMOSMICO Con la tcnica convencional de tincin con Giemsa los cromosomas se tien intensamente y en forma homognea y se los puede contar y agrupar por su aspecto general y eso era lo nico que se poda hacer en los primeros cariotipos. La identificacin de cada cromosoma vino posteriormente con las tcnicas de bandeo. Estas tcnicas generan bandas transversales permiten definir a cada cromosoma y tambin estudiar su estructura. Cada cromosoma tiene un patrn de bandas caracterstico y existen varias tcnicas de tincin, cada una con fines especficos (Tabla I). El bandeo G es el ms utilizado en citogentica clnica.El bandeo G se logra con un tratamiento controlado con tripsina antes de la coloracin con Giemsa y produce bandas claras y oscuras en los cromosomas. Las bandas oscuras contienen ADN rico en bases A-T que replica tardamente y son pobres en genes constitutivos y las bandas claras contienen ADN rico en G-C que replica tempranamente y tienen muchos genes constitutivos Cuando un cromosoma est ms alongado se evidencia un mayor nmero de bandas y esto se aprovecha para estudiarlo con mayores detalles. Esta metodologa que permite buscar alteraciones estructurales mnimas se conoce como bandeo de alta resolucin y se logra sincronizando el cultivo y en preparaciones hechas en profase o prometafase, es decir, antes que los cromosomas alcancen su compactacin mxima. Los cromosomas en la mitad de la metafase muestran un nivel de resolucin de 400 bandas mientras que los de alta resolucin alcanzan niveles de resolucin de 550 y hasta de 850 bandas.

Tabla I: Las tcnicas de bandeo ms usadas. Bandeo G:Tincin con Giemsa previo tratamiento controlado con tripsina que degrada las protenas y produce bandas claras y oscuras. A las oscuras se las llama G+.

Bandeo R:Tincin con Giemsa previo tratamiento con calor. El bandeo R es el reverso del bandeo G.

Bandeo Q:Tincin con mostaza de quinacrina o acridina. Se examina con microscopio de luz fluorescente y se ven bandas brillantes en distintas intensidades. Las bandas ms brillantes se corresponden con las G+.

Bandeo C:Tincin con Giemsa o fluorocromos (actinomicina D o cromomicina) y tratamiento previo con calor o lcalis. Muestra las regiones cromosmicas que contienen heterocromatina que son las centromricas de todos los cromosomas y las secciones en 1q, 9q, 16q y distal de Yq.

EL CROMOSOMA METAFSICOTodos los cromosomas alcanzan en la metafase su mximo grado de condensacin y ordenamiento. Cada cromosoma metafsico est constituido por dos cromtides unidas por el centrmero. Este centrmero, o constriccin primaria, divide al cromosoma en dos brazos que se designan p (petit) para el brazo corto y q para el brazo largo. De esa manera, por ejemplo, 7p es el brazo corto del cromosoma 7 e Yq es el brazo largo del cromosoma Y. La posicin del centrmero permite clasificar a los cromosomas en tres tipos principales:

Metacntricos: cuando el centrmero es ms o menos central y los brazos son de aproximadamente igual longitud.Submetacntricos: cuando el centrmero est alejado del centro y los brazos son desiguales.Acrocntricos: cuando el centrmero est cerca de uno de los extremos y uno de los brazos es muy corto. Los cromosomas acrocntricos humanos tienen satlites unidos por un tallo, excepto el Y. Ellos son los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 y dichos satlites estn constituidos por heterocromatina.

Fig. 1: Morfologa de tres tipos principales de cromosomas humanos. .

LOS GRUPOS CROMOSMICOSExisten 24 cromosomas humanos distintos: los 22 autosomas, el X y el Y. Estos se pueden clasificar en 7 grupos, A, B, C, D, E, F y G, de acuerdo a su morfologa y su tamao de mayor a menor.Estos grupos se conformaron de acuerdo a la tincin standard con Giemsa que no permita reconocer a cada cromosoma individualmente y solo su pertenencia a un grupo. De todos modos, sigue siendo de utilidad denominarlos por grupos especialmente cuando hay dificultades de reconocimiento con el bandeo.

Tabla 2: Los 7 grupos de cromosomas.GruposCromosomasMorfologa

Grupo A1, 2 y 3Metacntricos grandes

Grupo B4 y 5Submetacntricos grandes

Grupo C6 al 12 y XSubmetacntricos medianos

Grupo D13, 14 y 15Acrocntricos grandes

Grupo E16, 17 y 18Submetacntricos pequeos

Grupo F19 y 20Metacntricos pequeos

Grupo G21, 22 e YAcrocntricos pequeos

Fig. 2: Muestra de un cariotipo hecho con la tcnica del recortar cada cromosoma a partir de una fotografa de la metafase (Gentileza del Centro Nacional de Gentica Mdica).

Cariotipo: 46,XY

LA NOMENCLATURA CROMOSMICA INTERNACIONALLa terminologa bsica para el bandeo cromosmico se estableci en Pars en 1971 y se dise en primer ideograma con las bandas tpicas de cada cromosoma a distintos niveles de resolucin. En sucesivas reuniones internacionales se fueron actualizando los criterios de la nomenclatura cromosmica. La ltima fue en 1995 y el informe se conoce como International System for Human Cytogenetic Nomenclature (ISCN). Las regiones y las bandas se enumeran a partir del centrmero y hacia los telmeros. El centrmero no constituye una banda. Tabla 3: Algunas abreviaturas de la nomenclatura cromosmica

pbrazo corto

deldelecin

qbrazo largo

ttranslocacin

pterterminal del brazo corto

derderivado cromosmico

qterterminal del brazo largo

dupduplicacin

cencentrmero

invinversin

hheterocromatina

insinsercin

h+heterocromatina aumentada

upddisoma uniparental

h-heterocromatina disminuidamatorigen materno

marmarcadorpatorigen paterno

Fig. 3: Ideograma del cromosoma 14 a distintos niveles de resolucin (400, 550 y 850 bandas) ilustrando la nomenclatura de Pars de brazo, regin, banda, subbanda y subsubbanda.

Para designar una banda en particular se acord poner primero el nmero del cromosoma seguido del smbolo del brazo, el nmero de la regin, el nmero de la banda, subbanda, etc., todo seguido y sin dejar espacios. Ejemplo, 14q32.3 es la designacin para la subbanda 3, de la banda 2, de la regin 3, del brazo largo del cromosoma 14. Al leerlo de corrido, los nmeros que corresponden a regin, banda y subbanda deben decirse separadamente y no como decenas. Las bandas permiten tambin el mapeo de genes en el cromosoma, es decir la designacin del locus (pl. loci). Muchos rearreglos cromosmicos han permitido la identificacin de genes debido a los efectos fenotpicos de la disrupcin de estos.

Fig.4: Interpretacin de la nomenclatura de bandas cromosmicas.7q31.2subbandabandareginbrazocromosoma

Observacin: 7q31.2 es el locus el gen de la Fibrosis Qustica.

Cuando de describe la composicin cromosmica, o cariotipo, de un individuo adems del nmero total de cromosomas y el par sexual se puede tambin indicar ganancia o prdida de un cromosoma poniendo +13 o -16 y se interpreta como la presencia de un cromosoma 13 extra o la ausencia de un cromosoma 16 respectivamente, o lo que es lo mismo una trisoma 13 o una monosoma 16. Cuando ocurre una translocacin recproca entre dos cromosomas se pone t(8;14)(q24;q32) que indica que los cromosomas involucrados son el 8 y el 14 y los puntos de ruptura estn en 8q24 y 14q32. Cuando hay aumento del bloque de heterocromatina en los cromosomas que normalmente lo contienen se usa colocar h+ junto al brazo del ese cromosoma, por ejemplo 9qh+, y se interpreta un polimorfismo ya que esta es una variacin frecuente en la poblacin normal. Ejemplos del uso de la nomenclatura en algunas anomalas cromosmicas:a. 47,XX,+21: trisoma 21 en una mujer ( sndrome de Down).b. 47,XY,+18: trisoma 18 en un varn (sndrome de Edwards).c. 45,X: monosoma del X (sndrome de Turner)d. 47,XXY: trisoma de cromosomas sexuales (sndrome de Klinefelter)e. 45,XY,der(13;14)(q10;q10): translocacin entre los cromosomas 13 y el 14 y la unin por fusin cntrica de sus respectivos brazos largos (translocacin robertsoniana).f. 46,XX,del(6)(q24): delecin del brazo largo del cromosoma 6 desde la banda q24 hasta el telmero. Delecin terminal. g. 46,XX, der(2),t(2;12)(p24;q21)mat : desbalance cromosmico en una mujer producto de una translocacin recproca entre los cromosomas 2 y 12 heredada de la madre. Tiene una trisoma parcial del segmento 12q21 y una monosoma parcial de 2p24.h. 45,X[4]/47,XXX[20]/46,XX[76]: mosaicismo de tres lneas celulares diferentes. Los nmeros entre corchetes indican la cantidad de metafases con esos hallazgos.i. 69,XXY: triplioda. Hay tres juegos haploides de todos los cromosomas.

Fig. 5: Ideogramas de todos los cromosomas humanos a nivel de 400 bandas.

MATERIALES

FOTOGRAFIAS DE CROMOSOMAS EN PAPELITOS PAPEL DINA A4 TIJERA GOMA LAPICERO

PROCEDIMIENTO1. Contar los cromosomas y apuntar el nmero2. Buscar y colocar cromosomas ms pequeos y acrocntricos que corresponden al grupo G y, cuando est presente, el acrosoma Y que ser el mar largo de los anteriores. En total sern 5 si es XY o 4 si es XX.3. Buscar otro 6 cromosomas acrocntricos pero ms grandes que los anteriores y que constituyen el grupo D. colocarlos emparejados4. Buscar los 4 cromosomas ms pequeos que nos quedan, que son metacntricos. Colocarlos en el grupo F.5. Buscar los cromosomas del grupo E que son 6, algo mayores que los F. Dos de las parejas, la 17 y 18 son submetacntricos y la 16 metacntricos6. Buscar los 6 cromosomas del grupo A. son los mayores. Los pares 1 y 3 son metacntricos (el 1 mayor que el 3) y el 2 submetacntricos.7. Buscar los 4 cromosomas del grupo B que son los submetacntricos de mayor tamao.8. Buscar los 14 cromosomas del grupo C. encontraremos ms de 14 cromosomas, ya que el cromosoma X es idntico a los que constituyen el par 12. Para diferenciarlo hay que recurrir al estudio de las bandas lo mismo que, en general, para enumerar las parejas dentro de cada grupo.En el caso de que haya ms de 46 cromosomas, buscar a que grupo pertenece el sobrante, colocarlo all y sealar el sndrome a que da lugar una anomala. En caso de que el nmero de cromosomas sea inferior a 46 sealar el cromosoma que falta as como el sndrome a que da lugar esta anomala.

OBSERVACIONES

La prctica realizada se observ que cada pareja de alumnos tena que ver si los cromosomas eran menos de 46 o ms de 46 y tambin si es que tena sus 46 cromosomas. Durante el desarrollo de este ejercicio nos dimos cuenta como agrupar los cromosomas, al mismo tiempo como agrupar cada uno de estos. En cada sobre que nos dieron descubrimos si es que tena alguna anomala solo viendo su cariotipo.

CONCLUSIONES

Si conocemos el cariotipo humano podemos observar muchas cosas incluso si la persona tiene alguna anomala. El individuo que nos toc ordenar su cariotipo fue varn ,segn lo que identificamos El cariotipo tiene una manera correcta de ubicacin, segn el tamao de los cromosomas. Con el taller aprendimos a investigar un poco ms de informan que tiene que ver con el cariotipo

BIBLIOFRAFA http://www.pgdcem.com/alteraciones_cariotipo.html http://www.pgdcem.com/terminologia/cariotipo.html http://www.genodiagnosis.com/cariotipo.htm http://www.institutobernabeu.com/foro/2011/06/03/utilidad-del-cariotipo/ https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0CCUQFjACahUKEwiF7fifrv3HAhWBXh4KHY-0CRU&url=http%3A%2F%2Fsimbiontes.wikispaces.com%2Ffile%2Fview%2F1_ESTUDIO%2BDEL%2BCARIOTIPO%2BHUMANO.doc&usg=AFQjCNFyzUVJl0_qT17ExeSJIUqNdLqyEQ&bvm=bv.102829193,d.dmo https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0CCwQFjAEahUKEwiF7fifrv3HAhWBXh4KHY-0CRU&url=http%3A%2F%2Fgrupos.unican.es%2Fingenet%2FDocumentos%2FPRACTICAS%252008.doc&usg=AFQjCNFUsG3IcjoKvxnvfCnPWdOps4tcvQ&bvm=bv.102829193,d.dmo