Chimeryzm u ludzi

Jednoczesna obecność komórek o różnych genotypach w organizmie to chimeryzm. U ludzi występuje on w kilku typach i przyczynach występowania, rozważmy to bardziej szczegółowo.

W mitologii greckiej chimera to potwór o ciele kozy, głowie i szyi lwa oraz ogonie węża. Do tej pory znanych jest około 100 przypadków ludzkiego chimeryzmu. Nie jest on związany z mitologią i opiera się na konkretnej mutacji genów podczas poczęcia i rozwoju zarodka. Stan patologiczny ma kilka typów i form, które różnią się przyczynami występowania.

Chimery biologiczne mogą wystąpić, gdy krzyżują się dwie różne rasy. Bardzo często objawia się to rozmieszczeniem różnej pigmentacji na ciele. Jeśli nastąpi całkowite połączenie, wskazuje to na patologię krwi, gdy dziecko ma dwa pasma DNA. Albo bliźnięta, które dorastały w tej samej macicy, mają tolerancję na grupę krwi drugiej osoby. Podobna wada występuje podczas przeszczepu narządów, a nawet transfuzji krwi.

[ 1 ], [ 2 ]

Przyczyny chimeryzmu u ludzi

Z genetycznego punktu widzenia mutacje występują z powodu obecności dwóch lub więcej pasm komórkowych u człowieka, rozwijających się z różnych zygot. Przyczyny chimeryzmu są różne, najczęściej jest to mieszanie się krwi. Ta patologia prowokuje pojawienie się kariotypu 46,XX/46,XY. Wada może być związana z mieszaniem się komórek żywego i zmarłego bliźniaka w łonie matki lub połączeniem się dwóch zygot w jeden zarodek.

Główne przyczyny chimeryzmu u ludzi:

• Tetragametyczny - dwa jaja łączą się w jedno, ale każde z nich jest zapładniane przez inny plemnik. Dzieje się tak, gdy na wczesnym etapie formowania jeden z zarodków wchłania drugi. Z tego powodu organy i komórki jednego organizmu mają inny zestaw chromosomów.
• Mikrochimerizm – komórki płodu przenikają do krwiobiegu matki i zakorzeniają się w jej tkankach. Znane są przypadki, gdy komórki odpornościowe zarodka wyleczyły ciężarną kobietę z poważnych chorób i zwiększyły odporność na patologie onkologiczne. Proces ten działa również odwrotnie, tzn. komórki matczyne są integrowane z zarodkiem przez barierę łożyska. Głównym niebezpieczeństwem zaburzenia jest to, że dziecko może nabyć choroby matczyne, będąc jeszcze w łonie matki.
• Bliźniactwo to połączenie naczyń krwionośnych. Heterozygotyczne zarodki bliźniacze przekazują sobie nawzajem części swoich komórek. W rezultacie dziecko ma dwa pasma DNA.
• Potransplantacja – występuje w wyniku transfuzji krwi lub przeszczepu narządu. Własne komórki organizmu współistnieją jednocześnie z komórkami dawcy. W niektórych przypadkach komórki dawcy są całkowicie zintegrowane z przeszczepionym organizmem.
• Przeszczep szpiku kostnego – sam zabieg ma na celu genetyczną transformację ciała pacjenta. Za pomocą promieniowania i leków szpik kostny pacjenta zostaje zabity. W jego miejsce wprowadzane są komórki dawcy. Jeśli zgodnie z wynikami testu zostanie wykryty chimeryzm dawcy, przeszczep się zakorzenił.

[ 3 ]

Patogeneza

Mechanizm rozwoju chimeryzmu zależy od czynników, które go wywołały. Patogenezę klasyfikuje się na następujące typy:

1. Chimery transplantacyjne (jatrogenne)
2. Pierwotny chimeryzm

• Embrionalny
• Niepewny

3. Mutacje wtórne

• Chimery płodowo-płodowe ("płód - płód")
• Mutacje matka-płód
• Chimery typu "płód - matka"

Naukowcom udało się zdiagnozować zaburzenie tetragametyczne, czyli połączenie dwóch jajeczek zapłodnionych różnymi plemnikami. Mechanizm rozwoju tego schorzenia wskazuje na obecność dwóch nici DNA w jednym (przeżywającym) zarodku. Patogeneza mikrochimerizmu wskazuje na przenikanie komórek dziecka do układu krwiotwórczego matki lub komórek matki do organizmu płodu.

Innym wariantem rozwoju defektu jest fuzja naczyń krwionośnych bliźniąt heterozygotycznych, które przekazują sobie nawzajem swoje dane genetyczne. Posttransplantacja następuje podczas przeszczepu szpiku kostnego, narządów krwiotwórczych i podczas transfuzji krwi. Znane są również przypadki mutacji laboratoryjnych (przeprowadzono eksperymenty na zwierzętach i roślinach) zgodnie z mechanizmem chimeryzacji opracowanym przez naukowców.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Objawy chimeryzmu u ludzi

Aby ustalić, czy dana osoba jest chimerą, konieczne jest przeprowadzenie kompleksowego badania genetycznego. W większości przypadków nie ma wyraźnych objawów stanu patologicznego. Oczywiście, jeśli mutacja nie ma zewnętrznych oznak.

Chimeryzm występuje w okresie rozwoju wewnątrzmacicznego. Występuje, gdy dwa zapłodnione jaja łączą się, z których jedno wchłania drugie, a także gdy informacja genetyczna zarodka i matki miesza się lub jako powikłanie procedur transfuzji.

Zewnętrzne objawy chimeryzmu u ludzi pojawiają się, gdy krzyżują się różne rasy. Wygląda to jak różne kolory oczu u dziecka lub mozaikowaty kolor skóry. Jednak w większości przypadków objawy wykrywa się za pomocą kompleksowego badania krwi, które wskazuje na obecność dwóch linii DNA.

Dziecko z Teksasu

Jednym z najbardziej sensacyjnych przypadków chimeryzmu znanych medycynie jest historia mutacji międzyrasowej. The Texas baby – tak nazywano ten incydent. Prawa połowa dziecka była dziewczynką mulatką, a lewa połowa czarnym chłopcem. To przykład prawdziwego hermafrodytyzmu z genetycznie rozwiniętymi pierwotnymi i wtórnymi cechami płciowymi obu płci w jednym ciele. Chimera przeszła operację, dając mu płeć męską, pozbywając się żeńskich cech zewnętrznych. Oczywiście genetycznie dziecko pozostało biseksualne z dwoma pasmami DNA.

Inna przerażająca historia chimeryzmu opowiada o 11-letniej Chince. Z jej pleców rozwija się brat bliźniak, wchłonięty przez nią. Takie mutacje zachodzą w rozwoju wewnątrzmacicznym, gdy dwie zygoty (przyszłe bliźnięta) łączą się w jeden organizm. To znaczy, że dwie osoby z własnym zestawem genów trafiają do jednego ciała.

[ 8 ], [ 9 ]

Pierwsze znaki

Obecność dwóch nici DNA u jednej osoby jest pierwszym objawem chimeryzmu. W większości przypadków mutacja nie objawia się zewnętrznymi objawami. Ustalenie, że dana osoba jest chimerą, jest możliwe wyłącznie poprzez badania genetyczne.

Przyjrzyjmy się kilku przypadkom chimeryzmu:

• Nauczycielka z Bostonu potrzebowała przeszczepu nerki. Jej trójka dzieci zgodziła się zostać dawcami, ale badania genetyczne wykazały, że dwoje z nich nie było biologicznymi dziećmi swojej matki. Dalsze badania ujawniły, że nauczycielka miała siostrę bliźniaczkę, która połączyła się z ocalałym płodem podczas rozwoju embrionalnego. Innymi słowy, nauczycielka była chimerą, ponieważ miała dwa różne zestawy genów, które nie kolidowały ze sobą.
• Inny przypadek wykrycia chimeryzmu miał miejsce również podczas przeszczepu. Zgodnie z wynikami badań biologiczne dzieci kobiety nie były jej dziećmi genetycznie. Były spokrewnione jedynie ze swoją babcią. Dlatego przeprowadzono analizę włosów, które zawierały inny materiał genetyczny, i potwierdzono powiązania rodzinne.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Formularze

Aby ustalić przyczynę mutacji, lekarz zbiera wywiad i przeprowadza szereg diagnostycznych testów genetycznych.

Chimeryzm genetyczny

Na wczesnym etapie ciąży, czyli podczas formowania się zarodka, może wystąpić szereg mutacji. Chimeryzm genetyczny występuje, gdy para zapłodnionych jaj łączy się w jedno. Każda zygota zawiera pasmo rodzicielskiego DNA, czyli swój własny profil genetyczny. Podczas połączenia komórki zachowują swój indywidualny skład genetyczny. Oznacza to, że powstały zarodek jest kombinacją obu. W większości przypadków osoby z takimi mutacjami mają układ odpornościowy, który jest tolerancyjny wobec wszystkich populacji genetycznych w organizmie.

W istocie taka ludzka mutacja jest jej własnym bliźniakiem i jest rzadka. Aby ją ustalić, przeprowadza się kompleksowe badanie genetyczne. Analizie DNA poddawani są zarówno rodzice, jak i dziecko. Bardzo często takie badania są konieczne, aby ustalić biologiczne powiązanie między dziećmi i rodzicami, ponieważ dziecko ma inny profil genetyczny.

[ 16 ]

Chimeryzm tetragametyczny

Medycyna zna przypadki, gdy podczas testów rodzice i dzieci nie mają podobieństwa genetycznego, czyli nie są spokrewnieni biologicznie. Chimeryzm tetragametyczny występuje, gdy dwoje bliźniaków łączy się w jedno podczas rozwoju embrionalnego. Jedno dziecko umiera, a to, które przeżyło, przenosi jego i jej DNA.

Przypadki chimeryzmu można rozpoznać po kilku objawach:

• Hermafrodytyzm
• Populacja czerwonych krwinek
• Mozaikowe zabarwienie skóry
• Różne kolory oczu

Naukowcy opisali przypadek, w którym podczas poczęcia informacja genetyczna dziecka została przeniesiona nie od ojca, ale od jego brata bliźniaka, który zmarł i został wchłonięty w łonie matki. Oznacza to, że z genetycznego punktu widzenia rodzicem jest zmarły brat bliźniak. Podczas badania tego przypadku stwierdzono, że kod genetyczny dziecka i jego ojca pokrywa się w 10%.

Chimeryzm biologiczny

Jednym z tajemniczych zjawisk znanych medycynie jest połączenie kilku genomów w jednym ciele. Biologiczny chimeryzm występuje u ludzi, zwierząt i roślin. Jeśli weźmiemy pod uwagę tę mutację u ludzi, występuje ona w następujących przypadkach:

• Połączenie się dwóch zapłodnionych jaj w jedno podczas rozwoju embrionalnego.
• Przeszczep narządów, przeszczep szpiku kostnego, transfuzja krwi.
• Kazirodztwo różnych ras.

Pełna fuzja jest możliwa, gdy dwa płody rozwijające się w tej samej macicy korzystają z tego samego łożyska i tolerują swoją krew. Oznacza to, że w razie potrzeby można im podać transfuzję krwi, ponieważ reakcja odrzucenia jest tłumiona na poziomie genetycznym. Zewnętrznie mutacja biologiczna objawia się różnokolorowymi tęczówkami u jednej osoby lub kombinacją kilku kolorów skóry (zwykle o układzie mozaikowym).

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

Chimeryzm krwi

Innym niesamowitym zjawiskiem w medycynie są dwie grupy krwi u jednej osoby. Chimeryzm krwi występuje w wyniku mutacji genetycznej podczas rozwoju wewnątrzmacicznego. W naturze występują takie grupy krwi: O (I), A (II), B (III) i AB (IV).

• Grupa krwi A przenosi antygeny (pobudzają organizm do produkcji przeciwciał) A i przeciwciała B.
• Grupa krwi B przenosi antygen B i przeciwciała A.
• Grupa AB zawiera oba typy antygenów, lecz nie ma przeciwciał.
• Grupa A zawiera oba rodzaje przeciwciał, ale nie zawiera antygenów.

Na tej podstawie grupa A jest zgodna z A i O, B z B i O. Unikalnymi biorcami są ci z AB, ponieważ ich płyn biologiczny jest zgodny ze wszystkimi istniejącymi grupami. Grupa O działa jako uniwersalny dawca, ale jest zgodna tylko z tą samą grupą O.

Na podstawie kursu anatomii wiadomo, że żywy organizm może mieć tylko jedno z nich. Ponieważ komórki odpornościowe nie przyjmują obcej krwi, powodując reakcję odrzucenia podczas transfuzji. Wyjątkiem od tej reguły są chimery krwi. Takie osoby mają dwa różne rodzaje krwi i tkanki, które produkują komórki krwi obu typów. Taka patologia występuje zarówno u ludzi, jak i u zwierząt. Wszystkie znane chimery są bliźniakami. Krew jest dzielona między dwa zarodki, wymieniają się tkankami, które produkują krew, a reakcja odrzucenia jest tłumiona.

[ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ]

Niekompletny chimeryzm czerwonych krwinek

Istnieją czynniki naturalne i sztuczne, które powodują pojawienie się niepełnego chimeryzmu erytrocytów:

• U bliźniąt dwujajowych mutacje naturalne pojawiają się w wyniku wymiany komórek krwiotwórczych poprzez zespolenia naczyniowe.
• Sztuczny chimeryzm występuje podczas allogenicznego przeszczepu szpiku kostnego i po transfuzji krwi. Dzieje się tak z powodu eliminacji czerwonych krwinek dawcy i powrotu do pierwotnej grupy krwi. Podczas przeszczepu narządu lub szpiku kostnego własne czerwone krwinki pacjenta są zastępowane przez krwinki dawcy.

Niekompletny chimeryzm charakteryzuje się obecnością krwinek czerwonych dawcy i autologicznych u biorcy. Ten typ to przejściowa cyrkulacja krwinek czerwonych dawcy, które zaczęły się repopulować lub są biernie przetaczane ze szpikiem kostnym.

Ten stan patologiczny jest alarmujący. Jest on związany z nieokreślonymi zmianami fizycznymi w ciele biorcy. Ponadto chimeryzm może powodować problemy psychologiczne. Ponieważ nie wszyscy pacjenci są gotowi zaakceptować swoją zmienioną anatomię i fizjologię.

Chimeryzm potransfuzyjny

Transfuzjologia to nauka o zarządzaniu ciałem poprzez ukierunkowane oddziaływanie na skład morfologiczny krwi poprzez transfuzję. Chimeryzm potransfuzyjny występuje, gdy dwie różne grupy krwi są mieszane, gdy komórki dawcy całkowicie zastępują lub współistnieją z kodem genetycznym biorcy. Tę patologię można nazwać powikłaniem transfuzji lub przeszczepu.

Wyróżnia się następujące środki transfuzyjne:

• Krew i jej składniki (erytrocyty, leukocyty, płytki krwi, osocze).
• Preparaty krwiopochodne to roztwory lecznicze stosowane w przypadkach dysfunkcji krwi, w celu jej normalizacji lub zastąpienia.
• Transplantacja szpiku kostnego i narządów krwiotwórczych.

Chimerizm potransfuzyjny może wystąpić z powodu obecności leukocytów we krwi dawcy. Jeśli leukocyty zostaną usunięte z płynu biologicznego lub masy czerwonych krwinek, ryzyko chimeryzmu potransfuzyjnego, alloimmunizacji i innych powikłań jest minimalne.

Komplikacje i konsekwencje

Jednym z zagrożeń chimeryzmu są niekontrolowane procesy w ciele człowieka. Konsekwencje chimeryzacji mogą być związane z procedurami potransfuzyjnymi lub patologiami w trakcie rozwoju wewnątrzmacicznego.

Chimeryzm podważa również ważność testów DNA i wiele spraw sądowych. Zaburzenie genetyczne powoduje wiele problemów w ustalaniu ojcostwa. Istnieje również pewien odsetek par, które są niepłodne z powodu mutacji.

Obecność dwóch nici DNA w jednym organizmie może powodować szereg komplikacji. Przede wszystkim wiąże się to z patologiami fizycznymi. Nauka zna szereg przypadków, w których dzieci rodziły się z różnymi kolorami oczu, marmurkową pigmentacją lub dodatkowymi kończynami od bliźniaków wchłoniętymi podczas rozwoju embrionalnego.

Innym powikłaniem tej mutacji jest to, że gdy wymagany jest przeszczep narządu i wybierany jest spokrewniony dawca, ujawnia się niezgodność genetyczna. Rodzi to wiele pytań i komplikuje proces przeszczepu. Po przeszczepie mogą wystąpić zmiany w strukturze włosów, grupie krwi i czynniku Rh.

Znany jest przypadek, w którym pacjent cierpiący na AIDS i chłoniaka przeszedł przeszczep szpiku kostnego. Dawca był nosicielem mutacji, która zapewniała odporność na wirusa. Po przeszczepie biorca przekazał ją dalej wraz ze szpikiem kostnym. Doprowadziło to do całkowitego wyleczenia pacjenta z jego chorób.

[ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ], [ 32 ]

Diagnostyka chimeryzmu u ludzi

Z reguły chimeryzm diagnozuje się za pomocą analizy DNA, czyli testu określającego powiązania rodzinne. Wybór tego badania tłumaczy się tym, że na poziomie komórkowym defekt jest mieszanką dwóch genotypów w jednym organizmie.

Do badania wykorzystuje się zaawansowane technologicznie metody molekularne. W przypadku podejrzenia chimeryzmu pacjent zostanie poddany szeregowi badań, instrumentalnej i obowiązkowej diagnostyce różnicowej. Lekarz dowie się o historii rodzinnej, czyli o dziedzicznej predyspozycji do mutacji.

Testy

Zastosowanie jednej lub drugiej metody zależy od dostępności informacji o możliwym typie zaburzenia. Testy podejrzenia chimeryzmu są ukierunkowane na badania genetyczne krwi i DNA. Stosowane są metody laboratoryjne przesiewowe i detekcyjne, rozważmy je:

1. Badanie przesiewowe w kierunku mutacji stosuje się, gdy natura mutacji jest nieznana, ale historia rodzinna wskazuje na obecność przegrupowania genu.

• Analiza makroprzegrupowań metodą blottingu DNA.
• Analiza heterodupleksowa.
• Analiza polimorfizmu konformacji jednoniciowego DNA.
• Elektroforeza dwuniciowego DNA w gradiencie denaturatu.
• Denaturująca chromatografia cieczowa wysokosprawna.

2. Chemiczne wykrywanie niesparowanych nukleotydów - wykrywanie mutacji opiera się na denaturacji próbki kontrolnej normalnym DNA. Próbki są schładzane, tworząc dupreksy, z których niektóre będą miały niesparowane zasady wskazujące na mutację.

• Ochrona przed rybonukleazą.
• Ekranizacja.
• Wykrywanie mutacji.

Opisane powyżej analizy wykorzystywane są w badaniach molekularnych DNA pod kątem różnych patologii genetycznych, mutacji, w tym chimeryzmu.

Diagnostyka instrumentalna

Jeśli podejrzewa się chimeryzm, pacjent zostanie poddany całemu szeregowi różnych procedur diagnostycznych. Diagnostyka instrumentalna jest niezbędna do zbadania stanu i budowy narządów wewnętrznych i innych struktur ciała. Wiadomo bowiem, że w przypadku chimeryzmu narządy krwiotwórcze (szpik kostny, grasica, śledziona, gruczoły dokrewne itp.) produkują krew z różnymi allelami DNA.

Pacjent przechodzi badania przesiewowe, TK, MRI, diagnostykę ultrasonograficzną i inne procedury. W większości przypadków szczegółowa diagnostyka instrumentalna jest konieczna do przeszczepu narządu lub transfuzji krwi, gdy pacjent chce być dawcą lub biorcą.

[ 33 ], [ 34 ]

Diagnostyka różnicowa

Chimera to połączony organizm, który powstał z więcej niż jednej zygoty. Istnieje wiele przypadków patologicznych o podobnym pochodzeniu. Diagnostyka różnicowa ma na celu ich identyfikację.

Rozważmy, kto wygląda jak chimera, ale nią nie jest:

1. Hybrydy

• Genetyczny.
• Somatyczny.

2. Mozaiki

• Chromosomowy.
• Genetyczny.
• Epigenetyczny.

3. Gynandromorfy
4. Teratogenne skutki o różnym nasileniu, wywołane zaburzeniem genów odpowiedzialnych za procesy rozwojowe.
5. Zjawiska naturalne, którym mogą towarzyszyć mutacje

• Wolnomularstwo.
• Fałszywy hermafrodytyzm.
• Ciężkie wady wrodzone.
• Prawdziwy hermafrodytyzm.
• Owoskopia.
• Anomalne bliźniactwo.

W procesie różnicowania brane są pod uwagę wszystkie opisane powyżej mutacje genetyczne, a także badane jest DNA pacjenta i jego krewnych.

Leczenie chimeryzmu u ludzi

Jednym z narzędzi biotechnologii jest inżynieria genetyczna. Ta nauka to zespół metod mających na celu wyizolowanie genów z organizmu, przeprowadzenie z nimi różnych manipulacji, wprowadzenie ich do różnych organizmów, uzyskanie rekombinowanego DNA i RNA. Leczenie chimeryzmu, jego badanie i tworzenie, jest możliwe za pomocą takich technologii genetycznych.

Za pomocą inżynierii genetycznej lekarze kontrolują proces chimeryzacji. Jest to możliwe podczas przeszczepu szpiku kostnego, innych organów lub transfuzji krwi. Jest to rodzaj tworzenia chimeryzmu radiacyjnego w warunkach klinicznych.

Jeśli chodzi o leczenie chimer z objawami zewnętrznymi, jak w przypadku dziecka teksańskiego, z mozaikowym zabarwieniem skóry, różnymi kolorami oczu, czy z dodatkowymi kończynami po bliźniętach wchłoniętych w łonie matki, terapia jest ukierunkowana na korektę defektów zewnętrznych. Leczenie przeprowadza się w pierwszych latach życia pacjenta. Pozwala to na osiągnięcie dobrych efektów i zminimalizowanie zakłóceń w procesie socjalizacji. W tym przypadku nie stosuje się zmian genetycznych, czyli usunięcia jednego z pasm DNA.

Zapobieganie

Badanie anomalii genetycznych w ciele człowieka ma na celu zapobieganie różnym mutacjom. Zapobieganie chimeryzmowi spowodowanemu czynnikami naturalnymi jest niemożliwe. Ponieważ dzisiaj nie ma dostępnych i bezpiecznych metod, które pozwalają śledzić proces rozwoju zarodka w łonie matki.

Ale możliwe jest zapobieganie chimeryzmowi spowodowanemu przez procedury potransfuzyjne (przeszczep szpiku kostnego, przeszczep narządów, transfuzja krwi). Inżynieria genetyczna jest stosowana przez pary, które mają wysokie ryzyko posiadania dzieci z patologiami genetycznymi. W tym przypadku, aby zapobiec mutacjom, do zarodka wszczepia się dodatkowe komórki, normalizując zestaw chromosomów przyszłego dziecka.

[ 35 ], [ 36 ], [ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ], [ 41 ]

Prognoza

Chimeryzm u ludzi to inny kod genetyczny w jednym organizmie. Rokowanie takiej mutacji zależy od przyczyny, która ją wywołała. Jeśli są to chimery krwi, to przez całe życie człowiek może nigdy nie dowiedzieć się, że ma dwa zestawy DNA. Wynika to z faktu, że do wykrycia anomalii potrzebne są specjalne badania, a w większości przypadków tego typu zaburzenie nie ma zewnętrznych objawów. Jeśli chimeryzacja jest związana ze sztucznymi metodami, to jej rokowanie jest trudne do ustalenia. Tak więc podczas przeszczepu szpiku kostnego może ulec zmianie grupa krwi pacjenta, czynnik Rh i niektóre cechy wyglądu (kolor oczu, włosów), które miał dawca.