2) Дауна (+)
3) Патау
4) Клайнфельтера
Правильный ответ — синдром Дауна, обусловленный трисомией 21-й хромосомы: кариотип чаще всего 47,XX,+21 или 47,XY,+21. Ген SOD1, кодирующий цитозольную Cu/Zn-супероксиддисмутазу, расположен в регионе 21q22.11. Поэтому наличие дополнительной копии 21-й хромосомы приводит к эффекту дозы гена и, как правило, к повышению активности фермента примерно до 1,5 раза по сравнению с нормой. Именно сопоставление ферментативной активности с цитогенетическими данными у пациентов с хромосомными синдромами позволило отнести SOD1 к 21-й хромосоме.
Супероксиддисмутаза 1 катализирует дисмутацию супероксид-аниона с образованием перекиси водорода и кислорода, участвуя в защите клеток от окислительного стресса. Повышенная активность SOD1 при трисомии 21 является проявлением нарушения геномного баланса, а не самостоятельным диагностическим критерием синдрома Дауна: диагноз подтверждают обнаружением дополнительного материала 21-й хромосомы методом кариотипирования, FISH или хромосомного микроматричного анализа. При синдромах Эдвардса, Патау и Клайнфельтера дополнительная копия 21-й хромосомы отсутствует, поэтому характерного дозового увеличения SOD1 не ожидается.
| Синдром или состояние | Типичная хромосомная формула | Хромосомный дисбаланс | Ожидаемая связь с SOD1 | Основной диагностический принцип |
|---|---|---|---|---|
| Синдром Дауна | 47,XX,+21 или 47,XY,+21 | Трисомия 21 | Повышение дозы SOD1 и активности фермента | Подтверждение дополнительной 21-й хромосомы цитогенетическим или молекулярным методом |
| Синдром Эдвардса | 47,XX,+18 или 47,XY,+18 | Трисомия 18 | Специфического увеличения дозы SOD1 не ожидается | Выявление трисомии 18 при кариотипировании или исследовании хромосомного дисбаланса |
| Синдром Патау | 47,XX,+13 или 47,XY,+13 | Трисомия 13 | Дополнительная копия 21-й хромосомы отсутствует | Подтверждение трисомии 13 цитогенетическими методами |
| Синдром Клайнфельтера | 47,XXY | Дополнительная X-хромосома | Дозовый эффект SOD1 не является характерным | Определение кариотипа с выявлением полисомии X |
| Мозаичная трисомия 21 | 46,XX/XY и 47,XX/XY,+21 | Трисомия 21 присутствует только в части клеток | Повышение активности SOD1 может быть менее выраженным и вариабельным | Исследование достаточного числа клеток; при необходимости — FISH или микроматричный анализ |
| Транслокационная форма синдрома Дауна | Например, 46,XX,rob(14;21)(q10;q10),+21 | Дополнительный материал 21q вследствие робертсоновской транслокации | При наличии дополнительной функциональной копии SOD1 возможен эффект дозы | Кариотипирование с уточнением структурной перестройки и генетического консультирования семьи |
| Функция SOD1 | Ген расположен на 21q22.11 | Дозовая чувствительность при трисомии 21 | 2O2− + 2H+ → H2O2 + O2 | Ферментативный анализ имеет вспомогательное, исторически важное значение и не заменяет цитогенетическую диагностику |
Таким образом, связь повышенной активности супероксиддисмутазы 1 с синдромом Дауна основана на локализации гена SOD1 на 21-й хромосоме и эффекте увеличенной генной дозы. Этот пример иллюстрирует принцип функционального картирования генов по изменению активности фермента при анеуплоидиях. Выраженность ферментативного эффекта зависит от формы трисомии, мозаицизма и особенностей исследуемого материала. В современной практике окончательное подтверждение трисомии 21 проводят цитогенетическими или молекулярно-цитогенетическими методами.