Introdução

O número de cromossomas e a sua morfologia são característicos de cada espécie, podendo variar desde um cromossoma único, como ocorre em vírus e bactérias, até centenas nalgumas plantas ou animais. O estudo das características dos cromossomas e das suas anomalias constitui o objectivo da citogenética.

Recorda-se que a espécie humana tem um número diplóide de cromossomas constituído por 46 cromossomas agrupados em 23 pares. Os cromossomas dividem-se em autossomas (22 pares de cromossomas homólogos numerados de 1 a 22 por ordem decrescente de comprimento – conquanto o 22 seja maior do que o 21 – ) e heterocromossomas ou cromossomas sexuais, 1 par (cromossomas X e Y : XX no sexo feminino, e XY no sexo masculino). Os cromossomas X e Y são bastante diferentes no que respeita à sua extensão e aos genes que possuem. Na sequência do que foi referido em anterior capítulo, a indicação do número de cromossomas, dos cromossomas sexuais, é designada por cariótipo. O número total de cromossomas seguido de vírgula é a primeira indicação do cariótipo. O complemento cromossómico sexual é indicado de seguida. Exemplificando com situação de normalidade: 46, XY – no sexo masculino; 46, XX – no sexo feminino.

Uma constrição do cromossoma constituída por cromatina – o centrómero – divide-o em duas porções: o braço longo (designado por q <> queue) e o braço curto (designado por p <> petit). A anteceder a letra que simboliza o braço indica-se o número do cromossoma (por exemplo, 1q para designar o braço longo do cromossoma 1. As extremidades dos cromossomas designam-se telómeros.

De acordo com a posição do centrómero, os cromossomas podem ser classificados do seguinte modo: -metacêntricos quando o centrómero está aproximadamente no meio do cromossoma (cromossomas 1, 3, 16, 19 e 20); -submetacêntricos quando o centrómero se localiza entre o meio do cromossoma e uma das extremidades (cromossomas 2, 4-12, 17, 18 e X); -acrocêntricos se o centrómero se localiza perto da extremidade de modo que um dos braços é muito curto (cromossomas 13-15, 21, 22, e Y). Recorrendo aos parâmetros tamanho, posição do centrómero e presença ou ausência de satélites, é possível distribuir os cromossomas em sete grupos designados pelas primeiras sete letras do alfabeto, de A a G. Uma Comissão Permanente de Nomenclatura em Citogenética actualiza regularmente a terminologia e publica um relatório designado por ISCN/International System for Human Cytogenetic Nomenclature. (ver capítulo sobre Genética: importância do laboratório).

Em 1959 foi demonstrado pela primeira vez uma aplicação médica do estudo dos cromossomas: Jérome Lejeune e colaboradores descobriram a presença de um cromossoma extra nas crianças com síndroma de Down. A partir de então, foram reconhecidas outras síndromas causadas por anomalias cromossómicas.

Actualmente, estima-se que as anomalias cromossómicas sejam responsáveis por cerca de 70% dos abortos espontâneos precoces (antes das 7 semanas de gestação) e por 50 a 60% dos que ocorrem durante o primeiro trimestre da gestação. Estima-se, ainda, que se aproxime de 0,8% (~1/150) o número de recém-nascidos que apresentam uma anomalia desta natureza.

Os indivíduos com anomalia cromossómica têm, em geral, um fenótipo característico e frequentemente apresentam semelhanças com outros com a mesma anomalia; porém têm traços familiares dos seus irmãos e progenitores com quem partilham o material genético.

As características fenotípicas resultam maioritariamente do desequilíbrio genético, ou seja, da sobre ou sub expressão de genes, o que perturba o curso natural do desenvolvimento embrionário. De referir, a propósito, que a perda de material genético origina, geralmente, efeitos mais graves no desenvolvimento do afectado do que o ganho de material genético.

Em todas as cromossomopatias caracterizadas por desequilíbrio genético estão presentes dismorfias, anomalias congénitas, atraso do desenvolvimento psicomotor ou défice cognitivo de grau variável.

Nos casos de rearranjos estruturais equilibrados, ou seja, de situações em que a totalidade do material genético está presente e, por conseguinte, não existe sobre ou sub expressão de genes, em regra os cromossomas, embora estruturalmente anómalos, poderão associar-se muitas vezes (nem sempre), a fenótipos normais.

Classificação das anomalias cromossómicas

As anomalias cromossómicas podem ser numéricas ou estruturais e afectar um ou mais cromossomas, sejam autossomas, heterossomas, ou ambos. Uma determinada anomalia pode estar presente em todas as células do indivíduo designando-se anomalia cromossómica constitucional, ou representar apenas uma linha celular, dando origem a casos de mosaicismo (caso designado mosaico).

As anomalias cromossómicas constitucionais devem-se a erros meióticos durante a divisão celular que precede a formação dos gâmetas (erro pré-zigótico). Os casos de mosaicismo originam-se de erros mitóticos numa fase precoce da divisão do zigoto (erro pós-zigótico), e a proporção de células normais e anómalas varia, habitualmente de tecido para tecido. Uma outra entidade, mas de ocorrência muito rara, são os casos em que um indivíduo tem células provenientes de dois zigotos diferentes, o que se designa por quimera.

1. Anomalias numéricas

O total de cromossomas de um gâmeta (n=23) designa-se por haplóide, o dobro do número haplóide por euplóide, ou seja com 46 cromossomas.

Os múltiplos de n superiores a 2n, designam-se poliplóides: um cariótipo com 3n designa-se triplóide e, com 4n, tetraplóide. As triploidias são conhecidas no homem, embora poucos indivíduos com esta anomalia tenham nascido vivos. As tetraploidias foram encontradas apenas em abortos precoces.

A poliploidia ocorre por mecanismos ainda mal esclarecidos.

Uma variação numérica de apenas um cromossoma que afecte apenas um par de cromossomas denomina-se trissomia (2n+1) ou monossomia (2n-1).

Qualquer número de cromossomas num cariótipo que não seja um múltiplo exacto do número haplóide designa-se por aneuplóide. Estas podem ocorrer nos autossomas ou nos heterossomas.

As aneuploidias surgem maioritariamente por erros meióticos pré-zigóticos, concretamente por uma não disjunção cromossómica, na primeira ou na segunda divisão meiótica, dando origem a gâmetas numericamente anómalos e consequentemente, após a fecundação, a zigotos aneuplóides. Estes erros meióticos dão-se maioritariamente durante a meiose materna e estão muitas vezes associados a um aumento da idade materna.

Praticamente todas as trissomias completas e virtualmente todas as monossomias completas de autossomas têm um efeito tão nefasto no desenvolvimento embrionário que terminam em aborto. Numa minoria dos casos, as trissomias de autossomas não são necessariamente letais in utero (cromossomas 13, 18 e 21).

As aneuploidias são, por definição, alterações cromossómicas desequilibradas com sobre ou sub expressão de material genético, pelo que estão sempre associadas a um fenótipo clínico.

De salientar que, numa população, a frequência de anomalias clínicas devidas a alterações estruturais dos cromossomas é menor do que a frequência de anomalias devidas a alterações numéricas.

2. Anomalias estruturais

As anomalias estruturais (deleções, cromossoma em anel, duplicações, isocromossoma, inversões, translocações, inserções) resultam de uma quebra ou quebras num cromossoma e subsequente rearranjo diferente. As quebras cromossómicas podem ocorrer a nível do centrómero ou dos braços do cromossoma.

A identificação das alterações estruturais beneficiou com o recurso a estudos citogenéticos com bandeamento, em particular com o bandeamento de alta resolução.

Os rearranjos podem ser equilibrados e não-equilibrados. Nos equilibrados, não há perda ou ganho de material cromossómico em quantidade e qualidade que se reflicta em consequências patológicas; nos não-equilibrados há uma quantidade de material cromossómico anormal a que se associa, habitualmente, um fenótipo anormal.

Para que ocorra uma alteração estrutural de um cromossoma é necessário que haja pelo menos uma quebra cromossómica. As quebras dos cromossomas podem ocorrer espontaneamente ou resultar da acção de agentes químicos ou físicos, como a radiação imunizante. Normalmente, as quebras cromossómicas são reparadas por enzimas que estabelecem a continuidade do DNA. Contudo, quando a quantidade de quebras é muito grande, por exposição anómala a agressores do genoma (por exemplo as radiações), ou quando o indivíduo tem capacidade deficiente de reparação do DNA, poderá não ocorrer a restituição completa da sequência cromossómica. Nestas condições podem perder-se fragmentos cromossómicos (delecção- ver adiante), ou haver um rearranjo intra- ou intercromossómico.

Em face da relativa baixa resolução das técnicas citogenéticas a este nível, será talvez preferível utilizar o termo “aparentemente equilibrado”, já que muitas vezes, ao nível molecular e com técnicas de maior resolução, se verifica existirem desequilíbrios submicroscópicos. Acresce que indivíduos com rearranjos aparentemente equilibrados de novo associam-se a um maior número de anomalias congénitas e atraso do neurodesenvolvimento por razões que só agora começam a ser modestamente compreendidas, tais como: os efeitos de dosagem resultantes de desequilíbrios de muito pequenas dimensões, efeito de lesão directa devido à disrupção de genes no ponto de quebra, efeito resultante da incongruência da origem parental do segmento cromossómico (imprinting genómico) e efeitos de posição, onde um gene num ambiente cromossómico novo se torne disfuncional.

2.1 A delecção consiste na perda de uma região do cromossoma, o que, tal como foi referido anteriormente, resulta num desequilíbrio genómico muitas vezes patogénico por sub-expressão dos genes presentes na região que sofreu delecção. Como se poderá compreender, uma delecção resulta de um ou mais pontos de quebra cromossómicos, pelo que desses pontos de quebra resultarão dois ou mais fragmentos. O fragmento acêntrico (que não integra o centrómero) será o fragmento que se perderá na divisão celular seguinte. Desta forma, uma delecção pode ser terminal se ocorrer apenas um ponto de quebra, ou intersticial se existirem dois pontos de quebra.
As deleções terminais subteloméricas resultantes de um ponto de quebra junto aos telómeros (região terminal do cromossoma) associam-se a várias síndromas que cursam com défice cognitivo, como por exemplo a síndroma do cri-du-chat caracterizada tipicamente por choro semelhante ao “miar do gato”, para além doutra sintomatologia como atraso grave no neurodesenvolvimento, microcefalia, alterações faciais e cardiopatia. Esta síndroma, caracterizada por uma delecção terminal do braço curto do cromossoma 5 – 46,XY, del (5p), corresponde à primeira anomalia estrutural não equilibrada a ser descrita.
O cromossoma em anel é um rearranjo cromossómico que resulta de uma delecção terminal de ambas as extremidades do cromossoma e posterior união das extremidades, dando ao cromossoma uma conformação citogenética característica, em anel.

2.2 A duplicação consiste na existência de duas cópias de um segmento de um cromossoma. Se a estas duas cópias se adicionar a cópia do outro cromossoma homólogo verifica-se que uma duplicação origina uma trissomia parcial.
O efeito fenotípico da duplicação depende do material cromossómico envolvido no que se refere ao número de genes e ao número de cópias. As duplicações parciais têm consequências menos graves do que as deleções parciais.
Geralmente, a identificação de genes causadores de doença a partir de duplicações é mais difícil do que em casos de deleções, uma vez que as trissomias parciais, tipicamente, apresentam consequências fenotípicas menos evidentes do que as monossomias parciais . Por vezes, duplicações em determinados loci manifestam-se com o fenótipo “oposto” ao observado na delecção da mesma região. De salientar que as duplicações não dão origem a manifestações clínicas, pelo que todas as situações de duplicação devem ser interpretadas de forma muito cautelosa.

2.3 A inversão é um rearranjo estrutural intracromossómico relativamente frequente, com uma frequência estimada de 1/1.000 indivíduos. Pode ser encontrada como neo-mutação ou ser herdada ao longo de diversas gerações duma família.
Nesta alteração estrutural não há perda nem ganho de material cromossómico. Ocorre quando se produzem duas quebras num cromossoma seguidas de translação/ “passagem para cima ou para baixo” de 180º do fragmento cromossómico delimitado pelas quebras; por consequência, altera-se a ordem dos genes no cromossoma (ou das bandas, quando citogeneticamentre detectáveis).
As inversões podem ser paracêntricas ou pericêntricas, sendo estas últimas mais frequentes.
Nas inversões paracêntricas, as duas quebras ocorrem num mesmo braço do cromossoma. Assim, o rearranjo cromossómico não implica alteração da posição do centrómero, nem da morfologia do cromossoma, embora se altere a sequência das bandas no segmento invertido.
Nas inversões pericêntricas há uma quebra em cada braço de um cromossoma, ficando o centrómero incluído no fragmento sujeito a inversão. Assim, é habitual observar-se uma alteração morfológica bem aparente, inclusive da posição do centrómero.

2.4 A translocação constitui uma das alterações cromossómicas mais frequentes na espécie humana. Consiste na troca ou recombinação de partes de cromossomas não homólogos. Em geral, não se verifica perda de material cromossómico ou a perda de material cromossómico não afecta o fenótipo do indivíduo portador de uma forma equilibrada de translocação.
Classicamente descrevem-se três tipos de translocação: recíproca, robertsoniana e insercional ou de inserção.
Na translocação recíproca, a mais comum (frequência ~1/500 indivíduos), verifica-se a troca de dois fragmentos cromossómicos localizados em posição distal em relação a quebra ocorrida nos braços de dois cromossomas não homólogos. Qualquer cromossoma pode estar envolvido, bem como qualquer dos braços de dois cromossomas não homólogos.
Para as translocações recíprocas compatíveis com produtos de concepção viáveis, o risco de recorrência raramente é superior a 20-30%. Quando as alterações são extensas, o risco de recorrência é mais baixo devido à morte daqueles.
Os portadores de translocação recíproca podem estar em risco de ter descendência com anomalias físicas e intelectuais.
A translocação robertsoniana está entre os rearranjos cromossómicos mais comuns na população geral, com uma frequência variando entre 1/500 e 1/1.000 indivíduos.
Ocorrendo entre cromossomas acrocêntricos (13, 14, 15, 21, 22), seja entre os diversos ou entre homólogos, de salientar que a quebra se verifica no centrómero ou próxima deste nas sequências repetitivas do braço curto. Os fragmentos acêntricos correspondentes aos braços curtos perdem-se em subsequentes divisões celulares e os braços longos dos dois cromossomas fundem-se pelos topos originados pela quebra e originam uma nova forma de cromossoma.
O portador de uma translocação equilibrada tem um fenótipo normal dado que nos braços curtos apenas se localizam heterocromatina constitutiva e genes ribossomais cuja falta não se faz sentir porque os outros acrocêntricos também possuem este tipo de genes.
Nos indivíduos com translocação robertsoniana equilibrada entre cromossomas acrocêntricos homólogos (por exemplo 21;21 ou 13;13) todos os gâmetas produzidos são anormais, tendo como critério as características dos respectivos cromossomas.
A translocação insercional, ou simplesmente, inserção, na sua forma simples, requer três pontos de quebra. Os primeiros dois libertam um segmento intersticial de um cromossoma, que é depois inserido no espaço criado pelo terceiro ponto de quebra.
Na inserção simples intercromossómica, um segmento de um cromossoma é intercalado noutro cromossoma diferente.
Na inserção intracromossómica o segmento é intercalado numa parte diferente do mesmo cromossoma.
A inserção equilibrada, outra forma de translocação insercional, não se associa habitualmente a manifestações clínicas; contudo, tal como os restantes rearranjos cromossómicos que envolvem pontos de quebra já discutidos, pode associar-se a determinados fenótipos com risco elevado, da ordem de 50%, de a descendência ter anomalias.

2.5 No isocromossoma clássico, o material dos dois braços tem uma constituição igual, como uma imagem em espelho a partir do centrómero. O outro braço perde-se.
Um dos mecanismos que está na origem dos isocromossomas consiste na divisão transversal (em vez de longitudinal) do centrómero na mitose ou na meiose, separando as duas cópias dos braços curtos para um lado e as duas cópias dos braços longos para outro.
O isocromossoma dos autossomas não acrocêntricos é letal devido à extensa delecção de material que origina (todo o material de um dos braços). O isocromossoma X é compatível com a vida. O mais frequente é o isocromossoma do braço longo do cromossoma X associado a síndroma de Turner. (ver adiante)

Síndromas de causa cromossómica

Seguidamente descrevem-se algumas síndromas mais representativas da etiopatogénese cromossómica, fazendo parte da iconografia da Unidade de Recém-Nascidos (URN) do Hospital de Dona Estefânia, Lisboa.

Trissomia 21 (Síndroma de Down)

A trissomia 21 foi descrita pela primeira vez por Langdon Down em 1866, mas a sua causa foi desconhecida durante quase um século. Desde as descrições iniciais ressaltou que a idade materna destes indivíduos era avançada. Só em 1959 foi verificado que as crianças com trissomia 21 tinham 47 cromossomas, sendo o cromossoma extra um acrocêntrico, o 21. A designação de mongolismo caiu em desuso: referia-se ao facto de o fenótipo sugerir uma origem oriental pela obliquidade em V das fendas palpebrais. A trissomia 21 é geralmente diagnosticada ao nascer ou pouco depois, pela dismorfia facial característica e outras alterações fenotípicas.