Zespół Downa – przyczyny powstawania i mechanizmy genetyczne

Zespół Downa jest jednym z najczęstszych zaburzeń chromosomalnych, które dotyka około jednego na 700 noworodków na świecie¹². To genetyczne schorzenie wynika z obecności dodatkowej, całkowitej lub częściowej kopii chromosomu 21 w komórkach organizmu³. Zrozumienie przyczyn powstawania zespołu Downa jest kluczowe dla rodziców i specjalistów medycznych, ponieważ pomaga w ocenie ryzyka oraz planowaniu opieki nad osobami z tym schorzeniem.

Podstawowy mechanizm powstawania zespołu Downa

Zespół Downa powstaje w wyniku błędu w procesie podziału komórek, który nazywany jest nierozdzieleniem (nondisjunction)⁴⁵. W prawidłowych warunkach każda komórka ludzkiego organizmu zawiera 46 chromosomów ułożonych w 23 pary. Podczas tworzenia komórek rozrodczych (gamet) – jajeczek i plemników – chromosomy powinny się rozdzielić równomiernie, tak aby każda komórka rozrodcza otrzymała tylko jedną kopię każdego chromosomu⁶.

Błąd w podziale komórek może wystąpić w różnych momentach rozwoju. Najczęściej dzieje się to podczas formowania się jajeczka lub plemnika, co prowadzi do sytuacji, w której jedna z komórek rozrodczych zawiera dwie kopie chromosomu 21 zamiast jednej⁴. Kiedy taka nieprawidłowa komórka rozrodcza uczestniczy w zapłodnieniu, powstający embrion będzie miał trzy kopie chromosomu 21 w każdej ze swoich komórek⁶.

Rodzaje zespołu Downa według mechanizmu powstawania

Zespół Downa może powstać na trzy różne sposoby, co prowadzi do wyodrębnienia trzech głównych typów tego schorzenia. Każdy z tych typów ma nieco inny mechanizm powstawania, ale wszystkie prowadzą do obecności dodatkowego materiału genetycznego z chromosomu 21 Zobacz więcej: Mechanizmy genetyczne zespołu Downa - rodzaje aberracji chromosomalnych.

Pełna trisomia 21

Pełna trisomia 21 stanowi zdecydowaną większość przypadków zespołu Downa – około 95% wszystkich diagnoz⁷⁸. W tym typie błąd nierozdzielenia występuje podczas mejozy (procesu tworzenia komórek rozrodczych) u jednego z rodziców. W rezultacie wszystkie komórki organizmu dziecka zawierają trzeci chromosom 21, co daje łącznie 47 chromosomów zamiast normalnych 46⁹.

Zespół Downa translokacyjny

Translokacja odpowiada za około 3-4% przypadków zespołu Downa⁷⁹. W tym typie część chromosomu 21 lub cały chromosom 21 przyłącza się do innego chromosomu, najczęściej chromosomu 14⁹. Choć łączna liczba chromosomów może wynosić 46, obecność dodatkowego materiału genetycznego z chromosomu 21 powoduje charakterystyczne cechy zespołu Downa. Jest to jedyny typ zespołu Downa, który może być dziedziczony od rodziców Zobacz więcej: Dziedziczenie zespołu Downa - czynniki ryzyka i poradnictwo genetyczne.

Mozaikowy zespół Downa

Mozaikowy zespół Downa jest najrzadszą postacią, występującą w mniej niż 1-2% przypadków⁷. W tej formie błąd podziału chromosomów występuje już po zapłodnieniu, podczas wczesnego rozwoju embryonalnego. W rezultacie tylko część komórek organizmu zawiera dodatkowy chromosom 21, podczas gdy pozostałe komórki mają prawidłową liczbę chromosomów¹⁰.

Czynniki ryzyka i okoliczności powstania

Chociaż zespół Downa może wystąpić u każdego dziecka, niezależnie od wieku czy stanu zdrowia rodziców, istnieją pewne czynniki, które zwiększają prawdopodobieństwo jego wystąpienia¹¹.

Wiek matki ma szczególne znaczenie w kontekście powstawania zespołu Downa. U kobiet powyżej 35. roku życia ryzyko urodzenia dziecka z tym schorzeniem znacząco wzrasta¹¹². Mechanizm tego zjawiska związany jest z procesami starzenia się jajeczek, które u kobiet formują się jeszcze przed urodzeniem i pozostają w stanie zatrzymanej mejozy przez wiele lat. Im dłużej jajeczko czeka na owulację, tym większe prawdopodobieństwo błędów w podziale chromosomów¹³.

Warto jednak podkreślić, że około 80% dzieci z zespołem Downa rodzi się kobietom poniżej 35. roku życia¹⁴¹⁵. Wynika to z faktu, że młodsze kobiety rodzą znacznie więcej dzieci niż starsze, co sprawia, że w liczbach bezwzględnych większość przypadków przypada na młodsze matki.

Pochodzenie dodatkowego chromosomu

Badania genetyczne pokazują, że dodatkowy chromosom 21 może pochodzić od któregokolwiek z rodziców, choć w większości przypadków pochodzi od matki⁴. Około 95% przypadków ma pochodzenie matczyne, podczas gdy około 5% związanych jest z błędem w tworzeniu się plemnika ojca¹⁵¹⁶.

W pozostałych przypadkach błąd może wystąpić po zapłodnieniu, podczas wczesnych podziałów komórkowych rozwijającego się embryonu⁴. Ten mechanizm prowadzi do powstania mozaikowej postaci zespołu Downa, w której tylko część komórek organizmu zawiera dodatkowy chromosom 21.

Molekularne podstawy zespołu Downa

Obecność dodatkowej kopii chromosomu 21 prowadzi do zaburzeń w ekspresji genów, co ostatecznie powoduje charakterystyczne cechy zespołu Downa¹⁰. Chromosom 21 zawiera około 400 genów, choć funkcja większości z nich pozostaje nieznana¹⁷. Naukowcy opracowali kilka hipotez wyjaśniających, w jaki sposób dodatkowy materiał genetyczny prowadzi do objawów zespołu.

Hipoteza nierównowagi dawki genowej zakłada, że zwiększona liczba kopii genów z chromosomu 21 prowadzi do nadmiernej ekspresji tych genów³. Inna teoria, znana jako hipoteza wzmocnionej niestabilności rozwojowej, sugeruje, że genetyczna nierównowaga spowodowana przez dodatkowe geny ma szerszy wpływ na ekspresję i regulację wielu innych genów w organizmie.

Dziedziczność i ryzyko powtórzenia

W zdecydowanej większości przypadków zespół Downa nie jest dziedziczony i występuje sporadycznie jako wynik losowego błędu w podziale komórek⁶¹¹. Tylko około 1% wszystkich przypadków ma komponent dziedziczny¹⁸¹⁹.

Dziedziczność dotyczy głównie translokacyjnej postaci zespołu Downa. Jeśli jeden z rodziców jest nosicielem zrównoważonej translokacji chromosomu 21, istnieje zwiększone ryzyko przekazania niezrównoważonej translokacji dziecku²⁰. W przypadku gdy matka jest nosicielką, ryzyko wynosi około 10-15%, a gdy ojciec jest nosicielem – około 3%⁹.

Możliwości prewencji

Obecnie nie istnieją znane sposoby zapobiegania zespołowi Downa²¹²². Ponieważ jest to wynik losowego błędu genetycznego, żadne działania rodziców przed lub podczas ciąży nie mogą wpłynąć na ryzyko jego wystąpienia⁵¹⁵. Jedynym czynnikiem, na który rodzice mogą mieć wpływ, jest wiek matki w momencie poczęcia, choć nawet młode kobiety mogą urodzić dziecko z zespołem Downa.

Dla par z zwiększonym ryzykiem dostępne są metody diagnostyki prenatalnej, które pozwalają na wczesne wykrycie zespołu Downa podczas ciąży. Obejmują one badania przesiewowe oraz diagnostyczne, takie jak amniopunkcja czy biopsja kosmówki²³.