Кариотипирование как основной метод выявления хромосомных аномалий

Автор:

Медицинский генетик

03.12.2025

6 мин.

Кариотипирование – это фундаментальный метод цитогенетического исследования, который позволяет детально изучить полный хромосомный набор человека. Он является "золотым стандартом" для выявления численных и структурных изменений в хромосомах, которые могут быть причиной множества генетических заболеваний, репродуктивных проблем и задержек развития. Понимание принципов кариотипирования (КТ) и его значимости помогает в своевременной диагностике, планировании семьи и принятии обоснованных медицинских решений.

Что такое кариотипирование: основы метода

Кариотипирование – это лабораторная процедура, направленная на анализ хромосом человека. Каждая клетка человеческого организма (за исключением половых клеток) содержит 46 хромосом, объединенных в 23 пары: 22 пары аутосом (неполовых хромосом) и одна пара половых хромосом (XX у женщин и XY у мужчин). Кариотип представляет собой полную совокупность этих хромосом, сфотографированных, упорядоченных и проанализированных под микроскопом. Этот анализ позволяет выявить отклонения в количестве или структуре хромосом, которые называются хромосомными аномалиями (ХА). Суть метода заключается в микроскопическом исследовании метафазных хромосом, полученных из культивированных клеток, окрашенных специальными красителями для выявления характерных поперечных полос.

Когда назначается анализ на кариотип: показания к исследованию

Анализ на кариотип является важным диагностическим инструментом в различных клинических ситуациях. Его назначают для выявления хромосомных аномалий, которые могут быть причиной серьезных проблем со здоровьем, нарушений развития или трудностей с зачатием и вынашиванием беременности.

Показания для взрослых

Бесплодие неясного генеза: Если у пары в течение длительного времени (более года) не наступает беременность, несмотря на отсутствие других очевидных причин.
Привычное невынашивание беременности: Если у женщины было два или более самопроизвольных прерывания беременности. Хромосомные аномалии одного из партнеров могут приводить к формированию нежизнеспособных эмбрионов.
Рождение детей с множественными врожденными пороками развития или задержкой психомоторного развития: Для выявления возможной генетической причины у родителей.
Мужское бесплодие, связанное с олигоспермией или азооспермией: Нарушения сперматогенеза могут быть обусловлены хромосомными перестройками, такими как синдром Клайнфельтера (47, XXY) или транслокации.
Наличие в семейном анамнезе случаев хромосомных заболеваний или структурных перестроек: Если у кого-то из родственников были выявлены хромосомные аномалии или генетические синдромы.

Показания для детей

Подозрение на хромосомные синдромы: Дети с характерными фенотипическими признаками, указывающими на синдром Дауна, синдром Эдвардса, синдром Патау, синдром Шерешевского-Тернера, синдром Клайнфельтера и другие.
Множественные врожденные пороки развития: Особенно при наличии сочетанных пороков нескольких органов и систем.
Задержка физического и/или психомоторного развития, умственная отсталость: Если другие причины исключены, кариотипирование может выявить хромосомную причину.
Неоднозначные половые признаки: Нарушения формирования пола или интерсексуальные состояния требуют анализа кариотипа для определения генетического пола.

Показания во время беременности (пренатальное кариотипирование)

Кариотипирование плода проводится для оценки его хромосомного набора до рождения. Оно назначается в следующих случаях:

Высокий риск по результатам скрининговых тестов: Если биохимический скрининг или ультразвуковое исследование показали повышенный риск хромосомных аномалий у плода.
Возраст матери старше 35 лет: С возрастом риск рождения ребенка с хромосомными нарушениями (например, синдромом Дауна) возрастает.
Наличие хромосомных перестроек у одного из родителей: Если у отца или матери выявлены сбалансированные транслокации или другие перестройки, которые могут быть переданы плоду в несбалансированной форме.
Предыдущие беременности с хромосомными аномалиями у плода: В анамнезе семьи случаи рождения детей с генетическими заболеваниями.
Выявление ультразвуковых маркеров хромосомных аномалий: Например, увеличение воротникового пространства, гипоплазия носовой кости, аномалии сердца или других органов.

Как проводится кариотипирование: этапы анализа

Процесс кариотипирования — это сложная многоступенчатая процедура, требующая высокой квалификации специалистов и специализированного оборудования. Она включает несколько ключевых этапов, начиная от подготовки пациента и забора материала, заканчивая микроскопическим анализом и расшифровкой результатов.

Подготовка к исследованию

Специальная подготовка к анализу на кариотип обычно не требуется. Если анализ крови берется из вены, рекомендуется соблюдать общие правила: воздержаться от приема пищи за несколько часов до исследования, избегать стрессов и интенсивных физических нагрузок накануне. Важно проинформировать врача о приеме любых лекарственных препаратов. Для инвазивных процедур (амниоцентез, биопсия хориона) требуется более детальная подготовка и предварительная консультация со специалистом.

Забор биологического материала

Материал для кариотипирования может быть различным в зависимости от показаний и возраста пациента:

Венозная кровь: Наиболее распространенный источник для постнатального кариотипирования. Из лимфоцитов периферической крови получают метафазные хромосомы. Эта процедура практически безболезненна и не отличается от обычного забора крови.
Костный мозг: Используется преимущественно для диагностики и мониторинга некоторых онкогематологических заболеваний, поскольку позволяет выявить соматические хромосомные аномалии в опухолевых клетках.
Ворсины хориона (биопсия хориона): Забор небольшого образца ткани плаценты на ранних сроках беременности (обычно 10-13 недель). Проводится трансцервикально или трансабдоминально под контролем УЗИ. Может сопровождаться легким дискомфортом, но является относительно безопасной процедурой.
Околоплодные воды (амниоцентез): Забор небольшого количества амниотической жидкости, содержащей клетки плода, обычно на 15-20 неделях беременности. Процедура проводится трансабдоминально под контролем УЗИ. Пациенты могут ощущать легкое давление или спазм.
Пуповинная кровь (кордоцентез): Забор крови из пуповинной вены плода, обычно после 20 недель беременности. Проводится при необходимости быстрого получения результата или в случаях, когда амниоцентез или биопсия хориона не дали информативных результатов.

Лабораторные этапы и получение кариограммы

После забора биологический материал направляется в лабораторию, где проходят следующие этапы:

Культивирование клеток: Клетки (например, лимфоциты из крови, клетки плода из околоплодных вод) помещают в специальную питательную среду для стимуляции их деления. Этот процесс может занимать от нескольких дней до нескольких недель, что объясняет длительность ожидания результатов.
Остановка митоза: Когда клетки активно делятся, добавляют специальное вещество (колхицин), которое останавливает деление клеток в метафазе – стадии, когда хромосомы максимально конденсированы и хорошо видны.
Гипотоническая обработка и фиксация: Клетки обрабатывают гипотоническим раствором, чтобы они набухли, а хромосомы разошлись. Затем их фиксируют, что позволяет сохранить структуру хромосом.
Приготовление препаратов и окрашивание: Клетки наносят на предметные стекла и окрашивают специальными красителями (наиболее часто используется G-окрашивание). Окрашивание создает уникальный рисунок из светлых и темных полос на каждой хромосоме, что позволяет идентифицировать каждую хромосому и выявлять даже мельчайшие структурные изменения.
Микроскопический анализ и фотографирование: Специалист-цитогенетик просматривает препараты под микроскопом, выбирает клетки в метафазе с хорошо расправленными хромосомами, фотографирует их.
Создание кариограммы: С помощью компьютерных программ хромосомы вырезаются из фотографий, сортируются по размеру, форме и рисунку полос, и упорядочиваются в стандартном порядке, формируя кариограмму.
Анализ кариограммы: Цитогенетик тщательно анализирует полученную кариограмму, подсчитывает количество хромосом и оценивает их структуру, выявляя любые численные или структурные аномалии.

Расшифровка кариограммы: понимание результатов

После проведения всех лабораторных этапов цитогенетик формирует заключение, которое описывает хромосомный набор человека. Результат кариотипирования представляется в виде буквенно-цифровой формулы, которая отражает общее количество хромосом, тип половых хромосом и любые выявленные отклонения.

Нормальный кариотип человека

Нормальный кариотип человека обозначается следующим образом:

46, XX: Это формула для нормального женского кариотипа, где 46 – общее количество хромосом, а XX – половые хромосомы.
46, XY: Это формула для нормального мужского кариотипа, где 46 – общее количество хромосом, а XY – половые хромосомы.

В формуле также могут указываться особенности строения хромосом, которые считаются нормальными вариантами полиморфизма и не имеют клинического значения (например, 46, XX, 1qh+ — увеличение гетерохроматинового района в длинном плече хромосомы 1).

Выявление хромосомных аномалий

Если в кариотипе обнаружены отклонения, они подробно описываются в заключении. Хромосомные аномалии (ХА) делятся на численные и структурные. В следующей таблице представлены основные типы хромосомных аномалий:

Тип аномалии	Описание	Примеры и обозначения
Численные аномалии (анеуплоидии)	Изменение общего количества хромосом. Возникают из-за неправильного расхождения хромосом во время деления клеток.	Трисомии: Наличие дополнительной копии одной из хромосом (например, 47, XX, +21 – синдром Дауна, трисомия по 21-й хромосоме). Моносомии: Отсутствие одной хромосомы из пары (например, 45, X – синдром Шерешевского-Тернера, моносомия по Х-хромосоме). Полиплоидии: Увеличение всего хромосомного набора в несколько раз (например, триплоидия – 69 хромосом). Чаще всего несовместимы с жизнью.
Структурные аномалии	Изменения в структуре одной или нескольких хромосом, которые могут быть как сбалансированными (без потери или приобретения генетического материала), так и несбалансированными (с потерей или дупликацией).	Делеции (del): Потеря участка хромосомы (например, 46, XX, del(5)(p15) – синдром "кошачьего крика"). Дупликации (dup): Удвоение участка хромосомы (например, 46, XY, dup(15)(q11q13) – синдром Прадера-Вилли или Ангельмана в зависимости от происхождения). Инверсии (inv): Поворот участка хромосомы на 180 градусов. Могут быть перицентрическими (включающими центромеру) или парацентрическими (не включающими центромеру). Транслокации (t): Перемещение участка одной хромосомы на другую, или обмен участками между двумя непарными хромосомами. Могут быть реципрокными (взаимными) или робертсоновскими (слияние двух акроцентрических хромосом). (Например, 46, XX, t(13;14)(q10;q10) – сбалансированная робертсоновская транслокация между хромосомами 13 и 14). Кольцевые хромосомы (r): Образование кольца из хромосомы за счет потери концевых участков и их последующего соединения. Изохромосомы (i): Аномалия, при которой хромосома состоит из двух одинаковых плеч, так как деление центромеры произошло поперечно, а не продольно.

Обнаружение хромосомных аномалий требует обязательной консультации генетика. Специалист сможет подробно объяснить значение выявленных изменений, оценить риски для здоровья пациента или будущего потомства, а также предложить варианты дальнейших действий или наблюдения. Важно помнить, что наличие аномалий не всегда означает неблагоприятный прогноз, особенно в случае сбалансированных перестроек, которые могут не влиять на самого носителя, но иметь значение при планировании беременности.

Важность кариотипирования для здоровья и планирования семьи

Кариотипирование является краеугольным камнем в медицинской генетике и играет неоценимую роль в диагностике, прогнозировании и профилактике многих наследственных заболеваний. Этот метод позволяет не только выявить конкретные хромосомные аномалии, но и понять их потенциальное влияние на здоровье человека и его репродуктивную функцию. Высокая точность и информативность КТ делают его незаменимым при диагностике генетических синдромов у детей, особенно при наличии множественных пороков развития или задержке развития. Своевременное выявление таких состояний позволяет начать соответствующую терапию или реабилитацию, улучшить качество жизни пациента и подготовить семью к особенностям ухода. Для пар, сталкивающихся с бесплодием или привычным невынашиванием беременности, кариотипирование обоих партнеров часто становится ключом к разгадке причины проблемы. Сбалансированные хромосомные перестройки, которые не проявляются у носителя, могут приводить к формированию несбалансированных эмбрионов, неспособных к полноценному развитию. Выявление таких перестроек позволяет врачам и генетикам предложить оптимальные репродуктивные стратегии, такие как преимплантационная генетическая диагностика (ПГД) при ЭКО, чтобы значительно увеличить шансы на рождение здорового ребенка. Во время беременности пренатальное кариотипирование остается основным и наиболее достоверным методом подтверждения или исключения хромосомных аномалий у плода. Это дает будущим родителям возможность получить полную информацию о состоянии здоровья ребенка и принять информированное решение о дальнейших действиях. Понимание возможных рисков и прогнозов помогает снизить тревожность и подготовиться к будущему. Важно подчеркнуть, что результаты кариотипирования всегда должны интерпретироваться квалифицированным врачом-генетиком. Только специалист сможет учесть все индивидуальные особенности пациента, его семейный анамнез и клиническую картину, чтобы дать наиболее точные и полные рекомендации. Кариотипирование – это не просто анализ, это важный шаг к пониманию генетического здоровья и основа для осознанного подхода к планированию семьи и заботе о будущем поколении.

Список литературы

Бочков Н.П. Клиническая генетика: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011.
Гинтер Е.К. Медицинская генетика: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2017.
ISCN (2020): An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2020). Karger. 2020.
Gardner R.J.M., Sutherland G.R., Shaffer L.G. Chromosome Abnormalities and Genetic Counseling. Oxford University Press. 2018.
Клинические рекомендации "Пренатальная диагностика нарушений развития плода". Министерство здравоохранения Российской Федерации. 2020. (Раздел, посвященный цитогенетическим методам).