Alterskorrelationen und EntstehungsmechanismenX-chromosomaler Aneuploidien in Lymphozytenkulturen von 42 Patientinnen mit habituellen Aborten

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht Ausprägungsgrad und Alterskorrelation X-chromosomaler Aneuploidien in Lymphozytenkulturen von 42 Patientinnen, die mit der Diagnose "Habituelle Aborte" im Zeitraum von März 1993 bis Februar 1995 zur zytogenetischen Untersuchung und humangenetischen Beratung der Abteilung für Zytogenetik des Humangenetischen Instituts der Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf überwiesen wurden. Die angewandte Methode der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung mit einer alpha-Satelliten DNA-Sonde für den Locus DXZ1 (X-Zentromer), modifiziert die von Bartsch et al. (1991). Die Auswertung von jeweils 100 Mitosen und 100 Interphasekernen auf das Vorliegen X-chromosomaler Aneuploidien erfolgte zwischen April 1994 und Februar 1995 an einem Fluoreszenz-Photomikroskop (Zeiss, Leitz). Die statistischen Auswertungen erfolgten mit dem Vorzeichentest und der Berechnung des Spearmanschen Korrelations-Koeffizienten. Es zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen der Anzahl gonosomal-aneuploider Interphasekerne und Mitosen (rho= 0,6, p=0,001) und eine signifikante Alterskorrelation der gonosomal-hyperploiden (47-XXX) Mitosen (rho=0,438, p=0,004) und Interphasekerne mit 3 Signalen (rho=0,400, p=0,009), aber keine Alterskorrelation der gonosomal-hypoploiden (45-X) Mitosen (rho=0,249, p=0,111) und Interphasekernen mit 1 Signal (rho= 0,094, p= 0,552). Wie in der Literatur beschrieben (Pellestor et al., 2005, Machiela et al., 2016), zeigte sich ein tendenzielles Überwiegen der hypoploiden Zelllinien. Während Nondisjunktion als alleinige Ursache zu ausgeglichenen Werten führen müsste (Zijno et al. 1996, Wise et al. 2009), könnte Anaphase-Lag die Erklärung für das Überwiegen der hypoploiden Zelllinien sein. Die vorliegenden Ergebnisse stützen Hypothesen, dass Anaphase-Lag eine altersunabhängige Ursache von gonosomalen Hypoploiden ist (Sancken, Burfeind und Engel, 2005; Warbuton et al., 1980), während Nondisjunktion altersabhängig Hypo- und Hyperploidien verursacht (Hassold und Hunt, 2009; Madan und Lundberg, 2015). In meiner Arbeit konnte ich keinen Hinweis auf eine Korrelation für X-Chromosomen-Verlust und Alter feststellen. Dies wiederspricht den häufig zitierten Studien der Autoren Guttenbach et al (1994) und Russel et al. (2007). Im Gegensatz zu diesen Autoren wurde in meiner Studie neben Verlust auch Hinzugewinn von X-Chromosomen beachtet. Erst dadurch wurde eine Differenzierung von Alterseffekten auf Zugewinn und Verlust möglich. Aktuelle Empfehlungen zur Bewertung X-chromosomaler Mosaike innerhalb genetischer Beratungen, wie zum Beispiel von Kuo und Guo (2004) und Madan und Lundberg (2015), beruhen auf den genannten Studien, die keine Differenzierung der Alterseffekte vorgenommen haben. Meine Ergebnisse stimmen überein mit aktuellen Forschungsergebnissen zu X-Inaktivierung, Cohäsin oder Merotelie, dass möglichweise sehr unterschiedliche Ursachen mit entsprechend unterschiedlichen Alterskorrelationen für Nondisjunktion und Anaphase-Lag der X-Chromosomen verantwortlich sind (Keefe und Marquard, 2007; Thompson und Compton, 2011; Kalmbach et al., 2013). Während weitere Studien dazu notwendig sind, sollten die Handlungs-empfehlungen zur genetischen Beratung diesen wachsenden Wissensstand berücksichtigen und die Hinweise auf unterschiedliche Alterskorrelationen von Nondisjunktion und Anaphase-Lag berücksichtigen.

This study explores severity and age correlation of x-chromosomal aneuploidy in lymphocyte cultures of 42 female patients who presented between March 1993 and February 1995 with diagnoses of habitual aborts for cytogenetic examination and genetic counseling to the Cytogenetics Department of the Hamburg-Eppendorf University Medical Center’s Institute of Human Genetics. The fluorescence in-situ hybridization procedure with an alpha-satellite DNA probe for the DXZ1 locus (the chromosome x centromere) employed in this study modifies the technique described by Bartsch et al. (1991). 100 mitoses and 100 interphase nuclei were examined using a fluorescence photomicroscope (Zeiss, Leitz). Statistical analysis was performed by employing the sign test and determining Spearman correlation coefficients. There was a significant correlation between the number of interphase nuclei that showed gonosomal aneuploidy and the number of mitoses (rho=0.6, p=0.001), and there was a significant correlation with the patients’ age both in the rate of mitoses with 47-XXX gonosomal hyperploidy (rho=0.438, p=0.004) and in the number of interphase nuclei with 3 signals (rho=0.400, p=0.009). There was no correlation with the patients’ age, however, in the number of mitoses with 45-X gonosomal hypoploidy (rho=0.249, p=0.111) nor in the number of interphase nuclei with 1 signal (rho=0.094, p=0.552). As described in the literature (Pellestor et al. 2005, Machiela-MJ et al. 2016), hypoploid cell lines tended to be prevalent. As nondisjunction alone would be expected to produce balanced numbers (Zijno et al. 1996, Wise et al. 2009), anaphase lag is a possible explanation for the prevalence of hypoploid cell lines. The results support hypotheses that state that anaphase lag is an age-independent mechanism of gonosomal hypoploidy (Sancken, Burfeind and Engel 2005; Warbuton et al., 1980) while nondisjunction is an age-dependent cause of hypoploidy and hyperploidy (Hassold und Hunt, 2009, Madan und Lundberg, 2015). This study did not find any indication of a correlation between X chromosome loss and ageing. This contradicts frequently cited studies by Guttenbach et al. (1994) and Russel et al. (2007). In contrast to these authors, however, this study examined not only the loss, but also the gain of X chromosomes, facilitating a differentiation of age effects on both loss and gain of X chromosomes. The current guidelines for genetic counseling in situations of X chromosome mosaicism (e. g., Kuo and Guo 2004; Madan and Lundberg 2015) rely on studies that did not differentiate age effects. However, the results of this study agree with current research on X-inactivation, cohesin or merotelic attachment that very different causes with correspondingly different age dependencies may be responsible for nondisjunction and anaphase lag of X chromosomes (Keefe and Marquard 2007; Thompson and Compton 2011; Kalmbach et al. 2013). While more research is warranted, genetic counseling guidelines should incorporate this growing body of research and reflect these indications of different age effects on different X chromosome pathologies.