Polyploidie

Polyploidie ist das Vorhandensein eines oder mehrerer vollständiger zusätzlicher Chromosomensätze in einer Zelle. Beim Menschen sind die häufigsten Formen die Triploidie (drei vollständige Sätze, 69 Chromosomen) und die Tetraploidie (vier vollständige Sätze, 92 Chromosomen); beide sind typischerweise in der frühen Entwicklung letal. Polyploidie unterscheidet sich von Aneuploidie, bei der es um den Gewinn oder Verlust einzelner Chromosomen und nicht um ganze Sätze geht.

Definition

Polyploidie ist ein Chromosomenkomplement, das einen oder mehrere vollständige zusätzliche haploide Sätze enthält, sodass die Gesamtchromosomenzahl ein Vielfaches der haploiden Zahl ist, das größer als die normale diploide Zwei ist (zum Beispiel Triploidie mit drei Sätzen oder Tetraploidie mit vier).

Scope

Das Thema umfasst das Konzept der Gesamtgenom-Multiplikation, die Befruchtungs- und Zellteilungsfehler, die sie verursachen, den elterlichen Ursprung des zusätzlichen Satzes und seine entwicklungsbedingten Folgen sowie den Kontrast zwischen menschlicher Polyploidie und der konstitutiven Polyploidie, die in einigen normalen Geweben und in vielen Pflanzen beobachtet wird. Es wird als zytogenetisches Referenzkonzept behandelt; beim Menschen ist die konstitutionelle Polyploidie im Allgemeinen keine lebensfähige klinische Entität, und der Eintrag bietet keine klinische Anleitung.

Core questions

• Wie unterscheidet sich Polyploidie von Aneuploidie in Mechanismus und Konsequenz?
• Welche Befruchtungs- und Teilungsfehler führen zu einem zusätzlichen vollständigen Chromosomensatz?
• Warum ist der elterliche Ursprung des zusätzlichen Satzes für das Entwicklungsergebnis der Triploidie wichtig?
• Warum ist konstitutionelle Polyploidie beim Menschen im Allgemeinen nicht lebensfähig, obwohl sie in einigen Zellen und vielen anderen Arten normal vorkommt?

Key concepts

• Triploidie (69 Chromosomen)
• Tetraploidie (92 Chromosomen)
• Ganzer Chromosomensatz versus einzelnes Chromosom
• Diandrie und Digynie (väterlicher versus mütterlicher zusätzlicher Satz)
• Dispermie und fehlende Extrusion des Polkörperchens
• Genomisches Imprinting und elterliche Ursprungseffekte
• Physiologische Polyploidie in normalen Geweben

Mechanisms

Triploidie entsteht in der Regel bei der Befruchtung, entweder wenn zwei Spermien eine Eizelle befruchten (Dispermie) oder wenn ein diploides Gamet gebildet wird, weil eine meiotische Teilung fehlgeschlagen ist, wodurch eine unreduzierte Eizelle oder ein unreduziertes Spermium zurückbleibt. Der zusätzliche Satz ist daher entweder väterlichen Ursprungs (diandrisch) oder mütterlichen Ursprungs (digynisch), und der elterliche Ursprung beeinflusst den Entwicklungsphänotyp aufgrund des genomischen Imprintings – der differentiellen Expression von Genen je nachdem, von welchem Elternteil sie stammen. Tetraploidie resultiert typischerweise aus dem Versagen der Zytokinese nach der ersten Zellteilung, wodurch der diploide Satz verdoppelt wird. Während Aneuploidie die Dosierung eines Chromosoms aus dem Gleichgewicht bringt, fügt Polyploidie einen ganzen ausgeglichenen Satz hinzu, stört aber dennoch die menschliche Entwicklung tiefgreifend; gleichzeitig tritt physiologische Polyploidie normalerweise in bestimmten Zelltypen wie Hepatozyten und Megakaryozyten auf.

Clinical relevance

Konstitutionelle Triploidie und Tetraploidie werden hauptsächlich durch ihre Rolle bei frühen Schwangerschaftsverlusten und in pathologischen Proben erkannt; diandrische Triploidie ist mit partiellen molaren Veränderungen der Plazenta assoziiert. Dieser Eintrag beschreibt das Konzept und seine biologische Grundlage zur Referenz und Evidenzbewertung und bietet keine diagnostische oder Behandlungsanleitung.

Epidemiology

Polyploidie ist eine häufige Ursache für Spontanaborte, wobei die Triploidie die häufigere Form unter den erkannten Schwangerschaften ist; konstitutionelle Polyploidie ist bei überlebenden Lebendgeborenen im Wesentlichen nicht vorhanden, die selten berichteten Überlebenden sind typischerweise mosaikartig. Die relative Häufigkeit von diandrischer versus digynischer Triploidie und ihre Assoziation mit dem Plazentaphänotyp wurden in Studien zum elterlichen und meiotischen Ursprung triploider Konzeptionen charakterisiert.

History

Nachdem menschliche Chromosomen ab den späten 1950er Jahren zuverlässig gezählt werden konnten, wurden triploide und tetraploide Karyotypen bald unter Spontanaborten erkannt, wodurch Ganzsatzanomalien als Hauptursache für Schwangerschaftsverluste etabliert wurden. Spätere Arbeiten nutzten DNA-Polymorphismen, um den elterlichen Ursprung des zusätzlichen Satzes zu bestimmen, und verknüpften diandrische und digynische Triploidie mit unterschiedlichen Plazenta- und Fötalphänotypen, wodurch Polyploidie mit der breiteren Untersuchung des genomischen Imprintings verbunden wurde.

Key figures

• Dorothy Warburton
• Deborah McFadden
• Terry Hassold

Seminal works

• mcfadden-langlois-2000
• hassold-hunt-2001

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Polyploidie und Trisomie?

Trisomie ist der Gewinn eines einzelnen Chromosoms (eine zusätzliche Kopie eines Chromosoms), während Polyploidie der Gewinn eines oder mehrerer vollständiger Chromosomensätze ist, wie z.B. Triploidie mit 69 Chromosomen anstelle von 46.

Ist Polyploidie in menschlichen Zellen jemals normal?

Ja. Obwohl ein polyploider Karyotyp für einen ganzen Menschen nicht lebensfähig ist, sind bestimmte spezialisierte Zelltypen, wie einige Leberzellen und die Thrombozyten produzierenden Megakaryozyten, als Teil ihrer Funktion normalerweise polyploid.