ภาวะโพลีพลอยดี

ภาวะโพลีพลอยดี (Polyploidy) คือการมีชุดโครโมโซมที่สมบูรณ์เกินมาหนึ่งชุดหรือมากกว่าในเซลล์ ในมนุษย์ รูปแบบที่พบบ่อยคือ ไตรพลอยดี (triploidy) (สามชุดสมบูรณ์, 69 โครโมโซม) และ เตตราพลอยดี (tetraploidy) (สี่ชุดสมบูรณ์, 92 โครโมโซม) ซึ่งทั้งสองชนิดมักเป็นอันตรายถึงชีวิตในช่วงต้นของการพัฒนา ภาวะโพลีพลอยดีแตกต่างจากภาวะแอนนิวพลอยดี (aneuploidy) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของโครโมโซมแต่ละตัว ไม่ใช่ทั้งชุด

Definition

ภาวะโพลีพลอยดีคือชุดโครโมโซมที่มีชุดแฮพลอยด์ (haploid) ที่สมบูรณ์เพิ่มขึ้นมาหนึ่งชุดหรือมากกว่า ทำให้จำนวนโครโมโซมทั้งหมดเป็นพหุคูณของจำนวนแฮพลอยด์ที่มากกว่าจำนวนดิพลอยด์ปกติสองชุด (เช่น ไตรพลอยดีที่มีสามชุด หรือเตตราพลอยดีที่มีสี่ชุด)

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมแนวคิดของการเพิ่มจำนวนจีโนมทั้งหมด, ข้อผิดพลาดในการปฏิสนธิและการแบ่งเซลล์ที่เป็นสาเหตุ, ต้นกำเนิดของชุดโครโมโซมที่เพิ่มมาจากพ่อแม่ และผลกระทบต่อการพัฒนา, และความแตกต่างระหว่างภาวะโพลีพลอยดีในมนุษย์กับภาวะโพลีพลอยดีที่เป็นปกติในเนื้อเยื่อบางชนิดและในพืชหลายชนิด หัวข้อนี้ถือเป็นแนวคิดทางเซลล์พันธุศาสตร์อ้างอิง ในมนุษย์ ภาวะโพลีพลอยดีแต่กำเนิดโดยทั่วไปไม่ใช่ภาวะทางคลินิกที่สามารถมีชีวิตรอดได้ และเนื้อหานี้ไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิกใดๆ

Core questions

• ภาวะโพลีพลอยดีแตกต่างจากภาวะแอนนิวพลอยดีอย่างไรในด้านกลไกและผลกระทบ?
• ข้อผิดพลาดในการปฏิสนธิและการแบ่งเซลล์ใดที่ทำให้เกิดชุดโครโมโซมทั้งหมดที่เพิ่มขึ้นมา?
• เหตุใดต้นกำเนิดจากพ่อแม่ของชุดโครโมโซมที่เพิ่มมาจึงมีความสำคัญต่อผลลัพธ์ของการพัฒนาในภาวะไตรพลอยดี?
• เหตุใดภาวะโพลีพลอยดีแต่กำเนิดจึงโดยทั่วไปไม่สามารถมีชีวิตรอดได้ในมนุษย์ แม้ว่าจะเกิดขึ้นตามปกติในเซลล์บางชนิดและในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ หลายชนิด?

Key concepts

• ไตรพลอยดี (69 โครโมโซม)
• เตตราพลอยดี (92 โครโมโซม)
• ชุดโครโมโซมทั้งหมดเทียบกับโครโมโซมแต่ละตัว
• Diandry และ digyny (ชุดโครโมโซมที่เพิ่มมาจากพ่อเทียบกับแม่)
• Dispermy และความล้มเหลวของการขับออกของ polar body
• Genomic imprinting และผลกระทบจากต้นกำเนิดจากพ่อแม่
• ภาวะโพลีพลอยดีทางสรีรวิทยาในเนื้อเยื่อปกติ

Mechanisms

ภาวะไตรพลอยดีมักเกิดขึ้นเมื่อมีการปฏิสนธิ โดยอาจเกิดจากอสุจิสองตัวปฏิสนธิกับไข่หนึ่งใบ (dispermy) หรือเมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์แบบดิพลอยด์เนื่องจากความล้มเหลวของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ทำให้เกิดไข่หรืออสุจิที่ไม่ลดจำนวนลง ดังนั้น ชุดโครโมโซมที่เพิ่มมาจึงอาจมีต้นกำเนิดจากพ่อ (diandric) หรือจากแม่ (digynic) และต้นกำเนิดจากพ่อแม่มีอิทธิพลต่อฟีโนไทป์ของการพัฒนาเนื่องจากปรากฏการณ์การพิมพ์จีโนม (genomic imprinting) ซึ่งเป็นการแสดงออกที่แตกต่างกันของยีนตามที่ได้รับมาจากพ่อหรือแม่ ภาวะเตตราพลอยดีมักเกิดจากความล้มเหลวของการแบ่งไซโตพลาสซึม (cytokinesis) หลังจากการแบ่งเซลล์ครั้งแรก ทำให้ชุดดิพลอยด์เพิ่มเป็นสองเท่า ในขณะที่ภาวะแอนนิวพลอยดีทำให้ปริมาณของโครโมโซมหนึ่งตัวไม่สมดุล ภาวะโพลีพลอยดีจะเพิ่มชุดที่สมดุลทั้งหมด แต่ก็ยังคงรบกวนการพัฒนาของมนุษย์อย่างมาก ในขณะเดียวกัน ภาวะโพลีพลอยดีทางสรีรวิทยาเกิดขึ้นตามปกติในเซลล์บางชนิด เช่น เซลล์ตับ (hepatocytes) และเมกะคาริโอไซต์ (megakaryocytes)

Clinical relevance

ภาวะไตรพลอยดีและเตตราพลอยดีแต่กำเนิดเป็นที่รู้จักส่วนใหญ่จากบทบาทในการแท้งบุตรในระยะแรกของการตั้งครรภ์และในตัวอย่างทางพยาธิวิทยา ภาวะไตรพลอยดีแบบ diandric มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของรกที่เป็นครรภ์ไข่ปลาบางส่วน (partial molar changes) เนื้อหานี้อธิบายแนวคิดและพื้นฐานทางชีววิทยาเพื่อการอ้างอิงและการประเมินหลักฐาน และไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการจัดการ

Epidemiology

ภาวะโพลีพลอยดีเป็นสาเหตุที่พบบ่อยของการแท้งบุตร โดยภาวะไตรพลอยดีเป็นรูปแบบที่พบบ่อยกว่าในบรรดาการตั้งครรภ์ที่ได้รับการวินิจฉัย ภาวะโพลีพลอยดีแต่กำเนิดแทบไม่พบในทารกแรกเกิดที่มีชีวิตรอด โดยผู้รอดชีวิตที่รายงานหายากมักเป็นแบบโมเสก (mosaic) ความถี่สัมพัทธ์ของภาวะไตรพลอยดีแบบ diandric เทียบกับ digynic และความสัมพันธ์กับฟีโนไทป์ของรกได้รับการศึกษาในงานวิจัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดจากพ่อแม่และไมโอซิสของการตั้งครรภ์แบบไตรพลอยดี

History

เมื่อสามารถนับโครโมโซมของมนุษย์ได้อย่างน่าเชื่อถือตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1950 คาริโอไทป์แบบไตรพลอยด์และเตตราพลอยด์ก็ได้รับการวินิจฉัยในหมู่การแท้งบุตรในเวลาต่อมา ซึ่งยืนยันว่าความผิดปกติของชุดโครโมโซมทั้งหมดเป็นสาเหตุสำคัญของการแท้งบุตร งานวิจัยในภายหลังได้ใช้โพลีมอร์ฟิซึมของดีเอ็นเอ (DNA polymorphisms) เพื่อระบุต้นกำเนิดจากพ่อแม่ของชุดโครโมโซมที่เพิ่มมา และเชื่อมโยงภาวะไตรพลอยดีแบบ diandric และ digynic กับฟีโนไทป์ของรกและทารกในครรภ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเชื่อมโยงภาวะโพลีพลอยดีกับการศึกษาที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับการพิมพ์จีโนม

Key figures

• Dorothy Warburton
• Deborah McFadden
• Terry Hassold

Seminal works

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

Frequently asked questions

ภาวะโพลีพลอยดีแตกต่างจากภาวะไตรโซมีอย่างไร?

ภาวะไตรโซมีคือการเพิ่มขึ้นของโครโมโซมเดี่ยว (โครโมโซมหนึ่งตัวเพิ่มมาหนึ่งชุด) ในขณะที่ภาวะโพลีพลอยดีคือการเพิ่มขึ้นของชุดโครโมโซมที่สมบูรณ์หนึ่งชุดหรือมากกว่า เช่น ภาวะไตรพลอยดีที่มี 69 โครโมโซม แทนที่จะเป็น 46 โครโมโซม

ภาวะโพลีพลอยดีเป็นเรื่องปกติในเซลล์ของมนุษย์หรือไม่?

ใช่ แม้ว่าคาริโอไทป์แบบโพลีพลอยด์จะไม่สามารถมีชีวิตรอดได้สำหรับบุคคลทั้งคน แต่เซลล์บางชนิดที่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะทาง เช่น เซลล์ตับบางส่วนและเมกะคาริโอไซต์ที่สร้างเกล็ดเลือด มักจะเป็นโพลีพลอยด์ตามปกติซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานของพวกมัน