для чего образуется тельце барра
Для чего образуется тельце барра
Х-хроматин (тельце Барра) представляет собой хромоцентр величиной около 1 мкм, красящийся всеми основными ядерными красителями более интенсивно, чем остальные хроматиновые структуры ядра. Фельген-положительная реакция свидетельствует о большой концентрации в нем ДНК.
Локализация Х-хроматина в ядре различна. В большинстве тканей он находится на внутренней поверхности ядерной оболочки и может иметь треугольную, плоско-выпуклую, трапециевидную, U-образную или гантелевидную форму. Иногда Х-хроматин имеет вид утолщения или зубца ядерной мембраны, соединенного с ядрышком тонкой хроматиновой нитью. В веретеновидных и палочковидных ядрах Х-хроматин располагается на одном из полюсов ядра.
Реже Х-хроматин располагается на ядрышке или в нуклеоплазме, при этой локализации он обладает сферической формой и трудно отличим от других хромоцентров, имеющих такой же размер, но неспецифических для пола. Поэтому в целях диагностики половой принадлежности клеток большинство исследователей учитывают хромоцентры, расположенные только у ядерной мембраны.
Положение Х-хроматина может меняться в одних и тех же клетках в зависимости от их функционального состояния, а также в процессе онтогенеза.
Х-хроматин обнаружен в клетках различных тканей у многих млекопитающих; у грызунов (хомяки, крысы, мыши, морские свинки) хроматиновые структуры ядер представлены большим количеством хромоцентров, затрудняющих выявление Х-хроматина. У человека половые различия в строении ядер установлены практически во всех тканях и органах.
Происхождение Х-хроматина. В процессе клеточного цикла хромосомы претерпевают закономерные преобразования, которые состоят в спирализации и деспирализации хромосом и их репродукции. В интерфазе максимально деспирализованные хромосомы образуют ядро с относительно гомогенным содержимым. Репродукция (синтез ДНК) хромосом происходит только в деспирализованном состоянии в период S-интерфазы.
Спирализуясь, хромосомы вступают в профазу митоза и достигают наибольшей спирализации в метафазе митоза и мейоза. При этом они обладают минимальной специфической активностью. Вместе с тем установлено, что хромосомы всегда неравномерно спирализованы по длине и разделяются на гетерохроматические и эухроматические районы. Морфологически эти районы различаются по интенсивности окраски и структурной организации.
Эухроматические районы в интерфазном ядре деспирализуются, в то время как гетерохроматические имеют тенденцию оставаться в спирализованном компактном состоянии в виде хромоцентров с высоким содержанием ДНК. Спирализованность гетерохроматических районов сопровождается неактивным состоянием генов, содержащихся в них. Эта особенность свойственна также некоторым эухроматнческим районам с высоко функционально дифференцированными генами. Будучи спирализованными в стадии интерфазного ядра, эухроматические районы становятся также генетически неактивными.
Гетерохроматизация — универсальный механизм генетической инактивации хромосомных участков независимо от того, относятся ли они к гетерохроматическим или к эухроматнческим районам. Следовательно, хромоцентры, обнаруживаемые в интерфазном ядре, могут быть образованы как гетерохроматином, так и эухроматином. Одним из таких хромоцентров является Х-хроматин.
Еще Ваrr и Bertram высказали предположение о связи феномена Х-хроматина с Х-хромосомами. С тех пор Х-хромосомная природа Х-хроматина подтверждена и уточнена данными многочисленных исследователей.
Х-хроматин образован одной из Х-хромосом женской клетки, находящейся в гетерохроматизированном состоянии. Будучи спирализованной, эта хромосома генетически неактивна. В разных клетках сомы у женских особей, по принципу случайности, Х-хроматнн образует Х-хромосома, полученная либо от отца, либо от матери. Следовательно, клетки женского организма мозаичны по функции Х-хромосомы: в одних активна отцовская, в других материнская хромосома. Образование полового хроматина в женских клетках обусловлено генетически.
Это подтверждается тем, что в раннем периоде развития эмбриона человека, когда по виду гонад еще нельзя определить пол, яйцевые оболочки зародыша мужского пола не имеют Х-хроматина, несмотря на воздействие гормонов матери. У зародыша женского пола Х-хроматин появляется на 16-й день развития, когда в эмбрионе насчитывается 2500—5000 клеток.
Тельце Барра
У людей и животных с анеуплоидией, имеющих в геноме 3 и более X-хромосом (см., напр., синдром Клайнфельтера), число телец Барра в ядре соматической клетки на единицу меньше числа X-хромосом.
Источники
Полезное
Смотреть что такое «Тельце Барра» в других словарях:
тельце Барра — тельце Барра. См. половой хроматин. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
тельце барра — ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ТЕЛЬЦЕ БАРРА – во всех соматических клетках генетически женского организма одна из Х хромосом инактивирована и известна как половой хроматин … Общая эмбриология: Терминологический словарь
Тельце Барра — интенсивно красящаяся структура, наблюдающаяся в ядрах разных типов клеток у самок млекопитающих. Представляет собой сильно спирализованную и поэтому неактивную Х хромосому. Инактивация одной из Х хромосом происходит случайным образом … Словарь по психогенетике
Тельце Барра Хроматиновое (Barr Body) — см. Хроматин половой. Источник: Медицинский словарь … Медицинские термины
Барра тельце — (М. L. Barr, род. в 1908 г., канадский гистолог) см. Хроматин половой … Большой медицинский словарь
Инактивация Х-хромосомы — Черепаховая окраска самок кошек является видимым примером инактивации Х хромосомы. Черный и оранжевый аллели гена окраски меха располагаются на Х хромосоме. Окраска конкретного участка меха определяется тем, какой из аллелей гена активен в данном … Википедия
половой хроматин — тельце Барра Гетерохроматинизированная в процессе лайонизации и интенсивно прокрашиваемая при анализе интерфазных ядер Х хромосома самок млекопитающих; выявление П.х. лежит в основе экспресс метода (т.е. без культивирования клеток и получения… … Справочник технического переводчика
Половой хроматин — плотное окрашивающееся тельце, обнаруживаемое в недслящихся (интерфазных см. Интерфаза) ядрах клеток у гетерогаметных (имеющих Х и Y Половые хромосомы) животных и человека. П. х. подразделяют на Х хроматин, или тельце Барра (открыт в 1949 … Большая советская энциклопедия
Гетерохроматин — Ядро фибробласта женщины с гетерохроматином, помеченным флуоресцентным красителем. Стрелкой указано положение тельца Барра Гетерохроматин участки … Википедия
Пол — I совокупность генетически детерминированных признаков особи, определяющих ее роль в процессе размножения. Развитие признаков мужского (обозначают знакома Марса ♂ ) и женского (знак Венеры ♀ ) полов определяется хромосомными наборами (см.… … Медицинская энциклопедия
Тельце Барра
Смотреть что такое «Тельце Барра» в других словарях:
тельце Барра — тельце Барра. См. половой хроматин. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Тельце Барра — Ядро фибробласта женщины, окрашенное флуоресцентным красителем. Стрелкой указано тельце Барра Кошка мозаичного окраса (калико, или черепаховый с белым) Тельце Барра … Википедия
тельце барра — ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ТЕЛЬЦЕ БАРРА – во всех соматических клетках генетически женского организма одна из Х хромосом инактивирована и известна как половой хроматин … Общая эмбриология: Терминологический словарь
Тельце Барра Хроматиновое (Barr Body) — см. Хроматин половой. Источник: Медицинский словарь … Медицинские термины
Барра тельце — (М. L. Barr, род. в 1908 г., канадский гистолог) см. Хроматин половой … Большой медицинский словарь
Инактивация Х-хромосомы — Черепаховая окраска самок кошек является видимым примером инактивации Х хромосомы. Черный и оранжевый аллели гена окраски меха располагаются на Х хромосоме. Окраска конкретного участка меха определяется тем, какой из аллелей гена активен в данном … Википедия
половой хроматин — тельце Барра Гетерохроматинизированная в процессе лайонизации и интенсивно прокрашиваемая при анализе интерфазных ядер Х хромосома самок млекопитающих; выявление П.х. лежит в основе экспресс метода (т.е. без культивирования клеток и получения… … Справочник технического переводчика
Половой хроматин — плотное окрашивающееся тельце, обнаруживаемое в недслящихся (интерфазных см. Интерфаза) ядрах клеток у гетерогаметных (имеющих Х и Y Половые хромосомы) животных и человека. П. х. подразделяют на Х хроматин, или тельце Барра (открыт в 1949 … Большая советская энциклопедия
Гетерохроматин — Ядро фибробласта женщины с гетерохроматином, помеченным флуоресцентным красителем. Стрелкой указано положение тельца Барра Гетерохроматин участки … Википедия
Пол — I совокупность генетически детерминированных признаков особи, определяющих ее роль в процессе размножения. Развитие признаков мужского (обозначают знакома Марса ♂ ) и женского (знак Венеры ♀ ) полов определяется хромосомными наборами (см.… … Медицинская энциклопедия
Ученые разгадали главную «женскую» загадку человеческого генома
МОСКВА, 18 июл – РИА Новости. Генетики выяснили, как «лишняя» женская Х-хромосома сворачивается в так называемое тельце Барра и остается неактивной в организме здоровых женщин и самок млекопитающих, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Одной из главных генетических загадок жизни является то, как организм «узнает» о наличии лишней копии Х-хромосомы и отключает одну из них, превращая ее в так называемое тельце Барра – туго закрученный «сверток» ДНК, хорошо видный под микроскопом.
Мириам Хантли (Miriam Huntley) из Гарвардского университета (США) и ее коллеги выяснили, что заставляет лишнюю Х-хромосому свернуться в клубок и как его формой можно гибко управлять, изучив строение тельца Барра на молекулярном уровне.
Наблюдая за структурой этого клубка ДНК при помощи технологий компьютерного моделирования, ученые выяснили, что нити генома в тельце Барра заплетены в гигантские петли, содержащие в себе десятки миллионов «букв»-нуклеотидов. Если смотреть на этот клубок в трехмерном виде, нити в этих петлях были расположены очень близко друг к другу, несмотря на то, что в «двумерной» проекции их отделяли сотни тысяч и миллионы нуклеотидов.
Для чего образуется тельце барра
Определение половой принадлежности, а также своевременное выявление аномалий полового развития, наследование болезней, сцепленных с полом, представляет огромный интерес не только для врачей разных специальностей, но востребовано и в спорте, судебной медицине [2].
С самого раннего периода развития гистологии и цитологии в ядре были замечены интенсивно окрашивающиеся структуры. Их назвали прохромосомами, хромоцентрами, и считалось, что в этих местах хроматин проявляет положительный гетеропикноз. В настоящее время данные структуры определяются как гетерохроматин, в отличие от слабо окрашивающегося эухроматина. Впервые эти названия были предложены в 1933 году Гейтцем [11]. В 1937 году Гейтлер сообщал о половом ядерном диморфизме у насекомых, наблюдая двойное тело гетерохроматина у женских особей и одинарное тело у мужских особей, предполагая, что открытый им механизм может найти применение при определении пола [11]. Впоследствии, в 1949 году, в журнале «Nature» была опубликована работа Бара и Бертрама, в которой ученые описали морфологические различия в нейронах самок и самцов [4]. Открытие особых образований – глыбок гетерохроматина в интерфазных ядрах соматических клеток (телец Барра) позволило в дальнейшем использовать половой хроматин для решения некоторых диагностических вопросов медицинской генетики. Тельце Барра соответствует одной из двух Х-хромосом в клетках особей женского пола. В клетках у мужчин половой хроматин практически отсутствует, хотя некоторые авторы указывают на обнаружение 2–3 % подобных глыбок [5].
Первоначально для определения полового хроматина применяли биопсию кожи, но вскоре был описан метод исследования мазка слизистой оболочки ротовой полости. Исследование эпителия полости рта – это попытка избежать хирургической биопсии, заменить ее простым методом взятия материала и тем самым расширить возможность клинического применения метода. Так, у женщин-спортсменок проводят половой контроль перед олимпийскими играми [1]. Спортсменки, чей генетический пол не соответствует габитусу, имеющие морфологические признаки мужского соматотипа, имеют преимущество перед женщинами-спортсменками с женским кариотипом [1]. Безусловно, данный метод нашел применение и в медицине. Скрининговый тест, не требующий глобальных материальных затрат, применяется для быстрой диагностики количественных нарушений в половых хромосомах, таких как синдром Шерешевского – Тернера, Клайнфельтера, полисомии Х [7].
В настоящее время все больше и больше авторов придерживаются мнения о том, что половой хроматин все-таки изменяется. Интересны и труднообъяснимы наблюдения Sohval и Casselman, которые установили, что величина и окраска полового хроматина может изменяться под влиянием антибиотиков [9]. Другие исследователи показывают, что в ротовой полости происходит снижение полового хроматина при некоторых видах аллергии, а также при стрессе [12, 15]. У индивидуумов женского пола половой хроматин в ротовой полости снижается при приеме глюкокортикоидов [9, 15]. В опухолях различных локализаций обнаружена четкая обратно пропорциональная зависимость между уменьшением числа ядер с половым хроматином и увеличением митотического индекса [10]. Так, при раке молочной железы значительная часть клеток показала потерю полового хроматина в значительной части клеток опухолей. Положительная корреляция между количеством полового хроматина в клетках и частотой метастазирования опухоли была описана в некоторых работах [6].
Учитывая совершенно противоположные литературные данные по содержанию и изменчивости полового хроматина в ядрах клеток буккального эпителия от 90 % [8] до 28 % [1], мы предприняли попытку определения телец Барра у женщин в онтогенезе, используя различные методы окраски клеток.
Цель исследования – изучить динамику полового гетерохроматина в различные периоды онтогенеза женщины.
Материал и методы исследования
Материалом для настоящего исследования послужили клетки буккального эпителия, полученные при обследовании 100 женщин трех возрастных категорий: I – 18–20 лет, II – 38–55 лет, III – 56–75 лет. Соскоб эпителия производился с внутренней поверхности щеки. Ротовая полость предварительно прополаскивалась 2 % содовым раствором, что несколько уменьшало примесь слизи и микробов к исследуемому материалу. Эпителий слизистой полости рта снимался закругленным стеклом с намеченного места слизистой, выпяченной при надавливании пальцем снаружи. Соскоб слизистой после равномерного распределения по стеклу немедленно фиксировался в смеси равных частей спирта и эфира в течение 24 часов. Препараты окрашивались несколькими способами:
1) крезил-виолетом или по методу Папаниколау;
3) окраской по Фельгену, при фиксации материала в смеси Дэвидсона.
Микроскопирование осуществлялось с использованием светового микроскопа с иммерсионной системой, увеличение х1000 (Микроскоп Carl Zeiss Axioscope A1, камера для документирования AxioCam ICc5). Для более достоверной картины подсчет количества телец Барра проводился в 100 ядрах клеток буккального эпителия.
Результаты исследования и их обсуждение
Тельце Барра имеет вид маленькой темной массы овальной формы, примыкающей к внутренней поверхности ядерной оболочки (рисунок). Диаметр такого тельца равен примерно 1 мкм, поэтому его легко увидеть с помощью иммерсионного объектива. Надо заметить, что обнаружить во всех исследуемых ядрах данные структуры нам не удалось.
Иногда ядра клеток здоровых мужчин содержат дискретные массы конденсированного хроматина, которые примыкают к ядерной оболочке и выглядят как тельца Барра. Итак, тельце Барра нельзя увидеть в каждом ядре, в котором оно имеется, и поскольку в ядрах, в которых этих телец нет, иногда можно видеть похожие на них дискретные массы хроматина, заключение о наличии или отсутствии телец Барра нельзя делать на основании беглого осмотра отдельных клеток.
Содержание полового гетерохроматина в I группе (молодые женщины) составило 35,7 ± 3,1 % клеток, во II (женщины среднего возраста) – 33,2 ± 2,5 % клеток, в III (женщины старшей возрастной категории) – 25,75 ± 1,7 % клеток. Следовательно, с возрастом количество Х-полового хроматина у женщин в интерфазных ядрах буккального эпителия уменьшается.
Все процессы, протекающие в организме человека, контролируются генетическим аппаратом клеток. Но механизм специфической активации определенных генов в отдельно взятой клетке или клеточной популяции остается не изученным до конца. Исследование структур интерфазного ядра и специфических изменений в нем дает возможность в какой-то мере судить о супрессии или репрессии генов в зависимости от состояния организма. Возрастные функциональные особенности репродуктивной системы женщин находятся в тесной зависимости от изменений нейроэндокринного гомеостаза, которые регулируются определенными генами. Активность этих генов, в свою очередь, зависит от степени компактизации хромосом и связана с участками гетеро- и эухроматина [5, 9].
Тельце Барра в ядре клетки буккального эпителия женщины. Окраска ацетоорсеином, 1000х
Существование полов, а особенно то обстоятельство, что пол животного задается различиями по половым хромосомам, ставит перед системами регуляции экспрессии генов проблему: если гены, сцепленные с Х-хромосомой, будут экспрессироваться с разными интенсивностями у особей обоих полов, то количество продуктов экспрессии в клетках самки будет в 2 раза больше, чем в клетках самца. Чтобы избежать такой ситуации, существует явление компенсации доз генов [5, 9]. Суть явления состоит в выравнивании интенсивности экспрессии генов, расположенных на Х-хромосоме, между полами. У млекопитающих этот механизм представлен полной инактивацией одной из двух Х-хромосом в женском организме, в результате чего у самок активна только одна Х-хромосома, что эквивалентно ситуации с самцами. Мишенью для регуляции служит вся хромосома в целом, т.е. затрагиваются все промоторы на хромосоме. Хромосома переходит в состояние гетерохроматина [2, 3].
Возможный механизм инактивации Х-хромосомы связан с локусом Xic, где содержится ген, названный Xist. Ген Xist служит матрицей для синтеза Xist РНК (X inactive specific transcript), в которой нет открытых рамок считывания (она не является кодирующей). РНК Xist «обволакивает» данную Х-хромосому, тем самым ее инактивируя. Xist РНК синтезируется на обеих Х-хромосомах, но после инактивации такую РНК дает только неактивная Х-хромосома (где ее и можно встретить). Интенсивность же транскрипции Xist остается прежней, следовательно, перемена состояния хромосомы зависит не от нее, а от каких-то посттранскрипционных событий [11, 14].
Содержимое локуса Xic оказывает свое действие в цис-манере и несет в себе информацию, достаточную для того, чтобы «подсчитать» Х-хромосомы и инактивировать их все, кроме одной (правило n – 1). Правило n – 1 предполагает, что стабилизация РНК Xist происходит по умолчанию и что некий блокирующий механизм предотвращает такую стабилизацию лишь на одной из Х-хромосом, которой предстоит остаться активной. Это означает, что хотя наличие Xic необходимо (и достаточно), чтобы хромосома оказалась инактивирована, для установления активного состояния Х-хромосомы могут быть необходимы продукты других локусов [14].
Инактивация распространяется от Xic по всей Х-хромосоме. Если Xic присутствует в хромосоме-химере, возникшей в результате транслокации между Х-хромосомой и аутосомой, инактивация распространяется и на аутосомные участки (хотя этот эффект не всегда отличается полнотой). У нормальных самок Х-хромосом, конечно же, две, но в тех редких случаях, когда неправильное расхождение хромосом приводит к генотипу с тремя или более Х-хромосомами, активной останется лишь одна из них [13]. Это обстоятельство наводит на общую модель, в соответствии с которой с одной и только одной из Х-хромосом происходит некое особенное событие, охраняющее ее от воздействия инактивирующего механизма, который тем временем применяется по отношению ко всем остальным Х-хромосомам клетки. Для активности же Х-хромосомы необходимо «погасить» на ней экспрессию Xist. Сайленсинг Xist можно предотвратить делецией гена ДНК-метилтрансферазы; скорее всего, эффект обусловлен тем, что метилирование промотора Xist необходимо для прекращения его транскрипции [13]. Таким образом, метилирование ДНК в геноме является специфической формой клеточной памяти (эпигенетическая память), которая играет ключевую роль в развитии благодаря специфическому кодированию генной экспрессии в разных клетках. Несмотря на единый геном клетки организма имеют разные эпигеномы, что обеспечивает дифференциальную экспрессию, разные клеточные фенотипы и функции [2].
Заключение
В самом начале изучения полового хроматина считалось, что процент клеток, содержащих тельца Барра, является постоянным и не изменяется ни под влиянием возраста, ни под воздействием других внутренних или внешних факторов. Тем самым диагностика пола на основании оценки полового хроматина должна быть надежной. Эта точка зрения была основана на многочисленных наблюдениях [1, 7, 15]. Возможно, неизменность полового хроматина можно было бы связать с постоянной пропорцией клеток в организме, содержащих и не содержащих половой хроматин. Это означает, что каждая ткань имеет свой процент содержания полового хроматина, чему пока нет доказательств.
Удивительно низкие результаты получаются с эпителием ротовой полости, несмотря на то, что исследуемым материалом служат мазки, т.е. целые клетки. Число ядер, в которых присутствует гетерохроматин, зависит от степени пролиферации клеток в различных тканях, в частности в клетках буккального эпителия, а также от гормонального статуса организма. Можно предположить, что угасание функции половых желез посредством определенных факторов приводит к частичной деконденсации факультативного хроматина в некоторых клетках с целью усиления экспрессии генов Х-хромосомы для поддержания уровня гормонов в женском организме.
Рецензенты:
Матвеева Н.Ю., д.м.н., профессор, зав. кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии, ГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Владивосток;
Калиниченко С.Г., д.м.н., ст. научный сотрудник, ЦНИЛ ГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Владивосток.