Chimerisme bij mensen

De gelijktijdige aanwezigheid van cellen van verschillende genotypes in het lichaam is chimerisme. Bij mensen kent het verschillende vormen en oorzaken. Laten we dit eens nader bekijken.

In de Griekse mythologie is de chimaera een monster met het lichaam van een geit, de kop en nek van een leeuw en de staart van een slang. Tot op heden zijn er ongeveer 100 gevallen van menselijk chimaera bekend. Het is niet gerelateerd aan de mythologie en is gebaseerd op een specifieke mutatie van genen tijdens de conceptie en de ontwikkeling van het embryo. De pathologische aandoening kent verschillende typen en vormen, die verschillen in de oorzaken.

Biologische chimaera's kunnen ontstaan wanneer twee verschillende rassen zich vermengen. Vaak manifesteert dit zich als een verdeling van verschillende pigmentatie over het lichaam. Als er een volledige versmelting plaatsvindt, wijst dit op een bloedafwijking, wanneer het kind twee DNA-strengen heeft. Of tweelingen die in dezelfde baarmoeder zijn opgegroeid, hebben tolerantie voor elkaars bloedgroep. Een soortgelijk defect treedt op bij orgaantransplantatie en zelfs bloedtransfusie.

[ 1 ], [ 2 ]

Oorzaken van chimerisme bij mensen

Vanuit genetisch oogpunt ontstaan mutaties door de aanwezigheid van twee of meer celstrengen in een persoon, die zich ontwikkelen uit verschillende zygoten. De oorzaken van chimerisme zijn divers; meestal is het een vermenging van bloed. Deze pathologie veroorzaakt het verschijnen van karyotype 46,XX/46,XY. Het defect kan verband houden met de vermenging van cellen van een levende en overleden tweeling in de baarmoeder van de moeder, of met de samensmelting van twee zygoten tot één embryo.

De belangrijkste oorzaken van chimerisme bij mensen:

• Tetragametisch - twee eicellen versmelten tot één, maar elk wordt bevrucht door verschillende zaadcellen. Dit gebeurt wanneer, in de vroege stadia van de vorming, één van de embryo's de andere absorbeert. Hierdoor hebben de organen en cellen van één organisme een verschillende set chromosomen.
• Microchimerisme – foetale cellen dringen de bloedbaan van de moeder binnen en nestelen zich in haar weefsels. Er zijn gevallen bekend waarin de immuuncellen van het embryo de zwangere vrouw van ernstige ziekten hebben genezen en de weerstand tegen oncologische aandoeningen hebben verhoogd. Dit proces werkt ook omgekeerd: moedercellen worden via de placentabarrière in het embryo geïntegreerd. Het grootste gevaar van deze aandoening is dat de baby al in de baarmoeder moederlijke ziekten kan oplopen.
• Twinning is een samensmelting van bloedvaten. Heterozygote tweelingembryo's geven delen van hun cellen aan elkaar door. Dit resulteert in het kind met twee DNA-strengen.
• Posttransplantatie – treedt op na een bloedtransfusie of orgaantransplantatie. De lichaamseigen cellen bestaan gelijktijdig met de cellen van de donor. In sommige gevallen worden de cellen van de donor volledig geïntegreerd in het getransplanteerde organisme.
• Beenmergtransplantatie – de procedure zelf is gericht op genetische transformatie van het lichaam van de patiënt. Met behulp van straling en medicijnen wordt het beenmerg van de patiënt gedood. Donorcellen worden in de plaats daarvan ingebracht. Als volgens de testresultaten donorchimerisme wordt gedetecteerd, is de transplantatie succesvol.

[ 3 ]

Pathogenese

Het mechanisme van de ontwikkeling van chimerisme hangt af van de factoren die het hebben veroorzaakt. Pathogenese wordt ingedeeld in de volgende typen:

1. Transplantatie (iatrogene) chimeren
2. Primair chimerisme

• Embryonaal
• Onzeker

3. Secundaire mutaties

• Foeto-foetale chimaera's ("foetus - foetus")
• Moeder-foetus mutaties
• Chimaera's van het type "foetus - moeder"

Wetenschappers zijn erin geslaagd een tetragametische stoornis te diagnosticeren, d.w.z. de samensmelting van twee eicellen bevrucht door verschillende spermatozoa. Het ontwikkelingsmechanisme van deze aandoening wijst op de aanwezigheid van twee DNA-strengen in één (overlevend) embryo. De pathogenese van microchimerisme wijst op de penetratie van de cellen van de baby in het hematopoëtische systeem van de moeder of de cellen van de moeder in het lichaam van de foetus.

Een andere variant van defectontwikkeling is de fusie van bloedvaten van heterozygote tweelingen die hun genetische gegevens aan elkaar doorgeven. Posttransplantatie vindt plaats tijdens transplantatie van beenmerg, hematopoëtische organen en tijdens bloedtransfusie. Er zijn ook gevallen bekend van laboratoriummutaties (experimenten werden uitgevoerd op dieren en planten) volgens het door wetenschappers ontwikkelde chimerisatiemechanisme.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Symptomen van chimerisme bij mensen

Om te bepalen of iemand een chimaera is, is een uitgebreid genetisch onderzoek nodig. In de meeste gevallen zijn er geen duidelijke symptomen van een pathologische aandoening. Uiteraard geldt dit niet als de mutatie geen uiterlijke kenmerken heeft.

Chimerisme treedt op tijdens de intra-uteriene ontwikkeling. Het ontstaat wanneer twee bevruchte eicellen samensmelten, waarbij de ene de andere absorbeert, maar ook wanneer de genetische informatie van het embryo en de moeder zich vermengen, of als complicatie van transfusieprocedures.

Uiterlijke symptomen van chimerisme bij mensen verschijnen wanneer verschillende rassen zich vermengen. Dit ziet eruit als verschillende oogkleuren bij een kind of een mozaïekachtige huidskleur. Maar in de meeste gevallen worden de symptomen vastgesteld door een uitgebreid bloedonderzoek, dat de aanwezigheid van twee DNA-lijnen aantoont.

Texaanse jongen

Een van de meest sensationele gevallen van chimerisme die de geneeskunde kent, is het verhaal van een interraciale mutatie. De baby uit Texas - zo werd dit incident genoemd. De rechterhelft van de baby was een mulatmeisje en de linkerhelft een zwarte jongen. Dit is een voorbeeld van echt hermafroditisme met genetisch ontwikkelde primaire en secundaire geslachtskenmerken van beide geslachten in één lichaam. De chimaera onderging een operatie waarbij hij het mannelijke geslacht kreeg en zijn vrouwelijke uiterlijke kenmerken kwijtraakte. Natuurlijk bleef het kind genetisch gezien biseksueel met twee DNA-strengen.

Een ander angstaanjagend verhaal over chimerisme gaat over een 11-jarig Chinees meisje. Een tweelingbroertje, door haar geabsorbeerd, ontwikkelt zich vanuit haar rug. Zulke mutaties vinden plaats tijdens de intra-uteriene ontwikkeling, wanneer twee zygoten (toekomstige tweelingen) samensmelten tot één organisme. Dat wil zeggen, in feite komen twee mensen met hun eigen genenset in één lichaam terecht.

[ 8 ], [ 9 ]

Eerste tekenen

De aanwezigheid van twee DNA-strengen bij één persoon is het eerste teken van chimerisme. In de meeste gevallen manifesteert de mutatie zich niet met uiterlijke symptomen. Alleen door middel van genetisch onderzoek kan worden vastgesteld dat iemand een chimera is.

Laten we eens naar enkele gevallen van chimerisme kijken:

• Een lerares uit Boston had een niertransplantatie nodig. Haar drie kinderen stemden in met een niertransplantatie, maar genetisch onderzoek wees uit dat twee van hen niet de biologische kinderen van hun moeder waren. Verder onderzoek wees uit dat de lerares een tweelingzus had die tijdens de embryonale ontwikkeling met de overlevende foetus was versmolten. De lerares was dus een hersenschim, aangezien ze twee verschillende sets genen had die elkaar niet beïnvloedden.
• Een ander geval van chimerismedetectie vond ook plaats tijdens de transplantatie. Volgens de testresultaten waren de biologische kinderen van de vrouw genetisch gezien niet haar kinderen. Ze waren alleen verwant aan hun grootmoeder. Daarom werd een analyse van het haar uitgevoerd, dat afwijkend genetisch materiaal bevatte, en werden de familiebanden bevestigd.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Vormen

Om te bepalen wat de oorzaak van de mutatie is, neemt de arts een anamnese af en voert hij verschillende diagnostische genetische tests uit.

Genetisch chimerisme

In de vroege zwangerschap, dat wil zeggen tijdens de vorming van het embryo, kunnen een aantal mutaties optreden. Genetisch chimerisme treedt op wanneer een paar bevruchte eicellen samensmelt tot één. Elke zygote bevat een streng ouderlijk DNA, oftewel een eigen genetisch profiel. Tijdens de fusie behouden de cellen hun individuele genetische samenstelling. Dat wil zeggen dat het resulterende embryo een combinatie van beide is. In de meeste gevallen hebben mensen met dergelijke mutaties een immuunsysteem dat tolerant is voor alle genetische populaties in het lichaam.

In wezen is zo'n menselijke mutatie een tweelingbroertje en zeldzaam. Om dit te bepalen, wordt een uitgebreid genetisch onderzoek uitgevoerd. Zowel de ouders als het kind ondergaan een DNA-analyse. Vaak zijn dergelijke onderzoeken nodig om een biologische verwantschap tussen kinderen en ouders vast te stellen, aangezien het kind een ander genetisch profiel heeft.

[ 16 ]

Tetragametisch chimerisme

De geneeskunde kent gevallen waarin ouders en kinderen bij tests geen genetische gelijkenis vertonen, dat wil zeggen dat ze biologisch niet verwant zijn. Tetragametisch chimerisme treedt op wanneer twee tweelingen zich tijdens de embryonale ontwikkeling verenigen tot één. Eén kind overlijdt en de overlevende draagt zijn en haar DNA met zich mee.

Dergelijke gevallen van chimerisme kunnen worden herkend aan verschillende tekenen:

• Hermafroditisme
• Rode bloedcelpopulatie
• Mozaïek huidskleur
• Verschillende oogkleuren

Wetenschappers hebben een geval beschreven waarbij de genetische informatie van het kind tijdens de conceptie niet door de vader werd overgedragen, maar door zijn tweelingbroer, die stierf en in de baarmoeder werd opgenomen. Dat wil zeggen, genetisch gezien is de ouder de overleden tweelingbroer. Bij onderzoek van dit geval bleek dat de genetische code van het kind en zijn vader voor 10% overeenstemt.

Biologisch chimerisme

Een van de mysterieuze verschijnselen die de geneeskunde kent, is de combinatie van meerdere genomen in één lichaam. Biologisch chimerisme komt voor bij mensen, dieren en planten. Als we deze mutatie bij mensen beschouwen, komt deze in de volgende gevallen voor:

• De samensmelting van twee bevruchte eicellen tot één tijdens de embryonale ontwikkeling.
• Orgaantransplantatie, beenmergtransplantatie, bloedtransfusie.
• Incest tussen verschillende rassen.

Volledige fusie is mogelijk wanneer twee foetussen die in dezelfde baarmoeder groeien dezelfde placenta gebruiken en elkaars bloed verdragen. Dat wil zeggen dat ze, indien nodig, elkaars bloed kunnen transfunderen, omdat de afstotingsreactie genetisch wordt onderdrukt. Uiterlijk manifesteert een biologische mutatie zich als irissen met verschillende kleuren bij één persoon of een combinatie van verschillende huidskleuren (meestal in een mozaïekpatroon).

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

Bloedchimerisme

Een ander verbazingwekkend fenomeen in de geneeskunde is het bestaan van twee bloedgroepen in één persoon. Bloedchimerisme ontstaat door een genetische mutatie tijdens de ontwikkeling in de baarmoeder. In de natuur bestaan er bloedgroepen: O (I), A (II), B (III) en AB (IV).

• Bloedgroep A draagt antigeen A en antilichaam B bij zich (zorgt ervoor dat het lichaam antilichamen produceert).
• Bloedgroep B draagt het B-antigeen en het A-antilichaam.
• Groep AB bevat beide typen antigenen, maar heeft geen antilichamen.
• Groep A heeft beide typen antilichamen, maar geen antigenen.

Op basis hiervan is groep A compatibel met A en O, en B met B en O. Unieke ontvangers zijn degenen met AB, aangezien hun biologische vloeistof compatibel is met alle bestaande groepen. Groep O fungeert als universele donor, maar is alleen compatibel met dezelfde groep O.

Op basis van de anatomiecursus is bekend dat een levend organisme er maar één kan hebben. Omdat immuuncellen geen vreemd bloed accepteren, ontstaat er een afstotingsreactie tijdens transfusie. Een uitzondering op deze regel zijn bloedchimaera's. Zulke mensen hebben twee verschillende soorten bloed en weefsels die bloedcellen van beide soorten produceren. Deze pathologie komt zowel bij mensen als bij dieren voor. Alle bekende chimaera's zijn tweelingen. Bloed wordt verdeeld tussen twee embryo's, ze wisselen weefsels uit die bloed produceren en de afstotingsreactie wordt onderdrukt.

[ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ]

Onvolledige rode bloedcelchimerie

Er zijn natuurlijke en kunstmatige factoren die het ontstaan van onvolledige erytrocytchimerisme veroorzaken:

• Bij twee-eiige tweelingen ontstaan natuurlijke mutaties als gevolg van de uitwisseling van hematopoëtische cellen via vasculaire anastomosen.
• Kunstmatig chimerisme treedt op tijdens allogene beenmergtransplantatie en na bloedtransfusie. Dit gebeurt door het verwijderen van donorrode bloedcellen en het terugbrengen naar de oorspronkelijke bloedgroep. Bij orgaan- of beenmergtransplantatie worden de eigen rode bloedcellen van de patiënt vervangen door die van de donor.

Onvolledig chimerisme wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van donor- en autologe rode bloedcellen bij de ontvanger. Dit type is een tijdelijke circulatie van donorrode bloedcellen die zich opnieuw beginnen te vormen of passief met beenmerg worden getransfundeerd.

Deze pathologische aandoening is alarmerend. Ze gaat gepaard met onbekende fysieke veranderingen in het lichaam van de ontvanger. Bovendien kan chimerisme psychische problemen veroorzaken, omdat niet alle patiënten bereid zijn hun veranderde anatomie en fysiologie te accepteren.

Chimerisme na de transfusie

Transfusiologie is de wetenschap die het lichaam reguleert door middel van gerichte beïnvloeding van de morfologische samenstelling van bloed door middel van transfusie. Posttransfusiechimerisme treedt op wanneer twee verschillende bloedgroepen worden gemengd, waarbij donorcellen de genetische code van de ontvanger volledig vervangen of ermee samenleven. Deze pathologie kan een complicatie van transfusie of transplantatie worden genoemd.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende transfusiemiddelen:

• Bloed en zijn bestanddelen (erytrocyten, leukocyten, bloedplaatjes, plasma).
• Bloedvervangers zijn medicinale oplossingen die worden gebruikt bij bloedstoornissen, om de bloedkwaliteit te normaliseren of te vervangen.
• Beenmerg- en hematopoëtische orgaantransplantatie.

Posttransfusiechimerisme kan optreden als gevolg van de aanwezigheid van leukocyten in donorbloed. Als leukocyten uit de biologische vloeistof of rode bloedcelmassa worden verwijderd, is het risico op posttransfusiechimerisme, alloimmunisatie en andere complicaties minimaal.

Complicaties en gevolgen

Een van de gevaren van chimerisme zijn ongecontroleerde processen in het menselijk lichaam. De gevolgen van chimerisatie kunnen verband houden met posttransfusieprocedures of pathologieën tijdens de intra-uteriene ontwikkeling.

Chimerisme trekt ook de geldigheid van DNA-tests en veel rechtszaken in twijfel. De genetische afwijking veroorzaakt veel problemen bij het vaststellen van het vaderschap. Er is ook een bepaald percentage stellen dat onvruchtbaar is vanwege de mutatie.

De aanwezigheid van twee DNA-strengen in één organisme kan een aantal complicaties veroorzaken. Ten eerste hangt dit samen met fysieke pathologieën. De wetenschap kent een aantal gevallen waarbij kinderen geboren werden met verschillende oogkleuren, marmerpigmentatie of extra ledematen van een tweeling die tijdens de embryonale ontwikkeling waren geadopteerd.

Een andere complicatie van deze mutatie is dat wanneer orgaantransplantatie nodig is en een verwante donor wordt geselecteerd, er een genetische mismatch aan het licht komt. Dit roept veel vragen op en compliceert het transplantatieproces. Na de transplantatie kunnen er veranderingen optreden in haarstructuur, bloedgroep en Rh-factor.

Er is een geval bekend van een patiënt met aids en lymfeklierkanker die een beenmergtransplantatie onderging. De donor was drager van een mutatie die resistentie tegen het virus gaf. Na de transplantatie gaf de ontvanger het virus door samen met het beenmerg. Dit leidde tot volledige genezing van de patiënt.

[ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ], [ 32 ]

Diagnostics van chimerisme bij mensen

Chimerisme wordt doorgaans vastgesteld met behulp van DNA-analyse, oftewel een test om familiebanden te bepalen. De keuze voor deze studie is te verklaren door het feit dat het defect op cellulair niveau een mengeling is van twee genotypes in één organisme.

Voor het onderzoek worden geavanceerde moleculaire methoden gebruikt. Bij een vermoeden van chimerisme ondergaat de patiënt een reeks tests, instrumentele en verplichte differentiële diagnostiek. De arts zal de familiegeschiedenis onderzoeken, dat wil zeggen de erfelijke aanleg voor mutaties.

Testen

Het gebruik van de ene of de andere methode hangt af van de beschikbaarheid van informatie over het mogelijke type stoornis. Tests voor vermoedelijk chimerisme zijn gericht op genetisch onderzoek van bloed en DNA. Er worden ook screening- en detectielaboratoriummethoden gebruikt, laten we die eens bekijken:

1. Mutatiescreening wordt toegepast wanneer de aard van de mutatie onbekend is, maar de familiegeschiedenis wijst op de aanwezigheid van een genherschikking.

• Analyse van macroherschikkingen door middel van DNA-blotting.
• Heteroduplex-analyse.
• Analyse van conformatiepolymorfisme van enkelstrengs DNA.
• Elektroforese van dubbelstrengs-DNA in een denaturerende gradiënt.
• Denaturerende vloeistofchromatografie met hoge prestatie.

2. Chemische detectie van ongepaarde nucleotiden - mutatiedetectie is gebaseerd op het denatureren van een controlemonster met normaal DNA. De monsters worden afgekoeld, waardoor duprexen ontstaan, waarvan sommige ongepaarde basen bevatten die wijzen op een mutatie.

• RNase-bescherming.
• Screening.
• Mutatiedetectie.

De hierboven beschreven analyses worden gebruikt in moleculair DNA-onderzoek naar verschillende genetische pathologieën, mutaties, waaronder chimerisme.

Instrumentele diagnostiek

Bij een vermoeden van chimerisme zal de patiënt een breed scala aan diagnostische procedures ondergaan. Instrumentele diagnostiek is noodzakelijk om de toestand en structuur van inwendige organen en andere lichaamsstructuren te bestuderen. Het is namelijk bekend dat bij chimerisme de hematopoëtische organen (beenmerg, thymus, milt, endocriene klieren, enz.) bloed produceren met verschillende DNA-allelen.

De patiënt ondergaat screeningsonderzoeken, CT-scans, MRI-scans, echografie en andere onderzoeken. In de meeste gevallen is gedetailleerde instrumentele diagnostiek nodig voor orgaantransplantatie of bloedtransfusie, wanneer de patiënt als donor of ontvanger wil optreden.

[ 33 ], [ 34 ]

Differentiële diagnose

Een chimaera is een samengesteld organisme dat afkomstig is van meer dan één zygote. Er zijn een aantal pathologische gevallen met een vergelijkbare oorsprong. Differentiële diagnostiek is gericht op de identificatie ervan.

Laten we eens kijken wie er uitziet als een chimaera, maar dat niet is:

1. Hybriden

• Genetisch.
• Somatisch.

2. Mozaïeken

• Chromosomaal.
• Genetisch.
• Epigenetisch.

3. Gynandromorfen
4. Teratogene effecten van wisselende ernst, veroorzaakt door verstoring van genen die verantwoordelijk zijn voor ontwikkelingsprocessen.
5. Natuurlijke gebeurtenissen die gepaard kunnen gaan met mutaties

• Vrijbuiters.
• Vals hermafroditisme.
• Ernstige aangeboren afwijkingen.
• Echt hermafroditisme.
• Ovotestis.
• Anomale tweelingen.

Tijdens het differentiatieproces worden alle hierboven beschreven genetische mutaties in overweging genomen en wordt het DNA van de patiënt en zijn familieleden onderzocht.

Behandeling van chimerisme bij mensen

Een van de instrumenten van de biotechnologie is genetische manipulatie. Deze wetenschap is een complex van methoden gericht op het isoleren van genen uit een organisme, het uitvoeren van diverse manipulaties, het introduceren ervan in verschillende organismen en het verkrijgen van recombinant DNA en RNA. De behandeling, studie en creatie van chimerisme is mogelijk met behulp van dergelijke genetische technologieën.

Met behulp van genetische manipulatie beheersen artsen het proces van chimerisatie. Dit is mogelijk tijdens beenmergtransplantaties, andere organen of bloedtransfusies. Dit is een vorm van stralingschimerisme onder klinische omstandigheden.

Bij de behandeling van chimaera's met externe manifestaties, zoals in het geval van het kind uit Texas, met een mozaïekachtige huidskleur, verschillende oogkleuren of met extra ledematen van een tweeling die in de baarmoeder zijn opgenomen, is de therapie gericht op het corrigeren van externe defecten. De behandeling vindt plaats in de eerste levensjaren van de patiënt. Dit maakt het mogelijk om goede resultaten te behalen en verstoringen in het socialisatieproces tot een minimum te beperken. In dit geval worden genetische veranderingen, d.w.z. het verwijderen van een van de DNA-strengen, niet toegepast.

Het voorkomen

De studie van genetische afwijkingen in het menselijk lichaam is gericht op het voorkomen van diverse mutaties. Het voorkomen van chimerisme veroorzaakt door natuurlijke factoren is onmogelijk. Momenteel zijn er geen toegankelijke en veilige methoden om het proces van embryonale ontwikkeling in de baarmoeder te volgen.

Het is echter mogelijk om chimerisme te voorkomen dat wordt veroorzaakt door posttransfusieprocedures (beenmergtransplantatie, orgaantransplantatie, bloedtransfusie). Genetische manipulatie wordt gebruikt door stellen met een hoog risico op kinderen met genetische afwijkingen. In dit geval worden, om mutaties te voorkomen, extra cellen in het embryo geïmplanteerd om de chromosomenset van het toekomstige kind te normaliseren.

[ 35 ], [ 36 ], [ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ], [ 41 ]

Prognose

Chimerisme bij mensen is een andere genetische code in één organisme. De prognose van een dergelijke mutatie hangt af van de oorzaak. Als het om bloedchimeren gaat, kan het zijn dat iemand gedurende zijn hele leven nooit weet dat hij twee sets DNA heeft. Dit komt doordat er speciale onderzoeken nodig zijn om de afwijking op te sporen en dit type afwijking in de meeste gevallen geen uiterlijke tekenen vertoont. Als chimerisatie gepaard gaat met kunstmatige methoden, is de prognose ervan moeilijk te bepalen. Zo kunnen tijdens een beenmergtransplantatie de bloedgroep, de Rh-factor en enkele uiterlijke kenmerken (oogkleur, haar) van de patiënt die de donor had, veranderen.