Erbkrankheiten: Was ein Chromosom zu viel bewirkt

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Ein Zuviel an Erbmasse hat meist ernste Folgen. Entweder man stirbt daran bereits im Mutterleib. Oder das überzählige Chromosom verursacht mehr oder minder schwere Fehlbildungen. Wie etwa beim Down-Syndrom (Trisomie 21), Edwards-Syndrom (Trisomie 18) oder Pätau-Syndrom (Trisomie 13).

Welche Eigenschaften ein Lebewesen besitzt, das bestimmt weitgehend seine Erbmasse. Das gilt auch für viele Krankheiten, denn Veränderungen im Erbgut wie z.B. Gendefekte können dazu führen, dass z.B. bestimmte Enzyme nicht regelrecht funktionieren und deshalb wichtige Stoffwechselprozesse nicht korrekt ablaufen. Wenn bereits die Andersartigkeit eines einzelnen Gens solch schwerwiegende Folgen nach sich zieht, verwundert es kaum, dass ein Zuwenig oder Zuviel an Erbmasse eine Reihe ernster Störungen oder Fehlbildungen verursacht oder sogar ein Überleben verunmöglicht.

Trisomien: überzählige Chromosomen verursachen oft Aborte

Im Kern gesunder menschlicher Zellen sitzen 23 Chromosomenpaare, also insgesamt 46 Chromosomen. Davon sind 44 sogenannte Autosomen und zwei das Geschlecht (XX = weiblich, XY = männlich) bestimmende Gonosomen (Geschlechtschromosomen). Kommt es – z.B. im Rahmen der Reduktionsteilung (Meiose = Halbierung des Chromosomensatzes in den Samen- und Eizellen, um sich bei der Befruchtung zu neuen Chromosomenpaaren zu verbinden) – zu Fehlverteilungen, können chromosomale Anomalien (griech.: anōmalia = Ungleichheit) entstehen. Dann ist z.B. ein Chromosom nur einfach (Monosomie) oder dreifach (Trisomie) statt doppelt vorhanden. Ob Nachkommen mit solchen zahlenmäßigen Anomalien überlebensfähig sind, hängt davon ab, welches Chromosom davon betroffen ist.

Numerische Aberrationen (lat.: aberrare = abweichen) der Geschlechtschromosomen sind nahezu immer mit dem Leben vereinbar, solche der meisten Autosomen nicht. Sie führen zum Abort. Deshalb finden sich unter lebenden Neugeborenen in der Regel nur Kinder mit bestimmten überzähligen Autosomen. Eine häufige Chromosomenstörung dieser Art, die ein jahre- bis jahrzehntelanges Leben ermöglicht, ist die Trisomie 21 (Down-Syndrom). Zwei weitere mit deutlich kürzerer Lebenserwartung sind die Trisomie 18 (Edwards-Syndrom) und die Trisomie 13 (Pätau-Syndrom). Sie alle treten mit einer deutlich erhöhten Wahrscheinlichkeit beim Nachwuchs älterer Mütter auf.

Edwards-Syndrom

Dem bei etwa einem von 5- bis 6.000 lebend geborenen Kindern (Mädchen viermal so häufig betroffen wie Buben) vorkommenden Edwards-Syndrom liegt eine Chromosomenstörung zugrunde, bei der das ganze Chromosom 18 (“freie Trisomie 18”) oder Teile davon (Translokations-Trisomie 18, überschüssiges Genmaterial ist an ein anderes Chromosom angelagert) in dreifacher statt doppelter Ausführung vorhanden sind. Die Trisomie kann in allen Körperzellen auftreten oder nur in einem Teil (sog. Mosaik-Trisomie 18), sodass sich im Rest ein normaler Chromosomensatz findet. So oder so besteht ein Zuviel an Erbinformationen, das sich in variablen Fehlbildungen ausdrückt. Für das Syndrom typische Symptome sind

  • ein vermindertes Geburtsgewicht und eine geringe Größe des Neugeborenen
  • Kopf-Fehlbildungen wie eine Mikrozephalie (kleiner Kopf, kleines Gesicht), Dolichozephalie (asymmetrische lange Schädelform), ein ausladendes Hinterhaupt, hoher Gaumen, kleiner Mund, eine Lippen-Kiefer-Gaumenspalte, hohe breite Stirn, breite Nasenwurzel, Blepharophimose (enge Lidspalten), Mikroretrogenie (kleines, zurückliegendes Kinn mit Unterkiefer-Rücklage) und Ohren-Dysmorphie (tiefsitzende, abnorm geformte Ohren).
  • ein kurzes Brustbein
  • Extremitäten-Fehlbildungen wie eine Flexionskontraktur der Finger (gebeugte, gekrümmt verkrampfte Finger), übergeschlagene Finger (Daumen und Kleinfinger kreuzen die anderen Finger), Rocker bottom feet (Tintenlöscherfüße = angeborene Plattfüße mit nach außen gewölbter Sohle bzw. nach innen gewölbtem Fußrücken) oder Klumpfüße, verkürzte Großzehen und hypoplastische (unterentwickelte) Fußnägel
  • eine schlaffe Muskulatur
  • eine schwere psychomotorische Retardierung (Entwicklungsverzögerung)

Darüber hinaus können auftreten

  • Fehlbildungen des Herzens (z.B. Ventrikel- oder Atriumseptumdefekt = Loch in der Herzscheidewand zwischen den Kammern bzw. Vorhöfen)
  • Fehlbildungen des Gehirns (z.B. Holoprosencephalie = ausgebliebene Trennung der Vorderhirnhälften, Balkenagenesie = Fehlen der Verbindung zwischen den beiden Gehirnhälften, Zysten im Plexus choroideus, Hydrozephalus = “Wasserkopf“)
  • Zwerchfelldefekte und eine Omphalozele (Nabelschnurbruch) infolge einer Bauchwandfehlbildung
  • Fehlbildungen des Auges (z.B. Iriskolobom = Spaltbildung der Regenbogenhaut, Katarakt = grauer Star, Linsentrübung, Glaukom = grüner Star, Druckerhöhung im Auge)
  • Fehlbildungen der Nieren, Harnleiter und des Magen-Darm-Trakts
  • Fehlbildungen am Skelett (z.B. Wirbeldeformitäten, fehlende oder unterentwickelte Rippen, verschmälerte Beckenschaufeln, eine verminderte Abspreizbarkeit der Hüftgelenke, eine Radiushypoplasie = mangelnde Ausbildung der Speiche, fehlende Daumen)

Kommen Kinder mit Edwards-Syndrom lebend auf die Welt, werden viele nur wenige Tage alt. Von denen, die doch ihren ersten Geburtstag überstehen, gehört der Großteil zum weiblichen Geschlecht. Von diesen Mädchen wiederum erlebt nur ein geringer Prozentsatz das fünfte Lebensjahr. Lediglich in Ausnahmefällen erreichen sie das Jugendalter (Mosaik-Trisomie 18).

Erkennbar ist eine Trisomie 18 bereits im Mutterleib, wenn im Rahmen der sog. Pränataldiagnostik per Amniozentese Fruchtwasser abpunktiert wird und aus diesem eine vorgeburtliche Chromosomenanalyse erfolgt. Auch in den pränatalen Ultraschalluntersuchungen zeigen sich oft Auffälligkeiten (z.B. Kopfform). Heilbar ist das Edwards-Syndrom jedoch nicht, da das zugrunde liegende veränderte Erbgut nicht medizinisch behoben werden kann. Einige der durch das Syndrom bedingten Organfehlbildungen sind jedoch operativ korrigierbar und Entwicklungsdefizite durch gezielte intensive Fördermaßnahmen verbesserbar.

Auch lässt sich dem Edwards-Syndrom kaum vorbeugen, denn die freie und die Mosaik-Trisomie 18 entstehen zufällig. Anders die Translokations-Trisomie 18, bei der Vater oder Mutter als Überträger der Anomalie fungieren, was bedeutet, dass die Störung innerhalb der Familie öfters vorkommen und an den Nachwuchs vererbt werden kann.

Pätau-Syndrom

Dem bei etwa einem von 10.000 lebend geborenen Kindern vorkommenden Pätau-Syndrom liegt eine Chromosomenstörung zugrunde, bei der das ganze Chromosom 13 (“freie Trisomie 13”) oder Teile davon (Translokations-Trisomie 13, überschüssiges Genmaterial ist an ein anderes Chromosom angelagert) in dreifacher statt doppelter Ausführung vorhanden sind. Die Trisomie kann in allen Körperzellen auftreten oder nur in einem Teil (sog. Mosaik-Trisomie 13), sodass sich im Rest ein normaler Chromosomensatz findet. So oder so besteht ein Zuviel an Erbinformationen, das sich in variablen Fehlbildungen ausdrückt. Für das Syndrom typische Symptome sind

  • Fehlbildungen des Kopfes (Mikrozephalie = verringerter Schädelumfang, vergrößerte Fontanelle, narbiger Defekt der Kopfschwarte entlang der Sagittalnaht)
  • Fehlbildungen der Augen (Mikrophthalmie = zu kleiner Augapfel, Hypotelorismus = geringer Augenabstand oder Anophthalmie = Augen fehlen)
  • eine Nasenhypoplasie (Unterentwicklung) und Ohrendysplasie (tiefsitzende, abnorm geformte Ohren)
  • Fehlbildungen der Extremitäten (auffällige Hautleisten, Vierfingerfurche, unterentwickelte Finger- und Zehennägel, Polydaktylie = Vielfingrigkeit, Tintenlöscherfüße, Sandalenfurche =  auffällige Lücke zwischen Großzehe und zweiter Zehe)
  • überschüssige Nackenhaut und eine Muskelhypotonie (schlaffe Muskulatur), zerebrale Krampfanfälle, Schlafstörungen

Darüber hinaus können auftreten

  • Hirnfehlbildungen (Holoprosencephalie, Balken-Agenesie, vergrößerte Cisterna magna)
  • Augenfehlbildungen (Kolobom, Katarakt, Glaukom, Netzhautveränderungen)
  • Herzfehlbildungen (z.B. Ventrikelseptumdefekt, Fallot-Tetralogie)
  • Hörstörungen, Lippen-Kiefer-Gaumenspalten oder eine Omphalozele
  • Fehlbildungen des Verdauungs- (z.B. unterentwickelte Gallengänge), Harn- und Genitaltrakts

Von mit einem Pätau-Syndrom lebend geborenen Kindern versterben viele innerhalb des ersten Lebensjahres. Nur ein geringer Prozentsatz (meist Mädchen) wird älter als fünf Jahre oder erreicht gar das Schulalter (Mosaik-Trisomie 13). Bezüglich Erkennbarkeit, Therapien und Vorbeugung gilt Ähnliches wie bei der Trisomie 18, wobei hier im vorgeburtlichen Ultraschall v.a. Herzfehler und Abweichungen in der Fruchtwassermenge auffallen.

 

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Edwards-Syndrom
Pätau-Syndrom

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