Trisomie
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Trisomie (von Vorlage:GrcS und {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}, also drei Körper, gemeint sind drei Chromosomen) ist ein Begriff aus der Genetik, der Fälle eines überzähligen Chromosoms beschreibt. Viele Pflanzen und Tiere wie auch Menschen sind Diplonten: Von jedem Chromosomentyp sind nach der Befruchtung zwei Stück vorhanden, die ein Chromosomenpaar bilden. Trisomie bedeutet, dass ein drittes, überzähliges Chromosom desselben Typs vollständig oder zum Großteil vorhanden ist.
Bei Menschen sind Trisomien zusammen mit Monosomien, bei denen ein Chromosom fehlt, die häufigsten und klinisch wichtigsten Chromosomenveränderungen. Grund ist meistens eine falsche Verteilung (Non-Disjunction) der Chromosomen während der Meiose, also während der Reifung der Eizellen oder Spermien. Mit zunehmenden Alter der Mutter treten Trisomien gehäuft auf.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Die häufigsten Trisomien bei Menschen sind die der Chromosomen 21 (Down-Syndrom), 18 (Edwards-Syndrom) und 13 (Pätau-Syndrom)<ref name="MGZ">Chromosomenstörungen. Chromosomen und ihre Fehlverteilungen (Aneuploidien, Trisomien) Medizinisch Genetisches Zentrum München, abgerufen am 28. Mai 2025</ref><ref name="SYN">Autosomale Trisomien bei Lebendgeborenen Synlab, abgerufen am 28. Mai 2025</ref> und überzählige Geschlechtschromosomen.
- Liegt ein Chromosomentyp vierfach vor, spricht man von Tetrasomie. Sind alle Chromosomen dreifach vorhanden, heißt das Fachwort nicht Trisomie, sondern Triploidie.
Einordnung innerhalb der Genommutationen
Trisomien, bei denen ein ganzes Chromosom überzählig ist, sind keine Chromosomenmutationen, da das betreffende Chromosom unverändert ist. Weil die Zahl der Chromosomen verändert ist, werden Trisomien zu den Polysomien, Aneuploidien und den numerischen Chromosomenaberrationen gezählt. Eine Trisomie ist ferner eine Genommutation.<ref name="SPE">Lexikon der Biologie: Trisomie Spektrum der Wissenschaft, abgerufen am 28. Mai 2025</ref><ref name="DRZE">Mutationen Spektrum der Wissenschaft, abgerufen am 28. Mai 2025</ref>
Entstehung und Formen von Trisomien
Trisomien werden in vier Gruppen eingeteilt, die teilweise überlappen können. Beispielsweise kann eine freie Trisomie als Mosaik-Trisomie vorliegen oder eine Translokations-Trisomie kann eine partielle Trisomie sein.
Freie Trisomie
Wenn ein Chromosom zusätzlich und als eigenes Chromosom vorhanden ist, also nicht mit einem anderen Chromosom verbunden ist, spricht man von einer freien Trisomie.
Bei diploiden Lebewesen wird je ein Chromosom eines Chromosomenpaares von den beiden Eltern geerbt. Wenn bei der Bildung von Eizelle oder Spermium ein Fehler auftritt (genauer: Non-Disjunction während der ersten oder zweiten Reifeteilung der Meiose), kann es dazu kommen, dass in Eizelle oder Spermium ein Chromosom doppelt statt einfach vorhanden ist. Wenn Eizelle und Spermium verschmelzen, hat die befruchtete Eizelle (Zygote) den entsprechenden Chromosomentyp dann dreifach, also eine Trisomie.<ref name="Busel135">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Eine weitere Möglichkeit zur Entstehung einer freien Trisomie in allen Körperzellen ist eine Non-Disjunction während der ersten Teilung der Zygote: Eine Tochterzelle bekommt drei Kopien, die andere nur eine Kopie. Letzteres wird als Monosomie bezeichnet und ist bei vielen Chromosomen tödlich für die betroffene Zelle. Es überlebt also nur die Tochterzelle mit der Trisomie, von der alle weiteren Zellen des Organismus abstammen.<ref name="Busel135" />
Bei Trisomie 21 bei Menschen sind etwa 95 % der Fälle freie Trisomien, von denen 71 % durch Non-Disjunction in der ersten meiotischen Teilung der Eizelle, 22 % in der zweiten meiotischen Teilung der Eizelle, 5 % bei der Meiose des Spermiums und etwa 2 % durch mitotische Non-Disjunction entstehen.<ref name="Busel135" />
Mosaik-Trisomie
Tritt eine mitotische Non-disjunction nicht bei der ersten Zellteilung der Zygote auf, sondern bei einer späteren, so entsteht auch hier eine Tochterzelle mit Trisomie und eine mit Monosomie, wobei letztere in den meisten Fällen absterben wird. Der entstehende Organismus wird also Zellen mit Trisomie und Zellen mit normaler diploider Chromosomenausstattung enthalten, die von den anderen, zum Zeitpunkt des Non-Disjunction-Ereignisses bereits gebildeten normalen Zellen abstammen. Das Vorliegen von Zellen mit unterschiedlichen Chromosomenausstattungen (Karyotypen) innerhalb eines Organismus wird in der Genetik als Mosaik bezeichnet, daher die Bezeichnung Mosaik-Trisomie.<ref name="Busel135" /><ref name="knust270">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Je später das Non-Disjunction-Ereignis im sich entwickelnden Embryo stattfindet, desto geringer ist der Anteil der triploiden Zellen am Gesamtorganismus. Sind Zellen mit Trisomie häufiger als normale diploide Zellen, dann kann es sein, dass die befruchtete Eizelle trisom war und diploide Zellen durch Verlust des überzähligen Chromosoms entstanden sind.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Bei Menschen mit Trisomie 21 liegt in etwa 1–5 % der Fälle ein Mosaikbefund vor.<ref name="knust270" />
Translokations-Trisomie
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Wenn Chromosomen oder Teile von verschiedenen Chromosomen fusionieren, wird dies als Translokation bezeichnet. Für Trisomien bei Menschen sind Robertson-Translokationen von Bedeutung: 10 der 46 menschlichen Chromosomen haben eine Nukleolusorganisatorregion (NOR) als kurzen Arm. Wenn zwei dieser Chromosomen so fusionieren, dass die beiden langen Arme zusammenkommen und die kurzen Arme verloren gehen, ist dies eine Robertson-Translokation. Bei menschlichen Zellen sind dann nur noch 45 Chromosomen vorhanden. Dies ist für die Zelle in der Regel unproblematisch, da die fehlenden NORs durch die verbleibenden 8 meist ausgeglichen werden können. Alle anderen Gene sind weiterhin vorhanden, die Translokation ist „balanciert“. Sollten aus der Zelle jedoch Eizellen oder Spermien entstehen, dann kann es bei der Verteilung der Chromosomen in der Meiose dazu kommen, dass in den fertigen Zellen statt nur einer Kopie eines Chromosoms ein normales und das Translokationschromosom vorhanden ist. Nach der Befruchtung der Eizelle kommt es also zu einer Trisomie, die dann an alle Körperzellen des Embryos weitergegeben wird. Derartige Trisomien können familiär bedingt sein, wenn ein Elternteil eine balancierte Translokation in allen Körperzellen hat.<ref name="Busel135" /><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Für Trisomien bei Menschen spielen Robertson-Translokationen mit den beiden langen Armen der Chromosomen 14 und 21 eine Rolle, bei der das Mittelstück, das Centromer, vom Chromosom 14 stammt. Während der Meiose wird es daher mit dem verbleibenden, normalen Chromosom 14 gepaart. Es entstehen mit gleicher Wahrscheinlichkeit Keimzellen (Spermien oder Eizellen), die entweder neben dem Translokationschromosom kein weiteres Chromosom 21 enthalten, oder die außerdem das andere Chromosom 21 ebenfalls enthalten. Der letztere Fall führt im Fall der Befruchtung zu einer Zygote mit einer Translokations-Trisomie 21.<ref name="knust270" />
Bei etwa 4 % der menschlichen Trisomien 21 liegt eine Translokationstrisomie vor.<ref name="Busel135" />
Partielle Trisomie
Liegt nur ein Teil eines Chromosoms dreifach vor, etwa weil ein Teil eines Chromosoms mit einem anderen Chromosom verschmolzen ist (Translokation), spricht man von partieller Trisomie.<ref name="knust270" /> Das übertragene Stück kann dabei größer oder so klein sein, dass es mit klassischen Bänderungstechniken nicht nachweisbar ist und trotzdem klinische Symptome verursacht. Ein Nachweis ist jedoch mit anderen Techniken wie Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung möglich.<ref name="Busel135" />
Partielle Trisomien betreffen von Fall zu Fall unterschiedliche Abschnitte eines Chromosoms. Dadurch sind sie wertvolle Informationsquellen für die Forschung, die erlauben den konkreten Bereich eines Chromosoms festzustellen, der für bestimmte Symptome einer Trisomie verantwortlich ist.<ref name="Busel135" /><ref name="knust270" />
Bei Menschen mit Down-Syndrom liegt in etwa 1 % der Fälle eine partielle Trisomie 21 vor.<ref name="knust270" />
Trisomien bei Menschen
Betroffene Chromosomen bei Menschen
Bei lebend geborenen Menschen treten freie Trisomien von drei Autosomen und von Geschlechtschromosomen auf. Die Häufigkeiten sind in der Tabelle dargestellt.<ref name="Knust269">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
| Name | Häufigkeit bei Neugeborenen | Nondisjunction bei der Mutter in % | Nondisjunction beim Vater in % |
|---|---|---|---|
| Trisomie 21, Down-Syndrom | 1:700 | 95 | 5 |
| Trisomie 18, Edwards-Syndrom | 1:3000 | 95 | 5 |
| Trisomie 13, Patau-Syndrom | 1:5000 | 85 | 15 |
| Klinefelter-Syndrom, XXY | 1:700 | 45 | 55 |
| XYY-Syndrom | 1:800 | - | 100 |
| Triple-X-Syndrom | 1:1300 | 95 | 5 |
Autosomale Trisomien bei Menschen
Die Autosomen (also alle Chromosomen außer den Geschlechtschromosomen) des Menschen sind der Größe nach durchnummeriert, vom längsten Chromosom 1 zum kürzesten Chromosom 22. Die Dichte der Gene ist auf den Chromosomen jedoch sehr unterschiedlich.
Tatsächlich sind die drei Autosomen, von denen Trisomien bei lebend geborenen auftreten, jene mit der geringsten Anzahl Protein-kodierender Gene: Chromosom 21 mit nur 222 bekannten Protein-kodierenden Genen (Stand 2025<ref name="ensembl">{{#if:Vorlage:Cite book/URL|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:{{#if:
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Die bekannteste Form einer Trisomie, da weltweit bei Lebendgeburten die häufigste, ist die Verdreifachung von Material des 21. Chromosoms. Sie verursacht das Down-Syndrom (Trisomie 21), das weltweit durchschnittlich je nach Quelle bei einem von 700<ref name="Knust269" /> oder einem von 800 Kindern auftritt.<ref>Thomas Hoppen (2021): Down-Syndrom. Bestandsaufnahme gut 150 Jahre nach der Erstbeschreibung. Pädiatrie 2021 Feb 11;33(1):40–45. doi:10.1007/s15014-020-3657-2</ref>
Bei Untersuchungen von frühen Fehlgeburten wurde festgestellt, dass in 60 % der Fälle eine Abweichung von der normalen Chromosomenausstattung vorliegt. Von diesen wiederum bei 50 % eine Trisomie eines Autosoms und in 0,5 % eine Trisomie eines Geschlechtschromosoms. Am häufigsten war die Trisomie 16, welche unabhängig vom Alter der Mutter auftrat, und die unter lebend Geborenen nicht als freie Trisomie zu finden ist.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Als partielle Trisomien oder Mosaik-Trisomien sind einige weitere Trisomien lebensfähig. Zu ihnen zählen Trisomie 3, Trisomie 8 (Warkany-Syndrom 2), Trisomie 9 (Rethoré-Syndrom), Trisomie 10, Trisomie 12, Trisomie 14, Trisomie 15, Trisomie 16 und Trisomie 22. Informationen zu selteneren und/oder partielle Trisomien, können über ihre Benennung<ref>Wissen über seltene Krankheiten und Orphan Drugs. Suche Krankheit. Orphanet, abgerufen am 17. September 2025</ref> auf Orphanet gefunden werden. Dort besteht außerdem die Möglichkeit, seltenere Trisomien über die Angabe des Genlocus bzw. des damit in Verbindung stehenden Gens zu suchen.<ref>Wissen über seltene Krankheiten und Orphan Drugs. Suche Gen. Orphanet, abgerufen am 17. September 2025</ref>
Gonosomale Trisomien
Auch Geschlechtschromosomen liegen als Paar vor, bei Frauen als XX und bei Männern als XY. Auch hier kommen überzählige Chromosomen vor. Es wird auch dann von einer Trisomie gesprochen, wenn drei vorhandene Chromosomen aus X und Y gemischt sind.
Das Y-Chromosom enthält nur 61 proteinkodierende Gene, daher ist es nicht verwunderlich, dass Menschen mit zusätzlichen Y-Chromosomen lebensfähig sind. Das X-Chromosom enthält dagegen 866 proteinkodierende Gene und damit mehr als doppelt so viele wie die drei Autosomen mit lebensfähigen freien Trisomien. Durch den Prozess der X-Chromosom-Inaktivierung bleibt jedoch nur ein X-Chromosom in jeder Zelle vollständig aktiv, und auf allen weiteren werden die meisten Gene inaktiviert, so dass es zu erheblich weniger schweren Symptomen kommt als für ein gleich genhaltiges Autosom wie etwa Chromosom 16 (862) oder Chromosom 5 (895) zu erwarten wäre. Generell gilt daher, dass die Auswirkungen bei Abweichungen der Zahl der Geschlechtschromosomen weniger stark sind als bei den Autosomen. Besonders Männer mit XYY oder XXY sind wenig auffällig und bleiben häufig unerkannt oder werden erst nach Jahrzehnten diagnostiziert.<ref name="ensembl" /><ref name="graw746">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Die folgenden Trisomien der Geschlechtschromosomen kommen vor: Klinefelter-Syndrom (XXY-Syndrom), XYY-Syndrom und Triple-X-Syndrom (Trisomie X).<ref name="graw746" />
Eine partielle Trisomie ist die Trisomie Xq28.
Alter der Eltern
Die Wahrscheinlichkeit ein Kind mit einer Trisomie zur Welt zu bringen steigt nicht nur, wie lange angenommen, mit zunehmendem Alter der biologischen Mutter, sondern wird auch durch das Alter des biologischen Vaters beeinflusst. Durch eine Studie der Columbia University wurde bekannt, dass das Risiko deutlich ansteigt, wenn die Eltern beide 40 Jahre oder älter sind. Am Beispiel des Down-Syndroms wurde nachgewiesen, dass die Häufigkeit bei 60 Fällen je 10.000 Geburten lag, wenn beide Elternteile älter als 40 Jahre waren. Dieser Wert ist sechsmal so hoch wie bei den unter 35-Jährigen.<ref>Columbia Presbyterian Study Links Down Syndrome, Father's Age vom 7. Mai 2003 Columbia University, abgerufen am 28. Mai 2025</ref><ref>Auch das Alter des Vaters zählt beim Down-Syndrom Ausgabe 8/2003 Gyn-Depesche, abgerufen am 28. Mai 2025</ref>
In Deutschland für Gynäkologen verpflichtend ist, Schwangere ab dem Alter von 35 Jahren im Rahmen von Pränataldiagnostik auf die Möglichkeit einer Untersuchung der kindlichen Chromosomen hinzuweisen. Eine Reihe von Verfahren kommt für die Testung in Frage, wobei sogenannte invasive Verfahren wie Chorionzottenbiopsie (Plazenta-Punktion), die Amniozentese oder die Nabelschnurpunktion in der Regel präziser sind. Darüber hinaus gibt es Verfahren, wie eine spezielle Blutuntersuchung (NIPD) und Ultraschall (u. a. zur Durchführung des Nackentransparenz-Tests).<ref>Was ist Pränataldiagnostik?. Methoden der Pränataldiagnostik. Bundesinstitut für Öffentliche Gesundheit, abgerufen am 28. Mai 2025</ref><ref>Chorionzottenbiopsie (Gewebeentnahme vom Mutterkuchen) Universitätsklinikum Giessen, abgerufen am 28. Mai 2025</ref><ref>Invasive Pränataldiagnostik: Die Fruchtwasser-Untersuchung (Amniozentese) Bundesinstitut für Öffentliche Gesundheit, abgerufen am 28. Mai 2025</ref><ref>Invasive Pränataldiagnostik: Die Nabelschnur-Punktion (Chordozentese) Bundesinstitut für Öffentliche Gesundheit, abgerufen am 28. Mai 2025</ref>
Da Trisomien nicht ursächlich heilbar sind und Menschen mit Chromosomenverdreifachungen in der Regel körperliche und kognitive Beeinträchtigungen unterschiedlichen Schweregrades haben, entscheiden sich viele Schwangere oder Elternpaare für einen Schwangerschaftsabbruch.
Auftreten im Tier- und Pflanzenreich
Bereits 1922 beschrieb Alfred F. Blakeslee, dass Trisomien im Stechapfel Datura stramonium Fehlbildungen hervorrufen, und zwar jeweils eine unterschiedliche für jedes der 12 Chromosomen dieser Pflanze.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} Zitiert nach: {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Trisomien wurden auch bei einigen gut untersuchten tierischen Modellorganismen gefunden und auch zu Studienzwecken künstlich hervorgerufen. Dazu zählen die Taufliege Drosophila melanogaster, der Fadenwurm Caenorhabditis elegans, Schimpansen (Pan troglodytes) und partielle Trisomien bei Labormäusen.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Bei der Maus zeigte sich, dass vollständige Trisomien bei jedem der 19 Autosomen zu Fehlbildung und Absterben während der Embryonalentwicklung führen. Nur bei einer Trisomie des Mauschromosoms 19 kommt es auch zu Lebendgeburten. Ein längeres Überleben ist jedoch nicht möglich.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Forschungsgeschichte
Alfred F. Blakeslee schlug in einer englischsprachigen Veröffentlichung über den Stechapfel Datura stramonium von 1921 eine Reihe von Begriffen vor, um die Anzahl eines bestimmten Chromosomen zu bezeichnen, darunter „monosome“, „disome“, „trisome“ und „tetrasome“ für ein bis vier Chromosomen. In der gleichen Arbeit kommt auch die Abwandlung „trisomic“ vor.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref>{{#if:Vorlage:Cite book/URL|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:{{#if:
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Patienten mit Down-Syndrom wurden erstmals 1838 von Jean Étienne Esquirol beschrieben. F. Seguin ergänzte 1846 und 1866 weitere Merkmale der Patienten. John Langdon Down erfasste 1866, dass es sich bei dem nach ihm benannten Krankheitsbild um eine eigenständige Krankheit handelte. 1895 fiel G. E. Shuttelworth auf, dass häufig die letztgeborenen Kinder einer Familie betroffen waren. Petrus Waardenburg 1932 und A. Bleyer 1934 vermuteten bereits, dass die Ursache eine chromosomale Aberration beziehungsweise eine Trisomie sein könnte.<ref name="hacker">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref name="kroner">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Der Nachweis hierüber wurde erst 1959 in der Arbeitsgruppe von Jérôme Lejeune geführt. Dies war auch der erste Nachweis einer Chromosomenanomlie bei Menschen, zusammen mit der Beschreibung der X0-Monosomie Turner-Syndrom im gleichen Jahr und der fast gleichzeitigen Beschreibung des XXY-Karyotyps des Klinefelter-Syndroms. Nur ein Jahr später wurden Trisomie 18 und Trisomie 13 beschrieben, 1961 schließlich der XYY-Karyotyp. 1971 erfolgte der erste Nachweis einer Trisomie 8.<ref name="hacker" /><ref name="kroner" />
Weblinks
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Einzelnachweise
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