Молекулярный патогенез синдрома Дауна (трисомии 21)
https://doi.org/10.35401/2541-9897-2026-11-2-140-146
Аннотация
Синдром Дауна обусловлен врожденной трисомией по хромосоме 21. Основу его патогенеза составляет ряд молекулярных цитопатических эффектов анеуплоидии, активно изучаемых в последнее время.
Цель: Анализ и изложение в виде нарративного обзора молекулярных механизмов негативного влияния на клетку трисомии по хромосоме 21. Первый из них – первичный дисбаланс экспрессии, обусловленный увеличением дозы генов хромосомы 21, и гиперфункция кодируемых ими ферментативных, транспортных, рецепторных, структурных и регуляторных белков. Помимо этого, наличие дополнительной хромосомы влечёт за собой вторичное глобальное нарушение экспрессии, которое обусловлено рядом цитопатических механизмов и приводит к формированию анеуплоидия-ассоциированного фенотипа. Среди данных механизмов рассматриваются проявления протеотоксичности (стехиометрический дисбаланс, перегруженность систем синтеза, фолдинга, посттрансляционных модификаций и деградации, торможение рибосомального биогенеза, активация программ интегрированного ответа на клеточный стресс), нарушение пространственной организации наследственного материала, нестабильность генома (в частности, хромосомная нестабильность), которая сопряжена с накоплением ошибок в разнообразных генах и активацией аутовоспаления.
Об авторах
З. И. ТлехатукРоссия
Тлехатук Зарина Ильясовна - студент 6-го курса.
Краснодар
В. М. Сутягина
Россия
Сутягина Валерия Михайловна - студент 6-го курса.
Краснодар
А. А. Линчевский
Россия
Линчевский Антон Алексеевич - студент 5-го курса.
Краснодар
А. С. Пушнова
Россия
Пушнова Алиса Станиславовна - студент 5-го курса.
Краснодар
П. П. Поляков
Россия
Поляков Павел Павлович - к. м. н., доцент кафедры общей и клинической патологической физиологии.
350063, Краснодар, ул. им. Митрофана Седина, 4
С. А. Занин
Россия
Занин Сергей Александрович - к. м. н., доцент, и.о. заведующего кафедрой общей и клинической патологической физиологии.
Краснодар
О. В. Цымбалов
Россия
Цымбалов Олег Владимирович - д. м. н., профессор, профессор кафедры хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.
Краснодар
Д. А. Науменко
Россия
Науменко Дарья Антоновна - студент 4-го курса, лечебный факультет.
Краснодар
М. Ш. Ахророва
Россия
Ахророва Малика Шавкатовна - PhD, доцент кафедры детской стоматологии.
Самарканд
Список литературы
1. Резник Е.В., Нгуен Т.Л., Ильина Т.С. и др. Синдром Дауна и сердечно-сосудистая патология: клиническое наблюдение и обзор литературы. РМЖ. 2022;9:35–40.
2. Venegas-Zamora L, Bravo-Acuña F, Sigcho F, et al. New Molecular and Organelle Alterations Linked to Down Syndrome Heart Disease. Front Genet. 2022;12:792231. PMID: 35126461. PMCID: PMC8808411. https://doi.org/10.3389/fgene.2021.792231
3. Kosmidou A, Tragiannidis A, Gavriilaki E. Myeloid Leukemia of Down Syndrome. Cancers (Basel). 2023;15(13):3265. PMID: 37444375. PMCID: PMC10340042. https://doi.org/10.3390/cancers15133265
4. Krivega M, Stiefel CM, Storchova Z. Consequences of chromosome gain: A new view on trisomy syndromes. Am J Hum Genet. 2022;109(12):2126-2140. PMID: 36459979. PMCID: PMC9808507. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2022.10.014
5. Bravo-Estupiñan DM, Aguilar-Guerrero K, Quirós S, et al. Gene dosage compensation: Origins, criteria to identify compensated genes, and mechanisms including sensor loops as an emerging systems-level property in cancer. Cancer Med. 2023;12(24):2213022155. PMID: 37987212. PMCID: PMC10757140. https://doi.org/10.1002/cam4.6719
6. Makino T, McLysaght A. Ohnologs in the human genome are dosage balanced and frequently associated with disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(20):9270-9274. PMID: 20439718. PMCID: PMC2889102. https://doi.org/10.1073/pnas.0914697107
7. Garribba L, Santaguida S. The Dynamic Instability of the Aneuploid Genome. Front Cell Dev Biol. 2022;10:838928. PMID: 35265623. PMCID: PMC8899291. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.838928
8. Mollo N, Scognamiglio R, Conti A, et al. Genetics and Molecular Basis of Congenital Heart Defects in Down Syndrome: Role of Extracellular Matrix Regulation. Int J Mol Sci. 2023;24(3):2918. PMID: 36769235. PMCID: PMC9918028. https://doi.org/10.3390/ijms24032918
9. Antonarakis SE, Skotko BG, Rafii MS, et al. Down syndrome. Nat Rev Dis Primers. 2020;6(1):9. PMID: 32029743. PMCID: PMC842879. https://doi.org/10.1038/s41572-019-0143-7
10. Chapman LR, Ramnarine IVP, Zemke D, et al. Gene Expression Studies in Down Syndrome: What Do They Tell Us about Disease Phenotypes?. Int J Mol Sci. 2024;25(5):2968. PMID: 38474215. PMCID: PMC10932069. https://doi.org/10.3390/ijms25052968
11. Lorenzon N, Musoles-Lleó J, Turrisi F, et al. State-of-the-art therapy for Down syndrome. Dev Med Child Neurol. 2023;65(7):870884. PMID: 36692980. https://doi.org/10.1111/dmcn.15517
12. Tan KL, Lee HC, Cheah PS, et al. Mitochondrial Dysfunction in Down Syndrome: From Pathology to Therapy. Neuroscience. 2023;511:1-12. PMID: 36496187. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2022.12.00
13. Kepp KP, Robakis NK, Høilund-Carlsen PF, et al. The amyloid cascade hypothesis: an updated critical review. Brain. 2023;146(10):3969-3990. PMID: 37183523. https://doi.org/10.1093/brain/awad159
14. Salemi M, Cannarella R, Marchese G, et al. Role of long non-coding RNAs in Down syndrome patients: a transcriptome analysis study. Hum Cell. 2021;34(6):1662-1670. PMID: 34510387. https://doi.org/10.1007/s13577-021-00602-3
15. Feng MY, Cao W, Tahmasian N, et al. Molecular cartography of the human down syndrome and trisomic mouse brain. Nat Commun. 2025;16(1):8689. PMID: 41027953. PMCID: PMC12485193. https://doi.org/10.1038/s41467-025-63752-0
16. Li R, Zhu J. Effects of aneuploidy on cell behaviour and function. Nat Rev Mol Cell Biol. 2022;23(4):250-265. PMID: 34987171. https://doi.org/10.1038/s41580-021-00436-9
17. Moreau M, Benhaddou S, Dard R, et al. Metabolic Diseases and Down Syndrome: How Are They Linked Together?. Biomedicines. 2021;9(2):221. PMID: 33671490. PMCID: PMC7926648. https://doi.org/10.3390/biomedicines9020221
18. Szu J, Wojcinski A, Jiang P, et al. Impact of the Olig Family on Neurodevelopmental Disorders. Front Neurosci. 2021;15:659601. PMID: 33859549. PMCID: PMC8042229. https://doi.org/10.3389/fnins.2021.659601
19. Aslam AA, Baksh RA, Pape SE, et al. Diabetes and Obesity in Down Syndrome Across the Lifespan: A Retrospective Cohort Study Using U.K. Electronic Health Records. Diabetes Care. PMID: 36178378. PMCID: PMC7613880. https://doi.org/10.2337/dc22-0482
20. Aytekin ES, Cagdas D. APECED and the place of AIRE in the puzzle of the immune network associated with autoimmunity. Scand J Immunol. 2023;98(2):e13299. PMID: 38441333. https://doi.org/10.1111/sji.13299
21. Acosta-Alvear D, Harnoss JM, Walter P, Ashkenazi A. Homeostasis control in health and disease by the unfolded protein response. Nat Rev Mol Cell Biol. 2025;26(3):193-212. PMID: 39501044. https://doi.org/10.1038/s41580-024-00794-0
22. Kalinin AP, Zubkova ES, Menshikov MY, et al. ISR Modulators in Neurological Diseases. Curr Neuropharmacol. 2025;23(10):1184-1214. PMID: 39995125. PMCID: PMC12308010. https://doi.org/10.2174/011570159X361653250213114821
23. Lanzillotta C, Zuliani I, Tramutola A, et al. Chronic PERK induction promotes Alzheimer-like neuropathology in Down syndrome: Insights for therapeutic intervention. Prog Neurobiol. 2021;196:101892. PMID: 32795489. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2020.101892
24. Wei X, He Y, Yu Y, et al. The Multifaceted Roles of BACH1 in Disease: Implications for Biological Functions and Therapeutic Applications. Adv Sci (Weinh). 2025;12(10):e2412850. PMID: 3988788. PMCID: PMC11905017. https://doi.org/doi:10.1002/advs.202412850
25. Ahuja M, Ammal Kaidery N, Attucks OC, et al. Bach1 derepression is neuroprotective in a mouse model of Parkinson’s disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021;118(45):e2111643118. PMID: 34737234. PMCID: PMC8694049. https://doi.org/10.1073/pnas.2111643118
26. Li W, Gui Y, Guo C, et al. Molecular mechanisms of mitochondrial quality control. Transl Neurodegener. 2025;14(1):45. PMID: 40887660. PMCID: PMC12400733. https://doi.org/10.1186/s40035-025-00505-5
27. Lanzillotta S, Esteve D, Lanzillotta C, et al. Altered mitochondrial unfolded protein response and protein quality control promote oxidative distress in down syndrome brain. Free Radic Biol Med. 2025;227:80-93. PMID: 39586382. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2024.11.043
28. Ravaioli F, Zampieri M, Morandi L, et al. DNA Methylation Analysis of Ribosomal DNA in Adults With Down Syndrome. Front Genet. 2022;13:792165. PMID: 35571061. PMCID: PMC9094685. https://doi.org/10.3389/fgene.2022.792165
29. Cisneros B, García-Aguirre I, De Ita M, et al. HutchinsonGilford Progeria Syndrome: Cellular Mechanisms and Therapeutic Perspectives. Arch Med Res. 2023;54(5):102837. PMID: 37390702. https://doi.org/10.1016/j.arcmed.2023.06.002
30. Zhu J, Tsai HJ, Gordon MR, et al. Cellular Stress Associated with Aneuploidy. Dev Cell. 2018;44(4):420-431. PMID: 29486194. PMCID: PMC6529225. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2018.02.002
31. Zadesenets KS, Rubtsov NB. From cytogenetics to proteogenomics: new horizons in the study of aneuploidies. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2025;29(3):335-348. PMID: 40556977. PMCID: PMC12183558. https://doi.org/10.18699/vjgb-25-37
32. Garribba L, Santaguida S. The Dynamic Instability of the Aneuploid Genome. Front Cell Dev Biol. 2022;10:838928. PMID: 35265623. PMCID: PMC8899291. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.838928
33. Krivega M, Stiefel CM, Karbassi S, et al. Genotoxic stress in constitutive trisomies induces autophagy and the innate immune response via the cGAS-STING pathway. Commun Biol. 2021;4(1):831. PMID: 34215848. PMCID: PMC8253785. https://doi.org/10.1038/s42003-021-02278-9
34. Fenech M, Knasmueller S, Bolognesi C, Holland N, Bonassi S, Kirsch-Volders M. Micronuclei as biomarkers of DNA damage, aneuploidy, inducers of chromosomal hypermutation and as sources of pro-inflammatory DNA in humans. Mutat Res Rev Mutat Res. 2020;786:108342. PMID: 33339572. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2020.108342
35. Di Bona M, Chen Y, Agustinus AS, et al. Micronuclear collapse from oxidative damage. Science. 2024;385(6712):eadj8691. PMID: 39208110. PMCID: PMC11610459. https://doi.org/10.1126/science.adj8691
36. Oh S, Lee J, Oh J, et al. Integrated NLRP3, AIM2, NLRC4, Pyrin inflammasome activation and assembly drive PANoptosis. Cell Mol Immunol. 2023;20(12):1513-1526. PMID: 38008850. PMCID: PMC10687226. https://doi.org/10.1038/s41423-023-01107-9
37. Decout A, Katz JD, Venkatraman S, Ablasser A. The cGASSTING pathway as a therapeutic target in inflammatory diseases. Nat Rev Immunol. 2021;21(9):548-569. PMID: 33833439. PMCID: PMC8029610. https://doi.org/10.1038/s41577-021-00524-z
38. Padureanu V, Forțofoiu MC, Donoiu I, et al. COPA Syndrome-From Pathogenesis to Treatment. Diagnostics (Basel). 2024;14(24):2819. PMID: 39767180. PMCID: PMC11674574. https://doi.org/10.3390/diagnostics14242819
39. Ding X, Yang J, Han X, et al. Clinical features and novel pathogenic variants of patients with Behçet’s disease like trisomy 8. Orphanet J Rare Dis. 2025;20(1):340. PMID: 40616106. PMCID: PMC12228353. https://doi.org/10.1186/s13023-025-03878-y
40. Inoue Y, Yamamoto T, Honda Y, Izawa K, Yasumi T. Partial Trisomy 9p with Clinical Symptoms Resembling Interferonopathies. J Clin Immunol. 2022;42(1):203-205. PMID: 34664193. https://doi.org/10.1007/s10875-021-01153-w
41. Takaki T, Millar R, Hiley CT, Boulton SJ. Micronuclei induced by radiation, replication stress, or chromosome segregation errors do not activate cGAS-STING. Mol Cell. 2024;84(11):2203-2213. e5. PMID: 38749421. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.04.017
42. Torres EM. Consequences of gaining an extra chromosome. Chromosome Res. 2023;31(3):24. PMID: 37620607. PMCID: PMC10449985. https://doi.org/10.1007/s10577-023-09732-w
43. Ambrosio S, Noviello A, Di Fusco G, et al. Interplay and Dynamics of Chromatin Architecture and DNA Damage Response: An Overview. Cancers (Basel). 2025;17(6):949. PMID: 40149285. PMCID: PMC11940107. https://doi.org/10.3390/cancers17060949
44. Zhegalova IV, Vasiluev PA, Flyamer IM, et al. Trisomies Reorganize Human 3D Genome. Int J Mol Sci. 2023;24(22):16044. PMID: 38003233. PMCID: PMC10671006. https://doi.org/10.3390/ijms242216044
45. Gamliel A, Meluzzi D, Oh S, et al. Long-distance association of topological boundaries through nuclear condensates. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022;119(32):e2206216119. PMID: 35914133. PMCID: PMC9371644. https://doi.org/10.1073/pnas.2206216119
46. Chakraborty S, Mishra J, Roy A, et al. Liquid-liquid phase separation in subcellular assemblages and signaling pathways: Chromatin modifications induced gene regulation for cellular physiology and functions including carcinogenesis. Biochimie. 2024;223:74-97. PMID: 38723938. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2024.05.007
47. Kemeny S, Tatout C, Salaun G, et al. Spatial organization of chromosome territories in the interphase nucleus of trisomy 21 cells. Chromosoma. 2018;127(2):247-259. PMID: 29238858. https://doi.org/10.1007/s00412-017-0653-6
48. Meharena HS, Marco A, Dileep V, et al. Down-syndromeinduced senescence disrupts the nuclear architecture of neural progenitors. Cell Stem Cell. 2022;29(1):116-130.e7. PMID: 34995493. PMCID: PMC8805993. https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.12.002
Рецензия
Для цитирования:
Тлехатук З.И., Сутягина В.М., Линчевский А.А., Пушнова А.С., Поляков П.П., Занин С.А., Цымбалов О.В., Науменко Д.А., Ахророва М.Ш. Молекулярный патогенез синдрома Дауна (трисомии 21). Инновационная медицина Кубани. 2026;11(2):140-146. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2026-11-2-140-146
For citation:
Tlekhatuk Z.I., Sutiagina V.M., Linchevsky A.A., Pushnova A.S., Polyakov P.P., Zanin S.A., Tsymbalov O.V., Naumenko D.A., Akhrorova M.Sh. Molecular Pathogenesis of Down Syndrome (Trisomy 21). Innovative Medicine of Kuban. 2026;11(2):140-146. (In Russ.) https://doi.org/10.35401/2541-9897-2026-11-2-140-146
JATS XML




























