a) Fehler bei der Zellteilung
Freie Trisomie 21
Die häufigste Form der Trisomie tritt auf, wenn ein Fehler bei der Keimzellenproduktion (Eizelle oder Spermium) passiert. Ein Zellteilungsfehler ist in 95 % der Fälle ursächlich für eine Trisomie 21.
Die Keimzellen selbst entwickeln sich aus Vorläuferzellen, die einen normalen doppelten Chromosomensatz besitzen. Im Allgemeinen sind dies 22 Paar Autosome, sowie zwei Geschlechtschromosomen – entweder XX bei Frauen oder XY bei Männern. Insgesamt kommt so jede Zelle auf 46 Chromosomen bzw. 23 Chromosomenpaare. Im Normalfall wird die Information des Erbguts bei der Keimzellbildung gleichmäßig auf die Keimzellen aufgeteilt, wodurch jede Keimzelle über einen einfachen Chromosomensatz verfügt (22 Autosomen plus 1 Geschlechtschromosom = 23). Dies hat den Sinn, dass im Falle einer späteren Befruchtung durch die Fusion von männlicher (Spermium) und weiblicher Keimzelle (Eizelle), einfacher Geschlechtszellen, wieder ein Organismus mit doppeltem Chromosomensatz entsteht.
Während der Keimzellbildung können jedoch auch Fehler passieren. Landen beide duplizierte Chromosomen 21 in einer Keimzelle, besitzt diese nun 24 anstelle von 23 Chromosomen. Daraus resultiert im späteren Verlauf, nach Verschmelzung mit einer anderen „normalen” Keimzelle, eine trisome Zelle, da sie das Chromosom 21 in dreifacher Ausführung besitzt. Alle Zellen, die sich aus dieser Zelle ableiten, besitzen denselben Chromosomensatz und haben demnach auch eine Trisomie.
Mosaik-Trisomie 21
Selten kann es auch vorkommen, dass bei nachfolgender Zellteilung das Chromosom 21 in einigen Zellen wieder verloren geht („trisomy rescue“), in anderen wiederum nicht. Somit enthalten einige Zellen, der Betroffenen 46 und andere 47 Chromosomen. Dieser Zustand kann aber auch auftreten, wenn in der Embryonalentwicklung Fehler passieren und bei der Teilung einer einzelnen Zelle auf einmal 3 Chromosomen 21 in einer Tochterzelle landen (in der anderen Tochterzelle befindet sich demnach nur 1 Chromosom 21). Somit entwickeln sich in Folge sowohl normale, also auch trisome Zellen.
Translokationstrisomie 21
Bei dieser Form der Trisomie sind nur 2 von 3 Chromosomen 21 frei in der Zelle. Das dritte Chromosom ist mit einem anderen Chromosom (meist 13, 14, 15 oder 22) verbunden. Zu dieser Trisomieform kommt es, wenn Mutter oder Vater stiller Überträger sind (das heiß keine klinischen Symptome zeigen). Hierbei spricht man bei dem betroffenen Elternteil mit dem angehefteten Chromosom (d.h. Translokation) von einer „balancierten“ Translokation 21.
b) Alter der Mutter
Es ist bewiesen, dass mit steigendem Alter der Mutter zum Zeitpunkt der Konzeption, das Risiko für ein Down-Syndrom ansteigt. In der Altersgruppe der 35 bis 40-jährigen Frauen beträgt die Wahrscheinlichkeit 1:260, bei den 40 bis 45- jährigen Frauen beträgt das Risiko sogar schon 1:50. Generell lässt sich jedoch sagen, dass bei jeder Schwangerschaft die Möglichkeit besteht, dass ein Kind mit einem genetischen Defekt – wie etwa dem Down-Syndrom – zur Welt kommt.
Das zunehmende Risiko für ein Down-Syndrom mit steigendem Alter der Mutter, wird damit erklärt, dass die Eizellteilung im höheren Alter störungsanfälliger ist und es so leichter zur Fehlverteilung von Chromosomen kommen kann. Das Alter des Vaters ist, soweit derzeit bekannt, nicht wichtig.
c) weitere Risikofaktoren
Forscher vermuten, dass neben endogenen (inneren) Ursachen, wie etwa bestimmte Genvarianten, auch exogene Ursachen eine Rolle bei der Entstehung des Down-Syndroms spielen können. Hierzu zählen etwa ionisierte Strahlung, übermäßiger Zigarettenkonsum, Alkoholmissbrauch, Einnahme oraler Verhütungsmittel oder Virusinfektionen zum Befruchtungszeitpunkt. Diese Faktoren sind jedoch umstritten und noch nicht wissenschaftlich belegt.