Этапы развития медицинской генетики

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Этапы развития медицинской генетики

Сначала доменделевский период. Затем:

1) открытие законов Г. Менделя и изучение наследственности на уровне целостного организма;

2) изучение генетики на хромосомном уровне и открытие сцепленного наследования Т. Морганом и его учениками;

3) начало развитию современной генетики популяции дали теоретические и экспериментальные работы С.С. Четверикова;

4) развитие молекулярной генетики началось с построения пространственной структуры молекул ДНК Д. Уотсоном и Ф. Криком.

В настоящее время наследственность изучается на всех уровнях: молекулярном, клеточном, организменном и популяционном.

Краткая история

1865- работа о природе наследственности (мендель)

1867 – открыта ДНК(мишер)

1900 – законы Менделя

1927 – эксперементально получены мутации с пом.рентгеновского излуч

1944 –ДНК явл.носителем генетической инфы (эйвери)

1953 – структура ДНК(уотсон и крик)

1961 – расшифрован генетический код(маттен, ниренберг)

1970 – открыты рестрикции

1977 – секвенирование методы (сэнгер, гилберт)

1986 – ПЦР (мюллис)

1995 – секвенирован первый полный геном

1997 – первая успешная попытка клонирования орг-ма из «взрослой клетки»

2003 – полностью секвенирован геном человека.

Приготовление препаратов

Прямой метод. Прямые методы используются при исследовании тканей, обладающих высокой митотической активностью (костный мозг, хорион и плацента, клетки лимфатических узлов, ткани эмбриона на ранней стадии развития). Препараты хромосом готовятся непосредственно из свежеполученного материала после специальной обработки.

Непрямой. Предварительно культивируем взятые клетки из организма и в пит.среде in vitro, затем подвергают необходимой подготовке, источник клеток – периферическая кровь, амниотическая жидкость и фибробласты.

Культивирование.

Образец помещает в пит.среду с добавлением цельной сыворотки крупного рогатого скота и белка бобовых растений – фитогемагглютинина, кот.стимулирует процесс деления клеток. Для увеличение числа метафазных клеток. За 1, 5 часа до окончания культивирования в культуру вводят колхицин, кот.разрушает клеточное веретено, приостанавливает деление клеток на стадии метафазу и увеличивает конденсацию хромосом. Обычно культивирование 48-72 часа. После этого клетки отделяют центрифугированием и помещением в гипотонический раствор хлорида калия или нитрата натрия. В гипотонической среде происходит разрыв ядерной оболочки и межхромосомных связей, и хромосомы свободно перемещаются в цитоплазму. Затем происходит фиксация в фиксаторе Карнуа (3: 1), 3 – этиловый спирт 96%, 1-ледяная уксусная кислота.

После фиксации клеточную суспензию раскладывают на обезжиренные влажные охлажденные предметные стекла и высушивают.

Затем окрашивание.

Типы хромосомной ДНК

Дезоксирибонуклеи́ новая кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

В клетках эукариот (животных, растений и грибов) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например, дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами.

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы (фосфодиэфирные связи). В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали».

Большинство природных ДНК имеет двухцепочечную структуру, линейную (эукариоты, некоторые вирусы и отдельные роды бактерий) или кольцевую (прокариоты, хлоропласты и митохондрии). Линейную одноцепочечную ДНК содержат некоторые вирусы и бактериофаги. Молекулы ДНК находятся in vivo в плотно упакованном, конденсированном состоянии.В клетках эукариот ДНК располагается главным образом в ядре в виде набора хромосом. Бактериальная (прокариоты) ДНК обычно представлена одной кольцевой молекулой ДНК, расположенной в неправильной формы образовании в цитоплазме, называемым нуклеоидом.

Дифференциальное окрашивание

Сплошная или равномерная окраска. Применяется для определения количесвта хромосом, выявления геномных мутаций.

В настоящее время идентификация хромосом исп. Парижская номенклатура, т.е. диффер.окрашивание.

G-окрашивание. Характер исчерченности специфичен для каждой пары хромосом. Темные полосы (G-полосы, бенды) образуются в местах локации интерстициального гетерохроматина. Такие участки практически не содержат повторов ДНК. В прометафазе, когда хромосомы находятся на ранней стадии конденсации можно насчитать до 2000 полос, во вторых случаях – 400-800 полос. Этот способ окрашивания позволяет идентифицировать хромосомы, выявлять делеции, инверсии, инсерции, транслокации, ломкие места и др.

R-окрашивание. Позволяет получить поперечную исчерченность хромосом, обратную таковой при G-окраш, т.е.темным G-полосам соответсвуют светлые R-полосы, и наоборот. Подготовка препаратов сложнее, чем при G. Eсли проводят окрашивание с РН ниже 7(около 5), 87грС, 20-60мин и с удлиненнием экспозиции, окрасятся только теломерные районы в коротких и длинных плечах(Т-метод)., краситель Гимза.

Q-окрашивание. Получают, используя флюорохромы, которые возбуждаются сине-фиолетовым цветом и имитируют красное, желтое и оранжевое свечение. Из красителей обычно используют акрихин, но более качетсвенные препараты при акрихин-ипритом. Сильно флуоресцирующие участки хромосом соответствуют темным G-дискам, отличие в том, что вторичные перетяжки хромосом 1 и 16 окрашиваются только по G-методу, а интенсивность окрашивания сегментов хромосом 3, 4, 13, 14, 15, 21, 22 и У слабее при использовании Q-метода.

С-окрашивание. На С-окрашенных препаратах идентификация хромосом возможна как и на рутинно-окрашенных, т.е. определение групповой пренадлежности и индивидуальная идентификация для хромосом 1, 2, 3, 9, 16, У. Выявляет структурный гетерохроматин во всех хромосомах позволяет лучше, чем другие методы оценивать хромосомный полиморфизм, а также используется для уточнения характера хромосомных перестроек, особенно в перицентрических инверсиях.

Классификация хромосом.

В соматических клетках человека диплоидный набор хромосом (46), а в половых гаплоидный(23).

Идиограмма – систематизированный кариотип, в котором хромосомы располагаются по мере убывания их величины. Точно определить хромосомы по размеры не всегда можно, так как многие оч похожи, поэтому принята денверская классификация, кот учитывает кроме размеров и форму, положение центромеры и наличие вторичных перетяжек и спутников.=7 групп.

На основании различий длины хромосом выделено 23 пары, по форме бывают метацентрич, субметацентрич. и акроцентрические хромосомы.

А – 1, 2, 3 пары. Самые крупные, метацентрики

В – 4, 5пара. Крупные, субметацентрики

С- 6-12, Х. средние размеры, мета и субметацентрики

D-13, 14, 15пары. Средние размеры, акроцентрики, харн-но межиндивидуальная вариабельность и наличие спутников.

Е – 16, 17, 18 пары. Короткие мета и субметацентрики.

F – 19, 20. Небольшие метацентрики.

G–21, 22, У. Небольшие акроцентрики, наличие спутников.

Для изучения кариотипа определяют морфометрические характеристики:

La - абсолютная длина хромосомы в мкм, Lp – длина короткого плеча, Lq – длина длинного плеча, Lr – относительная длина хромосомы, Ib- плечевой индекс, Ic – центромерный индекс, Ih – процент гетерохроматиновой зоны, Is – индекс спирализации.

Правила записи кариотипа. 46, ХХ или ХУ – норма.

Числовые аномалии хромосом

Болезни, обусловленные нарушением числа аутосом

синдром Дауна -трисомия по 21 хромосоме, к признакам относятся: слабоумие, задержка роста, характерная внешность

синдром Патау -трисомия по 13 хромосоме, характеризуется множественными пороками развития, идиотией, часто нарушения строения половых органов, глухота; практически все больные не доживают до одного года;

синдром Эдвардса — трисомия по 18 хромосоме, нижняя челюсть и ротовое отверстие маленькие, глазные щели узкие и короткие, ушные раковины деформированы; 60% детей умирают в возрасте до 3-х месяцев, до года доживают лишь 10%, основной причиной служит остановка дыхания и нарушение работы сердца.

Болезни, связанные с нарушением числа половых хромосом

Синдром Шерешевского — Тёрнера — отсутствие одной Х-хромосомы у женщин (45 ХО) вследствие нарушения расхождения половых хромосом; низкорослость, половой инфантилизм и бесплодие, различные соматические нарушения (микрогнатия, короткая шея и др.);

полисомия по Х-хромосоме — включает трисомию (47XXX), тетрасомию (48ХХХХ), пентасомию (49ХХХХХ), отмечается незначительное снижение интеллекта, повышенная вероятность развития психозов и шизофрении с неблагоприятным типом течения;

полисомия по Y-хромосоме — как и полисомия по X-хромосоме, включает трисомию (кариотии 47, XYY), тетрасомию (48, ХYYY), пентасомию (49, ХYYYY), клинические проявления также схожи с полисомией X-хромосомы;

Синдром Клайнфельтера — полисомия по X- и Y-хромосомам у мальчиков (47XXY; 48XXYY и др.), признаки: евнухоидный тип сложения, гинекомастия, слабый рост волос на лице, в подмышечных впадинах и на лобке, половой инфантилизм, бесплодие; умственное развитие отстает

Болезни, причиной которых является полиплоидия триплоидии, тетраплоидии и т.д.; причина нарушение процесса мейоза вследствие мутации, в результате чего дочерняя половая клетка получает вместо гаплоидного (23) диплоидный (46) набор хромосом, то есть 69 хромосом (у мужчин кариотип 69, XYY, у женщин — 69, XXX); почти всегда летальны до рождения.

Этапы FISH

1. получение препаратов и их подготовка

2. мечение ДНК-пробы

3. гибридизация с ДНК-пробой

4.детекция ДНК-зонда

1)обработка РНКазой и пепсином, формамид, разрушение водородных связей и в результате получают одноцепочечные ДНК

2) денатурация ДНК-проб около 5 мин при 100градусахС,

3) гибридизация 20 часов

Микродиссекция

Микродиссекция, микропрепаровка - процесс разделения мелких структур при их микроскопическом изучении. С помощью миниатюрных хирургических инструментов, например, стеклянных скальпелей, выполняются различные перемещения механических соединений, благодаря чему уменьшается относительная неточность движений рук оператора во время осуществления им микродвижений. Таким образом обеспечивается возможность рассечения клеточных ядер и даже отдельных хромосом

Лазерная захватывающая микродиссекция — метод изоляции отдельных клеток с необходимыми характеристиками из биологических образцов ткани, позволяющий избежать возможных повреждений или изменений клетки либо минимизировать их. Прозрачная плёнка накладывается на образец, затем нужные клетки идентифицируются под микроскопом. Под воздействием лазерного луча клетки слипаются с плёнкой и вместе с ней вынимаются из образца для дальнейшего исследования. ЛЗМ позволяет избежать повреждений морфологии клетки и её химического состава, что делает этот метод оптимальным при изучении ДНК, РНК, белкового состава клетки. Среди возможных образцов — мазки крови, цитологические препараты, культуры клеток, и даже замороженные и парафинированные образцы

16. M-FISH (Multicolor или Multiplex FISH) является общим названием традиционных многоцветных FISH-методов с использованием комплектов флуорофор-специфичных фильтров. Принцип M-FISH заключается в раздельной цифровой регистрации сигнала всех используемых флуорофоров при последовательной смене комплектов фильтров. Обработка записанной информации, связанной с разделением сигнала и фона, а также с количественной оценкой сигнала, производится с помощью специального программного обеспечения, которое переводит информацию об уровне сигналов флуорофоров в каждой точке изображения в псевдоцвета. Одним из основных ограничений количества используемых ДНК-зондов является число доступных флуорофоров с неперекрывающимися спектрами возбуждения и эмиссии и наличие соответствующих комплектов фильтров.

Наиболее широкое распространение получил такой вариант M-FISH, как 24-цветный FISH, предназначенный для одновременной идентификации материала всех хромосом человека. Данный метод обладает высокой эффективностью при выявления хромосомных транслокаций, поскольку каждая пара хромосом окрашена в свой псевдоцвет, но не позволяет выявлять делеции и инверсии.

RxFISH

Метод многоцветного бэндинга хромосом (RxFISH) основан на межвидовой in situ гибридизации. Он позволяет непосредственно выявлять часть внутрихромосомных перестроек, осуществляя анализ всего генома человека в одном эксперименте. ДНК-зонды, используемые в RxFISH, помечены комбинацией 3-х флуорофоров, что обеспечивает 7 псевдоцветов. Они специфично окрашивают отдельные районы хромосом, создавая их цветную исчерченность. В результате интенсивных хромосомных перестроек, имевших место при формировании современных видов гиббонов, материал их хромосом оказался сильно перетасованным в сравнении с организацией хромосом у человека. При гибридизации участки ДНК разных хромосом, соединенные с различными флуорофорами, взаимодействуют с комлементарными участками ДНК на одной и той же хромосоме человека, создавая тем самым ее цветную исчерченность при изучении с использованием флуоресцентной микроскопии. К сожалению, применение RxFISH имеет достаточно серьезные ограничения. Так перестройки хромосом, имевшие место внутри одного цветного Rx-бэнда не могут быть выявлены с помощью этого метода, если они не приводят к значительным и легко видимым изменениям его размера. Более того, зонды окрашивают несколько хромосомных районов разных хромосом в один псевдоцвет. К недостаткам RxFISH можно также отнести большой размер многих цветных бэндов, в связи с чем, такие хромосомы человека, как 15, 18, 19, 21, 22, X и Y, представляют собой один цветной бэнд каждая. Использование в будущем большего числа флуорофоров и новых ДНК-зондов может значительно повысить разрешающие способности метода. Однако следует признать, что при увеличении числа используемых флуорофоров RxFISH, несомненно, будет более информативным, чем рутинный 24-цветный М-FISH.

Основные принципы анализа микроскопических изображений при спектральном кариотипировании (SKY) практически не отличаются от используемых при M-FISH. Отличия связаны со способом регистрации изображения, требующим точного описания спектральных характеристик объекта. В ходе одного измерения получают спектральные кривые для всех точек изображения. Для спектрального кариотипирования всех хромосом человека используют пять флуорофоров: один в зеленом спектре, два в красном и два в инфракрасном. В одном акте экспозиции одновременно для каждой точки изображения записывается полная спектральная характеристика испускаемого света. На основании анализа спектральных кривых определяется наличие или отсутствие в данной точке конкретных флуорофоров. Следующим шагом является процедура классификации, выполняемая с помощью специального программного обеспечения, позволяющего определять хромосомную принадлежность анализируемого материала. Большим достоинством SKY является то, что параллельно можно анализировать спектральные изображения и качественную дифференциальную окраску хромосом, это значительно упрощает интерпретацию результатов SKY и позволяет более точно определять точки хромосомных разрывов.

Виды ДНК-проб.

Основным методом выявления последовательности оснований в цепочке ДНК является ядерная проба, или ДНК-проба. В основе этого метода лежит стремление одноцепочечной ДНК соединяться с цепочками ДНК, имеющими последовательности, комплементарные последовательностям исходной цепочки. Если вы ищете последовательность А-Т-Ц-Г-Г, то будете использовать пробу, содержащую последовательность Т-А-Г-Ц-Ц. Образующуюся в результате двойную цепь ДНК называют гибридной, потому что она представляет собой сочетание «натуральной» ДНК и «искусственной» ДНК-пробы. Стадия гибридизации представляет собой простое смешивание одноцепочечных проб с целевой ДНК.

Сначала необходимо денатурировать ДНК. Денатурация ДНК происходит при ее нагревании. При этом двойная цепь разъединяется на две цепочки, что позволяет одноцепочечным пробам найти комплементарные участки и соединиться с ними.

Применение ядерной пробы часто совмещают с методом анализа фрагментов ДНК, называемым Саузерн-блоттинг. Благодаря человеческой природе мы теперь имеем Нозерн-блоттинг, применяемый для анализа РНК, и Вестерн-блоттинг, используемый для анализа белков.

Для Саузерн-блоттинга нужно сначала разделить исследуемый участок ДНК на небольшие фрагменты. Чтобы разрезать ДНК, используют рестриктазы. Вы сможете определить последовательность ДНК по сайтам, где происходит разрезание цепи. Образовавшиеся фрагменты ДНК затем подвергают гель-электрофорезу. Электрофорез — это аналитический метод разделения молекул, основанный на различиях в их размере и/ или электрическом заряде. При воздействии электрического тока, пропускаемого через гель, исследуемые соединения перемещаются в геле. Скорость, с которой молекулы передвигаются, зависит от величины их заряда: они реагируют на электрическое поле в зависимости от того, насколько сильно заряжены. Скорость передвижения молекул также зависит от их размера. Небольшим соединениям легче передвигаться в геле, чем большим. Различные фрагменты анализируемой ДНК вы помещаете на одном конце геля в специально предназначенные для этого карманы. Каждый фрагмент — в отдельном кармане. Затем включаете электрический ток, далее Погрузите гель в этидиум бромид (EtBr) — флуоресцентный краситель, который связывается с ДНК. Когда вы посмотрите на гель в ультрафиолетовом свете определенной длины волны, то увидите фрагменты ДНК. Этидиум бромид показал все фрагменты, но вам необходимо знать, какой фрагмент связался с пробой. Для этого заранее надо снабдить пробу радиоактивной или флуоресцентной меткой. Один из способов обнаружения нужных молекул — система соединенных антител и флуорохромов. Этот метод получил название флуоресцентной in situ гибридизации. Можно синтезировать пробы с встроенными флуоресцентными молекулами или молекулами, которые определяются с помощью флуоресцентных антител. Таким образом, становится возможной прямая визуализация проб. высушите гель на системе фильтров, чтобы обеспечить твердую основу для образцов при дальнейшем анализе.

Применяя этот анализ, вы узнаете о локализации специфичных последовательностей ДНК благодаря использованию определенных рестриктаз, а также о локализации последовательности оснований, комплементарной пробе во фрагменте ДНК.

19. Геномный импринтинг — эпигенетический процесс, при котором экспрессия определённых генов осуществляется в зависимости от того, от родителя какого пола поступил аллель гена. Наследование признаков, определяемых импринтируемыми генами, происходит не по Менделю. Импринтинг генов осуществляется с помощью процесса метилирования ДНК, в результате чего транскрипция гена блокируется. Если по каким-то причинам импринтинг не сработает, это может привести к появлению генетических нарушений (синдром Прадера-Вилли и Ангельмана)

Синдром Ангельмана — генетическая аномалия. Для него характерны задержка психического развития, нарушения сна, припадки, хаотические движения (особенно рук), частый смех или улыбки.

При синдроме Ангельмана отсутствуют некоторые гены из 15-й хромосомы (в большинстве случаев — частичная делеция либо другая мутация 15 хромосомы). При синдроме Ангельмана страдает материнская хромосома; Кариотип 46 XX или XY, 15р−. Обычно синдром вызывается спонтанным хромосомным дефектом, когда отсутствует большая смежная область из 3—4 миллионов пар оснований ДНК в области q11—q13 15-й хромосомы.

Согласно результатам многих независимых исследований, причиной возникновения синдрома Ангельмана может являться мутация в гене UBE3A. Продукт этого гена — ферментный компонент сложной системы деградации белков. Синдром назван по имени британского педиатра Гарри Ангельмана, впервые описавшего его в 1965 г. Частота встречаемости, по разным данным, — 1: 10 000—20 000 живорожденных младенцев.

В случае повреждения отцовской хромосомы возникает синдром Прадера-Вилли. Это редкая генетическая аномалия. При синдроме Прадера — Вилли отсутствуют или не экспрессируются примерно 7 генов из 15-й хромосомы, унаследованной от отца. Кариотип 46 XX или ХУ, 15q-11-13. Синдром впервые описали в 1956 г. Частота встречаемости — 1: 12 000 — 15 000 живорождённых младенцев.

Доклиническая диагностика

Концепция доклинической диагностики и возможности нормокопирования фенотипа. Такая концепция диагностики патологических мутаций «родилась» из теоретических исследований по изучению экспрессивности генов. Если при одном и том же генотипе фенотипы особей варьируют, то на проявляемость (экспрессивность) генов можно влиять.

Идея просеивания (скрининга) родилась в США в начале XX века. Общими характеристиками просеивающего подхода являются: 1) массовый и безотборный характер обследования; 2) профилактическая направленность; 3) двухэтапность (по меньшей мере) диагностики.

Просеивание можно определить как идентификацию нераспознанных болезней с помощью быстро осуществляемых проверок (тестов). Такой подход обеспечивает отбор лиц с вероятным заболеванием из тех, у которых это заболевание клинически отсутствует. Группа лиц с высокой вероятностью заболевания должна быть повторно обследована с применением уточняющих диагностических методов, позволяющих либо отвергнуть предполагавшийся на первом этапе диагноз, либо уверенно подтвердить его у конкретного лица.

Нарушения обмена углеводов

галактоземия - отсутствие фермента галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и накопление в крови галактозы;

гликогеновая болезнь - нарушение синтеза и распада гликогена.

Моногенные болезни

Наследуются в соответствии с законами классической генетики Менделя. Соответственно этому, для них генеалогическое исследование позволяет выявить один из трех типов наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный и сцепленное с полом наследование. Это наиболее широкая группа наследственных заболеваний. В настоящее время описано более 4000 вариантов моногенных наследственных болезней.

Обусловлены мутациями или отсутствием отдельных генов и наследуются в полном соответствии с законами Менделя (аутосомное или сцепленное с X-хромосомой наследование, доминантное или рецессивное).
Мутации могут захватывать как один, так и оба аллеля.
Клинические проявления возникают в результате отсутствия определенной генетической информации либо реализации дефектной.
Хотя распространенность моногенных болезней невысока, полностью они не исчезают.
Для моногенных болезней характерны «молчащие» гены, действие которых проявляется под влиянием окружающей среды.

1.1. Аутосомно-доминантные болезни

1.2. Аутосомно-рецессивные болезни

1.3. Болезни, сцепленные с полом

Хромосомные болезни

Обусловлены грубым нарушением наследственного аппарата – изменением числа и структуры хромосом. Типичная причина, в частности, – алкогольная интоксикация родителей при зачатии («пьяные дети»). Сюда относятся синдромы Дауна, Клайнфельтера, Шерешевского-Тернера, Эдвардса, «кошачьего крика».

а. Возникают вследствие изменения числа или структуры хромосом.
б. При каждом заболевании наблюдается типичный кариотип и фенотип (например, синдром Дауна).
в. Хромосомные болезни встречаются значительно чаще моногенных (6-10 из 1000 новорожденных).

Клинический полиморфизм

Суть одной сводится к тому, что болезнь любой этиологии проявляется неодинаково у разных индивидов, поэтому было сформулировано правило: лечить не болезнь, а больного. В ряде случаев клиническая картина одного и того же заболевания варьирует от стёртых форм до тяжелейших клинических проявлений. Формирование клинической картины связывают с особенностями действия этиологических факторов (например, вирулентность микроорганизмов), исходного состояния организма (иммунный статус, обмен веществ), сопутствующих условий (стресс, температурный фактор). Кроме того, признается роль врождённых особенностей в патогенезе и клинической картине болезней.

Относительно генных болезней, казалось бы, можно ожидать более или менее унифицированное проявление клинической картины какой-либо нозологической формы, поскольку этиологический фактор для всех больных с этой формой одинаков (мутация в соответствующем гене. Однако клиническая практика показала другое: симптоматика наследственных болезней широко варьирует. При накоплении наблюдений одних и тех же нозологических форм оказалось, что клинический полиморфизм генных болезней выражен не меньше, чем ненаследственных болезней.

Клинический полиморфизм генных болезней проявляется в разных сроках начала заболевания, полноте и тяжести симптоматики (глубина патологического процесса), продолжительности болезни, инвалидности, толерантности к терапии, сокращении продолжительности жизни. Вместе с тем следует подчеркнуть, что для генных болезней не бывает плавных переходов от нормы к патологии. Даже самая лёгкая форма болезни отличается от нормы минимальными диагностическими критериями. Речь идёт о генетическом правиле: нормальный генотип детерминирует нормальный фенотип, а мутантный генотип детерминирует мутантный фенотип (болезнь).

25. Принципы классификации генных болезней и синдромов.

Заболевания многочислены и отличаются выраженным клиническим полиморфизмом. В основу классификации моногенных болезней положено несколько принципов:

* По ведущей системной патологии – по органному и системному типу;

* По этиологии. В этом случае выделяют 2 класса заболеваний:

- болезни с установленным первичным молекулярным (биохимическим) дефектом. Число таких болезней продолжает неуклонно расти: если по каталогу Маккьюсика в 1990 г. этот класс составил около 100 болезней, то на конец 1993 г. их было уже 328, а к 2001 г. Насчитывалось около 500 (10-11% всех МБ);

- болезни с неустановленным первичным молекулярным (биохимическим) дефектом. На эти заболевания приходится около 90% всех МБ.

Первичный молекулярный дефект подразумевает определение дефектного гена и установления вида его конкретных изменений, появление и передача которых по наследству определяет развитие болезни, т.е. речь идет об изменениях в генетическом локусе.

Первичный биохимический дефект подразумевает уровень простой биохимической реакции (функции), в осуществлении которой участвует белковый продукт нормального гена и которая первично нарушается из-за соответствующнго дефекта в структуре белка.

* По типу наследования патологического признака:

- аутосомно-доминантные (Д),

- аутосомно-рецессивные (Р),

- сцепленные с половой хромосомой (Х-сц) доминантные и рецессивные

- митохондриальные.

• По преимущественному поражению того или иного вида обмена. Благодаря этому принципу многие МБ называются наследственными болезнями обмена веществ (НБО). Среди них выделено более 700 форм, в том числе 200 с установленным биохимическим дефектом.

Среди НБО выделяют:

∗ болезни аминокислотного обмена (ФКУ, тирозиноз, алкаптонурия, лейциноз и др.);

∗ болезни углеводного обмена (галак тоземия, гликогенозы, мукополисахаридозы);

∗ болезни липидного обмена (эссенциальные семейные липидозы, ганглиозидозы, сфинголипидозы, цереброзидозы и др.);

∗ болезни биосинтеза кортикостероидов (адрено-генитальный синдром, гипоальдо-стеронизм и др.);

∗ болезни пуринового и пирамидинового обмена (оротовая ацидурия, подагра и др.);

∗ болезни порфиринового и билирубинового обмена (синдромы Жильбера, Криглер-Найяра, порфирии и др.);

∗ болезни эритрона (анемия Фанкони, гемолитические анемии, дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и др.);

∗ болезни металлов (болезни Вильсона-Коновалова, Менкеса, семейный периодический паралич и др.);

∗ болезни транспорта систем почек (болезнь де Тони-Дебре-Фанкони, витамин D-резистентный рахит, тубулопатии и др.);

∗ болезни лимфоцитов и лейкоцитов (недостаточность аденозиндезаминазы, септический грануломатоз и др.).

Кроме того, в рамках НБО отдельно выделяют болезни накопления или тезаурисмозы. Эта группа заболеваний, вызываемых недостатком лизосомальных ферментов и проявляющихся прогрессирующим отложениемвеществ определенного типа (обычно предшественники

реакций) в клетках различных тканей - гликогенозы, цереброзидозы и др.

Нарушения обмена углеводов

· галактоземия — отсутствие фермента галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и накопление в крови галактозы;

· гликогеновая болезнь — нарушение синтеза и распада гликогена.

Фенилкетонурия

Аутосомно-рецесссивное наследование, больные рецессивные гомозиготы. Вследствие метаболического блока активируются побочные пути обмена фенилаланина, и в организме происходит накопление его токсичных производных — фенилпировиноградной и фениломолочной кислот, которые в норме практически не образуются. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся, в частности, в виде нарушения умственного развития.

Галактоземия

наследственное заболевание, в основе которого лежит нарушение обмена веществ на пути преобразования галактозы в глюкозу (мутация структурного гена, ответственного за синтез фермента галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы). Галактоза, поступающая с пищей в составе молочного сахара — лактозы, подвергается превращению, но реакция превращения не завершается в связи с наследственным дефектом ключевого фермента.

Галактоза и её производная накапливаются в крови и тканях, оказывая токсическое действие на ЦНС, печень и хрусталик глаза. Тип наследования аутосомно-рецессивный. Заболевание проявляется в первые дни и недели жизни выраженной желтухой, увеличением печени, неврологической, рвотой; в дальнейшем обнаруживается отставание в физическом и нервно-психическом развитии, возникает катаракта

Серповидно-клеточная анемия

наследственная гемоглобинопатия, связанная с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение — так называемый гемоглобин S.

Серповидноклеточная анемия наследуется по аутосомно-рецессивному типу (с неполным доминированием). У носителей, гетерозиготных по гену серповидноклеточной анемии, в эритроцитах присутствуют примерно в равных количествах гемоглобин S и гемоглобин А. При этом в нормальных условиях у носителей симптомы практически никогда не возникают, и серповидные эритроциты выявляются случайно при лабораторном исследовании крови. Симптомы у носителей могут появиться при гипоксии (например, при подъеме в горы) или тяжелой дегидратации организма. У гомозигот по гену серповидноклеточной анемии в крови имеются только серповидные эритроциты, несущие гемоглобин S, и болезнь протекает тяжело.

Основные типы наследования.

1. Аутосомное наследование: а) аутосомно-доминантный тип наследования:

- заболевание наблюдается в каждом поколении. Мутантный ген, связанный с аутосомой, проявляет свое действие как в гомозиготном, так и гетерозиготном состоянии.

- риск рождения больного ребенка, если болен один из родителей, составляет 50%.

- здоровые индивиды имеют здоровых потомков.

- у больного индивида болен один из родителей, кроме случаев новой мутации.

- оба пола поражаются с одинаковой частотой

б) аутосомно-рецессивный тип наследования:

- при браке двух гетерозиготных носителей одного и того же мутантного рецессивного гена в среднем 50% детей фенотипически могут быть здоровы, но являются носителями мутантного рецессивного гена;

- 25% детей получат мутантный рецессивный ген от обоих родителей и будут поражены наследственным рецессивным заболеванием (гомозиготы);

- 25% будут здоровы фенотипически и генотипически;

- оба пола поражаются одинаково;

- в родословной при таком наследовании заболевание может прослеживаться по горизонтали, повторяться через одно или несколько поколений;

- у больного родителя рождаются здоровые дети;

2. Наследование, сцепленное с полом: а) Х-сцепленный доминантный тип:

- у больного пробанда обязательно болен один из родителей;

- у больного отца все дочери больны, а сыновья здоровы;

- у больной матери равно вероятно рождение больной дочери и больного сына;

- у здоровых родителей все дети будут здоровы;

- больных женщин в 2 раза больше, чем больных мужчин.

б) Х-сцепленный рецессивный тип:

- заболевание наблюдается у мужчин-родственников пробанда по материнской линии;

- сыновья никогда не наследуют заболевание отца;

- у больного отца все его дочери здоровы и являются гетерозиготными носителями патологического гена;

- если женщина является гетерозиготным носителем патологического гена, то половина ее сыновей больны, а все дочери здоровы, причем половина дочерей - гетерозиготые носители патологического гена.

в) У-сцепленный тип:

- в У-хромосоме находятся гены: детерминирующий развитие семенников, отвечающий за сперматогенез (фактор азооспермии), контролирующий интенсивность роста тела, конечностей и зубов, определяющий оволосение ушной раковины.

- признак передается всем мальчикам.

- признак проявляется только у лиц мужского пола.

- патологические мутации, затрагивающие формирование семенников или сперматогенез, наследоваться не могут, такие индивиды стерильны.

г) Митохондриальный тип: Митохондрии передаются с цитоплазмой яйцеклеток.

- болезнь передается только от матери.

- болеют и девочки, и мальчики.

- больные отцы не передают болезни ни дочерям, ни сыновьям.

Этапы развития медицинской генетики

Сначала доменделевский период. Затем:

1) открытие законов Г. Менделя и изучение наследственности на уровне целостного организма;

2) изучение генетики на хромосомном уровне и открытие сцепленного наследования Т. Морганом и его учениками;

12 3 Следующая ⇒