курс лекции по генетике. Курс лекций по дисциплине генетика человека с основами медицинской генетики
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
просеивающего подхода, в котором выделяют два уровня: первичный и уточняющий. Каждый из этих уровней может быть более или менее полным в зависимости от оснащенности лаборатории. Основная цель первичного уровня диагностики заключается в том, чтобы исключить здоровых индивидов из дальнейшего обследования. Различают два вида программ первичной биохимической диагностики: массовые и селективные. На первом этапе в таких программах используются моча и кровь. Существуют массовые просеивающие программы диагностики среди новорожденных фенилкетонурии, врожденного гипотиреоза, врожденной гиперплазии надпочечников, муковисцидоза, галактоземии. Биологическим материалом для диагностики является кровь. Высушенные капли капиллярной крови новорожденных на хроматографической или фильтровальной бумаге пересылают из родильных домов в лабораторию (можно по почте). Материал должен поступить в лабораторию в течение двух-трех дней после взятия пробы. Для диагностики фенилкетонурии кровь новорожденных берут в родильном доме на 3–5 день после рождения. Если кровь будет взята раньше, то возможны ложноположительные результаты. В лаборатории в пятнах крови определяют количество фенилаланина с помощью любого из следующих методов: микробиологический тест Гатри, флюорометрия, распределительная хроматография на бумаге, тонкослойная хроматография. Между методами нет принципиальной разницы, поэтому каждая лаборатория выбирает более подходящий для ее условий метод. Опыт показал, что пропущенные случаи фенилкетонурии являются не ошибками лабораторных исследований, а следствием недобросовестности или небрежности в работе медицинских сестер при взятии крови в родильных домах. В случае положительного результата на фенилкетонурию проводится уточняющая биохимическая диагностика путем количественного определения фенилаланина в крови. Врожденный гипотиреоз (снижение функции щитовидной железы) может быть обусловлен разными причинами: агенезия щитовидной железы; эктопия щитовидной железы; наследственные формы дисгормоногенеза; аутоиммунные процессы. Клинически врожденный гипотиреоз проявляется задержкой умственного развития, резким отставанием в росте, отечностью кожных покровов, развитием зоба. Программа массовой диагностики врожденного гипотиреоза одинакова для всех форм. Суть ее сводится к тому, чтобы в крови ребенка после 3-го дня жизни проверить, нет ли снижения тироксина (гормона щитовидной железы) в плазме крови и увеличено ли содержание тиреоидстимулирующего гормона – тиреотропного гормона гипофиза. В практике применяется два метода просеивающей диагностики: радиоиммунный или иммуноферментный (иммуно-флюоресцентный). Чувствительность и специфичность их примерно одинакова. По техническим причинам (не требуется условий для работы с радиоактивными веществами) иммуноферментный метод предпочтительнее, хотя он и дороже. Тироксин и тиреоидстимулирующий гормон определяют в образцах крови новорожденных, предварительно высушенных на специальной фильтровальной бумаге. При положительном ответе просеивающего метода диагноз гипотиреоза обязательно должен быть подтвержден в клинических условиях эндокринологом и лабораторным анализом гормонов щитовидной железы в сыворотке крови. Просеивающие программы массовой диагностики наследственных болезней применяются не только среди новорожденных. Они могут быть организованы для выявления тех болезней, которые распространены в каких-либо группах населения или популяциях. Например, среди евреев-ашкенази отмечается высокая частота тяжелого заболевания Тея-Сакса. В США организована просеивающая биохимическая программа по выявлению гетерозиготности по этому заболеванию с последующим медико-генетическим консультированием таких семей. На Кипре и в Италии (Сицилия) с высокой частотой встречается тяжелое заболевание крови – талассемия (гемоглобинопатия). Органы здравоохранения этих стран организовали биохимическое просеивание населения для выявления скрытых носителей талассемии (гетерозигот), для которых было обеспечено в последующем медико-генетическое консультирование и пренатальная диагностика. Селективные диагностические программы предусматривают проверку биохимических аномалий обмена (моча, кровь) у пациентов, у которых подозреваются генные наследственные болезни. Фактически такие программы должны «функционировать» в каждой большой больнице. Показания для их применения достаточно широкие, стоимость каждого анализа невысокая. В селективных программах могут использоваться простые качественные реакции (например, тест с хлоридом железа для выявления фенилкетонурии или с динитрофенилгидрозином для выявления кетокислот) или более точные методы, позволяющие обнаруживать большие группы отклонений. Например, с помощью тонкослойной хроматографии мочи и крови можно диагностировать наследственные нарушения обмена аминокислот, олигосахаридов и гликозаминогликанов (мукополисахаридов). Газовая хроматография применяется для выявления наследственных болезней обмена органических кислот. С помощью электрофореза гемоглобинов диагностируется вся группа гемоглобинопатии. Нередко приходится углублять биохимический анализ – от количественного определения метаболита до определения активности фермента (использование культивированных клеток), например, с помощью флюорометрических методик. В современных условиях очень многие этапы биохимической диагностики осуществляются автоматическими приборами (с аминоанализаторами). Реальным примером программы селективного скрининга на наследственные болезни обмена веществ с острым течением и ранним летальным исходом является программа, приводимая ниже. Первый этап программы включает качественный и количественный анализ мочи и крови (14 тестов): на белок, на кетокислоты, на цистин и гомоцистин, креатинин ионы аммония и др. Второй этап основан на методах тонкослойной хроматографии мочи и крови для выявления аминокислот, фенольных кислот, моно- и дисахаридов и других соединений. С помощью электрофореза мочи выявляют гликозаминогликаны. Эта программа позволяет выявлять 140 наследственных болезней обмена веществ у детей из следующих основных классов: аминоацидопатии; органические ацидурии; лизосомные болезни накопления; болезни углеводного обмена; болезни обмена металлов; болезни пуринового и пиримидинового обмена; наследственные болезни метаболического транспорта; наследственные болезни желудочно-кишечного тракта; наследственные болезни нейротрансмиттерного обмена; наследственные болезни обмена витаминов; митохондриальные болезни; болезни Р-окисления жирных кислот; пероксисомные болезни. Важность такой программы в детских больницах трудно переоценить. Показаниями для применения биохимических методов диагностики у новорожденных являются такие симптомы, как судороги, кома, рвота, гипотония, желтуха, специфический запах мочи и пота, ацидоз, нарушенное кислотно-основное равновесие, остановка роста. У детей биохимические методы используются во всех случаях подозрения на наследственные болезни обмена веществ (задержка физического и умственного развития, потеря приобретенных функций, специфическая для какой-либо наследственной болезни клиническая картина). Успехи, достигнутые в последние годы в молекулярной биологии, биофизике, биохимии, медицинской генетике и смежных областях, привели к созданию и внедрению в практическую медицину молекулярно-генетических методов исследования генома человека, в частности для диагностики целого ряда наследственных и широко распространенных заболеваний. Методы ДНК диагностики позволяют осуществлять точную и, что очень важно, доклиническую (до развития симптомов заболевания) диагностику многих заболеваний, проводить пренатальную (дородовую) диагностику наследственных болезней. Молекулярно-генетическая диагностика может быть проведена на самых ранних этапах развития эмбриона и плода независимо от биохимических или клинических проявлений болезни. Это подчас является решающим для решения вопроса о судьбе конкретной беременности. Молекулярно-генетические методы предназначены для выявления особенностей в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В основе анализа ДНК лежат две ее характеристики как носителя генетической информации: последовательность составляющих ДНК элементов (нуклеотидов) имеет индивидуальные особенности у каждого отдельного человека, кроме идентичных (однояйцовых) близнецов или клонированных организмов; у каждого человека во всех соматических клетках структура ДНК совершенно одинакова. Исходным материалом для проведения ДНК-диагностики заболеваний, обусловленных мутациями ядерных генов, могут служить любые клетки организма, содержащие ядро. Обычно для этих целей используются лейкоциты, выделяемые из 5–20 мл периферической крови. В некоторых случаях (например, при митохондриальных энцефаломиопатиях, обусловленных мутациями митохондриальной ДНК с преимущественной экспрессией мутации в мышечной и нервной ткани) более адекватным источником ДНК являются биоптаты мышц. Генодиагностика может также проводиться на основе исследования ДНК, выделяемой из клеток эпителия полости рта, кожных фибробластов и т.д. При проведении пренатальной ДНК-диагностики у плода (обычно на 10–21 неделе беременности) источником ДНК служат биоптаты хориона, плаценты, клетки амниотической жидкости (получаемые при амниоцентезе) или лимфоциты пуповинной крови (кордоцентез). Все разнообразие процедур, применяемых при проведении ДНК-диагностики, можно разделить на 2 большие группы – прямые и косвенные методы. Около трети всей детской смертности в развитых странах обусловлено наследственными болезнями и врожденными пороками развития. Как правило, наследственные болезни имеют хроническое течение. Больные с наследственной патологией нуждаются в ранней и постоянной медицинской помощи. В этой связи перед индивидуумом, семьей и обществом возникает целый ряд моральных, экономических, социальных и правовых проблем. При лечении наследственных болезней (при соблюдении индивидуального характера помощи) применяют три основных подхода: этиотропный, патогенетический и симптоматический. Этиотропный подход направлен на устранение причины заболевания. С этой целью разрабатываются, апробируются и частично могут быть применены методы коррекции генетических дефектов, называемые генной терапией. Генная терапия бурно развивается в последние годы, что является непосредственным следствием успешно выполняемой международной программы «Геном Человека».в общем виде целью генной терапии является внесение в клеточным геном пораженных органов нормального экспрессируемого «здорового» гена, выполняющего функцию мутантного («больного») гена. Непременным условием генной терапии конкретной наследственной патологии является наличие клонированного (и нормального!) гена, ответственного за развитие заболевания (моногенного, как правило). Конечная задача – внедрение нормального гена в геном клеток поражённого органа. Эта конструктивно и технически непростая и пока ещё дорогостоящая процедура выполняется преимущественно при помощи траисфекции – введения в геном клетки вектора, содержащего нужный и здоровый ген человека. В качестве векторов обычно применяют модифицированные (дефектные по репликации) вирусы (ретро-, адено- и др.). Процедуру трансфекции обычно выполняют ex vivo: при культивировании клеток больного человека; при успешном внедрении вектора с нужным геном в геном культивируемых клеток последние вводят тем или иным способом в нужный орган пациента. В качестве клеток-мишеней для генной терапии применяют только соматические (но не половые) клетки – носители патогенных генов. В настоящее время апробированы и утверждены сотни генотерапевтических протоколов для лечения моногенных и многофакторных заболеваний (например, тяжёлого комбинированного иммунодефицита, муковисцидоза, некоторых мышечных дистрофий, различных онкологических и инфекционных заболеваний). Цель патогенетической терапии – разрыв звеньев патогенеза. Для достижения этой цели применяют несколько методов. • Заместительная терапия – введение в организм дефицитного вещества (не синтезирующегося в связи с аномалией гена, который контролирует продукцию данного вещества; например, инсулина при СД, соответствующих ферментов при гликогеиозах и агликогенозах, антигемофильного глобулина человека при гемофилии). • Коррекция метаболизма путём: - ограничения попадания в организм веществ, метаболически не усваивающихся (например, фенилаланипа или лактозы); - выведения из организма метаболитов, накапливающихся в нём в избытке (например, фепилпировиноградпой кислоты или холестерина); - регуляции активности ферментов (например, подавление активности креалинфосфокиназы |КФК] при отдельных видах миодистрофий, активация липопротеинлипазы [ЛПЛаза] крови при гиперхолестеринемии). • Хирургическая коррекция дефектов (например, создание шунта между нижней полой и воротной венами у пациентов с «геиатотронными» гликогенозами). Симптоматическая терапия наследственных болезней направлена на устранение симптомов, усугубляющих состояние пациента (например, применение веществ, снижающих вязкость секретов экзокринных желёз при муковисцидозе; хирургическое удаление дополнительных пальцев и/или перемычек кожи между ними при поли- и синдактилии; выполнение пластических операций при дефектах лица, пороках сердца и крупных сосудов). Вся наследственная патология определяется генетическим «грузом», который возникает по двум причинам. Первая причина – сегрегация, т.е. передача патологического гена потомству от больных, родителей или носителей патологического гена. Вторая причина – «свежая» или вновь возникшая мутация. В этом случае изменение наследственного аппарата происходит в половых клетках здоровых родителей. В результате этого гамета с «повой» мутацией дает начало развитию больного ребенка, хотя родители не имели этой мутации. Медицинские последствия «груза» наследственной патологии у человека проявляются повышенной смертностью, сокращением продолжительности жизни, увеличением числа больных с наследственными заболеваниями, увеличением объема медицинской помощи. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в понимании этиологии и патогенеза многих наследственных и врожденных заболеваний, достижения в лечении этих заболеваний еще не очень впечатляющие. Вот почему профилактика наследственных болезней должна занимать определяющее место в работе медицинского персонала и в организации здравоохранения. Профилактика – это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение возникновения и развития наследственных и врожденных болезней. Различают три ступени профилактики наследственной патологии. Первичная профилактика наследственных болезней–это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение зачатия больного ребенка. Реализуется это планированием деторождения и улучшением среды обитания человека. Планирование деторождения включает три основные позиции. Оптимальный репродуктивный возраст, который для женщин находится в пределах 21–35 лет (более ранние или поздние беременности увеличивают вероятность рождения ребенка с врожденной патологией). Отказ от деторождения в случаях высокого риска наследственной и врожденной патологии (при отсутствии надежных методов дородовой диагностики, лечения, адаптации и реабилитации больных). Отказ от деторождения в браках с кровными родственниками и между двумя гетерозиготными носителями патологического гена. Улучшение среды обитания человека направлено главным образом на предупреждение вновь возникающих мутаций. Осуществляется это жестким контролем содержания мутагенов и тератогенов в среде обитания человека. Вторичная профилактика осуществляется за счет прерывания беременности в случае высокой вероятности заболевания у плода или установлению диагноза пренатально. Прерывание может происходить только с согласия женщины в установленные сроки. Основанием для элиминации эмбриона или плода является наследственная болезнь. Прерывание беременности – решение явно не самое лучшее, но в настоящее время единственно пригодное при большинстве тяжелых и смертельных генетических дефектов. Третичная профилактика наследственных болезней направлена на предотвращение развития заболевания у родившегося ребенка или его тяжелых проявлений. Эту форму профилактики можно назвать нормокопированием, т.е. развитие здорового ребенка с патологическим генотипом. Третичная профилактика некоторых форм наследственной патологии может совпадать с лечебными мероприятиями в общемедицинском смысле. Предотвращение развития наследственного заболевания (нормокопирование) включает в себя комплекс лечебных мероприятий, которые можно осуществлять внутриутробно или после рождения. Для некоторых наследственных заболеваний (например – резус-несовместимость, некоторые ацидурии, галактоземия) возможно внутриутробное лечение. Наиболее широко предотвращение развития заболевания используется в настоящее время для коррекции (лечения) после рождения больного. Типичным примером третичной профилактики могут быть фенилкетонурия, гипотиреоз. Можно еще назвать целиакию – заболевание, которое развивается в начале прикорма ребенка манной кашей. У таких детей имеется непереносимость злакового белка глютена. Исключение таких белков из пищи полностью гарантирует ребенка от тяжелейшей патологии желудочно-кишечного тракта. Профилактика осуществляется в нескольких организационных формах: медико-генетическое консультирование; периконцепционная профилактика; пренатальная и преимплантационная диагностика; преклиническая диагностика; диагностика гетерозиготных состояний; диспансеризация семей с наследственной патологией; проверка на мутагенность и гигиеническая регламентация факторов среды; пропаганда медико-генетических знаний среди медицинского персонала и населения. В настоящее время в практическом здравоохранении в России программы профилактики врожденной и наследственной патологии реализуются в |