Исследование механизмов развития и особенности клинических проявлений наследственно детерминированных заболеваний
 Скачать 31.17 Kb.
|
|
Медицинская генетика как наука, ее предмет и задачи. Это наука, которая изучает роль наследственности и изменчивости в возникновении заболеваний человека. Объектом является человек, имеющий наследственно обусловленную патологию. Предметом являются все патологии и причины их возникновения. Задачи медицинской генетики: Изучение наследственной изменчивости: геномных, хромосомных и генных мутаций и их роль в возникновении заболеваний человека Исследование механизмов развития и особенности клинических проявлений наследственно детерминированных заболеваний Разработка эффективных механизмов коррекции наследственных болезней Профилактика наследственных болезней Подходы к классификации наследственных болезней. Классификация заболеваний человека Наследственные болезни Генетический и этимологический фактор – мутации (генные и хромосомные) Роль средовых факторов – только в выраженности, влияет на течение этих заболеваний. Фенилкетонурия и синдром Дауна (транслокационный механизм) Болезни с наследственным расположением моногенного типа Наличие мутантного гена. Для проявления гена необходимы факторы окружающей среды Падагра (нек.формы) и диабет Мультифакториальные болезни Несколько генов в сочетании с факторами внешней среды. Около 90% всех заболеваний человека. Болезни, обусловленные действием только средовых факторов Возникают только под действием средовых факторов, на течение может влиять и генетические факторы (Травмы, ожоги т.д.) Общая характеристика генных болезней. Генные болезни - это разнородная по клиническим проявлениям группа заболеваний, обусловленных мутациями на генном уровне. Частота 1-2% Особенности: - этиологический фактор действует постоянно; - мутантный ген стойко передается из поколения в поколение; - патогенез генных болезней может быть обусловлен: синтезом аномального белка; избытком продукта гена; недостатком или отсутствием продукта; количество продукта достаточно, но нарушена его активность. Фенилкетонурия Синдром Марфана Типы наследования генных болезней. Примеры. Болезни с аутосомно-доминантным типом наследования характеризуются тем, что для их развития достаточно унаследовать мутантный аллель от одного родителя. Для большинства болезней этого типа характерны такие патологические состояния, которые не наносят серьезного ущерба здоровью человека и в большинстве случаев не влияют на его способность иметь потомство. Болезни с аутосомно-рецессивным типом наследования проявляются у лиц только в гомозиготном состоянии. Гетерозиготы фенотипически (клинически) не отличаются от здоровых лиц с двумя нормальными аллелями. Болезни с Х-сцепленным доминантным типом наследования. Особенности наследования этих болезней обусловлены тем, что у женщин имеются 2 Х-хромосомы, а у мужчин – 1 Х-хромосома. Следовательно, женщина, унаследовав от одного из родителей патологический аллель, является гетерозиготной, а мужчина – гемизиготным. Болезни с Х-сцепленным рецессивным типом наследования встречаются редко. При этом женщины практически всегда гетерозиготны, т.е. фенотипически нормальны (здоровы) и являются носителями. Больными бывают только мужчины. Характерные особенности болезней этого типа различны в зависимости от нарушения репродукции. Y-сцепленный тип наследования. Длительное время полагали, что Y-хромосома содержит только гетерохромативные участки (без генов). Новейшие исследования позволили обнаружить и локализовать ряд генов в Y-хромосоме, ген, детерминирующий развитие семенников, отвечающий за сперматогенез (фактор азооспермии), контролирующий интенсивность роста тела, конечностей и зубов и др. Оволосение ушной раковины контролируется геном, расположенным в Y-хромосоме. На этом признаке можно видеть характерные черты Y-сцепленного типа передачи. Признак передается всем мальчикам. Естественно, что патологические мутации, затрагивающие формирование семенников или сперматогенез, не могут наследоваться, потому что эти индивиды стерильны. Для митохондриальной наследственности характерны следующие признаки (необходимо помнить, что митохондрии передаются с цитоплазмой овоцитов; спермии не имеют митохондрий, поскольку цитоплазма элиминируется при созревании мужских половых клеток): •болезнь передается только от матери; •больны и девочки, и мальчики; •больные отцы не передают болезни ни дочерям, ни сыновьям. Рассмотрите на примере известных вам генных болезней механизмы их развития. Рассмотрим генную болезнь - фенилкетонурию, которая связанна с нарушением аминокислотного обмена. Фенилкетонурия встречается в различных популяциях людей с частотой 1:6000-1:10 000. В норме аминокислота фенилаланин (незаменимая аминокислота) с помощью фермента фенилаланингидроксилазы превращается в аминокислоту тирозин, которая в свою очередь под действием фермента тирозиназы может превращаться в пигмент меланин. При нарушении активности этих ферментов развиваются наследственные заболевания человека фенилкетонурия и альбинизм. Фенилкетонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу. В зависимости от гена, который подвергается мутации выделяют несколько форм фенилкетонурии: форма I - генный дефект (мутация гена фенилаланингидроксилазы) локализуется на длинном плече 12-й хромосомы, участке 12q24.1, форма II - генный дефект локализуется в коротком плече 4-й хромосомы, участке 4р15.3., форма III - связана с недостаточностью 6-пирувоил-тетрагидроптерина синтазы, которая участвует в синтезе тетра-гидробиоптерина из дигидронеоптерина трифосфата. В результате какого-либо ферментативного дефекта фенилаланин не превращается в тирозин, а накапливается в сыворотке крови в больших количествах в виде фенилпировиноградной кислоты, которая выделяется с мочой и потом, вследствие чего от больных исходит "мышиный" запах. Высокая концентрация фенилпировиноградной приводит к нарушению формирования миелиновой оболочки вокруг аксонов в центральной нервной системе. Дети с фенилкетонурией рождаются здоровыми, но в первые же недели жизни у них развиваются клинические проявления заболевания. Фенилпировиноградная кислота является нейротропным ядом, в результате чего повышаются возбудимость, тонус мышц, развиваются гиперрефлексия, тремор, судорожные эпилептиформные припадки. Позже присоединяются нарушения высшей нервной деятельности, умственная отсталость, микроцефалия. У больных наблюдается слабая пигментация из-за нарушения синтеза меланина. Общая характеристика хромосомных болезней. Хромосомные болезни - большая группа врожденных заболеваний обусловленных изменением структуры отдельных хромосом или их количества в кариотипе и характеризующихся множественными пороками развития. Два разных типа мутаций (хромосомные и геномные) составляющих основу этих заболеваний объединяют понятием "хромосомные аномалии". Данное направление в медицине включает в себя не только хромосомные болезни, но и внутриутробную патологию (спонтанные аборты, выкидыши), а также соматическую патологию (лейкозы, лучевая болезнь). Геномные мутации приводят в большинстве к летальному исходу. 40% спонтанных абортов. Хромосомные мутации возникают в соматических клетках, в половых – в процессе развития. Среди детей с врожденным пороком развития около 35-40% составляют хромосомные мутации. Общее – затрагивают все системы организмов. Геномные мутации обусловлены аномальным числом хромосом: - нарушение числа аутосом (синдром Дауна) -увеличение или уменьшение половых хромосом ( синдром Клайнфельтера ХХУ, Шершевского-Тернера Х0). Хромосомные мутации обусловлены нарушением структуры: транслокации хромосом, инверсия. Перечислите виды хромосомных и геномных мутаций. Хромосомные мутации Это изменения структуры хромосом. Перестройки могут осуществляться как в пределах одной хромосомы — внутрихромосомные мутации (делеция, инверсия, дупликация, инсерция), так и между хромосомами — межхромосомные мутации (транслокация). Делеция — утрата участка хромосомы (2); инверсия — поворот участка хромосомы на 180° (4, 5); дупликация — удвоение одного и того же участка хромосомы (3); инсерция — перестановка участка (6). Транслокация — перенос участка одной хромосомы или целой хромосомы на другую хромосому. Заболевания, причиной которых являются хромосомные мутации, относятся к категории хромосомных болезней. К таким заболеваниям относятся синдром «крика кошки» (46, 5р-), транслокационный вариант синдрома Дауна (46, 21 t2121) и др. Геномные мутации Геномной мутацией называется изменение числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения нормального хода митоза или мейоза. Гаплоидия — уменьшение числа полных гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидия — увеличение числа полных гаплоидных наборов хромосом: триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т.д. Гетероплоидия (анеуплоидия) — некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более). Наиболее вероятной причиной гетероплоидии является нерасхождение какой-либо пары гомологичных хромосом во время мейоза у кого-то из родителей. В этом случае одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая — на одну больше. Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида: нулесомия (2n - 2),моносомия (2n - 1), трисомия (2n + 1), тетрасомия (2n + 2) и т.д. Рассмотрите известные вам хромосомные синдромы. Синдром Дауна (47ХХ / 47ХУ) 21+ 1866 англ врач Даун 1959 Лежен – установил цитогенетическую природу Частота 1:700 – 1:800 родов, соотношение м/ж 1:1 Один из факторов – возраст матери. Старше 45 лет – вероятность увеличивается (1:12) Причины: 95% - (классический) трисомия по 21 хромосоме 3% - транслокация 21-й хромосомы на другую (чаще на 18-ю) 2% - мозаицизм – мутации не в гамете, а на стадии зиготы Клинические проявления: 90% плоское лицо 80% скошенный затылок 80% косые глазные щели 80% эпиканд (нависающее веко) 70% короткие конечности 65% полуоткрытый рот с большим высунутым языком 67% пороки мочеполовой системы 60% пороки сердца 40% короткий нос с широкой плотной переносицей 40% мелкие деформированные уши 40% характерная поперечная складка на ладони ок 30% косые глаза 8% пороки кишечника Риск появления данного заболевания для потомства – транслокация и мозаицизм. Трисомия по наследству не передается Примерно в 60% случаев трисомия 21 является причиной гибели плода, около 30% родившихся умирает на первом году жизни. Продолжительность жизни ок 30 лет (благодаря современной медицине), ранее – до 20-25 лет Среди других аутосомных трисомий известны трисомии по 13-й хромосоме — Синдром Патау, а также по 18-й хромосоме — синдром Эдвардса, при которых жизнеспособность новорожденных резко снижена. Они гибнут в первые месяцы жизни из-за множественных пороков развития. Достаточно часто у человека встречаются анэуплоидии по половым хромосомам. В отличие от анэуплоидии по аутосомам дефекты умственного развития у больных выражены не столь отчетливо, у многих оно в пределах нормы, а иногда даже выше среднего. Вместе с тем у них постоянно наблюдаются нарушения развития половых органов и гормонозависимого роста тела. Реже встречаются пороки развития других систем. Относительно благоприятные последствия увеличения числа Х-хромосом, видимо, связаны с возможностью компенсации дозы соответствующих генов благодаря естественной генетической инактивации этих хромосом, а также мозаичному характеру такой инактивации. Синдром Клайнфельтера (♂47,ХХУ) Встречается только у мужчин с частотой 1:500 – 1:750 1942 – впервые описан 1959 – установлена цитогенетическая природа Признаки: Высокий рост Снижение уровня тестостерона Повышенный уровень гонадотропина Гинекомастия – развитие молочных желез по женскому типу Дегенерация семенных канальцев, бесплодие Снижение умственной активности Синдром Шерешевского-Тернера (♀47,ХО) Встречается только у женщин с частотой 1:1000 – 1:5000 Описал в 1925 Шерешевский, через 5 лет Тернер 1959 – установлена цитогенетическая природа Признаки: Низкий рост Изменения в строении грудной клетки Крыловидная складка на шее Недоразвитость половых органов (первичных и вторичных) Может быть полное отсутствие гонад Первичная аменорея (отсутствие менструаций) Бесплодие Пороки развития почек и сердца Трисомия ХХХ (только женщины) Нормальны, способны к деторождению (70%), у некоторых психические и гормональные изменения Синдром кошачьего крика (делеция короткого плеча 5-й хромосомы) Наблюдается сразу после рождения Низкая масса тела при рождении Общее и умственное отставание в развитии лунообразное лицо с широко расставленными глазами характерный плач ребенка, напоминающий кошачье мяукание, причиной которого является недоразвитие гортани Понятие о мультифакториальных болезнях. Мультифакториальные заболевания, или болезни с наследственным предрасположением. К ним относится большая группа распространенных заболеваний, особенно болезни зрелого и преклонного возраста, такие, как гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки и т.д. Причинными факторами их развития выступают неблагоприятные воздействия среды, однако реализация этих воздействий зависит от генетической конституции, определяющей предрасположенность организма. Соотносительная роль наследственности и среды в развитии разных болезней с наследственным предрасположением неодинакова. Лишь немногие формы патологии обусловлены исключительно воздействием факторов среды—травма, ожог, обморожение, особо опасные инфекции. Но и при этих формах патологии течение и исход заболевания в значительной степени определяются генетическими факторами. Мультифакториальные заболевания, или болезни с наследственным предрасположениемЭта группа болезней отличается от генных болезней тем, что для своего проявления нуждается в действии факторов внешней среды. Среди них также различают моногенные, при которых наследственная предрасположенность обусловлена одним патологически измененным геном, и полигенные. Последние определяются многими генами, которые в нормальном состоянии, но при определенном взаимодействии между собой и с факторами среды создают предрасположение к появлению заболевания. Они называются мультифакториальными заболеваниями (МФЗ). Заболевания моногенные с наследственным предрасположением относительно немногочисленны. К ним применим метод менделевского генетического анализа. Учитывая важную роль среды в их проявлении, они рассматриваются как наследственно обусловленные патологические реакции на действие различных внешних факторов (лекарственных препаратов, пищевых добавок, физических и биологических агентов), в основе которых лежит наследственная недостаточность некоторых ферментов. К таким реакциям могут быть отнесены наследственно обусловленная непереносимость сульфаниламидных препаратов, проявляющаяся в гемолизе эритроцитов, повышении температуры при применении общих анестезирующих средств. У человека описана мутация, обусловливающая патологическую реакцию на загрязнение атмосферы, которая проявляется в раннем развитии эмфиземы легких (в возрасте 30—40 лет). У генетически чувствительных индивидов нежелательные реакции могут вызывать некоторые компоненты пищи и пищевые добавки. Известна непереносимость у ряда людей молочного сахара —лактозы. Гены непереносимости лактозы широко распространены среди азиатского населения (до 95—100%) и среди американских негров и индейцев (до 70—75%). У некоторых людей наблюдается непереносимость к употребляемым в пищу конским бобам, вызывающим у них гемолиз. Ряд лиц не переносит жирной пищи и в раннем возрасте страдает атеросклерозом, что повышает риск инфаркта миокарда. У некоторых людей употребление в пищу сыра и шоколада провоцирует мигрень. Отмечены специфические реакции людей на алкоголь. Консерванты и пищевые красители у некоторых людей не подвергаются нормальному усвоению, что также проявляется в непереносимости этих компонентов пищи. Наряду с химическими агентами у людей отмечается наследуемая патологическая реакция на физические факторы (тепло, холод, солнечный свет) и факторы биологической природы (вирусные, бактериальные, грибковые инфекции, вакцины). Иногда отмечается наследственная устойчивость к действию биологических агентов. Например гетерозиготы HbA HbS устойчивы к заражению возбудителем тропической малярии. К болезням с наследственной предрасположенностью, обусловленной многими генетическими и средовыми факторами, относятся такие заболевания, как псориаз, сахарный диабет, шизофрения. Этим заболеваниям присущ семейный характер, и участие наследственных факторов в их возникновении не вызывает сомнений. Однако генетическая природа предрасположенности к ним пока не расшифрована. Нередко предрасположенность к ряду заболеваний наблюдается у людей с определенным сочетанием различных генов. Так, у людей со II (А) группой крови чаще наблюдается рак желудка и кишечника, матки, яичников и молочной железы, а также пернициозная анемия, сахарный диабет, ишемическая болезнь сердца, холецистит, желчно-каменная болезнь, ревматизм. У людей с I (0) группой крови чаще встречается язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки. Установление с помощью различных методов генетических исследований точного диагноза заболевания, выяснение роли наследственности и среды в его развитии, определение типа наследования в случае наследственных болезней дают возможность врачу разрабатывать методы лечения и профилактики появления этих заболеваний в следующих поколениях. Перечислите наиболее распространенные мультифакториальные болезни и рассмотрите роль генетических и средовых факторов в их возникновении. Бронхиальная астма Распространенность - от 4 до 8% среди всего населения, в детской популяции - до 10%. Бронхиальная астма - заболевание, в основе которого лежит хроническое аллергическое воспаление бронхов, сопровождающееся их гиперреактивностью и периодически возникающими приступами затрудненного дыхания или удущья в результате распространенной бронхиальной обструкции, обусловленной бронхоконстрикцией, гиперсекрецией слизи, отеком стенки бронхов. Основные предрасполагающие факторы - атопия и гиперреактивность бронхов - генетически обусловлены. Последние данные свидетельствуют о том, что три группы признаков (уровень специфического IgE, уровень общего IgE и наличие бронхиальной гиперреактивности) наследуются независимо друг от друга. Гены, предопределяющие продукцию специфических IgE, локализованы на коротком плече 11 хромосомы (11q13), связаны с аллелями II класса HLA. Контроль базального уровня общего IgE осуществляется кластером генов длинного плеча 5 хромосомы (5q31.1). Бронхиальная гиперреактивность связана с генетическими маркерами того же сегмента (5q31.1- q33). На этом же участке расположены гены интерлейкинов (IL-4,IL- 9 и др.), активирующих тучные клетки, ген, кодирующий 2-адренорецептор. Каждый из генетических факторов предрасположенности повышает вероятность заболевания астмой, а их комбинация приводит к высокому риску реализации болезни при минимальном участии факторов внешней среды. Наиболее значимые из них - патологическое течение внутриутробного периода, недоношенность, нерациональное питание, поллютанты и табачный дым, ОРВИ. Часто БА сочетается с атопическим дерматитом, основным предрасполагающим фактором которого также является атопия. Риск развития атопического заболевания у детей (независимо от формы) составляет 60-80%, если оба родителя больны и/или имеют отягощенную наследственность; до 50% и выше - по линии матери; 25-30% - по линии отца. Основные направления лечебной коррекции наследственной патологии. Подходы к лечению: симптоматическое – коррекция симптомов патогенетическое – воздействие на звенья патогенеза наследственных заболеваний. 5 принципов: ограничение или исключение из пищи определенных веществ (фенилаланин при фенилкетонурии) добавление в пищу веществ в избыточном количестве возмещение не синтезируемых в организме веществ введением гормонов усиление выведения из организма определенных веществ исключение лекарств из употребления – для лиц, страдающих повышенной чувствительностью к ним этиологические - воздействие на ДНК Сущность пренатальной диагностики. Разработка методов генетики соматических клеток, молекулярной биологии, цитогенетических и биохимических методов сделала возможным получение, размножение и всестороннее изучение клеточного материала развивающегося плода с целью более ранней диагностики наследственной патологии у человека. В связи с отсутствием в настоящее время действенных методов лечения, тяжелым поражением здоровья при многих наследственных заболеваниях их ранняя диагностика дает возможность предупредить появление потомства с наследственным нарушением путем прерывания беременности, а иногда начать лечение сразу после рождения или даже в пренатальном периоде. Кроме амниоцентеза и исследования клеток ворсин хориона применяют и другие способы пренатальной диагностики. Для диагностики таких заболеваний, какгемоглобинопатия, используют пункцию сосудов плода с получением клеток его крови. Методы фетоскопии и ультразвуковых исследований позволяют определять пол плода и некоторые пороки его развития путем непосредственного наблюдения. Пренатальная диагностика должна проводиться до 20—22-й недели беременности, когда плод еще нежизнеспособен после ее прерывания. Прерывание беременности в более поздние сроки может привести к рождению живого ребенка и быть опасным для организма матери. Прерывание беременности всегда проводится только с согласия родителей. Так как многие методы пренатального обследования плода не являются абсолютно безвредными, а кроме того, они трудоемки и дорогостоящи, показания к такому обследованию должны быть обоснованы. Методы пренатальной диагностики: Просеивающие. Биохимический скрининг беременных (II триместр). Определение в крови уровня α-фенопротеина, общего ХГЧ, свободного эстриола (тройной тест). По этим показателям рассчитывают следующие риски: синдрома Дауна (21+), синдрома Эдвардса (18+), дефектов нервной трубки (незаращение спинномозгового канала и анэнцефалия) Неинвазивные. УЗИ плода. Определяются различные системные заболевания. В норме показано 2 раза за беременность, сейчас часто делают 3 раза Инвазивные. Хорионбиопсия (ворсины хориона), плацентобиопсия (кусочки плаценты), амниоцентез (амниотическая жидкость), кордоцентез (кровь из пуповины), биопсия крови и мышц Цель и задачи медико-генетического консультирования. Медико-генетическое консультирование – вид специализированной медицинской помощи населению, главной целью которого является предупреждение рождения больного ребенка. Вид специализированной медицинской помощи населению, главная цель – предупреждение рождения больного ребенка На первом этапе консультирования производится уточнение диагноза, что является необходимой предпосылкой любого консультирования. Уточнение диагноза в медико-генетической консультации проводят с помощью генетического анализа. Для этой цели используют генеалогический, цитогенетический, биохимический и другие требуемые методы исследований, которым подвергаются пробанд и его родственники. На втором этапе консультирования делают прогноз потомства. Генетический риск может быть определен либо путем теоретических расчетов, основанных на генетических закономерностях, либо с помощью эмпирических данных. Сущность генетического прогноза заключается в определении вероятности появления наследственной патологии в семье. На третьем этапе консультирования врач-генетик в доступной форме объясняет семье степень генетического риска рождения наследственно аномального потомства, сущность пренатальной диагностики и помогает принять правильное решение в отношении деторождения. Однако окончательное решение этого вопроса остается за родителями. Задачи: определение прогноза генетических заболеваний объяснение родителям в доступной форме смысла генетического риска и помощь в принятии решения о сохранении плода помощь врачам в постановке диагноза наследственных заболеваний |