Введение в клиническую генетику

Введение в клиническую генетику

Изменилась структура заболеваемости. На 1 месте сердечнососудистые заболевания. 2-онкология. 3-травмы и отравления. Во всех странах примерно одинаково. Неинфекционные заболевания, связанные с наследственностью. Улучшение родовспоможения ведет к тому, что недоношенные дети в последующем имеют генетическую патологию. Лечение фенилкетонурии ведет к увеличению мутационных процессов.

Росту мутагенеза - процесс формирования мутаций, он может быть: 1-индуцированным – вызывается факторами внешней среды, которые превышают норму. 2-спонтанные-под действием внутренних условий. 3-мутации Denova – первичные мутации (вновь возникшие). Это превышает 1/3 и достигает 40%.

От нормального гена к патологическому – прямые мутации. От патологии к норме – обратные. Соматические мутации. Герминативные мутации (в половых клетках).

 Классификация мутаций:

Генные (точковые) – изменения отдельных генов, появляются новые аллели. Наследуются как по менделеевским признакам. Моногенные.

Хромосомные – нарушение групп сцепления, появление новых групп сцепления. Не приводят к изменению числа хромосом. Изменяется структура. 46,хх,5р- - синдром кошачьего крика.

Геномные – появление новых генов, вследствие утраты хромосом (синдром Дауна, Шерешевского-Тернера).

 Мутагенез

Физический:

- Радиационный мутагенез – источник мутагены, канцерогена. Доза увеличивается в 10 раз – увеличивается мутация (в течение 10 поколений). Рентген.

- Ультрафиолет проникает через озоновые дыры; солярий (меланома).

- Электромагнитное поле (мобильный телефон) – количество опухолей увеличивается. Иммунодефицит – увеличивается количество  инфекционных заболеваний. Эксперимент с воспитанием яиц курицей.

Химический:

- существуют группы веществ, обладающих высокой мутагенной активностью, удобрения, лекарства (противоэпилептические, цитостатики, противоонкологические, гормоны)

- Пищевые усилители вкуса, нитраты, нитриты, Е (антиоксиданты).

- Заводы

- Автомобили

Биологический:

- вирусы (герпес, ветряная оспа, коревая краснуха)

- живые вакцины, сыворотки

- гистамин, стероиды в больших концентрациях (внутри самого организма)

- Ко-мутагены – сами не являются мутагенами, но воздействуют на мутаген и усиливают их действие.

 Формы наследственной патологии

1) Наследственные заболевания из-за повреждения наследственных структур

- Моногенные (более 4500) – возникают, наследуются как менделеевские признаки, сцеплено.

- Хромосомные синдромы (около 1000) не наследуются.

- Митохондриальные (нарушение митохондриального и ядерного генома). Системные поражения ЦНС, мышц, эндокринных органов.

2)  полигенные (мультифакториальные) с наследственной предрасположенностью. Рассеянный склероз – ген DR15, DR2 в 6 хромосоме.

3) Ненаследственные болезни – инфекции, болезни от воздействия внешней среды (ожоги, отморожения и т.д.).

Мультифакториальные – средовые факторы

Наследственные – случайные факторы

Совокупность генетических факторов – главные гены полигены.

Характеристика наследственной патологии:

1)      Различный характер наследования

2)      Сегрегация (накопление) в семьях

3)      Множественность (полисистемность) поражения

4)      Симметричность поражения

5)      Согласованность времени манифестации с этапами онкогенеза

6)      Этническая приуроченность симптомов заболевания

7)      Диагностическое значение врожденных пороков и малых аномалий развития (МАР)

8)      Клинический полиморфизм

9)      Задержка физического и психического развития

10)   Нарушение полового развития и функции репродукции

11)   Снижение продолжительности жизни и повышенная смертность больных

12)   Хронический проградиентный характер течения

13)   Резистентность к терапии

Экспрессивность – степень выраженности действия гена на организм. Высокая/низкая (болезни Морфана – высокий рост, орахнодактилия, птичье лицо, подвывих хрусталика)

Пенетрантность – вероятность проявления признаков. Измеряется в % относительно к общему числу населения. Может быть полной и неполной. Подагра, хорея.

Плейотропия – 1 ген обуславливает целый ряд признаков.

Генокопия – один признак определяется разными генами.

Фенокопия – признак обусловлен не действием гена, а влиянием внешней среды.

Методы диагностики:

1) Клинические

- Клиникогенеалогические

- Близнецовый

- Популяционно-статистический

 2) Лабораторные

- Биохимические

- Цитогенетические

- Молекулярно-генетические

- Молекулярноцитогенетические

3) Вспомогательные

- Дерматографика (хиромантия) горизонтальная черта на ладонях у Даунов.

- Иммунологические

- Морфологические

Клиникогенетический метод, для него требуется информация от пациента и умение врача ей пользоваться. Прослеживание заболевания, определяется принадлежностью гена к виду сцепления.  А) начинается родословная с пробанда, затем линия матери, потом отца, желательно 3-4 поколения. Б) клиническое обследование членов семьи В) Генеалогический анализ, имеет значение величина выборки

Близнецовый метод – для выяснения наследственной патологии, заключается соответственно между дизиготными и монозиготными близнецами. Монозиготные абсолютно одинаковые, так как у них 100% сходство генов. Если имеются различия, то они возникают под действием внешних факторов. Метод сипсов – родные братья и сестры. Мало эффективен.

Популяционно-статистический метод – информация о гетерозиготности, полиморфизме человека. 1 степень родства – 50% общих генов. 2 степень – 25%. И т.д. до 5 степени.

Биохимический скрининг – пот, моча, слюна. Производят различные реакции для выявления отличаев от нормы. Производят поэтапно. Показания для использования этого метода – сигнальные признаки: задержка психического развития, роста, желтуха, умственная отсталость – до 1 года жизни; а после 1 года – умственная отсталость, поражение почек, экзема, гипотрофия, неправильная пропорция тела, стойкие зменения в моче, атетоз, катаракта.

Цитогенетические методы – ориентированы на диагностику хромосомных и геномных мутаций. Материал может быть любым (лучше венозная кровь). Кровь помещается в питательную среду, затем внесение клеточного яда для получения препаратов в метафазу. Используется гипотонический шок – клетки набухают и в цитоплазму изливаются хромосомы. Затем препарат окрашивают (простые методы по Гимзе и дифференциальные G-красит плечи, R-концевые части, C-прецентромерные части).

Показания:

1)      Подозрение на хромосомные болезни

2)      У ребенка врожденный порок развития

3)      Многократные спонтанные аборты (более 2), мертворождение

4)      Нарушение репродуктивной функции

5)      Существует задержка умственного и физического развития

6)      Пренатальная диагностика (по возрасту матери больше 35 лет из-за наличия транслокации у родителей, при рождении предыдущих детей с хромосомными болезнями)

7)      Подозрение на синдромы, характеризующиеся хромосомной нестабильностью (учет хромосомных аббераций и СХО)

8)      Лейкозы

9)      Оценка мутагенных воздействий (радиационных и химических).

Методы анализа ДНК

- Возможность пресимптомной диагностики ДНК (гепатоцеребральная дистрофия, определяют содержание меди в моче и после выявления мутантного гена назначают терапию. При мутантном генотипе при лечении нет клиники)

- Возможность пренатальной диагностики (с 8 недели – хорион-диагностика)

- Возможность преимплантационной диагностики (при экстракорпоральном оплодотворении)

Суть ДНК диагностики

Берут материал (1-2 мл венозной крови, волос, буккальный эпителий, амниотическая жидкость, хорион, кровь из пуповины при кордоцентезе). Затем проводят амплификацию (увеличение числа ДНК) и определяют материал с помощью ПЦР. В среду добавляют праймеры, которые взаимодействуют с ДНК и денатурируют белок. Получаются фрагменты ДНК. Происходит накопление и их изучение. Потом этап рестрикции ДНК, то есть фрагменты ДНК в определенном месте пересекают (рестриктаза разрезает нормальные аллели и не разрезает мутантные). Этап электрофореза в агаре: фрагменты ДНК движутся от минуса к плюсу. По эталонам сверяют расстояние и вычисляют массу участков. Окраска – бромидэтидий (этилдиабромид) и рассмотрение в ультрафиолетовом свете.

Секвенирование – прямая диагностика мутаций.

Блот – гибридизация по Соузеру (в пробирки добавляют разные терминаторы, которые обрезают на разных уровнях с определенным окончанием. Получаются разного веса цепи с одинаковым окончанием. Электрофорез и можно чистать набор аминокислот).

Прямая ДНК-диагностика – болезни Фридрэйха.

Косвенная ДНК-диагностика аутосомно-доминантных заболеваний

 Метод ДНК-зондов – ФИШ метод (флюорисцентно-инситу гибридизация )– ДНК инструктурируется, связи разрываются. Берут часть нити, окрашивают ее, рассматривают под флюорисцентным микроскопом.

 Метод для гетерозиготного носителя

Некоторые формы талассемии при гетерозиготности проявляются клинически. При некоторых формах проявляется клинически симптоматика, что важно для появления детей (исследование отягощенных семей). На основании:

1) диагностика с помощью ДНК;

2) Диагностика по клинике (болезнь Фридрейха у носителей проявляется сколиозом или кифосколиозом, высоким сводом стопы, изолированными кистами; при амиотрофии Шарко-Мари атрофия и субатрофия икроножных мышц);

3) Биохимические исследования (содержание церулоплазмина у гетерозигот ГЦД снижается; снижение активности фенилаланингидроксилазы у носителей фенилкетонурии);

4) Нагрузочные тесты (дать фенилаланин, затем оценка концентрации его во времени. Замедление динамики введения у гетерозигот).

5) Электрофизиологические исследования скорости проведения возбуждения по нервным стволам (у носителей гена миопатии обнаруживаются аномальные потенциалы мышечных единиц до 15%);

6) Биопсия – морфологическое исследование крови (болезни накопления – мукополисахаридозы), мышцы (окрашиваются для выявления концентрации ферментов).

 Хромосомные заболевания

ХЗ – группа заболеваний, связанная с хромосомной или геномной мутацией, проявляющиеся аномалиями развития.

Схема разных типов ошибок морфогенеза:

Симптомокомплексы ХЗ:

1)      Клиникогенеалогические особенности (беременности протекают плохо: маловодие, угроза выкидыша, самопроизвольные аборты, преждевременные роды, мертворождения)

2)      Пренатальная гипотрофия (УЗИ)

3)      Малая для срока гестации окружность головы (УЗИ)

4)      Задержка психомоторного развития

5)      Множественные врожденные пороки развития (МВПР)

6)      Поражение часто симметрично

7)      Врожденный характер симптоматики

8)      Умственная отсталость, нарушение половой дифференцировки, задержка речевого развития.

Классификация ХЗ:

1) ХБ, связанные с аномалиями числа хромосом, при сохранении их структуры

  А) Половые хромосомы (ХУ)

  Б) Числовые аномалии

  В) Полиплейдии – увеличение кратности полного гаплоидного набора

2) Хромосомные перестройки (40% - ХЗ)

  А) Внутрихромосомные

     - Делеция – утрата части хромосом (обозначается «-»)

     - Дупликация – удвоение сегмента (обозначается «+»)

       Большинство из них – летальны.

     - Изохромосомы – с 2 идентичными плечами. Клинически значение имеет Х хромосома    

        (встречается при синдроме Шерешевского-Тернера). Обозначается «i».

     - Инверсия – поворот участка хромосомы («inv»)

     - Инсерция – вставка в хромосому («ins»)

     - Кольцевая хромосома – плечи хромосомы смыкаются в кольцо (R).

   Б) Межхромосомные

     - Транслокация: реципропные (сбалансированные) / нереципропные / типоцентрического

       слияния. «+»- добавочная хромосома (47-ХУ-+21 – болезнь дауна).

     - Мозаицизм хромосомных трисомия (46-ХХ/47-ХХХ (50%/50%) – Женщина мозаик по трисомии Х.

 Болезни Шерешевского-Тернера (45-Х0) 1:3000 новорожденных девочек.

- Гипогонадизм, половой инфантилизм, первичная аминорея.

- Выявления в пубертатном периоде

- У 50% пороки сердца, нарушения слуха и мочевой системы (удвоение почки).

- Умственная отсталость неглубокой степени дебилизма

- Низкий рост

- Крыловидные складки шеи

- Лимфатические отеки на ногах сразу после рождения

- Полная / Частичная моносомия Х0 на цитогенетическом исследовании

Лечение: пластика кожи и половых органов, гормональная терапия (эстрогены, СТГ), психотерапия, симптоматическая терапия.

Болезнь Кляйнфельтера

У мужчин с лишней Х хромосомой (47-ХХУ, 48-ХХХУ, 49-ХХХУ). 1:700 новорожденных мальчиков.

- Клиничеки диагностируются до пубертатного периода

- Высокий рост, длинные конечности

- Гинекомастия

- Слабое оволосение по мужскому типу

- Половой инфантилизм и бесплодия из-за гиалиноза семенных канатиков

- УО

- Антисоциальные поступки, алкоголизация

 Синдром Сверхженщины (полисомия по Х хромосоме – 48,49 ХХХ хромосомы). Отклонений может и не быть, частый симптом – УО, шизофрения, аномалии зубов и скелета, аномалии развития половых органов.

Синдром Сверхмужчины (полисомия по У хромосоме) «Синдром игрока тюремно-баскетбольной команды».

Трисомия в 13 паре – Патау, в 18 паре – Эдвардса.

 Перестройки:

1)      Синдром кошачьего крика (5р-) – крик во время рождения, тяжелое УО, микроцефалия, антимонголоидный разрез глаз, аномалии прикуса.

2)      Синдром 9р+ - олигофрения, отставание в физическом развитии, плоское лунообразное лицо, гипоплазия мышц плечевого полиса, умеренная контрактура пальцев кисти, возможны пороки сердца и почек.

Транслокационный вариант синдрома дауна (трисомия по 21 паре хромосом) – клиника таже.

Изохромосомный Шерешевский-Тернер – клиника таже.

Синдрома Мартин-Бэлла

1: 2000 мальчиков. У женщин-носительниц слабо выраженное УО. Клиника: сильное УО, высокий выступающий лоб и подбородок, гиперсексуальность, оттопыренные уши, гиперплазия нижней челюсти.