Хромосомная патология человека
У человека описаны различные типы хромосомных и геномных мутаций.
Полиплоидия (обычно в виде триплоидии) в основном фиксируется среди спонтанно абортированных эмбрионов и мертворожденных. Примерно 5 % выкидышей, наблюдаемых в акушерской практике, обусловлены триплоидией и тетраплоидией эмбрионов. Нарушения регуляторных систем генетического аппарата человека в этом случае столь велики, что не совместимы с жизнью. Единичные случаи рождения живых триплоидных детей, погибающих в первые дни жизни, связаны с мозаицизмом их клеток (2n/3n). Описан единственный случай рождения полностью триплоидного ребенка, прожившего несколько часов. Полиплоидия обусловлена нарушением процессов гаметогенеза и оплодотворения.
Наибольшее число хромосомных болезней человека представлено анеуплоидией. Она является следствием неправильного расхождения тех или иных хромосом во время мейоза при гаметогенезе у одного из родителей. Наиболее часто встречаются анеуплоидии в виде трисомии, при которой в кариотипе появляется одна дополнительная хромосома.
Среди трисомий аутосом широкую известность имеет трисомия хромосомы 21 – синдром Дауна. Этот синдром описан еще в 1866 г., но его хромосомная природа была установлена Ж. Леженом только в 1959 г. Несмотря на тяжелые клинические проявления, умственную отсталость, раннюю смертность вследствие пониженного иммунитета, синдром Дауна встречается с относительно высокой частотой – 1: 650, значительно чаще, чем другие виды аутосомных анеуплоидий. Применение антибиотиков позволило продлить продолжительность жизни людей с синдромом Дауна. Показана четкая корреляция частоты этой патологии у новорожденных с возрастом матери – более ⅓ матерей детей с синдромом Дауна были старше 40 лет. Описаны случаи, когда женщины с синдромом Дауна имели собственных детей.
|
|
|
Из других видов трисомий по аутосомам можно отметить трисомию хромосомы 18 – синдром Эдвардса и трисомию хромосомы 13 – синдром Патау, трисомии хромосом 19 и 20. Многочисленные клинические нарушения в этих случаях обычно приводят к летальному исходу в первые месяцы жизни. Частота таких патологий составляет 1: 6000–1: 7000 новорожденных.
Все описанные виды трисомий встречаются, кроме обычной формы, также в виде робертсоновской транслокации дополнительной и какой‑либо акроцентрической хромосомы кариотипа: rob (13, 15), rob (13, 14), rob (21, 22), rob (21, 21), rob (21, 13), rob (21, 15) и т. д. Трисомии по другим аутосомам заканчиваются гибелью плода, а трисомии первых трех хромосом вообще несовместимы с формированием эмбрионов.
Несовместима с жизнью и моносомия по любой аутосоме.
|
|
|
Менее тяжелые последствия дает анеуплоидия по половым хромосомам. Она возникает в случае участия в оплодотворении дефектных гамет, образованных неправильным расхождением половых хромосом во время мейоза. Как уже говорилось ранее, половые хромосомы, даже у гетерогаметного пола, ведут себя как гомологичные хромосомы. В клинической генетике описаны различные синдромы, обусловленные анеуплоидными по половым хромосомам кариотипами.
Синдром Тернера (45, Х0). Отсутствие Y‑хромосомы направляет развитие в сторону женского фенотипа. Люди с этим синдромом характеризуются низким ростом, кожными складками на шее, отсутствием большинства вторичных женских половых признаков. Частота – 1: 5000.
Синдром Клайнфельтера (47, XXY и более редкие варианты48, XXXY, 49, XXXXY). Лица мужского пола высокого роста, с непропорционально длинными конечностями и выраженными женскими чертами в фенотипе. Отмечается склонность к гомосексуализму, алкоголизму и асоциальному поведению. Частота – 1: 500.
Трисомия Х (47, XXX) может характеризоваться лишь незначительными отклонениями в физическом, половом и умственном развитии. Иногда сохраняется плодовитость, правда, с большой вероятностью хромосомных нарушений у плода. При полисомии (48, XXXX, 49, XXXXX) резко возрастает степень выраженности различных аномалий, умственной отсталости, развития половых признаков. Такие женщины бесплодны.
|
|
|
Трисомия ХYY (47, ХYY) не сопровождается резкими клиническими проявлениями и отклонением в развитии половых признаков. Это связано с незначительным числом активных генов на Y‑хромосоме человека. Лица ХYY характеризуются высоким ростом, повышенной агрессивностью, асоциальным поведением. Частота 1: 1000.
Диагностика анеуплоидии по Х‑хромосоме возможна без сложного кариотипирования. В нормальном женском кариотипе одна из Х‑хромосом гетерохроматизируется на ранних этапах эмбриогенеза и образует хорошо различимое в интерфазном ядре тельце Барра . Дополнительные тельца Барра на окрашенных препаратах указывают на дополнительные Х‑хромосомы анеуплоидных кариотипов. Это позволяет провести простую экспресс‑диагностику, окрасив препараты клеток, например, слизистой оболочки рта.
Таким образом, анеуплоидия по половым хромосомам, несмотря на ряд клинических отклонений в развитии, разную степень олигофрении, нарушение процессов дифференциации пола, не приводит к летальному исходу на ранних этапах онтогенеза и оказывает менее выраженный негативный эффект, чем анеуплоидия по аутосомам.
|
|
|
У человека идентифицировано значительное количество хромосомных аберраций, проявляющихся в тех или иных синдромах.
Это различные делеции: (4р‑) – синдром Вольфа – Хиршхорна, (18р‑) – синдром де Груши, (11q‑) – синдром Фурлин и др.
Дефишенси: (5р‑) – синдром кошачьего крика, (13q‑) – синдром Орбели и др.
Дупликации: dup (22), (q11) – синдром кошачьего глаза, dup (14) и др.
Регулярно публикуются сводки наследственных синдромов с подробным описанием их диагностических признаков. Большинство хромосомных аберраций характеризуется многочисленными патологиями: микроцефалией, пороками сердечно‑сосудистой системы, умственной отсталостью, высокой ранней смертностью.
Генные болезни человека
Генные болезни человека обусловлены генными мутациями, механизм которых был рассмотрен ранее. Молекулярной основой этой наследственной патологии являются изменения состава нуклеотидов структурных генов и регуляторных участков. Большинство патологий характеризуются многообразием фенотипических проявлений – так называемым клиническим полиморфизмом, что обусловлено многочисленными факторами, влияющими на пенетрантность и экспрессивность генов, вызывающих патологию.
В диагностике генных болезней человека широко применяются биохимические методы, поскольку их патогенез обычно связан с нарушением определенных звеньев метаболизма. В настоящее время в медицинскую генетику активно внедряются методы генной инженерии.
Классификация генных болезней отражает тип наследования признака и локализацию соответствующего ему гена (Щипков В. П., Кривошеина Г. Н., 2003; Бочков Н. П., 2004).
Генные болезни с аутосомно‑доминантным типом наследования. В этом случае мутантный аллель локализован на аутосоме и подавляет исходный (нормальный) аллель. Данный тип наследования встречается крайне редко. Кроме того, экспрессивность такого доминантного аллеля обычно подвержена значительным колебаниям. Это отражается в широком диапазоне клинических проявлений болезни. Если экспрессивность гена столь мала, что не проявляется у его носителя, то можно говорить о нулевой пенетрантности. Рассмотрим несколько примеров аутосомно‑доминантных патологий.
Ретинобластома (злокачественная опухоль глаз). Обусловлена мутантным геном хромосомы 13. Пенетрантность этого гена около 80 %.
Хорея Гентингтона . Характеризуется дегенеративными изменениями мозга и прогрессирующим слабоумием. Признаки заболевания проявляются обычно после 40 лет и у гомозигот выражены значительно сильнее, что указывает на вариант неполного доминирования. Однако пенетрантность патологии высокая.
Синдром Марфана . Типичны длинные тонкие конечности, высокий рост, сколиоз. Представляет собой мутацию гена, кодирующего белок фибриллин, участвующий в формировании коллагена. Характеризуется различными нарушениями скелета и связочного аппарата. Широкий диапазон экспрессивности при высокой пенетрантности.
Генные болезни с аутосомно‑рецессивным типом наследования. Большинство генных болезней человека относятся к этому типу. Поскольку в патогенезе генных болезней человека ключевую роль играют нарушения определенных этапов метаболизма, возможна их классификация в зависимости от характера нарушения обмена веществ (Щипков В. П., Кривошеина Г. Н., 2003).
Нарушения аминокислотного обмена. Наиболее известны болезни, причиной которых являются дефекты ферментов метаболического пути фенилаланина, основные этапы которого следующие: белки → фенилаланин → тирозин → гомогентизиновая кислота → СО2 + Н2О.
Блокировка определенного этапа приводит к накоплению промежуточных продуктов обмена, что нарушает общее развитие организма, особенно нервной системы. Летальный исход наступает в зависимости от токсичности промежуточного продукта. К этой группе относятся фенилкетонурия, тирозинемия, алкаптонурия. Более безобидным заболеванием является альбинизм , при котором нарушен этап превращения тирозина в меланин , хотя недостаток меланина может явиться причиной рака кожи.
Другими болезнями этой группы являются кетоацидурия (нарушение метаболизма лейцина, валина и изолейцина ), гомоцистинурия (нарушение метаболизма метионина ), гистидинемия (нарушение метаболизма гистидина ). Эти заболевания также характеризуются тяжелыми клиническими проявлениями.
Нарушения углеводного обмена. Наиболее известное заболевание этой группы – галактоземия . Обусловлена дефектом фермента галактозо‑1‑фосфат‑уридил‑трансферазы , что блокирует метаболизм галактозы , образующейся из дисахарида лактозы материнского молока. Симптомы заболевания (понос, рвота, желтуха) проявляются сразу после начала кормления ребенка. Смерть может наступить на первом году жизни. Частота – 1: 35 000.
Аналогичные явления наблюдаются при фруктоземии, связанной с нарушением метаболизма фруктозы. Симптомы начинают проявляться после подкармливания ребенка фруктовыми соками.
Обширную группу заболеваний составляют гликогенозы . Все они связаны с дефектами различных ферментов, участвующих в обмене гликогена . Прогноз многих из этих заболеваний неблагоприятный.
Еще более обширную группу заболеваний образуют мукополисахаридозы – нарушения обмена гликозаминогликанов (кислых мукополисахаридов ). В организме человека гликозаминогликаны, взаимодействуя с белками, образуют комплексы, являющиеся компонентами многих видов соединительной ткани. Мукополисахаридозы характеризуются значительным клиническим полиморфизмом и проявляются нарушениями функций опорно‑двигательной системы, внутренних органов, умственного развития. Многие болезни имеют неблагоприятный прогноз.
Нарушения липидного обмена. Многочисленные заболевания, классифицируемые в определенные группы. Ганглиозидозы – накопление ганглиозида, поражающее в первую очередь клетки головного мозга. Наиболее известна из этой группы болезнь Тея – Сакса .
Сфингомиелолипидозы – накопление сфингомиелина с поражением преимущественно клеток внутренних органов (болезнь Гоше, болезнь Ниманна – Пика и др .).
Лейкодистрофии – нарушения метаболизма липидов, входящих в состав миелина , вследствие дефекта определенных ферментов. Известны различные клинические формы, приводящие к гибели нервных клеток и поражению головного мозга.
Другие нарушения метаболизма. Описаны многочисленные генные заболевания, связанные с нарушением обмена металлов, желчных пигментов, транспортных белков, кортикостероидов и других веществ. Рассмотрим некоторые из них.
Адреногенитальный синдром. Описано несколько типов синдрома в зависимости от характера биохимических нарушений различных ферментов стероидогенеза. Характерно резкое повышение уровня АКТГ в крови, что приводит к гиперплазии надпочечников и интенсивной секреции андрогенов . Адреногенитальный синдром является основной причиной женского гермафродитизма (при кариотипе XX). У мальчиков он стимулирует преждевременное половое созревание.
Гемоглобинопатии . Они вызваны определенными мутациями в глобиновых цепочках гемоглобина . Наглядным примером является серповидно‑клеточная анемия , вызванная изменением структуры β‑глобиновой цепочки и образованием дефектного гемоглобина HbS. Гомозиготы по этой мутации погибают в раннем детстве, но гетерозиготы имеют большую устойчивость к малярии, что являлось фактором отбора в районах с повышенным риском малярии.
Талассемии . Мутации, приводящие к инактивации определенного числа копий генов α‑глобина (α‑талассемия ) или β‑глобина (β‑талассемия ). Хромосома 16 человека содержит 2 гена α‑глобина , а хромосома 11–1 ген β‑глобина . Поэтому у человека присутствуют 4 аллеля α‑глобина и 2 аллеля β‑глобина , определяя значительный клинический полиморфизм заболевания. Талассемии приводят к развитию анемии разной степени тяжести, вплоть до летального исхода сразу после рождения. Как и в предыдущем случае, гетерозиготное носительство снижает риск заболевания малярией.
Муковисцидоз . Мутация гена, локализованного на хромосоме 7 и кодирующего белок, регулирующий мембранный транспорт эпителиальных клеток. Болезнь проявляется хроническими инфекциями пищеварительной и дыхательной систем. Прогноз обычно неблагоприятный.
Генные болезни, обусловленные сцепленным с полом наследованием. Поскольку Y‑хромосома несет незначительное число генов, в клинической генетике рассматриваются в основном мутации генов, локализованных на Х‑хромосоме. Наиболее известным заболеванием этой группы является гемофилия , проявляющаяся в нарушении процесса свертывания крови. Выделяют несколько видов гемофилии (А, В) в зависимости от дефицита определенного фактора свертывания крови. Тип наследования – рецессивный, частота у мальчиков – 1: 5000.
Другим сцепленным с Х‑хромосомой заболеванием человека является миодистрофия Дюшенна – мутация гена белка дистрофина , участвующего в формировании мышечного волокна. Проявляется прогрессирующей слабостью скелетных мышц, нарушением работы сердца.
На Х‑хромосоме локализован ген фермента глюкозо‑6‑фосфат‑дегидрогеназы . Мутация этого гена проявляется различными формами гемолитической анемии . Клиническая картина этих заболеваний включает многочисленные симптомы.
Редкие Х‑сцепленные заболевания передаются по доминантному типу (например, определенные формы рахита).
Некоторые заболевания человека демонстрируют наследование, ограниченное полом. Такое заболевание как подагра связано с нарушением обмена мочевой кислоты и определяется аутосомно‑доминантным типом наследования. Пенетрантность мутантного гена у мужчин составляет 80 %, у женщин – 12 %.
Митохондриальные генные болезни. Нуклеотидная последовательность митохондриального генома человека была определена в 1981 г. (Anderson S. [et al.], 1981). В этом геноме 37 генов: 13 генов кодируют белки, 22 гена – т‑РНК, 2 гена – р‑РНК митохондрий.
Клинически мутации мт‑ДНК наиболее остро сказываются на энергозависимых тканях. Поскольку нервная и мышечная ткань отличаются наиболее высоким уровнем потребления АТФ, митохондриальные мутации часто проявляются в форме различных нейропатий и миопатий. Некоторые заболевания приводят к тяжелой патологии (синдром Пирсона, нейропатия Лебера, melas‑синдром и др. ), сопровождающимися энцефалопатией, слепотой, умственной отсталостью, ранней смертностью. Передача этих заболеваний происходит исключительно по материнской линии, поскольку только яйцеклетки передают в зиготу свои митохондрии. Возможно, одной из причин старения организма является накопление мутаций мт‑ДНК в соматических клетках, ведущее к прогрессирующему разбалансированию реакций окислительного фосфорилирования.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 283; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!