Генетичке студије: индикације, методе

Протеклих година је забиљежено повећање удјела насљедних болести у укупној структури болести. У том смислу, улога генетских истраживања у практичној медицини се повећава. Без знања медицинске генетике немогуће је ефикасно дијагностицирати, лијечити и спријечити насљедне и урођене болести.

Наследна предиспозиција је вероватно инхерентна скоро свим болестима, али њен степен значајно варира. Ако размотримо улогу насљедних фактора у појави различитих болести, можемо разликовати слиједеће групе.

• Болести, чији је извор потпуно одређен генетским факторима (изложеност патолошком гену); Ова група обухвата моногене болести, чије је наслеђе подложно основним правилима Менделових закона (менделироване болести), а утицај спољашњег окружења може утицати само на интензитет одређених манифестација патолошког процеса (на његове симптоме).
• Болести, чија је појава одређена углавном утицајем спољашњег окружења (инфекције, повреде, итд.); наслеђе може утицати само на неке квантитативне карактеристике реакције тела, одредити специфичности патолошког процеса.
• Болести у којима је наслеђе узрочни фактор, али одређене манифестације спољашњег окружења су неопходне за његову манифестацију, њихово наслеђе не подлеже законима Мендела (не-менструацијске болести); Зову се мулти-ториц.

Наследне болести

Развој сваког појединца резултат је интеракције генетских и еколошких фактора. Сет хуманих гена се успоставља током оплодње, а затим, заједно са факторима околине, одређује карактеристике развоја. Тело гена у телу назива се геном. Геном као цјелина је врло стабилан, али под утицајем промјењивих увјета околине може доћи до промјена у њему - мутација.

Основне јединице наслеђа су гени (делови ДНК молекула). Механизам преношења насљедних информација заснива се на способности ДНК да се само-дуплицира (репликација). ДНК садржи генетски код (систем за бележење информација о локацији амино киселина у протеинима користећи секвенцу распореда нуклеотида у ДНК и курирску РНК), која одређује развој и метаболизам ћелија. Гени се налазе у хромозомима, структурним елементима ћелијског језгра, који садрже ДНК. Место које заузима ген се назива локус. Моногене болести - монолокалне, полигене болести (мултифакторске) - мултилоцус.

Хромозоми (структуре у облику штапа видљиве у светлосном микроскопу у језгру ћелија) састоје се од више хиљада гена. Код људи, свака соматска, тј. Не-сексуална, ћелија садржи 46 хромозома, представљених са 23 пара. Један од парова - полни хромозоми (Кс и И) - одређује пол појединца. У језграма соматских ћелија код жена постоје два хромозома Кс, код мушкараца - један хромозом Кс и један хромозом И. Полни хромозоми мушкараца су хетерологни: хромозом Кс је већи, садржи многе гене који су одговорни за одређивање пола и других знакова тела; И хромозом је мали, има облик који се разликује од хромозома Кс и носи углавном гене који одређују мушки спол. Ћелије садрже 22 пара аутосома. Хумани аутосомални хромозоми су подељени у 7 група: А (1, 2, 3 пара хромозома), Б (4, 5 парова), Ц (6, 7, 8, 9, 10,, 11-, 12-ти парови, као и хромозом Кс, сличне величине као и хромозоми 6 и 7), Д (13, 14, 15. Парови), Е (16, 17, 18. Парови) ), Ф (19., 20. Пар), Г (21., 22. Парови и И хромозом).

Гени се налазе дуж хромозома линеарно, а сваки ген заузима строго дефинисано место (локус). Гени који заузимају хомологне локусе називају се алелни. Свака особа има два алела истог гена: један за сваки хромозом сваког пара, са изузетком већине гена на хромозомима Кс и И код мушкараца. У случајевима где су исти алели присутни у хомологним регионима хромозома, они говоре о хомозиготности, а када садрже различите алеле истог гена, уобичајено је говорити о хетерозиготности за овај ген. Ако ген (алел) испољава свој ефекат, пошто је присутан само у једном хромозому, он се назива доминантним. Рецесивни ген се манифестује само ако је присутан у оба члана хромозомског пара (или у једном хромозому Кс код мушкараца или жена са Кс0 генотипом). Ген (и његова одговарајућа особина) се назива Кс-везан ако се налази на хромозому Кс. Сви остали гени се називају аутосомални.

Разликовати доминантно и рецесивно наслеђивање. У случају доминантног наслеђа, та особина се манифестује иу хомозиготним и хетерозиготним стањима. У случају рецесивног наслеђивања, фенотипски (скуп спољашњих и унутрашњих карактеристика тела) манифестују се само у хомозиготном стању, док су оне хетерозиготне. Могуће је и доминантно или рецесивно наслеђивање повезано са полом; на овај начин, наслеђују се особине повезане са генима лоцираним на сполним хромозомима.

Када доминантне наслеђене болести обично погађају неколико генерација исте породице. Са рецесивним наслеђивањем, латентно хетерозиготно стање носиоца мутантног гена може дуго да постоји у породици, па стога болесна деца могу бити рођена од здравих родитеља или чак у породицама које нису имале болест неколико генерација.

Наследне болести се заснивају на мутацијама гена. Разумијевање мутација је немогуће без модерног разумијевања термина "ген". Тренутно се геном сматра мултигеномском симбиотском конструкцијом која се састоји од обавезних и изборних елемената. Основа обвезујућих елемената чине структурни локуси (гени), чији је број и локација у геному прилично константни. Структурални гени чине око 10-15% генома. Израз "ген" укључује транскрибован регион: егзоне (стварни кодирајући регион) и интрона (некодирајући регион који раздваја егзоне); и бочне секвенце - вођа, који претходи почетку гена, и реп непреведени регион. Необавезни елементи (85-90% целокупног генома) су ДНК која не носи информације о аминокиселинској секвенци протеина и није стриктно потребна. Ова ДНК може учествовати у регулацији експресије гена, обављати структурне функције, повећати тачност хомологног парења и рекомбинације и допринијети успјешној репликацији ДНА. Сада је доказано учешће изборних елемената у насљедној трансмисији карактера и формирању мутацијске варијабилности. Таква сложена структура генома одређује разноликост мутација гена.

У најширем смислу, мутација је стабилна, наслеђена промена у ДНК. Мутације могу бити праћене промјенама у структури хромозома које су видљиве током микроскопије: делеција - губитак дијела кромосома; дупликација - удвостручење региона хромозома, уметање (инверзија) - руптура региона хромозома, ротација за 180 ° и везивање за место руптуре; транслокација - одвајање дела једног хромозома и његовог везивања за други. Такве мутације имају највећи штетни ефекат. У другим случајевима, мутације могу укључивати замену једног од пуринских или пиримидинских нуклеотида једног гена (тачкасте мутације). Ове мутације укључују: мисенсе мутације (мутације са променом значења) - замена нуклеотида у кодонима са фенотипским манифестацијама; бесмислене мутације (бесмислене) - супституције нуклеотида на којима се формирају завршни кодони, као резултат тога, синтеза протеина кодираног геном се пријевремено прекида; мутације спајања су супституције нуклеотида на споју егзона и интрона, што доводи до синтезе протеинских протеинских молекула.

Релативно недавно, идентификована је нова класа мутација - динамичке мутације или мутације експанзије повезане са нестабилношћу броја тринуклеотидних понављања у функционално значајним деловима гена. Многи тринуклеотидни понављања локализована у транскрибованим или регулаторним регионима гена карактерише висок ниво варијабилности популације, у оквиру које се не примећују фенотипски поремећаји (тј. Болест се не развија). Болест се развија само када број понављања на овим локацијама прелази одређени критични ниво. Такве мутације нису наслеђене према Менделовом закону.

Према томе, насљедне болести су болести узроковане оштећењем генома ћелије, које могу утјецати на цијели геном, појединачне кромосоме и узроковати кромосомске болести, или утјецати на појединачне гене и узроковати болести гена.

Све наследне болести могу се поделити у три велике групе:

• моногениц;
• полигене, или мултифакторијалне, у којима су мутације неколико гена и не-генетски фактори у интеракцији;
• хромозомске абнормалности, или абнормалности у структури или броју хромозома.

Болести које спадају у прве две групе често се називају генетским, а трећим хромозомским болестима.

[1], [2], [3], [4]

Класификација насљедних болести

Цхромосомал	Моногениц	Мултифакторско (полигено)
Аномалије броја сполних хромозома: - Схересхевски-Турнер синдром; - Клеинфелтеров синдром; - синдром трисомије Кс; - Синдром 47, КСИИ Аутосоме: - Довнов синдром; - Едвардсов синдром; - Патау синдром; - парцијална трисомија 22 Структурне аномалије хромозома: Синдром мачјег крика; Синдром уклањања 4п; Синдроми микроделеције суседних гена	Аутосомно доминантан: Марфанов синдром; вон Виллебрандова болест; Анемија Минскского-Схопхфара и други Аутосомно рецесивно: - фенилкетонурија; - галактосемија; - цистичну фиброзу, итд. Кс-везана рецесивна: Хемофилија А и Б; Миопатхи Дусхена; И други Доминантна Кс веза: - рахитис отпоран на витамин Д; - смеђе боје Зубне емајле, итд.	ЦНС: неки облици епилепсије, шизофреније итд. Кардиоваскуларни систем: реуматизам, хипертензивна болест, атеросклероза, итд. Кожа: атопијски дерматитис, псоријаза, итд. Респираторни систем: бронхијална астма, алергијски алвеолитис, итд. Мокраћни систем: уролитијаза, енуреза, итд. Пробавни систем: пептични улкус, улцеративни колитис, итд.

Хромозомске болести могу бити узроковане квантитативним кромосомским абнормалностима (геномске мутације), као и структурне хромозомске абнормалности (хромозомске аберације). Клинички, готово све хромозомске болести се манифестују као нарушени интелектуални развој и вишеструке конгениталне малформације, често неспојиве са животом.

Моногене болести настају као резултат оштећења појединих гена. Већина насљедних метаболичких обољења (фенилкетонурија, галактосемија, мукополисахаридозе, цистична фиброза, адреногенитални синдром, гликогеноза, итд.) Припадају моногенским болестима. Моногене болести наслеђују се према законима Мендела и могу се поделити на аутосомно доминантне, аутосомно рецесивне и повезане са хромозомом Кс према типу наслеђивања.

Мултифакторне болести су полигенске, јер њихов развој захтева утицај одређених фактора окружења. Чести симптоми мултифакторних болести су следећи.

• Висока учесталост међу популацијом.
• Изражени клинички полиморфизам.
• Сличност клиничких манифестација пробанда и најближих.
• Разлике у доби и полу.
• Ранији почетак и неко појачавање клиничких манифестација у генерацијама наниже.
• Варијабилна терапијска ефикасност лекова.
• Сличност клиничких и других манифестација болести у ужој породици и пробанду (коефицијент херитабилности за мултифакторне болести прелази 50-60%).
• Неусклађеност закона наслеђивања са законима Мендела.

За клиничку праксу важно је разумети суштину термина „конгениталне малформације“, које могу бити појединачне или вишеструке, насљедне или спорадичне. Наследне болести не могу се приписати оним конгениталним болестима које се јављају у критичним периодима ембриогенезе под утицајем неповољних фактора околине (физичких, хемијских, биолошких, итд.) И нису наслеђене. Пример такве патологије могу бити конгенитални дефекти срца, који су често узроковани патолошким ефектима током полагања срца (И триместра трудноће), на пример, вирусна инфекција, тропска до ткива срца у развоју; алкохолни синдром фетуса, ненормалан развој удова, ушију, бубрега, дигестивни тракт, итд. У таквим случајевима, генетски фактори формирају само насљедну предиспозицију или повећану осјетљивост на дјеловање одређених фактора околине. Према ВХО, абнормалности у развоју су присутне у 2,5% свих новорођенчади; 1,5% њих је узроковано дјеловањем неповољних егзогених фактора током трудноће, а остатак је углавном генетске природе. Разлика између наслеђених и урођених болести које нису наслеђене је од велике практичне важности за предвиђање потомства у датој породици.

[5]

Методе дијагнозе наследних болести

Тренутно, практична медицина има читав арсенал дијагностичких метода које омогућавају идентификацију насљедних болести са одређеном вероватноћом. Дијагностичка осетљивост и специфичност ових метода су различите - неке дозвољавају само да се наведе присуство болести, а друге са великом тачношћу идентификују мутације које леже у основи болести или дефинишу карактеристике његовог тока.

[6], [7], [8], [9]

Цитогенетичке методе

Методе цитогенетских истраживања користе се за дијагностицирање кромосомских болести. Оне укључују:

• истраживање сполног хроматина - одређивање Кс- и И-хроматина;
• кариотипирање (кариотип - комбинација ћелијских хромозома) - одређивање броја и структуре хромозома у циљу дијагностиковања хромозомских болести (геномске мутације и хромозомске аберације).

[10], [11], [12], [13],