Genetiske undersøgelser: indikationer, metoder

I de seneste år er der blevet sporet en stigning i andelen af arvelige sygdomme i den generelle struktur af sygdomme. I den henseende er den genetiske forsknings rolle i praktisk medicin stigende. Uden kendskab til medicinsk genetik er det umuligt at effektivt diagnosticere, behandle og forebygge arvelige og medfødte sygdomme.

Arvelig disposition er sandsynligvis forbundet med næsten alle sygdomme, men graden varierer betydeligt. Hvis vi overvejer arvelige faktorer i forekomsten af forskellige sygdomme, kan vi skelne mellem følgende grupper af dem.

• Sygdomme, hvis oprindelse er helt bestemt af genetiske faktorer (eksponering for et patologisk gen); Denne gruppe indbefatter monogene sygdomme, hvis arv er underlagt de grundlæggende regler i Mendelos lovgivning (mendelirovannye sygdomme), og virkningen af det ydre miljø kan kun påvirke intensiteten af visse manifestationer af den patologiske proces (på dets symptomer).
• Sygdomme, hvis forekomst hovedsagelig bestemmes af påvirkning af det ydre miljø (infektioner, skader osv.); arvelighed kan kun påvirke nogle kvantitative egenskaber ved kroppens reaktion, bestemme egenskaberne ved den patologiske proces.
• Sygdomme, hvor arvelighed er en årsagsfaktor, men visse manifestationer af det ydre miljø er nødvendige for dets manifestation, deres arv er ikke underlagt Mendel-lovene (ikke-menstruerende sygdomme); De kaldes multi toric.

Arvelige sygdomme

Udviklingen af hvert individ er resultatet af interaktionen mellem genetiske og miljømæssige faktorer. Et sæt humane gener etableres under befrugtning og bestemmer derefter sammen med miljøfaktorer udviklingens egenskaber. Kroppen af gener i kroppen kaldes genomet. Genomet som helhed er meget stabilt, men under påvirkning af ændrede miljøforhold kan der forekomme ændringer i it-mutationer.

De grundlæggende enheder af arvelighed er gener (dele af DNA molekylet). Mekanismen for transmission af arvelig information er baseret på DNA's evne til selvpopulation (replikation). DNA indeholder den genetiske kode (et system til registrering af information om placeringen af aminosyrer i proteiner ved anvendelse af sekvensen af arrangementet af nucleotider i DNA og messenger RNA), som bestemmer udvikling og metabolisme af celler. Gener er placeret i kromosomerne, strukturelementerne i cellekernen, der indeholder DNA. Stedet besat af et gen hedder et locus. Monogene sygdomme - monolokale, polygeniske sygdomme (multifaktoriale) - multilokus.

Kromosomer (stangformede strukturer synlige i et lysmikroskop i cellekerner) består af mange tusinde gener. Hos mennesker indeholder hver somatisk, det vil sige ikke-seksuel celle 46 kromosomer repræsenteret af 23 par. Et par - kønkromosomerne (X og Y) - bestemmer individets køn. I kerne af somatiske celler hos kvinder er der to kromosomer X, hos mænd - en kromosom X og en kromosom Y. Menneskens kønskromosomer er heterologe: kromosom X er større, det indeholder mange gener ansvarlige for at bestemme både køn og andre tegn på kroppen; Y-kromosomet er lille, har en anden form end kromosom X og bærer hovedsageligt gener, der bestemmer det mandlige køn. Celler indeholder 22 par autosomer. Humane autosomale kromosomer er opdelt i 7 grupper: A (1, 2, 3 par kromosomer), B (4, 5 par), C (6, 7, 8, 9, 10,, 11, 12 par, samt kromosom X, svarende til størrelsen på kromosomer 6 og 7), D (13, 14, 15 par), E (16, 17, 18 par ), F (19., 20. Par), G (21., 22. Par og Y-kromosom).

Gen er placeret langs kromosomerne lineært, og hvert gen optager et strengt defineret sted (locus). Gener, der optager homologe loci kaldes allelisk. Hver person har to alleler af samme gen: en for hvert kromosom af hvert par, med undtagelse af de fleste gener på kromosomer X og Y hos mænd. I tilfælde hvor de samme alleler er til stede i de homologe regioner i kromosomet, taler de om homozygositet, og når de indeholder forskellige alleler af samme gen, er det sædvanligt at tale om heterozygositet for dette gen. Hvis et gen (allel) udøver sin effekt, er kun til stede i et kromosom, kaldes det dominerende. Det recessive gen manifesteres kun, hvis det er til stede i begge medlemmer af det kromosomale par (eller i et enkelt kromosom X hos mænd eller kvinder med X0 genotypen). Et gen (og dets tilsvarende egenskab) kaldes X-linked, hvis det er placeret på kromosom X. Alle andre gener kaldes autosomale.

Skelne mellem dominerende og recessiv arv. I tilfælde af dominerende arv manifesterer sig træk i både homozygote og heterozygote tilstande. I tilfælde af recessiv arv forekommer fænotypiske (et sæt af ydre og indre kendetegn i kroppen) kun i den homozygote tilstand, mens de er fraværende med heterozygositet. En kønsbundet dominerende eller recessiv arvemåde er også mulig; På denne måde arves karakteristika, der er forbundet med gener beliggende på kønkromosomer.

Når dominerende arvelige sygdomme normalt påvirker flere generationer af samme familie. Med recessiv arv kan en latent heterozygotisk bærestatus for mutantgenet eksistere i lang tid i familien, og derfor kan syge børn fødes af raske forældre eller endog i familier, der ikke har haft sygdommen i flere generationer.

Arvelige sygdomme er baseret på genmutationer. Forståelse af mutationer er umuligt uden en moderne forståelse af udtrykket "gen". I øjeblikket betragtes genomet som en multigenomisk symbiotisk konstruktion bestående af obligatoriske og valgfrie elementer. Grundlaget for obligatoriske elementer består af strukturelle loci (gener), hvor antallet og placeringen af dem i genomet er temmelig konstant. Strukturgener tegner sig for ca. 10-15% af genomet. Udtrykket "gen" indbefatter den transkriberede region: exoner (den faktiske kodende region) og introner (en ikke-kodende region, som adskiller exoner); og flankerende sekvenser - leder, der går forud for genets begyndelse og haleudranslaterede region. Valgfrie elementer (85-90% af hele genomet) er DNA, som ikke bærer information om aminosyresekvensen af proteiner og ikke er strengt påkrævet. Dette DNA kan deltage i reguleringen af genekspression, udføre strukturelle funktioner, øge nøjagtigheden af homolog parring og rekombination og bidrage til den vellykkede replikation af DNA. Elevernes deltagelse i arvelig overførsel af tegn og dannelsen af mutationsvariation er nu bevist. En sådan kompleks struktur af genomet bestemmer mangfoldigheden af genmutationer.

I bredeste forstand er mutation en stabil, arvelig ændring i DNA. Mutationer kan ledsages af ændringer i strukturen af kromosomer, som er synlige under mikroskopi: deletion - tab af en del af et kromosom; dobbeltarbejde - fordobling af kromosomregionen, indsættelse (inversion) - kromosomregionens revne, dets rotation ved 180 ° og fastgørelse til brudstedet; translokation - adskillelse af en del af et kromosom og dets tilknytning til et andet. Sådanne mutationer har den største skadelige virkning. I andre tilfælde kan mutationer involvere udskiftning af et af purin- eller pyrimidinukleotiderne af et enkelt gen (punktmutationer). Disse mutationer omfatter: missense mutationer (mutationer med en ændring i betydning) - udskiftning af nukleotider i kodoner med fænotypiske manifestationer; nonsensmutationer (meningsløse) - nukleotidsubstitutioner ved hvilke termineringskodoner dannes, som et resultat termineres syntesen af proteinet kodet af genet for tidligt; splejsende mutationer er substitutioner af nukleotider ved krydsningen af exoner og introner, hvilket fører til syntesen af udvidede proteinmolekyler.

Relativt for nylig er en ny klasse af mutationer blevet identificeret - dynamiske mutationer eller ekspansionsmutationer forbundet med ustabilitet i antallet af trinukleotidrepetationer i funktionelt signifikante dele af gener. Mange trinucleotid-gentagelser lokaliseret i transkriberede eller regulerende regioner af gener karakteriseres af et højt niveau af befolkningsvariation, inden for hvilket der ikke observeres fænotypiske lidelser (det vil sige sygdommen udvikler sig ikke). En sygdom udvikler sig kun, når antallet af gentagelser på disse steder overstiger et bestemt kritisk niveau. Sådanne mutationer er ikke arvet ifølge Mendel-loven.

Således er arvelige sygdomme sygdomme forårsaget af skade på cellens genom, som kan påvirke hele genomet, individuelle kromosomer og forårsage kromosomale sygdomme eller påvirke individuelle gener og forårsage gensygdomme.

Alle arvelige sygdomme kan opdeles i tre store grupper:

• monogenisk;
• polygen eller multifaktorial, hvori mutationer af flere gener og ikke-genetiske faktorer interagerer;
• kromosomale abnormiteter eller abnormiteter i strukturen eller antallet af kromosomer.

Sygdomme, der tilhører de to første grupper, kaldes ofte genetiske, og de tredje kromosomale sygdomme.

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

Klassificering af arvelige sygdomme

Kromosom	Monogenisk	Multifaktorisk (polygenisk)
Anomalier af antallet af kønskromosomer: - Shereshevsky-Turner syndrom; - Kleinfelter syndrom; - Trisomy X syndrom; - Syndrome 47, XYY Autosome: Downsyndrom Edwards syndrom - Patau syndrom; - Delvis trisomi 22 Strukturelle anomalier af kromosomer: Feline cry syndrom; 4p deletionssyndrom; Syndromer af mikrodeletion af nærliggende gener	Autosomal dominantnye: Marfan syndrom; von Willebrand sygdom; Anæmi Minskskogo-Shophfara og andre Autosomal recessiv: Phenylketonuri Galactosemi - cystisk fibrose osv. X-koblet recessiv: Hæmofili A og B; Myopati Dushena; Og andre X-bundet dominant: - D-resistente Rickets - brun farve Tand emaljer osv.	CNS: nogle former for epilepsi, skizofreni osv. Kardiovaskulær system: reumatisme, hypertensive sygdomme, aterosklerose osv. Hud: atopisk dermatitis, psoriasis osv. Åndedrætssystem: bronchial astma, allergisk alveolitis mv. Urinsystem: urolithiasis, enuresis osv. Fordøjelsessystemet: mavesår, ulcerøs colitis osv.

Kromosomale sygdomme kan skyldes kvantitative kromosomabnormiteter (genomiske mutationer) samt strukturelle kromosomabnormiteter (kromosomale aberrationer). Klinisk manifesterer næsten alle kromosomale sygdomme som nedsat intellektuel udvikling og flere medfødte misdannelser, der ofte er uforenelige med livet.

Monogene sygdomme udvikler sig som følge af beskadigelse af individuelle gener. Størstedelen af arvelige metaboliske sygdomme (phenylketonuri, galactosemi, mucopolysaccharidoser, cystisk fibrose, adrenogenitalsyndrom, glycogenose osv.) Tilhører monogene sygdomme. Monogene sygdomme er arvet i henhold til lovene i Mendel og kan opdeles i autosomal dominant, autosomal recessiv og forbundet med kromosom X efter arvstypen.

Multifaktoriale sygdomme er polygener, for deres udvikling kræver indflydelse af visse miljømæssige faktorer. De almindelige symptomer på multifaktoriale sygdomme er som følger.

• Høj frekvens blandt befolkningen.
• Udtalte klinisk polymorfisme.
• Ligheden mellem de kliniske manifestationer af probanden og den nærmeste familie.
• Alder og kønsforskelle.
• Tidligere begyndelse og en vis forstærkning af kliniske manifestationer i nedadgående generationer.
• Variabel terapeutisk virkning af lægemidler.
• Ligheden mellem de kliniske og andre manifestationer af sygdommen i nærmeste familie og proband (arvelighedskoefficienten for multifaktoriske sygdomme overstiger 50-60%).
• Uoverensstemmelsen mellem arvens love og lovene i Mendel.

For klinisk praksis er det vigtigt at forstå essensen af udtrykket "medfødte misdannelser", som kan være enkelt eller flere, arvelige eller sporadiske. Arvelige sygdomme kan ikke tilskrives de medfødte sygdomme, der opstår under kritiske perioder med embryogenese under påvirkning af negative miljømæssige faktorer (fysiske, kemiske, biologiske osv.) Og er ikke arvet. Et eksempel på en sådan patologi kan være medfødte hjertefejl, som ofte er forårsaget af patologiske effekter under hjertelægningen (graviditets trimester), for eksempel en viral infektion, tropisk til vævene i det udviklende hjerte; alkoholsyndrom hos fosteret, unormal udvikling af lemmer, ører, nyrer, fordøjelseskanalen mv. I sådanne tilfælde udgør genetiske faktorer kun arvelig disposition eller øget modtagelighed for virkningen af visse miljømæssige faktorer. Ifølge WHO er udviklingsmæssige abnormiteter til stede i 2,5% af alle nyfødte; 1,5% af dem skyldes virkningen af negative eksogene faktorer under graviditeten, resten er hovedsagelig af genetisk karakter. Sondringen mellem arvelige og medfødte sygdomme, der ikke er arvet, har stor praktisk betydning for at forudsige afkom i en given familie.

[5]

Metoder til diagnosticering af arvelige sygdomme

I øjeblikket har praktisk medicin et helt arsenal af diagnostiske metoder, der gør det muligt at identificere arvelige sygdomme med en vis sandsynlighed. Diagnostisk følsomhed og specificitet af disse metoder er forskellige - nogle tillader kun at foreslå tilstedeværelsen af sygdommen, andre med stor nøjagtighed identificerer mutationer, der ligger til grund for sygdommen eller definerer egenskaberne i dens forløb.

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

Cytogenetiske metoder

Cytogenetiske forskningsmetoder anvendes til at diagnosticere kromosomale sygdomme. De omfatter:

• undersøgelse af sexchromatin - bestemmelse af X- og Y-kromatin;
• karyotyping (karyotype - en kombination af cellechromosomer) - bestemmelse af antallet og strukturen af kromosomer med henblik på at diagnosticere kromosomale sygdomme (genomiske mutationer og kromosomale aberrationer).

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