Генные болезни. Диагностика наследственных болезней Кафедра медицинской биологии ХГМУ
Вопросы лекции: 1. Генные (молекулярные) болезни 2. Диагностика, лечение и профилактика наследственных болезней 2
1. Генные (молекулярные) болезни
Мутации – причины наследственных болезней n Этиологическими факторами наследственных болезней являются мутации: геномные (изменение числа хромосом) ¨ хромосомные (изменение структуры хромосом) ¨ генные (молекулярные) ¨ 4
Генные мутации n Генные мутации связаны с: выпадением (делеции) ¨ добавлением (инсерции) ¨ перестановкой нуклеотидов в гене (инверсии или замены) ¨ 5
n Генные болезни — разнородные по клиническим проявлениям заболевания, обусловленные генными мутациями Характерно менделевское наследование n Отклонения от менделевскоморгановских правил могут быть связанными с фенотипическими эффектами генов (летальность, стерильность) n 6
Общая частота генных болезней в популяции составляет 1 -2% n Условно, частоту генных болезней считают n ¨ высокой, если она встречается с частотой 1 случай на 10. 000 новорожденных ¨ средней - 1 на 10. 000 - 40. 000 новорожденных ¨ и далее - низкой 7
Одна и та же генная болезнь может быть обусловлена разными мутациями n Например, в гене муковисцидоза описано около 200 вызывающих болезнь мутаций n Более 30 патологических мутаций известно для гена фенилкетонурии n 8
n Мутации, вызывающие наследственные болезни, могут затрагивать структурные ¨ транспортные и ¨ эмбриональные белки ¨ ферменты ¨ Мутантный аллель т. РНК р. РНК Изменения в структуре РНК и. РНК • транспортный Измененный • структурный белок • фермент • эмбриональный Изменения в метаболизме Организм Клетка 9
Первичные эффекты мутантных аллелей n Первичные эффекты мутантных аллелей могут проявляться в 4 вариантах: отсутствие синтеза полипептидной цепи (белка) ¨ синтез аномальной по первичной структуре полипептидной цепи (белка) ¨ количественно недостаточный синтез полипептидной цепи (белка) ¨ количественно избыточный синтез полипептидной цепи (белка) ¨ 10
Время проявления наследственного заболевания n Время проявления наследственного заболевания зависит от роли продуктов нарушенных генов: ¨ болезни, вызванные нарушениями транскрипционных факторов, проявляются внутриутробно ¨ при патологии ферментов – на 1 -ом году жизни ¨ при патологии рецепторов – от 1 года до пубертантного периода ¨ при патологии модуляторов белковых функций – в раннем взрослом периоде до 50 лет 11
Фенотипические эффекты патологических мутаций ВКЛЮЧАЮТ ¨ летальность на ранних стадиях развития зародыша, до имплантации. Это проявляется в виде несостоявшегося зачатия (имплантации) у фертильных женщин при нормальной половой жизни 12
Если развитие эмбриона не остановилось на ранних стадиях, то фенотипические эффекты могут формироваться в виде 3 вариантов: дизморфогенез (врождённые пороки развития), ¨ нарушенный обмен веществ, ¨ смешанные эффекты (дизморфогенез и аномальный обмен веществ) ¨ 13
Генокопии Мутации разных генов могут приводить к сходным фенотипическим эффектам, сходной клинической картине n Генокопия – это сходство фенотипического проявления мутаций различных генов n 14
Генокопии Мутантный ген 1 Мутантный ген 2 = Патологический фенотип Ген 2 Белок Ген 1 15
Классификация генных болезней n n Классификация генных болезней может быть генетической, клинической, патогенетической В зависимости от функции первичных продуктов соответствующих генов генные болезни подразделяются на наследственные нарушения ферментных систем (ферментопатии или энзимопатии) ¨ дефекты белков крови (гемоглобинопатии) ¨ дефекты структурных белков (коллагеновые болезни) ¨ генные болезни с невыясненным первичным биохимическим дефектом ¨ 16
n В соответствии с генетическим принципом классификации генные болезни можно разделить на группы согласно типам наследования: ¨ аутосомно-доминантные ¨ аутосомно-рецессивные ¨ Х-сцепленные доминантные ¨ Х-сцепленные рецессивные ¨ Y-сцепленные (голандрические) ¨ митохондриальные. n Такая классификация помогает определить вид медико-генетической помощи 17
n n Клинический принцип классификации определяется вовлеченностью в патологический процесс различных систем и органов: Различают наследственные болезни ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ нервные нервно-мышечные кожные глазные опорно-двигательного аппарата эндокринные крови сердечно-сосудистой системы психические мочеполовой системы и др. 18
n Патогенетическая классификация делит наследственные болезни на 3 группы в зависимости основного патогенетического звена: наследственные болезни обмена веществ ¨ врождённые пороки развития (моногенной природы) ¨ комбинированные состояния ¨ 19
n Наследственные болезни обмена веществ подразделяют по типам обмена: ¨ нарушения углеводного ¨ аминокислотного обмена ¨ обмена витаминов, липидов, металлов и др. ¨ К наследственным болезням обмена веществ относятся ферментопатии (энзимопатии) ¨В основе ферментопатий лежат: n n изменения активности фермента снижение интенсивности его синтеза (у гетерозигот 50% активность фермента по сравнению с нормальным состоянием) 20
n Среди ферментопатий различают: ¨ болезни аминокислотного обмена ¨ наследственные нарушения обмена УВ ¨ болезни, связанные с нарушениями липидов и липопротеинов ¨ наследственные нарушения обмена витаминов ¨ наследственные нарушения обмена стероидов ¨ наследственные болезни пуринового и пиримидинового обменов ¨ болезни, связанные с нарушением обмена в эритроцитах ¨ наследственные нарушения обмена билирубина ¨ наследственные болезни обмена металлов ¨ наследственные синдромы нарушения всасывания в пищеварительном тракте 21
Гемоглобинопатии n Группа заболеваний, вызываемых первичным дефектом пептидных цепей гемоглобина и связанных с этим нарушением его свойств и функций (метгемоглобинопатии, эритроцитозы, серповидно-клеточная анемия, талассемия и др. ) 22
Коллагеновые болезни Болезни нарушения обмена соединительной ткани n В основе - генетические дефекты биосинтеза и распада коллагена – компонента соединительной ткани (болезнь Элерса-Данло, болезнь Марфана) n 23
Синдром Элерса-Данло: • растяжимость кожи • рубцы на лбу 24
Наследственные болезни обмена аминокислот n n n Это самая многочисленная группа наследственных болезней обмена веществ Почти все они наследуются по аутосомнорецессивному типу Причина заболеваний — недостаточность того или иного фермента, ответственного за синтез аминокислот Болезни сопровождаются рвотой и обезвоживанием организма, летаргическим состоянием или возбуждением и судорогами В позднем возрасте проявляется угасание умственного и физического развития 25
Фенилкетонурия (ФКУ) n n Впервые описана А. Фелингом в 1934 г. У больных нарушено превращение аминокислоты фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фермента фенилаланингидроксилазы В результате содержание фенилаланина в крови и моче больных значительно возрастает Далее фенилаланин превращается в фенил. ПВК, которая является нейротропным ядом и нарушает формирование миелиновой оболочки вокруг аксонов центральной нервной системы 26
Биохимические «блоки» при наследственных нарушениях обмена аминокислот: 1) ФКУ; 2) альбинизме; 3) алкаптонурии; 4) врожденной недостаточности тироксина 27
n n ФКУ встречается в мире с частотой 1 на 1000 новорожденных. Однако по этому показателю имеются значительные различия между популяциями: ¨ 1: 2600 в Турции ¨ 1: 4500 в Ирландии ¨ 1: 30000 в Швеции ¨ 1: 119000 в Японии Частота гетерозиготного носительства в большинстве европейских популяций составляет 1: 100 Локус (фенилгидроксилазы) расположен в длинном плече 12 -й хромосомы. Возможна молекулярногенетическая диагностика и выявление гетерозиготного носительства. Болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу 28
n n n Известно несколько форм фенилкетонурии (различаются по тяжести) Это связано с наличием 4 -х аллелей гена и их комбинациями Ребенок с фенилкетонурией рождается здоровым, но в первые же недели в связи с поступлением фенилаланина в организм с молоком матери развивается повышенная возбудимость и судорожный синдром, склонность к дерматитам, моча и пот больных имеют характерный «мышиный» запах, но главными симптомами ФКУ являются судорожные припадки и олигофрения 29
n n Большинство больных — блондины со светлой кожей и голубыми глазами (недостаточный синтез меланина) Диагностика ФКУ: клинические данные, биохимический анализ мочи (на фенил-ПВК), крови (на фенилаланин) ¨ С этой целью несколько капель крови на фильтровальной бумаге подвергают хроматографии и определяют содержание фенилаланина n Иногда используют пробу Фелинга — в 2, 5 мл свежей мочи ребенка добавляют 10 капель 5% раствора треххлористого железа и уксусной кислоты. Появление сине-зеленого окрашивания указывает на наличие заболевания n Лечение ФКУ хорошо разработано и состоит в назначении больному диеты (овощи, фрукты, варенье, мед) и специально обработанных гидролизатов белков с низким содержанием фенилаланина (лофелак, кетонил, минафен и др. ). Маркировка продукции 30
31
В настоящее время разработаны методы дородовой диагностики n Ранняя диагностика и профилактическое лечение предупреждают развитие болезни n 32
Альбинизм (глазо-кожный) n n Заболевание описано в 1959 г. , обусловлено отсутствием синтеза фермента тирозиназы У больных ¨ обесцвеченность кожи, волос, глаз, независимо от расы и возраста ¨ кожа больных розово-красная, совершенно не загорает. Имеет предрасположенность к злокачественным новообразованиям ¨ волосы белые или желтоватые ¨ радужка серо-голубого цвета, но может быть и розоватая из-за отражения света от глазного дна ¨ сильная светобоязнь, их зрение снижено и не улучшается с возрастом. Альбинизм встречается с частотой 1 на 39. 000, наследуется по аутосомно-рецессивному типу Ген локализован на длинном плече 11 -й хромосомы 33
Биохимические «блоки» при наследственных нарушениях обмена аминокислот: 1) ФКУ; 2) альбинизме; 3) алкаптонурии; 4) врожденной недостаточности тироксина 34
35
Радужка при альбинизме 36
Алкаптонурия n n n Первое описанное генное заболевание (1909 г. , А. Гаррод) Врождённое нарушение обмена фенилаланина и тирозина (недостаточность гомогентизат-1, 2 диоксигеназы), характеризующееся экскрецией гомогентизиновой кислоты с мочой Клинически обычно проявляется остеоартритами При хранении мочи или добавлении щёлочи моча темнеет (результат образования продуктов полимеризации гомогентизиновой кислоты) Охроноз (например, голубоватая окраска ушей) и артриты Лечение симптоматическое 37
Биохимические «блоки» при наследственных нарушениях обмена аминокислот: 1) ФКУ; 2) альбинизме; 3) алкаптонурии; 4) врожденной недостаточности тироксина 38
Аминоацидурии n n n Аминоацидурии - выведение повышенного количества аминокислот с мочой или наличие в моче продуктов их обмена, в норме не содержащихся в ней (например, кетоновые тела) Развивается преимущественно вследствие наследственных нарушений транспорта аминокислот через эпителий почечных канальцев Суммарная частота различных урий (включая ФКУ) достигает (по некоторым, скорее заниженным, оценкам) 1: 200 новорождённых 39
n Симптомами заболевания являются: ¨ ¨ ¨ ¨ диарея отставание в умственном развитии эпилепсия атаксия поражения печени рвота одышка 40
n Лечение проводят индивидуально (в зависимости от конкретного дефекта) диета с пониженным содержанием белка ¨ обильное питье ¨ ощелачивание мочи для предупреждения образования камней ¨ 41
Наследственные заболевания, связанные с нарушением обмена углеводов n n Углеводы входят в состав ряда биологическиактивных веществ — гормонов, ферментов, мукополисахаридов, выполняющих энергетическую и структурную функции В результате нарушения углеводного обмена развивается гликогеновая болезнь (гликогенозы – 7 типов), галактоземия и др. 42
Гликогеновая болезнь (гликогенозы) n n Связана с нарушением синтеза и распада гликогена — животного крахмала Гликоген – депо глюкозы в организме При нарушении процессов синтеза и утилизации гликогена у человека развиваются различные типы гликогенозов К ним относятся болезнь Гирке, болезнь Помпе и др. 43
Гликогеноз (I тип — болезнь Гирке) n Превращение гликогена в глюкозу не происходит, т. к. отсутствует фермент глюко-6 -фосфатаза, регулирующий уровень глюкозы в крови n В результате у больного развивается гипогликемия n В печени, почках и слизистой кишечника накапливается гликоген n Болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу n Сразу после рождения главными симптомами болезни являются гипогликемические судороги и гепатомегалия (увеличение печени) n С 1 -го года жизни отмечается задержка роста n Характерен вид больного: большая голова, "кукольное лицо", короткая шея, выступающий живот. Кроме того, отмечаются носовые кровотечения, задержка физического и полового развития, мышечная гипотония. Интеллект при этом нормальный. В крови повышается уровень мочевой кислоты, так что с возрастом может развиться подагра n В качестве лечения используется диетотерапия: частый прием пищи, повышенное содержание углеводов и ограничение жиров в диете 44
Галактоземия n n n Происходит накопление в крови больного галактозы, что приводит к поражению многих органов: печени, нервной системы, глаз и др. Симптомы болезни появляются у новорожденных после приема молока, поскольку галактоза — составная часть молочного сахара лактозы При гидролизе лактозы образуются глюкоза и галактоза Последняя необходима для миелинизации нервных волокон При избытке галактозы в организме она в норме превращается в глюкозу с помощью фермента галактоза 1 -фосфат-уридил-трансферазы При понижении активности этого фермента происходит накопление галактозо-1 -фосфата, токсичного для печени, мозга, хрусталика глаза 45
n n n n Болезнь проявляется с первых дней жизни расстройствами пищеварения, интоксикацией (понос, рвота, обезвоживание) У больных увеличивается печень, развивается печеночная недостаточность и желтуха Обнаруживается катаракта (помутнение хрусталика глаза), умственная отсталость У погибших в первый год жизни детей при вскрытии обнаруживают цирроз печени Наиболее точные методы диагностики галактоземии — определение активности фермента галактоза-1 фосфат-уридилтрансферазы в эритроцитах, а также галактозы в крови и моче, где уровни ее увеличены При исключении из пищи молока (источника галактозы) и раннем назначении диеты больные дети могут нормально развиваться Тип наследования галактоземии — аутосомнорецессивный. Ген локализован на коротком плече 9 -й хромосомы. Болезнь встречается с частотой 1 на 16. 000 новорожденных 46
Наследственные заболевания, связанные с нарушением липидного обмена n Наследственные болезни обмена липидов (липидозы) подразделяются на два основных типа: внутриклеточные, при которых происходит накопление липидов в клетках различных тканей ¨ болезни с нарушением метаболизма липопротеинов, содержащихся в крови ¨ 47
n К числу наиболее изученных наследственных заболеваний липидного обмена первого типа относятся: болезнь Гоше ¨ болезнь Нимана-Пика ¨ амавротическая идиотия (болезнь Тея. Сакса) ¨ 48
n n n n Болезнь Гоше характеризуется накоплением цереброзидов в клетках нервной и РЭС, обусловленным дефицитом фермента глюкоцереброзидазы Это приводит к накоплению в клетках РЭС глюкоцереброзида В клетках мозга, печени, лимфатических узлах обнаруживаются крупные клетки Гоше Накопление цереброзида в клетках нервной системы приводит к их разрушению Выделяют детскую и ювенильную формы болезни Детская проявляется в первые месяцы жизни задержкой умственного и физического развития, увеличением живота, печени и селезенки, затруднением глотания, спазмом гортани. Возможна дыхательная недостаточность, инфильтрация (уплотнение легких клетками Гоше) и судороги. Смерть наступает на первом году жизни Наиболее часто встречается ювенильная форма болезни Гоше. Она поражает детей различного возраста и носит хронический характер. Заболевание проявляется, как правило, на первом году жизни. Возникают пигментация кожи (коричневые пятна), остеопороз (снижение плотности кости), переломы, деформация костей. В тканях мозга, печени, селезенки, костного мозга содержится большое количество глюкоцереброзидов. В лейкоцитах, клетках печени и селезенки снижена активность глюкозидазы. Тип наследования аутосомно-рецессивный. Ген локализован на длинном плече 1 -й хромосомы. 49
n n n n Болезнь Нимана-Пика обусловлена снижением активности фермента сфингомиелиназы В результате происходит накопление сфингомиелина в клетках печени, селезенке, мозге, ретикуло-эндотелиальной системе Вследствие дегенерации нервных клеток нарушается деятельность нервной системы Выделяют несколько форм заболевания, различающихся клинически (время начала, течение и тяжесть неврологических проявлений). Однако имеются и общие для всех форм симптомы Болезнь чаще проявляется в раннем возрасте У ребенка увеличиваются лимфатические узлы, размеры живота, печени и селезенки; отмечаются рвота, отказ от пищи, мышечная слабость, снижение слуха и зрение. У 20 -30% детей на сетчатке глаза обнаруживается пятно вишневого цвета (симптом "вишневой косточки"). Поражение нервной системы ведет к отставанию нервнопсихического развития, глухоте, слепоте. Резко снижается устойчивость к инфекционным заболеваниям. Дети погибают в раннем возрасте Наследование болезни — аутосомно-рецессивное. Ген сфингомиелиназы картирован на хромосоме 11 Диагностика болезни Нимана-Пика основана на выявлении в плазме крови и спинномозговой жидкости повышенного содержания сфингомиелина. В периферической крови выявляются большие зернистые пенистые клетки Пика. Лечение симптоматическое 50
n n n Амавротическая идиотия (болезнь Тея-Сакса) также относится к заболеваниям, связанным с нарушением липидного обмена Для нее характерно отложение в клетках мозга, печени, селезенки и других органах липида ганглиозида Причина - снижение активности фермента гексозаминидазы А в организме. В результате происходит разрушение аксонов нервных клеток Болезнь проявляется первые месяцы жизни. Ребенок становится вялым, малоподвижным, безразличным к окружающим. Задержка психического развития приводит к снижению интеллекта до степени идиотии. Отмечается мышечная гипотония, судороги, характерный симптом «вишневой косточки» на сетчатке глаза К концу первого года жизни наступает слепота — атрофия зрительных нервов. Позднее развивается полная обездвиженность. Смерть наступает в 3 -4 года Тип наследования болезни — аутосомно-рецессивный. Ген локализован на длинном плече 15 -й хромосомы 51
2. Диагностика наследственных болезней. Пренатальная диагностика
Диагностика наследственных болезней в разное время основывалась на: n Клиническом анализе n Параклинических лабораторных и инструментальных методах n Специфических методах лабораторной генетической диагностики 53
Клиническая картина наследственных болезней Синдром Дауна Синдром Патау Альбинизм Ретинобластома 54
Классификация методов диагностики (1) По времени n Пренатальная (дородовая), в том числе преимплантационная n Постнатальная (послеродовая) 55
Классификация методов диагностики (2) По методам n Цитогенетические (микроскопическое исследование хромосом) n Молекулярно-генетические (изучение последовательностей нуклеотидов в ДНК) n Биохимические (определение биохимических нарушений) n Клинические (определение специфических внешних проявлений заболеваний) 56
Преимущества современных методов диагностики Своевременность и точность (доклиническая, пренатальная, преимплантационная диагностика) n Малое количество материала для анализа n Возможность пересылки образцов в специализированные учреждения n 57
Пренатальная (дородовая) диагностика Это комплексная область медицины, использующая n ультразвуковые исследования (УЗИ) n оперативную технику n лабораторные методы исследований в дородовой диагностике патологических состояний (в том числе наследственных) 58
Показания к проведению пренатальной диагностики (1) Наличие в семье точно установленного наследственного заболевания n Возраст будущей матери от 35 лет, отца – от 40 лет n 59
Показания к проведению пренатальной диагностики (2) Гетерозиготность обоих родителей по аутосомно-рецессивному заболеванию n Наличие хромосомных перестроек (особенно транслокаций) у одного из родителей n Работа на вредных производствах, проживание в местностях с повышенным радиационным фоном в анамнезе беременной n 60
Методы пренатальной диагностики Инвазивные Предполагают непосредственный контакт с плодом Неинвазивные Нет непосредственного контакта с плодом 61
Инвазивные методы пренатальной диагностики n n Применяются с 8 -й по 22 -ю неделю беременности n Анализ клеток плода позволяет диагностировать все хромосомные болезни и не менее 300 генных болезней Основаны на получении клеток и тканей плода n Позволяют предупредить 4/5 случаев рождения детей с наследственными болезнями и врожденными пороками развития 62
Инвазивные методы диагностики Амниоцентез (прокол плодного пузыря для получения околоплодной жидкости) n Биопсия хориона и плаценты n Кордоцентез (взятие крови из пуповины) n Фетоскопия (введение зонда и осмотр плода) n Биопсия кожи или печени плода n 63
Неинвазивные методы диагностики Ультразвуковое исследование n Радиография n Определение альфа-фетопротеина n 64
Определение альфафетопротеина (АФП) n n n АФП – белок, вырабатываемый клетками печени плода Определение проводится на 15 -16 -й неделе беременности в сыворотке крови беременной Концентрация АФП существенно повышается при спинномозговой грыже, врожденном нефрозе, дефектах нервной трубки и брюшной стенки; понижается у женщин, вынашивающих плод с хромосомными аномалиями (синдром Дауна, Эдвардса и др. ) 65
Ультразвуковая диагностика n n n Используется для выявления врожденных пороков развития Основан на способности УЗ волны отражаться от поверхности двух сред с разной плотностью Оптимальные сроки – 17 -23 недели беременности 66
Ультразвуковая диагностика n На поверхность живота беременной женщины устанавливается специальный датчик (трансдюсер), испускающий звуковые волны высокой частоты. n По достижении тканей плода эти волны отражаются и улавливаются датчиком снова. n Компьютерная обработка этих волн формирует изображение на экране монитора. Изображение называется сонограммой. Иногда используют датчик, который вводится во влагалище женщины (чаще - на ранних сроках беременности). 67
УЗИ плода (24 недели) 68
При помощи УЗИ можно определить Является беременность маточной или внематочной Сколько плодов находится в матке - один или несколько Каков возраст плода (срок беременности) и нет ли отставания в его развитии Имеются ли у него видимые дефекты (пороки развития) – поражения головного мозга, пороки развития скелета и внутренних органов Какая часть плода предлежит к выходу из таза женщины -голова или ягодицы Каков характер сердцебиения плода Пол плода Где располагается плацента и каково ее состояние Каково состояние околоплодных вод Нет ли нарушений кровотока в сосудах плаценты Нет ли угрозы выкидыша 69
Биопсия хориона и плаценты n Более ранние, чем УЗИ, сроки проведения – 7 -11 недель n Ворсинки хориона берут особым шприцем с помощью гибкого катетера через шейку матки n Ворсинки исследуют цитологическими, биохимическими, молекулярно-генетическими методами 70
Биопсия хориона и плаценты Позволяет диагностировать хромосомные и генные болезни n Результаты в течение 3 -4 дней после взятия материала n 71
Биопсия хориона и плаценты Осложнения n Относительно высокая частота спонтанных абортов (выкидышей) – 2, 5 – 3% n Возможные поперечные врожденные ампутации конечностей (рекомендовано проведение биопсии хориона не ранее 8 -й недели, плацентобиопсии – не ранее 12 -й недели) 72
Амниоцентез n Прокол пузыря под контролем УЗИ для взятия 8 -10 мл околоплодной жидкости со слущенными клетками амниона и плода n Наиболее распространенный и доступный метод, более информативный, чем ХБО n Проводится на 15 -18 неделе n Незначительный риск осложнений (0, 2%) 73
Амниоцентез Позволяет диагностировать n многие хромосомные болезни n болезни, сцепленные с полом n болезни обмена веществ (болезнь Тея. Сакса, мукополисахаридозы, гликогенозы, ФКУ и др. ) 74
Амниоцентез также позволяет проводить Определение степени зрелости легких плода Определение кислородного голодания плода Определение тяжести резус-конфликта между матерью и плодом Более эффективная диагностика наследственных болезней обмена веществ Диагностика пороков развития (например, дефектов закрытия нервной трубки) 75
Кордоцентез n Забор образцов крови (лейкоцитов) из пуповинных сосудов плода для цитогенетических, молекулярногенетических и биохимических анализов 76
Кордоцентез n Кровь более удобна для исследований, чем клетки амниотической жидкости, так как лимфоциты быстрее культивируются n Проводится под контролем УЗИ на 18 -22 неделе беременности n Позволяет диагностировать хромосомные болезни, энзимопатии и др. 77
Фетоскопия n Прямое рассмотрение плода через фетоскоп – тонкий эластичный волоконно-оптический зонд под контролем УЗИ n Зонд вводится в полость амниона через брюшную полость 78
Фетоскопия Проводится на 18 -23 неделе n Используется редко, только при особых показаниях n Осложнения – выкидыши в 7 -8% случаев фетоскопии n 79
Преимплантационная диагностика – диагностика на ранних стадиях зародышевого пузырька n Выделение эмбриона до имплантации лаважем матки или выделение яйцеклеток с последующим экстракорпоральным оплодотворением и развитием зиготы до стадии бластоцисты n Определение хромосомных и геномных мутаций в бластомерах или полярных (редукционных) тельцах созревающей яйцеклетки после оплодотворения 80
Преимплантационная диагностика Выделение клетки из человеческого эмбриона на стадии 12 клеток • Во время анализа выделенной клетки эмбрион находится в состоянии глубокой заморозки или в условиях, обеспечивающих нормальную жизнедетельность • После исследования эмбрион возвращается в матку 81
Неинвазивные методы диагностики, связанные с получением клеток плода Иммунофлюоресцентные или магнитные методы для проточной сортировки позволяют получить клетки плода из крови матери n Для выделения эритроцитов используются меченые моноклональные антитела к белкам их мембран n 82
Дальнейшее исследование клеточного материала плода Клеточный материал Цитогенетические исследования Биохимические исследования Молекулярно-генетические исследования 83
ЦИТОГЕНЕТИКА – это наука, изучающая структуру и функции хромосом Термин введен в 1903 году Сэттоном 84
Цитогенетические исследования Применение – исследование кариотипа, диагностика геномных и хромосомных мутаций при исследовании ядер делящихся соматических, половых или интерфазных клеток n Суть метода – микроскопический анализ хромосом (чаще всего световая микроскопия) n 85
86
Методы окраски хромосом Простые по Гимзе – равномерная окраска по всей длине • определение числовых аномалий кариотипа • структурных аномалий Дифференциальные Температурносолевые воздействия на фиксированные хромосомы • G-окраска • Q-окраска Флюоресцентные 87
Хромосомы исследуются: В метафазе n В прометафазе n 88
Цитогенетические методы Метафазная пластинка при простой окраске 89
Цитогенетические находки Метафазная пластинка с радиационно индуцированными хромосомными аберрациями Метафазная пластинка с химически индуцированными аберрациями 90
Цитогенетические методы Метафазная пластинка после дифференциальной окраски 91
Цитогенетические методы А) Б) Кариотипы при простой (А) и дифференциальной окраске (Б) 92
Цитогенетические методы G-полосная прометафазная кариограмма митотических хромосом лимфоцита нормальной женщины 93
Дифференциальное окрашивание хромосом Х-хромосома Хромосома 2 94
Дифференциальная окраска сестринских хроматид 95
Цитогенетические находки А) Б) Хроматидные аберрации (А) и сестринские хроматидные обмены (Б) при заболеваниях с хромосомной нестабильностью 96
Молекулярно-цитогенетические методы Метод FISH – флуоресцентной in situ гибридизации Этапы: 1. Готовится меченый зонд (однонитевая ДНК) 2. На микроскопическом препарате ДНК денатурируется 3. В препарат вносят зонд, который присоединяется к хромосоме 4. Люминесцентная микроскопия выявляет зонды 97
FISH Локализация гена мышечной гликогенфосфорилазы в 11 -ой хромосоме человека 98
Применение FISH Установление локализации генов n Хромосомные аберрации n Анеуплоидии и др. n 99
Показания к цитогенетическим исследованиям n n n Клиническая симптоматика хромосомной болезни Наличие у ребенка множественных врожденных пороков развития Многократные спонтанные аборты, мертворождения или врожденные пороки развития у детей n Нарушение репродуктивной функции неясного генеза у женщин и мужчин n Задержка умственного развития ребенка n Пренатальная диагностика n Лейкозы 100
Биохимические исследования Применяются для: - диагностики наследственных болезней - диагностики гетерозиготных состояний у взрослых (болезнь Коновалова-Вильсона, недостаточность альфа 1 -антитрипсина, недостаточность глюкозо-6–фосфатдегидрогеназы) 101
Показания к применению биохимических исследований у новорожденных n n n Судороги Рвота Кома Желтуха Гипотония мышц n n Специфический запах мочи и пота Ацидоз Нарушения кислотно -основного состояния Остановка роста 102
Молекулярно-генетические исследования Основная цель – выявление вариаций в структуре исследуемого участка ДНК (аллеля, гена, региона хромосомы) вплоть до расшифровки первичной последовательности ДНК n В основе методов – «манипуляции» с ДНК и РНК n 103
Проект «Геном человека» Регистрация болезни как наследственной Диагностика на основе генетического анализа Локализация гена в хромосоме Генотерапия Выделение гена Диагностика (ДНК-специфическая) Определение дефекта гена Диагностика биохимическая Определение первичного продукта Определение патогенетического лечения 104
Основные этапы молекулярногенетических исследований Получение образцов ДНК (или РНК) - геномной или - фрагмента Амплификация фрагментов с помощью ПЦР Рестрикция (разрезание) ДНК на фрагменты Визуализация и идентификация фрагментов ДНК Саутерн-блот гибридизация Разделение (электрофорез) фрагментов ДНК Ферменты – рестриктазы Результат – набор фрагментов различной длины 105
ПЦР – полимеразная цепная реакция 106
ПЦР – первый этап 107
ПЦР (2) 108
ПЦР – Анализ результатов 109
Саутерн-блот гибридизация 110
ДНК-чипы n Микрочипы – стеклянные пластинки с ячейками, заполненными полиакриламидным гелем, в которых находятся отрезки ДНК n Микрочип экспонируют с ДНК обследуемого человека n Положительная реакция в виде светящегося квадрата n Процесс может быть автоматизирован 111
Лечение наследственных болезней
Лечение наследственных болезней До недавнего времени такие болезни считались неизлечимыми n Сейчас есть эффективные методы лечения некоторых болезней n Невозможность излечения связана или с неполными знаниями патогенеза, или с трудностями ранней диагностики n 113
Евфеника и евгеника n В 20 -е годы ХХ века Н. Н. Кольцов предложил концепцию евфеники – выявление положительных свойств человека за счет воздействия факторов окружающей среды (питание, воспитание, лечение) 114
Нормокопирование – это нормализация фенотипа при патологическом генотипе n Такой подход реализуется при лечении многих наследственных болезней обмена веществ n 115
Коррекция обмена может проводиться n На уровне субстрата биохимической реакции – компонента пищи, подвергающегося метаболизму с помощью генетически детерминированного фермента (диетическое ограничение, диетическое добавление, усиление выведения токсических метаболитов и т. д. ) 116
На уровне продукта гена путем возмещения или добавления недостающего биологически активного вещества (гормоны роста, инсулин, антигемофильный глобулин и т. д. ) n На уровне фермента путем добавления кофактора, модификации ферментативной активности, возмещения фермента. n 117
Применение комбинированных методов лечения при наследственных болезнях позволяет Полностью устранить клиническую картину в 12% случаев n Существенно улучшить состояние в 57% случаев n 118
Арсенал методов лечения наследственных болезней Заместительная терапия Введение в организм отсутствующих и недостающих веществ Общеукрепляющая терапия • Витаминотерапия • Индукторы метаболизма Оперативное лечение и пластические операции (волчья пасть, заячья губа, многопалость, синдактилия) Диетотерапия (при ФКУ, галактоземии, гликогенозах и др. ) 119
Лечение хромосомных синдромов и заболеваний с наследственной предрасположенностью - симптоматическое Коррекция умственной отсталости n Коррекция замедленного роста n Коррекция недоразвития гонад n Коррекция специфического внешнего вида n 120
Генотерапия – современный метод лечения наследственных болезней n Генетическая (генная) терапия основана на возможности использования функциональных генов в качестве лекарственных веществ n Генотерапия – это совокупность биомедицинских технологий, основанных на введении больному генетических конструкций ( «молекулярное протезирование» ) 121
Первое применение генотерапии n 1990 г. (США) для лечения двух девочек с тяжелым иммунодефицитом, обусловленным дефицитом аденозиндезаминазы (АДА) n Ген АДА с помощью вируса ввели в Тлимфоциты пациентов 122
Способы введения генов в организм n n Ex vivo – ген обычно вводится в клетки крови пациента вне его организма, с последующим возвратом измененных клеток в организм In situ – локальная генотерапия, например введение в трахею и бронхи при муковисцидозе или в массу опухоли In vivo – системное введение в кровь (не реализовано) In utero – введение генов в эмбрион или плод человека (не реализовано) 123
Векторы – способы доставки генов в организм Вирусные векторы (успешно преодолевают защитные барьеры организма от проникновения чужеродной ДНК) n Невирусные (макромолекулярные) векторы n 124
Лечебные эффекты генотерапии достигаются: Корректировкой или заменой дефектного гена n Экспрессией введенного терапевтического гена n Подавлением функции «больного» или сверхактивного гена (антисенс-терапия) введением антисмысловой ДНК или РНК n 125
Профилактика наследственных болезней. Медико-генетическое консультирование
До 1970 -х годов первичная профилактика наследственных болезней сводилась к отказу от рождения детей 127
Виды профилактики наследственных болезней n Первичная – исключение зачатия плодом с наследственной патологией n Вторичная – элиминация (удаление) эмбрионов и плодов с патологией n Третичная – создание условий для развития и функционирования организма, которые не позволяют развиться патологическому фенотипу (нормокопирование) 128
Современные подходы к профилактике наследственных болезней 1. Охрана окружающей среды для предотвращения новых мутаций 2. Медико-генетическое консультирование для определения тактики деторождения и вынашивания беременности 3. Пренатальная и преимплантационная диагностика наследственных болезней 129
4. Доклиническая диагностика наследственных болезней с последующими мероприятиями по нормокопированию 5. Организация и проведение санитарнопросветительной работы по пропаганде медико-генетических знаний 130
Медико-генетическое консультирование (МГК) n n n Это постоянный элемент в профилактике наследственных болезней Главная задача – определение прогноза рождения больных детей в семье и консультирование по вопросам дальнейшего планирования семьи Основная цель - предупреждение рождения больного ребенка 131
Основные задачи МГК (1) n n n Установление точного диагноза наследственной патологии Пренатальная диагностика врожденных и наследственных заболеваний Определение типа наследования заболевания 132
Основные задачи МГК (2) Оценка величины риска рождения больного ребенка и оказание помощи в принятии решения n Пропаганда медико-генетических знаний среди врачей и населения n 133
Медико-генетическую помощь в Украине оказывают: Городские медико-генетические кабинеты n Межрайонные медико-генетические кабинеты n Областные медико-генетические центры n НИИ наследственной патологии и медицинской генетики n Центры охраны материнства и детства n 134
Этапы медико-генетической консультации Диагноз Методы • Генетические • Клинические • Цитогенетические • Биохимические • Молекулярногенетические Прогноз Величина риска рождения больного ребенка Заключение Совет Врач-генетик дает: • заключение об имеющейся болезни • оценку вероятности возникновения заболевания в будущем • рекомендации Решение о дальнейшем планировании семьи принимается только супругами ! 135
Скрининг (выявление) заболеваний новорожденных Образцы крови у каждого ребенка отбираются в первые 7 дней жизни n Во многих странах проводятся скрининговые программы по выявлению гипотиреоидизма и фенилкетонурии n 136
« Наши врачи должны как азбуку знать законы наследственности. Воплощение в жизнь научной истины о законах наследственности поможет избавить человечество от многих скорбей и горя» И. П. Павлов (1935) « Нам потребуются врачи настолько осведомленные в молекулярной анатомии и физиологии хромосом и генов, насколько кардиохирург знает работу сердца и структуру сосудистого дерева» П. Берг (1981) 137
138
Скачать презентацию Генные болезни Диагностика наследственных болезней Кафедра медицинской биологии
Мед био. Тема 15.ppt