Лекция 2. Молекулярные, биохимические и цитологические основы генетических болезней. Закономерности наследования признаков. Количественная и количественная специфика проявления генов в признаках.
Молекулярные основы изменчивости: 1 механизм – мутации в первичной структуре ДНК (репликация, репарация); 2 механизм – рекомбинация. Факторы: - ионизирующее излучение - разрывы нуклеотидных цепей и разнообразные изменения азотистых оснований; - химические соединения – образование ковалентных связей между цепями ДНК, дезаминирование оснований, отщепление оснований (депуринизация, депиримидинизация ДНК) и др. В целом в каждой клетке человека каждый день происходят тысячи повреждений ДНК.
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ • ДНК диагностика – прямая. • Прямая ДНК диагностика – исследование гена с целью выявления мутаций (муковисцидоз, фенилкетонурия, хорея Гентингтона). Преимущество – 100% точность диагностики и отсутствие необходимости ДНК-анализа всех членов ядерной семьи. Обнаружение мутации в соответствующем гене позволяет абсолютно точно подтвердить диагноз наследственного заболевания и определить генотип всех членов отягощенной семьи. Еще одно достоинство прямой диагностики - возможность выявления гетерозиготного носительства патологических мутаций у родителей умершего больного и его родственников, что особенно актуально для аутосомно-рецессивных заболеваний. Недостаток – неполная информативность. Это связано с наличием широкого спектра патологических мутаций в одном гене.
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ • ДНК диагностика –косвенная. Косвенная ДНК диагностика – анализ сегрегации заболевания в определенной семье с полиморфными участками ДНК (маркерными локусами - точковые замены, делеции/инсерции, повторы), тесно сцепленными с поврежденным геном. Ген не идентифицирован, локализован в определенной хромосоме. Полиморфные маркеры – это микросателлитные (мономер до 5 п. н. ) и минисателлитные (мономер повтора состоит из 5— 60 п. н. ) повторы ДНК. Преимущество – не требует знания структуры гена и спектра мутаций в нем, только наличие сведений о его локализации. Эти методы практически информативны для всех семей. Недостаток - не 100% точность. Величина ошибки определяется двумя факторами: генетическим расстоянием между полиморфным локусом и мутацией, приводящей к заболеванию, и генетическим размером самого гена. Очевидно, что для уменьшения ошибки необходимо использовать маркеры расположенные непосредственно вблизи гена или даже внутри него. Необходимость семейного анализа и уверенность в клиническом диагнозе.
БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ • Предметом биохимической диагностики могут быть различные классы органических и неорганических веществ (аминокислоты, углеводы, липиды, мукополисахариды, ионы металлов и др. ) и их метаболиты, концентрация и отклонения в активности ферментов. Универсальность биохимической диагностики состоит в том, что исследовать этими методами можно любую ткань или секрет организма (мочу, пот, кровь, слюну, мышцы и др. ). • Биохимические методы подразделяют на качественные, количественные и полуколичественные.
БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ Качественные реакции позволяют обнаружить избыточные концентрации субстратов блокированной ферментной реакции или их производных, накапливающихся при НБО. Качественные тесты чувствительны, просты в применении, отличаются низкой себестоимостью и не дают ложноотрицательных результатов, а информация, полученная с их помощью, позволяет с высокой долей вероятности заподозрить НБО у пациента. Однако на результаты этих тестов влияет применение ряда лекарственных препаратов и их метаболитов, а также некоторых пищевых добавок. Качественные пробы бывают: универсальными (выделяется группа заболеваний, класс веществ; например, ЦПХ-тест для мукополисахаридов) и специфическими (на цистин-гомоцистин, метилмалоновую кислоту и др, ). Наиболее распространены качественные тесты с мочой, вследствие доступности и простоты получения материала для исследования
БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ Полуколичественные и количественные тесты проводятся как с мочой (тест с цианид-нитропруссидом - гомоцистинурия, цистинурия; ЦПХ-тест — мукополисахаридозы - определение содержание общих гликозаминогликанов в моче. ), так и с кровью (газы крови, глюкоза, ионы аммония, молочная кислота, кетоновые тела, пировиноградная кислота, холестерин, триглицериды) и могут иметь различную степень сложности. Наиболее простые из них, такие как измерение концентрации лактата, пирувата, кетоновых тел, ионов аммония, а также определение кислотно-щелочного равновесия, позволяют планировать дальнейшую тактику диагностики: так метаболический ацидоз служит показанием для проведения газовой хроматографии (ХМС) с целью исключения органических ацидурий, а повышение концентрации ионов аммония — для исключения дефектов цикла мочевины; определение концентрации кетоновых тел и соотношения концентраций лактат/пируватв крови является первым этапом для дифференциальной диагностики митохондриальных болезней.
БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ Решающее значение в диагностике нарушений обмена играют более сложные и высокоточные количественные методы, такие как флуориметрические, хроматомасс-спектрометрия, спектрофотометрия, различные виды хроматографии и электрофорез гликозаминогликанов (ГАГ). Все эти методы можно условно разделить на две группы: методы позволяющие получить спектр какого-либо класса веществ, например аминокислот, и методы для определения концентрации конкретного вещества, например фенилаланина или тирозина (флуориметрический метод). Хроматографические методы, как правило, дают информацию о спектре и количестве веществ.
ИММУНО-ГИСТОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД Иммуно-генетическое тестирование позволяет поставить или уточнить диагноз при врожденных иммунодефицитных состояниях, при подозрении на антигенную несовместимость матери и плода по тем или иным системам групп крови. Иммуно-гистохимический метод используется для выявления той или иной белковой субстанции в какой-либо ткани при помоши специфичных антител (именно так проводят дифференциальную диагностику поясно-конечностных прогрессирующих мышечных дистрофий: исследуют мышечные волокна на наличие или отсутствие в них дистрофина при помощи антител, специфичных для С-домена, Rod-домена и N-конца белка дистрофина).
Цитогенетические методы - Анализ полового хроматина - FISH метод Метод прометафазных хромосом Анотелофазный метод Кариотипирование Метод профазных хромосом
ОКРАШИВАНИЕ ХРОМОСОМ СЕЛЕКТИВНОЕ ОКРАШИВАНИЕ конститутивный гетерохроматин, активные ядрышкообразующие районы, центромерные и теломерные районы. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ОКРАШИВАНИЕ выявление чередующихся сегментов, окрашивающихся с различной интенсивностью
Красный –Х Зеленый - Y
ПОКАЗАНИЯ К КАРИОТИПИРОВАНИЮ Ø Ø Ø Ø Ø Множественные врождённые пороки развития, сопровождаемые клинически анормальным фенотипом или дизморфизмом. Умственная отсталость или отставание в развитии. Нарушение половой дифференцировки или аномалии полового развития. Первичная или вторичная аменорея. Аномалии спермограммы - азооспермия или тяжелая олигоспермия. Бесплодие неясной этиологии. Привычное невынашивание, Родители пациента со структурными хромосомными аномалиями. Рождение или прерывание беременности ребенком с множественными пороками развития при отсутствии возможности кариотипа ребенка. Повторное рождение детей с хромосомными аномалиями
Скачать презентацию Лекция 2 Молекулярные биохимические и цитологические основы генетических
Лекция 2.ppt