Моногенные болезни определение. Моногенные и полигенные заболевания
Моногенные синдромы и болезни (МБ) или генные (так из называют за рубежом) заболевания подчиняются менделевскому наследованию, в их основе лежат единичные генные или точковые мутации. МБ составляют значительную долю наследственной патологии и насчитывают сегодня более 4500 заболеваний. По данным литературы, в разных странах они выявляются у 30-65 детей в расчете на 1000 новорожденных, что составляет 3,0-6,5%, а в структуре общей смертности детей до 5 лет на их долю приходится 10-14%.
Многие МБ, несмотря на достаточно высокий уровень медико-биологических знаний, представляют значительные трудности в своевременной диагностике и эффективном лечении и часто приводят к значительному нарушению качества жизни больных, инвалидизации и раннему летальному исходу.
Заболевания многочислены и отличаются выраженным клиническим полиморфизмом. В основу классификации моногенных болезней положено несколько принципов:
* По ведущей системной патологии - по органному и системному типу (см. Приложение 1);
* По этиологии. В этом случае выделяют 2 класса заболеваний:
Болезни с установленным первичным молекулярным (биохимическим) дефектом. Число таких болезней продолжает неуклонно расти: если по каталогу Маккьюсика в 1990 г. этот класс составил около 100 болезней, то на конец 1993 г. их было уже 328, а к 2001 г. насчитывалось около 500 (10-11% всех МБ);
Болезни с неустановленным первичным молекулярным (биохимическим) дефектом. На эти заболевания приходится около 90% всех МБ.
Первичный молекулярный дефект подразумевает определение дефектного гена и установления вида его конкретных изменений, появление и передача которых по наследству определяет развитие болезни, т.е. речь идет об изменениях в генетическом локусе.
Первичный биохимический дефект подразумевает уровень простой биохимической реакции (функции), в осуществлении которой участвует белковый продукт нормального гена и которая первично нарушается из-за соответствующнго дефекта в структуре белка.
* По типу наследования патологического признака (см. в разделе “Методы мед. генетики”):
Аутосомно-доминантные (Д),
Аутосомно-рецессивные (Р),
Сцепленные с половой хромосомой (Х-сц) доминантные и рецессивные
Митохондриальные.
Заболевания приведены в Приложении 2.
· По преимущественному поражению того или иного вида обмена. Благодаря этому принципу многие МБ называются наследственными болезнями обмена веществ (НБО). Среди них выделено более 700 форм, в том числе 200 с установленным биохимическим дефектом. Среди НБО выделяют:
* болезни аминокислотного обмена (ФКУ, тирозиноз, алкаптонурия, лейциноз и др.);
* болезни углеводного обмена (галактоземия, гликогенозы, мукополисахаридозы);
* болезни липидного обмена (эссенциальные семейные липидозы, ганглиозидозы, сфинголипидозы, цереброзидозы и др.);
* болезни биосинтеза кортикостероидов (адрено-генитальный синдром, гипоальдо-стеронизм и др.);
* болезни пуринового и пирамидинового обмена (оротовая ацидурия, подагра и др.);
* болезни порфиринового и билирубинового обмена (синдромы Жильбера, Криглер-Найяра, порфирии и др.);
* болезни эритрона (анемия Фанкони, гемолитические анемии, дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и др.);
* болезни металлов (болезни Вильсона-Коновалова, Менкеса, семейный пери-одический паралич и др.);
* болезни транспорта систем почек (болезнь де Тони-Дебре-Фанкони, витамин D-резистентный рахит, тубулопатии и др.);
* болезни лимфоцитов и лейкоцитов (недостаточность аденозиндезаминазы, септический грануломатоз и др.).
Кроме того, в рамках НБО отдельно выделяют болезни накопления или тезаурисмозы. Эта группа заболеваний, вызываемых недостатком лизосомальных ферментов и проявляющихся прогрессирующим отложениемвеществ определенного типа (обычно предшественники реакций) в клетках различных тканей - гликогенозы, цереброзидозы и др. (описаны ниже).
Болезни аминокислотного обмена
Характерным почти для всех заболеваний этой группы является тип наследования - аутосомно-рецессивный, т.е. 25% потомства двух клинически здоровых носителей (гетерозигот) оказывается пораженным.
Общий биохимический признак - ацидоз тканей и аминоацидурия (согласно этому симптому называется вся группа заболеваний).
Неспецифические клинические признаки: рвота, обезвоживание организма (интоксикационный синдром), неврологические нарушения - летаргическое состояние или возбуждение, судорожный синдром.
С возрастом появляется задержка психомоторного развития, регрессия приобретенных ранее навыков, умственная отсталость (вплоть до идиотии) и задержка физического развития.
* Фенилкетонурия (ФКУ) (E70.1)
(12q24.1 РАН, PKU1 или - в случае дефицита дигидроптеридинредуктазы - 4q15.1) Частота 1:10 000.
Ребенок рождается здоровым. Фенотипические признаки - светлые волосы, светлая кожа, голубые глаза. Клинические симптомы ФКУ (умственная отсталость, судорожный синдром, гиперкинезы, походка, поза “портного”, склонность к дерматитам) проявляются через 3-6 месяцев после рождения.
Основной биохимический маркер ФКУ - увеличение плазменной концентрации фенилаланина (гиперфенилаланинемия) - определяется через 3-4 дня после начала кормления.
Биохимические диагностические критерии:
Проба Феллинга (скрининг-тест): моча зеленого цвета;
Индикаторные бумажные тесты с применением биофана Р;
Тест Гатри;
Иммунно-ферментный метод на аппарате “Флюроскоп”.
Уровень фенилаланина в плазме выше 200 мг/л;
Нормальный уровень в плазме тирозина;
Повышенный уровень в моче метаболитов фенилаланина (фенилпировиноградная и гидроксифенилуксусная кислоты), мышиный запах мочи;
Снижение толерантности к полученному внутрь фенилаланину;
Нормальная толерантность кофактора тетрагидробиоптерина.
Вовремя начатое лечение (диетотерапия) обеспечивает хороший клинический эффект, нормальную продолжительность жизни.
* Лейциноз (болезнь кленового сиропа) (E71.0)
(19q13.1, 1p31.2 - тип 2, 6p22.2 - тип 3) Частота 1:90 000 - 120 000.
Клинически заболевание проявляется на первой неделе жизни рвотой, пронзительным криком и появлением характерного запаха мочи, напоминающего запах кленового сиропа или отвара овощей. При этом появляется неврологическая симптоматика: отсутствие сухожильных рефлексов, мышечная гипотония, генерализованные и очаговые судороги, нарушение ритма дыхания. Отмечается замедленное психо-моторное развитие, в дальнейшем - умственная отсталость. Возможно развитие коматозного состояния, ранний летальный исход.
В основе заболевания - ферментный блок декарбоксилирования аминокислот с разветвленной цепью - лейцина, изолейцина, валина. Уровень этих АМК в крови и моче повышен. Повышена экскреция с мочой кетокислот.
Альбинизм.
Распространенный наследственный дефект пигментации, часто обусловленный дефектом синтеза фермента тирозиназы, необходимой для нормального меланинобразования. В сочетании с поражением различных органов и систем формирует несколько наследственных синдромов (Ципрковского-Марголиса, Варденбурга-Клейна, Чедиака-Хигаси.
* Альбинизм тотальный (глазо-кожный) (E70.3) Частота 1:39 000
Тотальная депигментация кожи, волос, глаз, причем окраска одинакова для всех расовых групп и не меняется с возрастом. Кожа не загорает, совершенно отсутствуют невусы, какие-либо пигментные пятна. Сильно выражены нистагм, светобоязнь, красный зрачковый рефлекс. Острота зрения значительно снижена и с возрастом не улучшается. Снижена резистентность к инфекциям. Возможны эпилепсия, бесплодие. Предрасположенность к раку кожи.
Традиционные методы лечение альбинизма неэффективны. Рекомендуется использовать различные средства защиты от ультрафиолетовых лучей.
* Тирозинемия (E70.2)
(15q22.5 - тип I, 16q23.2 - тип II) Частота 1:900 000
Основным дефектом, возможно, является дефицит оксидазы р-гидроксифенил-пировиноградной кислоты, приводящей к тирозинемии и тирозинурии.
Одна из двух клинических форм, составляющая большинство случаев заболевания - острая форма с началом в возрасте 2-7 мес и смертью до 1 года. Основные симптомы:
Рецидивирующая лихорадка;
Неврологические нарушения от гипервозбудимости до летаргии;
Гепатоспленомегалия с увеличением объема живота, развитием цирроза;
Отставание в физическом развитии.
В терминальной стадии наблюдаются анемия, желтуха, мелена, гематурия, диарея, экхимозы.При хронической форме наблюдаются проявления рахитоподобных заболеваний (остеопороз, остеомаляция), далее развивается печеночная недостаточность. Умственная отсталость и неврологические изменения - непостоянные признаки. Аминоацидурия. Продолжительность жизни около 10 лет.
Моногенные заболевания чрезвычайно разнообразны по фенотипическим проявлениям, поэтому, классификация их возможна по определённым критериям, используемым врачами различных специальностей при работе с моногенными болезнями.
Врачам-генетикам удобно положить в основу классификации моногенных болезней тип наследования, который при информативной родословной позволяет сузить диагностический поиск в каталогах и атласах наследственных болезней в 2 при аутосомных или почти в 10 раз при сцепленных с полом синдромах, рассчитать величину генетического риска, определить генетический прогноз в семье. Недостатком является большая частота спорадических случаев наследственных болезней и невозможность определить тип наследования, а также разные типы наследования (и соответственно разные генные дефекты) при сходных фенотипах.
Врачам-клиницистам удобна так называемая клиническая классификация, то есть по преимущественному поражению какого-либо органа или системы. Недостатком является полисистемность и полиорганность большинства моногенных синдромов, а также преимущественные поражения разных органов в рамках одной нозологии.
Для врачей биохимиков-генетиков удобна «биохимическая» классификация, которая, в первую очередь, делит все моногенные болезни на две неравные группы заболеваний с выявленным и невыявленным первичным биохимическим дефектом. Несмотря на все успехи современной биохимической генетики, заболеваний с невыявленным биохимическим дефектом во много раз больше, чем заболеваний с выявленным биохимическим дефектом, что является недостатком данной классификации.
Патогенетическая классификация моногенных болезней подразделяет их на группы, в зависимости от основного патогенетического звена: нарушение обмена веществ, нарушение морфогенеза, комбинация этих компонентов.
Наследственные болезни обмена (НБО) – одна из наиболее многочисленных и хорошо изученных групп моногенных болезней человека. В основе патогенеза этой группы заболеваний лежат нарушения определенных биохимических процессов с накоплением каких-либо метаболитов, либо с недостатком конечных продуктов реакции. При всём разнообразии НБО можно выделить общие клинические признаки, объединяющие их в одну группу:
· задержка психомоторного развития у детей раннего возраста (умственная отсталость у детей старше 3 лет);
· неврологические нарушения: судороги, повышенный или пониженный мышечный тонус, спастические парезы, микроцефалия, атаксия, миопатия и др.;
· диспепсические расстройства, непереносимость отдельных продуктов и лекарственных препаратов, нарушение кишечного всасывания (мальабсорбция);
· нарушение физического развития – недостаточная или избыточная масса тела, неправильный рост, деформации костей туловища и конечностей;
· специфический цвет и запах мочи (тела);
· катаракта, другие нарушения зрения и слуха;
· гепатоспленомегалия, длительная желтуха новорождённых, цирроз печени;
· изменение цвета и структуры волос, кожные проявления;
· синдром внезапной смерти.
Под множественными врожденными пороками развития (МВПР) понимают комплекс из двух или более не индуцируемых друг другом пороков развития в разных системах. О синдромах МВПР можно говорить в случае устойчивого сочетания пороков развития у двух и более больных.
В основе синдромов МВПР могут лежать хромосомные нарушения (как числовые, так и структурные), генные мутации и действие на плод неблагоприятных факторов внешней среды (тератогенов).
Очень часто используется термин «нехромосомные синдромы», не совсем корректный, но удобный для обозначения синдромов МВПР, не связанных с патологией хромосом.
Диагностика нехромосомных синдромов МВПР сложнее, по сравнению с диагностикой хромосомных МВПР. Точная диагностика моногенных синдромов МВПР возможна только при молекулярно-генетических методах исследования. 20 % нехромосомных синдромов МВПР представляют собой рецессивно-наследуемые формы с высоким риском повтора в семьях. С учетом всех типов наследования, суммарный риск повтора в семьях нехромосомных синдромов достигает 10 %. Это лишний раз подчеркивает важность диагностики нехромосомных синдромов.
Группа моногенных синдромов МВПР, на долю которых приходится около 40 % от всех случаев синдромов нехромосомной этиологии, представлена наибольшим числом нозологических форм, достигающим нескольких сотен. Численно рецессивно и доминантно наследуемые формы равны.
Число известных синдромов МВПР очень велико и постоянно выделяются все новые и новые формы. О новом синдроме можно думать при обнаружении необычного комплекса пороков у нескольких членов одной семьи и при обнаружении необычного комплекса пороков у нескольких больных из разных семей.
5.3. Характеристика наиболее частых моногенных форм
наследственной патологии
Фенилкетонурия
Фенилкетонурия (ФКУ) – одно из наиболее распространённых аутосомно-рецессивных наследственных заболеваний с нарушением обмена аминокислоты фенилаланина. Наибольшая частота ФКУ регистрируется в Чехии, Польше, Ирландии, Шотландии, Турции (от 1:3 000 до 1:6 000), а наименьшая – в Финляндии, Японии, у коренного населения Африки, у евреев-ашкенази (1:70 000 – 1:200 000). В г. Москве частота ФКУ оценивается как 1:7 000 новорожденных. В 1953 г. Джервис показал, что ФКУ обусловлена полным отсутствием печёночной фенилаланин-4-гидроксилазы. Фенилаланин – незаменимая аминокислота, не синтезируемая в организме, а поступающая с пищевыми продуктами, в основном животного происхождения (молоко и молочные продукты, любое мясо, рыба, яйца и продукты их содержащие), много меньше с белками растительного происхождения (крупы, бобовые), грибами, с подсластителем аспартамом, в состав которого входит фенилаланин (некоторые газированные напитки, жвачки, кондитерские изделия). Фенилаланин, поступающий в организм, с помощью фермента превращается в тирозин и далее в нейромедиаторы, меланин. При ферментной недостаточности сначала идет накопление фенилаланина, регистрируемое как гиперфенилаланинемия (ГФА), потом превращение его в кетоновые тела (фенилкетоуксусная, фенилпировиноградная, фенилмолочная кислоты). Именно наличие этих кислот (а не недостаток тирозина), воздействующих в первую очередь на центральную нервную систему, и определяет клиническую картину болезни – повышенную нервно-рефлекторную возбудимость, судороги, формирование микроцефалии, задержку психо-моторного и речевого развития, а в дальнейшем и умственную отсталость с нарушением поведения. Цвет радужек, кожи и волос у таких детей, как правило, светлый (нехватка меланина), нередки экзематозные поражения кожи, диспепсические явления. Самый яркий клинический признак ФКУ – резкий неприятный запах от больных детей. Разные авторы описывают его как затхлый, мышиный, волчий, конюшни, потных ног и т.д. Запах настолько специфичен, что, как шутят специалисты, диагноз можно ставить по этому признаку. При отсутствии лечения первые клинические признаки заболевания обычно появляются уже к 2-3-месячному возрасту.
Нормальное содержание фенилаланина в крови составляет 1-2 мг %, при ФКУ уровень фенилаланина превышает 20 мг % (может быть и 70 мг %), при ГФА (нередко без каких-либо клинических проявлений) – промежуточное значение (10-15 мг %). Диагностика нарушений обмена фенилаланина с конца 80-х годов прошлого века проводится в родильных домах в рамках государственной программы массового биохимического скрининга новорождённых. В качестве патогенетического лечения в настоящее время используется диетотерапия с резким ограничением содержания фенилаланина в пище, то есть овощи, фрукты в любом виде, а для новорождённых – специальные искусственные безфенилаланинные (минимальная возрастная норма фенилаланина - 0,3-0,5 г/сут все же должна присутствовать в пище для нормального синтеза белка и предотвращения резкого снижения массы тела и общей аминоацидурии) смеси – белковые гидролизаты. Государственная программа массового биохимического скрининга новорожденных предполагает бесплатное лечение выявленных больных, то есть искусственные смеси для ребенка семья получает в необходимом объеме на первом году жизни, когда питание ориентировано в основном на грудное молоко, а в дальнейшем искусственные смеси выдаются детям в качестве полноценной пищевой добавки к основному вегетарианскому рациону. Строгое соблюдение так называемой безфенилаланинной диеты необходимо с первых дней жизни до 10-12 лет – возраста формирования интеллекта. Лечение, начатое при появлении первых клинических проявлений в 2-4 месяца, оказывается уже неэффективным для нормального психического развития, так как воздействие патологических метаболитов на ЦНС ребёнка привело уже к необратимым изменениям, можно улучшить лишь моторное развитие и затормозить патологический процесс. Потом возможны некоторые диетические «погрешности», но общий стол со здоровыми людьми недопустим. При нарушении диеты возможно появление некоторых патологических симптомов: проблемы со сном, раздражительность, снижение концентрации внимания, ухудшение памяти, снижение успеваемости в школе или вузе и т. п. Постепенное восстановление нормального самочувствия происходит на фоне возобновления диетических ограничений.
ФКУ – генетически гетерогенное заболевание. Уже описаны около 10 различных генов и более 200 мутаций, которые приводят к гиперфенилаланинемии с разнообразной клинической картиной от тяжёлой злокачественной формы до лёгких транзиторных состояний с отсутствием клинических проявлений. На долю классической ФКУ с дефектом фермента фенилаланингидроксилазы (ген локализован на 12 хромосоме) приходится около 98 % всех случаев заболевания. Одна из наиболее тяжёлых форм ФКУ связана с дефектом фермента дигидроптеридинредуктазы (ген локализован на 4 хромосоме) и является диеторезистентной, то есть эффекта только от диеты с ограничением фенилаланина не наступает. В данном случае необходима комбинированная терапия кофактором и биогенными аминами. Важно отметить, что активность фермента фенилаланингидроксилазы, составляющая 10 % нормальной, обеспечивает нормальное соматическое и умственное развитие без специальной диеты (ГФА). Описаны стойкие клинические сочетания ГФА со склеродермией. Известны случаи, когда люди с ФКУ (уровень фенилаланина в крови более 20 мг %), не подвергавшиеся никакому лечению, имели нормальное умственное развитие. Разрабатывается ферменто- и генотерапия.
В связи с успехами лечения ФКУ взрослые здоровые гомозиготы по дефектному гену получили возможность вступать в брак и иметь детей. Было замечено, что потомство мужчин было здоровое (гетерозиготы), либо имело ФКУ (гомозиготы) с перспективным лечением диетой. Потомство женщин, независимо от генотипа, имело внутриутробную задержку роста, микроцефалию, врожденные пороки сердца, развивающиеся с возрастом олигофрению, иногда судороги или спастические параличи. Такой патологический комплекс определили как «материнский эффект ФКУ». Изредка описаны пороки развития скелета, желудочно-кишечного тракта, глаз, селезенки и легких, более часто – атрезии пищевода. Женщин с ФКУ отличает повышенная частота самопроизвольных абортов. В дальнейшем было установлено, что на развитие плода влияет высокая концентрация фенилаланина и его метаболитов (кетокислот) в крови матери. Для профилактики «материнского влияния» на плод всем пораженным женщинам назначают строгую диету с резким ограничением фенилаланина. Причем эффект от диеты отмечается только в том случае, если женщина начинает соблюдать её за несколько месяцев до планируемого зачатия. Фактически до беременности женщине следует перейти на безбелковую диету, а с момента установления беременности включать в рацион белковые гидролизаты с минимальным количеством фениаланина, используемые для диетотерапии новорождённых с ФКУ, и постоянно следить за уровнем фенилаланина в крови, хотя по этому критерию невозможно точно предсказать прогноз здоровья ребёнка. Необходимо отметить, что даже соблюдение элиминационной диеты, не является гарантией рождения здорового потомства, но существенно увеличивает вероятность такого события. В нашей стране нет государственной программы для беременных с ФКУ, поэтому бесплатное обеспечение этого контингента соответствующими диетическими продуктами не предусмотрено. Сходные проблемы с развитием микроцефалии у потомства наблюдаются у клинически здоровых женщин с ГФА. В данном случае тактика лечебных мероприятий такая же, как и для женщин с ФКУ.
МОНОГЕННЫЕ БОЛЕЗНИ Моногенные болезни – это заболевания, в основе которых лежит единичная генная мутация, приводящая к изменению порядка нуклеотидов ДНК, что в свою очередь, непременно влияет на последовательность аминокислот в белке, который кодируется данным геном.
Основные свойства моногенных болезней 1)Менделирующий характер наследования 2)Хронический крогра 3)Генетическая гетерогенность 4) Клинический полиморфизм Основным признаком, указывающим на моногенный характер патологии, является менделирующий характер исследования.
Моногенные болезни можно разделить по типу наследования 1)Аутосомно-доминантные 2)Аутосомно-рецессивные 3)Х - Сцепленные доминантные 4)Х – Сцепленные рецессивные
Никакие другие группы наследственной патологии (хромосомные и мультифакториальные болезни) таким образом не наследуются. Другим свойством моногенных болезней, обусловленным постоянным действием этиологического фактора (генная мутация), является хронический прогридиентный характер течения болезни.
Генетическая гетерогенность заключается в том, что развитие сходного фенотипа (то есть клинической картины) может быть обусловлено мутацией разных генов. Генетическую гетерогенность заметил еще в 30 -е годы советский ученный С. Н Давиденков, обнаруживший, что при одном и том же заболевании тип наследования может быть различным.
Генетическую гетерогенность можно рассмотреть на примере врожденного гипотиреоза. Недостаточность продукции гормонов щитовидной железы при этом заболевании в детском возрасте приводит к развитию кретинизма. В Результате каких причин может развиваться гипотиреоз?
1. Поступление неорганического йода в организм снижено из-за недостатка его в пище и воде, вследствие этого нарушается синтез тиреоидных гормонов и развивается клиническая картина гипотиреоза(эндемический зоб) 2. Неорганический йод поступает в организм, но нарушено его преобразование в органический. Т. о блокируется синтез гормонов в щитовидной железе, что приводит к тем же последствиям.
3. Органический йод образуется, но нарушен биосинтез тиреоидных гормонов в ткани железы. Этому ферментативному дефекту соответствует та же клиническая картина. 4. Синтез гормонов не изменен, но нарушен механизм периферического действия гормона из-за недостаточности фермента, конвертирующего малоактивный тироксин в биологически активный трийодтиронин. Это вновь приводит к развитию картины гипотиреоза.
Следовательно, в результате всех причин, три из которых обусловлены мутаций разных генов, развивается одно и то же заболевание – гипотиреоз.
Выяснение генетической гетерогенности имеет большое практическое значение: таким образом раскрывается истинный патогенез болезни, ставится правильный диагноз и обеспечивается адекватное лечение в зависимости от причины ее развития.
Клинический полиморфизм заключается в различиях клинической картины при одном и том же заболеваний. Проявляется он при моногенных заболеваниях так же, как и при других формах патологии: 1)Различии возраста начала заболевания у разных больных. 2)В темпе его течения. 3)В последовательности появления симптомов. 4)Их спектре и степени выраженности. Причины, обуславливающие клинический полиморфизм, можно разделить на генетический и средовые.
Классификация моногенных болезней В основе клинической классификации лежит органный и системный принципы. Выделяют: 1)Наследственные болезни 2)Психические 3)Опорно-двигательного аппарата 4)Нервно-мышечные 5)Лорорганов 6)Зубочелюстной системы 7)Крови Однако при большинстве наследственных заболеваний наблюдаются сочетанные поражения ряда органов и систем
Если систематизировать моногенные болезни по этиологическому принципу, можно выделить болезни: 1)С выясненным биохимическим дефектом 2)С не выясненными первичным биохимическим дефектом, под которым понимают нарушение синтеза белка, являющегося причиной заболевания.
В зависимости от преимущественного поражения вида обмена можно выделить следующие большие группы заболеваний: 1)Наследственные дефекты обмена углеводов 2)Обмена липидов 3)Обмена аминокислот 4)Обмена витаминов 5)Обмена гормонов 6)Обмена пуринов 7)Обмена перимидинов 8)Дефекты ферментов эритроцитов 9)Дефекты циркулирующих белков(Гемоглобинопатии) 10)Дефекты структурных белков(Коллагеновые болезни)
Болезни обмена углеводов 1. Болезнь Помпе 2. Болезнь Гирке 3. Болезнь Мак-Ардля Эти болезни часто называют синдромными
Болезнь Помпе Заболевание связано с недостаточностью фермента аглюкозидазы, который отвечает за разложение избытка гликогена, сложной молекулы сахара, в лизосомах. Болезнь Помпе это одновременно и болезнь лизосомного накопления, и метаболическое заболевание мышц, поскольку накопление гликогена поражает функцию мускулатуры.
Болезнь Гирке - гликогеноз (гликогеновая болезнь) вызванная недостаточностью глюкозо-6 фосфатазы. При болезни Гирке сохраняется способность к преобразованию глюкозы в гликоген и депонированию последнего в тканях различных органов, в основном печени.
Болезнь Мак-Ардля - гликогеноз, связанный с дефектом мышечной фосфорилазы. Заболевание, обусловленное нарушением каталитической функции этого фермента сопровождается отложением значительного количества гликогена в мышцах.
Авитаминоз- патологическое состояние, развивающееся вследствие отсутствия в организме витамина и /или невозможности реализации его эффектов. Причины авитаминоза Отсутствие витамина в пище Нарушение всасывания витаминов в кишечнике Нарушения транспорта витаминов в ткани и органы
Гиповитаминоз-это патологическое состояние, возникающее в результате снижения содержания и /или недостаточности эффектов витамина в организме.
Недостаточность тиамина Бери-бери) (болезнь Взрослому человеку необходимо не менее 1, 4 -2, 4 мг витамина B 1 в день. Имеются сухая и влажная форма болезни бери-бери. Сухая форма имеет симптоматику: миальгия, атрофия мышц, миастения, потеря в весе. Возникает арефлексия, расстройство чувствительности. При влажной форме развивается острая сердечная недостаточность и отёки маскируют миокардио- дистрофии сочетаются с расширением периферических сосудов и усиленным шунтированием крови, что ведет к изотонической перегрузке сердца.
Недостаточность витамина D (Рахит) Суточная потребность в витамине у детей выше, чем у взрослых, и составляет 500 ME (12, 5 мкг), тогда как у беременных женщин - 400, а у взрослых - 100 ME. Рахит - заболевание, обусловленное дефицитом витамина Д. Витамин Д вырабатывается кожей под действием ультрафиолетовых лучей, а также содержится в некоторых продуктах: рыбий жир, желток, молочные продукты. Витамин Д активно способствует усвоению кальция из кишечника и правильному его распределению в организме, что очень важно для развития костной ткани, работы центральной нервной системы, других органов.
Цинга Минимальная потребность взрослого человека в витамине С оценивается в 50 -100 мг/сутки. Цинга (скорбут, детская форма фигурирует также под эпонимом болезнь Мёллера-Бар. Лоу) болезнь вызываемая острым недостатком витамина С (аскорбиновая кислота), который приводит к нарушению синтеза коллагена, и соединительная ткань теряет свою прочность.
Пеллагра -заболевание, один из гиповитаминозов, который является следствием длительного неполноценного питания(недостаток витамина РР)и белков. Классическое название пеллагры - «болезнь трёх Д» - диарея, дерматит, деменция.
Можно отметить ряд особенностей наследственных болезней обмена веществ. Они проявляются рано, часто в детском возрасте. Клиническая симптоматика разнообразна, так как поражаются многие органы и системы. Большинство болезней этой группы течёт прогредиентно. (Прогредиентное (лат. рго-gredior - идти дальше, продвигаться) развитие болезни - развитие болезни с нарастанием симптоматики)
Патогенез сводится с одной стороны к дефициту образования тех или иных биологических активных веществ или к их иннактивации, а с другой стороны – к образованию аномальных метаболитов, накоплению их в органах, тканях, клетках т. е к тезаурисмозам(болезни обмена
Общим признаком наследственных болезней обмена аминокислот являются: кожные нарушения, снижение интеллекта, судороги, разнообразная неврологическая симптоматика, порезы, параличи, эктрапираминдные нарушения, атаксия. Обнаруживается гипераминоацидурия(повышение содержания аминокислот в моче.)
Группа наследственно-обусловленных мукополисахаридов характеризуется поражением опорно-двигательного аппарата, глаз, сердечено-сосудистой системы и снижением интеллекта. Отмечаются контрактура суставов, уплощенная переносица, карликовость.
Наследственные болезни обмена минералов включают 2 основные формы: Пароксизмальный паралич(В основе этой наследственной болезни лежит нарушение обмена кальция) и Гепатоцеребральную дистрофию(Наследственная болезнь поражения подкорковых узловхарактеризуется развитием гиперкинезов, снижением интеллекта, развитием кольца Кайзера. Флейшера на радужной оболочке глаза. Болезнь связана с нарушением обмена меди.
Гепатоцеребральная дистрофия Синонимы-гепатолентикулярная дегенерация, болезнь Вестфаля. Вильсона-Коновалова. Гцд- хроническое прогрессирующее наследственно-дегенеративное заболевание, характеризующееся сочетанным поражением подкорковых узлов ЦНС и печени.
Этиология и патогенез Наследственное заболевание с аутосомно- рецессивным типом наследования. Заболевание генетически обусловлено нарушением синтеза белка церулоплазмина, входящего в состав альфа 2 -глобулинов транспортирующего медь.
Кольцо Кайзера-Флейшера обнаруживаются при хроническом отравлении медью (например, при кормлении детей молоком, нагретым в медной посуде или при употреблении воды с повышенным содержанием меди).
Пароксизмальный паралич Группа нервно-мышечных заболеваний, характеризующихся внезапными приступами мышечной слабости и плегиями. Патогенез не ясен.
1. Гипокалиемическая(болезнь Вестфаля). Наследуется как по аутосомнодоминантному, так и по аутосомно – рецессивному типу. Проявляется в 6 -15 лет. Пароксизмы характеризуются внезапным в ночные или утренние часы развитием мышечной слабости, обездвиженности, снижением мышечного тонуса, сухожильных рефлексов.
2. Гиперкалиемическая(болезнь Гамсторп). Наследуется по аутосомнодоминантному типу. Проявляется в возрасте 1 -5 лет. В отличии от гипокалиемического развивается обычно днем, сопровождается выраженными парестезиями в виде покалывания, онемения, слабость мышц лица и артикуляции.
3. Нормокалиемический(периодически й) паралич. Наследуется по аутосомнодоминантному типу. Провляется до 10 -летнего возраста. Особенностью её является сравнительно медленно пароксизмально нарастающая умеренная слабость в мышцах туловища, конечностей и жевательной мускулатуре, а также медленный регресс симтоматики.
Все формы пароксизмальных миоплегий имеют медленно прогрессирующее течение. Прогноз при своевременно поставленном диагнозе, проведении экстренных мероприятий и дифференцированной медикаментозной терапии благоприятный.
Большая группа заболеваний – это наследственные болезни с дефектами эндокринной системы. К ним относятся: 1)Адреро-генитальный синдром-Аномалии развития эндокринной системы и половых органов 2)Гипофизарный нанизм 3)Карликовость 4)Синдром Лауренса – Мупа – Барде – Бидля – Эндокринные расстройства с характерным внешним видом
Селективный скрининг 1. Задержка психомоторного развития у детей раннего возраста(умственная отсталость у детей старшего возраста) 2. Неврологические нарушения (Судороги, снижение или повышение мышечного тонуса, спастические порезы) 3. Диспепсические явления, непереносимость отдельных продуктов и лекарств, нарушения вскармливания 4. Нарушение физического развития детей (задержка прибавки массы тела, неправильный рост, деформация костей, туловища и конечностей 5. Другие частные явления (катаракта, нарушение слуха, зрения, специфический цвет и запах мочи, кожные проявления и другие
Моногенные болезни с наследственной предрасположенностью детерминируются также одним мутантным геном, но для их проявления требуется обязательное действие конкретного фактора внешней среды, который по отношению к данной болезни может рассматриваться как специфический. Эти заболевания относительно немногочисленны, они наследуются по законам Менделя, их профилактика и лечение достаточно разработаны и эффективны. Учитывая важную роль средовых факторов в проявлении этих заболеваний, их следует рассматривать как наследственно обусловленные патологические реакции на действие внешних факторов. Это может быть извращенное реагирование на фармакологические препараты сульфаниламиды, примахин и др., на загрязнение атмосферы полициклические углеводороды, на пищевые вещества и добавки лактозу, шоколад, алкоголь, на физические холод, ультрафиолетовые лучи и биологические вакцины, аллергены факторы.
Причины генных патологий
Большинство генных патологий обусловлено мутациями в структурных генах, осуществляющих свою функцию через синтез полипептидов - белков. Любая мутация гена ведет к изменению структуры или количества белка.
Начало любой генной болезни связано с первичным эффектом мутантного аллеля.
Основная схема генных болезней включает ряд звеньев:
мутантный аллель > измененный первичный продукт > цепь биохимических процессов в клетке > органы > организм
В результате мутации гена на молекулярном уровне возможны следующие варианты:
синтез аномального белка
выработка избыточного количества генного продукта
отсутствие выработки первичного продукта
выработка уменьшенного количества нормального первичного продукта.
Не заканчиваясь на молекулярном уровне в первичных звеньях, патогенез генных болезней продолжается на клеточном уровне. При различных болезнях точкой приложения действия мутантного гена могут быть как отдельные структуры клетки - лизосомы, мембраны, митохондрии, пероксисомы, так и органы человека.
Клинические проявления генных болезней, тяжесть и скорость их развития зависят от особенностей генотипа организма, возраста больного, условий внешней среды питание, охлаждение, стрессы, переутомление и других факторов.
Особенностью генных как и вообще всех наследственных болезней является их гетерогенность. Это означает, что одно и то же фенотипическое проявление болезни может быть обусловлено мутациями в разных генах или разными мутациями внутри одного гена. Впервые гетерогенность наследственных болезней была выявлена С. Н. Давиденковым в 1934 г.
Общая частота генных болезней в популяции составляет 1-2%. Условно частоту генных болезней считают высокой, если она встречается с частотой 1 случай на 10000 новорожденных, средней – 1 на 10000 - 40000 и далее – низкой.
Моногенные формы генных заболеваний наследуются в соответствии с законами Г. Менделя. По типу наследования они делятся на аутосомно-доминантные, аутосомно-рецессивные и сцепленные с Х- или Y-хромосомами.
Классификация
К генным болезням у человека относятся многочисленные болезни обмена веществ. Они могут быть связаны с нарушением обмена углеводов, липидов, стероидов, пуринов и пиримидинов, билирубина, металлов и др. Пока еще нет единой классификации наследственных болезней обмена веществ.
Болезни аминокислотного обмена
Самая многочисленная группа наследственных болезней обмена веществ. Почти все они наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Причина заболеваний - недостаточность того или иного фермента, ответственного за синтез аминокислот.
К ним относится:
фенилкетонурия - нарушение превращения фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фенилаланингидроксилазы
алкаптонурия - нарушение обмена тирозина вследствие пониженной активности фермента гомогентизиназы и накоплением в тканях организма гомотентизиновой кислоты
глазно-кожный альбинизм - обусловлен отсутствием синтеза фермента тирозиназы.
Нарушения обмена углеводов
галактоземия - отсутствие фермента галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и накопление в крови галактозы
гликогеновая болезнь - нарушение синтеза и распада гликогена.
Болезни, связанные с нарушением липидного обмена
болезнь Ниманна-Пика - снижение активности фермента сфингомиелиназы, дегенерация нервных клеток и нарушение деятельности нервной системы
болезнь Гоше - накопление цереброзидов в клетках нервной и ретикуло-эндотелиальной системы, обусловленное дефицитом фермента глюкоцереброзидазы.
Наследственные болезни пуринового и пиримидинового обмена
подагра
Синдром Леша-Найхана.
Болезни нарушения обмена соединительной ткани
синдром Марфана «паучьи
пальцы», арахнодактилия - поражение соединительной ткани вследствие мутации в гене, ответственном за синтез фибриллина
мукополисахаридозы - группа заболеваний соединительной ткани, связанных с нарушеним обмена кислых гликозаминогликанов.
Фибродисплазия - заболевание соединительной ткани,связанное с ее прогрессирующим окостенением в результате мутации в гене ACVR1
Наследственные нарушения циркулирующих белков
гемоглобинопатии - наследственные нарушения синтеза гемоглобина. Выделяют количественные структурные и качественные их формы. Первые характеризуются изменением первичной структуры белков гемоглобина, что может приводить к нарушению его стабильности и функции серповидноклеточная анемия. При качественных формах структура гемоглобина остается нормальной, снижена лишь скорость синтеза глобиновых цепей талассемия.
Наследственные болезни обмена металлов
болезнь Коновалова-Вильсона и др.
Синдромы нарушения всасывания в пищеварительном тракте
муковисцидоз
непереносимость лактозы и др.
К хромосомным относятся болезни, обусловленные геномными мутациями или структурными изменениями отдельных хромосом. Хромосомные болезни возникают в результате мутаций в половых клетках одного из родителей. Из поколения в поколение передаются не более 3-5 % из них. Хромосомными нарушениями обусловлены примерно 50 % спонтанных абортов и 7 % всех мёртворождений.
Все хромосомные болезни принято делить на две группы: аномалии числа хромосом и нарушения структуры хромосом.
Аномалии числа хромосом
Болезни, обусловленные нарушением числа аутосом неполовых хромосом
синдром Дауна - трисомия по 21 хромосоме, к признакам относятся: слабоумие, задержка роста, характерная внешность, изменения дерматоглифики
синдром Патау - трисомия по 13 хромосоме, характеризуется множественными пороками развития, идиотией, часто - полидактилия, нарушения строения половых органов, глухота; практически все больные не доживают до одного года
синдром Эдвардса - трисомия по 18 хромосоме, нижняя челюсть и ротовое отверстие маленькие, глазные щели узкие и короткие, ушные раковины деформированы; 60% детей умирают в возрасте до 3-х месяцев, до года доживают лишь 10%, основной причиной служит остановка дыхания и нарушение работы сердца.
Болезни, связанные с нарушением числа половых хромосом
Синдром Шерешевского - Тёрнера - отсутствие одной Х-хромосомы у женщин 45 ХО вследствие нарушения расхождения половых хромосом; к признакам относится низкорослость, половой инфантилизм и бесплодие, различные соматические нарушения микрогнатия, короткая шея и др.
полисомия по Х-хромосоме - включает трисомию кариотии 47, XXX, тетрасомию 48, ХХХХ, пентасомию 49, ХХХХХ, отмечается незначительное снижение интеллекта, повышенная вероятность развития психозов и шизофрении с неблагоприятным типом течения
полисомия по Y-хромосоме - как и полисомия по X-хромосоме, включает трисомию кариотии 47, XYY, тетрасомию 48, ХYYY, пентасомию 49, ХYYYY, клинические проявления также схожи с полисомией X-хромосомы
Синдром Клайнфельтера - полисомия по X- и Y-хромосомам у мальчиков 47, XXY; 48, XXYY и др., признаки: евнухоидный тип сложения, гинекомастия, слабый рост волос на лице, в подмышечных впадинах и на лобке, половой инфантилизм, бесплодие; умственное развитие отстает, однако иногда интеллект нормальный.
Болезни, причиной которых является полиплоидия
триплоидии, тетраплоидии и т. д.; причина - нарушение процесса мейоза вследствие мутации, в результате чего дочерняя половая клетка получает вместо гаплоидного 23 диплоидный 46 набор хромосом, то есть 69 хромосом у мужчин кариотип 69, XYY, у женщин - 69, XXX; почти всегда летальны до рождения.
Нарушения структуры хромосом
Транслокации - обменные перестройки между негомологичными хромосомами.
Делеции - потери участка хромосомы. Например, синдром «кошачьего крика» связан с делецией короткого плеча 5-ой хромосомы. Признаком его служит необычный плач детей, напоминающий мяуканье или крик кошки. Это связано с патологией гортани или голосовых связок. Наиболее типичным, помимо «кошачьего крика», является умственное и физическое недоразвитие, микроцефалия аномально уменьшенная голова.
Инверсии - повороты участка хромосомы на 180 градусов.
Дупликации - удвоения участка хромосомы.
Изохромосомия - хромосомы с повторяющимся генетическим материалом в обоих плечах.
Возникновение кольцевых хромосом - соединение двух концевых делеций в обоих плечах хромосомы.
В настоящее время у человека известно более 700 заболеваний, вызванных изменением числа или структуры хромосом. Около 25 % приходится на аутосомные трисомии, 46 % - на патологию половых хромосом. Структурные перестройки составляют 10,4 %. Среди хромосомных перестроек наиболее часто встречаются транслокации и делеции.
Полигенные болезни ранее - заболевания с наследственной предрасположенностью обусловлены как наследственными факторами, так и, в значительной степени, факторами внешней среды. Кроме того, они связаны с действием многих генов, поэтому их называют также мультифакториальными. К наиболее часто встречающимся мультифакториальным болезням относятся: ревматоидный артрит, ишемическая болезнь сердца, гипертоническая и язвенная болезни, цирроз печени, сахарный диабет, бронхиальная астма, псориаз, шизофрения и др.
Полигенные заболевания тесно связаны с врождёнными дефектами метаболизма, часть из которых может проявляться в виде метаболических заболеваний.
Распространение полигенных наследственных заболеваний
Эт группа болезней в настоящее время составляет 92% от общего числа наследственных патологий человека. С возрастом частота заболеваний возрастает. В детском возрасте процент больных составляет не менее 10 %, а в пожилом - 25-30 %.
Распространение мультифакториальных болезней в разных популяциях человека может значительно варьировать, что связано с различием генетических и средовых факторов. В результате генетических процессов, происходящих в человеческих популяциях отбор, мутации, миграции, дрейф генов, частота генов, определяющих наследственную предрасположенность, может возрастать или уменьшаться вплоть до полной их элиминации.
Особенности полигенных болезней
Клиническая картина и тяжесть течения мультифакториальных болезней человека в зависимости от пола и возраста очень различны. Вместе с тем, при всем их разнообразии, выделяют следующие общие особенности:
Высокая частота заболеваний в популяции. Так, шизофренией болеют около 1% населения, сахарным диабетом - 5%, аллергическими заболеваниями - более 10%, гипертонией - около 30%.
Клинический полиморфизм заболеваний варьирует от скрытых субклинических форм до ярко выраженных проявлений.
Особенности наследования заболеваний не соответствуют менделевским закономерностям.
Степень проявления болезни зависит от пола и возраста больного, интенсивности работы его эндокринной системы, неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды, например, нерационального питания и др.
Генетическое прогнозирование полигенных болезней
Генетический прогноз при мультифакториальных заболеваниях зависит от следующих факторов:
чем ниже частота болезни в популяции, тем выше риск для родственников пробанда
чем сильнее степень выраженности болезни у пробанда, тем больше риск развития болезни у его родственников
риск для родственников пробанда зависит от степени родства с пораженным членом семьи
риск для родственников будет выше, если пробанд относится к менее поражаемому полу.
Полигенная природа болезней с наследственной предрасположенностью подтверждается с помощью генеалогического, близнецового и популяционно-статистического методов. Достаточно объективен и чувствителен близнецовый метод. С помощью близнецового метода показана наследственная предрасположенность к некоторым инфекционным заболеваниям туберкулез, полиомиелит и многим распространенным болезням ишемическая болезнь сердца, ревматоидный артрит, сахарный диабет, язвенная болезнь, шизофрения и др..