Наследственные болезни - заболевания человека, обусловленные хромосомными и генными мутациями. Нередко термины «наследственная болезнь» и «врожденная болезнь» употребляются как синонимы, однако врожденные болезни (см.) - это заболевания, имеющиеся при рождении ребенка, они могут быть обусловлены как наследственными, так и экзогенными факторами (напр., пороки развития, связанные с воздействием на эмбрион радиации, хим. соединений и лекарственных средств, а также внутриутробных инфекций).
Наследственные болезни и врожденные пороки развития являются причиной госпитализации детей почти в 30% случаев, а с учетом болезней неизвестной природы, которые в значительной степени могут быть связаны с генетическими факторами, этот процент еще выше. Однако далеко не все Наследственные болезни относят к врожденным, поскольку многие из них проявляются после периода новорожденности (напр., хорея Гентингтона развивается после 40 лет). В качестве синонима термина «наследственные болезни» не следует также рассматривать термин «семейные болезни», т. к. семейные заболевания могут быть обусловлены не только наследственными факторами, но и условиями жизни или профессиональными традициями семьи.
Наследственные болезни известны человечеству с давних времен. Клин, изучение их началось в конце 18 в. В 1866 г. В. М. Флоринский в книге «Усовершенствование и вырождение человеческого рода» дал правильную оценку значения окружающей среды в формировании наследственных признаков, вредного влияния на потомство близко-родственных браков, описал наследование ряда патологических признаков (глухонемоты, пигментного ретинита, альбинизма, заячьей губы и др.). Англ. биолог Гальтон (F. Galton) первый поставил вопрос о наследственности человека как предмете научного изучения. Он обосновал генеалогический метод (см.) и близнецовый метод (см.) для изучения роли наследственности (см.) и окружающей среды в развитии и становлении признаков. В 1908 г. англ. врач Гаррод (A. E. Garrod) впервые сформулировал концепцию о наследственных «ошибках» обмена веществ, подойдя таким образом к изучению молекулярных основ ряда Н. б.
В СССР большую роль в развитии учения о Н. б. человека сыграл Московский медико-биологический институт им. М. Горького (позднее - Медико-генетический институт), к-рый функционировал с 1932 по 1937 г. В этом институте проводились цитогенетические исследования и изучались болезни с наследственным предрасположением (сахарный диабет, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, аллергия, гипертоническая болезнь и др.). Советский невропатолог и генетик С. Н. Давиденков (1934) впервые установил существование генетической гетерогенности Н. б. и причин их клин, полиморфизма. Он разработал основы нового вида медпомощи - медико-генетического консультирования (см. Медико-генетическая консультация).
Открытие материального носителя наследственности - ДНК, механизмов кодирования (см. Генетический код) позволило понять значение мутаций в развитии Н. б. Л. Полинг ввел понятие «молекулярные болезни», т. е. болезни, обусловленные нарушением последовательности аминокислот в полипептидной цепи. Введение в клинику методов разделения смеси белков, в т. ч. и ферментов, идентификации продуктов биохимических реакций, успехи цитогенетики, возможность картирования хромосом (см. Хромосомная карта) позволили выяснить природу ряда Н. б. Общее число известных Н. б. к 70-м гг. 20 в. достигло 2 тыс.
В зависимости от соотношения роли наследственных и экзогенных факторов в этиологии и патогенезе различных заболеваний Н. П. Бочков предложил все болезни человека условно разделить на четыре группы.
Первая группа болезней человека - это Н. б., при к-рых проявление патологического МУТАЦИИ (см.) как этиологического фактора практически не зависит от окружающей среды, к-рая в этом случае определяет лишь выраженность симптомов болезни. К заболеваниям этой группы относятся все хромосомные болезни (см.) и генные Н. б. с полным проявлением, напр, болезнь Дауна, Фенилкетонурия, гемофилия, гликозидозы и др.
Во второй группе болезней наследственные изменения также являются этиологическим фактором, однако для проявления мутантных генов (см. Пенетрантность гена) необходимо соответствующее влияние окружающей среды. К таким заболеваниям относят подагру, некоторые формы сахарного диабета, гиперлипопротеине-мий (см. Липопротеиды). Подобные заболевания чаще проявляются при постоянном воздействии неблагоприятных или вредных факторов окружающей среды (физическое или умственное переутомление, нарушение режима питания и др.). Эти болезни можно отнести к группе болезней с наследственным предрасположением; для одних из них окружающая среда имеет большее, для других - меньшее значение.
В третьей группе болезней этиол, фактором является окружающая среда, однако частота возникновения болезней и тяжесть их течения зависят от наследственного предрасположения. К заболеваниям этой группы относятся гипертоническая болезнь и атеросклероз, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, аллергические заболевания, многие пороки развития, определенные формы ожирения.
Четвертая группа болезней связана исключительно с воздействием неблагоприятных или вредных факторов окружающей среды, наследственность в их возникновении практически не играет никакой роли. К этой группе относят травмы, ожоги, острые инф. болезни. Однако генетические факторы могут оказать определенное влияние на течение патол, процесса, т. е. на темпы выздоровления, переход острых процессов в хронические, развитие декомпенсации функций пораженных органов.
Робертс (Roberts) и соавт. (1970) подсчитали, что среди причин детской смертности генетические компоненты болезни определяются в 42% случаев, в т. ч. 11% детей умирают от собственно Н. б. и 31% - от приобретенных заболеваний, развившихся на неблагоприятном наследственном фоне.
Известные к 70-м гг. 20 в. Н. б. подразделяют на три основные группы.
1. Моногенные болезни: а) по типу наследования - аутосомно-доминантные, аутосомно-рецессивные, сцепленные с полом; по фенотипическому проявлению - энзимопатий (болезни обмена веществ), в т. ч. болезни, обусловленные нарушением репарации ДНК, болезни, обусловленные патологией структурных белков, иммунопатология, в т. ч. нарушения в системе комплемента, нарушения синтеза транспортных белков, в т. ч. белков крови (гемоглобинопатии, болезнь Вильсона, атрансферринемия), патология свертывающей системы крови, патология переноса веществ через клеточные мембраны, нарушения синтеза пептидных гормонов.
2. Полигенные (мультифакториальные) болезни или болезни с наследственным предрасположением.
3. Хромосомные болезни: полиплоидии, анеуплоидии, структурные перестройки хромосом.
Моногенные болезни наследуются в полном соответствии с законами Менделя (см. Менделя законы). Большинство известных Н. б. обусловлено мутацией структурных генов; возможность этиологической роли мутаций генов-регуляторов при нек-рых заболеваниях пока доказана лишь косвенно.
При аутосомно-рецессивном типе наследования мутантный ген проявляется только в гомозиготном состоянии. Больные мальчики и девочки рождаются с одинаковой частотой. Вероятность рождения больного ребенка составляет 25%. Родители больных детей могут быть фенотипически здоровы, но являются гетерозиготными носителями мутантного гена. Аутосомно-рецессивный тип наследования более характерен для заболеваний, при к-рых нарушена функция какого-либо фермента (или каких-либо ферментов),- так наз. энзимопатий (см.).
Рецессивное наследование, сцепленное с X-хромосомой, заключается в том, что действие мутантного гена проявляется только при XY-наборе половых хромосом, т. е. у мальчиков. Вероятность рождения больного мальчика у матери - носительницы мутантного гена - составляет 50%. Девочки практически здоровы, но половина из них является носительницами мутантного гена (так наз. кондукторы). Родители здоровы. Часто болезнь обнаруживается у сыновей сестер пробанда или его двоюродных братьев по материнской линии. Больной отец не передает болезнь сыновьям. Этот тип наследования характерен для прогрессирующей мышечной дистрофии типа Дюшенна (см. Миопатия), гемофилии А и В (см. Гемофилия), синдрома Леша-Найхана (см. Подагра), болезни Гунтера (см. Гаргоилизм), Фабри болезни (см.), генетически обусловленной недостаточности глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы (некоторые формы).
Доминантное наследование, сцепленное с X-хромосомой, заключается в том, что действие доминантного мутантного гена проявляется в любом наборе половых хромосом (XX, XY, X0 и т. п.). Проявление заболевания не зависит от пола, однако более тяжело протекает у мальчиков. Среди детей больного мужчины в случае такого типа наследования все сыновья здоровы, все дочери поражены. Больные женщины передают измененный ген половине сыновей и дочерей. Данный тип наследования прослеживается при фосфат-диабете.
По фенотипическому проявлению к моногенным Н. б. относятся энзимопатий, к-рые составляют наиболее обширную и лучше всего изученную группу Н. б. Первичный дефект фермента расшифрован примерно при 150 энзымопатиях. Возможны следующие причины энзимопатий: а) фермент не синтезируется совсем; б) в молекуле фермента нарушена последовательность аминокислот, т. е. изменена его первичная структура; в) отсутствует или неправильно синтезируется кофермент соответствующего фермента; г) активность фермента изменена в связи с аномалиями в других ферментных системах; д) блокада фермента обусловлена генетически детерминированным синтезом веществ, инактивирующих фермент. Энзимопатий в большинстве случаев наследуются по аутосомно-рецессивному типу.
Мутация гена может повлечь за собой нарушение синтеза белков, выполняющих пластические (структурные) функции. Нарушение синтеза структурных белков - вероятная причина таких заболеваний, как остеодисплазии (см.) и остеогенез несовершенный (см.), синдром Элерса - Данлоса. Есть данные об определенной роли этих нарушений в патогенезе наследственных нефритоподобных заболеваний - синдрома Альпорта и семейной гематурии. В результате аномалий в структуре белков базальных, а также цитоплазматических мембран развивается тканевая гипопластическая дисплазия - гистологически обнаруживаемая незрелость тканевых структур. Можно допустить, что дисплазия ткани может выявляться не только в почках, но и в любых других органах. Патология структурных белков характерна для большинства Н. б., наследуемых по аутосомно-доминантному типу.
В стадии изучения находятся заболевания, в основе к-рых лежит недостаточность механизмов восстановления измененной молекулы ДНК. Нарушение механизмов репарации ДНК установлено при ксеродерме пигментной (см.), синдроме Блума (см. Пойкилодермия) и синдроме Коккейна (см. Ихтиоз), атаксии-телеангиэктазии (см. Атаксия), Дауна болезни (см.), анемии Фанкони (см. Гипопластическая анемия), системной красной волчанке (см.).
Генная мутация может привести к развитию иммунодефицитных болезней (см. Иммунологическая недостаточность). В наиболее тяжелых формах протекает агаммаглобулинемия (см.), особенно в сочетании с аплазией вилочковой железы. В 1949 г. Л. Полинг и сотр. установили, что причиной аномальной структуры гемоглобина при серповидноклеточной анемии (см.) является замена в молекуле гемоглобина остатка глутаминовой к-ты на остаток валина. Позднее было установлено, что эта замена явилась результатом генной мутации. Это послужило началом интенсивных исследований гемоглобинопатий (см.).
Известен ряд мутаций генов, контролирующих синтез факторов свертывания крови (см. Свертывающая система крови). Генетически детерминированные нарушения синтеза антигемофильного глобулина (VIII фактор) приводят к развитию гемофилии А. При нарушении синтеза тромбопластического компонента (фактор IX) развивается гемофилия В. Недостаток предшественника тромбопластина лежит в основе патогенеза гемофилии С.
Генные мутации могут быть причиной нарушения транспорта различных соединений (органические соединения, ионы) через клеточные мембраны. Наиболее изучены наследственная патология транспорта аминокислот в кишечнике и почках, синдром мальабсорбции глюкозы и галактозы, изучаются последствия нарушения калий-натриевого «насоса» клетки. Примером заболевания, вызванного наследственным дефектом транспорта аминокислот, является Цистинурия (см.), клинически проявляющаяся нефролитпазом и признаками пиелонефрита. Классическая Цистинурия обусловлена нарушением транспорта ряда диамгшокарбоновых к-т (аргинина, лизина) и цистина через клеточные мембраны как в кишечнике, так и в почках, и встречается реже гиперцистинурии, к-рая характеризуется только нарушением переноса цистина через клеточные мембраны в почках, при этом нефро-литиаз развивается редко. Этим объясняются кажущиеся противоречия литературных данных о частоте гиперцистинурии как биохимического признака и цистинурии как болезни.
Патология реабсорбции глюкозы в почечных канальцах - почечная глюкозурия связана с нарушением функции мембранных белков-переносчиков или с дефектами в системе обеспечения энергией процессов активного транспорта глюкозы; наследуется по аутосомно-доминантному типу. Нарушение реабсорбции бикарбонатов в проксимальных отделах нефрона или нарушение секреции водородных ионов клетками почечного эпителия дистальных отделов нефрона лежит в основе двух типов почечного канальцевого ацидоза (см. Лайтвуда-Олбрайта синдром).
Муковисцидоз также может быть отнесен к заболеваниям, в патогенезе к-рых существенную роль играет нарушение трансмембранного переноса и секреторной функции экзо-кринных желез. Известны заболевания, при к-рых нарушена функция мембранных механизмов, ответственных за поддержание нормального градиента концентраций ионов К + и Mg 2+ внутри и вне клетки, что клинически проявляется периодическими приступами тетании.
Полигенные (мультифакториальные) болезни или болезни с наследственным предрасположением обусловлены взаимодействием нескольких или многих генов (полигенные системы) и факторов окружающей среды. Патогенез болезней с наследственным предрасположением, несмотря на их распространенность, изучен недостаточно. Отклонения от нормальных вариантов строения структурных, защитных и ферментных белков могут определять существование многочисленных диатезов в детском возрасте. Большое значение имеет поиск фенотипических маркеров наследственной предрасположенности к определенному заболеванию; напр., аллергический диатез может быть диагностирован на основании повышенного содержания в крови иммуноглобулина E и повышенной экскреции минорных метаболитов триптофана с мочой. Определены биохимические маркеры наследственной предрасположенности к сахарному диабету (тест на толерантность к глюкозе, определение иммунореактивного инсулина) , конституционально-экзогенному ожирению, гипертонической болезни (гиперлипопротеинемия). Достигнуты успехи в изучении взаимосвязи между группами крови AB0 (см. Группоспецифические вещества), системой гаптоглобина, антигенами HLA и болезнями. Установлено, что для лиц с тканевым гаплотипом HLA-B8 высок риск заболевания хрон, гепатитом, целиакией и миастенией; для лиц с гаплотипом HLA-A2 - хрон. гломерулонефритом, лейкозом; для лиц с гаплотипом HLA-DW4 - ревматоидным артритом, для лиц с гаплотипом HLA-A1 - атопической аллергией. Связь с системой гистосовместимости HLA обнаружена примерно для 90 заболеваний человека, многие из к-рых характеризуются иммунными нарушениями.
Хромосомные болезни подразделяются на аномалии, обусловленные изменениями количества хромосом (полиплоидии, анеуплоидии) или структурными перестройками хромосом - делеции (см.), инверсии (см.), транслокации (см.), дупликации (см.). Хромосомные мутации, возникшие в зародышевых клетках (гаметах), проявляются в так наз. полных формах. Нерасхождение хромосом и структурные изменения, развившиеся на ранних стадиях дробления зиготы, ведут к развитию мозаицизма (см.).
Риск повторного проявления большинства хромосомных болезней в семье не превышает 1 %. Исключение составляют синдромы транслокации, при к-рых величина повторного риска достигает 30% и более. Вероятность появления хромосомных аберраций резко увеличивается у женщин старше 35 лет.
Клин, классификация Н. б. построена по органному и системному принципу и не отличается от классификации приобретенных болезней. Согласно этой классификации выделяют Н. б. нервной и эндокринной систем, легких, сердечно-сосудистой системы, печени, жел.-киш. тракта, почек, систвхмы крови, кожи, уха, носа, глаз и др. Такая классификация условна, т. к. большинство Н. б. характеризуется вовлечением в патол, процесс нескольких органов или системным поражением тканей.
Частота моногенных Н. б. колеблется у разных этнических групп населения в разных географических зонах. Это отчетливо прослеживается на примере концентрации серповидно-клеточной анемии и талассемии в географических регионах с высокой подверженностью населения заболеванию малярией. Распространенность болезней с наследственным предрасположением в значительной степени определяет балансированный полиморфизм (см.). С этим явлением может быть также связана концентрация ряда моногенных Н. б. (Фенилкетонурия, муковисцидоз, гемоглобинопатии и др.). Особенности географического распределения Н. б. зависят также от дрейфа генов и эффекта родоначальника. В течение всего лишь 200 лет в Южной Африке таким путем распространились гены порфирии. Концентрация мутантных генов на ограниченных территориях связана с частотой кровнородственных браков, особенно высокой в изолятах (см.).
В Западной Европе и в СССР наиболее распространенными Н. б. обмена являются муковисцидоз (см.) - 1: 1200 - 1: 5000; Фенилкетонурия (см.) - 1: 12000 - 1: 15000; галактоземия (см.) - 1: 20000 - 1: 40000; Цистинурия- 1: 14000; гистидинемия (см.) - 1: 17000. Частота гиперлипопротеинемий (включая полигенно наследуемые формы) достигает 1: 100 - 1: 200. К часто встречающимся Н. б. обмена следует отнести гипотиреоз (см.) - 1: 7000; мальабсорбции синдром (см.) - 1: 3000; адреногенитальный синдром (см.) - 1: 5000 - 1: 11000, гемофилию - 1: 10000 (болеют мальчики).
Такие заболевания, как лейциноз, гомоцистинурия, встречаются относительно редко, их частота 1: 200 000 - 1: 220 000. Частота значительного числа Н. б. обмена по чисто техническим ограничениям (отсутствие экспресс-методов диагностики, сложность аналитических исследований для подтверждения диагноза) не установлена, хотя это не свидетельствует об их редкости.
Болезни с наследственным предрасположением также имеют особенности распространения в разных странах. Так, по данным Шандса (Shands, 1963), частота расщепления губы и неба в Англии составляет 1: 515, в Японии - 1: 333, в то же время spina bifida в Англии встречается в 10 раз чаще, чем в Японии, а врожденный вывих бедра наблюдается в 10 раз чаще в Японии, чем в Англии.
Частота всех хромосомных болезней среди новорожденных, по данным Кэбака (М. М. Kaback, 1978), составляет 5,6:1000, при этом все виды анеуплоидий, включая мозаичные формы, составляют 3,7: 1000, трисомии по аутосомам и структурные перестройки - 1,9: 1000. Половину всех случаев структурных перестроек хромосом представляют семейные случаи, все трисомии представляют собой спорадические случаи, т. е. следствие вновь возникших мутаций. По данным Полани (P. Polani, 1970), ок.7% всех беременностей осложнены хромосомными аберрациями плода, к-рые в подавляющем большинстве случаев ведут к спонтанным абортам. Частота хромосомных аберраций у недоношэнных детей в 3-4 раза выше, чем у доношенных и составляет 2-2,5%.
Диагноз ряда Н. б. не представляет существенных затруднений и основывается на данных, полученных в результате общеклинического обследования (напр., болезнь Дауна, гемофилия, гаргоилизм, адреногенитальный синдром и др.). Однако в большинстве случаев при диагностике их возникают серьезныэ затруднения в связи с тем, что многие Н. б. по клин, проявлениям очень сходны с приобретенными болезнями - так наз. фенокопиями Н. б. Известно существование ряда фенотипически сходных, но гетерогенных в генетическом отношении болезней (напр., синдром Марфана и гомоцистинурия, галактоземия и синдром Лоу, фосфат-диабет и почечный канальцевый ацидоз). Все случаи атипично протекающих или хрон, заболеваний требуют клинико-генетического анализа. На Н. б. может указывать наличие специфических клин, признаков. Среди них особое диагностическое значение могут иметь признаки дисплазии - эпикант, гипертелоризм, седловидный нос, особенности строения лица («птичье», «кукольное», олигомимичное лицо и др.), черепа (долихоцефалия, брахицефалия, плагиоцефалия, «ягодичная» форма черепа и др.), глаз, зубов, конечностей и др.
При подозрении на Н. б. генетическое обследование больного начинается с получения подробных клинико-генеалогических данных на основании опроса о состоянии здоровья ближайших и отдаленных родственников, а также специального обследования членов семьи, что позволяет составить мед. родословную больного и определить характер наследования патологии (см. Генеалогический метод). Вспомогательное (а в ряде случаев и решающее) диагностическое значение имеют различные параклинические методы, в т. ч. биохим, и цитохимические исследования, электронная микроскопия клеток и т. д. Разработаны биохим, методы диагностики нарушений обмена веществ, основанные на применении хроматографии (см.), электрофореза (см.), ультрацентрифугирования (см.) и т. д. Для диагностики заболеваний, вызванных недостаточностью ферментов, применяют методы определения активности этих ферментов в плазме и клетках крови, в материале, полученном при биопсии органов, в культуре тканей.
Проведение биохимических исследований при Н. б. обмена в ряде случаев требует применения нагрузочных проб соединениями, метаболизм к-рых, как предполагают, нарушен. Расширение диагностических возможностей связано с разработкой и практическим использованием методов выделения, очистки и определения физ.-хим. характеристик, в т. ч. и кинетических, ферментов клеток крови и тканевых культур при Н. б.
Однако сложные аналитические методы не могут быть использованы для массовых обследований. В связи с этим проводят двухэтапное обследование с применением простых полуколичественных методов на начальном этапе и при положительных результатах первого этапа - аналитические методы; эти программы получили название просеивающих или скрининг (см.).
Для полуколичественного определения содержания аминокислот, галактозы и ряда других соединений в крови чаще всего используют микробиологические методы (см. Гатри метод). В ряде лабораторий на нервом этапе применяют тонкослойную хроматографию. В некоторых случаях используют радиохимические методы, напр, для выявления гипотиреоза у новорожденных. Внедрение методов автоматического биохим, анализа облегчает проведение массового обследования детей на Н. б.
Во многих странах проводится массовый скрининг, при к-ром обследуются все новорожденные или дети более старшего возраста, и так наз. селективный скрининг, когда обследуются только дети из специализированных учреждений (соматических, психоневрологических, офтальмологических и других стационаров).
Массовые обследования детских контингентов (особенно новорожденных) позволяют выявлять наследственные нарушения обмена в доклинической стадии, когда диетотерапия и соответствующие лекарственные средства способны полностью предупредить развитие тяжелой инвалидности.
Разработка новых методов культивирования клеток, биохим, и цитогенетическое исследования сделали возможной пренатальную диагностику Н. б., в т. ч. всех хромосомных болезней и болезней, сцепленных с X-хромосомой, а также целый ряд наследственных нарушений обмена веществ. Результаты исследования могут служить показанием для прерывания беременности или начала лечения аномалий обмена еще во внутриутробном периоде. Пренатальная диагностика Н. б. показана в тех случаях, когда у одного из родителей обнаруживается структурная перестройка хромосом (транслокации, инверсии), когда возраст беременных женщин превышает 35 лет и когда в семье прослеживаются доминантно наследуемые заболевания или существует высокий риск возникновения рецессивных наследственных болезней - аутосомных или сцепленных с X-хромосомой.
Индуцировать синтез ферментов могут и витамины, причем особенно заметно при так наз. витаминозависимых состояниях, к-рые характеризуются развитием гипо- или авитаминоза не в связи с ограниченным поступлением витаминов в организм, а в результате нарушения синтеза специфических транспортных белков или апоферментов (см. Ферменты). Хорошо известна эффективность высоких доз витамина B 6 (от 100 мг и выше в сутки) при так наз. пиридоксинзависимых состояниях и заболеваниях (цистатио-нинурия, гомоцистинурия, семейная гипохромная анемия, а также синдром Кнаппа - Комровера, болезнь Хартнупа, нек-рые формы бронхиальной астмы). Высокие дозы витамина D (до 50 000-200 000 ME в сутки) оказались эффективными при наследственных рахитоподобных заболеваниях (фосфат-диабет, синдром де Тони - Дебре - Фанкони, почечный канальцевый ацидоз). Витамин С в дозах до 1000 мг в сутки применяют при лечении алкаптонурия Высокие дозы витамина А назначают больным с синдромами Гурлер и Гунтера (мукополисахаридозы). Отмечено улучшение состояния больных мукополисахаридозами под влиянием преднизолона.
При лечении Наследственных болезней используют принцип подавления обменных реакций, однако для этого необходимо иметь четкое представление о влиянии химических предшественников или метаболитов блокированной реакции на функции тех или иных систем.
Успехи пластической и восстановительной хирургии определили высокую эффективность хирургического лечения наследственных и врожден-денных пороков развития. Перспективно внедрение в практику лечения Н. б. методов трансплантации, что позволит не только заменить органы, подвергшиеся необратимым изменениям, но и осуществлять пересадки с целью восстановления синтеза белков и ферментов, отсутствующих у больных. Большой научно-практический интерес может представить трансплантация иммунокомпетентных органов (вилочковой железы, костного мозга) при лечении разных форм наследственной недостаточности иммунитета.
Одним из методов лечения Н. б. является назначение препаратов, связывающих токсические продукты, образующиеся в результате блокирования определенных биохим, реакций. Так, для лечения гепатоцере-бральной дистрофии (болезни Вильсона - Коновалова) применяют препараты, образующие растворимые комплексные соединения с медью (унитиол, пеницилламин). Комплексоны (см.), специфически связывающие железо, находят применение при лечении гемохроматоза, а комп-лексоны, образующие растворимые комплексные соединения кальция,- при лечении наследственных тубулопатий с нефролитиазом. При лечении гиперлипопротеинемий применяют холестирамин, к-рый связывает холестерин в кишечнике и препятствует его реабсорбции.
В стадии разработок находится поиск средств воздействия, к-рыми может оперировать генная инженерия (см).
Успехи в профилактике и лечении Н. б. в первую очередь будут связаны с созданием системы диспансерного обслуживания больных с наследственными заболеваниями. На основании приказа министра здравоохранения СССР № 120 от 31 октября 1979 г. «О состоянии и мерах по дальнейшему улучшению профилактики, диагностики и лечения наследственных болезней» в СССР будет организовано 80 консультативных кабинетов по мед. генетике, а также созданы центры по медикогенетическому консультированию, по наследственной патологии у детей и по пренатальной наследственной патологии.
Сохранение и улучшение здоровья населения зависит в значительной степени от профилактики Н. б., именно в этом заключается особо важная роль генетики, изучающей интимные механизмы всех функций организма и их нарушений.
Отдельные наследственные болезни - см. статьи по названию болезней.
Моделирование наследственных болезней заключается в воспроизведении на животных или их органах, тканях и клетках наследственных болезней человека (одного патол, процесса или фрагмента патологического процесса) с целью установления этиологии и патогенеза этих болезней и разработки методов их лечения.
Моделирование сыграло большую роль в разработке эффективных методов лечения и профилактики инф. болезней. В начале 60-х гг. 20 в. в качестве модельных объектов для изучения наследственной патологии человека стали широко использовать лабораторных животных (мышей, крыс, кроликов, хомячков и др.). Моделями Н. б. человека могут быть также сельскохозяйственные и дикие животные, как позвоночные, так и беспозвоночные.
Возможность моделирования Н. б. прежде всего связана с наличием у человека и животных гомологичных локусов, контролирующих сходные процессы обмена веществ в норме и при патологии. Причем по закону гомологических рядов в наследственной изменчивости, сформулированному Н. И. Вавиловым в 1922 г., чем ближе друг к другу расположены виды в их эволюционном родстве, тем больше должно быть у них гомологичных генов. У млекопитающих процессы обмена веществ, а также строение и функции органов сходны, поэтому такие животные представляют наибольший интерес для изучения Н. б. человека.
С точки зрения этиологии, более оправдано моделирование на животных тех наследственных аномалий человека, к-рые обусловлены генными мутациями. Это объясняется большей вероятностью наличия у человека и животных гомологичных генов, чем гомологичных участков (сегментов) или целых хромосом. Линии животных, являющихся носителями одной и той же наследственной аномалии, возникшей в результате мутации гена, называют мутантными.
Обязательным условием успешного моделирования Н. б. человека на животных является гомологичность или идентичность заболеваний у человека и мутантного животного, о чем свидетельствует однозначность или сходство генных эффектов. Моделирование Н. б. человека можно также осуществлять на изолированных органах, тканях или клетках. Большой научный и практический интерес представляет частичное моделирование, т. е. воспроизведение не всего заболевания в цэ-лом, а только одного патол, процесса или даже фрагмента такого процесса.
В результате сложного взаимодействия продуктов многих генов и существования гомеостатических механизмов у высших позвоночных конечные эффекты разных мутантных генов могут оказаться во многом сходными. Однако это еще не говорит об однотипности действия генов, обусловливающих аномалии, и сходстве патогенеза. Следовательно, имеется больше специфических различий в первичных, чем во вторичных или конечных эффектах мутантных генов. Поэтому в большинстве случаев следует ожидать более выраженных особенностей в действии генов на молекулярном или клеточном уровне, чем на уровне целостного организма. Этим объясняется стремление экспериментаторов обнаружить первичное генетически обусловленное отклонение от нормы для того, чтобы правильно понять патогенез аномалии и четко разграничить клинически сходные формы заболеваний.
Возможность использования большого числа животных на различных стадиях развития патол, процесса имеет большое значение для уточнения и конкретизации патогенеза аномалий и разработки методов их терапии и профилактики.
Известно много мутантных линий животных, представляющих интерес как модели Н. б. человека. На нек-рых из них, в частности на линиях мышей с наследственным ожирением, иммунодефицитными состояниями, диабетом, мышечной дистрофией, дегенерацией сетчатки и т. д., проводятся интенсивные исследования. Большое значение придается активным поискам у животных аномалий, сходных с определенными Наследственными болезнями человека. Животных, у к-рых обнаружены такие аномалии, следует сохранять, т. к. они представляют большой интерес для медицины.
Библиография: Антенатальная диагностика генетических болезней, под ред. A. E. X. Эмери, пер. с англ., М., 1977;Бадалян Л. О., Таболин В. А. и Вельтищев Ю. Е. Наследственные болезни у детей, М., 1971; Барашнев Ю. И. и Вельтищев Ю. Е. Наследственные болезни обмена веществ у детей, М., 1978, библиогр.; Бочков Н. П. Генетика человека, М., 1978, библиогр.; Давиденкова Е. Ф. и Либерман И. С. Клиническая генетика, Л., 1975, библиогр.; Конюхов Б. В. Биологическое моделирование наследственных болезней, М., 1969, библиогр.; Нейфах С. А. Биохимические мутации у человека и экспериментальные подходы к их специфическому лечению, Журн. Всесоюз. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева, т. 18, №2, с. 125, 1973, библиогр.; Харрис Г. Основы биохимической генетики человека, пер. с англ., М., 1973, библиогр.; Эфроимсон В. П. Введение в медицинскую генетику, М., 1968; Кabасk М. М. Medical genetics an overview, Pediat. Clin. N. Amer., v. 24, p. 395, 1978; Knapp A. Genetisclie Stoffwechselstorungen, Jena, 1977, Bibliogr.; Lenz W. Medizinische Genetik, Stuttgart, 1976, Bibliogr.; McKusick Y. Mendelian inheritance in man, Baltimore, 1978; Medical genetics, ed. by G. Szab6 a. Z. Papp, Amsterdam, 1977; The metabolic basis of inherited diseases, ed. by J. B. Stanbury a. o., N. Y., 1972.
Ю. E. Вельтищев; Б. В. Конюхов (ген.).
По наследству могут передаваться не только внешние признаки, но и заболевания. Сбои в генах предков приводят, в итоге, к последствиям в потомстве. Мы расскажем о семи самых распространенных генетических заболеваниях.
Наследственные свойства передаются потомкам от предков в виде генов, объединенных в блоки, которые называются хромосомами. Все клетки организма, за исключением половых, имеют двойной набор хромосом, половина которого достается от матери, а вторая часть – от отца. Болезни, чей причиной служат те или иные сбои в генах, являются наследственными.
Близорукость
Или миопия. Генетически обусловленное заболевание, суть которого состоит в том, что изображение формируется не на сетчатке глаза, а перед ней. Самой распространенной причиной такого явления считается увеличенное в длину глазное яблоко. Как правило, близорукость развивается в подростковом возрасте. Человек при этом прекрасно видит вблизи, но плохо видит вдаль.
Если оба родителя близоруки, то риск развития миопии у их детей составляет свыше 50% . Если оба родителя обладают нормальным зрением, то вероятность развития близорукости составляет, не более 10%.
Исследуя близорукость, сотрудники Австралийского национального университета в Канберре пришли к выводу, что миопия присуща 30% представителей европеоидной расы и поражает до 80% уроженцев Азии, включая жителей Китая, Японии, Южной Кореи и т. д. Собрав данные более 45 тыс. человек, ученые идентифицировали 24 гена, связанных с близорукостью, а также подтвердили их связь с двумя ранее установленными генами. Все эти гены отвечают за развитие глаза, его структуру, передачу сигналов в ткани глаза.
Синдром Дауна
Синдром, получивший свое название в честь английского врача Джона Дауна, который впервые описал его в 1866 году, представляет собой одну из форм хромосомной мутации. Синдрому Дауна подвержены все расы.
Болезнь является следствием того, что в клетках присутствуют не два, а три экземпляра 21-й хромосомы. Генетики называют это трисомией. В большинстве случаев лишняя хромосома передается ребенку от матери. Принято считать, что риск рождения ребенка с синдромом Дауна зависит от возраста матери. Однако из-за того, что в целом чаще всего рожают в молодости, 80% всех детей с синдромом Дауна рождены женщинами в возрасте до 30 лет.
В отличие от генных, хромосомные нарушения являются случайным сбоем. И в семье может быть лишь один человек, страдающий подобным заболеванием. Но и здесь случаются исключения: в 3-5% случаев наблюдаются более редкие – транслокационные формы синдрома Дауна, когда у ребенка имеется более сложная структура набора хромосом. Подобный вариант болезни может повторяться в нескольких поколениях одной семьи.
Согласно информации благотворительного фонда «Даунсайд Ап», в России ежегодно рождается порядка 2500 детей с синдромом Дауна.
Синдром Клайнфельтера
Еще одно хромосомное нарушение. Примерно на каждые 500 новорожденных мальчиков приходится один с этой патологией. Синдром Клайнфельтера проявляется, как правило, после полового созревания. Страдающие этим синдромом мужчины бесплодны. Кроме того, им присуща гинекомастия – увеличение грудной железы с гипертрофией желез и жировой ткани.
Синдром получил свое название в честь американского врача Гарри Клайнфельтера, впервые описавшего клиническую картину патологии в 1942 году. Совместно с эндокринологом Фуллером Олбрайтом он выяснил, что если в норме женщины имеют пару половых хромосом ХХ, а мужчины – ХУ, то при данном синдроме у мужчин присутствует от одной до трех дополнительных Х-хромосом.
Дальтонизм
Или цветовая слепота. Носит наследственный, гораздо реже приобретенный характер. Выражается в неспособности различать один либо несколько цветов.
Дальтонизм связан с X-хромосомой и передается от матери, обладательницы «поломанного» гена к сыну. Соответственно, дальтонизмом страдают до 8% мужчин и не более 0,4% женщин. Дело в том, что у мужчин «брак» в единственной X-хромосоме не компенсируется, поскольку второй X-хромосомы, в отличие от женщин, у них нет.
Гемофилия
Еще одна болезнь, наследуемая сыновьями от матерей. Широко известна история потомков английской королевы Виктории из династии Виндзоров. Ни она сама, ни ее родители не страдали этим тяжелым заболеванием, связанным с нарушением свертывания крови. Предположительно, мутация гена произошла спонтанно, из-за того, что отцу Виктории на момент ее зачатия было уже 52 года.
От Виктории «роковой» ген унаследовали дети. Ее сын Леопольд умер из-за гемофилии в 30 лет, а две из ее пяти дочерей, Алиса и Беатриса, были носителями злосчастного гена. Одним из самых известных потомков Виктории, страдавших гемофилией, является сын ее внучки, царевич Алексей, единственный сын последнего российского императора Николая II.
Муковисцидоз
Наследственное заболевание, которое проявляется в нарушении работы желез внешней секреции. Оно характеризуется повышенным потоотделением, выделением слизи, которая накапливается в организме и мешает ребенку развиваться, а, главное, препятствует полноценной работе легких. Вероятен летальный исход из-за дыхательной недостаточности.
Согласно данным российского филиала американской химико- фармацевтической корпорации Abbott, средняя продолжительность жизни больных муковисцидозом составляет в европейских странах 40 лет, в Канаде и США – 48 лет, в России – 30 лет. Из известных примеров стоит привести французского певца Грегори Лемаршаля, умершего в 23 года. Предположительно, муковисцидозом страдал и Фредерик Шопен, скончавшийся в результате отказа легких в возрасте 39 лет.
Заболевание, упоминаемое в древнеегипетских папирусах. Характерный симптом мигрени – эпизодические или регулярные сильные приступы головной боли в одной половине головы. Римский врач греческого происхождения Гален, живший во II веке, назвал болезнь гемикранией, что переводится как «половина головы». От этого термина и произошло слово «мигрень». В 90-х гг. ХХ века было установлено, что мигрень преимущественно обусловлена генетическими факторами. Был открыт ряд генов, ответственных за передачу мигрени по наследству.
Наследственные болезни - это те заболевания, которые передаются через половые клетки от поколения к поколению. Всего существует более шести тысяч заболеваний данного вида. Примерно тысячу из них сегодня можно выявить еще до появления ребенка на свет. Также данные заболевания могут проявляться в конце второго десятка жизни, и даже после 40 лет. Главной причиной появления наследственных болезней являются мутации генов либо хромосом.
Классификация наследственных болезней
Наследственные болезни подразделяются на две группы:
Для появления аналогичного заболевания у кого-то из членов семьи, данный человек должен иметь подобную либо эту же комбинацию генов, которая уже есть у его Именно поэтому наследственные болезни связаны с наличием общих генов у родственников различной степени родства.
И доля общих родственных генов
Так как каждый родственник первой степени родства больного имеет 50% его генов, поэтому данные люди могут иметь идентичную комбинацию генов, предрасполагающую к появлению данного недуга. Родственники третьей и второй степени родства имеют несколько меньшую вероятность обладать с больным одинаковым набором ген.
Наследственные болезни - виды
Наследственная болезнь может иметь не один вид. Различают:
Существуют и иные наследственные болезни. Прежде чем приступить к их лечению, необходимо пройти полную диагностику. Врачи рекомендуют быть предельно внимательными всем будущим мамам, в семье которых есть больные с данным диагнозом. Это объясняется тем, что такие беременные должны находиться под особым наблюдением. Только в этом случае степень проявления этого заболевания у малыша можно будет свести к минимуму. Главное помнить, что любая наследственная болезнь, при медицинском вмешательстве в определенный нужный период времени, может протекать намного легче.
9.1 Понятие, классификация и особенности наследственной патологии
Патология – это любое отклонение от нормального течения биологических процессов – обмена веществ, роста, развития, размножения.
Наследственная патология – отклонение от нормы с установленным фактом наследования, то есть передачи от поколения к поколению. Следует различать врожденную патологию – присутствующую от рождения индивидуума – от наследственной патологии. Врожденная патология может быть обусловлена действием факторов внешней среды – недостатком питательных веществ и кислорода во время внутриутробного развития, родовыми травмами, инфекциями и так далее. Установление в соответствие с требованиями генетического анализа (глава II) факта наследования аномального признака является единственным основанием признания наследственного характера патологии.
Существует два типа классификации наследственной патологии. Первый (принятый преимущественно в отечественной литературе) – клинический тип. Согласно этому типу классификации существует четыре группы заболеваний:
Группа I – это собственно наследственные болезни - хромосомные и генные заболевания (синдромы Эдвардса и Патау, фенилкетонурия, муковисцедоз);
Группа II – болезни с выраженной наследственной предрасположенностью, в патогенезе которых проявление наследственных факторов определяется действием специфических внешних обстоятельств (артериальная гипертензия, сахарный диабет, подагра);
Группа III – заболевания, которые определяются преимущественно факторами внешней среды, но в патогенезе которых некоторую роль играют наследственные факторы (глаукома, атеросклероз, рак молочной железы);
Группа IV – болезни, к которым наследственность на первый взгляд не имеет отношения (пищевые отравления, переломы, ожоги).
Следует отметить, что часто используемые понятия «семейные» и «спорадические» заболевания не имеют прямого отношения к наследственности. Семейные заболевания наблюдаются у родственников, но могут быть вызваны и действием одинаковых внешних причин, например, характером питания. Спорадические случаи наблюдаются у отдельных индивидуумов, но могут быть обусловлены и редким сочетанием аллелей или возникшей de novo мутацией.
Вторая система классификации – генетическая – является общепринятой в зарубежной литературе и в последнее время находит все более частое применение и в литературе на русском языке. Согласно этой системе выделяют пять групп:
Группа I – генные болезни, определяемые мутациями в определенных генах. Это преимущественно моногенные признаки с аутосомно-доминантным, аутосомно-рецессивным, сцепленным с полом доминантным, сцепленным с полом рецессивным, голандрическим и митохондриальным типом наследования (глава II);
Группа II – хромосомные болезни, то есть геномные и хромосомные мутации (глава V);
Группа III – болезни с наследственной предрасположенностью, в патогенезе которых играют роль средовые и наследственные факторы, имеющие моногенный или полигенный тип наследования (миопия, патологическое ожирение, язва желудка).
Группа IV – генетические болезни соматических клеток, зачастую связанные со злокачественными новообразованиями (ретинобластома, опухоль Вильмса, некоторые формы лейкемии);
Группа V – болезни генетической несовместимости матери и плода, которые развиваются в результате иммунной реакции матери на антигены плода (несовместимость по резус-фактору и некоторым другим эритроцитарным системам антиген-антитело).
Наследственные заболевания могут начать свое проявление в разном возрасте. Характер манифестации (времени проявления первых симптомов болезни) является специфическим для разных форм наследственной патологии. Как правило, для наследственных заболеваний характерно хроническое (продолжительное) прогредиентное (с нарастанием степени выраженности симптомов) течение.
9.2 Хромосомные болезни
К этой группе относят заболевания, вызванные аномалиями числа или структуры хромосом. Около 1% новорожденных имеют аномальный кариотип, а среди мертворожденных встречаемость аберраций числа или структуры хромосом – 20%. Общими характерными чертами хромосомных болезней являются: низкий вес при рождении, задержка развития, низкий рост, микроцефалия, микрогнатия, нарушения остеогенеза, аномальное расположение глаз. Более подробное описание хромосомных болезней приведено в разделах 5.8 и 5.9.
9.3 Генные болезни
Генными болезнями называют патологические состояния, причиной которых являются генные мутации. Чаще всего это понятие применяют к моногенным заболеваниям.
Для этой группы характерна гетерогенность – одинаковые заболевания могут быть вызваны мутациями в разных генах. Общими принципами развития патологии на уровне генов могут быть:
Выработка аномального белкового продукта;
Отсутствие нормального белка;
Недостаточное количество нормального белка;
Избыток нормального белкового продукта.
По характеру нарушений гомеостаза (постоянства внутренней среды организма) выделяют следующие группы генных болезней:
1. 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.
Фенилкетонурия - нарушение превращения фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фенилаланингидроксилазы – аутосомно-рецессивное заболевание. Проявляется в возрасте 2-4 месяцев, первые симптомы – вялость, судороги, экзема, «мышиный» запах (запах кетонов). Постепенно развиваются тяжелые поражения головного мозга, приводящие к резкому снижению интеллекта вплоть до идиотии. Если с первых дней жизни полностью исключить (или существенно ограничить количество) фениаланин из рациона больного ребенка до полового созревания, симптомы не развиваются. Болезнь обусловлена мутациями в гене PAH , который кодирует фенилаланин-4-гидроксилазу. Ген PAH локализован в HSA12q24.1. Описано несколько десятков мутаций этого гена в разных популяциях. Существуют диагностические системы на основе ПЦР, которые позволяют выявлять гетерозиготное носительство. В последнее время разрабатываются новые подходы к лечению феникетонурии - заместительная терапия фениаланинлиазой – растительным ферментом, который катализирует расщепление фенилаланина на безвредные метаболиты, - и генная терапия путем встраивания в геном нормального гена фениаланингидроксилазы.
Алкаптонурия – аутосомно-рецессивное нарушение обмена тирозина и накопления в тканях организма (суставные хрящи, сухожилия) гомогентизиновой кислоты. Манифестация происходит в детском возрасте. Первый симптом – потемнение мочи. Часто развивается мочекаменная болезнь и пиелонефрит. Накопление продуктов распада гомогентизиновой кислоты приводит к поражению суставов (в первую очередь коленных и тазобедренных). Отмечается потемнение и повышенная хрупкость соединительной ткани. Характерно потемнение склер и ушных раковин. Мутации в гене HGD – оксидазы гомогентизиновой кислоты – являются причиной этого заболевания. Этот ген содержит 14 экзонов и локализован в HSA3q21-23. Описано около 100 различных миссенс-мутаций, мутаций типа сдвига рамки считывания и изменения сайта сплайсинга, которые связаны с этим заболеванием.
Глазо-кожный альбинизм 1 – отсутствие или существеный недостаток пигмента кожи, волос, радужной и пигментной оболочек глаза (Рисунок IX, 1).
Рисунок IX, 1. Представитель негроидной расы - альбинос. По материалам сайта http://upload.wikimedia.org/wikipediacommons/99a/Albinisitic_man_portrait
Заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования. Проявляется в различной степени депигментации кожи, волос, радужной и пигментной оболочек глаза, снижением остроты зрения, светобоязни, нистагме, частых солнечных ожогах. Различные миссенс-мутации, мутации типа сдвига рамки считывания и нонсенс мутации в гене тирозиназы (TYR , HSA11q24) ответственны за это заболевание.
2. Нарушения обмена углеводов
Галактоземия – отсутствие или существенное снижение активности фермента галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и накопление в крови галактозы и ее производных, которые оказывают токсическое действие на центральную нервную систему, печень и хрусталик глаза. В первые дни и недели жизни наблюдаются желтуха, увеличение печени, нистагм, гипотония мышц, рвота. Со временем развивается катаракта, отставание в физическом и умственном развитии. Характерна непереносимость молока.
Болезнь имеет аутосомно-рецессивный тип наследования. Несколько форм этого заболевания обусловлены различными мутантными аллелями гена GALT (галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы), локализованного в районе HSA9p13. Миссенс-мутации в разной степени снижают активность фермента, что определяет разную степень выраженности симптомов заболевания. Например, галактоземия Дурте протекает почти бессимптомно, отмечается только склонность к расстройствам печени.
Болезнь Гирке (гликогеноз I типа, гликогеновая болезнь I типа) – неспособность превращения глюкозо-6-фосфата в глюкозу, которая приводит к нарушению синтеза и разложения гликогена. Депонирование гликогена происходит, обратный процесс – нет. Развивается гипогликемия. Накопление избыточного количества гликогена в печени и почках приводит к печеночной и почечной недостаточности. Тип наследования – аутосомно-рецессивный. Причина заболевания – мутация в гене G6PC , который кодирует фермент глюкозо-6-фосфатазу. Описано 14 мутантных аллелей этого гена, которые связаны с болезнью Гирке. Существуют молекулярно-генетические тесты для выявления гетерозиготного носительства и пренатальной диагностики этого заболевания.
3. Нарушения липидного обмена
Болезнь Ниманна-Пика типов А и Б - снижение активности фермента кислой лизосомальной сфингомиелиназы, который кодируется геном SMPD1 (HSA11p15.4-p15.1). Тип наследования – аутосомно-рецессивный. Нарушение липидного метаболизма приводит к накоплению липидов в печени, легких, селезенке, нервных тканях. Характерна дегенерация нервных клеток, нарушение деятельности нервной системы, повышенный уровень холестерина и липидов в крови. Тип А летален в раннем детском возрасте. Тип Б протекает более мягко, больные как правило доживают до взрослого состояния. Разные типы обусловлены разными мутациями в гене SMPD1.
Болезнь Гоше (гликозилцерамидный липидоз) - накопление глюкоцереброзидов в клетках нервной и ретикуло-эндотелиальной системы, обусловленное дефицитом фермента глюкоцереброзидазы, которая кодируется геном GBA (HSA1q21). Относится к группе лизосомных болезней накопления. Некоторые формы заболевания проявляются в тяжелых поражениях печени, селезенки, нервной и костной тканей.
4. Наследственные болезни пуринового и пиримидинового обмена
Синдром Леша-Нихена – сцепленное с полом рецессивное заболевание, при котором резко возрастает содержание мочевой кислоты во всех жидкостях тела. Последствием этого является задержка развития, умеренная умственная отсталость, приступы агрессивного поведения с самоповреждением. Недостаточность ферментативной активности гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансферазы по причине мутаций в гене HPRT1 (HSAXq26-q27.2) лежит в основе этого заболевания. Описаны несколько мутаций в том же гене, следствием которых является подагра (нарушение пуринового обмена и отложение мочекислых соединений в тканях).
5. Нарушения обмена соединительной ткани
Синдром Марфана («паучьи пальцы», арахнодактилия) - поражение соединительной ткани вследствие мутации в гене FBN1 (HSA15q21.1), ответственном за синтез фибриллина. Наследуется по аутосомно-доминантному типу. Клиническая полиморфность заболевания объясняется большим числом мутантных аллелей, каждый из которых может проявляться в гетерозиготном состоянии. Для больных характерен высокий рост, астеническое телосложение (непропорционально длинные конечности), арахнодактилия (длинные тонкие пальцы), слабость связочного аппарата, отслойка сетчатки глаза, подвывих хрусталика, пролапс митрального клапана (Рисунок IX, 2).
Рисунок IX, 2. Синдром Марфана. По материалам сайта http://www.spineinfo.ru/infosources/case/cases_14.html.
Мукополисахаридозы - группа заболеваний соединительной ткани, связанных с нарушеним обмена кислых гликозаминогликанов (мукополисахаридов), вызванных недостаточностью некоторых лизосомных ферментов. Эти заболевания относят к лизосомным болезням накопления. Они проявляются в различных дефектах костной и соединительной тканей. Мукополисазаридоз типа I (синдром Хурлера) – аутосомно-рецессивное заболевание, возникающее в результате дефицита фермента альфа-L-идуронидазы из-за мутаций в гене IDUA (HSA4q16.3). Это приводит к накоплению белково-углеводных комплексов и жиров в клетках организма. В результате у больных наблюдается малый рост, существенная задержка умственного развития, увеличение печени и селезенки, пороки сердца, помутнение роговицы, деформация костей и огрубение черт лица (Рисунок IX, 3).
Рисунок IX, 3. Синдром Хурлера. По материалам сайтаhttp://medgen.genetics.utah.edu/photographs/pages/hurler_syndrome.htm.
Мукополисахаридоз типа II (синдром Хантера) – сцепленное с полом рецессивное заболевание, которое обусловлено дефектом фермента идуронатсульфотазы из-за мутации в гене IDS (HSAXq28). Веществами накопления являются дерматан- и гепарансульфаты. Характерны грубые черты лица, скафоцефалия, шумное дыхание, низкий грубый голос, частые острые респираторные вирусные инфекции (Рисунок IX, 4) . В возрасте 3-4 лет появляются нарушения координации движений - походка становится неуклюжей, дети при ходьбе часто падают. Для больных характерны эмоциональная лабильность и агрессивность. Наблюдаются также прогрессирующая тугоухость, узелковые поражения кожи спины, остеоартриты, поражения роговицы.
\ 
Рисунок IX, 4. Синдром Хантера. По материалам сайта http://1nsk.ru/news/russia/23335.html.
Мукополисахаридоз типа III (синдром Санфилиппо, болезнь Санфилиппо)- заболевание, вызванное накоплением гепарансульфата. Для него характерна генетическая гетерогенность – существуют 4 типа этой болезни, вызванные мутациями в 4-х разных генах, кодирующих ферменты, участвующие в метаболизме накапливаемого вещества. Первые симптомы болезни в виде нарушений сна появляются у детей старше 3 лет. Постепенно развивается апатия, отмечается задержка психомоторного развития, нарушения речи, черты лица становятся грубыми. Со временем дети перестают узнавать окружающих. Для больных арактерны задержка роста, контрактуры суставов, гипертрихоз, умеренная гепатоспленомегалия. В отличие от синдромов Хурлера и Хантера при болезни Санфилиппо преобладает умственная отсталость, а поражения роговицы и сердечно-сосудистой системы отсутствуют.
Рисунок IX, 5. Синдром Санфилиппо. По материалам сайта http://runkle-science.wikispaces.com/Sanfilippo-syndrome.
Фибродисплазия (оссифицирующий миозит, параоссальная гетеротопическая оссификация, болезнь Мюнхеймера) - заболевание соединительной ткани, связанное с ее прогрессирующим окостенением в результате мутации в гене ACVR1 (HSA2q23-q24), который кодирует рецептор активина А. Тип наследования – аутосомно-доминантный. Заболевание проявляется врожденными дефектами развития - прежде всего искривленными большими пальцами стоп и нарушениями в шейном отделе позвоночника на уровне позвонков с2 - с7. Заболевание имеет прогредиентный характер, приводит к значительным нарушениям функционального состояния опорно-двигательного аппарата, глубокой инвалидизации больных и смерти преимущественно в детском и молодом возрасте (Рисунок IX, 6). Болезнь еще называют «болезнь второго скелета», так как там где в организме должны происходить штатные противовоспалительные процессы, начинается рост кости.
Рисунок IX, 6. Фибродисплазия. По материалам сайта http://donbass.ua/news/health/2010/02/15.
6. Нарушения циркулирующих белков
Гемоглобинопатии - наследственные нарушения синтеза гемоглобина. Различают две группы гемоглобинопатий. Для первой характерно изменение первичной структуры белка глобина, что может сопровождаться нарушениями его стабильности и функции (например, серповидноклеточная анемия ). При гемоглобинопатиях второй группы структура гемоглобина остается нормальной, снижена лишь скорость синтеза глобиновых цепей (например, β -талассемия ).
7. Нарушения обмена веществ в эритроцитах
Наследственный сфероцитоз - врождённая недостаточность липидов оболочки эритроцитов. Для заболевания характерен аутосомно-доминантный или аутосомно-рецессивный тип наследования в зависимости от мутации гена SPTA1 (HSA1q21), который кодирует эритроцитарный α-1 спектрин. Аномалия этого белка приводит к повышению концентрации ионов натрия внутри эритроцита, и проникновению в него избытка воды из-за повышения осмотического давления. Вследствие этого образуются сферические эритроциты – сфероциты, которые в отличие от двояковогнутых нормальных эритроцитов, не обладают способностью изменять форму в узких участках кровотока, например при переходе в синусы селезенки. Это приводит к замедлению продвижения эритроцитов в синусах селезенки и отщеплению части мембраны эритроцита с образованием микросфероцитов. Разрушенные эритроциты поглощаются макрофагами селезенки. Гемолиз эритроцитов приводит к гиперплазии клеток пульпы и увеличению селезенки. Одним из основных клинических симптомов является желтуха. Основными симптомами наследственного сфероцитоза являются увеличение селезенки (обычно выступает из-под подреберья на 2 - 3 см) и желтуха. Иногда наблюдаются признаки замедленного развития, нарушения лицевого скелета, башенный череп, седловидного носа, высокого стояния неба, нарушения расположения зубов, узких глазниц.
8. Наследственные болезни обмена металлов
Болезнь Коновалова-Вильсона (гепатоцеребральная дистрофия) – аутосомно-рецессивное нарушение метаболизма меди, приводящее к тяжелейшим поражениям центральной нервной системы и внутренних органов. Заболевание обусловлено низким или аномальным синтезом церулоплазмина (белка, транспортирующего медь) из-за недостаточности ферментативной активности медь-переносящей АТФазы. Мутации (их описано около 200) в гене ATP7B (HSA13q14-q21) приводят к изменениям β-полипептида этого фермента, что является генетической основой этой патологии. Основную роль в патогенезе играет нарушение обмена меди, её накопление в нервной, почечной, печёночной тканях и роговице, вследствие чего происходит токсическое повреждение медью данных органов. В печени формируется крупноузловой или смешанный цирроз. В почках в первую очередь страдают проксимальные канальцы. В головном мозге поражаются в большей степени базальные ганглии, зубчатое ядро мозжечка и черная субстанция.
9. Нарушения всасывания в пищеварительном тракте
Муковисцидоз (кистозный фиброз) - аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся поражением желез внешней секреции, тяжёлыми нарушениями функций органов дыхания и желудочно-кишечного тракта. Причиной являются мутации гена CFTR (HSA7q31.2), который кодирует трансмембранный регулятор кистозного фиброза. Заболевание характеризуется поражением желез внешней секреции, тяжёлыми нарушениями функций органов дыхания и желудочно-кишечного тракта.
Непереносимость лактозы (гиполактазия) – аутосомно-рецессивное патологическое состояние плохого усвоения лактозы (молочного сахара), генетической основой которого являются мутации в регуляторной и кодирующей областях гена LCT (HSA2q21), который кодирует лактазу. Этот фермент экспрессируется преимущественно в ресничных клетках кишечника и отвечает за расщепление лактозы на галактозу и глюкозу. Основными симптомами лактазной недостаточности являются метеоризм, боли в животе, диарея, рвота. У детей лактазная недостаточность может проявляться хроническими запорами, беспокойством и плачем после еды. В разных популяциях человека частоты мутантных аллелей варьируют от 1 до 100%.
10. Гормональные нарушения
Тестикулярная феминизация (синдром Морриса) – сцепленное с полом рецессивное заболевание, когда при мужском кариотипе (46, XY) проявляется женский фенотип. Экспрессивность варьирует. При неполной феминизации гонады развиваются по мужскому типу, но некоторые половые признаки соответствуют женскому полу с разной степенью выраженности - гипертрофированный клитор, неполное закрытие шва мошонки, мошонкообразные большие половые губы, укороченное влагалище (Рисунок IX, 7). При полной феминизации основным симптомом является отсутствие менструаций и полового оволосения при хорошо развитых молочных железах и женском фенотипе. Причиной заболевания являются различные мутации в гене AR (HSAXq11-q12), который кодирует рецептор андрогена.
Рисунок IX, 7. Вид наружных половых органов при неполной тестикулярной феминизации. По материалам сайта http://www.health-ua.org/img/woman/tabl/8_17.jpg.
Андрогенитальный синдром (женский псевдогермафродитизм) – эндокринное нарушение с аутосомно-рецессивным типом наследования, при котором больная имеет наружные половые органы мужского типа и женскую гормональную структуру. У больных увеличен клитор, который становится похож на мужской половой член с одним уро-генитальным отверстием, отсутствует наружный вход во влагалище, малые половые губы отсутствуют, большие губы похожи на «разрубленную» мошонку. При этом внутренние половые органы могут иметь нормальный вид. Генетической основой заболевания являются мутации гена CYP21 (HSA6q21.3), который кодирует фермент 21-гидроксилазу группы цитохрома П450, участвующий в синтезе гормонов альдостерона и кортизола.
9.4 Молекулярные маркеры в изучении наследственной патологии
Значительная часть наследственных болезней и болезней с наследственной предрасположенностью имеют не моногенную природу. Их можно отнести к количественным признакам, то есть тем, которые имеют непрерывный ряд изменчивости и могут быть измерены – например, рост, вес, длина конечностей. Аллели большого числа генов вносят вклад в проявление таких признаков, поэтому их называют полигенными. Проследить их наследование и выявить гены, аллели которых участвуют в патологических процессах, можно при помощи генетических маркеров. Выявление сцепленного наследования (ассоциации) фенотипических признаков с генетическими маркерами позволяет найти районы хромосом, оказывающие решающее влияние на изучаемые процессы (позиционное клонирование), и получить надежные системы для молекулярной диагностики (молекулярное маркирование). В настоящее время наиболее распространенными маркерами в генетике человека являются микросателлитные локусы (рисунок IX, 8; раздел 8.1) и мононуклеотидные полиморфные сайты – SNP (рисунок IX, 9), основные особенности которых показаны в таблице IX, 1.
Анализ экспрессии генов (всех или группы) на биочипах в тканях, имеющих отношение к определенному наследственному заболеванию, в норме и патологии часто позволяет выявить гены-кандидаты для изучаемой болезни. Хромосомную локализацию последовательностей ДНК, влияющих на количественный признак (QTL), можно определить на основе совместного наследования с несколькими близко расположенными маркерами. Если удается найти маркеры, ограничивающие QTL с двух сторон, то на основе данных геномного сиквенса (разделы 7.7 и 8.4) можно составить список генов, являющихся позиционными кандидатами для QTL изучаемого заболевания. При одновременном использовании анализа экспрессии и исследования ассоциаций заболевания с молекулярными маркерами можно определить наиболее вероятные гены-кандидаты – те, которые окажутся в обоих списках.
Степень восприимчивости к определенным лекарственным препаратам и эффективность их применения варьирует в широких пределах. При одном и том же заболевании подходящий для конкретного индивидуума препарат часто подбирают методом проб и ошибок. Кроме потери времени такой подход иногда наносит непоправимый вред здоровью. В настоящее время для большого количества лекарственных средств разработаны системы маркеров на основе SNP, позволяющие a priori (до опыта) предсказать реакцию индивидуального организма на то или иное химическое вещество. Ассоциации отдельных аллельных вариантов ДНК-маркеров с особенностями биохимических реакций являются основой индивидуальной терапии (Рисунок IX, 10).
Рисунок IX, 8. В микросателлитных локусах единицей изменчивости является группа нуклеотидов.
Рисунок IX, 9. Вмононуклеотидных полиморфных сайтах (SNP) единицей изменчивости является один нуклеотид.
Таблица IX, 1. Сравнение основных характеристик SNP и микросателлитов.
Рисунок IX, 10. Принцип подбора индивидуальной терапии на основе полиморфизма мононуклеотидных повторов - SNP.
Контрольные вопросы и задания к главе IX
1. К какой группе наследственных заболеваний можно отнести муковисцедоз?
2. Может ли у гетерозиготы по мутации гена SPTA1 быть наследственный сфероцитоз?
3. Какое наследственное заболевание вызвано накоплением гепарансульфата?
4. Почему число возможных аллелей SNP четыре?
Дополнительная литература к главе IX
Н.П. Бочков. Клиническая генетика // М.: Гэотар-Мед. 2002. – 457 С.
Ученые утверждают, что внешний вид человека, состояние здоровья и прочие индивидуальные особенности зависят от двух главных факторов: генетики и влияния окружающей среды. Причем на долю генетики приходится 70%.
Большинство заболеваний в той или иной мере связаны с наследственностью: иногда из-за генетики повышается риск развития определенной болезни, но есть и ряд недугов, непосредственно связанных с поломкой в генетическом аппарате.
Однако не все потеряно: у каждого из нас есть шанс повлиять на свою судьбу, ведь 30% здоровья зависит от образа жизни, характера питания, физических нагрузок и усилий врачей.
Врожденные и наследственные болезни - не одно и то же, хотя и те, и другие берут начало с момента рождения младенца.
Врожденные болезни формируются в результате нарушения течения беременности, влияния алкоголя, никотина, некоторых лекарств и заболеваний ( , вирусный гепатит, ). При этом плод изначально был здоров.
Болезни с наследственной предрасположенностью не оставляют ребенку даже призрачного шанса. В этом случае поломка происходит гораздо раньше - на этапе передачи генетического материала от родителей к детям.
Второй особенностью наследственных недугов является невозможность полного излечения. Пневмонию и ангину можно вылечить приемом антибиотиков, воспаленный аппендикс или желчный пузырь - удалить. А вот исправить генетический материал пока не представляется возможным. Ученые пытаются исправлять генетический материал, но до внедрения наработок в широкую практику пока далеко.
Единственным возможным способом лечения наследственных болезней является терапия, направленная на устранение симптомов и улучшение качества жизни. В ряде случаев дает эффект медикаментозная профилактика обострений, но прогноз все равно остается неутешительным. Наследственные болезни, к великому сожалению, до сих пор неизлечимы.
Близорукость - самая частая наследственная болезнь.
Это, пожалуй, одна из наиболее распространенных болезней, напрямую передающихся по наследству. Конечно, неправильная поза при чтении, частый просмотр телевизора, ежедневное многочасовое сидение перед экраном ноутбука и отсутствие в рационе достаточного содержания витамина А тоже играют роль в ухудшении зрения.
Однако в одном и том же классе школы найдутся дети, которые ведут себя одинаково - при этом один уже в очках, а другой четко видит. Главная причина близорукости - отягощенная наследственность.
Причина болезни - особенность мышц, способствующих вытягиванию глазного яблока. В результате изображение фокусируется не на сетчатке глаза, а ближе, и человек видит нечетко.
Если мать или отец страдали миопией, то вероятность передачи ребенку составляет 30-40%, а если оба - то 70%. Заболевание чаще проявляется в период активного роста - в подростковом возрасте, но заболеть может уже и младший школьник.
Это классическое наследственное заболевание. Существуют несколько подвидов гемофилии, при которых поломка приводит к нарушению выработки отдельных факторов свертывания. Степень тяжести также неодинакова. Выделяют три вида заболевания: гемофилия А, В и С.
Мутация, которая привоит к гемофилии, сцеплена с X хромосомой. У женщин две X хромосомы, поэтому, если в одной из них есть эта аномалия, то дама не болеет, а просто становится носительницей. История насчитывает всего 60 случаев, когда патология затрагивала сразу две хромосомы, и женщина заболевала.
Практически все больные гемофилией - мальчики, ведь у них одна Х хромосома. Одним из самых известных гемофиликов был малолетний царевич Алексей Николаевич. Ко дню расстрела в 14 лет мальчик находился в крайне тяжелом состоянии.
Тромбофилия - патологическое состояние, при котором повышается свертываемость крови. Есть множество разновидностей тромбофилии, при которых мутации происходят в отдельных звеньях свертывающей системы (например, дефицит антитромбина, протеина C и S, и антифосфолипидный синдром).
Многим кажется, что это состояние редкое и их оно не коснется. И, тем не менее, именно тромбофилия часто приводит ишемическим инфарктам, инсультам, тромбоэмболиям легочной артерии, тромбозам сосудов у людей до 40 лет.
Нередко тромбофилию выявляют при обследовании по поводу привычных выкидышей и не вынашивания беременности у женщин. К сожалению, велика вероятность, что данное состояние унаследуют дети больных.
Этот недуг встречается у одного из 2500 новорожденных, что не так уж и редко. Муковисцидоз наследуется по аутосомно-рецессивному типу. То есть для того, чтобы родился больной ребенок, малыш должен получить неправильный ген от матери и отца одновременно.
От 2 до 5% людей во всем мире являются носителями муковисцидоза, и даже понятия об этом не имеют. Если они встретят такого же, как он, то могут родить больного ребенка с вероятностью 25%.
Муковисцидоз связан со снижением выработки секрета всеми железами организма. В результате нарушается работа дыхательной и пищеварительной системы. В частности, не выделяется секрет из просвета бронхов при респираторных заболеваниях, и отсутствует выработка ферментов для переваривания пищи поджелудочной железой.
Лечение заключается лишь в заместительной терапии, а прогноз остается неблагоприятным. В Европе такие люди доживают до 40 лет, в России - максимум до 28.
Это страшное заболевание включает в себя сразу несколько подвидов (Эрба-Рота, Ландузи, Дюшенна). Суть болезни заключается в прогрессирующей мышечной слабости, постепенно приводящей к полному обездвиживанию человека.
Однако, учитывая тот факт, что болезнь передается с рецессивным геном, ребенок с миодистрофией может родиться у внешне здоровых родителей Достаточно, чтобы вероятность носительства у родителей составила 25%.
Как правило, первые признаки миопатии Дюшенна врачи выявляют в возрасте 6 месяцев. Иногда их даже «списывают» на осложнение вакцинации АКДС, что в корне неверно, ведь болезнь наследственная. Юношеская форма Эрба-Рота дебютирует в 14-16 лет.
Лечение миодистрофии симптоматическое, и направлено лишь на улучшение качества и максимального продления жизни.
Ученым пока не известны способы излечения генетических заболеваний, однако такие попытки предпринимаются по всему миру.
Предотвратить появление наследственных болезней на сегодняшний день невозможно. Однако можно пройти обследование на наиболее распространенные виды мутаций, и выявить вероятность рождения ребенка с патологией в конкретной паре.
Дальше многое зависит от поведения родителей. Изменение образа жизни, конечно, не повлияет на генетический материал, однако в ряде случаев снижает риск тяжелых проявлений болезни.
Поэтому не стоит бояться генетических тестов: чем раньше будет поставлен диагноз, тем легче будет помочь ребенку.
Если вы не знаете, в какую лабораторию обратиться, медицинский консьерж Medical Note бесплатно подберет лабораторию, в которой можно сделать генетический тест на врожденные болезни по приемлемой цене.
