Лекция: НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ГЕННЫЕ БОЛЕЗНИ

Генные болезни — это те заболевания, которые вызываются генными мутациями. Последние передаются из поколения в поколение без изменений.

Существует более 2000 разнообразных наследственных заболеваний человека, характеризующихся различными нарушениями обмена веществ, системы крови, органов чувств, нервной и других систем. Общая частота генных болезней в популяциях равна примерно 1-2 %, в то время как отдельные формы наследственной патологии встречаются значительно (в десятки – сотни — тысячи раз) реже.

Возникшие под влиянием мутагенов в гене мутации обычно приводят как к количественным, так и качественным нарушениям в синтезируемом ферменте, белковом продукте. Это обязательно сказывается в виде того или иного нарушения структуры, метаболизма и функций, соответствующего той или иной картине наследственной патологии (рис.9-1). Таким образом в патогенезе генных болезней особое место занимают, во-первых, наследственные ферментопатии (энзимопатии) — наследственные заболевания, обусловленные отсутствием какого-либо фермента или существенным изменением его активности, во-вторых, те или иные структурные нарушения клеток.

Развитие патологических, как и нормальных наследственных признаков можно выразить общей схемой: ген ® фермент ® биохимическая реакция ® признак.

Наследственные болезни клинически могут обнаруживаться в различном возрасте, что зависит не только от степени, локализации и характера изменения наследственного аппарата, но и от условий жизни (питания, работы, отдыха, состояния окружающей среды, вида и характера повреждений и др.).

В зависимости от количества генных мутаций выделяют моногенные и полигенные болезни.

Моногенныеявляются истинно наследственными заболеваниями (с полностью сформированным дефектом метаболизма, структуры и функции), передающимися в ряду поколений.

Полигенныечаще относятся к болезням с наследственным предрасположением (с незначительным дефектом метаболизма, структуры и функции), причем эта предрасположенность обычно является многофакторной.

Принципиально каждый из имеющихся у человека около 70000 генов может мутировать, а значит приводить к появлению нового или исчезновению имеющегося белка. В связи с этим можно полагать, что количество наследственных болезней, вызванных генными мутациями, может быть значительно больше выявленных к настоящему времени.

Для многих генных болезней идентифицирован первичный аномальный продукт гена или ведущее патогенетическое звено на биохимическом уровне. Последние классифицируют в зависимости от вида пораженных (измененных) белков: структурных, транспортных, ферментных. Например, при синдроме Элерса-Данлоса изменяется молекулярная структура коллагена. Это приводит к повышенной эластичности кожи, подвижности суставов, растяжимостью хорд сердечных клапанов, а также подвывихом хрусталика, отслойкой сетчатки. Поражение транспортных белков (диаминокислот: лизина, аргинина, орнитина) отмечается при лизинурической непереносимости белка.

Наиболее обширную и хорошо изученную группу моногенных заболеваний составляют энзимопатии. Исходя из гипотезы «один ген — один фермент» уже расшифрованы многие дефекты ферментов, обусловившие нарушения обмена углеводов (гликогена), липидов, белков, в том числе гликопротеидов, аминокислот, гормонов и др.

Следует, однако, указать, что у многих моногенных наследственных болезней до сих пор не выявлены первичные биохимические дефекты (например, при ахондроплазии — наследственной болезни костной системы, проявляющейся низким ростом, аномальным развитием хрящевой ткани, особенно в эпифизах трубчатых костей. При нормальной длине туловища больные имеют укороченные, деформированные и бугристые конечности).

Как аномалии, так и болезни могут наследоваться по аутосомно-доминантному типу, аутосомно-рецессивному типу, а также сцеплено с полом (т.е. передаваться с половой, главным образом, с Х- хромосомой).

9.3.1. Виды и пути передачи наследственной патологии

По аутосомно-доминантному типу (рис.9-2) наследуются обычно не опасные для жизни изменения, аномалии, а также болезни и синдромы, представляющие различную степень опасности для организма.

К аномалиям относятся:короткопалость, многопалость, сросшиеся пальцы, искривление ногтей, костей, ушных раковин, близорукость, дальнозоркость, астигматизм и др.

К болезням относятся: врожденные катаракта, глаукома, отосклероз, мышечная атрофия, мышечная дистрофия, полипоз толстой кишки, серповидноклеточная анемия (HbS), муковисцедоз, талассемия, хондродистрофии, ахондроплазии, ретинобластома и др.

К синдромам относятся:

§ синдром Марфана (подвывих хрусталика, паучьи пальцы, аневризма аорты, возникающие из-за нарушения синтеза белков в соединительно-тканных структурах),

§ синдром Гольденара (расщепление губы и неба, множественные базально-клеточные карциномы, кисты челюсти, аномалии скелета),

§ синдром Горлина (расщепление губы и неба, односторонняя дисплазия ушной раковины, аномалии позвоночника, сердца, почек и гениталий),

§ синдром акроостеолиза (расщепление неба, «растворение» концевых фаланг с утолщением пальцев, низкий рост, преждевременное выпадение зубов, долихоцефалия),

§ синдром ключично-черепной дисплазии (расщепление неба, широкий свод черепа (незаращенные роднички на черепе, маленькое лицо, отсутствие ключиц) и др.

Эти аномалии, заболевания и симптомы могут передаваться по типу как полного, так и неполного доминирования.

Степень проявления доминантного признака в фенотипе может быть различной (незначительной или сильной). Последнее определяется не только генетическими факторами, но и факторами внешней среды.

Рис. 9-2.Аутосомно-доминантный тип наследования

По аутосомно-рецессивному типу(рис.9-3) передается большинство наследственных болезней, которые развиваются у гомозиготных детей, оба родителя которых являются гетерозиготными носителями патологического признака и фенотипически здоровы.

Проявление патологического гена характеризуетсяпенетрантностью(вероятностью фенотипического проявления гена — отношением числа больных особей к числу носителей генов) и экспрессивностью (степенью развития признака, контролируемого данным геном). Патологический ген чаще всего встречается у детей, имеющих кровное родство родителей, обладающих одинаковым рецессивным патологическим признаком.

Рис. 9-3. Аутосомно-рецессивный тип наследования

По аутосомно-рецессивному типу передается аномалия в виде альбинизма (отсутствие пигмента в коже, волосах, радужке глаза из-за отсутствия тирозиназы, в норме превращающей тирозин в меланин). По данному типу передается много наследственных аутосомно-рецессивных заболеваний, таких как: врожденная глухонемота, идиотия со слепотой, шизофрения, сахарный диабет, полная цветовая слепота, микроцефалия и др.

Очень часто по аутосомно-рецессивному типу передаются различные нарушения обмена веществ:

§ фенилкетонурия (основу которой составляет понижение активности глюкозоаланингидроксилазы, что приводит к накоплению l-фенилаланина в тканях из-за блокады его перехода в тирозин),

§ генерализованный гликогеноз (понижение активности глюкозо-6-фосфатазы органов, из-за чего гликоген накапливается в тканях),

§ галактоземия (возникает из-за дефекта лактазы — фермента, расщепляющего лактозу; характеризуется также увеличением печени, развитием катаракты и психических отклонений),

§ сфинголипидоз (возникает из-за отсутствия фермента сфинголипазы в клеточных мембранах, способствует отложению холестерина и нарушению обмена липидов как мембранных сосудов, так и других клеточных структур; сопровождается гибелью детей в возрасте до 5 лет,

§ дефицит пиридоксина — витамина В6 (приводит к нарушению обмена белков, аминокислот, липидов, ферментов, развитию гипохромной анемии, эпитептиформных судорог и др.)

§ адреногенитальный синдром: генетически обусловленная блокада синтеза глюкокортикоидных гормонов в коре надпочечников (возникает в результате дефицита А-В-гидроксилазы), сопровождающаяся увеличением в последней продукции андрогенов. Это приводит к маскулинизации девочек и преждевременному половому созреванию мальчиков.

Наследование болезни, сцепленное с полом, связанно, главным образом, с половой Х-хромосомой (рис.9-4).

Большинство наследственных болезней (тех или иных патологических признаков), связанных с полом, передаются рецессивно. Таких болезней насчитывается около 100. Женщина-носительница патологического признака сама не страдает, так как здоровая Х-хромосома доминирует и подавляет Х-хромосому с патологическим признаком, т.е. компенсирует неполноценность данной хромосомы. При этом болезнь проявляется у лиц мужского пола.

По рецессивному сцепленному с Х- хромосомой типу, передаются: дальтонизм (красно-зеленая слепота), атрофия зрительных нервов, куриная слепота, миопия Дюшена, синдром «курчавых волос» (возникает в результате нарушенияобмена меди, повышения ее содержания в тканях. Проявляется слабоокрашенными, редкими и выпадающими волосами, умственной отсталостью и т.д.), дефект ферментов переводящих пуриновые основания в нуклеотиды (сопровождается нарушением синтеза ДНК в виде синдрома Леша-

Рис. 9-4. Наследование, сцепленное с полом

Кайана, проявляющегося умственной отсталостью, агрессивным поведением, членовредительством),гемофилия А (в результате недостатка антигемофильного глобулина — фактора. VIII), гемофилия В (в результате дефицита фактора Кристмаса — фактора IХ) и т.д.

По доминантному сцепленному с Х-хромосомой типу передаются гипофосфатемический рахит (не поддающийся лечению витамином D2 и D3), коричневая эмаль зубов и др. Данное заболевание развивается у лиц и мужского, и женского пола.

Болезни с наследственным предрасположениемвозникают у лиц, имеющих незначительную неполноценность той или иной наследственной структуры, которая в условиях нормальной жизнедеятельности клинически не проявляется (т.к. способна компенсироваться).

Однако под влиянием различных неблагоприятных внешних воздействий (тех или иных значительных нагрузок) эта наследственная неполноценность реализуется в виде определенного полома метаболических процессов, структуры и функции, способного привести к развитию соответствующего заболевания. Значимую роль в наследственной предрасположенности обычно играют измененные конституция, реактивность организма, а также различные отрицательные влияния внешней среды и др. Эти заболевания представляют довольно обширную группу (по данным ВОЗ составляют более 90 %) наследственной патологии, отличающихся многообразием своих проявлений. Заболевания с наследственным предрасположением могут быть моногенными, но чаще полигенными (т.е. вызываться мутацией соответственно одного, либо многих генов) и вызываться разными патогенными для организма факторами (грязные воздух, вода, пища; непереносимость молока, молочных продуктов, лекарств и т.д.). Неслучайно эти заболевания называются мультифакторными. Например, часто встречаемая в разных странах мира непереносимость различными людьми молока, молочных продуктов и молочной пищи обычно обусловлена аутосомно-рецессивным признаком непереносимости глюкозы из-за отсутствия или угнетения b-галактозидазы в кишечнике гомозитотных организмов.

К болезням с наследственной предрасположенностью относятся: сахарный диабет, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гипертоническая болезнь, атеросклероз, подагра, туберкулез, бронхиальная астма, шизофрения, псориаз, коллагенозы и другие формы патологии

.