Genetické nemoci: příčiny, příklady, klasifikace. Mechanismus výskytu onemocnění genů

Genetické nemoci (fotografie některých z nich budou uvedeny v článku později) jsou speciální skupinou patologických onemocnění charakterizovaných různými klinickými projevy. Základem jejich sdružování je etiologické posouzení a následně zákony o jejich přechodu v populaci a v rodinách. Dále se blíže podíváme na to, jaké jsou geny a chromozomální onemocnění.

Obecné informace

Vzhledem k tomu, že mutace jednotlivých genů jsou etiologickým faktorem vývoje onemocnění, vzory, kterými jsou zděděny, odpovídají Mendeleyovským principům rozštěpení u potomků. "Chování" některých mutací někdy neodpovídá pravidlům Mendeleev-Morgan. To může být způsobeno fenotypovými faktory (např. Sterilitou, mortalitou). Dále zvažte mechanismy výskytu onemocnění genů.

Mutace

V souladu s četnými studiemi o genomu lidí obecně a dědičných chorobách vědci mluví o rozmanitosti změn. Existuje mnoho typů mutací, které způsobují patologii. Patří mezi ně zejména nesmysl, missense, nárůst počtu opakování trinukleotidů, porušení splicingu, vymazání a podobně. Všechny tyto mutace mohou působit jako příčiny onemocnění genů. Stejná patologie je často způsobena různými typy mutací. To je naznačeno některými příklady onemocnění genů. Takže u cystické fibrózy jsou popsány asi dvacet mutací, které ji provokují. Celkem asi tisíc. U fenylketonurie bylo zjištěno více než třicet mutací.

Mendeleevovy principy

Monogenní choroby jsou předávány dalším generacím v souladu s řadou zákonů. Vzhledem k tomu je pro ně možné určit jeden ze tří existujících typů vzhledu patologie. Monogenní onemocnění tvoří nejrozsáhlejší skupinu. Typ přechodných patologií může být autosomálně dominantní, autosomálně recesivní a sexuálně spojený. Bylo také zjištěno, že mutace v různých částech genu vyvolávají různé nemoci. Existuje tedy familiární choroba Hirschsprung, dvě formy polyendokrinní adenomatózy, familiární karcinom medulární štítné žlázy. Všechny tyto příklady onemocnění lidského genu jsou spojeny s mutací mutace na různých místech.

Syntéza proteinů

Její regulace probíhá na několika úrovních. Zejména je to translační, transkripční a pre-transkripční. Mutace, která vyvolávají onemocnění lidského genu, mohou ovlivnit embryonální, transportní a strukturní proteiny, stejně jako enzymy. Pravděpodobně na všech úrovních, které jsou způsobeny určitými enzymatickými reakcemi, existuje riziko vrozených anomálií.

Pokud vezmeme v úvahu, že člověk má asi 30 až 40 tisíc genů, z nichž každý je schopen mutovat, řídit syntézu bílkovin a pro mnoho z nich je typické alternativní sestřih, pak by se mohlo dojít k závěru, že musí existovat alespoň několik nemoci. Ve skutečnosti, pro více než polovinu prvků, změny v primární struktuře způsobují buněčnou smrt. Z tohoto důvodu se mutace nemohou přeměnit na onemocnění genů. Takové proteiny poskytují základní buněčné funkce, čímž se zachovává stabilita organizace druhu.

Formy vývoje patologií

Podle statistik se v současnosti nacházejí lidské genetické choroby ve velkém množství. Je jich několik tisíc. Toto množství odpovídá fenotypickému (klinickému) pohledu. V genetickém smyslu jsou mnohem víc. Vzhledem k patologii jako pachové vlastnosti organismu mluvíme o úplných formách. Jsou způsobeny mutací gamety - změny v zárodečných buňkách, mohou být nové nebo převedeny z předchozích generací. V těchto případech je přítomnost patologických genů zaznamenána ve všech buňkách v těle.

Přesto je teoreticky možné představit vývoj tvarů mozaiky. Jejich vzhled je podobný chromozomálním patologiím. Jakékoliv mutace se mohou objevit v počátečních stadiích rozdrcení zygotů jedné z buněk. V takovém případě se nemoc stane mozaikou. U některých buněk bude mít pacient normální alelu aktivní a u jiných pacientů patologický nebo mutantní. Pokud je změna dominantní, projeví se v určitých buňkách a pravděpodobně způsobí méně závažné onemocnění genů. V recesivním typu se projevuje pouze v zygote. Mělo by se také říci, že možnost dvou recesivních změn v jednom lokusu z homologních chromozomů pro jednoho somatických buněk velmi malá.

Klasifikace onemocnění genů

Stejně jako u jiných skupin patologií je to velmi mnohočetné a podmíněné. Jako základ pro separaci lze použít patogenetický, klinický nebo genetický princip. Ve své aplikaci se berou v úvahu různé faktory, které umožňují rozdělit patologie na skupiny. To na druhou stranu přispívá k určení typu pomoci v každém případě.

Genetický princip

V souladu s tím jsou patologie rozděleny do několika skupin. Každý má svůj vlastní typ dědictví. Tak jsou izolovány autosomálně recesivní, autozomálně dominantní, X-vázané recesivní a dominantní, y-vázané a mitochondriální druhy. Genetické dědičné onemocnění jednoho nebo druhého naznačují vhodná léčebná opatření.

Klinické hodnocení

V souladu s tímto znakem jsou onemocnění genů rozdělena podle orgánu nebo systému, který je nejvíce zapojen do patologického procesu. Přidělit nemoci nervové, neuromuskulární, kardiovaskulární povahy. Existují génová onemocnění oka, endokrinní systém, muskuloskeletální systém, orgány urogenitálního a gastrointestinálního traktu. Existují také patologie duševní a kožní povahy, plicní léze.

Pro řadu patologických skupin byly stanoveny i speciální podmínky: oční, neurologické, dermatogenetické a další. Klinický princip je velmi podmíněný. Řada patologií u některých pacientů je výraznější v jednom systému, v druhém - v druhém. V tomto případě lze uvést následující příklady onemocnění lidského genu: cystická fibróza postihuje hlavně plic nebo gastrointestinální trakt, neurofibromatóza prvního typu se projevuje buď nádory nervových mozkových kmenů nebo kožní změny (neurofibromy, pigmentové skvrny).

Třetí typ oddělení patologií

Na základě patogenetického principu onemocnění jsou rozděleny do tří skupin. Patologie jsou distribuovány v souladu s tím, co se projevuje v hlavním spojení. Genetické choroby metabolismus vrozené malformace Existují také kombinované patologické stavy. První skupina obsahuje řadu kategorií. Rozlišují tedy nemoci metabolismu aminokyselin, sacharidů, lipidů, vitamínů a dalších látek.

Obecné vzory

Začátek patogeneze každého genového onemocnění a jeho klíčový bod je charakterizován primárním účinkem mutantní alely. V tomto ohledu mohou být hlavní vazby zastoupeny určitým způsobem: mutantní alela je primární patologický produkt (kvantitativně nebo kvalitativně) - řetězec dalších biochemických reakcí - buňky - orgány a systémy - organismus.

Takový vzor je považován za hlavní a společný pro všechny genetické choroby. Mutace mohou vyvolat patologii pomocí různých páček. Týkají se tedy posttranslačního zpracování, tvorby buněčných kompartmentů, funkce proteinových sloučenin a interakce primárních produktů. Patogeneze na molekulární úrovni není v současné době dobře pochopena. Výzkumníci ještě nemají vysledovat účinky mutací. Bude nutné vyhodnotit účinky změn z molekulární úrovně na kliniku a fyziky patologie.

Proteinové funkce

Aktivita většiny genů je určována trojrozměrnou strukturou proteinových sloučenin. Mnoho mutací je lokalizováno v nekódujících oblastech. Většina popsaných změn ovšem ovlivňuje funkci a strukturu proteinů. V tomto případě mluvíme o patologických stavech spojených s vysokou penetrancí a jedním genem. Velké delece, inverze nebo inzerce v prokódovacích oblastech téměř nevyhnutelně způsobují dysfunkci proteinu. Zděděné patologie jsou způsobeny mutacemi, které nevedou ke smrti před reprodukčním věkem heterozygotního nosiče.

Klinický obraz

Mezi rysy je třeba poznamenat rozmanitost projevů patologií, různé věky počátku jejich vývoje, chronický průběh, postup. Jedním z hlavních faktorů ovlivňujících postižení z raného dětství a sníženou délku života je závažnost příznaků. Klinický obraz každého genového onemocnění je různorodý. Jak ukazuje pozorování, patologický proces neovlivňuje žádný orgán ani systém, nýbrž několik prvků těla ve velmi raných fázích formace. To se týká zejména onemocnění, která se projevují porušením průběhu embryonálního vývoje (vrozené vady), dědičnými metabolickými poruchami a podmínkami kombinovaného typu. Biologickým základem rozmanitosti projevů je kontrola primárních mechanismů procesů.

Funkce lokalizace

U řady nemocí je zapojení mnoha tkání a orgánů do patologického procesu způsobeno tím, že lokalizace primárního defektu je zaznamenána v mezibuněčných a buněčných strukturách. Takže při poruše pojivové tkáně je syntéza bílkovin narušena v jedné nebo jiné struktuře. Podobné vlákna jsou přítomny ve všech orgánech. V tomto ohledu je rozmanitost klinických příznaků důsledkem abnormalit v pojivové tkáni. Na pozadí marfan syndrom patologický proces se rozšiřuje na svalové a kosterní, oční, kardiovaskulární, nervové systémy. Zahrnuje také plíce a kůži. V syndromu Ehlers-Dunlo se patologický proces týká kloubů, kůže, očí, krevních cév, srdce, zubů, mozku, hrudníku.

Neznámé faktory

Existují patologie charakterizované neobvykle širokými klinickými projevy a nepochopitelnými mechanismy. Zejména mluvíme o neurofibromatóze prvního typu. Toto onemocnění se projevuje změnami kostní hmoty, plexiformními, subkutánními a kožními neurofibromy, pigmentovými skvrnami, nádorovým procesem v mozku a nervových kmenech, poškozením schopnosti učit se. Odborníci nevylučují, že v tomto a dalších případech může existovat primární pleiotropie - množství účinků genu v různých orgánech.

Různý věk výskytu patologií

Je třeba poznamenat, že obecně jde o onemocnění genů, čas nástupu je téměř neomezený. Patologie se mohou objevit v počátečních fázích embryonálního vývoje a ve stáří. Čtvrtina všech onemocnění se tvoří v prenatálním období a jsou vrozená. Během prvních tří let života se odhalí asi polovina patologií. Spolu s těmi, které se objevily během embryonálního vývoje, tvoří asi 70%. Na konci puberty, podle statistik, představuje asi 99%.

U mnoha onemocnění genů je věk, ve kterém se problém objevuje, proměnlivý. Takže Chorea Huntington může začít rozvíjet v každém věku. Například jsou popsány případy výskytu onemocnění ve věku šesti let a ve věku šedesáti let. Průměr je třicet osm let.

Autozomální dominantní onemocnění - myotonická dystrofie - se může objevit v utero, během dospívání nebo ve vyšším věku. Mírná forma s pozdním začátkem je také pravděpodobné. U recesivních patologií je věk nástupu patologie také odlišný. Takže cystická fibróza se může objevit v utero, v dětství nebo po třech až sedmi letech.

Důvodem odlišného věku nástupu patologií

Důvodem může být individuální charakteristika genomu pacienta. Vývoj nemoci se často mění kvůli interakci různých prvků. Zvláště mohou ovlivňovat mutantní účinky jiné geny. Jakékoliv kombinace přispívají k časnějšímu nástupu projevu, jiné zpomalují jeho vznik.

Podmínky prostředí jsou také důležité v této věci, zejména během nitroděložního vývoje. Biologický základ obecně spočívá v jasných časových vzorcích regulace genové exprese ontogenetické povahy. Aktivita každého prvku začíná a končí v určitém čase av konkrétních buňkách. Toto pravidlo platí také pro mutantní gen. Při provádění molekulárně biologických studií je možné specifikovat základní klinický obraz řady patologických forem v raném věku. Například bylo zjištěno, že načasování výskytu Huntingtonovy chorey může být způsobeno působením odpovídajícího otcovského genu. Doba vývoje myotonické dystrofie je často spojena s počtem trinukliotidnyh opakování, které jsou stanoveny v meióze u žen.

Progrese a prodloužené opakování

Na pozadí mnoha genových onemocnění se závažnost a klinické projevy zvyšují v průběhu tvorby patologického procesu. Proto je nástup neurofibromatózy prvního typu spojen s výskytem neškodných pigmentových (kávových a smetanových barev) skvrn, pihy v inguinálních nebo axilárních zónách. V průběhu času se začnou objevovat změny kostí, nádory, jednotlivé neurofibromy. Na pozadí fenylketonurie postupuje hypomelanóza vlasů a kůže, stejně jako mentální retardace. S hemofilií v průběhu času dochází ke zvýšení poruch srážení krve.

Chronický nebo prodloužený průběh je charakteristický mnoha patologií genů. Konkrétně lze poznamenat, jako je hepatolentikulární degenerace, cystická fibróza a další.

Tyto příklady ukazují, že prodloužený průběh a průběh projevů jsou charakteristické pro patologie s různými typy dědičnosti. Primárním biologickým základem této charakteristiky je kontinuita patologické struktury (nebo nepřítomnosti jejího produktu). K tomuto faktoru se připojují procesy sekundárního typu. Patří mezi ně zejména hyperplazie, metabolické procesy, dystrofie, záněty a další. Posilují zanedbávaný primární patologický proces.

Progrese samozřejmě není charakteristická pro všechny genetické nemoci. Při vývoji řady patologických stavů po dosažení určitého věku vzniká konečný fenotyp. Například to platí pro takové nemoci, jako je achondroplasia. Jeho úplná tvorba je zaznamenána v průběhu růstu kostí v poměru k věku. V této patologii je chondrogenese narušena. Vývoj onemocnění je nějakým způsobem naprogramován bez progrese.

Na závěr

Je třeba poznamenat, že většina genových onemocnění je velmi obtížná. Často patologické procesy vedou k invaliditě v raném věku. Současně je výrazně snížena očekávaná délka života pacientů. Síla kurzu ve všech případech úzce souvisí s vrozenou povahou patologického procesu. V dospělosti se objevuje mnoho těžkých forem. Patří sem například myotonická dystrofie, hepatoleptická degenerace, Huntingtonova chorea, kardiomyopatie primární povahy.