Николай Курчанов - Генетика человека с основами общей генетики. Учебное пособие

Другие нарушения метаболизма. Описаны многочисленные генные заболевания, связанные с нарушением обмена металлов, желчных пигментов, транспортных белков, кортикостероидов и других веществ. Рассмотрим некоторые из них.

Адреногенитальный синдром. Описано несколько типов синдрома в зависимости от характера биохимических нарушений различных ферментов стероидогенеза. Характерно резкое повышение уровня АКТГ в крови, что приводит к гиперплазии надпочечников и интенсивной секреции андрогенов . Адреногенитальный синдром является основной причиной женского гермафродитизма (при кариотипе XX). У мальчиков он стимулирует преждевременное половое созревание.

Гемоглобинопатии . Они вызваны определенными мутациями в глобиновых цепочках гемоглобина . Наглядным примером является серповидно-клеточная анемия , вызванная изменением структуры β-глобиновой цепочки и образованием дефектного гемоглобина HbS. Гомозиготы по этой мутации погибают в раннем детстве, но гетерозиготы имеют большую устойчивость к малярии, что являлось фактором отбора в районах с повышенным риском малярии.

Талассемии . Мутации, приводящие к инактивации определенного числа копий генов α-глобина ( α-талассемия ) или β -глобина (β -талассемия ). Хромосома 16 человека содержит 2 гена α-глобина , а хромосома 11–1 ген β -глобина . Поэтому у человека присутствуют 4 аллеля α-глобина и 2 аллеля β -глобина , определяя значительный клинический полиморфизм заболевания. Талассемии приводят к развитию анемии разной степени тяжести, вплоть до летального исхода сразу после рождения. Как и в предыдущем случае, гетерозиготное носительство снижает риск заболевания малярией.

Муковисцидоз . Мутация гена, локализованного на хромосоме 7 и кодирующего белок, регулирующий мембранный транспорт эпителиальных клеток. Болезнь проявляется хроническими инфекциями пищеварительной и дыхательной систем. Прогноз обычно неблагоприятный.

Генные болезни, обусловленные сцепленным с полом наследованием.Поскольку Y-хромосома несет незначительное число генов, в клинической генетике рассматриваются в основном мутации генов, локализованных на Х-хромосоме. Наиболее известным заболеванием этой группы является гемофилия , проявляющаяся в нарушении процесса свертывания крови. Выделяют несколько видов гемофилии (А, В) в зависимости от дефицита определенного фактора свертывания крови. Тип наследования – рецессивный, частота у мальчиков – 1: 5000.

Другим сцепленным с Х-хромосомой заболеванием человека является миодистрофия Дюшенна – мутация гена белка дистрофина , участвующего в формировании мышечного волокна. Проявляется прогрессирующей слабостью скелетных мышц, нарушением работы сердца.

На Х-хромосоме локализован ген фермента глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы . Мутация этого гена проявляется различными формами гемолитической анемии . Клиническая картина этих заболеваний включает многочисленные симптомы.

Редкие Х-сцепленные заболевания передаются по доминантному типу (например, определенные формы рахита).

Некоторые заболевания человека демонстрируют наследование, ограниченное полом. Такое заболевание как подагра связано с нарушением обмена мочевой кислоты и определяется аутосомно-доминантным типом наследования. Пенетрантность мутантного гена у мужчин составляет 80 %, у женщин – 12 %.

Митохондриальные генные болезни.Нуклеотидная последовательность митохондриального генома человека была определена в 1981 г. (Anderson S. [et al.], 1981). В этом геноме 37 генов: 13 генов кодируют белки, 22 гена – т-РНК, 2 гена – р-РНК митохондрий.

Клинически мутации мт-ДНК наиболее остро сказываются на энергозависимых тканях. Поскольку нервная и мышечная ткань отличаются наиболее высоким уровнем потребления АТФ, митохондриальные мутации часто проявляются в форме различных нейропатий и миопатий. Некоторые заболевания приводят к тяжелой патологии ( синдром Пирсона, нейропатия Лебера, melas-синдром и др. ), сопровождающимися энцефалопатией, слепотой, умственной отсталостью, ранней смертностью. Передача этих заболеваний происходит исключительно по материнской линии, поскольку только яйцеклетки передают в зиготу свои митохондрии. Возможно, одной из причин старения организма является накопление мутаций мт-ДНК в соматических клетках, ведущее к прогрессирующему разбалансированию реакций окислительного фосфорилирования.

Болезни с наследственной предрасположенностью проявляются в результате совместного действия генетических факторов и факторов среды. Необходимо подчеркнуть, что граница этой группы с ранее рассмотренными «генетическими» болезнями, с одной стороны, и «ненаследственными» заболеваниями – с другой, весьма условна. Практически все болезни человека , в том числе инфекционные, имеют генетическую составляющую , а наследственные заболевания в той или иной мере зависят от внешней среды, часто определяющей их экспрессивность.

Болезни с наследственной предрасположенностью (мультифакториальные) характеризуются широким клиническим полиморфизмом, обусловленным различным соотношением генетических и средовых факторов в их патогенезе. Обычно они имеют полигенную природу, хотя роль разных генов в проявлении заболевания различна. Гены, полиморфизм которых обнаруживает связь с определенными заболеваниями, называются «генами предрасположенности». Таким образом, мультифакториальные заболевания являются следствием суммарного действия нескольких генов, фенотипический эффект которых обусловлен взаимодействием с факторами внешней среды. К этой группе принадлежит большинство психопатологий.

Сложный характер таких болезней затрудняет изучение их молекулярных механизмов. Относительную роль генотипа в патогенезе мультифакториальных заболеваний позволяет установить расчет коэффициента наследственности Хольцингера (Н). Если Н = 0,5, то это показывает, что роль генотипа и среды в этиологии заболевания примерно одинакова.

Диагностика мультифакториальных заболеваний осложняется возможным наличием генокопий(сходных фенотипов, возникающих при экспрессии разных генов) и фенокопий(модификаций, сходных по своему проявлению с определенными мутациями).

Как примеры рассмотрим заболевания человека, связанные с психической сферой.

Болезнь Альцгеймера – прогрессирующее ухудшение интеллектуальных способностей в старческом возрасте. Является основной причиной старческого слабоумия. Множество форм этой болезни обусловлено ее полигенным характером. Гены, обусловливающие ее развитие, локализованы на хромосомах 1, 14, 21. Локализованный на хромосоме 19 ген Аро-Е (с множеством аллелей), возможно, играет роль гена-модификатора. Дискордантность по этой болезни у монозиготных близнецов около 50 %, что указывает на равный вклад генотипа и среды в процесс патогенеза.