Genske bolezni: vzroki, primeri, razvrstitev. Mehanizem pojava genskih bolezni

Genske bolezni (fotografije nekaterih od njih bodo prikazane kasneje v članku) so posebna skupina bolezni, za katero so značilne različne klinične manifestacije. Osnova za njihovo povezovanje je etiološka ocena in s tem zakoni o njihovem prehodu v populacijah in družinah. Nato natančneje preučimo, kaj so genske in kromosomske bolezni.

Splošne informacije

Ker so mutacije posameznih genov etiološki dejavnik v razvoju bolezni, vzorci, po katerih so podedovani, ustrezajo Mendelejevim načelom delitve v potomcih. "Obnašanje" nekaterih mutacij včasih ni v skladu z Mendelejev-Morganovimi pravili. To je lahko posledica fenotipskih dejavnikov (npr. Sterilnosti, umrljivosti). Nadalje razmislite o mehanizmih pojava genskih bolezni.

Mutacija

V skladu s številnimi študijami genoma ljudi na splošno in dednih bolezni znanstveniki govorijo o raznolikosti sprememb. Opisani so številni tipi mutacij, ki povzročajo patologijo. Ti vključujejo zlasti neumnost, misens, povečanje števila ponovitev trinukleotidov, kršitve spajanja, delecije in tako naprej. Vse te mutacije lahko delujejo kot vzroki genskih bolezni. Enako patologijo pogosto povzročajo različne vrste mutacij. To kažejo nekateri primeri genskih bolezni. Torej, za cistično fibrozo je opisanih okoli dvesto mutacij, ki ga izzovejo. Skupaj približno tisoč. Za fenilketonurijo so odkrili več kot trideset mutacij.

Mendelejeva načela

Monogene bolezni se prenašajo na naslednje generacije v skladu s številnimi zakoni. Glede na to je zanje mogoče določiti enega od treh obstoječih tipov pojava patologije. Monogene bolezni tvorijo najbolj obsežno skupino. Vrsta prehodnih patologij je lahko avtosomno dominantna, avtosomno recesivna in spolno povezana. Ugotovljeno je bilo tudi, da mutacije v različnih delih gena povzročajo različne bolezni. Torej obstajajo družinske Hirschsprungove bolezni, dve obliki polendokrinih adenomatoze, družinski medularni karcinom ščitnice. Vsi ti primeri človeških genskih bolezni so povezani z mutacijo onkolesa na različnih mestih.

Sinteza beljakovin

Njena ureditev se izvaja na več ravneh. Še posebej je translacijsko, transkripcijsko in pretranscriptionalno. Mutacije, ki povzročajo bolezni človeškega gena, lahko vplivajo na embrionalne, transportne in strukturne beljakovine, pa tudi na encime. Verjetno na vseh ravneh, ki jih povzročajo določene encimske reakcije, obstaja tveganje za prirojene nepravilnosti.

Če upoštevamo, da ima oseba približno 30 do 40 tisoč genov, od katerih je vsak sposoben mutirati, nadzorovati sintezo beljakovin in je za mnoge izmed njih značilno alternativno spajanje, lahko sklepamo, da mora obstajati vsaj nekaj bolezni. Za več kot polovico elementov spremembe v primarni strukturi povzročajo celično smrt. Zaradi tega se mutacije ne morejo preoblikovati v genske bolezni. Takšne beljakovine zagotavljajo osnovne celične funkcije, s čimer se ohranja stabilnost vrste.

Oblike razvoja patologij

Po statističnih podatkih danes človeške genetske bolezni najdemo v velikih količinah. Obstaja jih več tisoč. Ta količina ustreza fenotipskemu (kliničnemu) vidiku. V genetskem smislu so veliko več. Glede na patologijo kot mendelivne značilnosti organizma govorimo o popolnih oblikah. Povzročajo jih mutacije gamete - spremembe v zarodnih celicah so lahko nove ali prenesene iz prejšnjih generacij. V teh primerih je zato prisotnost patoloških genov zabeležena v vseh celicah v telesu.

Kljub temu je teoretično mogoče predstavljati razvoj mozaičnih oblik. Njihov videz je podoben kromosomskim boleznim. Vsaka mutacija se lahko pojavi v zgodnjih fazah drobljenja zigotov ene od celic. V tem primeru bo bolezen postala mozaik. Za nekatere celice bo bolnik imel normalen alel, za druge pa patološki ali mutantni. Če je sprememba prevladujoča, se bo manifestirala v določenih celicah in verjetno povzročila manj hudo bolezen genov. V recesivnem tipu se manifestacija opazi le v zigoti. Prav tako je treba povedati, da obstaja možnost dveh recesivnih sprememb v enem lokusu iz homolognih kromosomov za enega somatske celice zelo majhna.

Klasifikacija genskih bolezni

To, kot tudi za druge skupine bolezni, je zelo večkomponentno in pogojno. Patogenetsko, klinično ali genetsko načelo se lahko uporabi kot osnova za ločevanje. Pri njihovi uporabi se upoštevajo različni dejavniki, ki omogočajo porazdelitev patologij v skupine. To pa prispeva k določanju vrste pomoči v vsakem primeru.

Genetsko načelo

V skladu s tem so patologije razdeljene v več skupin. Vsak ima svojo dediščino. Tako so izolirane avtosomno recesivne, avtosomno dominantne, X-povezane recesivne in dominantne, y-povezane in mitohondrijske vrste. Genetske dedne bolezni ene ali druge vrste predlagajo ustrezne terapevtske ukrepe.

Klinična ocena

V skladu s to funkcijo se genske bolezni delijo glede na organ ali sistem, ki je najpogosteje vključen v patološki proces. Torej, dodeli bolezni živčnega, živčno-mišične, kardiovaskularne narave. Obstajajo genske bolezni očesa, endokrinega sistema, mišično-skeletnega sistema, organov urogenitalnega in prebavnega trakta. Obstajajo tudi patologije duševne in kožne narave, pljučne lezije.

Za številne patološke skupine so bili ugotovljeni tudi posebni izrazi: oftalmični, nevrološki, dermatogenetski in drugi. Klinično načelo je zelo pogojno. Številne patologije pri nekaterih bolnikih so bolj izrazite v enem sistemu, v drugem pa v drugem. V tem primeru lahko navedemo naslednje primere človeških genskih bolezni: cistična fibroza prizadene predvsem pljuča ali prebavila, nevrofibromatozo prvega tipa pa kažejo tumorji v živčnih možganskih deblih ali spremembe kože (nevrofibromi, pigmentne lise).

Tretja vrsta ločevanja patologij

Na podlagi patogenetskega načela bolezni so razdeljene v tri skupine. Patologije so porazdeljene v skladu s tem, kar se kaže v glavni povezavi. Genske bolezni presnovo prirojene malformacije Obstajajo tudi kombinirana patološka stanja. Prva skupina vključuje več kategorij. Torej razlikujejo bolezni presnove aminokislin, ogljikovih hidratov, lipidov, vitamina in drugih.

Splošni vzorci

Za začetek patogeneze vsake genske bolezni in njene ključne točke je značilen primarni učinek mutiranega alela. Pri tem lahko glavne povezave predstavimo na določen način: mutantni alel je primarni patološki produkt (kvantitativno ali kvalitativno) - veriga nadaljnjih biokemičnih reakcij - celice - organi in sistemi - organizem.

Takšen vzorec velja za glavno in skupno za vse genetske bolezni. Mutacije lahko povzročijo patologijo z različnimi vzvodi. Tako se nanašajo na post-translacijsko obdelavo, tvorbo celičnih predelkov, funkcijo proteinskih spojin in interakcijo primarnih produktov. Patogeneza na molekularni ravni trenutno ni dobro razumljena. Raziskovalci še niso odkrili učinkov mutacij. Potrebno bo oceniti učinke sprememb od molekularne ravni na kliniko in fiziko patologije.

Funkcije beljakovin

Aktivnost večine genov je določena s tridimenzionalno strukturo beljakovinskih spojin. Številne mutacije so lokalizirane v nekodirajočih regijah. Večina opisanih sprememb pa vpliva na delovanje in strukturo beljakovin. V tem primeru govorimo o patologijah, ki so povezane z visoko penetracijo in enim genom. Velike delecije, inverzije ali insercije v pro-kodirajočih regijah skoraj neizogibno povzročijo disfunkcijo proteina. Podedovane patologije so posledica mutacij, ki ne vodijo v smrt pred reproduktivno starostjo heterozigotnega nosilca.

Klinična slika

Med značilnostmi je treba opozoriti na raznolikost manifestacij patologij, različne starosti na začetku njihovega razvoja, kroničnega poteka, napredovanja. Eden glavnih dejavnikov, ki vplivajo na invalidnost od zgodnjega otroštva in skrajšano pričakovano življenjsko dobo, je resnost simptomov. Klinična slika za vsako gensko bolezen je raznolika. Kot kažejo opazovanja, patološki proces ne vpliva na en organ ali sistem, temveč na več elementov telesa v zelo zgodnjih fazah nastajanja. To se nanaša zlasti na bolezni, ki se kažejo v nasprotju s potekom embrionalnega razvoja (prirojene okvare), dednimi presnovnimi motnjami in stanjem kombiniranega tipa. Biološka osnova raznolikosti manifestacij je nadzor nad primarnimi mehanizmi procesov.

Funkcije za lokalizacijo

Pri številnih boleznih je vpletenost mnogih tkiv in organov v patološki proces posledica dejstva, da je lokalizacija primarne okvare zabeležena v medceličnih in celičnih strukturah. S porazom veznega tkiva je torej sinteza beljakovin v eni ali drugi strukturi motena. Podobna vlakna so prisotna v vseh organih. V zvezi s tem je raznolikost kliničnih simptomov posledica nenormalnosti v vezivnem tkivu. V ozadju Marfanov sindrom patološki proces sega do mišičnega in skeletnega, očesnega, kardiovaskularnega, živčnega sistema. Vključuje tudi pljuča in kožo. V Ehlers-Dunlo sindromu se patološki proces nanaša na sklepe, kožo, oči, krvne žile, srce, zobe, možgane, prsni koš.

Neznani dejavniki

Obstajajo bolezni, za katere so značilne nenavadno široke klinične manifestacije in nerazumljivi mehanizmi. Še posebej govorimo o nevrofibromatozi prvega tipa. Ta bolezen se kaže v spremembah kosti, pleksiformnem, podkožnem in kožnem nevrofibromu, pigmentnih lisah, tumorskih procesih v možganih in živčnih deblih, slabšanju sposobnosti učenja. Strokovnjaki ne izključujejo, da se lahko v tem in drugih primerih pojavi primarna pleiotropija - množica učinkov gena v različnih organih.

Različna starost pojava patologij

Treba je omeniti, da je na splošno za genske bolezni čas nastopa skoraj neomejen. Patologije se lahko pojavijo v zgodnjih fazah razvoja zarodka in v starosti. Četrtina vseh bolezni se oblikuje v prenatalnem obdobju in je prirojena. V prvih treh letih življenja so odkrili približno polovico bolezni. Skupaj s tistimi, ki so se pojavili med embrionalnim razvojem, predstavljajo približno 70%. Po koncu pubertete, po statističnih podatkih, predstavlja približno 99%.

Pri mnogih genskih boleznih je starost, pri kateri se pojavlja problem, različna. Torej Chorea Huntington lahko začnejo razvijati v kateri koli starosti. Opisani so primeri pojava bolezni pri starosti šestih let in pri starosti šestdesetih let. Povprečje je trideset osem let.

Avtosomno dominantna bolezen - miotonična distrofija - se lahko pojavi v maternici, v adolescenci ali starejši starosti. Verjetna je tudi blaga oblika s poznim začetkom. Pri recesivnih boleznih je tudi starost patologije različna. Cistična fibroza se lahko pojavi v maternici, v otroštvu ali po treh do sedmih letih.

Razlog za različno starost nastopa bolezni

Razlogi so lahko individualne značilnosti bolnikovega genoma. Razvoj bolezni se pogosto spreminja zaradi medsebojnega delovanja različnih elementov. Zlasti drugi geni lahko vplivajo na učinek mutantov. Vsaka kombinacija prispeva k zgodnejšemu začetku manifestacije, drugi upočasnijo njen nastanek.

Okoljske razmere so pomembne tudi pri tej zadevi, zlasti med intrauterinim razvojem. Biološka osnova je na splošno v jasnih časovnih vzorcih regulacije genske ekspresije ontogenetske narave. Aktivnost vsakega elementa se začne in konča v določenem času in v določenih celicah. To pravilo velja tudi za mutantni gen. Pri izvajanju molekularno-bioloških študij je mogoče v zgodnji starosti določiti podlago za klinično sliko številnih patoloških oblik. Na primer, pokazalo se je, da lahko čas nastanka Huntingtonove koreje povzroči vpliv ustreznega očetovskega gena. Čas razvoja miotonične distrofije je pogosto povezan s številom trinukliotidnih ponovitev, ki so določene pri mejozi pri ženskah.

Napredovanje in dolgotrajno ponavljanje

V ozadju številnih genskih bolezni se v času nastanka patološkega procesa povečajo resnost in klinične manifestacije. Tako je pojav nevrofibromatoze prvega tipa povezan s pojavom neškodljivih pigmentnih (kavnih in kremnih barv) madežev, pegic v dimeljskih ali aksilarnih conah. Sčasoma se pojavijo spremembe kosti, tumorji, posamezni nevrofibromi. V ozadju fenilketonurije napreduje hipomelanoza las in kože duševno zaostalost. S hemofilijo v daljšem časovnem obdobju se povečajo motnje strjevanja krvi.

Za številne genske patologije je značilno kronično ali dolgotrajno zdravljenje. Še posebej lahko opažamo, kot je hepatolentikularna degeneracija, cistična fibroza in druge.

Ti primeri kažejo, da sta dolgotrajna poteka in napredovanje manifestacij značilna za patologije z različnimi vrstami dedovanja. Primarna biološka osnova te lastnosti je kontinuiteta patološke strukture (ali odsotnost njenega produkta). K temu faktorju se pridružijo procesi sekundarnega tipa. Ti vključujejo zlasti hiperplazijo, presnovne procese, distrofijo, vnetje in druge. Krepijo zanemarjen primarni patološki proces.

Seveda, napredovanje ni značilno za vse genetske bolezni. Z razvojem številnih patoloških stanj ob doseganju določene starosti se oblikuje končni fenotip. To na primer velja za bolezni, kot je akondroplazija. Njegova polna tvorba je zabeležena v času rasti kosti sorazmerno s starostjo. Pri tej patologiji je hondrogeneza oslabljena. Razvoj bolezni na nek način je programiran brez napredovanja.

Za zaključek

Opozoriti je treba, da je večina genskih bolezni zelo težka. Pogosto patološki procesi privedejo do invalidnosti že v zgodnjem otroštvu. Hkrati je pričakovana življenjska doba bolnikov bistveno manjša. Resnost tečaja v vseh primerih je tesno povezana s prirojeno naravo patološkega procesa. Pri odraslih se razvije veliko hudih oblik. Mednje spadajo na primer miotonična distrofija, hepatolentična degeneracija, Huntingtonova koreja, kardiomiopatija primarne narave.