Патогенез Насл. бол-ней

I.Хромосомные болезни – дисбаланс 1000 генов одной хромосомы или её фрагментов

• Избыток генетического материала (трисомия) менее драматичен, чем его отсутствие (моносомия)

• Нарушения функции генома на уровне ДНК (дисбаланс структурных и регуляторных генов, микро - РНК), на уровне ядра (нарушения микроархитектоники ядра, локализации гетерохроматина, хромосомных территорий, пр.) - «клеточный синдром», неспецифические и специфические фенотипические проявления

II,Генные болезни- дефекты одного гена: природа гена (гены –господа/ гены –рабы) функция гена (место в генной сети), тип мутации ( плюс /минус -эффекты; доминантные/ рецессивные), первичный биохимический дефект

 

Уровни патогенеза НБ:

I. Молекулярный: первичный биохимический дефект

• Отсутствие, недостаток или избыток генопродукта

• Неправильный по структуре генопродукт,

• Нарушения регуляторных взаимодействий между генами и целыми генными сетями

 

II. Клеточный уровень:

• Нарушения метаболизма клетки, функций мембранных рецепторов, энергетики клетки:

(Болезни накопления - лизосомные болезни, мукополисахаридозы)

 

III. Тканевой и органный уровни

• Первичная и вторичная гетерогенность (плейотропия) наследственных болезней

 

Диагностика хромосомных болезней:

Цитогенетическая диагностика. Этапы : :

Приготовление метафазных пластинок

Окраска препаратов

Кариотипирование хромосомных препаратов

 

Специальные методы:

Гибридизация in situ: варианты FISH, ДНК-зонды,

Метод CGH (Comparative Genome Hybridization)

Молекулярная диагностика хромосомных болезней

Диагностика генных болезней:

 

• Объектом исследования является молекула ДНК

• ДНК-диагностика возможна на любой стадии онтогенеза

• Два варианта ДНК-диагностики:

- прямая – детекция мутаций

- непрямая – идентификация ДНК-маркера, сцепленного с мутацией или с мутантным геном

 

ПРИНЦИПЫ ДНК-ДИАГНОСТИКИ

• Комплементарность пар оснований

• Разделение цепей ДНК при нагревании - денатурация

• Объединение комплементарных цепей при охлаждении – ренатурация

• Наличие специфических эндонуклеаз

• Разделение ДНК-фрагментов электрофорезом в гелях

• Полимеразная цепная реакция - ПЦР

 

Для каждой НБ характерен свой тип мутаций,

свой алгоритм ДНК-диагностики

 

Методы детекции мутаций:

I. Поиск неизвестных мутаций

• конформационный полиморфизм одноцепочечных фрагментов -SSCP

• электрофорез в денатурирующем гралиентом геле DGGE

• химическое расщепление некомлементарных сайтов-CMC

• анализ гетеродуплексов -HA

• прямое секвенирование -DS

II. Идентификация известных мутаций

• Блот - гибридизация по Саузерну (1975)

• Полимеразная цепная реакция -ПЦР (1985)

• Диагностика с помощью биочипов ( 2 000)

 

Типы молекулярной диагностики:

• Прямая диагностика- детекция мутаций в гене

Преимущества - 100% точность

Недостатки - необходимость точных данных о мажорных мутациях или «горячих» точках гена

• Косвенная диагностика - детекция молекулярных маркеров внутри или рядом с геном

Преимущества - универсальность

Недостатки -обязательное наличие больного ребенка

 

П Ц Р. блот-гибридизация - основные методы

 

Лекция 4(а)

Хромосомные мутации- нарушения кариотипа, сопровождающиеся (или не сопровождающиеся) дисбалансом генетического материала в пределах одной или нескольких хромосом (внутрихромосомные и межхромосомные перестройки , соответственно).

 

К межхромосомным перестройкам относятся транслокации(t) — перемещения генетического материала между хромосомами.

Типы транслокаций:

Ÿ Реципрокные транслокации

Ÿ Нереципрокные транслокации

Ÿ Робертсоновские транслокации

Ÿ Инсерции

 

Реципрокные транслокации (rcp) — взаимный обмен, т.е. обмен фрагментами между двумя (реже — тремя или более) негомологичными хромосомами — не сопровождаются изменением числа хромосом и дисбалансом генетического материала

 

Ÿ Нереципрокные транслокации — обмен хромосомными фрагментами, обычно приводящие к несбалансированному кариотипу

Ÿ

Ÿ Инсерции (ins) —

перемещение фрагмента одной хромосомы внутрь другой.

 

Робертсоновские транслокации (rob), или центрические слияния хромосом — воссоединение плеч двух акроцетрических хромосом в околоцентромерных районах.

 

При этом число хромосом в кариотипе уменьшается на одну, так как обычно одна из центромер и короткие плечи двух акроцентриков с локализованными в них ядрышкообразующими районами утрачиваются.

 

Внутрихромосомные перестройки:

представлены несколькими типами:

Ÿ Пробелы (g) (ахроматические, то есть неокрашенные области) и разрывы — могут быть хроматидными и хромосомными.

Ÿ Делеции (del) — утрата части хромосомы (концевые и интерстициальные)

Ÿ Дупликации (dup) — удвоение части хромосомы.

Ÿ Инверсии (inv) — переворот фрагмента хромосомы на 1800 :

- парацентрические – фрагмент не содержит область центромеры

- перицентрическая – фрагмент затрагивает область центромеры

 

Ÿ Изохромосома (i) — метацентрическая (моно- или дицентричекая, idic) хромосома с генетически идентичными плечами (то есть удвоенными только длинными или только короткими).

Ÿ Кольцевые хромосомы (r) представляют собой одиночные (реже — двойные) замкнутые кольца с одной или двумя центромерами (моно- или дицентрические, соответственно).

Ÿ Хромосомные фрагменты (fr) и маркерные хромосомы (mar) –сверхчисленные производные хромосом: мелкие ацентрические (ace) (т.е. не содержашие центромеру) или содержащие 1–2 центромеры.

 

Маркерные хромосомы могут быть результатом как внутри-, так и межхромосомных перестроек.

 

Механизмы возникновения хромосомных мутаций

Ÿ Основным механизмом возникновения структурной перестройки любого типа является наличие разрывов (в одной или нескольких хромосомах) с последующим воссоединением образовавшихся фрагментов.

Ÿ Разрывы могут возникать в интерфазном ядре как до, так и после репликации ДНК.

Ÿ В результате разрыва, возникшего в фазе G1, поврежденными оказываются обе хроматиды метафазной хромосомы. В итоге (после репликации) - хромосомный, или изохроматидный разрыв.

Ÿ В результате разрыва, возникшего в фазе S или после репликации поврежденной оказывается только одна хроматида. В итоге - хроматидный разрыв.

 

Ÿ Единичный хромосомный разрыв, не затрагивающий центромеры, приводит к появлению делетированной хромосомы и фрагмента, который, будучи ацентрическим (лишенным центромеры), обычно утрачивается в следующем делении клетки.

Ÿ При наличии двух точек разрыва происходит либо восстановление (репарация) целостности хромосомы, либо образование различных типов перестроек - внутрихромосомных (если разрывы локализованы в одной хромосоме) и межхромосомных (при наличии разрывов в разных, гомологичных и негомологичных хромосомах).

 

Делеция— утрата участка хромосомы при воссоединении точек разрыва, локализованных в одной хромосоме.

 

Ÿ Для образования концевой или терминальной делеции (утраты дистального участка хромосомы) достаточно одного разрыва.

Ÿ При образовании интерстициальной делеции (утраты внутреннего сегмента) необходимо наличие двух точек разрыва.

Del(5p) - Синдром "крика кошки"

Микроделеционные синдромы – комплексные нарушения развития, связанные с небольшими хромосомными делециями, затрагивающими один или несколько генов.

- В большинстве случаев микроделеции нельзя выявить с помощью традиционной цитогенетики.

- Для диагностики микроделеций можно использовать FISH на метафазных и интерфазных ядрах клеток.

Микроделеция 22q11
(синдром Ди Джорджи)

Инверсии - воссоединение двух точек разрыва в одной хромосоме с разворотом «вырезанного» участка на 180

парацентрическая, перицентрическая

Для образования (встраивание между точками разрыва участка другой хромосомы) необходимо наличие трех разрывов — один разрыв на хромосоме-«реципиенте» и два других — для образования участка-«донора».

Инсерция может осложняться инверсией «донорского» участка

Дупликация - Воссоединение точек разрыва сопровождается удвоением какого-либо участка хромосомы.

Если удвоенные участки располагаются последовательно, то такая дупликация называется тандемной, если с разворотом на 180 — инвертированной.

 

Если утрачиваются оба теломерных участка одной хромосомы, то воссоединение открытых концов

 

сопровождается образованием кольца.

 

Судьба кольцевой хромосомы может быть различна.

а) При нормальной репликации образуется 2 моноцентрических кольца (r)

б) При одном обмене (или нечетном числе обменов) между сестринскими хроматидами – большое дицентрическое (dicr) кольцо,

в) При двух обменах (или их четном числе) – 2 "сцепленных" моноцентрических кольца.

Моноцентрические хромосомы сегрегируют в дочерние клетки без затруднений.

Дицентрические и сцепленные моноцентрические кольца в анафазе обычно разрушаются и либо утрачиваются, либо видоизменяются в зависимости от вариантов воссоединения новых точек разрыва и репликации в следующем клеточном цикле

изохромосомы- механизм образования

Первый механизм — удвоение плеча хромосомы (длинного или короткого) вследствие аномального (поперечного) разделения центромеры.

Второй механизм – удвоение плеча после образования изохроматидного разрыва в прицентромерном районе.

Если разрыв происходит в плече около центромеры - возникают 2 фрагмента (ацентрический и центрический). В последнем случае образуется изодицентрик.

Большинство изохромосом оказываются дицентрическими, однако функции кинетохора выполняет лишь одна центромера, тогда как вторая оказывается репрессированной.

Ÿ В определенном смысле изохромосома представляет собой гигантскую инвертированную дупликацию размером с целое плечо и делецию другого плеча.

Ÿ Возникающие вследствие этих внутрихромосомных перестроек изохромосомы являются истинными, так как оба плеча генетически идентичны.

Ÿ В случае межхромосомной перестройки, то есть обмена между идентичными плечами гомологичных хромосом в центромерном районе (или разрыва в центромерах двух гомологичных хромосом с воссоединением двух одинаковых плеч по типу центрического слияния) возникает хромосома, которая морфологически не отличается от изохромосомы, однако ее плечи не являются генетически идентичными.

Лекция 4(б)

Профилактика НБ - «Совокупность всех методов диагностики состояния плода,
которая направлена на выявление врожденных дефектов и любых аномалий, диагностируемых при рождении»

 

Ÿ Первичная профилактика - предупреждение рождения больного ребенка:

- планирование деторождения

- улучшение среды обитания

Ÿ Вторичная профилактика -пренатальная диагностика

Ÿ Третичная профилактика - коррекция проявления патологических генотипов (нормокопирование)

- лечебные мероприятия

- создание условий для непроявления наследственной патологии (предиктивная медицина)

 

1.Медико-генетическое консультирование

2.УЗ-скрининг

3.Биохимический скрининг

4.Получение плодного материала

5.Лабораторная диагностика

цитогенетическая

молекулярная

биохимическая

6.Рекомендации по результатам ПД