Генни заболявания: причини, примери, класификация. Механизмът на поява на генни заболявания

Генни заболявания (снимки на някои от тях ще бъдат показани по-късно в статията) са специална група от патологии, характеризиращи се с различни клинични прояви. В основата на тяхната асоциация се взема етиологичната оценка и, съответно, законите за техния преход в популациите и в семействата. След това ще разгледаме по-отблизо какви са генните и хромозомните заболявания.

Обща информация

Тъй като мутациите на отделните гени са етиологичен фактор в развитието на болести, моделите, чрез които те се наследяват, съответстват на Менделеевите принципи на разделяне в потомството. Поведението на някои мутации понякога не съответства на правилата на Менделеев-Морган. Това може да се дължи на фенотипни фактори (напр. Стерилност, смъртност). Разгледайте по-нататък механизмите на поява на генни заболявания.

мутация

В съответствие с множество изследвания на генома на хората като цяло и наследствени заболявания, учените говорят за разнообразието на промените. Описани са много видове мутации, които причиняват патология. Те включват, по-специално, безсмислици, миссенси, увеличаване на броя на тринуклеотидните повторения, нарушения на сплайсинга, делеции и т.н. Всички тези мутации могат да действат като причини за генни заболявания. Същата патология често се причинява от различни типове мутации. Това се посочва от някои примери за генни заболявания. За кистозна фиброза са описани около двеста мутации, които провокират това. Общо около хиляда. За фенилкетонурия се разкриват повече от тридесет мутации.

Принципите на Менделеев

Моногенните болести се предават на следващите поколения в съответствие с редица закони. Като се има предвид това, за тях е възможно да се определи един от трите съществуващи вида на появата на патология. Моногенните заболявания са най-обширната група. Видът на патологиите на прехода може да бъде автозомно доминантна, автозомно рецесивна и свързана с пола. Установено е също, че мутациите в различни части на гена провокират различни заболявания. Съществуват фамилна болест на Хиршпрунг, две форми на полиендокринна аденоматоза, фамилна медуларна карцином на щитовидната жлеза. Всички тези примери за човешки генни заболявания са свързани с мутация на цвят на различни места.

Синтез на протеин

Регулирането му се извършва на няколко нива. В частност, тя е транслационна, транскрипционна и предтранскрипционна. Мутациите, които провокират заболявания на човешкия ген, могат да засегнат ембрионални, транспортни и структурни протеини, както и ензими. Вероятно на всички нива, причинени от определени ензимни реакции, съществува риск от вродени аномалии.

Ако вземем предвид, че човек има около 30-40 хиляди гени, всеки от които е способен да мутира, контролира синтеза на протеини, и алтернативният сплайсинг е типичен за много от тях, тогава може да се заключи, че трябва да има поне няколко болести. Всъщност за повече от половината от елементите промените в първичната структура провокират клетъчна смърт. Поради това мутациите не могат да се трансформират в генни заболявания. Такива протеини осигуряват основни клетъчни функции, като по този начин запазват стабилността на видовата организация.

Форми на развитие на патологии

Според статистиката днес човешките генетични заболявания се намират в големи количества. Има няколко хиляди. Това количество съответства на фенотипната (клинична) гледна точка. В генетичния смисъл те са много повече. Като се има предвид патологията като менделните черти на организма, става дума за завършени форми. Те са причинени от мутации на гамета - промените в зародишните клетки могат да бъдат нови или пренесени от предишни поколения. В тези случаи, следователно, присъствието на патологични гени е отбелязано във всички клетки в тялото.

Въпреки това, теоретично е възможно да си представим развитието на мозаечни форми. Тяхната поява е подобна на хромозомните патологии. Всякакви мутации могат да се появят в ранните стадии на раздробяване на зиготите на една от клетките. В този случай болестта ще стане мозайка. За някои клетки пациентът ще има активен алел, а за други - патологичен или мутант. Ако промяната е доминираща, тя ще се прояви в определени клетки и има вероятност да причини по-малко тежко заболяване на гените. В рецесивен тип, проявлението ще се наблюдава само в зиготата. Трябва също да се каже, че възможността за две рецесивни промени в един локус от хомоложни хромозоми за един соматични клетки много малък.

Класификация на генните болести

Той, както и за други групи патологии, е многокомпонентен и условен. Патогенетичният, клиничен или генетичен принцип може да се използва като основа за разделянето. При тяхното прилагане се вземат предвид различни фактори, които позволяват да се разпределят патологиите в групи. Това от своя страна допринася за определянето на вида помощ във всеки отделен случай.

Генетичен принцип

В съответствие с това патологиите са разделени на няколко групи. Всеки един има свой тип наследство. Така се изолират автозомно-рецесивни, автозомно-доминантни, Х-свързани рецесивни и доминантни, y-свързани и митохондриални видове. Генетичните наследствени заболявания от един или друг вид предполагат подходящи терапевтични мерки.

Клинична оценка

В съответствие с тази характеристика, генните заболявания се разделят според органа или системата, които са най-включени в патологичния процес. Така че, разпределят заболявания на нервната, нервно-мускулната, сърдечно-съдовата природа. Има генни заболявания на окото, ендокринната система, мускулно-скелетната система, органите на урогениталния и стомашно-чревния тракт. Има и патологии с психична и кожна природа, белодробни поражения.

За редица патологични групи са установени дори специални термини: офталмологични, невро-дерматогенетични и други. Клиничният принцип е много условен. Редица патологии при някои пациенти са по-изразени в една система, във втория - в друга. В този случай могат да се цитират следните примери за човешки генни заболявания: кистозна фиброза засяга главно белите дробове или стомашно-чревния тракт, неврофиброматозата от първия тип се проявява или от тумори в нервните мозъчни стволове или от кожни промени (неврофиброми, пигментни петна).

Третият вид разделение на патологиите

Въз основа на патогенетичния принцип на заболяването се разделят на три групи. Патологиите се разпределят в съответствие с това, което се проявява в основната връзка. Генни заболявания метаболизъм вродени малформации Съществуват и комбинирани патологични състояния. Първата група, от своя страна, включва няколко категории. Така че те разграничават болестите на метаболизма на аминокиселините, въглехидратите, липидите, витамините и други.

Общи модели

За да започне патогенезата на всяко генно заболяване и нейната ключова точка се характеризира с първичен ефект на мутантния алел. В тази връзка, основните връзки могат да бъдат представени по определен начин: мутантният алел е основният патологичен продукт (количествено или качествено) - верига от по-нататъшни биохимични реакции - клетки - органи и системи - организъм.

Такъв модел се счита за основен и общ за всички генетични заболявания. Мутациите могат да провокират патология чрез различни лостове. По този начин те се отнасят до пост-транслационно обработване, образуването на клетъчни отделения, функцията на протеиновите съединения и взаимодействието на първичните продукти. Патогенезата на молекулярно ниво в момента не е добре разбрана. Изследователите все още не са открили ефектите от мутациите. Ще бъде необходимо да се оцени ефекта от промените от молекулно ниво към клиниката и физиката на патологията.

Протеинови функции

Активността на повечето гени се определя от триизмерната структура на протеиновите съединения. Много мутации са локализирани в некодиращи области. Повечето от описаните промени обаче влияят върху функцията и структурата на протеините. В този случай става дума за патологии, които са свързани с високо проникване и един ген. Големи делеции, инверсии или инсерции в про-кодиращи области почти неизбежно причиняват дисфункция на протеина. Наследствените патологии са причинени от мутации, които не водят до смърт преди репродуктивната възраст на хетерозиготния носител.

Клинична картина

Сред характеристиките трябва да се отбележи разнообразието от прояви на патологии, различна възраст от началото на тяхното развитие, хронично течение, прогресия. Един от основните фактори, влияещи върху инвалидността от ранно детство и намалена продължителност на живота, е тежестта на симптомите. Клиничната картина за всяко генно заболяване е разнообразна. Както показват наблюденията, патологичният процес засяга не един орган или система, а няколко елемента на тялото на много ранен етап на формиране. Това се отнася по-специално до заболявания, които се проявяват в нарушение на хода на ембрионалното развитие (вродени дефекти), наследствени метаболитни нарушения и състояния от комбиниран тип. Биологичната основа на разнообразието от прояви е контролът върху първичните механизми на процесите.

Функции за локализация

При редица заболявания участието на много тъкани и органи в патологичния процес се дължи на факта, че локализацията на първичния дефект се наблюдава в междуклетъчните и клетъчните структури. По този начин, с поражението на съединителната тъкан, протеиновият синтез се нарушава в една или друга структура. Подобни влакна присъстват във всички органи. В тази връзка, разнообразието от клинични симптоми е следствие от аномалии в съединителната тъкан. На заден план синдром на марфан патологичният процес се простира до мускулната и скелетната, очната, сърдечно-съдовата, нервната системи. Той включва и белите дробове и кожата. В синдрома на Ehlers-Dunlo патологичният процес се отнася до ставите, кожата, очите, кръвоносните съдове, сърцето, зъбите, мозъка, гърдите.

Неизвестни фактори

Има патологии, характеризиращи се с необичайно широки клинични прояви и неразбираеми механизми. В частност, говорим за неврофиброматоза от първия тип. Това заболяване се проявява с костни промени, плексиформен, подкожен и кожни неврофиброми, пигментни петна, туморен процес в мозъка и нервни стволове, нарушаване на способността за учене. Експертите не изключват, че в този и други случаи може да има първична плейотропия - множествеността на ефектите на ген в различни органи.

Различна възраст на появата на патологии

Струва си да се отбележи, че по принцип за генните заболявания времето на начало е почти неограничено. Патологиите могат да се появят в ранните стадии на ембрионалното развитие и в напреднала възраст. Една четвърт от всички болести се формират в пренаталния период и са вродени. През първите три години от живота се разкриват около половината от патологиите. Заедно с тези, които се появяват по време на ембрионалното развитие, те съставляват около 70%. В края на пубертета, според статистиката, се падат около 99%.

В много генни заболявания възрастта, в която се появява проблемът, е променлива. Например, Хорея Хънтингтън може да започне да се развива във всяка възраст. Например, описани са случаи на поява на болестта на възраст шест и на шестдесет години. Средната стойност е тридесет и осем години.

Аутозомно-доминантното заболяване - миотонична дистрофия - може да се появи in utero, в юношеството или в по-напреднала възраст. Вероятно е и лека форма с късен старт. При рецесивни патологии възрастта на появата на патологията също е различна. Така кистозната фиброза може да се появи в утробата, в ранна детска възраст или след три до седем години.

Причината за различната възраст на появата на патологии

Причините могат да бъдат индивидуалните характеристики на генома на пациента. Развитието на болестта често се променя поради взаимодействието на различни елементи. По-специално, други гени могат да повлияят мутантния ефект. Всяка комбинация допринася за по-ранно начало на проявата, други забавят началото му.

Условията на околната среда също са важни в този въпрос, особено по време на вътрематочно развитие. Биологичната основа по принцип е в ясни темпорални схеми на регулиране на генната експресия на онтогенетична природа. Активността на всеки елемент започва и завършва в определено време и в специфични клетки. Това правило важи и за мутантния ген. При провеждане на молекулярно-биологични изследвания е възможно да се уточни основата на клиничната картина на редица патологични форми в ранна възраст. Например, беше разкрито, че времето на появата на хорея на Хънтингтън може да бъде причинено от влиянието на съответния бащин ген. Времето на развитие на миотонична дистрофия често се свързва с броя на тринуклиотидните повторения, които се определят при мейозата при жените.

Прогресия и продължително повтаряне

На фона на много генни заболявания тежестта и клиничните прояви нарастват в хода на формирането на патологичния процес. Така, появата на неврофиброматоза от първия тип се свързва с появата на безвредни пигментни (кафе и сметана) петна, лунички в ингвиналните или аксиларните зони. С течение на времето започват да се появяват костни промени, тумори, единични неврофиброми. На фона на фенилкетонурия, хипомеланоза на косата и кожата прогресира, както и умствена изостаналост. При хемофилия с течение на времето се наблюдава увеличаване на нарушенията в кръвосъсирването.

Хроничното или продължително протичане е характерно за много генни патологии. По-специално, може да се отбележи, като хепатолентикуларна дегенерация, кистозна фиброза и други.

Тези примери показват, че продължителният ход и прогресирането на проявите са характерни за патологии с различни видове наследяване. Основната биологична основа на тази характеристика е непрекъснатостта на патологичната структура (или отсъствието на неговия продукт). Към този фактор се присъединяват процесите от вторичния тип. Те включват, по-специално, хиперплазия, метаболитни процеси, дистрофия, възпаление и други. Те засилват пренебрегвания първичен патологичен процес.

Разбира се, прогресията не е характерна за всички генетични заболявания. С развитието на редица патологични състояния при достигане на определена възраст се образува крайният фенотип. Например, това се отнася за такива болести като ахондроплазия. Пълното му образуване е отбелязано в хода на костния растеж пропорционално на възрастта. При тази патология се нарушава хондрогенезата. Развитието на болестта по някакъв начин е програмирано без прогресия.

В заключение

Трябва да се отбележи, че повечето генни заболявания са много трудни. Често патологичните процеси водят до увреждане в ранна възраст. В същото време, продължителността на живота на пациентите е значително намалена. Тежестта на курса във всички случаи е тясно свързана с естеството на патологичния процес. При възрастни се развиват много тежки форми. Те включват, например, миотонична дистрофия, хепатолентна дегенерация, хорея на Хънтингтън, кардиомиопатия от първичен характер.