Определить генетическую структуру популяции по муковисцидозу

Молекулярно-генетические и клинико-генотипические особенности муковисцидоза в российских популяциях

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК

МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

На правах рукописи

Петрова Ника Валентиновна

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И КЛИНИКО-ГЕНОТИПИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МУКОВИСЦИДОЗА В РОССИЙСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Работа выполнена в лаборатории генетической эпидемиологии Государственного учреждения Медико-генетического научного центра РАМН, Москва

Защита диссертации состоится «_02_»_февраля_____2009 г. в _____часов на заседании Диссертационного совета Д 001.016.01 при ГУ Медико-генетическом научном центре РАМН (ГУ МГНЦ РАМН) по адресу: 115478, Москва, ул. Москворечье, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ Медико-генетического научного центра РАМН.

Автореферат разослан «___»____________2008 г.

Диссертационного совета Д 001.016.01,

доктор медицинских наук Р.А. Зинченко

Актуальность исследования.

Муковисцидоз (МВ, CF; OMIM #219700) наиболее частое наследственное аутосомно-рецессивное заболевание среди европеоидов. Муковисцидоз обусловлен мутациями в гене CFTR, муковисцидозного трансмембранного регулятора проводимости. Белок CFTR, функционируя как цАМФ-зависимый хлорный канал, регулирует работу других хлорных и натриевых каналов и выполняет ряд иных важных функций (Riordan J.M. et al., 1989). При муковисцидозе в патологический процесс вовлекаются экзокринные железы разных систем организма: органов дыхания, системы пищеварения (поджелудочная железа, печень, желчные пути, пищеварительный тракт), а также потовые железы и урогенитальный тракт (Капранов Н.И. и др., 2004; Witt H., 2003).

В настоящий момент описаны более 1500 мутаций и 250 полиморфизмов в гене CFTR (CFTR mutation database, http://genet.sickkids.on.ca/cftr/ ), частоты которых широко варьируют в разных этнических группах. Спектры различных мутаций и полиморфизмов гена CFTR обладают выраженной популяционной специфичностью, являясь отражением генетических процессов, формирующих популяции. Частота МВ варьирует в разных популяциях мира в весьма широких пределах (например, в Европе от 1:1800 новорожденных в Ирландии до 1:26000 новорожденных в Финляндии) (WHO, 2004). Оценки частоты MB в разных популяциях Российской Федерации (РФ) также весьма различны (от 1:4900 до 1:12000 живорождённых) (Петрова Н.В., Гинтер Е.К., 1997; Капранов Н.И., 2001; Капранов Н.И., 2006; Радионович А.М. и др., 2005; Воронин С.В. и др., 2007; Матулевич С.А., 2007; Михальчук В.В. и др., 2007; Одинокова О.Н. и др., 2007). Значительное различие спектров CFTR мутаций и частоты заболевания вносит объективные сложности в разработку протоколов проведения ДНК-диагностики МВ и проведения генетического консультирования среди населения, относящегося к разным этническим группам и проживающего в разных регионах.

Клиническая картина при МВ весьма разнообразна: продолжительность жизни, спектр и тяжесть клинических проявлений значительно варьируют среди больных МВ. И хотя вариабельность клинического течения МВ несомненно обусловлена многочисленностью CFTR мутаций, а следовательно, и CFTR генотипов, но различие в течении МВ, наблюдающееся у больных, имеющих одинаковые мутации в гене CFTR, в частности, у сибсов, позволяет предполагать влияние на клиническую картину МВ других генетических факторов, отличных от гена CFTR (Ferrari M., Cremonesi L., 1996; Parad R.B. et al., 1999; McKone E.F. et al., 2006; Mekus F. et al., 2000; Vanscoy L.L. et al., 2007). В настоящее время во всем мире ведется активный поиск генов, оказывающих влияние на клинические проявления МВ. Изучается ряд генов, белковые продукты которых могут быть вовлечены в патогенетические механизмы МВ. Особое внимание уделяется генам, продукты которых вовлечены в иммунную защиту организма (Drumm M.L. et al., 2005; Salvatore F. et al., 2002; Witt H., 2003; Yarden J. et al., 2005; Garred P.et al., 2003; Thio C.L. et al., 2005; Wiertsema S.P. et al., 2006; Иващенко Т.Э., Баранов В.С., 2000; Келембет Н.А. и др., 2005; Корытина Г.Ф.и др., 2004)..

Несмотря на то, что муковисцидоз интенсивно изучается на протяжении нескольких десятков лет специалистами разных направлений, в том числе и в России, интерес к проблемам этого заболевания не ослабевает. Вопросы распространенности МВ в разных популяциях и этнических группах, выявления гено-фенотипических корреляций, определения факторов, лежащих в основе вариабельности клинических проявлений, особенностей консультирования в связи с введением пресимптоматической диагностики в России не решены до конца.

Цель исследования:

Получение оценки частоты муковисцидоза, изучение молекулярно-генетического разнообразия гена CFTR в российских популяциях, выявление гено-фенотипических корреляций у российских больных и разработка на основе полученных результатов принципов медико-генетического консультирования.

Задачи исследования:

  1. Оценить частоту МВ в популяциях европейской части России;
  2. Изучить спектр и относительные частоты диагностически значимых мутаций в гене CFTR в обширной выборке российских больных МВ;
  3. Оценить распространенность некоторых мутаций гена CFTR в разных этнических группах коренного населения России;
  4. Изучить генетическую изменчивость локуса гена CFTR по внутригенным и внегенным полиморфизмам в семьях с МВ; оценить возможность использования этих полиморфизмов для косвенной ДНК-диагностики в семьях с частичной информативностью;
  5. Изучить клинические особенности МВ у больных в зависимости от CFTR генотипа;
  6. Изучить возможное модифицирующее влияние ряда генов на клинические проявления муковисцидоза у больных, гомозиготных по мутации F508del;
  7. Разработать принципы медико-генетического консультирования для российских семей, отягощенных МВ. Провести расчеты генетического риска МВ при наличии двух независимых факторов риска (положительный тест на ИРТ и ДНК-тестирование; гиперэхогенный кишечник и ДНК-тестирование).

Научная новизна:

    1. Впервые на основе определенных прямыми методами популяционной и относительной частот мутации F508del дана оценка частоты муковисцидоза в популяциях русских европейской части России.
    2. Впервые определен спектр частых мутаций в гене CFTR, составляющих до 75,7% мутантных аллелей у российских больных МВ, на основе которого разработаны наборы для ДНК-диагностики.
    3. Впервые изучена распространенность семи CFTR мутаций в популяциях европейской части России в пяти этнических группах (русские Ростовской, Тверской, Псковской, Кировской областей, марийцы, чуваши, удмурты, башкиры). Выявлены различия в частоте встречаемости мутации F508del среди изученных этносов.
    4. Впервые изучена молекулярно-генетическая изменчивость промоторной и 5’ регуляторной областей гена CFTR у российских больных МВ, у которых при предварительном тестировании не идентифицированы одна или обе мутации.
    5. Выявлены мутации 3944delTG, 3667delTCAA и L138insA, ранее не обнаруженные у российских больных МВ. Впервые идентифицированы мутации 604insA и K598ins. Мутации L138ins и 604insA можно отнести к относительно частым у российских пациентов с МВ.
    6. Впервые в семьях российских больных МВ проанализированы частоты аллелей внутригенного полиморфизма IVS1CA и частоты гаплотипов четырех внутригенных полиморфизмов IVS1CA-IVS6aGATT-IVS8CA-IVS17bCA. Показаны различия в частотах и наборах гаплотипов изученных полиморфизмов, ассоциированных с нормальными и мутантными аллелями гена CFTR.
    7. Выявлены три группы мутаций, ассоциированные с определенными гаплотипами четырех внутригенных полиморфизмов IVS1CA-IVS6aGATT-IVS8CA-IVS17bCA: мутации F508del, N1303K, G542X, 2143del и 394delTT – с гаплотипом 21-6-23-13; мутации CFTRdele2,3(21kb), 1677delTA, L138ins – с гаплотипом 22-7-16-13; мутации W1282X, R334W – с гаплотипом 26-7-17-17.
    8. Впервые у российских больных МВ изучена взаимосвязь клинической картины и CFTR генотипа (с учетом классификации мутаций в зависимости от степени дефекта хлорного канала).
    9. Впервые на выборке российских больных МВ, гомозиготных по мутации F508del, изучено модифицирующее влияние шести генов на клинические проявления заболевания и показано, что гены eNOS, MBL2 и HFE можно рассматривать в качестве модификаторов клинической картины заболевания.
    10. Впервые для российских семей проведены расчеты генетического риска при наличии двух независимых факторов риска МВ: положительного результата первого теста на ИРТ у новорожденного или обнаружения гиперэхогенности кишечника у плода при ультразвуковом исследовании и положительного или отрицательного результата ДНК-диагностики.
    11. Впервые для российских семей показан высокий риск МВ (приближающийся к 0,25) у плода, имеющего гиперэхогенный кишечник во 2-м триместре, при выявлении носительства CFTR мутации одним из родителей.

Научно-практическая значимость работы:

  1. Определение спектра и долей частых CFTR мутаций и изучение генетической изменчивости локуса гена CFTR по внутригенным и внегенным полиморфизмам позволило разработать алгоритм молекулярно-генетической диагностики МВ, в том числе пренатальной, в российских семьях, отягощенных муковисцидозом.
  2. Обнаружение новых для российских больных МВ CFTR мутаций расширило спектр мутаций, которые можно рекомендовать для рутинного анализа в диагностических лабораториях.
  3. Введение полиморфизма IVS1CA в протокол анализа повышает эффективность косвенной диагностики в семьях с неполной информативностью. Использование методов прямой (анализ частых CFTR мутаций) и косвенной (анализ четырех внутригенных и пяти внегенных полиморфизмов) ДНК-диагностики позволяет обеспечить проведение пренатальной диагностики для 99,5% семей, отягощенных муковисцидозом.
  4. Изучение взаимосвязи между фенотипом и CFTR генотипом позволяет выявить ассоциации между CFTR мутациями и тяжестью поражения как органов пищеварительной, так и бронхолегочной системы и дать более точный прогноз течения заболевания у больных МВ.
  5. Изучение полиморфизмов некоторых генов позволяет выявить возможные механизмы, лежащие в основе клинического разнообразия у пациентов с одинаковым CFTR генотипом.
  6. Расчеты риска МВ в случаях положительного результата первого теста на ИРТ у новорожденного или обнаружения гиперэхогенности кишечника у плода при ультразвуковом исследовании с учетом результата ДНК-диагностики могут дать более точный прогноз для потомства при медико-генетическом консультировании.
  7. Результаты по выявлению частых, диагностически значимых для российских больных МВ мутаций в гене CFTR и контрольные образцы ДНК с известными мутациями использованы при разработке наборов для ДНК-диагностики МВ (в лаборатории ДНК-диагностики ГУ МГНЦ РАМН).

Положения, выносимые на защиту:

Использованные источники: xn--d1acjmiy6ee.xn--p1ai

СМОТРИТЕ ЕЩЕ:

  Эндемический зоб это гиперфункция

  Лечение ложной гинекомастии

Новости медицины и достижения в области муковисцидоза

С 8 по 9 декабря 2016 года в Москве состоялось заключительное заседание экспертов по принятию документа «Национальный консенсус по муковисцидозу». Согласительный документ содержит критерии, алгоритмы и стандарты диагностики, а также рекомендации и протоколы лечения, которые будут использоваться врачами как руководство в медицинской практике ведения пациентов с самым частым наследственным заболеванием человека — муковисцидозом.

В процесс подготовки и принятия документа, занявшего около трех лет, было вовлечено более 40 ведущих специалистов из клинических и научно-исследовательских учреждений России.

Это событие имеет большое значение для здравоохранения, потому что меняет подход к разработке руководящих документов по диагностике и лечению пациентов. В настоящее время не существует единых рекомендаций по ведению пациентов с муковисцидозом, самым частым наследственным заболеванием у человека. Врачи в своей практике руководствуются разнообразными директивами, поступающими от федеральных и региональных чиновников, что не позволяет установить единый стандарт качества оказания медицинской помощи в России.

Для изменения сложившейся практики специалисты, опираясь на накопленный опыт и используя международные руководства, создали объемный документ, в котором изложили современные представления о возникновении и течении заболевания, его генетике, эффективных способах диагностики заболевания и требованиях к ним, микробиологической диагностике микробно-воспалительного поражения дыхательного тракта, фармакологическом и физиотерапевтическом лечении пациентов, новых подходах к диагностике осложнений и их терапии.

Эксперты надеются, что на основании данного консенсуса будут приняты и утверждены единые федеральные клинические рекомендации по оказанию помощи больным муковисцидозом, что позволит эффективнее выявлять и наблюдать пациентов, а в конечном счёте увеличит продолжительности жизни и улучшит её качество.

Одна из основных проблем, с которой столкнулись специалисты, работая над документом, — это необходимость выработать единые критерии постановки генетического диагноза на основании молекулярно-генетического исследования ДНК пациента. Муковисцидоз — наследуемое заболевание, вызванное нарушением структуры и функции одного из белков в клетке. В генетически разнообразной российской популяции это заболевание может быть вызвано большим количеством

различных мутаций, часть из которых приводит к полной дисфункции белка, тогда как другие лишь изменяют его активность — с этим связано значительное разнообразие в тяжести проявления заболевания: от классической тяжелой формы муковисцидоза, затрагивающей функции лёгких и поджелудочной железы, до «мягких» симптомов, которые проявляются не сразу и могут быть вовсе не распознаны врачом.

Для решения проблемы интерпретации результатов генетического анализа специалистами компании Parseq Lab (Парсек Лаб, Санкт-Петербург) и Медико-генетического научного центра (МГНЦ, Москва) была создана специализированная база данных генетических мутаций с указанием их клинических эффектов — http://seqdb.med-gen.ru/. Этот ресурс поможет российским врачам-генетикам в интерпретации результатов исследования ДНК, проводимых как обычными тест-системами, так и с использованием высокопроизводительного анализа генома (MPS/NGS).

Разработанный Консенсус будет полезен специалистам, оказывающим помощь больным муковисцидозом: педиатрам, терапевтам, генетикам, микробиологам, пульмонологам, гастроэнтерологам.

Что такое муковисцидоз

Муковисцидоз — это генетическое аутосомно-рецессивное моногенное заболевание, ассоциированное с геном CFTR, характеризующееся нарушением секреции экзокринных желез жизненно важных органов, с поражением прежде всего дыхательной и пищеварительной систем.

Когда можно диагностировать муковисцидоз

В 10—15% случаев симптомы проявляются сразу после рождения. В других случаях болезнь выявляется позже, но, как правило, в период до трех лет. В связи с этим в России муковисцидоз включен с 2007 года в программу неонатального скрининга.

Ранняя диагностика заболевания очень важна, поскольку при своевременно начатом и систематическом лечении средняя продолжительность жизни пациентов — 40 и более лет. Более того, муковисцидоз не препятствует деторождению, и пациенты создают семьи и рождают здоровых детей.

Как можно диагностировать муковисцидоз
Биохимический анализ и потовые пробы

Основной способ лабораторной диагностики — биохимический тест на иммунореактивный трипсиноген (ИРТ-тест): у больных муковисцидозом показатели превышают норму в несколько раз. Тест проводится на 4—5 сутки после рождения и является первым этапом неонатального скрининга.

При положительных первичном и подтверждающем ИРТ-тестах берутся потовые пробы с помощью которых измеряют количество хлора в потовой жидкости.
Молекулярно-генетический анализ

В случае положительных или сомнительных результатов предыдущих тестов проводится молекулярно-генетический анализ.

На первом этапе проводится рутинное исследование на наиболее частые мутации. Если частые мутации не выявлены, то назначается расширенное исследование — секвенирование ДНК. Этот метод позволяет определить последовательность нуклеотидов в ДНК (как в одном гене, так и во всем геноме), сравнить прочитанную последовательность с последовательностью референсного генома и, таким образом, понять, есть ли отклонения от нормы — вариации (полиморфизмы и мутации).

С помощью этого метода диагностики можно узнать практически обо всех генетических изменениях в гене МВТР, мутации в котором вызывают развитие болезни.

Все большее значение генетическая диагностика приобретает в связи с разработкой этиотропной и патогенетической терапии, направленной на восстановление функции гена. Расширенная генетическая диагностика методом высокопроизводительного анализа генома и последующая верная интерпретация результатов позволяет определить и проанализировать клинически-значимые генетические варианты и таким образом поставить диагноз, выбрать верную тактику лечения и назначить терапию, точный генетический диагноз также позволяет эффективно проводить медико-генетическую консультацию семьи.

Информация подготовлена:
Юлия Лямина специалист по проектной документации
Parseq Lab
+7 (812) 457 1828
www.parseq.pro

Консультируем по проблеме муковисцидоза

Консультационную линию ведет Наталия Юрьевна Каширская

(Главный научный сотрудник лаборатории генетической эпидемиологии, ФГБНУ «Медико-генетический научный центр», член рабочих групп экспертов по неонатальному скринингу и регистру Европейского общества по муковисцидозу (ECFS), д.м.н., профессор) получить консультацию

Консультации по небулайзерной терапии

Использование приборов, применение вспомогательных средств и различных аксессуаров во время ингаляции, гигиена, сервисное обслуживание приборов получить консультацию

Консультация юриста — Гришин Сергей Михайлович Адвокат,

Юридические консультации проводит Гришин Сергей Михайлович, адвокат, член Адвокатской палаты г. Москвы, к.ю.н. получить консультацию

Использованные источники: mukoviscidoz.org

ВАС МОЖЕТ ЗАИНТЕРЕСОВАТЬ:

  Узелковая гинекомастия

  Нарушение функций гипофиза акромегалия

Определить генетическую структуру популяции по муковисцидозу

Начиная с 1960-х годов, муковисцидоз — одно из наиболее известных моногенных заболеваний человека. Это самое частое фатальное аутосомно-рецессивное генетическое заболевание детей в европеоидных популяциях, со встречаемостью приблизительно 1 на 2500 родов и частотой носительства около 1 на 25. Позиционное клонирование (см. главу 10) гена муковисцидоза (названного CFTR) в 1989 г. и выделение тремя годами ранее гена мышечной дистрофии Дюшенна стали первыми примерами возможностей молекулярно-генетических методов по идентификации генов болезней.

Вскоре после клонирования гена муковисцидоза с помощью физиологических исследований было показано, что белок, кодируемый геном CFTR, регулирует хлорный канал, располагающийся в апикальной мембране эпителиальных клеток.

Фенотипы муковисцидоза

Болезнь поражает легкие и экзокринную функцию поджелудочной железы, но главный диагностический признак — повышение концентраций хлоридов и натрия в поте (часто впервые замечаемое, когда родители целуют детей). У большинства пациентов с муковисцидозом диагноз может основываться на легочной или панкреатической симптоматике и повышении уровня хлоридов пота. Менее чем 2% пациентов имеют нормальную концентрацию хлоридов пота, несмотря на типичные клинические проявления; в этих случаях надо проводить молекулярный анализ, устанавливающий наличие мутации в гене CFTR.

Легочная патология при муковисцидозе развивается в результате избыточной секреции бронхиального секрета и повторной инфекции; первоначально ее описывают как хроническую обструктивную болезнь легких, переходящую в бронхоэктазию. Хотя интенсивное лечение легких продлевает жизнь, в конце концов, наступает смерть от инфекции и легочной недостаточности. В настоящее время около половины пациентов доживают до 33 лет при очень вариабельном клиническом течении.

Нарушения функции поджелудочной железы при муковисцидозе — синдром мальабсорбции из-за недостаточной секреции панкреатических ферментов (липазы, трипсина, химотрипсина). Нормальное пищеварение и питание в основном могут восстанавливаться при приеме ферментов поджелудочной железы. От 5 до 10% пациентов с муковисцидозом имеют некоторую остаточную функцию поджелудочной железы для нормального пищеварения и называются панкреатически достаточными.

Пациенты с муковисцидозом с достаточной функцией поджелудочной железы лучше растут и имеют более благоприятный прогноз, чем большинство больных с недостаточностью. Клиническая гетерогенность патологии поджелудочной железы, по крайней мере частично, вызвана аллельной гетерогенностью, что обсуждается далее.

У больных муковисцидозом наблюдают множество различных фенотипов. Например, у 10-20% новорожденных с муковисцидозом после рождения встречается низкая кишечная непроходимость (меконеальный илеус), наличие которой требует исключить диагноз муковисцидоза. Затрагивается также половой тракт. Хотя женщины с муковисцидозом имеют лишь незначительное снижение фертильности, более 95% мужчин с муковисцидозом бесплодны, поскольку не имеют семявыносящих протоков, фенотип, известный как врожденная двусторонняя атрезия семявыносящих протоков.

В поразительном примере аллельной гетерогенности, вызывающей частичный фенотип, было обнаружено, что некоторые бесплодные мужчины, в остальном здоровы (т.е. не имеют легочных или панкреатических проявлений), имеют врожденную двустороннюю атрезию семявыносящих протоков, сцепленную со специфическими мутантными аллелями в гене муковисцидоза. Аналогично некоторые больные идиопатическим хроническим панкреатитом имеют мутации в гене CFTR при отсутствии других клинических признаков муковисцидоза.

Ген и белок CFTR при муковисцидозе

CFTR — ген в хромосоме 7q31, ассоциированный с муковисцидозом, содержит около 190 килобаз ДНК; кодирующая область с 27 экзонами; по предсказаниям, кодирует крупный трансмембранный белок размером около 170 килодальтон. На основе предсказанной функции белок, кодируемый CFTR, назван трансмембранным регулятором проводимости муковисцидоза (англ. Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator).

Его гипотетическая структура указывала, что белок должен принадлежать к так называемому семейству транспортных белков ABC (АТФ-связанных). По крайней мере 18 транспортных белков этого семейства вовлечены в развитие менделирующих и комплексных заболеваний.

Хлорный канал CFTR имеет пять областей: две области, связанные с прикреплением к мембране, каждая с шестью трансмембранными последовательностями; две области связи с АТФ; и регуляторная область с многочисленными сайтами фосфорилирования. Значение каждой области доказано идентификацией в каждой из них вызывающих муковисцидоз миссенс-мутаций.

Отверстие хлорного канала формируется 12 трансмембранными сегментами. АТФ связывается и гидролизуется в нуклеотидной области, полученная энергия используется для открывания и закрывания канала. Управление канала связано, по крайней мере частично, с фосфорилированием регуляторного домена.

Патофизиология муковисцидоза

Муковисцидоз — следствие аномального транспорта жидкостей и электролитов через апикальные мембраны эпителия. Эта аномалия приводит к патологии легких, поджелудочной железы, кишечника, гепатобилиарного дерева и мужского полового тракта. Патофизиологические аномалии наиболее хорошо объяснены для потовых желез.

Снижение функции CFTR означает, что хлориды не могут реабсорироваться в канале потовых желез, приводя к уменьшению электрохимического градиента, в норме управляющего движением натрия через апикальную мембрану. Этот дефект, в свою очередь, ведет к повышению концентрации хлоридов и натрия в поте. Влияние на транспорт электролитов аномалий в белке CFTR также тщательно изучено в дыхательных путях и эпителии поджелудочной железы.

В легких повышенное поглощение натрия и сниженная секреция хлоридов приводят к уменьшению поверхностной жидкости дыхательных путей. Следовательно, слой слизи может прилипать к поверхности клеток, нарушая откашливание и отхождение слизи, обеспечивая благоприятные условия для синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa), основного возбудителя хронической легочной инфекции при муковисцидозе.

Генетика муковисцидоза

Мутации в полипептиде CFTR при муковисцидозе. Первая идентифицированная мутация при муковисцидозе, делеция остатка фенилаланина в позиции 508 (F508), в первой области, связывающей АТФ (NBD1), — самый частый дефект, составляющий до 70% всех аллелей муковисцидоза в европеоидных популяциях. В этих популяциях только семь других мутаций встречаются с частотой выше 0,5%. Описаны все типы мутаций, но наибольшая группа (почти половина) — миссенс-замены.

Остальные представляют точковые мутации других типов, менее 1% — геномные перегруппировки. Хотя выявлено более 1200 связанных с болезнью вариантов последовательности гена муковисцидоза, фактическое количество патогенных миссенс-мутаций отчасти остается неопределенным, поскольку не все подвергнуты функциональному анализу.

Хотя биохимические аномалии, связываемые с большинством мутаций при муковисцидозе, неизвестны, описаны четыре общих механизма нарушения белковой функции. Мутации 1-го класса вызывают нарушения в синтезе белка, например связанные с преждевременными стоп-кодонами или мутациями, приводящими к нестабильности РНК. Поскольку CFTR — гликозилированный трансмембранный белок, он должен обрабатываться и гликозилироваться в эндоплазматическом ретикулуме и комплексе Гольджи; мутации 2-го класса — результат дефекта белка, вызывающего нарушение его третичной структуры.

Этот класс иллюстрирует мутация F508, мутантный белок нормально не складывается и не может выйти из эндоплазматического ретикулума. Тем не менее фенотип белка F508 комплексный: кроме нарушения складывания, белок также имеет дефекты в устойчивости и активизации.

Существенные функции нуклеотид-сцепленных областей и регуляторной области иллюстрируются случаем вызывающих муковисцидоз мутаций, нарушающих регулирование белка (мутации 3-го класса). Мутации 4-го класса располагаются в мембранной области и, соответственно этой локализации, приводят к нарушению проведения хлоридов. Мутации 5-го класса уменьшают число копий CFTR. Мутантные белки класса 6 синтезируются нормально, но неустойчивы на поверхности клетки.

Генокопирование при муковисцидозе: мутации в гене эпителиального натриевого канала SCNN1

Хотя CFTR — единственный ген, сцепленный с классическим муковисцидозом, обнаружено несколько семей с неклассическими проявлениями (включая муковисцидоз-подобные легочные инфекции с менее тяжелыми нарушениями пищеварения и повышением уровня хлоридов пота), имеющих мутации в гене эпителиального натриевого канала SCNN1.

Это соответствует функциональному взаимодействию белка CFTR и эпителиального канала натрия. Основное его клиническое значение в настоящее время — демонстрация того, что пациенты с неклассическим муковисцидозом могут иметь локусную гетерогенность, и если мутации в гене CFTR не обнаружены, нужно искать аномалии в гене SCNN1.

Корреляции генотипа и фенотипа при муковисцидозе. Поскольку все пациенты с классической формой муковисцидоза имеют мутации в гене муковисцидоза, клиническая гетерогенность при муковисцидозе обусловлена аллельной гетерогенностью, эффектами других модифицирующих локусов или негенетических факторов. Из генетического и клинического анализа пациентов с муковисцидозом возникли два обобщения.

Во-первых, генотип CFTR дает возможность точного прогноза экзокринной функции поджелудочной железы. Например, пациенты, гомозиготные по частой мутации F508 или другим аллелям с нарушенным синтезом белка (например, преждевременным стоп-кодонам), обычно имеют недостаточность поджелудочной железы. С другой стороны, аллели, допускающие синтез частично функционального белка CFTR, например Argll7His, обычно имеют достаточную функцию поджелудочной железы. Во-вторых, генотип CFTR не дает оснований для прогнозирования тяжести патологии легких.

Например, тяжесть патологии легких варьирует среди гомозиготных по мутации F508 пациентов. Причины такой слабой корреляции генотипа и фенотипа для патологии легких непонятны. Недавно было сообщение о выявлении гена-модификатора патологии легких при муковисцидозе, гене, кодирующем TGFbl. Два варианта TGFbl ассоциируются с более тяжелой патологией легких при муковисцидозе. Если данный факт окажется достоверным, это может обеспечить понимание патологических механизмов, лежащих в основе патологии легких и расширить терапевтические возможности.

Использованные источники: meduniver.com

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  Эндемический зоб это гиперфункция

  Узелковая гинекомастия

Популяционно — статистический метод

3.6.11. Фенилкетонурия наследуется как аутосомно-рецессивный признак, в Белоруссии встречается с частотой 1:6000, а в Москве 1:7000. Определить генетическую структуру популяции в данных районах.

3.6.12. Сфероцитоз — мембранопатия (аномалии оболочки эритроцитов), приводит к преждевременному старению и элиминации. Наследуется как аутосомно — доминантное заболевание, встречается с частотой 1:5000. Определить число гомозиготных особей по рецессивному аллелю.

3.6.13. Муковисцидоз — синдром нарушенного всасывания, при котором страдает выделительная функция экзокринных желез и снижено содержание липазы и трипсина. Существует легочная форма муковисцидоза, ее фенокопией является воспаление легких (пневмония). Наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Определить генетическую структуру популяции по муковисцидозу в Англии, если известно, что в Англии заболевание встречается с частотой 1:2400.

3.6.14. Болезнь Вильсона — Коновалова (прогрессирующий цирроз печени) наследуется по аутосомно-рецессивному типу. В одном из районов Польши это заболевание наблюдалось с частотой 0,01. Определите генетическую структуру указанной популяции.

3.6.15. Система групп крови Кидд определяется двумя генами Ikа и Ikb. Ikа -доминантный ген по отношению к Ikb . Лица, несущие его – кидд — положительные. Частота гена Ikа среди некоторой части европейцев равна 0,458. Определить генетическую структуру популяции по системе Кидд.

Пенетрантность

3.7.1. Подагра определяется доминантным аутосомным геном. По некоторым данным (В.П.Эфроимсон, 1968), пенетрантность у мужчин составляет 20%, а у женщин равна 0. Какова вероятность заболевания подагрой в семье, где:

— оба родителя гетерозиготны по анализируемому признаку;

— один из родителей нормален, а другой страдает заболеванием и гетерозиготен.

3.7.2. Синдром Ван дер Вуда ( расщелина губы и (или) нёба и две симметричные ямки на слизистой поверхности нижней губы) наследуется как аутосомно-доминантнътй с пенетрантностью 80%. Определите вероятность появления больных детей в семье, где у одного из супругов наблюдаются проявления синдрома Ван дер Вуда, унаследованного им от отца, а другой супруг здоров.

3.7.3. Ангиоматоз сетчатой оболочки наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 50%. Определите вероятность заболевания в семье, где оба родителя являются гетерозиготными носителями ангиоматоза.

3.7.4. Ретинобластома (злокачественная опухоль сетчатки глаза) наследуется как аутосомно — доминантный признак с пенетрантностью 60 %. Здоровый мужчина женился на больной женщине. Оба супруга гетерозиготны по этому признаку. Определите вероятность рождения больных детей.

3.7.6. Арахнодактилия наследуется как доминантный аутосомный признак пенетрантностью 30%. Леворукость — рецессивный аутосомный признак с полной пенетрантностью. Определите вероятность проявления обоих аномалий одновременно у детей в семье, где оба родителя гетерозиготны по обеим парам генов.

3.7.7. Синдром Ван дер Хеве, определяющий голубую окраску склеры, хрупкость костей и глухоту, наследуется как доминантный аутосомный плейотропный ген. Пенетрантность признаков изменчива. В ряде случаев (К.Штерн, 1965) она составляет по голубой склере почти 100%, хрупкости костей — 63%, глухоте — 60%. В брак вступают два гетерозиготных носителя голубой склеры и нормальные в отношении других двух признаков синдрома. Определите вероятность проявления у их детей глухоты.

3.7.8. По данным шведских генетиков (К.Штерн, 1965), некоторые формы шизофрении наследуются как доминантные аутосомные признаки. При этом у гомозигот пенетрантность равна 100%, а у гетерозигот — 20%. Определите вероятность заболевания детей от брака двух гетерозиготных родителей.

3.7.9. Карий цвет глаз доминирует над голубым и определяется аутосомным геном. Отосклероз (очаговое заболевание косточек среднего уха, способное вызвать глухоту) наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 60 %. Определите потомство в семье, где оба родителя гетерозиготны по обоим признакам.

3.7.10. Ретинобластома — злокачественная опухоль нервных элементов сетчатки, передается аутосомно-доминантно с пенетрантностью 60 % . Старческая катаракта может передаваться по аутосомно-рецессивному типу. Определите вероятность рождения здорового ребенка и ребенка с двумя патологиями в семье, где жена была прооперированна по поводу ретинобластомы, у ее матери была старческая катаракта, у мужа отец — здоров, а мать больна катарактой.

Дополнительные задачи для стоматологического факультета

1.Выступающие зубы наследуются как доминантный признак, не выступающие — как рецессивный. Какова вероятность рождения детей с выступающими зубами, если один из родителей гетерозиготен по этому признаку, а другой имеет невыступающие зубы?

2. Расщепление твердого нёба может наследоваться Х-сцепленно рецессивно. Карий цвет глаз доминирует над голубым. Голубоглазый мужчина, прооперированный в детстве по поводу расщелины неба, женился на здоровой кареглазой девушке (известно, что у её матери была расщелина нёба, а у отца были голубые глаза). Определите вероятность рождения: здоровых и больных детей. Какой цвет глаз может быть у них?

3. Потемнение зубов может определяться двумя доминантными генами, один из которых расположен в аутосоме, другой в Х-хромосоме. В семье родителей, имеющих темные зубы, родились девочка и мальчик с нормальным цветом зубов. Определите вероятность рождения в этой семье следующего ребенка тоже без аномалий, если удалось установить, что темные зубы матери обусловлены лишь геном, сцепленным с Х-хромосомой, а темные зубы отца – аутосомным геном по которому он гетерозиготен.

Использованные источники: cyberpedia.su

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ:

  Лечение ложной гинекомастии

  Врожденного муковисцидоза

Определить генетическую структуру популяции по муковисцидозу

q = = 0,03; q = 0,03 (3 %)

Учитывая то, что сумма частот аллелей составляет единицу, определим частоту доминантного аллеля А:

р = 1 — q = 1 — 0,03 = 0,97 (97 %).

Далее определим частоты встречаемости рыжих гомозиготных и рыжих гетерозиготных лисиц:

АА, или р 2 = 0,972 = 0,9409 (94,09 %)

Аа, или 2pq = 2 × 0,97 × 0,03 = 0,0582 (5,82 %).

Определим абсолютное количество рыжих гомозиготных лисиц в популяции:

10000 × 0,9409 = 9409 (лисиц).

Ответ: Генетическая структура (в %) для этой популяции составит:

АА (гомозиготные, рыжие) – р 2 = 94,09;

Аа (гетерозиготные, рыжие) – 2pq = 5,82;

аа (гомозиготные, альбиносы) q2=0,09;

Концентрация гена А или р = 97 %.

Концентрация гена а или q = 3 %.

Количество рыжих гомозиготных лисиц – 9409.

При врожденном вывихе бедра Смз(mz) = 33 %; Сдз(dz) = 6 %.Определите Н и Е.

Используя формулу Кольцингера определяем Н.

Ответ: считается, что если Н > 0,7, то признак генетически обусловлен. В данном примере на формирование заболевания больше влияют средовые факторы.

Задачи для самостоятельного решения

Пробанд болен легкой формой эллиптоцитоза (эритроциты овальной формы). У гетерозигот протекает в легкой форме, а у гомозигот развивается тяжелая гемолитическая анемия. Он состоит в браке со здоровой женщиной и имеет больную дочь и здорового сына. Отец пробанда болен, а мать здорова. Мать пробанда имеет здоровую сестру и здоровых родителей. Дедушка по линии отца болен, а бабушка здорова. Пробанд имеет по линии отца здоровых тетю и дядю. Дядя женат на здоровой женщине. Их три сына (двоюродные братья пробанда по линии отца) здоровы. Какова вероятность появления в семье дочери пробанда больных внуков, если она выйдет замуж за гетерозиготного по эллиптоцитозу мужчину?

В МГК обратилась женщина с целью выяснить прогноз по ретинобластоме (опухоль сетчатки) для своего потомства. Ее брат болен, мать и отец здоровы. Родственники отца: две сестры, отец и мать – здоровы. По линии матери: два брата здоровы, один — болен. Дедушка и бабушка пробанда здоровы. У бабушки сестра и брат здоровы. У деда сестра здорова, еще сестра и брат – больны. Прадедушка болен, прабабушка – здорова. Муж женщины и все его родственники здоровы.

Глухонемота наследуется как аутосомно-рецессивный признак. Глухонемой мужчина женился на своей двоюродной сестре. Дайте анализ родословной и определите риск по глухонемоте и общий риск для семьи.

Пробанд – здоровая девушка, имеет двух здоровых братьев и больную врожденной глухотой сестру. Мать и отец пробанда здоровы. Две сестры и родители матери пробанда здоровы относительно анализируемого заболевания. Отец пробанда имеет больного брата, больную сестру и здоровую сестру. Больная сестра отца вышла замуж на нормального мужчину, и у них родились больной сын и здоровые сын и дочь. Здоровая сестра отца пробанда вышла замуж за здорового мужчину, и у них родились две здоровые девочки. Дед и бабка пробанда со стороны отца – здоровы, бабка имеет здоровую сестру и больного брата. Определите вероятность рождения больного ребенка, если пробанд выйдет замуж за здорового мужчину. Составить родословную, проанализировать ее.

Пробанд болеет глаукомой (патологические изменения глаз, ведущие к слепоте), имеет двух здоровых сестер. Жена пробанда и ее родители здоровы относительно анализируемого заболевания. Родители пробанда здоровы. Родители и сестра отца пробанда здоровы тоже. Мать пробанда имеет больную сестру, которая вышла замуж за здорового мужчину, и у них родились здоровый мальчик и больная девочка. Дедушка пробанда со стороны матери болен, а бабушка здорова. Определить какова вероятность рождения больного ребенка в семье пробанда. Составить родословную, проанализировать ее.

Фенилкетонурия наследуется как аутосомно-рецессивный признак, в Белоруссии встречается с частотой 1:6000, а в Москве 1:7000. Определить генетическую структуру популяции в данных районах.

Муковисцидоз – синдром нарушенного всасывания, при котором страдает выделительная функция экзокринных желез и снижено содержание липазы и трипсина. Существует легочная форма муковисцидоза, ее фенокопией является воспаление легких (пневмония). Наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Определить генетическую структуру популяции по муковисцидозу в Англии и в Австрии, если известно, что в Англии заболевание встречается с частотой 1:2400, а в Австрии 1:2250.

При эпилепсии Сmz = 60; Сdz = 12. Определить Н и Е.

При сахарном диабете Сmz = 53; Сdz = 20. Определить Н и Е.

Из 135 пар монозиготных близнецов заболели оба туберкулезом в 50 случаях, а из 267 пар дизиготных близнецов однополых близнецов – 42. Рассчитать конкордантность и дискордантность по туберкулезу. Вычислить коэффициент наследуемости.

Из 102 пар МЗ в 20 случаях перенесли инфаркт оба близнеца, а из 155 пар ДЗ в 24 парах заболели оба близнеца. Вычислить конкордантность для МЗ и ДЗ. Вычислить коэффициент наследуемости.

При изучении генотипической обусловленности преступности у 143 пар МЗ было выявлено 97 пар, в которых оба близнеца совершили преступления, а из 142 ДЗ совершили преступления оба близнеца в 40 случаях. Рассчитать конкордантность и дискордантность. Вычислить коэффициент наследуемости.

Для выяснения роли наследственности в развитии косолапости обусловлено 40 пар МЗ и 134 пары ДЗ. Конкордантность для МЗ – 32 %, для ДЗ – 3 %. Какова роль наследственного предрасположения в развитии косолапости?

Определите как наследуется воспаление среднего уха у человека, если конкордантность монозиготных близнецов равна 30,1 %, а дизиготных – 9,8 %.

Использованные источники: studfiles.net

Похожие статьи