🗊Презентация лекция студенты

Наследственные заболевания в практике педиатра и терапевта.

Генетика - наука о наследственности и изменчивости. Термин ввел в 1907 году У.Бэтсон. Он определил содержание новой науки, как физиологии наследственности и изменчивости. «Journal of Genetics» 1910 год

Генетика человека - фундаментальная наука Часть общей генетики, изучающей законы накопления, передачи и реализации информации о развитии и функционировании живых организмов. Основополагающее понятие в генетике – это ген как объект хранения, передачи и хранения информации. Основа концепции гена была заложена Грегором Менделем в 1865 году.

Медицинская генетика - наука о роли наследственности в патологии человека, закономерностях передачи наследственных болезней, их диагностике, лечении, профилактике. Клиническая генетика - прикладная медицинская генетика, направленная на применение достижений общей и медицинской генетики для решения клинических проблем пациентов и их семей.

Развитие генетики человека

Развитие генетики человека

Развитие клинической генетики

Успехи клинической генетики в СССР С.И. Давиденков В 1925 г. классификация наследственных болезней должна быть "каталогом генов, а не фенотипических различий". В 1929 г. впервые в России (и в мире) организовал медико-генетическую консультацию.

В Москве в 1935 г был создан «Медико-генетический институт». Соломон Григорьевич Левит Были выполнены работы в области цитогенетики, клинической и формальной генетики, близнецовые исследования. Программа курса генетики для врачей, прочитанного в 1934 гг. в МГИ, могла бы стать основой общей части сегодняшнего курса !!! В период с 1931 по 1936 год в СССР были выполнены замечательные работы по цитогенетики человека, результаты которых были опубликованы в международных журналах. Они были восприняты американскими и европейскими учеными только через 20 лет !!!

Развитие клинической генетики в СССР

Основные нормативные документы, регулирующие вопросы редких заболеваний в РФ Федеральный закон РФ № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» от 21 ноября 2011 г., пункт 10, части 1, статьи 16; статья 44; часть 9 статьи 83 впервые законодательно вводится понятие об орфанном заболевании В Российской Федерации регистры больных орфанными заболеваниями ведутся на уровне субъектов. В настоящее время, регистр Министерства здравоохранения Российской Федерации включает 226 видов болезней

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет РЗ следующим образом:

Основные нормативные документы, регулирующие вопросы редких заболеваний в РФ Постановление Правительства РФ от 26 апреля 2012 г. № 403 «О порядке ведения Федерального регистра лиц, страдающих жизнеугрожающими и хроническими прогрессирующими редкими (орфанными) заболеваниями, приводящими к сокращению продолжительности жизни граждан или их инвалидности, и его регионального сегмента» Устанавливает: Правила ведения Федерального регистра лиц, страдающих жизнеугрожающими и хроническими прогрессирующими редкими (орфанными) заболеваниями…., и его регионального сегмента; Перечень жизнеугрожающих и хронических прогрессирующих редких (орфанных) заболеваний, приводящих к сокращению продолжительности жизни граждан или их инвалидности (24 заболевания)

Изменения в перечне 24-х нозологий В 2019 году программа «7 высоко-затратных нозологий» превратилась в программу «12 высоко-затратных нозологий» за счет включения в нее еще 5-ти орфанных заболеваний: гемолитико-уремического синдрома (стоимость годового лечения – 10,43 млн. рублей), юношеского артрита (стоимость годового лечения – 2,21 млн. рублей), мукополисахаридоза I, II и VI типов (стоимость годового лечения: 2,14, 12,25 и 13,98 млн. рублей соответственно). Постановление Правительства от 26 ноября 2018 года № 1416 "О порядке организации обеспечения лекарственными препаратами лиц, больных гемофилией, муковисцидозом, гипофизарным нанизмом, болезнью Гоше, злокачественными новообразованиями лимфоидной, кроветворной и родственных им тканей, рассеянным склерозом, гемолитико-уремическим синдромом, юношеским артритом с системным началом, мукополисахаридозом I, II и VI типов, лиц после трансплантации органов и (или) тканей, а также о признании утратившими силу некоторых актов Правительства Российской Федерации".

Из чего сделана ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота? 3,2 млрд. нуклеотидов → Человек

Код ДНК – четыре азотистых основания 3% ДНК – кодирующая часть генома (всей совокупности ДНК клетки). Она содержит гены, в которых закодированы белки У человека примерно 30 000 генов Остальная часть – некодирующая, “junk DNA”

Вторичная структура ДНК – двухцепочечная спираль A = T G ≡ C

Третичная структура ДНК (суперспирализация ДНК) Хромосома – комплекс ДНК и белков

Методы анализа ДНК

Структурные элементы гена Экзон размер экзома человека — ~ 40 млн.н.п. Интрон Экзон-интронная граница Межгенные области

Распространенные виды мутаций Миссенс мутация Нонсенс мутация Молчащая мутация Мутация сдвига рамки считывания Мутация сайта сплайсинга

Методы анализа определения геномных вариантов ПДАФ (полиморфизм длин амплифицированных фрагментов) ПДРФ (полиморфизм длин рестрикционных фрагментов) АС-ПЦР (аллель-специфичная ПЦР) ПЦР в реальном времени (real-time PCR) ДНК-чипы Секвенирование ( метод Сенгера, NGS) Масс-спектрометрия

Виды геномных вариантов Мутация – патогенный геномный вариант Variant of unknown significance (вариант неизвестной значимости) Полиморфизм (полиморфный вариант) – нейтральный геномный вариант

Появление и развитие технологий секвенирования ДНК

Классификация наследственных болезней Хромосомные болезни, связанные с изменением их числа  Хромосомные болезни, связанные с изменением структуры

Генные болезни, связанные с точечными мутациями ядерной ДНК: Генные болезни, связанные с точечными мутациями ядерной ДНК: Моногенные заболевания, связанные с мутациями ядерной ДНК; Болезни экспансии тринуклеотидных повторов Полигенные

Болезни, обусловленные дефектами  митохондриальной ДНК: Болезни, обусловленные дефектами  митохондриальной ДНК: Генные, связанные с точечными мутациями мтДНК Болезни, обусловленные грубыми структурными нарушениями мтДНК.

Клинические показания к применению цитогенетических и молекулярно- цитогенетических методов Краниофациальные микроаномалии: Долихоцефалия Круглое плоское лицо Широкие брови Длинные глазные щели Пухлые ресницы Крупный бульбообразный нос Пухлые щеки Хорошо контурированный подбородок

Клинические показания к применению цитогенетических и молекулярно- цитогенетических методов Неспецифическая умственная отсталость в сочетании с микроаномалиями или без них Расстройства аутистического спектра Задержка психомоторного и психоречевого развития, неспецифическая, в сочетаниями с микроаномалиями или без микроаномалий Эпилепсия в сочетании с неспецифической умственной отсталостью или специфическими когнитивными нарушениями Двигательные расстройства по типу атонически-астатической формы ДЦП. Нейродегенеративное заболевание

Результаты лучевой диагностики Лиссэнцефалия (17.13.3 del, 22q11 del, Xp22 del, 2p25 del) Голопроэнцефалия (1q41-q42, 13q24-q34) Гипоплазия, агенезия и другие пороки развития мозолистого тела

Генные болезни Связанные с точечными мутациями ядерной ДНК: моногенные заболевания, связанные с мутациями ядерной ДНК болезни экспансии полигенные заболевания

Типы наследования моногенных заболеваний Аутосомно-рецессивный (большинство заболеваний) Аутосомно-доминантный Х-сцепленный рецессивный Митохондриальный

Сложности клинического этапа диагностики моногенных заболеваний Наследственные заболевания редкие, представленные единичными наблюдениями. Широкий клинический полиморфизм. От клинициста требуются специальные знания, чтобы заподозрить даже теоретически узнаваемый синдром или заболевание . Особую сложность представляет клиническая диагностика наследственных болезней обмена.

Наследственные нарушения метаболизма Мутации в гене, кодирующем фермент приводят к нарушению его работы

Когда проявляются наследственные обменные заболевания ? Могут проявляться в любом возрасте от младенческого до взрослого, в зависимости от метаболического дефекта. Мутации в одном гене могут приводить к различным проявлениям одной болезни у детей и у взрослых.

Наследственные нарушения метаболизма – редкие заболевания

Классификация врожденных ошибок метаболизма НБО: протекающие с интоксикацией при которых страдает энергообмен нарушения синтеза или катаболизма сложных молекул

Заболевания, протекающие с интоксикацией: 1. Острое течение. Проявляются развитием метаболических кризов и могут развиваться как «неонатальные катастрофы» 2. Хроническое течение 3. Иногда протекают некоторое время без видимых симптомов

НБО, протекающие с интоксикацией: Аминоацидопатии (ФКУ и др.) Органические ацидурии (Большая их часть) Нарушения цикла мочевины Непереносимость углеводов (галактоземия, непереносимость фруктозы) Заболевания, связанные с интоксикацией металлами (болезнь Вильсона, Менкеса, гемохроматоз) Порфирии В эту группу включены различные заболевания, для выявления которых необходимо исследовать аминокислоты, органические кислоты в моче, крови и спиномозговой жидкости. К ним относятся: нарушения синтеза и катаболизма нейротрансмиттеров (моноамины, GABA, глицин) и некоторые заболевания синтеза серина, глутамина, пролина, орнитина.

Заболевания вследствие нарушения синтеза или катаболизма сложных молекул Прогрессирующее течение Клиническое течение не зависит от состава пищи, сопутствующих заболеваний К этой группе относятся: лизосомные заболевания (около 60) пероксисомные заболевания наследственные нарушения синтеза и обмена холестерина, процесса гликозилирования (CDG) и тд.

Патогенез ЛБН

МПС I, характеристика заболевания

Что представляет собой болезнь Фабри ? Врожденное (Х-сцепленное) обменное заболевание Относится к группе, состоящей из более 50 лизосомных болезней накопления Относится к подгруппе (глико)сфинголипидозов Является жизнеугрожающим и имеет прогрессирующее течение Дефицит фермента альфа-галактозидазы обусловлен генной мутацией

Схема наследования

Схема наследования

Полисистемные проявления Периферические неврологические Дерматологические Офтальмологические Желудочно-кишечные Дыхательные Скелетно-мышечные

Болевой синдром Акропарестезия носит постоянный характер локализация - кисти и стопы ощущается, как жжение, покалывание, боль и неприятные ощущения “Кризы Фабри” возникают эпизодически, могут длиться от нескольких минут до нескольких недель боль иррадиирует в кисти и стопы описываются, как интенсивная, мучительная, истощающая боль Не купируется введением наркотических анальгетиков Триггерами являются лихорадка, физические нагрузки, усталость, стресс, изменения погоды

Диагностика ЛБН Генотип

Варианты аутосомно-доминантной гиперхолестеринемии Семейная гиперхолестеринемия (FH, связанная с мутациями рецептора для ЛПНП) 1:500 FDB (свяанная с дефектом апопротеина АПОВ100) от 1:500 до 1:1000 Мутации гена PCSK9 (proprotein convertase subtilysin kexin 9)-белок, участвующий в деградации рецептора ЛПНП частота неизвестна

Родословная ребенка М-а, 16 лет с гиперхолестеринемией

Ксантомы у ребенка с ГЛП IIa типа

Ксантомы у ребенка с ГЛП IIa типа

МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ

ГЕНЫ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК 13 ГЕНОВ КОДИРУЮТ БЕЛКИ ЧЕТЫРЕХ КОМПЛЕКСОВ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ МИТОХОНДРИЙ (1,3,4,5) 22 ГЕНА ТРАНСПОРТНОЙ РНК 2 ГЕНА РИБОСОМАЛЬНОЙ ДНК ОСТАЛЬНЫЕ БЕЛКИ, УЧАСТВУЮЩИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ В МИТОХОНДРИЯХ, КОДИРУЮТСЯ ЯДЕРНЫМ ГЕНОМОМ !

ГРУППЫ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ БОЛЕЗНЕЙ Заболевания, обусловленные мутациями в митохондриальном геноме Заболевания, обусловленные мутациями в генах ядерной ДНК Заболевания, обусловленные нарушением межгеномных сигнальных эффектов

Общие закономерности митохондриальных заболеваний с мутациями в мтДНК Материнский тип наследования Феномен гетероплазмии: случайное распределение копий мтДНК при клеточном делении (митоз, мейоз) Зависимость тяжести заболевания от типа мутаций, процентного содержания мутантной мтДНК и энергетической потребности тканей (ЦНС, скелетные мышцы, сердечная мышца, почки, печень, эндокринная система) .

Общие закономерности митохондриальных заболеваний с мутациями в мтДНК прогрессирование с возрастом, что коррелирует с возрастным снижением активности окислительного фосфорилирования и, по-видимому, связано с возрастным накоплением мутаций мтДНК Высокая частота спорадических случаев (частота мутаций в 6-17 раз выше, чем в ядерной ДНК). Это может приводит к модификации клинической картины.

Причины мутаций в мтДНК Интенсивно протекающие в митохондриях окислительно-восстановительные процессы с избытком поставляют свободные радикалы, повреждающие ДНК. Митохондриальная ДНК, в отличие от ядерной, не защищена белками-гистонами, а механизмы репарации её повреждений несовершенны.

Симптомы митохондриальных заболеваний Повторные коматозные состояния, сопровождающиеся кетоацидозом и гиперкетонурией Задержка физического развития Миопатии и кардиомиопатии Симптомы поражения нервной системы: мигрени, судороги, атаксии, полинейропатии, инсульты

Симптомы митохондриальных заболеваний Дисфункция щитовидной железы Тубулопатии, витами Д резистентный рахит Диарея, целиакия-подобный синдром Атрофия зрительных нервов Лебера Печеночная недостаточность Панцитопения, макроцитарная анемия

Клинические фенотипы митохондриальных заболеваний Синдром Кернс-Сейра Прогрессирующая наружная офтальмоплегия (РЕО) Злокачественная мигрень Синдром MELAS Cиндром NARP Синдром MERRF Атрофия зрительных нервов Лебера ( LHON)

Атрофия дисков зрительных нервов Лебера Манифестация 12-30 лет. Чаще поражаются мужчины. Острая безболезненная потеря зрения на оба глаза. Центральные скотомы Мажорная мутация ( 50%) случаев-3460G>A. Частые мутации 4171С>A; 3733G>A; 11778G>A 10663T>C; 14484ТC>; 14495A>G.

Синдром MELAS материнский тип наследования, манифестация в 5-15 лет, возраст проявления болезни - до 40 лет, непереносимость физических нагрузок, мигренеподобные головные боли, сопровождающиеся рвотой инсультоподобные эпизоды, судороги, атаксия, миопатия периферическая полиневропатия, нейросенсорная глухота, пигментный ретинит

Синдром MELAS инсультоподобные эпизоды с наличием изменений на MRT головного мозга. лактат-ацидоз рваные красные волокна в биоптатах скелетных мышц, наиболее часто мутация 3243A>G в гене MTTL1 кодирующем тРНК длиной в 75 нуклеотидов. Функция - перенос аминокислоты лейцина к полипептидной цепи при трансляции мРНК.

МРТ головного мозга при синдроме MELAS

Частота встречаемости мутаций в мтДНК при синдроме MELAS в гене MTTL1 3243A>G – 80% 3271T>C -7,5% 3252А>G- менее 5%

Заболевания множественных делеций и деплеций митохондриальной ДНК.

Фенотипы мутации в гене РОLG1 Синдром Альперса ( начало на 1 году жизни, спастика, судороги, задержка развития, поражение печени, полидистрофия) Атаксия, сенсорная полинейропатия, дизартрия, офтальмоплегия Окулофарингеальная и поясно-конечностная миопатия, повышение КФК Мио-нейро-гастроинтестинальный синдром

Окулофарингеальная миопатия

Биохимическая диагностика Увеличение концентрации лактата в крови при физической нагрузке или после нагрузки глюкозой Парадоксальная гиперкетонемия, гиперкетонурия Нарушение соотношения лактат/пируват Повышение концентрации ацетоацетата и гидроксибутирата Определение концентрации лактата на фоне глюкозной кривой (самый информативный тест)

Морфологическая диагностика митохондриальных заболеваний В биоптате мышечных волокон- феномен RRF ( rigger red fibers) при окраске по Гомори отмечается специфическая структура мышечных волокон, напоминающая разрывы по периферии. Это скопления по сарколемой генетически измененных пролиферирующих митохондрий. Определение активности дыхательных цепей митохондрий-сукцинат-дегидрогеназы, цитохром-с-оксидазы и цитрат-синтетазы

Молекулярно-генетическая диагностика Методы NGS Цифровая ПЦР

Эволюция представлений о моногенных болезнях Один ген – одна болезнь Различные мутации в одном гене определяют клиническую гетерогенность (пример МПС1)

Эволюция представлений о моногенных болезнях Один фенотип – много генов Один фенотип – определенные мутации в причинно-значимых генах, которые наследуются по разному типу Гетерозиготы при Х-сцепленных рецессивных заболеваниях имеют клинические проявления (болезнь Фабри)

vlarionova1@yandex.ru