Estudos genéticos: indicações, métodos

Nos últimos anos, tem-se observado um aumento na participação de doenças hereditárias na estrutura geral das doenças. Nesse sentido, o papel da pesquisa genética na medicina prática está aumentando. Sem o conhecimento da genética médica, é impossível diagnosticar, tratar e prevenir doenças hereditárias e congênitas de forma eficaz.

A predisposição hereditária é provavelmente inerente a quase todas as doenças, mas seu grau varia consideravelmente. Se considerarmos o papel dos fatores hereditários na ocorrência de diversas doenças, podemos distinguir os seguintes grupos.

• Doenças cuja origem é inteiramente determinada por fatores genéticos (impacto de um gene patológico); este grupo inclui doenças monogênicas, cuja herança está sujeita às regras básicas das leis de Mendel (doenças mendelianas), e o impacto do ambiente externo só pode afetar a intensidade de certas manifestações do processo patológico (seus sintomas).
• Doenças, cuja ocorrência é determinada principalmente pela influência do ambiente externo (infecções, lesões, etc.); a hereditariedade só pode influenciar algumas características quantitativas da reação do corpo, determinam as características do curso do processo patológico.
• Doenças em que a hereditariedade é um fator causal, mas para sua manifestação são necessárias certas influências ambientais, sua herança não obedece às leis de Mendel (doenças não mendelianas); são chamadas multifatoriais.

Doenças hereditárias

O desenvolvimento de cada indivíduo é o resultado da interação de fatores genéticos e ambientais. O conjunto de genes humanos é estabelecido durante a fertilização e, em seguida, juntamente com fatores ambientais, determina as características do desenvolvimento. O conjunto de genes de um organismo é chamado de genoma. O genoma como um todo é bastante estável, mas sob a influência de mudanças nas condições ambientais, podem ocorrer alterações – mutações.

As unidades básicas da hereditariedade são os genes (seções da molécula de DNA). O mecanismo de transmissão da informação hereditária baseia-se na capacidade do DNA de se autoduplicar (replicar). O DNA contém um código genético (um sistema de registro de informações sobre a localização dos aminoácidos nas proteínas, utilizando a sequência de nucleotídeos do DNA e do RNA mensageiro), que determina o desenvolvimento e o metabolismo das células. Os genes estão localizados nos cromossomos, elementos estruturais do núcleo da célula que contêm DNA. O lugar ocupado por um gene é chamado de locus. Doenças monogênicas são monolocus, enquanto doenças poligênicas (multifatoriais) são multilocus.

Os cromossomos (as estruturas em forma de bastonete nos núcleos das células, visíveis ao microscópio óptico) consistem em milhares de genes. Nos humanos, cada célula somática, ou não sexual, contém 46 cromossomos, representados por 23 pares. Um dos pares, os cromossomos sexuais (X e Y), determina o sexo do indivíduo. Nos núcleos das células somáticas, as mulheres têm dois cromossomos X, enquanto os homens têm um cromossomo X e um Y. Os cromossomos sexuais dos homens são heterólogos: o cromossomo X é maior e contém muitos genes responsáveis tanto pela determinação do sexo quanto por outras características do organismo; o cromossomo Y é pequeno, tem um formato diferente do cromossomo X e carrega principalmente genes que determinam o sexo masculino. As células contêm 22 pares de autossomos. Os cromossomos autossômicos humanos são divididos em 7 grupos: A (1º, 2º, 3º pares de cromossomos), B (4º, 5º pares), C (6º, 7º, 8º, 9º, 10º, 11º, 12º pares, bem como o cromossomo X, semelhante em tamanho aos cromossomos 6 e 7), D (13º, 14º, 15º pares), E (16º, 17º, 18º pares), F (19º, 20º pares), G (21º, 22º pares e cromossomo Y).

Os genes são organizados linearmente ao longo dos cromossomos, com cada gene ocupando um lugar estritamente definido (locus). Os genes que ocupam loci homólogos são chamados alélicos. Cada pessoa tem dois alelos do mesmo gene: um em cada cromossomo de cada par, com exceção da maioria dos genes nos cromossomos X e Y em homens. Quando regiões homólogas de um cromossomo contêm alelos idênticos, falamos de homozigose; quando contêm alelos diferentes do mesmo gene, falamos de heterozigose para um determinado gene. Se um gene (alelo) exibe seu efeito quando presente em apenas um cromossomo, ele é chamado dominante. Um gene recessivo exibe seu efeito somente se estiver presente em ambos os membros de um par de cromossomos (ou no único cromossomo X em homens ou em mulheres com o genótipo X0). Um gene (e a característica correspondente) é chamado ligado ao X se estiver localizado no cromossomo X. Todos os outros genes são chamados autossômicos.

É feita uma distinção entre herança dominante e recessiva. Na herança dominante, uma característica se manifesta tanto em homozigose quanto em heterozigose. Na herança recessiva, manifestações fenotípicas (um conjunto de características externas e internas de um organismo) são observadas apenas em homozigose, enquanto estão ausentes em heterozigose. A herança dominante ou recessiva ligada ao sexo também é possível; dessa forma, características associadas a genes localizados em cromossomos sexuais são herdadas.

Doenças de herança dominante geralmente afetam várias gerações de uma mesma família. Na herança recessiva, a presença latente heterozigótica de um gene mutante pode existir em uma família por um longo período, o que pode levar ao nascimento de crianças doentes de pais saudáveis ou mesmo em famílias nas quais a doença está ausente há várias gerações.

Mutações genéticas são a base de doenças hereditárias. Compreender mutações é impossível sem uma compreensão moderna do termo "genoma". Atualmente, o genoma é considerado uma estrutura simbiótica multigenômica, composta por elementos obrigatórios e facultativos. A base dos elementos obrigatórios são os loci estruturais (genes), cujo número e localização no genoma são relativamente constantes. Os genes estruturais representam aproximadamente 10 a 15% do genoma. O conceito de "gene" inclui a região transcrita: éxons (a região codificadora propriamente dita) e íntrons (uma região não codificadora que separa os éxons); e sequências de flanqueamento – a líder, que precede o início do gene, e a região da cauda, não traduzida. Os elementos facultativos (85 a 90% de todo o genoma) são DNAs que não carregam informações sobre a sequência de aminoácidos das proteínas e não são estritamente obrigatórios. Esse DNA pode participar da regulação da expressão gênica, desempenhar funções estruturais, aumentar a precisão do pareamento e da recombinação homóloga e promover a replicação bem-sucedida do DNA. A participação de elementos facultativos na transmissão hereditária de características e na formação da variabilidade mutacional foi comprovada. Essa estrutura genômica complexa determina a diversidade de mutações genéticas.

No sentido mais amplo, uma mutação é uma alteração estável e herdada no DNA. As mutações podem ser acompanhadas por alterações na estrutura dos cromossomos que são visíveis ao microscópio: deleção - perda de uma seção de um cromossomo; duplicação - duplicação de uma seção de um cromossomo; inserção (inversão) - quebra de uma seção de um cromossomo, sua rotação em 180° e fixação ao local da quebra; translocação - quebra de uma seção de um cromossomo e fixação a outro. Essas mutações têm o maior efeito prejudicial. Em outros casos, as mutações podem consistir na substituição de um dos nucleotídeos de purina ou pirimidina de um único gene (mutações pontuais). Essas mutações incluem: mutações sem sentido (mutações com mudança de significado) - substituição de nucleotídeos em códons com manifestações fenotípicas; mutações sem sentido (sem sentido) - substituição de nucleotídeos que formam códons de terminação, como resultado da qual a síntese da proteína codificada pelo gene é prematuramente interrompida; mutações de splicing - substituições de nucleotídeos na junção de éxons e íntrons, o que leva à síntese de moléculas de proteína alongadas.

Uma nova classe de mutações foi identificada há relativamente pouco tempo: mutações dinâmicas ou mutações de expansão associadas à instabilidade do número de repetições de trinucleotídeos em partes funcionalmente significativas dos genes. Muitas repetições de trinucleotídeos localizadas em regiões transcritas ou regulatórias dos genes são caracterizadas por um alto nível de variabilidade populacional, dentro do qual não são observados distúrbios fenotípicos (ou seja, a doença não se desenvolve). A doença se desenvolve apenas quando o número de repetições nesses locais excede um determinado nível crítico. Tais mutações não são herdadas de acordo com a Lei de Mendel.

Assim, doenças hereditárias são doenças causadas por danos ao genoma da célula, que podem afetar todo o genoma, cromossomos individuais e causar doenças cromossômicas, ou afetar genes individuais e ser a causa de doenças genéticas.

Todas as doenças hereditárias são geralmente divididas em três grandes grupos:

• monogênico;
• poligênica, ou multifatorial, na qual interagem mutações de vários genes e fatores não genéticos;
• anormalidades cromossômicas, ou anomalias na estrutura ou número de cromossomos.

Doenças pertencentes aos dois primeiros grupos são frequentemente chamadas de genéticas, e aquelas pertencentes ao terceiro grupo são chamadas de doenças cromossômicas.

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Classificação de doenças hereditárias

Cromossômico	Monogênico	Multifatorial (poligênico)
Anomalias no número de cromossomos sexuais: - Síndrome de Shereshevsky-Turner; - Síndrome de Klinefelter; - síndrome da trissomia do cromossomo X; - síndrome 47, XYY Autossomos: - Síndrome de Down; - Síndrome de Edwards; - Síndrome de Patau; - trissomia parcial do cromossomo 22 Anormalidades estruturais dos cromossomos: Síndrome do choro do gato; Síndrome de deleção 4p; Síndromes de microdeleção de genes vizinhos	Autossômico dominante: Síndrome de Marfan; doença de von Willebrand; Anemia de Minkowski-Shoffar e outras Autossômico recessivo: - fenilcetonúria; - galactosemia; - fibrose cística, etc. Recessivo ligado ao X: Hemofilia A e B; Miopatia de Duchenne; E outros. Dominante ligado ao X: - raquitismo resistente à vitamina D; - coloração marrom Esmalte dentário, etc.	SNC: algumas formas de epilepsia, esquizofrenia, etc. Sistema cardiovascular: reumatismo, hipertensão, aterosclerose, etc. Pele: dermatite atópica, psoríase, etc. Sistema respiratório: asma brônquica, alveolite alérgica, etc. Sistema urinário: urolitíase, enurese, etc. Sistema digestivo: úlcera péptica, retocolite ulcerativa inespecífica, etc.

Doenças cromossômicas podem ser causadas por anomalias cromossômicas quantitativas (mutações genômicas), bem como por anomalias cromossômicas estruturais (aberrações cromossômicas). Clinicamente, quase todas as doenças cromossômicas se manifestam como deficiências intelectuais e múltiplos defeitos congênitos, frequentemente incompatíveis com a vida.

As doenças monogênicas se desenvolvem como resultado de danos em genes individuais. As doenças monogênicas incluem a maioria das doenças metabólicas hereditárias (fenilcetonúria, galactosemia, mucopolissacaridoses, fibrose cística, síndrome adrenogenital, glicogenoses, etc.). As doenças monogênicas são herdadas de acordo com as leis de Mendel e, de acordo com o tipo de herança, podem ser divididas em autossômica dominante, autossômica recessiva e ligada ao cromossomo X.

As doenças multifatoriais são poligênicas e seu desenvolvimento requer a influência de certos fatores ambientais. Os sinais gerais das doenças multifatoriais são os seguintes.

• Alta frequência na população.
• Polimorfismo clínico pronunciado.
• Semelhança das manifestações clínicas no probando e parentes próximos.
• Diferenças de idade e gênero.
• Início mais precoce e algum aumento nas manifestações clínicas nas gerações descendentes.
• Eficácia terapêutica variável de medicamentos.
• Semelhança de manifestações clínicas e outras da doença em parentes próximos e no probando (o coeficiente de herdabilidade para doenças multifatoriais excede 50-60%).
• Inconsistência dos padrões de herança com as leis de Mendel.

Para a prática clínica, é importante compreender a essência do termo "malformações congênitas", que podem ser únicas ou múltiplas, hereditárias ou esporádicas. As doenças hereditárias não incluem aquelas que ocorrem durante períodos críticos da embriogênese, sob a influência de fatores ambientais desfavoráveis (físicos, químicos, biológicos, etc.) e não são hereditárias. Um exemplo de tal patologia pode ser defeitos cardíacos congênitos, que são frequentemente causados por efeitos patológicos durante o período de formação do coração (primeiro trimestre da gravidez), por exemplo, uma infecção viral trófica para os tecidos do coração em desenvolvimento; síndrome alcoólica fetal, anomalias do desenvolvimento dos membros, aurículas, rins, trato digestivo, etc. Nesses casos, os fatores genéticos constituem apenas uma predisposição hereditária ou uma maior suscetibilidade aos efeitos de certos fatores ambientais. Segundo a OMS, as anomalias do desenvolvimento estão presentes em 2,5% de todos os recém-nascidos; 1,5% delas são causadas pela ação de fatores exógenos desfavoráveis durante a gravidez, o restante é principalmente de natureza genética. A distinção entre doenças hereditárias e congênitas que não são herdadas é de grande importância prática para prever a descendência em uma determinada família.

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Métodos de diagnóstico de doenças hereditárias

Atualmente, a medicina prática dispõe de um arsenal completo de métodos diagnósticos que permitem a detecção de doenças hereditárias com certa probabilidade. A sensibilidade e a especificidade diagnósticas desses métodos variam — alguns permitem apenas presumir a presença de uma doença, enquanto outros detectam com grande precisão as mutações que a fundamentam ou determinam as características de sua evolução.

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Métodos citogenéticos

Métodos de pesquisa citogenética são usados para diagnosticar doenças cromossômicas. Eles incluem:

• estudos de cromatina sexual - determinação da cromatina X e Y;
• cariótipo (cariótipo é o conjunto de cromossomos de uma célula) - determinação do número e da estrutura dos cromossomos com a finalidade de diagnosticar doenças cromossômicas (mutações genômicas e aberrações cromossômicas).

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