Estudos genéticos: indicações, métodos

Nos últimos anos, um aumento na proporção de doenças hereditárias na estrutura geral de doenças foi rastreado. A este respeito, 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 com eficácia.

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 várias doenças, podemos distinguir os seguintes grupos deles.

• Doenças cuja origem é completamente determinada por fatores genéticos (exposição a um gene patológico); Este grupo inclui doenças monogênicas, cuja herança está sujeita às regras básicas das leis de Mendel (doenças mendelirovannye), e o impacto do ambiente externo pode afetar somente a intensidade de certas manifestações do processo patológico (em seus sintomas).
• Doenças, cuja ocorrência é determinada principalmente pela influência do ambiente externo (infecções, lesões, etc.); hereditariedade só pode influenciar algumas características quantitativas da reação do corpo, determinar as peculiaridades do processo patológico.
• Doenças nas quais a hereditariedade é um fator causal, mas certas manifestações do ambiente externo são necessárias para sua manifestação, sua herança não está sujeita às leis de Mendel (doenças não menstruadas); Eles são chamados de multi-torico.

Doenças hereditárias

O desenvolvimento de cada indivíduo é o resultado da interação de fatores genéticos e ambientais. Um conjunto de genes humanos é estabelecido durante a fertilização e, em seguida, juntamente com fatores ambientais, determina as características do desenvolvimento. O corpo dos genes no corpo é chamado genoma. O genoma como um todo é muito estável, mas sob a influência de mudanças nas condições ambientais, pode haver mudanças nele - mutações.

As unidades básicas de hereditariedade são genes (partes da molécula de DNA). O mecanismo de transmissão da informação hereditária é baseado na capacidade do DNA de auto-duplicação (replicação). O DNA contém o código genético (um sistema para registrar informações sobre a localização de aminoácidos em proteínas usando a seqüência do arranjo dos nucleotídeos no DNA e no RNA mensageiro), que determina o desenvolvimento e o metabolismo das células. Os genes estão localizados nos cromossomos, os elementos estruturais do núcleo da célula, contendo DNA. O lugar ocupado por um gene é chamado de locus. Doenças monogênicas - doenças poligênicas, monolocais (multifatoriais) - multilocus.

Cromossomos (estruturas em forma de bastonete visíveis em um microscópio de luz no núcleo das células) consistem em milhares de genes. Em humanos, cada célula somática, isto é, 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 de células somáticas nas mulheres existem dois cromossomos X, nos homens - um cromossomo X e um cromossomo Y. Os cromossomos sexuais dos homens são heterólogos: o cromossomo X é maior, contém muitos genes responsáveis por determinar tanto o sexo quanto outros sinais do corpo; O cromossomo Y é pequeno, tem uma forma 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 (1, 2, 3 pares de cromossomos), B (4, 5 pares), C (6, 7, 8, 9, 10,, 11-, 12 pares, bem como cromossomo X, semelhante em tamanho aos cromossomos 6 e 7), D (13, 14, 15 pares), E (16, 17, 18 pares ), F (19º, 20º pares), G (21º, 22º pares e cromossomo Y).

Os genes estão localizados ao longo dos cromossomos linearmente, e cada gene ocupa um lugar estritamente definido (locus). Genes que ocupam loci homólogos são chamados alélicos. Cada pessoa tem dois alelos do mesmo gene: um para cada cromossomo de cada par, com exceção da maioria dos genes nos cromossomos X e Y nos homens. Nos casos em que os mesmos alelos estão presentes nas regiões homólogas do cromossomo, eles falam sobre homozigose, e quando eles contêm diferentes alelos do mesmo gene, é costume falar de heterozigosidade para este gene. Se um gene (alelo) exerce seu efeito, estando presente apenas em um cromossomo, ele é chamado de dominante. O gene recessivo se manifesta apenas se estiver presente em ambos os membros do par cromossômico (ou em um único cromossomo X em homens ou mulheres com o genótipo X0). Um gene (e sua característica correspondente) é chamado de ligado ao X se estiver localizado no cromossomo X. Todos os outros genes são chamados de autossômicos.

Distinguir entre herança dominante e recessiva. No caso de herança dominante, a característica manifesta-se em estados homozigóticos e heterozigotos. No caso da herança recessiva, as manifestações fenotípicas (um conjunto de características externas e internas do corpo) são observadas apenas no estado homozigoto, enquanto estão ausentes com a heterozigosidade. Um modo de herança dominante ou recessivo ligado ao sexo também é possível; Desta forma, traços associados a genes localizados em cromossomos sexuais são herdados.

Quando as doenças hereditárias dominantes geralmente afetam várias gerações da mesma família. Com herança recessiva, um estado de portador heterozigótico latente do gene mutante pode existir por um longo tempo na família e, portanto, crianças doentes podem nascer de pais saudáveis ou mesmo em famílias que não tiveram a doença por várias gerações.

As doenças hereditárias são baseadas em mutações genéticas. A compreensão de mutações é impossível sem uma compreensão moderna do termo "gene". Atualmente, o genoma é considerado um construto simbiótico multigenômico constituído de elementos obrigatórios e opcionais. A base de elementos obrigatórios é constituída por loci (genes) estruturais, cujo número e localização no genoma são razoavelmente constantes. Os genes estruturais são responsáveis por aproximadamente 10 a 15% do genoma. O termo "gene" inclui a região transcrita: exons (a região codificadora atual) e introns (uma região não codificadora que separa os exons); e sequências flanqueadoras - líder, precedendo o início do gene, e região não traduzida da cauda. Elementos opcionais (85-90% do genoma inteiro) são DNA que não contém informações sobre a sequência de aminoácidos das proteínas e não é estritamente necessário. Este DNA pode participar na regulação da expressão gênica, realizar funções estruturais, aumentar a precisão do acasalamento e recombinação homólogos e contribuir para a replicação bem-sucedida do DNA. A participação de elementos eletivos na transmissão hereditária de caracteres e na formação de variabilidade mutacional está agora comprovada. Tal estrutura complexa do genoma determina a diversidade de mutações genéticas.

No sentido mais amplo, a mutação é uma mudança hereditária estável no DNA. As mutações podem ser acompanhadas por alterações na estrutura dos cromossomos que são visíveis durante a microscopia: deleção - perda de uma porção de um cromossomo; duplicação - duplicação da região cromossômica, inserção (inversão) - ruptura da região cromossômica, rotação de 180 ° e fixação ao local de ruptura; translocação - separação de uma parte de um cromossomo e sua ligação a outro. Tais mutações têm o maior efeito prejudicial. Em outros casos, as mutações podem envolver a substituição de um dos nucleotídeos purina ou pirimidina de um único gene (mutações pontuais). Essas mutações incluem: mutações missense (mutações com mudança de significado) - substituição de nucleotídeos em códons com manifestações fenotípicas; mutações sem sentido (sem sentido) - substituições nucleotídicas nas quais são formados codões de terminação, como resultado, a síntese da proteína codificada pelo gene é terminada prematuramente; mutações splicing são substituições de nucleotídeos na junção de exons e introns, o que leva à síntese de moléculas de proteínas estendidas.

Relativamente recentemente, uma nova classe de mutações foi identificada - mutações dinâmicas ou mutações de expansão associadas à instabilidade no número de repetições trinucleotídicas em partes funcionalmente significativas dos genes. Muitas repetições trinucleotídicas localizadas em regiões transcritas ou reguladoras de 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). Uma doença só se desenvolve quando o número de repetições nesses locais excede um certo nível crítico. Tais mutações não são herdadas de acordo com a lei de Mendel.

Assim, doenças hereditárias são doenças causadas por danos no genoma da célula, que podem afetar todo o genoma, cromossomos individuais e causar doenças cromossômicas, ou afetar genes individuais e causar doenças genéticas.

Todas as doenças hereditárias podem ser divididas em três grandes grupos:

• monogênica;
• poligênico, ou multifatorial, em que as mutações de vários genes e fatores não genéticos interagem;
• anormalidades cromossômicas, ou anormalidades na estrutura ou número de cromossomos.

Doenças pertencentes aos dois primeiros grupos são freqüentemente chamadas de genéticas, e as doenças cromossômicas, em terceiro lugar.

[1], [2], [3], [4]

Classificação de doenças hereditárias

Cromossômico	Monogênico	Multifatorial (poligênico)
Anomalias do número de cromossomos sexuais: - sdrome de Shereshevsky-Turner; - síndrome de Kleinfelter; - síndrome da trissomia do cromossomo X; - Síndrome 47, XYY autossomo: - síndrome de Down; - síndrome de Edwards; - síndrome de Patau; - trissomia parcial 22 Anomalias estruturais dos cromossomos: Síndrome do choro felino; Síndrome de deleção 4p; Síndromes de microdeleção de genes vizinhos	Auto-dominante: Síndrome de Marfan; doença de von Willebrand; Anemia Minskskogo-Shophfara e outros Autossômico recessivo: - fenilcetonúria; - galactosemia; - fibrose cística, etc. Recessivo ligado ao X: Hemofilia A e B; Miopatia Dushena; E outros Dominante ligado ao X: - Raquitismo resistente à vitamina D; - cor marrom Esmaltes de dente, etc.	CNS: algumas formas de epilepsia, esquizofrenia, etc. Sistema cardiovascular: reumatismo, doença hipertensiva, aterosclerose, etc. Pele: dermatite atópica, psoríase, etc. Sistema respiratório: asma brônquica, alveolite alérgica, etc. Sistema urinário: urolitíase, enurese, etc. O sistema digestivo: úlcera péptica, colite ulcerativa, etc.

As doenças cromossômicas podem ser causadas por anormalidades cromossômicas quantitativas (mutações genômicas), bem como anormalidades cromossômicas estruturais (aberrações cromossômicas). Clinicamente, quase todas as doenças cromossômicas se manifestam como comprometimento do desenvolvimento intelectual e múltiplas malformações congênitas, muitas vezes incompatíveis com a vida.

As doenças monogênicas se desenvolvem como resultado de danos em genes individuais. A maioria das doenças metabólicas hereditárias (fenilcetonúria, galactosemia, mucopolissacaridoses, fibrose cística, síndrome adrenogenital, glicogenose, etc.) pertencem a doenças monogênicas. As doenças monogênicas são herdadas de acordo com as leis de Mendel e podem ser divididas em autossômicas dominantes, autossômicas recessivas e ligadas ao cromossomo X pelo tipo de herança.

As doenças multifatoriais são poligênicas, pois seu desenvolvimento requer a influência de determinados fatores ambientais. Os sintomas comuns de doenças multifatoriais são os seguintes.

• Alta freqüência entre a população.
• Polimorfismo clínico pronunciado.
• A semelhança das manifestações clínicas do proband e do parente próximo.
• Diferenças de idade e sexo.
• Início mais cedo e alguma amplificação de manifestações clínicas em gerações descendentes.
• Eficácia terapêutica variável de drogas.
• A semelhança das manifestações clínicas e outras da doença na família imediata e no probando (o coeficiente de hereditariedade para doenças multifatoriais excede 50-60%).
• A inconsistência das leis da herança às leis de Mendel.

Para a prática clínica, é importante entender a essência do termo “malformações congênitas”, que podem ser únicas ou múltiplas, hereditárias ou esporádicas. As doenças hereditárias não podem ser atribuídas àquelas doenças congênitas que ocorrem durante períodos críticos da embriogênese sob a influência de fatores ambientais adversos (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 a postura do coração (I trimestre da gravidez), por exemplo, uma infecção viral, trópica para os tecidos do coração em desenvolvimento; síndrome alcoólica do feto, desenvolvimento anormal dos membros, orelhas, rins, trato digestivo, etc. Nesses casos, fatores genéticos formam apenas predisposição hereditária ou aumento da suscetibilidade à ação de certos fatores ambientais. Segundo a OMS, anormalidades do desenvolvimento estão presentes em 2,5% de todos os recém-nascidos; 1,5% deles são causados pela ação de fatores exógenos adversos durante a gravidez, o resto é principalmente de natureza genética. A distinção entre doenças hereditárias e congênitas que não são hereditárias é de grande importância prática para predizer prole em uma dada família.

[5]

Métodos de diagnóstico de doenças hereditárias

Atualmente, a medicina prática tem todo um arsenal de métodos diagnósticos que permitem identificar doenças hereditárias com certa probabilidade. A sensibilidade diagnóstica e a especificidade desses métodos são diferentes - alguns permitem apenas sugerir a presença da doença, outros, com grande precisão, identificam mutações subjacentes à doença ou definem as características de seu curso.

[6], [7], [8], [9]

Métodos citogenéticos

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

• pesquisa de cromatina sexual - determinação de cromatina X e Y;
• cariotipagem (cariótipo - uma combinação de cromossomos celulares) - determinação do número e da estrutura dos cromossomos para diagnosticar doenças cromossômicas (mutações genômicas e aberrações cromossômicas).

[10], [11], [12], [13],