какие заболевания наследуются по аутосомно рецессивному типу
Рецессивное наследование
Наша команда профессионалов ответит на ваши вопросы
Данная брошюра содержит информацию о том, что такое рецессивный тип наследования, и каким образом наследуются рецессивные заболевания. Для того, чтобы лучше понять особенности рецессивного наследования, вначале будет полезно узнать, что такое гены и хромосомы.
Что такое гены и хромосомы?
Наше тело состоит из миллионов клеток. Большинство клеток содержат полный набор генов. У человека тысячи генов. Гены можно сравнить с инструкциями, которые используются для контроля роста и согласованной работы всего организма. Гены отвечают за множество признаков нашего организма, например, за цвет глаз, группу крови или рост.
Гены расположены на нитевидных структурах, называемых хромосомами. В норме, в большинстве клеток организма содержится по 46 хромосом. Хромосомы передаются нам от родителей – 23 от мамы, и 23 от папы, поэтому мы часто похожи на своих родителей. Таким образом, у нас два набора по 23 хромосомы, или 23 пары хромосом. Так как на хромосомах расположены гены, мы наследуем по две копии каждого гена, по одной копии от каждого из родителей. Хромосомы (следовательно, и гены) состоят из химического соединения, называемого ДНК.
Иногда в одной копии гена возникает изменение (мутация), которое нарушает нормальную работу гена. Если такая мутация происходит только в одной копии гена рецессивного заболевания, а вторая копия нормальная, то обычно это не приводит к развитию генетического (наследственного) заболевания.
Рисунок 1: Гены, хромосомы и ДНК
Что такое аутосомно-рецессивное наследование?
Некоторые наследственные заболевания наследуются как рецессивные. Это означает, что человек должен унаследовать две измененные копии одного и того же гена (по одной измененной копии от каждого из родителей), и только в этом случае человек будет болен. Если человек наследует только одну измененную копию и одну нормальную, то в подавляющем большинстве случаев такой человек будет являться «здоровым носителем», то есть у него не будет признаков заболевания, так как нормальная копия гена компенсирует функцию мутантной копии. «Быть носителем» означает, что человек не болен, но одна из копий данного гена у него изменена, для ткого человека повышен риск рождения ребенка, больного соответствубщим заболеванием. Примерами аутосомно-рецессивных заболеваний являются муковисцидоз, спинальная амиотрофия и фенилкетонурия.
Как наследуются рецессивные заболевания?
Рисунок 2: Как рецессивные заболевания передаются от родителя к ребенку
Если оба родителя являются носителями мутантной копии одного и того же гена, они могут предать своему ребенку как нормальную копию, так и измененную. Выбор происходит случайным образом.
Таким образом, каждый ребенок у родителей, которые являются носителями мутаций в одном и том же гене, имеет шанс, оцениваемый в 25% (1 из 4) унаследовать измененные копии гена от обоих родителей и, следовательно, оказаться больным. В то же самое время это означает, что существует шанс, оцениваемый в 75% (3 из 4), что ребенок не будет болен данным заболеванием. Оценка вероятности (25% или 75%) одна и та же для каждой новой беременности, и одинакова для мальчиков и для девочек.
Шанс унаследовать от родителей только одну копию измененного гена оценивается в 50% (2 из 4). Если такое происходит, ребенок будет здоровым носителем, как и его родители.
Наконец, существует шанс в 25% (1 из 4), что ребенок унаследует две нормальные копии гена, по одной от каждого из родителей. В этом случае у ребенка не будет заболевания, и он не будет являться носителем.
Процент риска остается одним и тем же при каждой беременности и одинаков как для мальчиков, так и для девочек.
Что происходит в том случае, если ребенок является первым в семье, у кого выявлено данное заболевание?
Иногда ребенок с рецессивным наследственным заболеванием может оказаться первым больным в семье. Несмотря на то, что во многих поколениях родственники могли быть носителями измененного гена, ребенок может оказаться единственным больным в семье, так как оба его родителя являются носителями, и он унаследовал измененные копии гена от обоих родителей.
Тест на определение носительства и пренатальная диагностика (тест во время беременности)
Для людей, у которых есть семейный анамнез рецессивного наследственного заболевания, существует несколько возможностей для обследования. Анализ на выявление носительства может быть проведен парам для выяснения, являются ли оба партнера носителями мутаций в определенном гене. Эта информация может оказаться полезной при планировании беременности. Для некоторых рецессивных заболеваний возможно проведение пренатальной диагностики (во время беременности) для определения, унаследовал ли будущий ребенок заболевание. Данная информация подробно обсуждается в брошюрах «Биопсия ворсин хориона» и «Аминиоцентез».
Другие члены семьи
Если кто-то в Вашей семье болен рецессивным заболеванием или является носителем, возможно, Вы захотите обсудить это с другими членами Вашей семьи. Это предоставит возможность Вашим родственникам, при желании, пройти обследование (специальный анализ крови) для выявления, является ли человек также носителем. Эта информация также может быть важна для родственников при диагностике заболевания. Это может быть особенно важно для тех родственников, у которых есть или будут дети. Подробно данная информация приведена в брощюре «Тестирование носителей»
Некоторым людям может оказаться сложно обсуждать свое генетическое заболевание с другими членам семьи. Они могут бояться причинить беспокойство членам семьи. В некоторых семьях люди из-за этого испытывают сложности в общении и теряют взаимопонимание с родственниками. Врачи-генетики, как правило, имеют большой опыт в решении подобных семейных ситуаций и могут помочь Вам в обсуждении проблемы с другими членами семьи.
Что такое наследственные заболевания и как с ними быть?
Наследственные заболевания передаются от одного или обоих родителей детям. Они вызываются генетическими мутациями, но далеко не все генетические заболевания являются наследственными. Как в этом разобраться, какие виды заболеваний бывают, как их лечить и как диагностировать — рассказываем в нашей статье.
Содержание
Что такое наследственные заболевания?
Наследственные заболевания — это заболевания, обусловленные генными или хромосомными мутациями. У людей от 20 000 до 25 000 генов. Генетическая мутация возникает, когда изменяется один или несколько генов. Если это генетическое изменение передается детям, то это наследственное генетическое заболевание.
При совпадении у партнеров статусов носительства определенных болезней есть высокий риск рождения ребенка с наследственным заболеванием. Если у вас не проявляются симптомы заболевания, вы по-прежнему можете быть носителем и передать мутации своим детям.
«Когда я сдала тест, жить стало спокойнее»: чем анализ генов полезен нашим клиентам
Многие генетически обусловленные заболевания проявляются не сразу после рождения, а спустя некоторое время. От наследственных заболеваний следует отличать врожденные заболевания, вызванные внутриутробными повреждениями, например, инфекцией или внешними воздействиями.
Чем отличаются наследственные заболевания от врожденных нарушений?
Генетические заболевания являются результатом изменения одного или нескольких генов и могут передаваться в поколениях или нет.
Все наследственные заболевания имеют генетическое происхождение, т. е. являются результатом изменения одного или нескольких генов и передаются из поколения в поколение. Симптомы могут не проявляться с самого рождения.
Врожденные нарушения могут быть наследственными или нет, а симптомы могут проявляться с рождения. Но их появление не обязательно связано с генетикой.
Виды наследственных заболеваний
Наследственные заболевания разделяются на хромосомные, генные и митохондриальные.
Хромосомные заболевания
В настоящее время описано около 1000 форм хромосомных заболеваний. Хромосомные заболевания возникают в результате изменения числа или структуры хромосом. Они характеризуются общими признаками: маленькая масса и длина тела при рождении, отставание в умственном и физическом развитии, задержка и аномалии полового развития и прочее.
Хромосомные заболевания наследуются редко. И более чем в 95% случаев риск повторного рождения в семье ребенка с хромосомной патологией не превышает общепопуляционного уровня. Хромосомные заболевания с аномалиями числа хромосом включают: синдром Патау, синдром Эдвардса, синдром трисомии хромосомы 8. А хромосомные заболевания с аномалиями структуры хромосом — синдром Ди Джорджи, синдром Вольфа-Хиршхорна, синдром «кошачьего крика», синдром Альфи, синдром Орбели.
Моногенные заболевания
Моногенные заболевания возникают в результате повреждения ДНК на уровне гена. Количество моногенных заболеваний по некоторым оценкам достигает 5000.
Среди признаков моногенных болезней можно выделить: различные формы умственной отсталости, дефекты органов слуха, зрения, скелетные дисплазии, болезни нервной, эндокринной, иммунной и других систем. К числу наиболее известных моногенных болезней относятся муковисцидоз, гемофилия А и В, болезнь Гоше, миодистрофия Дюшенна/Беккера, спинальная мышечная атрофия, дальтонизм.
Выявить тяжелые моногенные заболевания можно с помощью пренатальной диагностики, а также, определив наличие мутаций у родителей с помощью генетического теста.
Что можно узнать из генетического теста?
Митохондриальные заболевания
Митохондриальные заболевания обусловлены генетическими, структурными, биохимическими дефектами в функционировании митохондрий, которые приводят к нарушению тканевого дыхания.
Митохондрии содержат свою собственную ДНК. А болезни, вызванные мутациями в митохондриальной ДНК, наследуются исключительно по материнской линии. Если именно таким образом было унаследовано митохондриальное заболевание, существует 100% вероятность того, что каждый ребенок в семье его унаследует.
Симптомы могут включать в себя: нарушение роста, слабость мышц, аутизм, ментальные расстройства, проблемы с дыханием, слухом и зрением. Примеры митохондриальных заболеваний: синдром Лея, синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта, наследственная оптическая нейропатия Лебера и другие.
Полигенные или мультифакториальные заболевания
Существуют также болезни с наследственной предрасположенностью, которые называют мультифакториальными или полигенными заболеваниями.
Мультифакториальные заболевания обусловлены наследственными факторами риска, и в значительной степени — неблагоприятным воздействием среды. К мультифакториальным заболеваниям относятся большинство хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые, эндокринные, иммунные, нервно-психические, онкологические и др. Например, бронхиальная астма, сахарный диабет, ревматоидный артрит, гипертоническая болезнь сердца и т.д.
Как передаются наследственные заболевания?
Организм человека состоит из триллионов клеток. Каждая клетка имеет ядро, которое содержит хромосомы. Каждая хромосома состоит из плотно свернутых нитей дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
Гены — это инструкции по сборке белков в нашем организме, которые определяют специфические черты каждого человека, например, цвет глаз или волос. Большинство клеток в организме обычно содержат 46 хромосом, организованных в 23 пары. В каждой из этих 23 пар есть одна унаследованная хромосома от отца и одна — от матери. Из 23 пар 22 пары одинаковые у женских и мужских организмов, а одна оставшаяся определяет, являетесь вы мужчиной (XY) или женщиной (XX).
Мутации, из-за которых возникают наследственные заболевания, могут иметь доминантный или рецессивный характер наследования.
Доминантное наследование означает, что только одна копия гена — от матери или отца — должна иметь мутацию (или патогенный вариант гена) для проявления признака или заболевания. А при рецессивном типе человек наследует две измененные копии одного и того же гена.
Аутосомно-доминантный паттерн наследования
При аутосомно-доминантном наследовании заболеваний генетически обусловленная болезнь проявляется в том случае, если у человека есть хотя бы один мутированный ген, и этот ген не расположен на половых (Х и Y) хромосомах.
Болезнь Хантингтона и синдром Марфана — два примера аутосомно-доминантных болезней. Мутации в генах BRCA1 и BRCA2, которые также связаны с раком молочной железы, передаются по этой схеме.
Аутосомно-рецессивный паттерн наследования
При аутосомно-рецессивном наследовании мутируют обе копии генов. Чтобы унаследовать аутосомно — рецессивное заболевание, такое как муковисцидоз, спинальная мышечная атрофия, или фенилкетонурия (ФКУ), оба родителя должны быть носителями. Ребенок наследует две копии дефектного гена — по одной от каждого родителя. Например, люди, имеющие одну копию гена с мутацией, а вторую — без мутации, называются носителями, потому что сами они здоровы.
Х-сцепленное рецессивное наследование
В Х-сцепленном рецессивном наследовании мутированный ген находится на Х-хромосоме. Болезнь проявляется только в случае, если другой Х-хромосомы с нормальной копией того же гена у человека нет.
Мышечная дистрофия Дюшенна, некоторые виды дальтонизма и гемофилия А — примеры рецессивных заболеваний, связанных с X-хромосомой. Мужчина с рецессивным заболеванием, связанным с X-хромосомой, передаст свою нетронутую Y-хромосому сыновьям, и ни один из них не пострадает. Если он передаст свою Х-хромосому (с дефектным геном) своим дочерям, то все они будут носителями болезни. У его дочерей может не быть симптомов или только легкие признаки заболевания, но они могут передать мутированный ген своим детям.
Женщины-носители рецессивного заболевания, связанного с X-хромосомой, часто имеют лёгкие признаки заболевания или вообще не имеют симптомов. Это связано с тем, что у женщин-носителей есть одна нормальная копия гена и одна мутированная копия. Нормальная копия обычно компенсирует дефектную копию в женском организме, в отличие от мужчин, у которых только одна X-хромосома.
Женщины, имеющие только один патологический ген, передают заболевание в среднем половине своих детей вне зависимости от пола. Женщины же, имеющие два патологических гена, передают заболевание всем своим детям. К таким заболеваниям относятся гемофилия А и дальтонизм.
Как генетическое тестирование помогает при планировании семьи
Если вы знаете или предполагаете, что у вас или вашего партнера в семейной истории есть какое-либо генетическое заболевание, вы можете определить это с помощью Генетического теста Атлас. Генетическое консультирование поможет вам узнать о методах лечения, профилактических мерах и репродуктивных возможностях.
Как лечить наследственные заболевания и как с ними жить?
Раньше наследственные заболевания были неизлечимы. Сейчас это по-прежнему остаётся проблемой для многих заболеваний, но для некоторых из них методы лечения уже найдены. Например, это касается болезней, связанных с нарушением метаболизма.
При большинстве наследственных нарушений обмена веществ один фермент либо вообще не вырабатывается организмом, либо вырабатывается в форме, которая не работает. Например, при отсутствии какого-либо фермента в организме могут накапливаться токсичные вещества или может не синтезироваться необходимый продукт — как при гемохроматозе 1 типа.
При этом заболевании организм поглощает слишком много железа из пищи и не может естественным образом избавиться от избытка. Это может привести к чрезмерному накоплению железа в сердце, поджелудочной железе и печени.
Лечение генетических нарушений обмена веществ следует двум общим принципам:
Есть более серьезные и распространенные наследственные заболевания, которые не лечатся. Например, мековисцидоз — скопление слизи в лёгких и в пищеварительной системе. От муковисцидоза нет лекарства, но разные методы контроля симптомов помогают предотвращать или уменьшать осложнения и облегчать жизнь с этим заболеванием.
Со временем муковисцидоз прогрессирует и может привести к летальному исходу, особенно при наличии сопутствующих инфекций. Сегодня благодаря достижениям медицины около половины людей с муковисцидозом доживают до 40 лет. Дети, рожденные с этим заболеванием в наши дни, смогут прожить ещё дольше.
Одно из самых тяжелых наследственных заболеваний, спинальная мышечная атрофия, также с недавнего времени поддается лечению с помощью генной терапии. Но доступен этот метод далеко не каждому. Препарат для лечения СМА — самый дорогой лекарственный препарат в мире.
Лечение или купирование генетических заболеваний стало возможным благодаря международному проекту «Геном человека» по изучению и картированию генов человека, произошел прорыв в диагностике и лечении наследственных заболеваний. Результаты проекта помогают не только находить гены, мутации в которых приводят к заболеваниям, но и диагностировать их с максимальной точностью.
Как я могу узнать, что являюсь носителем генетического заболевания?
Наши гены содержат инструкции, которые сообщают организму, как правильно функционировать. При изменении этих инструкций развиваются различные заболевания. Во многих случаях симптомы впервые проявляются в зрелом возрасте, поэтому иногда мы не знаем, что являемся носителями. Предупредить риски развития и передачи наследственного заболевания можно с помощью Генетического теста Атлас.
Врожденные пороки развития плода
Наследственно обусловленные заболевания
Аутосомно-доминантный тип наследования
Аутосомно-рецессивный тип наследования
Сцепленное с полом рецессивное наследование
В приведенной ниже таблице перечислены в качестве примера лишь некоторые из совместимых с жизнью наследственных аномалий
Отсутствие нормальной пигментации кожи, волос, радужной оболочки глаза
Эта наследственная аномалия не считается заболеванием в полном смысле этого слова и лечению не подлежит
Сцепленное с полом рецессивное наследование. Болеют главным образом мужчины. Передается от матери сыновьям
Заболевание обусловлено дефицитом некоторых факторов свертывания крови. Проявляется кровоточивостью
Сцепленное с полом рецессивное наследование. Наблюдается преимущественно у мужчин. Передается от матери сыновьям
Частичная цветовая слепота. Распространяется чаще всего на красный и зеленый цвета
Расстройство цветового зрения выявляют при помощи специальных таблиц или спектральных приборов. Дальтонизм лечению не подлежит
Одна из форм врожденного слабоумия. Степень психического недоразвития значительно колеблется. Больные в основном ласковы, добродушны, приветливы
Лечебная педагогика, основанная на склонности больных к подражательности. Обучение во вспомогательных школах, трудотерапия
Аутосомно-доминантное наследование, передается детям от родителей с врожденной формой заболевания
Опущение верхнего века вследствие недоразвития мышцы, поднимающей его
Врожденные мультифакториальные пороки развития
Приведем несколько примеров совместимых с жизнью врожденных мультифакториальных пороков развития
Выхождение внутренних органов или глубоких тканей из полостей, обычно занимаемых ими, под кожу или в межмышечную клетчатку без нарушения целости покровов
Врожденный вывих и врожденная дисплазия тазобедренного сустава
Незаращение верхней губы (заячья губа)
Несращение боковых частей верхней губы с ее средней частью. Может быть односторонним и двусторонним. Затрудняет сосание
Хирургическая операция в первые месяцы жизни
Незаращение неба (волчья пасть)
Незаращение верхней челюсти и твердого неба, в результате чего получается расщелина, соединяющая полости рта и носа. Вызывает нарушение питания (попадание пищи в дыхательное горло, в полость носа), дыхания и речи. Часто сочетается с расщелиной в верхней губе
Хирургическая операция и протезирование; диспансерное наблюдение (смена лечебных аппаратов) до 16 лет
Врожденный порок сердца
Неправильное внутриутробное формирование перегородки сердца (например, незаращение межпредсердной или межжелудочковой перегородки) либо сохранение после рождения особенностей внутриутробного кровообращения (например, открытый боталлов проток)
Что делать, если вы планируете беременность
Во всех этих случаях мы настоятельно рекомендуем партнерам, планирующим беременность, посетить медико-генетическую консультацию. Специалисты-генетики составят родословную, определят риск рождения ребенка с наследственным заболеванием. Нынешний уровень развития медицинских технологий позволяет сегодня в случае неблагоприятного прогноза прибегнуть к искусственному осеменению спермой донора или оплодотворению донорской яйцеклетки. Кроме того, следует по возможности исключить или свести к минимуму воздействие тератогенных факторов.
Что делать, если вы ждете ребенка?
Что делать, если у вас родился ребенок с врожденным пороком развития
За окончательной медико-генетической консультацией по поводу прогноза на будущее лучше обратиться через 2-3 месяца, когда спадет психологическая напряженность и супруги смогут более объективно воспринимать такого рода информацию. Для большинства семей последующие беременности бывают успешными. Возможности пренатальной диагностики добавляют уверенности в благополучном исходе и врачам, и пациентам.
Имеются противопоказания. Ознакомьтесь с инструкцией или проконсультируйтесь у специалиста.
Аутосомно-рецессивные заболевания
В древности знахари и колдуны использовали магические обряды для того, чтобы выяснить причину заболевания и устранить ее. В некоторых случаях такой подход себя оправдывал. Однако время от времени попадались необъяснимые, казалось бы, случаи появления неожиданных уродств или отклонений в развитии. Вплоть до 20 века они оставались непонятными и пугающими.
Но прогресс не стоит на месте. Постепенно медики накапливали опыт, а биология и химия соединялись воедино для лучшего понимания функционирования организма. В результате опытов было установлено, что существуют определенные механизмы передачи наследственной информации от родителей потомкам. Дальнейшие исследования привели к открытию структуры ДНК, которая формируется из отдельных нуклеотидов, ее базовых элементов. Они располагаются в определенной последовательности и кодируют всю информацию, необходимую для правильного развития и функционирования организма. Подобно тому, как поставленные рядом буквы соединяются в слова, расположенные по соседству нуклеотиды могут кодировать отдельное вещество, например, структурный белок. А поскольку человек устроен очень сложно, число генов просто огромно.
Однако молекулы ДНК не просто так плавают в клетке. Наследственный материал объединяется в более крупные единицы, которые были названы хромосомами. В норме каждая клетка тела содержит в точности 23 хромосомных пары, при этом наследственный материал внутри пары продублирован. Отличие есть только в последней паре, которая отвечает за определение пола и потому носит название половых хромосом. Более крупный вариант считается женским и носит название X-хромосомы, в то время как меньший по размеру именуется Y-хромосомой. Если в организме имеется Y-хромосома, то он развивается по мужскому пути. В противном случае «по умолчанию» запускается процесс формирования женского тела.
Впрочем, далеко не всегда процесс передачи генетического материала происходит в точности так, как это должно осуществляться. Дело в том, что время от времени могут возникать различные мутации в генах. При этом функция гена нарушается, что может вызывать развитие болезни. Ведь баланс производства белков, которым кодируются последовательности нуклеотидов, складывался в течение длительного процесса эволюции, и зависит от всех своих компонентов. Изменение может оказаться незначительным и лишь слегка изменить фенотип организма, а может привести к развитию патологических повреждений органов. Если изменение генетического материала приводит к возникновению нарушения, то его называют генетическим заболеванием.
Кроме того, имеется класс хромосомных болезней. В этом случае повреждение наследственной информации происходит на уровне хромосом. Причиной может стать нарушение нормального хода клеточного деления. Обычно каждая из дочерних клеток получает свою копию хромосом. Однако в некоторых случаях они не могут полноценно разойтись, поэтому возникают различные аномалии. В частности, участок хромосомы может переместиться на новое место – подобное изменение называется транслокацией. Если при этом не был утрачен генетический материал (к примеру, хромосомы обменялись своими частями), то говорят о сбалансированной транслокации.
Нарушения генетического материала могут передаваться от родителей детям. Поскольку каждый ребенок получает часть генов от отца, а часть от матери, иногда при этом получается сочетание, вызывающее болезни. Изучение способа наследования по этой причине является одним из важных этапом исследования болезни.
Аутосомы и половые хромосомы
Поскольку имеется специальная пара хромосом, отвечающих за вопрос определения пола, ее обычно рассматривают отдельно. Все остальные пары называются аутосомами. Они имеются в одинаковом количестве (22 пары) у любой особи биологического вида. Аутосомы отличаются по размеру, что позволяет для определенности нумеровать их. При этом минимальный номер говорит о наибольшем размере. Такое именование позволяет точно указывать положение конкретного гена, поскольку они располагаются всегда в одной и той же хромосоме.
Большее количество аутосом по сравнению с половыми хромосомами обуславливает большую распространенность связанных с ними генетических нарушений. Из наиболее часто встречающихся 94 хромосомных болезней значительная часть (77 штук) является следствием аутосомных мутаций.
Доминантные и рецессивные мутации
Характер наследования заболевания сильно зависит от того, каким образом проявляется мутация. В норме каждый ген имеется в хромосоме в двух копиях. И если мутация возникает в одной из них, вторая может остаться неповрежденной. Влияние на организм зависит от того, окажется ли возможностей здорового гена достаточно для полноценного выполнения своих обязанностей. В некоторых случаях мутантный ген инактивирует здоровый вариант, нарушая тем самым сложившийся баланс биохимических превращений в организме. Наличие даже одной копии такого гена приводит к его доминированию – то есть мутация является доминантной.
Обратная ситуация складывается в том случае, когда здоровая копия гена может нормально выполнять свои функции даже будучи в единственном экземпляре. При этом возможно слабое проявление некоторых изменений, однако к критическому дисбалансу они обычно не приводят. Подобный эффект характерен для рецессивных мутаций. Чтобы они проявились, требуется обязательное отсутствие нормальной копии. Иными словами, организм должен быть гомозиготен по этому гену – обладать двумя экземплярами с одинаковым нарушением.
Что такое аутосомно-рецессивные заболевания?
Если мутация произошла в аутосоме и при этом имеет рецессивный характер, то она может стать причиной аутосомно-рецессивного заболевания. Обязательным условием для развития патологии является полная замена здоровых версий гена на мутантные. В результате изначальная экспрессия гена прекращается полностью любо частично.
Чтобы сложилась подобная ситуация, ребенок должен получить по одной копии рецессивного мутантного гена от каждого из родителей. При этом у матери и отца может не наблюдаться признаков заболевания, если они являются гетерозиготными носителями мутации. Поэтому у здоровой пары может родиться больной ребенок.
Как происходит наследование аутосомно-рецессивных заболеваний?
Чтобы определить вероятность появления патологии у детей, необходимо рассмотреть различные случаи. Предположим, что в паре оба родителя имеют как здоровый, так и мутантный ген. Тогда по законам наследования существует 4 возможных варианта сочетаний: два здоровых гена (1 вариант), по одному здоровому и по одному мутантному гену (2 варианта – от отца и от матери), два мутантных гена (1 вариант). Только в последнем случае рецессивный ген будет оказывать воздействие на организм. Поэтому вероятность того, что у ребенка проявится наследственное заболевание аутосомно-рецессивного характера, равна 25%. С вероятностью 50% произойдет передача носительства, то есть риск дальнейшей передачи заболевания по наследству останется. И в 25 процентах случаев ребенок будет полностью здоров, в его генетическом материале не будет мутации.
Ситуации, когда один из родителей сам страдает от заболевания, достаточно редки. Дело в том, что в основной своей массе такие больные из-за тяжелых нарушений в деятельности организма не способны стать родителями. Если же это все-таки происходит, то ребенок гарантированно получает одну копию мутантного гена и станет носителем. Вероятность заболевания при этом определяется генетическим материалом второго супруга. Если у него нет мутации, ребенок будет здоров. Если мутация имеется в гетерозиготном виде, то с равной вероятностью плоду будет передана здоровая или мутантная версия. Соответственно, риск заболевания составляет 50%.
В некоторых случаях оба родителя имеют одинаковое рецессивное заболевание. В такой ситуации все их дети будут получать мутантные гены и от отца, и от матери. А это значит, что каждый ребенок тоже будет болен.
Наконец, необходимо рассмотреть случай, когда у одного из родителей точно нет генетической аномалии. В таком случае он (или она) передает ребенку копию нормального гена. Соответственно, дети будут здоровы и могут унаследовать мутантную рецессивную копию только от второго родителя. Максимум, что им грозит в таком случае – носительство.
Стоит отметить, что частота появления заболевания не зависит от пола малыша. Девочки и мальчики с одинаковой вероятностью могут унаследовать мутантный ген. В некоторых случаях в семье может родиться несколько детей с заболеванием. Подобное «горизонтальное» распространение болезни является косвенным подтверждением рецессивного наследования.
Исследования родословных больных, у которых проявилось аутосомно-рецессивное заболевание, часто указывает на существование родства между родителями. Примерно в 60% от общего числа случаев можно проследить родственные связи либо обнаружить указания на проживание в одном районе или селе (указывает на возможное родство предков). Кроме того, чем реже встречается мутация в популяции, тем больше вероятность, что родители больного ребенка являются достаточно близкими родственниками.
Существенным отличием от болезней с доминантным характером наследования является вероятность повторного появления заболевания в семье. Если у здоровых родителей рождается ребенок с аутосомно-доминантной патологией, то это указывает на спорадическую мутацию. Соответственно, шансы на то, что и другой ребенок будет ее иметь, крайне невелики. В аналогичной ситуации для аутосомно-рецессивного заболевания вероятность болезни для каждого последующего зачатия (при условии гетерозиготности родителей) остаются равны 25%.
Общие сведения
Общее число аутосомно-рецессивных заболеваний превышает 1600. Одним из обязательных условий проявления заболевания является отсутствие нормального гена. Соответственно, в генотипе должно присутствовать два мутантных гена. При этом мутации в них могут отличаться по характеру, если в обоих случаях нарушается экспрессия гена.
В некоторых случаях заболевание возникает из-за сочетания двух различных рецессивных генов, отвечающих за один и тот же признак. В таком случае наблюдается двойная гетерозиготность по рецессивным версиям гена. В природе летальные рецессивные мутации встречаются редко.
Большая часть аутосомно-рецессивных заболеваний развивается из-за нарушений в выработке ферментов. Кроме того, причиной может стать дефект структурного белка. Поэтому многие врожденные болезни, связанные с нарушением обмена веществ, относятся именно к этой категории.
В некоторых случаях возникновение болезни с рецессивным характером у ребенка, чьи родители не болеют, является следствием новой мутации. Проверить, так ли это на самом деле, можно только при помощи генетической диагностики отца и матери. До проведения молекулярно-генетического исследования считается, что оба родителя имеют гетерозиготный генотип по этому гену, то есть являются носителями заболевания.
Рецессивные заболевания характеризуются полной пенетрантностью, то есть при наличии двух мутантных копий всегда возникает отличие в фенотипе. При этом признаки заболевания обычно проявляются сильно. Поэтому для аутосомно-рецессивных заболеваний наблюдается меньший фенотипический полиморфизм.
В целом аутосомно-рецессивные заболевания проявляются более однородно по сравнению с болезнями доминантного характера. Для них также бывает возможной более ранняя диагностика. В то же время ряд болезней проявляется лишь во взрослом состоянии. К ним относятся различные гемоглобинопатии, гемохроматоз, недостаточность альфа1-антитрипсина и другие заболевания.
Относительно небольшая вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей (с гетерозиготным геном) приводит к тому, что в небольших семьях такие заболевания встречаются реже. В семьях с двумя детьми, к примеру, теория вероятности дает 9 шансов из 16 в пользу отсутствия больных детей. Шансы, что один из двух малышей будет здоров, составляют 6 к 16, и только в одном случае из 16 оба ребенка получат гомозиготный набор мутантных генов.
Тенденция к снижению числа детей затрудняет определение аутосомно-рецессивных болезней на основе фенотипических признаков. В результате врачи не всегда могут указать на наследственный характер заболевания. Добиться повышения точности постановки диагноза можно при помощи молекулярно-генетической проверки, поскольку в этом случае не требуется обязательное наличие признаков у других членов семьи. Правильное определение причины заболевания очень сильно влияет на успех терапии. Поэтому для многих болезней уже созданы или разрабатываются специальные пробы на носительство мутантного гена. Также активно развиваются методы пренатальной диагностики, позволяющие еще до рождения определить состояние здоровья ребенка.
Муковисцидоз
Одним из наиболее распространенных аутосомно-рецессивных заболеваний является муковисцидоз или кистозный фиброз. Для него характерно поражение желез, отвечающих за внешнюю секрецию. Кроме того, отмечаются сопутствующие нарушения в дыхательной системе и желудочно-кишечном тракте.
Причиной этого заболевания является рецессивный ген, располагающийся в 7 хромосоме. По статистике муковисцидозом болеет примерно 1 ребенок из 2000-2500 новорожденных. В то же время гетерозиготными по данному признаку является около 2-5 процентов населения.
Болезнь может вызываться разнообразными нарушениями в гене. На сегодняшний день установлена ее связь с примерно 1000 различных мутаций. В результате изменения генетического материала нарушается структура кодируемого белка и его функция. Это приводит к тому, что железы внешней секреции начинают выделять более густой секрет с другими физико-химическими показателями. При этом изменения в строении желез, дыхательной системы и органов пищеварения начинаются уже на этапе внутриутробного развития. С течением времени отклонения накапливаются, что усиливает проявление симптомов.
Из-за повышения вязкости секрета возникают застои, вызывающие расширение выводных протоков, атрофию железистой ткани, приводящие к прогрессирующему фиброзу. При этом ферментная активность в кишечнике снижена. В легких изменения напоминают хронические бронхиты, поскольку в просветах бронхов скапливается слизь и гной. Дополнительно ситуация осложняется попаданием в органы дыхания бактериальных инфекций, таких как золотистый стафилококк. Печень подвергается очаговой или диффузной форме дистрофии клеток, возможны желчные стазы и цирроз.
Поскольку заболевание может вызываться различными причинами, степень проявления отдельных симптомов также меняется. В связи с этим принято выделять преимущественно легочную и преимущественно кишечную форму, смешанный вариант (повреждаются и ЖКТ, и органы дыхания), мекониевую непроходимость кишечника, а также стертые и атипичные формы (в том числе с развитием цирроза).
Легочная форма (также известна как респираторная) начинается с вялости, бледности и незначительной прибавки массы ребенка при нормальном аппетите. Иногда сопровождается покашливанием с отделением мокроты, с переходом в гнойно-слизистую форму.
Из-за вязкого секрета начинает развиваться мукостаз, закупориваются мелкие бронхи, поэтому развивается также эмфизема. Итогом становится двусторонняя пневмония, переходящая в хроническую форму. Также развивается сердечная и легочная недостаточность. Одновременно формируется типичная деформация фаланг пальцев, которые начинают напоминать барабанные палочки, и грудины («клиновидная»). Постепенно падает аппетит, уменьшается двигательная активность, начинается потеря массы. В редких случаях отмечаются пневмоторакс и легочное кровотечение. Если болезнь развивается во взрослом возрасте, вместо пневмонии медленно прогрессирует бронхит.
Постепенное накопление изменений приводит к поражению носоглотки: развиваются синуситы, полипы носа, тонзиллит (хроническая форма). В легких при помощи рентгенологической проверки выявляются многочисленные нарушения. Наличие в мокроте бактерий является негативным признаком.
При кишечной форме развивается нарушение секреторной деятельности ЖКТ. Особенно сильно это проявляется в период, когда ребенок переводится на прикорм или искусственное вскармливание, поскольку белки, жиры и углеводы не могут быть расщеплены и впитаны. Вместо нормальной работы кишечника отмечаются гнилостные процессы с выделением газов, вызывающие вздутия. Стул частый, с превышением нормы каловой массы в разы. Часто отмечается сухость во рту. С течением времени аппетит падает, снижается тонус мышц. Фиксируются различные боли в животе. В результате у больного может развиться язвенный процесс. В дополнение к нему возможен пиелонефрит, сахарный диабет в латентной форме. Дисбаланс в работе кишечника приводит к увеличению печени из-за холестаза.
При смешанной форме симптомы легочного и кишечного вариантов совмещаются, что делает ее самым тяжелым случаем.
При мекониевой непроходимости, которая фиксируется примерно у 30-40 процентах больных в первые дни жизни, в петлях тонкого кишечника скапливается плотный меконий. Нормального выделения на первые-вторые сутки после родов не происходит, живот вздувается, отмечается беспокойство. Спустя сутки или двое состояние ухудшается, становится заметна бледность кожи. При обследовании фиксируется тахикардия, одышка. Аналогичная картина может наблюдаться и при течении болезни у взрослых.
Постепенное накопление отклонений приводит к тому, что бронхолегочная система перестает справляться со своими функциями. Обычно заболевание заканчивается кардио-респираторной недостаточностью, приводящей к смерти. Согласно статистике, порядка 50-60% заболевших взрослых умирают, причем болезнь в некоторых случаях растягивается на десятилетия. Смертность среди детей выше. Чем позднее диагностировано заболевание, тем менее благоприятен прогноз для пациента.
Из выявленных случаев более двух третей фиксируются в первые два года жизни. При этом результаты исследований указывают, что выявляется лишь порядка 1 процента от общего числа заболеваний.
Лечение заболевания предусматривает лишь коррекцию возникающих симптомов. При этом особое внимание уделяется питанию, поскольку организм не может полноценно усваивать необходимые вещества. Для компенсации больших потерь солей из-за активного выделения пота необходимо подсаливать пищу и предоставлять достаточное количество питья. Коррекция недостаточного выделения ферментов производится при помощи специальных препаратов, содержащих панкреатин. Уход за таким больным всегда тяжелым бременем ложится на плечи его родственников.
Возможные варианты тестирования
Для всех, желающих пройти процедуру генетического диагностирования, доступны несколько вариантов. Выбирать нужно наиболее подходящий в каждом конкретном случае.
К примеру, для анализа наследственного материала взрослого человека оптимальным вариантом будет проверка пробы крови. При помощи ПЦР взятый материал подготавливается к анализу. После этого производится диагностика на наличие конкретных мутаций или общее исследование генотипа. В зависимости от объема информации, который потребуется обработать, время выполнения тестирования может отличаться. Нередки случаи, когда ответ приходит через несколько недель.
Методы пренатальной диагностики позволяют выполнить проверку плода на наличие различных генетических аномалий. При этом существуют инвазивные и неинвазивные способы. К первым относится амниоцентез и биопсия ворсинок хориона. При амниоцентезе основным материалом для исследования служат околоплодные воды. Достаточно небольшого количества хватает для выделения генной информации о зародыше. Биопсия ворсинок хориона также не требует большого объема материала. Однако оба этих варианта предусматривают проникновение в святая святых – утробу матери.
Альтернативный подход обеспечивается неинвазивными методами. В частности, свободные ДНК плода могут быть получены из материнской крови. В этом случае не требуется повреждать плодные оболочки, соответственно, не увеличивается риск преждевременного прерывания беременности.
Методы генетического тестирования имеют свои плюсы и минусы. К отрицательным сторонам обычно относят достаточно высокую стоимость. В то же время генетическая диагностика обеспечивает высокую точность результата. Кроме того, данные о состоянии здоровья могут быть получены задолго до того, как проблема проявится. В некоторых случаях своевременная профилактика позволяет полностью нивелировать или свести к минимуму негативные проявления болезни.
Особенно важным является генетическое исследование для тех, кто беспокоится о судьбе следующего поколения. При помощи диагностики и анализа родословной генетический консультант может рассчитать вероятность возникновения патологий у детей. Если есть подозрение на наличие у одного из родителей (или у обоих) передающейся по наследству генетической аномалии, то подобная проверка позволит разобраться в ситуации.
Также следует правильно относиться к результатам теста. Прежде всего, стоит отметить, что ложноположительные и ложноотрицательные результаты не исключены. Просто их вероятность намного ниже, чем при других методах исследования. Кроме того, даже если по результатам теста обнаружена генетическая аномалия, это не является указанием на то, что само заболевание разовьется. Подробно разобраться со всеми нюансами этого сложного процесса поможет специалист по генетическому консультированию. Он не только обладает необходимыми для этого познаниями в генетике, но и владеет достоверной статистической информацией по различным аномалиям
Анемия Фанкони (Fanconi Anemia)
Гены: FANCA,FANCB,F ANCC,BRCA2,FA NCD2,FANCE,FA NCG,FANCI,BRI P1,FANCL,FANC M,PALB2,RAD51C,SLX4