Генетические болезни соматических клеток

Мутации в соматических клетках возникают постоянно с невысокой частотой (около 2%). В норме такие клетки элиминируются иммунной системой, но в ряде случаев мутации могут вызывать:

• активацию онкогенов, что приводит к развитию злокачественных новообразований (ретинобластома, опухоль Вильямса)

• спорадические случаи ВПР (мутации происходят во время эмбриогенеза)

• аутоиммунные болезни

• процессы старения.

Рассмотрим пример развития ретинобластомы, где прослеживается необходимость ряда мутационных событий для возникновения злокачественной клетки.

Ретинобластома – злокачественное офтальмологическое заболевание, развивается у детей. Двусторонняя ретинобластома – прослеживаются как доминантный признак в родословной, а односторонняя - как спорадические случаи. На самом деле установили, что двусторонняя ретинобластома развивается так:

1. Одна рецессивная мутация в гене- супрессоре опухолевого роста наследуется по 13 хромосоме половых клеток. Но она не проявится (т.к. рецессивные признаки проявляются только в гомозиготном состоянии), пока идентичный локус от другого родителя функционирует нормально. Но если в этом локусе произойдет мутация (вероятность возникновения соматической мутации того же локуса в одной из множества ретинальных клеток весьма высока – до 90%), то ретинобластома разовьется в обоих глазах.

2. При спорадической ретинобластоме тоже необходимы две мутации и обе они должны возникнуть в соматических ретинальных клетках. Поскольку совпадение двух мутационных событий для одного и того же локуса – явление редкое, то мало вероятно, что это случится в сетчатке обоих глаз. Вот почему спорадические случаи – это опухоли одного глаза.

Роль соматических мутаций очень значительна в возникновении, а особенно в клиническом полиморфизме многих болезней.

Болезни с нетрадиционным типом наследования

К болезням с нетрадиционным типом наследования относят такие феномены как митохондриальные болезни, геномный импринтинг, однородительские дисомии, экспансия тринуклеотидных повторов.

1. Митохондриальные болезни. - наследуются по материнской линии.

Наследование признаков, передаваемых через ДНК митохондрий, и связь мутаций митохондриальной ДНК с болезнями человека было впервые показано в 1988 году. С тех пор обнаружено большое число мутаций мтДНК, лежащих в основе целого ряда нейродегенеративных заболеваний, некоторых МФЗ, митохондриальных миопатий.

Примеры:

• наследственная нейроофтальмия Лебера (характеризуется билатеральной потерей зрения).

• синдром MERRF (характеризуется прогрессирующей дегенерацией нервной и мышечной ткани, что проявляется судорогами, атаксией, миопатией, потерей слуха).

• летальная инфантильная дыхательная недостаточность и др.

2. Болезни экспансии тринуклеотидных повторов.

Это новый класс наследственных болезней, в основе развития которых лежит единый механизм – динамическая мутация, которая представляет собой разное возрастание (экспансия) числа копий тринуклеотидных повторов в последующих поколениях родословной, и сопровождается возникновением заболевания при превышении некоторого порогового числа этих повторов.

Общие характеристики этого класса болезней следующие:

• Болезни с экспансией тринуклеотидных повторов представляют собой нейродегенеративные заболевания с поздним проявлением.

• Отмечается прямая корреляция между числом тринуклеотидных повторов и тяжестью клинической картины.

• Для болезней экспансии характерна генетическая антиципация – возрастание тяжести заболевания в последующих поколениях, что связано с тенденцией к возрастанию числа повторов у потомков.

Первое заболевание, при исследовании которого в 1991 году был открыт феномен экспансии – синдром фрагильной (ломкой) Х-хромосомы, или синдром Мартин-Белл. Проявления: умственная отсталость, аутизм, макроорхидизм (у взрослых), удлиненное лицо, прогнатия, оттопыренные уши, пронзительная смешная речь, аномалии соединительной ткани, нарушение поведения.

Сейчас открыта целая группа болезней с экспансией тринуклеотидных повторов.

3. Болезни геномного импринтинга и однородительские дисомии.

Под геномным импринтингом понимают эпигенетический процесс, который дифференциально маркирует материнские и отцовские гомологичные хромосомы, что приводит к разному фенотипическому проявлению мутаций у потомства, унаследованных от матери или отца. В участках генома, подверженных импринтингу, экспрессируется только один из двух аллелей – отцовский или материнский, т.е. наблюдается моноаллельная экспрессия генов. Второй аллель, вследствие наличия на нем некоего отпечатка, импринтирован (выключен или подавлен) и не экспрессируется. Такой способ регуляции генов свидетельствует о неэквивалентном вкладе родителей в геном потомков.

Явление геномного импринтинга можно отчетливо представить при разборе другого явления – однородительские дисомии ( недавно открытого).

У индивидов с однородительскими дисомиями нормальное число хромосом по всем парам. Однако, одна пара представлена хромосомами от одного и того же родителя. Происходит это следующим образом: возникшая в процессе гаметогенеза дисомия в гамете по определенной хромосоме за счет нерасхождения хромосом при оплодотворении приводит к трисомии. По неясным пока причинам третья хромосома может элиминироваться на ранних стадиях дробления, а у зародыша останутся две хромосомы одного родителя.

Пример: известно, что в проксимальном участке хромосомы 15 имеются близко сцепленные, но противоположно импринтированные локусы: один из них активно экспрессируется на отцовской хромосоме, а другой – на материнской. Если эти гены работают – нет патологии. При их отсутствии или выключении развиваются синдром Прадера-Вилли или Энгельмана. Для синдрома Прадера-Вилли кандидатный ген экспрессируется на отцовской хромосоме, а для синдрома Энгельмана кандидатный ген экспрессируется на материнской хромосоме.

Синдром Прадера-Вилли. Развивается при:

1. делеции участка 15 хромосомы отца (нет участка, который эксперессируется на отцовской хромосоме)

2. однородительская дисомия 15 хромосомы материнского происхождения (в этом случае гены импринтированы – выключены или подавлены)

Проявления: умственная отсталость, мышечная гипотония, выраженное ожирение, гипогонадизм, низкий рост, маленькие дистальные отделы конечностей (акромикрия).

Синдром Энгельмана («счастливой куклы»).

Развивается при:

1. делеция участка 15 хромосомы матери.

2. однородительская дисомия 15 хромосомы отцовского происхождения.

Проявления: неадекватная счастливая улыбка, глубокая умственная отсталость, резкие кукольные судорожные движения.

Методы изучения наследственных заболеваний (см. учебник - стр. 129).