Генетика

Генетика - это изучение наследственности, процесса передачи родителями определенных генов своим детям. Внешний вид человека - рост, цвет волос, цвет кожи и цвет глаз - определяется генами. Другие характеристики, на которые влияет наследственность:

• Вероятность заражения определенными заболеваниями
• Умственные способности
• Природные таланты

Аномальная черта (аномалия), передающаяся по наследству (наследуемая), может:

• Не влияют на ваше здоровье или самочувствие. Например, эта черта может вызвать появление белого пятна волос или мочки уха, которая длиннее, чем обычно.
• Имеют лишь незначительный эффект, например, дальтонизм.
• Оказывают большое влияние на качество или продолжительность жизни.

При большинстве генетических нарушений рекомендуется генетическое консультирование. Многие пары также могут захотеть обратиться за пренатальной диагностикой, если у одной из них есть генетическое заболевание.

У человека есть клетки с 46 хромосомами. Они состоят из 2 хромосом, определяющих их пол (X- и Y-хромосомы), и 22 пар несексуальных (аутосомных) хромосом. Мужчины - «46, XY», а женщины - «46, XX». Хромосомы состоят из цепочек генетической информации, называемой ДНК. Каждая хромосома содержит участки ДНК, называемые генами. Гены несут информацию, необходимую вашему организму для выработки определенных белков.

Каждая пара аутосомных хромосом содержит одну хромосому от матери и одну от отца. Каждая хромосома в паре несет в себе одинаковую информацию; то есть каждая пара хромосом имеет одни и те же гены. Иногда встречаются небольшие вариации этих генов. Эти вариации встречаются менее чем в 1% последовательности ДНК. Гены, имеющие эти вариации, называются аллелями.

Некоторые из этих вариаций могут привести к появлению аномального гена. Аномальный ген может привести к аномальному белку или ненормальному количеству нормального белка. В паре аутосомных хромосом есть две копии каждого гена, по одной от каждого родителя. Если один из этих генов ненормален, другой может производить достаточно белка, чтобы болезнь не развивалась. Когда это происходит, аномальный ген называют рецессивным. Считается, что рецессивные гены наследуются либо по аутосомно-рецессивному, либо по Х-сцепленному образцу. Если присутствуют две копии аномального гена, может развиться заболевание.

Однако, если для возникновения болезни нужен только один аномальный ген, это приводит к доминантному наследственному заболеванию. В случае доминантного заболевания, если один аномальный ген унаследован от матери или отца, ребенок, скорее всего, проявит заболевание.

Человека с одним аномальным геном называют гетерозиготным по этому гену. Если ребенок получает аномальный ген рецессивного заболевания от обоих родителей, ребенок проявляет болезнь и будет гомозиготным (или составным гетерозиготным) по этому гену.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ

Практически все болезни имеют генетический компонент. Однако важность этого компонента варьируется. Заболевания, в которых важную роль играют гены (генетические заболевания), можно классифицировать как:

• Дефекты одного гена
• Хромосомные расстройства
• Многофакторный

Одногеновое расстройство (также называемое менделевским расстройством) вызвано дефектом одного конкретного гена. Дефекты одного гена встречаются редко. Но поскольку известно много тысяч заболеваний с одним геном, их совокупное влияние является значительным.

Одногенные расстройства характеризуются тем, как они передаются в семье. Существует 6 основных паттернов наследования одного гена:

• Аутосомно-доминантный
• Аутосомно-рецессивный
• Х-сцепленный доминантный
• Х-сцепленный рецессивный
• Y-сцепленное наследование
• Материнское (митохондриальное) наследование

Наблюдаемый эффект гена (появление расстройства) называется фенотипом.

При аутосомно-доминантном наследовании отклонения от нормы обычно появляются в каждом поколении. Каждый раз, когда у пораженного родителя, мужского или женского пола, появляется ребенок, этот ребенок имеет 50% шанс унаследовать болезнь.

Людей с одной копией гена рецессивного заболевания называют носителями. У носителей обычно нет симптомов болезни. Но этот ген часто можно обнаружить с помощью чувствительных лабораторных тестов.

При аутосомно-рецессивном наследовании родители пораженного человека могут не проявлять болезни (они являются носителями). В среднем вероятность того, что родители-носители могут иметь детей, у которых разовьется болезнь, составляет 25% при каждой беременности. Дети мужского и женского пола могут быть затронуты в равной степени. Чтобы у ребенка появились симптомы аутосомно-рецессивного расстройства, ребенок должен получить аномальный ген от обоих родителей. Поскольку большинство рецессивных расстройств встречаются редко, ребенок подвергается повышенному риску рецессивного заболевания, если родители находятся в родстве. Родственные люди с большей вероятностью унаследовали один и тот же редкий ген от общего предка.

При Х-сцепленном рецессивном наследовании вероятность заражения у мужчин намного выше, чем у женщин. Поскольку аномальный ген переносится на X (женской) хромосоме, мужчины не передают его своим сыновьям (которые получат Y-хромосому от своих отцов). Однако они передают его своим дочерям. У женщин наличие одной нормальной Х-хромосомы маскирует эффекты Х-хромосомы с аномальным геном. Итак, почти все дочери пострадавшего мужчины выглядят нормальными, но все они являются носителями аномального гена. Каждый раз, когда у этих дочерей рождается сын, вероятность того, что сын получит аномальный ген, составляет 50%.

При Х-сцепленном доминантном наследовании аномальный ген появляется у женщин, даже если присутствует нормальная Х-хромосома. Поскольку самцы передают Y-хромосому своим сыновьям, пораженные самцы не будут поражены сыновьями. Однако пострадают все их дочери. У сыновей или дочерей пораженных женщин шанс заболеть заболеванием составляет 50%.

ПРИМЕРЫ ОДНОГЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Аутосомно-рецессивный:

• Дефицит АДА (иногда называемый болезнью «мальчика в пузыре»).
• Дефицит альфа-1-антитрипсина (ААТ)
• Муковисцидоз (МВ)
• Фенилкетонурия (ФКУ)
• Серповидноклеточная анемия

Х-сцепленный рецессивный:

• Мышечная дистрофия Дюшенна
• Гемофилия А

Аутосомно-доминантный:

• Семейная гиперхолестеринемия
• Синдром Марфана

Х-сцепленный доминант:

Лишь несколько редких заболеваний являются Х-сцепленными доминантными. Одним из них является гипофосфатемический рахит, также называемый устойчивым к витамину D.

ХРОМОСОМНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

При хромосомных нарушениях дефект возникает из-за избытка или отсутствия генов, содержащихся во всей хромосоме или сегменте хромосомы.

Хромосомные нарушения включают:

• Синдром микроделеции 22q11.2
• Синдром Дауна
• Синдром Клайнфельтера
• Синдром Тернера

МНОГОФАКТОРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Многие из наиболее распространенных заболеваний вызваны взаимодействием нескольких генов и факторов окружающей среды (например, болезни матери и лекарства). Это включает:

• Астма
• Рак
• Ишемическая болезнь сердца
• Сахарный диабет
• Гипертония
• Инсульт

ЗАБОЛЕВАНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК

Митохондрии - это небольшие структуры, обнаруженные в большинстве клеток организма. Они отвечают за производство энергии внутри клеток. Митохондрии содержат свою собственную ДНК.

В последние годы было показано, что многие нарушения являются результатом изменений (мутаций) митохондриальной ДНК. Поскольку митохондрии происходят только из женской яйцеклетки, большинство нарушений, связанных с митохондриальной ДНК, передаются от матери.

Нарушения, связанные с митохондриальной ДНК, могут появиться в любом возрасте. У них есть самые разные симптомы и признаки. Эти нарушения могут вызывать:

• Слепота
• Отставание в развитии
• Проблемы с желудочно-кишечным трактом
• Потеря слуха
• Проблемы с сердечным ритмом
• Метаболические нарушения
• Невысокий рост

Некоторые другие нарушения также известны как митохондриальные нарушения, но они не связаны с мутациями в митохондриальной ДНК. Эти расстройства чаще всего представляют собой дефекты одного гена. Они следуют той же схеме наследования, что и другие заболевания с одним геном. Большинство из них являются аутосомно-рецессивными.

Гомозиготный; Наследование; Гетерозиготный; Паттерны наследования; Наследственность и болезнь; Наследственный; Генетические маркеры

• Генетика

Фиро В.Г., Зазове П., Чен Ф. Клиническая геномика. В: Rakel RE, Rakel DP, eds. Учебник семейной медицины. 9 изд. Филадельфия, Пенсильвания: Эльзевьер; 2016: глава 43.

Корф BR. Принципы генетики. В: Goldman L, Schafer AI, ред. Гольдман-Сесил Медицина. 26-е изд. Филадельфия, Пенсильвания: Эльзевьер; 2020: глава 35.

Скотт Д.А., Ли Б. Генетический подход в педиатрической медицине. В: Kliegman RM, St. Geme JW, Blum NJ, Shah SS, Tasker RC, Wilson KM, eds. Учебник педиатрии Нельсона. 21-е изд. Филадельфия, Пенсильвания: Эльзевьер; 2020: глава 95.