Генетические заболевания: диагностика и лечение

Генетические заболевания человека — это серьезные патологические состояния, вызванные аномалиями в строении ДНК. Такие болезни передаются по наследству, носителем выступает один либо оба родителя. Поражение затрагивает разные органы и системы. В каком возрасте проявится нарушение и насколько тяжело будет протекать болезнь — зависит от общего состояния здоровья и типа генетического заболевания.

Виды генетических заболеваний

Какими бывают генетические заболевания? Специалисты разделяют их на 3 большие категории: генные, хромосомные и патологии с наследственной предрасположенностью. Рассмотрим их более детально:

• Нарушения в ДНК на уровне генов провоцирует развитие генных наследственных заболеваний. Они делятся на 3 типа. Аутосомно-доминантный тип — ребенок наследует нормальную и измененную копию гена, но вторая подавляет первую. Какие-то из доминантных генетических заболеваний наблюдаются уже у младенца, другие проявляются в более поздние годы. Аутосомно-рецессивные болезни возникают, когда нормальные гены полностью заменяются на мутировавшие. Хотя у родителей признаков заболевания может не быть, дети все же получают по копии мутантного гена от папы и мамы. Вероятность рождения больного ребенка составляет 25%. Сцепленные с X/Y-хромосомами аномалии передаются в зависимости от пола человека.
• Хромосомные заболевания (наследственные синдромы) — это врожденные патологии с многочисленными пороками развития: проблемы в интеллектуальной сфере, нарушения органов слуха и зрения, а также мышечной и костной структуры. Часто страдает поведение и проявление эмоций, нарушается речь. Этот тип наследственных генетических заболеваний может возникать по следующим причинам: нерасхождение хромосом, утрата конкретной хромосомы (моносомия) или увеличение количества хромосом в клеточном ядре (полиплоидизация). К факторам риска специалисты относят влияние химических веществ, прием гормональных и прочих препаратов в период беременности, вредные привычки и возраст родителей.
• Патологии с наследственной предрасположенностью называются еще мультифакторными генетическими болезнями. Их развитие вызвано не только генетикой, но и воздействием окружающих условий. Среди заболеваний с генетической предрасположенностью встречаются как врожденные, так и хронические патологии неинфекционного происхождения.

Некоторые наследственные заболевания можно держать под контролем, если применять комплексный подход: подобрать медикаменты и другие терапевтические средства, а также изменить привычки и образ жизни. В этом поможет выявление причин той или иной патологии.

Почему появляются наследственные заболевания

Генетические заболевания обусловлены целым списком причин:

• Мутации в генах (в одном или больше). Передать их по наследству своим детям может один или оба родителя. Иногда мутации возникают неожиданно — при формировании эмбриона/плода в утробе матери. Из-за мутации генов проявляются болезни как моногенные, так и многофакторные.
• Аномалии в хромосомах. Патологии могут возникать на стадии формирования яйцеклеток (у женщин) и сперматозоидов (у мужчин) или же в период развития эмбриона. К таким болезням относятся синдромы Дауна, Шерешевского — Тернера и Клайнфельтера.
• Эпигенетические изменения. Это перемены в молекуле ДНК, не затрагивающие последовательность цепи, но влияющие на экспрессию генов.
• Условия окружающей среды. Под воздействием токсинов, вредного излучения или некоторых химических веществ повышается риск формирования наследственных заболеваний у плода.

Зачастую появление той или иной генетической патологии вызывают сразу несколько причин. Определить их — значит, сделать важный шаг на пути к диагностированию и лечению генетических заболеваний.

Что такое моногенные заболевания

Название «моногенные» указывает на то, что эти проблемы связаны с мутациями только в одном из генов. Они провоцируют модификации в молекуле белка, которую формирует этот ген. Результатом становится обширный круг симптомов и проявлений. В настоящее время врачам известны более 6 тысяч моногенных болезней, однако реальную цифру сложно установить из-за трудностей в диагностике.

Вот некоторые из моногенных патологий:

• муковисцидоз;
• серповидноклеточная анемия;
• болезнь Хантингтона;
• синдром Марфана.

У разных людей эти заболевания протекают в разной степени, но многие являются неизлечимыми. Лечебные мероприятия, как правило, направлены на ослабление симптоматики и снижение вероятности осложнений.

Согласно статистике, 1 из 200 новорожденных в развитых странах страдает от какой-либо моногенной патологии. В способы диагностирования включаются генетическое тестирование и оценка анамнеза (в особенности при наличии заболеваний у кого-то из родословной). Чем раньше проведена диагностика, тем легче выявить потенциальные угрозы для развивающегося плода.

Самые распространенные моногенные заболевания

Чаще всего наблюдаются следующие моногенные наследственные заболевания:

• Муковисцидоз. Органы, которые поражает эта болезнь, — легкие и поджелудочная железа. Мутации локализованы в гене, который отвечает за транспортную белковую молекулу (переносящую соли и жидкость сквозь мембрану клетки). Из-за этого скапливается густая слизь в легких, что сильно затрудняет дыхание, и в поджелудочной — нарушает процесс пищеварения. У разных пациентов болезнь протекает с разной степенью тяжести. Положительный момент в том, что выявить патологию можно уже в детские годы.
• Гемофилия. Симптомы этого генетического заболевания — пониженная свертываемость крови. Мутируют гены, кодирующие факторы свертывания (VIII или IX). Возникают осложнения: кровотечение после травмы или операции долго не останавливается, а иногда начинается самопроизвольно и затрагивает мышцы и суставы. Как правило, болезнь поражает мужчин, но может диагностироваться у женщин, если ген с мутациями унаследован от отца и матери одновременно.
• Хорея Хантингтона. Ее провоцируют мутирующие гены, из-за которых в мозге формируется большое количество белка хантингина. Это вызывает серьезные повреждения нервной системы, вплоть до психических расстройств. Патологию удается обнаружить лишь в зрелом возрасте, она отличается быстрым прогрессированием и провоцирует преждевременную смерть.
• Болезнь Тея — Сакса. При таком диагнозе повреждается ген, отвечающий за расщепление жиров, поступающих в головной мозг. В итоге накопление вещества (ганглиозида GM2) влечет нарушения в работе центральной нервной системы и вызывает раннюю смерть.

Перечисленные виды наследственного заболевания генов могут наблюдаться как у одного, так и у нескольких членов семьи. На каждый организм генетические мутации оказывают свое влияние, поэтому проявления могут различаться.

Что такое хромосомная аномалия

Хромосомами называются особые структуры, в которых хранится генетическая информация. По сути, из них состоит ДНК человека. Норма составляет 23 пары хромосом — всего 46. Хромосомные аномалии связаны с нарушениями количества или строения этих элементов клеточного ядра. Подобные патологии могут возникать в процессе мейоза (когда формируются сперматозоиды у мужчин или яйцеклетки у женщин) или митоза (когда происходит деление клеток в организме).

Выделяются две группы хромосомных генетических заболеваний:

• Нарушения количества. Подразумевается отклонение от нормы по числу хромосом — в меньшую либо большую сторону. Самые известные патологии этого типа — синдромы Дауна, Тернера и Клайнфельтера. Генетическое заболевание синдром Дауна диагностируется у 1 из 700 младенцев.
• Структурные аномалии. Вызваны изменениями в строении хромосом — делеция (потеря части), дупликация (удвоение), инверсия (переворот сегмента на 180 градусов) или транслокация (перемещение). К этой группе относятся синдром кошачьего крика, а также синдромы Смита — Магениса и Ди Джорджи.

В зависимости от того, какая именно хромосома повреждена, врачи могут установить самые разные диагнозы. В наиболее серьезных случаях поражения затрагивают умственное и физическое развитие.

Наследственные хромосомные аномалии — это причина 20% мертворождений. Поэтому своевременная диагностика генетических заболеваний крайне важна, чтобы не допустить осложнений, когда это только возможно.

Самые распространенные хромосомные аномалии

Вот несколько часто встречающихся наследственных болезней из этой категории:

• Синдром Дауна. Спровоцирован трисомией 21 (это лишняя копия 21-й хромосомы). Наиболее частые проявления: характерные черты лица человека, пороки сердца, заторможенность умственного развития.
• Синдром Шерешевского — Тернера. Заболевание вызвано моносомией Х, то есть в наборе отсутствует одна Х-хромосома или ее участок. Распространенные симптомы: низкий рост, пороки сердца и почек, недостаточность яичников и бесплодие. Болезнь поражает девочек.
• Синдром Клайнфельтера. Патология наблюдается у мужчин (по статистике диагностируется у 1 из 500). Причина — лишняя копия Х-хромосомы. Проявления: остеопороз, понижение тестостерона, бесплодие.
• Синдром трисомии Х. Женская наследственная патология, связанная с наличием лишней копии Х-хромосомы. Физические проявления незначительные, но часто наблюдаются проблемы с поведением и способностью к обучению.
• Синдром дисомии Y. Мужская наследственная болезнь, спровоцированная лишней копией Y-хромосомы. Также сопровождается проблемами с физическим развитием и поведением.

Генетическое выявление этих болезней на ранней стадии возможно благодаря пренатальному исследованию и тестированию.

Что такое мутации митохондриальной ДНК (мтДНК)

Митохондрии — это клеточные элементы, в которых происходит выработка энергии. Когда в ДНК митохондрий происходят нарушения, этот процесс и называется мутациями митохондриальной ДНК. Важно знать, что мтДНК может передаваться плоду только от матери.

Из-за мутаций в ДНК митохондрий могут развиться серьезные заболевания, поражающие разные органы: мышечная ткань, зрение, слух, страдает общее развитие. Степень тяжести этой патологии зависит от конкретной мутации и размера поврежденного участка ДНК. Некоторые пациенты практически не ощущают симптомов, другие же борются с тяжелыми проявлениями болезней.

Самые распространенные мутации митохондриальной ДНК

Чаще всего встречаются следующие диагнозы:

• Синдром MELAS. Название расшифровывается как «митохондриальная миопатия, энцефалопатия, лактоацидоз и инсультоподобные эпизоды». Мутация происходит в мтДНК, которая участвует в синтезе молекулы АТФ, источника энергии. Характерные симптомы: слабость в мышцах, судороги, схожие с инсультом приступы.
• Синдром MERRF. Полное название — «миоклоническая эпилепсия со рваными красными волокнами». Проявления: слабость и дрожание в мышцах, судороги.
• Невропатия Лебера (LHON). При этой болезни нарушается передача сигналов от глаза к мозгу, осложнения — потеря зрения в молодом возрасте.
• Синдром NARP. Аббревиатура означает «невропатия, атаксия и пигментный ретинит». Заболевание сопровождается мышечной слабостью, затрудненными движениями при ходьбе и нарушениями органов зрения.
• Синдром Кернса — Сейра. Относится к редким генетическим заболеваниям. Проявляется ближе к 20 годам. Симптомы: проблемы со зрением, слухом, сердцем, слабость в мышцах.

Основной признак, характерный для всех мутаций мтДНК — это сбои в выработке энергии внутри клеток.

Что такое эпигенетические изменения

Эпигенетические модификации не связаны с нарушениями структуры ДНК. Помимо генетической предрасположенности, их могут вызвать и условия окружающей среды. Эпигенетическими изменениями называют:

• метилирование ДНК. В результате этого процесса к цитозиновому основанию ДНК присоединяется метильная группа. Такая патология нередко наблюдается при онкологических болезнях и может спровоцировать рост раковых клеток;
• модификацию гистонов. Под гистонами подразумеваются белковые молекулы, которые формируют ДНК в плотную структуру (хроматин). Из-за проблем с гистонами нарушается плотность ДНК;
• регуляцию некодирующей РНК. Молекулы РНК, не участвующие в кодировании (например, микроРНК), могут вступать в реакцию с мессенджерной РНК и воздействовать на ее стабильность. Последствиями становятся онкологические и психические заболевания.

Эпигенетические изменения, как правило, передаются от поколения к поколению. Симптомы заболеваний можно облегчить, если придерживаться здорового образа жизни, правильного питания и применения подходящих лекарственных средств.

Диагностика наследственных болезней

Как выявить генетические заболевания на ранней стадии? Для качественной диагностики специалистам доступны следующие способы:

• генеалогический — сбор и анализ информации о состоянии здоровья членов семьи;
• цитогенетический — с его помощью выявляются наследственные болезни и синдромы;
• биохимический — результаты позволяют определить носителей поврежденного гена;
• пренатальная диагностика — исследование состояния плода, который формируется в утробе матери.

С таким комплексным подходом можно выяснить, есть ли у пациента какое-либо генетическое заболевание. Полученная информация важна не только для здоровья одного человека, но и для планирования семьи.

Можно ли вылечить генетические заболевания? Хотя генетика достигла определенных успехов в диагностике, вопрос лечения многих наследственных патологий по-прежнему остается открытым. Когда удается определить, чем вызвано генетическое нарушение, можно немного облегчить симптомы: подобрать медикаменты и наладить образ жизни.

Литература

Костюк С. А. Гены предрасположенности к мультифакторным заболеваниям и генетический полиморфизм: что это такое? // Медицинские новости — 2020. Источник: https://cyberleninka.ru/article

Деревцова А. А., Махкамов С. А., Кавыев А. А. Пренатальная диагностика хромосомных заболеваний. // Образование и право — 2021. Источник: https://cyberleninka.ru/article

Шнайдер Н. А., Шаповалова Е. А., Дмитренко Д. В. Рост генетического груза — болезнь цивилизации. // Вестник Клинической больницы №51 — 2010. Источник: https://cyberleninka.ru/article