А серповидноклеточная анемия наследуется
Генетика серповидноклеточной анемии. НаследованиеHbS был первым обнаруженным аномальным гемоглобином с высоким клиническим значением. Он возникает вследствие замены единственного нуклеотида, которая изменяет кодон шестой аминокислоты В-глобина глутаминовой кислоты на валин (GAG -> GTG: Glu6Val). Гомозиготность по данной мутации — причина серповидноклеточной анемии, серьезного заболевания, часто встречающегося в некоторых частях света. Болезнь имеет характерное географическое распределение, чаще всего встречается в Экваториальной Африке и реже всего в Средиземноморье, Индии и странах, в которые мигрировали люди из этих регионов. С этой, обычно фатальной в раннем детстве болезнью рождаются около 1 из 600 афроамериканцев, хотя все более частым становится более долгое выживание. Серповидноклеточная анемия — тяжелое аутосомно-рецессивное гемолитическое заболевание, характеризующееся тенденцией эритроцитов принимать выраженно аномальную форму (серпа) в условиях низкого насыщения кислородом. Гетерозиготы, про которых говорят, что они имеют «признак» серповидноклеточно-сти, обычно клинически здоровы, но их эритроциты в условиях очень низкого давления кислорода in vitro принимают форму серпа. Случаи, когда бы это могло происходить in vivo, редки, хотя гетерозиготы имеют риск инфаркта селезенки, особенно при полетах на большой высоте в самолетах с низким давлением в кабине. Гетерозиготное состояние наблюдают приблизительно у 8% афроамериканцев, но в областях, где частота гена высокая (например, в Западной Центральной Африке), вплоть до 25% новорожденных — гетерозиготы. Молекулярная патология HbS – серповидноклеточной анемииОколо 50 лет тому назад Ингрэм обнаружил, что аномалия HbS связана с заменой одной из 146 аминокислот в В-цепи молекулы гемоглобина. Все клинические проявления наличия HbS — последствия этого единственного изменения в гене В-глобина. Это было первой демонстрацией того, что мутация в структурном гене может вызывать замену аминокислоты в соответствующем белке. Поскольку аномалия HbS локализуется в В-цепи, формула HbS может быть записана как а2b2s или, более точно, а2Ab2s.
Гетерозиготы имеют смесь двух типов гемоглобинов (НbА и HbS), обозначаемых а2Аb2А, а2Аbs, а также гибридный тетрамер гемоглобина, обозначаемый как a2AbA,bs. Серповидноклеточность и ее последствияМолекулы гемоглобина, содержащие мутантные субъединицы b-глобина, нормальны по их способности выполнять их главную функцию связывания кислорода (если они не полимеризованы, как указано далее), но в ненасыщенной кислородом крови они растворимы в пять раз меньше по сравнению с нормальным гемоглобином. Относительная нерастворимость дезоксигемоглобина S является физической основой феномена серповидноклеточности. В условиях низкой кислородной напряженности молекулы HbS собираются в форме полимеров, формирующих стержни или волокна, искажающие форму эритроцитов. Эти уродливые эритроциты деформируются хуже, чем в норме, и, в отличие от нормальных красных кровяных клеток, не могут сжиматься, проходя через капилляры, тем самым блокируя ток крови и вызывая локальную ишемию. Происхождение мутаций гемоглобина SУ большинства лиц африканского происхождения нормальный ген b-глобина содержится в пределах фрагмента рестрикции размером в 7,6 килобазы ДНК. В то же время в определенных частях Африки, например в Гане и почти у 70% афроамериканцев, аллель серповидноклеточного глобина часто обнаруживают во фрагменте размером в 13 килобаз. Частая ассоциация серповидноклеточного глобина с 13-килобазовым фрагментом — поразительный пример неравновесного сцепления. В других частях Африки (например, в Кении) мутация серповидноклеточности обычно связана с фрагментом размером в 7,6 килобазы. Эти находки позволяют утверждать, что мутация серповидноклеточности возникла в Западной Африке в хромосоме, которая содержала ген р-глобина во фрагменте длиной 13 килобаз, и что подобная мутация, по крайней мере, один раз, независимо произошла где-то еще. Защита от малярии, обеспечиваемая данной мутацией у гетерозигот, обеспечила ее высокую частоту в областях, пораженных малярией. – Также рекомендуем “Генетика гемоглобинов HbС, Hammersmith. Наследование” Оглавление темы “Генетика гемоглобинопатий”:
|
Серповидноклеточная анемия: причины, диагностика, лечениеЭтиология и встречаемость серповидноклеточной анемии. Серповидноклеточная анемия (MIM № 603903) — аутосомно-рецессивное заболевание гемоглобина, вызванное миссенс-мутацией гена бета-субъединицы, заменяющей валин на глутаминовую кислоту в 6 положении. Болезнь чаще вызвана гомозиготностью по мутации серповидноклеточности, хотя серповидноклеточную анемию также может вызывать компаундная (составная) гетерозиготность по аллелю серповидноклеточности и аллелям HbC или бета-талассемии. Распространение серповидноклеточной анемии широко изменяется среди популяций в соответствии с прошлым и настоящим распространением малярии. Мутация серповидноклеточности, как оказалось, несколько повышает сопротивляемость малярии, таким образом, давая преимущество выживания гетерозиготным носителям мутации. Патогенез серповидноклеточной анемииГемоглобин формируется из четырех субъединиц: двух а-субъединиц, кодируемых геном ЯВА в хромосоме 16, и двух бета-субъединиц, кодируемых геном ЯВВ в хромосоме 11. Мутация Glu6Val в бета-субъединице уменьшает растворимость ненасыщенного кислородом гемоглобина и вызывает формирование сети жестких волокнистых полимеров, искажающих строение эритроцита, придавая ему форму серпа. Серповидные эритроциты закупоривают капилляры и вызывают инфаркты. Первоначально обогащение кислородом заставляет полимер гемоглобина растворяться, и эритроциты восстанавливают нормальную форму; тем не менее, регулярное нарушение формы приводит к необратимому переходу клеток в серповидную форму, впоследствии такие эритроциты удаляются из кровотока в селезенке. Скорость удаления эритроцитов из кровотока превышает возможность их синтеза в костном мозге, что приводит к гемолитической анемии. Аллельная гетерогенность часто встречается при большинстве менделирующих заболеваний, особенно когда мутантные аллели вызывают снижение функции. Серповидноклеточная анемия — важное исключение из этого правила, поскольку в данном случае единственная специфическая мутация ответственна за уникальные новые свойства HbS. HbC тоже менее растворим, чем HbA, и тоже стремится кристаллизоваться в эритроцитах, уменьшая их деформируемость в капиллярах и вызывая легкий гемолиз, но HbC не формирует полимерные волокна, как HbS. Неудивительно, что другие мутации с новыми функциями, например, мутации в гене FGFR3, вызывающие ахондроплазию, часто имеют аналогичное снижение аллельной гетерогенности, когда фенотип зависит от специфического, уникального изменения функции белка.
Фенотип и развитие серповидноклеточной анемииКлиническая картина у больных серповидноклеточной анемией обычно проявляется в течение первых двух лет жизни анемией, задержкой развития, спленомегалией, регулярными инфекциями и дактилитами (болезненными припухлостями кистей или стоп, вызванными закупоркой капилляров в небольших костях, обнаруженных у приведенной в примере пациентки). Инфаркты вследствие закупорки сосудов происходят во многих тканях, вызывая инсульты мозга, острый кардиальный синдром, почечный папиллярный некроз, инфаркты селезенки, язвы ног, приапизм, асептический некроз костей и снижение зрения. Окклюзия сосудов костей вызывает приступы болей, при отсутствии лечения эти болезненные эпизоды могут продолжаться в течение нескольких дней и даже недель. Функциональная аспления вследствие инфарктов и других недостаточно ясных факторов, предрасполагает к бактериальным инфекциям, например, пневомококковому или сальмонеллезному сепсису и остеомиелиту. Инфекция — основная причина смерти во всех возрастных группах, хотя прогрессирующая почечная и дыхательная недостаточность также нередкие причины смерти на четвертом и пятом десятилетиях жизни. Пациенты также имеют высокий риск развития угрожающей жизни апластической анемии после парвовирусной инфекции, поскольку парвовирусы вызывают временное прекращение образования эритроцитов. Гетерозиготные носители мутации («признака» серповидноклеточности) не имеют анемии и обычно клинически здоровы. Однако в условиях серьезной гипоксии, например, при восхождении в горы, эритроциты пациентов с «признаком» серповидноклеточности могут принимать форму серпа, вызывая симптомы, подобные наблюдаемым при серповидноклеточной анемии. Особенности фенотипических проявлений серповидноклеточной анемии: Лечение серповидноклеточной анемииКонкретному больному серповидноклеточной анемией дать точный прогноз тяжести течения болезни невозможно. Хотя молекулярная основа болезни стала известной раньше других моногенных заболеваний, лечение остается только симптоматическим. Никакой специфический терапии, предохраняющей от процесса образования серповидных эритроцитов, не найдено. Существенно снижает тяжесть болезни персистенция HbE Исследуется несколько фармакологических препаратов, нацеленных на увеличение концентрации HbF, в этих целях одобрено использование гидрокси-мочевины. Хотя генотерапия имеет шанс улучшить или излечить эту болезнь, эффективная пересадка гена b-глобина не достигнута. Пересадка костного мозга остается единственным доступным в настоящее время лечением, способным помочь при серповидноклеточной анемии. Из-за 11% смертности, вызванной сепсисом в первые 6 мес жизни, большинство штатов в США проводит неонатальный скрининг на серповидноклеточную анемию с целью проведения профилактики антибиотиками, продолжающейся до 5-летнего возраста. Риски наследования серповидноклеточной анемииПоскольку серповидноклеточная анемия — аутосомно-рецессивное заболевание, будущие сибсы больного ребенка имеют 25% риск серповидноклеточной анемии и 50% риск носительства серповидноклеточности. Используя ДНК плода, полученную при БВХ или амниоцентезе, можно провести пренатальную диагностику обнаружением мутации. Пример серповидноклеточной анемии. Второй раз за полгода семейная пара карибского происхождения обратилась со своей 24-месячной дочерью в отделение неотложной помощи, поскольку девочка не может стоять. В анамнезе отсутствуют повышение температуры, инфекция или травма, и в остальном медицинская история ничем не примечательна; данные предыдущих осмотров соответствовали норме, за исключением низкого уровня гемоглобина и слегка увеличенной селезенки. При текущем осмотре патологии не найдено, за исключением пальпируемого края селезенки и отека стоп. Стопы болезненны при пальпации, и девочка не хотела вставать на ноги. Оба родителя имели сибсов, умерших в детстве от инфекций, и других сибсов, вероятно, имевших серповидноклеточную анемию. С учетом анамнеза и повторного болезненного увеличения стоп врач проверил ребенка на наличие серповидноклеточной анемии методом электрофореза гемоглобина. Результат этого теста подтвердил наличие HbS. – Также рекомендуем “Болезнь Тея-Сакса: причины, диагностика, лечение” Оглавление темы “Врожденные болезни”:
|
Решение задач по генетике на серповидноклеточную анемию
Задача 125.
Серповидно-клеточная анемия наследуется как рецессивный аутосомный ген. Его доминантный аллель, отвечающий за формирование нормального гемоглобина, является неполностью доминантным. Заболевание у гомозиготных особей приводит к ранней смерти, гетерозиготные особи жизнеспособны и устойчивы к малярии, гомозиготы по доминантному аллелю-здоровы. В брак вступают мужчина и женщина, устойчивые к малярии. Каких детей ожидать от F1?
Решение:
HbА – ген нормального гемоглобина;
HbS – ген серповидно-клеточной анеми;
HbSHbS – особь погибает от анемии;
HbAHbS – особи жизнеспособны и устойчивы к малярии;
HbАHbА – особи здоровы.
Схема скрещивания
Р: HbAHbS х HbAHbS
Г: HbA, HbS HbA, HbS
F1: 1HbAHbA – 25%; 2HbAHbS – 50%; HbSHbS – 25%.
Наблюдается 3 типа генотипа. Расщепление по генотипу – (1:2:1).
Фенотип:
HbAHbA- здоровый организм – 25%;
HbAHbS – устойчивый к маляри организм – 50%;
HbSHbS – особь погибает от анемии.
Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу – (1:2:1).
Выводы:
1) доминантная аллель нормального гемоглобина наследуется по типу неполного доминирования, так как расщепление и по генотипу и по фенотипу одинаково – (1:2:1);
2) в данном браке вероятность рождения здоровых детей составляет 25%, детей устойчивых к малярии – 50%, 25% детей рано умирают от анемии.
3) Cерповидно-клеточная анемия наследуется как рецессивный аутосомный ген.
Наследование групп крови
Задача 126.
Отец семейства имеет кровь 3 группы резус-положительную (у его матери кровь 1 группы резус-отрицательная). Его жена имеет резус-отрицательную кровь 1 группы. Какие возможны варианты по группам крови и по резус-фактору у потомства?
Решение:
У человека ген «резус положительный» является доминантным по отношению к гену «резус отрицательный».
Rh(+) – резус-положительность;
rh(-) – резус-отрицательность.
За наследование групп крови у человека отвечают три гена: I0 – ген I-й группы крови; IA – ген II-й группы крови; IB – ген III-й группы крови. Наличие двух каких-либо аллелей в генотипе человека отвечает за группу крови, причем аллель I0 является рецессивной по отношению к IA и IB. Возможные генотипы групп крови у человека:
I0I0 – I-я группа крови;
IAI0 – II-я группа крови;
IAIA – II-я группа крови;
IBI0 – III-я группа крови;
IBIB – III-я группа крови;
IAIB – IV-я группа крови.
Так как у отца, имеющего кровь 3-я группа резус-положительная, а его мать имела кровь 1-я группа резус-отрицательная, то генотип отца – гетерозигота по обоим признакам – IBI0Rh+rh-. Генотип матери, имеющей кровь 1-я группа резус-отрицательная, является гомозиготой по призаку 1-я группа крови (I0I0) и гетерозигота по резус-положительности, имет генотип – I0I0rh-+rh-.
Схема скрещивания
Р: I0I0rh-+rh- х IBI0Rh(+)rh(-)
Г: I0rh(-) IBRh(+), I0Rh(+), IBrh(-), I0rh(-)
F1:
IBI0Rh(+)rh(-) – 25%; I0I0Rh(+)rh(-) – 25%; IBI0rh(-)rh(-) – 25%; I0I0rh(-)rh(-) – 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу – 1:1:1:1.
Фенотип:
IBI0Rh(+)rh(-) – III-я группа крови резус-положительная – 25%;
I0I0Rh(+)rh(-) – I-я группа крови резус-положительная – 25%;
IBI0rh(-)rh(-) – III-я группа крови резус-отрицательная – 25%;
I0I0rh(-)rh(-) – I-я группа крови резус-отрицательная – 25%.
Наблюдается 4 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу – 1:1:1:1.
Выводы:
1) по группам крови у половины детей будет 3-я группа и у второй половины – 1-я группа;
2) по резус-фактору у половины детей будет резус-положительная и у второй половины – резус-отрицательная кровь.
Задача 127.
Мать с 4 группы крови имеет детей со 2, 3 и 4 группами крови. Каков генотип и фенотип отца?
Решение:
За наследование групп крови у человека отвечают три гена: I0 – ген I-й группы крови; IA – ген II-й группы крови; IB – ген III-й группы крови. Наличие двух каких-либо аллелей в генотипе человека отвечает за группу крови, причем аллель I0 является рецессивной по отношению к IA и IB. Возможные генотипы групп крови у человека:
I0I0 – I-я группа крови;
IAI0 – II-я группа крови;
IAIA – II-я группа крови;
IBI0 – III-я группа крови;
IBIB – III-я группа крови;
IAIB – IV-я группа крови.
Так как у матери с IIV-й группой крови родились дети со II-й, III-й и IIV-й группами крови, то это возможно только тогда если отец имеет III-ю группу крови с генотипом – (IBI0). Организм отца с таким генотипом вырабатывает гаметы двух видов, IB и I0.
IBI0 – III-я группа крови
Схема скрещивания:
Р: IАIВ х IВI0
Г: IА, IВ IB, I0
F1: IAIВ – 25%; IАI0 – 25%; IВIВ – 25%; IВI0 – 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу – 1:1:1:1.
Фенотипы:
IAIВ – IIV-я группа крови – 25%;
IAI0 – II-я группа крови – 25%;
IВIВ – III-я группа крови – 25%;
IBI0 – III-я группа крови – 25%.
II-я группа крови – 25%;
III-я группа крови – 50%;
IIV-я группа крови – 25%.
Таким образом, вероятность рождения детей в этом браке со II-й группой крови составляет 25,0% с III-й – 50%, с IIV-й – 25%, а вероятность рождения детей с I-й группой крови составляет 0,0%.
Серповидно-клеточная анемия (СКА) у детей: клиника, диагностикаСуществуют нарушения структуры эритроцитов, которые вызывают гемолитическую анемию в результате снижения или отсутствия продукции HbA (а- и b-талассемии) или вследствие продукции патологического Hb (например, при СКБ — серповидноклеточной болезни). а-Талассемии возникают в результате делеций (точечных мутаций) в гене а-глобина. Бета-Талассемия и серповидноклеточная анемия вызываются мутациями гена бета-глобина. Клинические проявления гемоглобинопатии, поражающих бета-цепь, отсрочиваются до 6-месячного возраста, когда большая часть имеющегося при рождении HbF замещается НbА. В настоящее время это наиболее распространённое генетическое заболевание у детей во многих странах Европы, в том числе и в Соединённом Королевстве (1 на 2000 живых новорождённых). Серповидно-клеточная анемия (СКА) — общее название, данное группе гемоглобинопатии, при которых наследуется аномальный Hb — HbS. HbS формируется в результате точечной мутации в кодоне 6 гена бета-глобина, которая вызывает изменение кодируемой аминокислоты с глутамина на валин. Серповидно-клеточная анемия (СКА) наиболее распространена среди людей, относящихся к африканской или карибской этническим группам, однако она также встречается на Ближнем Востоке. В большинстве стран мира она встречается редко, особенно в странах северной Европы. Существуют три основные формы серповидно-клеточной анемии (СКА) и одна дополнительная: Патогенез серповидно-клеточной анемии (СКА)В HbSS молекула Hb становится деформированной (нерастворимой) в деоксигенированном состоянии. HbS полимеризуется в эритроцитах с формированием ригидных спиральных телец, которые деформируют эритроциты, придавая им серповидную форму. Клетки серповидной формы, которая является необратимой, имеют укороченный период жизни и могут задерживаться в микроциркуляторном русле, что приводит к тромбозу и, следовательно, к ишемии в органе или кости. Это усугубляется низкой напряжённостью кислорода, дегидратацией и охлаждением. Клинические проявления серповидно-клеточной болезни у детей варьируют в широком диапазоне у различных индивидуумов. Тяжесть заболевания также зависит от наследования других сопутствующих гемоглобинопатии, например, HbS/бета-талассемия приводит к тяжёлому течению заболевания, HbS / р+-талассемия — к лёгкому течению заболевания. Тяжесть заболевания значительно снижается за счёт высокого уровня HbF (распространён у арабских народов). Клинические проявления серповидно-клеточной болезни:
3. Болезненные кризы. При вазоокклюзивных кризах, вызывающих боль, могут поражаться все органы тела с различной частотой и тяжестью. Типичная форма проявления в позднем младенчестве — это синдром рук-ног, при котором вследствие окклюзии сосудов возникают дактилит с опуханием и боль в пальцах рук и ног. Кости конечностей и позвоночника являются типичными местами локализации, тогда как инфаркт мозга и лёгкого менее типичны, однако более серьёзны. 4. Острая анемия: 5. Приапизм. Необходимо немедленное лечение обменной трансфузией, поскольку это может привести к фиброзу пещеристых тел и последующей эректильной импотенции. 7. Долгосрочные проблемы: – Почечная дисфункция — может усугублять энурез вследствие нарушения концентрации мочи У детей с серповидно-клеточной болезнью обычно отмечается практически нормальный уровень Hb и менее болезненные кризы, чем у тех, кто страдает серподвино-клеточной анемией, однако в пубертате у них может развиваться пролиферативная ретинопатия. Необходимо периодически проверять у них глаза. Пример острого серповидно-клеточного пекторального синдрома. У Принцесс, 9-летней девочки с установленной гомозиготной СКА, наблюдалась усиливающаяся боль в груди на протяжении 6 ч. У неё отмечался непродуктивный кашель. На обследовании у девочки определили температуру 39,7 °С. Её дыхание было затруднённым, с увеличением частоты дыхательных движений и снижением проведения по обоим полям. Был поставлен диагноз острого серповидноклеточного синдрома — потенциально фатального состояния. Она получала оксигенацию посредством СРАР. Проводилась обменная трансфузия. Были назначены антибиотики широкого спектра. Она хорошо ответила на лечение. – Также рекомендуем “Лечение серповидно-клеточной анемии у детей. Рекомендации” Оглавление темы “Болезни крови детей”:
|
