Генні хвороби: причини, приклади, класифікація. Механізм виникнення генних хвороб
Генні хвороби (фото деяких з них будуть показані далі в статті) являють собою особливу групу патологій, що характеризуються різноманітними клінічними проявами. За основу їх об'єднання взята етіологічна оцінка і, відповідно, закономірності щодо їх переходу в популяціях і в сім'ях. Далі розглянемо докладніше, що собою являють генні та хромосомні хвороби. 
Загальні відомості
Оскільки мутації індивідуальних генів - це етіологічний фактор розвитку хвороб, то закономірності, за якими вони успадковуються, відповідають менделєєвськая принципам розщеплення в потомстві. "Поведінка" деяких мутацій іноді не відповідає Менделєєвського-Морганових правилам. Це може обумовлюватися фенотипическими факторами (наприклад, стерильністю, летальністю). Розглянемо далі механізми виникнення генних хвороб.
Мутація
Відповідно до численними дослідженнями генома людей в цілому і спадкових хвороб, вчені говорять про різноманіття змін. Описано багато видів мутацій, що обумовлюють патології. До них, зокрема, відносять нонсенс, міссенс, збільшення кількості тринуклеотидних повторів, порушення сплайсингу, делеції та інше. Всі ці мутації можуть виступати як причини генних хвороб. Одна і та ж патологія нерідко обумовлюється різними типами мутацій. Про це говорять деякі приклади генних хвороб. Так, для муковісцидозу описано близько двохсот мутацій, які його провокують. А всього їх близько тисячі. Для фенілкетонурії виявлено понад тридцяти мутацій.
Менделєєвський принципи
Моногенні хвороби переходять до наступним поколінням відповідно до низки законів. Враховуючи це, для них можна визначити один з трьох існуючих типів появи патології. Моногенні хвороби формують найбільш велику групу. Тип переходу патологій може бути аутосомно-домінантним, аутосомно-рецесивним і зчепленим з підлогою. Також встановлено, що мутації в різних ділянках гена провокують різні захворювання. Так виникають сімейна хвороба Гіршпрунга, дві форми поліендокринний аденоматозу, сімейна тиреоидная медуллярная карцинома. Всі ці приклади генних хвороб людини пов'язані з мутацією онкоелемента на різних ділянках.
Синтез білка
Його регуляція здійснюється на декількох рівнях. Зокрема, це трансляційний, транскрипційний і претранскріпціонний. Мутації, які провокують генні хвороби людини, можуть зачіпати ембріональні, транспортні та структурні білки, а також ферменти. Імовірно на всіх рівнях, які обумовлені тими чи іншими ферментативними реакціями, є ризик розвитку вроджених аномалій.
Якщо врахувати, що людина має близько 30-40 тисяч генів, кожен з яких в стані мутувати, контролювати білковий синтез, а для багатьох з них характерний і альтернативний сплайсинг, то можна було б зробити висновок, що хвороб має бути не менша кількість. Насправді ж для більш ніж половини елементів зміни первинної структури провокують загибель клітини. Через це мутації не можуть трансформуватися в генні хвороби. Такого роду білки забезпечують основні клітинні функції, зберігаючи, таким чином, стабільність видовий організації. 
Форми розвитку патологій
Згідно зі статистикою, сьогодні генні хвороби людини виявляються у великій кількості. Їх налічується кілька тисяч. Ця кількість відповідає фенотипической (клінічної) точці зору. У генетичному ж сенсі їх набагато більше. Розглядаючи патології в якості менделирующих особливостей організму, мова йде про повні формах. Вони обумовлюються гаметіческой мутаціями - змінами в зародкових клітинах, можуть бути новими або перейшли від попередніх поколінь. У цих випадках, отже, присутність патологічних генів відзначається у всіх клітинах в організмі.
Проте, теоретично можна уявити розвиток музичних форм. Їх поява аналогічно хромосомної патології. Будь-які мутації можуть виникнути на ранніх етапах дроблення зиготи однієї з клітин. У такому випадку недуга стане мозаїчним. Для одних клітин у пацієнта буде активний нормальний аллель, а для інших - патологічний або мутантний. Якщо зміна домінантне, воно проявиться в певних клітинах і, ймовірно, зумовить генні хвороби менш тяжкого перебігу. При рецессивном типі прояв відзначатиметься тільки у зиготи. Слід також сказати, що можливість виникнення двох рецесивних змін в одному локусі з гомологічних хромосом для однієї соматичної клітини дуже мала. 
Класифікація генних хвороб
Вона, як і для інших груп патологій, вельми многокомпонентна і умовна. В якості основи поділу можна використовувати патогенетичний, клінічний або генетичний принцип. При їх застосуванні враховуються різні фактори, що дозволяє розподілити патології по групах. Це, в свою чергу, сприяє визначенню виду допомоги в кожному конкретному випадку.
Генетичний принцип
Відповідно до нього патології підрозділяють на кілька груп. У кожної з них свій тип спадкування. Так, виділяють аутосомно-рецесивні, аутосомно-домінантні, Х-зчеплені рецесивні і домінантні, у-зчеплені і мітохондріальні види. Генні спадкові хвороби того чи іншого типу припускають відповідні терапевтичні заходи.
Клінічна оцінка
Відповідно до цього ознакою генні хвороби поділяються з урахуванням органу або системи, найбільш залученої в патологічний процес. Так, виділяють недуги нервового, нервово-м'язового, серцево-судинного характеру. Мають місце генні хвороби очей, ендокринної системи, опорно-рухового апарату, органів сечостатевого і шлунково-кишкового трактів. Існують також патології психічного і шкірного характеру, легеневі ураження.
Для ряду патологічних груп встановлені навіть особливі терміни: офтальмо-, нейро-, дерматогенетіка та інші. Клінічний принцип дуже умовний. Ряд патологій в одних пацієнтів більше проявляється в одній системі, у других - в іншій. В даному випадку можна навести такі приклади генних хвороб людини: муковісцидоз вражає переважно легкі або ШКТ, нейрофіброматоз першого типу проявляється або пухлинами в нервових мозкових стовбурах, або змінами шкіри (нейрофібромами, пігментними плямами). 
Третій тип поділу патологій
На підставі патогенетичного принципу хвороби підрозділяються на три групи. Патології розподіляються відповідно до того, в чому проявляється головна ланка. Виділяють генні хвороби обміну речовин, пороки у розвитку вродженого характеру. Існують також комбіновані патологічні стани. Перша група, у свою чергу, включає в себе кілька категорій. Так, виділяють хвороби амінокислотного обміну, вуглеводного, ліпідного, вітамінного та інших.
Загальні закономірності
Для початку патогенезу кожної генної хвороби і його ключовій точці характерний первинний ефект мутантного аллеля. У зв'язку з цим принципові ланки можна представити по певному способу: мутантний аллель - первинний патологічний продукт (кількісно або якісно) - ланцюг подальших біохімічних реакцій - клітини - органи і системи - організм.
Така закономірність вважається головною і спільною для всіх генетичних хвороб. Мутації можуть спровокувати патології допомогою різноманітних важелів. Так, вони стосуються пострансляціонного процесингу, формування компартментов клітини, функції білкових з'єднань і взаємодії первинних продуктів. Патогенез на молекулярному рівні на сьогодні вивчений недостатньо. Дослідникам ще належить простежити за наслідками мутацій. Потрібно буде оцінити ефекти змін від молекулярного рівня до клініки і фізики патології. 
Функції білків
Діяльність більшості генів визначена трехразмерной структурою білкових з'єднань. Багато мутації локалізуються в некодуючих ділянках. Тим не менше, більшість описаних змін вражає функцію і структуру білків. У даному випадку мова йде про патологіях, які асоційовані з високою пенетрантністю і одним геном. Великі делеции, інверсії або вставки в протіенкодірующіх ділянках практично неминуче викликають порушення функції білка. Успадковані патології обумовлюються мутаціями, які не приводять до смерті до репродуктивного віку гетерозиготного носія.
Клінічна картина
Серед особливостей слід відзначити різноманіття проявів патологій, різний вік початку їх розвитку, хронічний перебіг, прогредиентность. Одним з основних факторів, що впливають на інвалідизацію з раннього дитинства і зниження тривалості життя, вважається тяжкість симптомів. Клінічна картина для кожної генної хвороби відрізняється різноманіттям. Як показують спостереження, патологічний процес зачіпає не один орган або систему, а кілька елементів організму вже на самих ранніх етапах освіти. Це, зокрема, стосується захворювань, які проявляються в порушенні ходу ембріонального розвитку (Вроджені вади), спадкових обмінних розладів і станів комбінованого типу. В якості біологічної основи різноманіття проявів виступає контроль над первинними механізмами процесів.
Особливості локалізації
Для ряду захворювань залучення багатьох тканин і органів у патологічний процес обумовлюється тим, що локалізація первинного дефекту наголошується в міжклітинних і клітинних структурах. Так, при ураженні сполучної тканини порушується синтез білка в тій чи іншій структурі. Подібні волокна присутні у всіх органах. У зв'язку з цим різноманіття клінічної симптоматики являє собою наслідок аномалій в сполучної тканини. На фоні синдрому Марфана патологічний процес поширюється на м'язову і кісткову, очну, серцево-судинну, нервову системи. У нього також залучені легкі і шкірні покриви. При синдромі Елерса-Данло патологічний процес стосується суглобів, шкіри, очей, судин, серця, зубів, мозку, грудної клітки. 
Невідомі фактори
Існують патології, що відрізняються надзвичайно широкими клінічними проявленіяміі і незрозумілими механізмами. Зокрема, мова йде про нейрофіброматозі першого типу. Це захворювання проявляється кістковими змінами, плексиформна, підшкірними і шкірними нейрофібромами, пігментними плямами, пухлинним процесом в головному мозку і нервових стовбурах, погіршенням здатності до навчання. Фахівці не виключають, що в цьому та інших випадках може мати місце первинна плейотропія - множинність ефектів гена в різних органах.
Різний вік появи патологій
Варто відзначити, що в цілому для генних хвороб момент початку майже не обмежений. Патології можуть виникати і на ранніх етапах ембріонального розвитку, і в літньому віці. Чверть всіх захворювань формуються у внутрішньоутробному періоді і є вродженими. Протягом перших трьох років життя виявляється ще близько половини патологій. Разом з тими, які з'явилися під час ембріонального розвитку, вони складають близько 70%. На момент завершення пубертатного періоду, за статистикою, припадає близько 99%.
При багатьох генних хворобах вік початку прояви проблеми варіюється. Так, хорея Гентингтона може почати розвиватися в будь-якому віці. Описано, наприклад, випадки появи хвороби в шестирічному і в шістдесятирічного віці. Середній показник становить тридцять вісім років.
Аутосомно-домінантне захворювання - міотонічна дистрофія - може виникнути внутрішньоутробно, в підлітковому періоді або в старшому віці. Імовірна також м'яка форма із запізнілим початком. При рецесивних патологіях вік початку патології також різний. Так, муковісцидоз може з'явитися внутрішньоутробно, в грудному віці або після трьох-семи років. 
Причина різного віку початку патологій
Причинами можуть виступати індивідуальні характеристики генома пацієнта. Час розвитку недуги нерідко змінюється внаслідок взаємодії різних елементів. Зокрема, інші гени можуть впливати на ефект мутантного. Будь-які комбінації сприяють більш ранньому початку прояви, інші - сповільнюють його наступ.
Важливе значення в даному питанні мають і умови середовища, особливо при внутрішньоутробному розвитку. Біологічна основа в цілому полягає в чітких часових закономірності регуляції генної експресії онтогенетичного характеру. Активність кожного елемента починається і завершується в строго певний час і в конкретних клітинах. Це правило поширюється і на мутантний ген. При проведенні молекулярно-біологічних досліджень стає можливою конкретизація основ клінічної картини ряду форм патологій в ранньому віці. Наприклад, виявлено, що терміни виникнення хореї Гентингтона можуть зумовлюватися впливом відповідного батьківського гена. Час розвитку миотонической дистрофії часто пов'язане з кількістю трінукліотідних повторів, які визначаються в мейозі у жінок. 
Прогредиентность і затяжне рецидивної протягом
На тлі багатьох генних хвороб тяжкість і клінічні прояви посилюються по ходу формування патологічного процесу. Так, початок нейрофіброматозу першого типу пов'язано з появи нешкідливих пігментних (кольору кави з вершками) плям, веснянок в пахових або пахвових зонах. З плином часу починають з'являтися кісткові зміни, пухлини, поодинокі нейрофіброми. На тлі фенілкетонурії прогресує гіпомеланоз волосся і шкіри, а також розумова відсталість. При гемофілії з плином часу відзначається посилення порушень згортання крові.
Хронічне або затяжний перебіг властиво багатьом генним патологій. Зокрема, можна відзначити такі, як гепатолентикулярная дегенерація, муковісцидоз та інші.
Наведені приклади свідчать про те, що затяжний перебіг і прогредиентность проявів властиві патологій з різним типом успадкування. В якості первинної біологічної основи даної характеристики виступає безперервність діяльності патологічної структури (або відсутність її продукту). До даного фактору приєднуються процеси вторинного типу. До них, зокрема, відносять гіперплазію, обмінні процеси, дистрофію, запалення та інші. Вони посилюють запущений первинно патологічний процес.
Зрозуміло, прогредиентность властива не всім генетичним хворобам. При розвитку ряду патологічних станів після досягнення певного віку формується кінцевий фенотип. Наприклад, це стосується такої хвороби, як ахондроплазия. Її повне формування відзначається по ходу росту кісток пропорційно віку. При цій патології порушений хондрогенез. Розвиток недуги в деякому роді запрограмовано без прогредиентности. 
На закінчення
Слід зазначити, що більшість генних хвороб протікають дуже важко. Найчастіше патологічні процеси призводять до інвалідизації вже в ранньому віці. Разом з цим суттєво скорочується і тривалість життя пацієнтів. Тяжкість перебігу у всіх випадках тісно пов'язана з вродженим характером патологічного процесу. Багато важкі форми розвиваються у дорослих. До них, наприклад, відносять Міотонічна дистрофію, гепатолентикулярной дегенерацію, хорею Гентингтона, кардиомиопатию первинного характеру.
