Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття буде проведено тестовий контроль вихідного рівня знань. Потім - самостійна робота студентів з сім'єю, що звернулась в медико-генетичний центр. Під керівництвом викладача буде проведено клінічний розбір генетичних карт сімей з мультифакторіальною патологією. Будуть розглянуті питання профілактики маніфестації та реабілітації хворих на МФЗ та членів їх сімей. Наприкінці заняття - підсумковий тестовий контроль.

Технологічна карта проведення заняття

№ п/п	Етап	Час, хви-лини	Навчальні посібники	Місце проведення заняття
Засоби навчання	Об-лад-нан-ня
1.	Визначення початкового рівня підготовки з проведення медико-генетичного консультування при мультифакторіальній патології		Задачі		Навчальна кімната
2.	Тематичний розбір сімей, що мають генетичну обтяженість по мультифакторіальній патології		Генетичні карти, родоводи сімей, обтяжених МФЗ, алгоритми проведення медико-генетичного консультування		Навчальна кімната. Лабораторія молекулярно-генетичних досліджень
3.	Підведення підсумків		Задачі		Навчальна кімната

Граф логічної структури теми: «загальна характеристика мультифакторіальних захворювань. Визначення генетичної схильності. Заходи профілактики»

Додаток 1

ВИЗНАЧЕННЯ ГЕНЕТИЧНОГО РИЗИКУ

Розрахунок генетичного ризику при мультифакторіальних захворюваннях є достат­ньо складним, оскільки врахувати всі генетичні фактори і фактори середовища немож­ливо. Так, наприклад, формування природженого вивиху стегна залежить від таких фа­кторів:

1) форми вертлюжної западини, що контролюється полігенно;

2) підвищеної рухливості суглобів, яка успадковується аутосомно-домінантно;

3) рівня естрогенів, який впливає на рухливість суглобів.

У зв'язку зі складністю визначення ризику при мультифакторіальній патології, корис­туються спеціальними емпіричними таблицями ризику.

Генетичний прогноз при мультифакторіальних захворюваннях залежить від кількості генів схильності. На величину ризику впливають такі фактори, які побічно дозволяють оцінити кількість генів схильності:

1)Частота зустрічальності захворювання в популяції. Для сибсів або дітей хворого ризик розраховується як квадратний корінь з частоти хвороби в популяції; при мультифакторіальних вадах розвитку, частота яких в популяції близько 1/1000, генетичний ри­зик становить в середньому 2-4 %. Якщо частота захворювання в популяції перевищує 1 % (поширені хвороби середнього віку), то ризик становить близько 5-10%

2) Ступінь спорідненості з ураженим членом сім'ї. Генетичний ризик одна­ковий для всіх родичів, які мають однакову частку спільних з хворим генів. Чим даль­ший ступінь спорідненості, тим менше спільних гени мають родичі і тим менша вірогід­ність захворювання. Так, наприклад, ризик розколини губи і піднебіння становить 4 % для сибсів (1-й ступінь спорідненості), а для двоюрідних сибсів (2-й ступінь спорідненос­ті) — 0,5 %.

Таблиця 1.

Відсоток однакових генів у генотипі у родичів різних ступенів спорідненості

Ступінь спорідненості	Частка спільних генів
Монозиготні близнята	100% (1,0)
1-й ступінь спорідненості (батьки — діти; рідні брати — сестри, тобто сибси)	50% (1/2)
2-й ступінь спорідненості (дядько, тітка — племінник, племінниця; дідусь, бабуся — онуки; зведені брати і сест­ри, тобто напівсибси)	25% (1/4)
3-й ступінь спорідненості (двоюрідні брати і сестри)	12,5% (1/4)
4-й ступінь спорідненості (троюрідні брати — сестри)	3,125% (1/32)

Серед родичів 4-ї і більш дальніх ступенів спорідненості вірогідність захворювання відповідає середньопопуляційній.

Мультифакторіальні хвороби частіше зустрічаються в споріднених браках, оскільки в цих випадках кількість генів схильності у нащадків більша.

3) Кількість хворих родичів. Чим більше в родоводі хворих, тим вище ризик розвитку захворювання. Так, якщо в сім'ї розколину губи і піднебіння має одна дитина, ризик для сибсів становить 4 %, якщо хворих дітей двоє — 10 %. Ризик розвитку цукрового діабету у дитини становить 1,8 %, якщо хворіє один батько, і 12 %, якщо хворіють обидва. При дефектах закриття нервової трубки ризик для сибсів становить 2-5 %, якщо хвора одна дитина, і 10 % — після народження двох хворих. Це пов'язано з потенційно великою кількістю генів схильності в сім'ї.

4) Ступеня тяжкості захворювання. У осіб з тяжчими проявами хвороби кількість ге­нів схильності повинне бути більше. Так, при односторонній розколині губи і піднебіння ризик для сибсів становить 2,5 %, а при двосторонній розколині — 4 %.

5) У випадку різниці в частоті захворювання за статтю ризик для родичів буде ви­щим, якщо хворий належить до статі, що менш уражається, оскільки він повинен мати більше генів схильності. Наприклад, стеноз воротаря зустрічається в 5 разів частіше у хлопчиків, ніж у дівчаток. Ризик для сибсів чоловічої статі становить 4 %, як­що хвора дитина в сім'ї хлопчик, і 9 % — якщо дівчинка. Якщо природжений вивих сте­гна визначений у дівчинки, ризик для сибсів чоловічої статі становитиме 1 %, для сибсів жіночої статі — 5 %; якщо хвора дитина — хлопчик, ризик для його братів становитиме 5 %, а для сестер — 7 %.

Емпіричний ризик для деяких мультифакторіальних захворювань представлено в табл. 2.

Таблиця 2.

Емпіричний ризик при деяких мультифакторіальних захворюваннях і вадах розвитку

Захворювання, вади	Емпіричний ризик
	для сибсів, %	для потомства,	%
Аненцефалія	2-5
Розколина губи і/або піднебіння
Розколина піднебіння		6-7
Клишоногість
Гіпоспадія	10 для братів
Неускладнена міопія високого	10-15	10-15
Виразкова хвороба
Псоріаз
Атопічний дерматит
Бронхіальна астма	8-9
Епілепсія	3-12
Шизофренія
якщо хворий один батько
якщо хворі двоє батьків
Афективні психози	5-10 %

При медико-генетичному консультуванні сім'ї з приводу мультифакторіальної пато­логії слід пам'ятати про подібні захворювання, успадковані моногенно і хромосомні й тератогенні синдроми. Значення емпіричного ризику непридатні, якщо хвороба успадковується не мультифакторіально. Так, розколина губи і піднебіння може бути симптомом близько 200 моногенних, хромосомних і тератогенних синдромів. У кожному з цих випадків ризик буде різним і залежатиме від характеру спадкування. Мультифакторіально успадковані вади можна розрізнити за ізольованістю ураження.

Додаток 2

ГЕНЕТИКА ДЕЯКИХ ПОШИРЕНИХ МУЛЬТИФАКТОРІАЛЬНИХ

ЗАХВОРЮВАНЬ

Розвиток молекулярної генетики спричинив ідентифікацію генів найчастіших мультифакторіальних захворювань. У різних етнічних групах поширеність алелей генів схи­льності і їх внесок у розвиток захворювань можуть відрізнятися.

Ішемічна хвороба серця. Розвиток ішемічної хвороби серця пов'язаний, в першу чергу, з гіперхолестеринемією. Генетичні причини гіперхолестеринемії різні, виділено моногенно успадковані форми. Це сімейна первинна гіперхолестеринемія, спричинена мутацією гена рецептора до ліпопротеїдів низької густини або гена аполіпопротеїну В100, і гіпобеталіпопротеїнемія, обумовлена мутацією гена АроВ-100 (R.3500Q — заміна глутаміну на аргінін в положенні 3500). Важливу роль у розвитку полігенної гіперхолес­теринемії відіграють гени аполіпопротеїну Е, гени рецепторного комплексу, що береучасть в інтерналізації ліпопротеїдів низькою густини, генетично обумовлена надмірна продукція ліпопротеїдів дуже низької густини в печінці. Для розвитку гіперхолестери­немії необхідні й додаткові середовищні фактори — велика кількість насичених жирів в раціоні і ожиріння.

Неліпідний фактор, пов'язаний з високим ризиком ІХС, — підвищення рівня гомоци-стеїну в крові. Гіпергомоцистеїнемія пов'язана з 50%-м зниженням активності ферменту редуктази метилентетрагідрофолату (МТНFR, 1р36.3) через мутацію С677Т (заміна ци­тозину на тімін в 677 положенні). В результаті в білку відбувається заміна валіну на ала­нін і він стає більш термолабільним. Розповсюдження мутації С677Т серед європейців становить 5-15 %.

Порушення функції МТНГК пов'язане також з дефектом закриття нервової трубки. Матері з функціонально неповноцінним алельним варіантом гена мають підвищений ризик народження дітей з аненцефалією, спинномозковими і черепно-мозковими гри­жами.

Гіпертонічна хвороба є полігенним захворюванням, в розвитку якого беруть участь кілька генетичних локусів і мають значення особливості дієти (високий вміст со­лі), способу життя (переїдання, вживання алкоголю, малі фізичні навантаження), психо­емоційні і соціальні стреси. Одним із найважливіших регуляторів АТ і водно-сольового балансу служить ренін-ангіотензин-альдостеронова система. Система включає кілька основних ланок — ангіотензиноген, ренін, ангіотензинперетворювальний фермент (АПФ або АСЕ), рецептори ангіотензину, ферменти біосинтезу стероїдів, генетичні варіанти яких можуть відігравати роль у розвитку гіпер­тонічної хвороби.

Із всіх компонентів системи найбільший інтерес нині привертає ангіотензин, який утворюється з неактивного ангіотензиногену в результаті дії на нього реніну і ангіотензин-перетворювального ферменту. Зв'язуючись із специфічними рецепторами, він спри­чинює звуження судин, стимулює продукування альдостерону, обумовлює затримку на­трію і води. Для гена ангіотензину (АGТ, 1q42) описано більше 15 видів поліморфізму. Серед них найбільше значення має однонуклеотидний поліморфізм цього гена, в резуль­таті якого в білок в 235 положенні включається метіонін або треонін (М235Т). У попу­ляції можливе існування трьох генотипів: ТТ (обидва алельні гени кодують треонін), ММ (обидва алельні гени кодують метіонін) і МТ (один алельний ген кодує метіонін, другий — треонін). У гомозигот за алелем Т рівень даного пептиду майже на 20 % вище, ніж у гомозигот за алелем М. Дослідження, проведені наприкінці 90-х рр., показали збільшення ризику розвитку артеріальної гіпертонії на 20-40 % у носіїв алеля Т, що на­лежать до європеоїдної раси. Питання про асоціацію поліморфізму М235Т з артеріаль­ною гіпертонією поки що залишається відкритим, оскільки цей зв'язок виявлено не всі­ма дослідниками.

Ренін є ключовим ферментом в утворенні ангіотензину І і розглядався як один із генів-кандидатів при пошуку генетичних детермінант артеріальної гіпертонії, однак зв'язок артеріальної гіпертонії з певними генетичними варіантами реніну поки не знайдено.

Ангіотензинперетворювальний фермент (АПФ або АСЕ) обумовлює перетворення ангіотензину І в ангіотензин II, а також брадикініну в кінін. Ген АПФ (17q24) характе­ризується поліморфізмом типу «вставка (форма І — присутність Аlu повтору завдовжки 287 п. н.) — відсутність вставки (форма D)» у 16 інтроні. У осіб, гомозиготних за алелем D, активність ферменту в два рази вище порівняно із гомозиготами І і підвищений ризик ураження серцево-судинної системи. Виявлено асоціацію алеля D з артеріальною гіпер­тонією, гіпертрофією лівого шлуночка і виникненням інфаркту міокарда, розвитком ді­абетичної нефропатії. Частота гомозигот DD серед європейців становить приблизно 30 %.

Поліморфізм гена рецептора до ангіотензину II асоціюється з артеріальною гіперто­нією, зміною стінки судин, що супроводжується розвитком їх «жорсткості» і підвищеним ризиком розвитку інфаркту міокарда.

Виявлено зв'язок з артеріальною гіпертонією генетичних варіантів синтази альдосте­рону і генів системи оксиду азоту.

Гени ангіотензин-ренінової системи важливі і в розвитку патології нирок. Генетичними факторами, що сприяють несприятливому перебігу ферментопатій і розвитку ХПН, є її алель АПФ і М235Т ангіотензиногену.

Тромбофілія — схильність до підвищеної зсілості крові і тромбозів. Генетично обумовлена програма тромбозів запускається середовищними факторами, як тривала іммобілізація, травма, хірургічне втручання, інфекція, у жінок — вагітність і прийом гормональних контрацептивів. Аномалії зсідальної системи крові, що призводять до тромбозів, можуть бути зумовлені дисфібриногенемією, недостатністю інгібіторів коа­гуляції, фібринолітичних факторів і надмірним рівнем прокоагулянтних факторів. 30-50 % усіх тромбозів в європейській популяції пов'язані з недостатністю інгібіторів коагуля­ції: антитромбіну III, протеїнів С і S, і АРС резистентністю.

Антитромбін III є первинним природним інгібітором зсідання крові, на частку якого припадає 75 % антикоагулянтної активності Відомо близько 80 мутацій гена антитром­біну, що успадковуються автосомно-домінантно, і які призводять до кількісних і якісних дефектів білка. Гомозиготи за дефіцитом антитромбіну III нежиттєздатні або мають тя­жкі венозні і артеріальні тромбози. Гетерозиготне носійство мутації має велике значення під час вагітності, коли в нормі біологічна активність АТ знижується. У гетерозиготних жінок з початково зниженим рівнем активності ферменту під час вагітності, після поло­гів або кесаревого розтину виникають мігруючі тромбози і тромбофлебіти.

Протеїни С і S є вітамін К-залежними глікопротеїнами плазми. Недостатність цих протеїнів успадковується автосомно-домінантно. Відомо понад 100 мутацій, які ведуть до недостатності протеїну С і понад 30 мутацій гена протеїну S. Гомозиготний стан де­фіциту цих білків виявляється блискавичною пурпурою новонароджених і ДВС-синдромом. Гетерозиготний стан виявляється при терапії непрямими антикоагулянтами тромбозом дрібних судин шкіри і некрозом окремих її ділянок, частіше в ділянці молоч­них залоз і бокової поверхні живота. Тромбози, спричинені недостатністю протеїну С, нерідко мають виражений посттромботичний синдром із трофічними виразками нижніх кінцівок.

АРС резистентність — стійкість до антикоагулянтної дії протеїну С. Вона пов'язана з мутацією гена V фактора зсідання крові (FУ R.506Q, заміна аргініну на глутамін в 506 положенні). Ця мутація дістала назву лейденівської мутації (за назвою міста Лейден). АРС резистентність — легша патологія порівняно з іншими дефектами антитромбінового гемостазу, проте зустрічається в популяції в 4-6 разів частіше за інші генетичні дефе­кти. Серед здорового європейського населення поширеність гетерозиготного носійства лейденівськой мутації дорівнює від 1,4 до 13 %. Мутацію виявлено у 20 % пацієнтів з тромбофілією і у 50 % сімей із спадковою формою тромбофілії. На фоні носійства мута­ції інші фактори ризику, наприклад, прийом пероральних контрацептивів, істотно збільшують вірогідність тромбозів, як правило, нижніх кінцівок. Тромби частіше щіль­но фіксовані до судинної стінки і лейденівська мутація не підвищує ризик тромбоемболії легеневої артерії. Підвищення ризику ТЕЛА відмічене при мутації гена фактора II (протромбіну).

Визначення носійства лейденівськой мутації рекомендоване у випадках спадкової тромбофілії.

Цукровий діабет. Інсулінзалежний цукровий діабет (ІЗЦД) Тип 1 юнацького ві­ку є автоімунним захворюванням, при якому відбувається деструкція бета-клітин підш­лункової залози, продукуючих інсулін. Генетичну компоненту ІЗЦД вивчено поки що недостатньо. Аналіз зчеплення генів з ІЗЦД виявив один із генів-кандидатів NQO1, який відповідальний за синтез NАD(Р)Н — ферменту, який каталізує детоксикацію хіноїнів і захищає клітину від оксидативного стресу. Виявлено поліморфізм Р183S (заміна серину на пролін в положенні 187). Гомозиготи за цією мутацією взагалі не виявляють активно­сті білка, а у гетерозигот активність білка знижена удвічі. Низька активність ферменту може бути причиною загибелі бета-клітин підшлункової залози. Частота гомозигот (Р183S/ Р183S) в європейській популяції становить 3,3 %.

Встановлено тісне генетичне зчеплення ІЗЦД з генами НLА. Більше 90 % пацієнтів мають в геномі алелі DRЗ і DR4, що враховується при розрахунку генетичного ризику в сім'ях із спадковою схильністю.

Інсуліннезалежний цукровий діабет Рип 2 (ІНЗЦД) починається в зрілому віці і пов'язаний з резистентністю клітин різних органів і тканин до цукрознижуючої дії інсу­ліну. Метаболізм глюкози і збереження нормальної толерантності до неї визначається секрецією інсуліну бета-клітинами, швидкість якої залежить від рівня глюкози в крові, і дією інсуліну на периферії. На чутливість тканин до інсуліну впливають вік, надмірна маса тіла, артеріальний тиск, ІХС, дисліпідемія, куріння, тренованість організму.

Генетичні механізми розвитку інсулінорезистентності при цукровому діабеті типу 2 гетерогенні. Причиною можуть бути різні мутації генів інсулінового рецептора (виявлено більше 30 мутацій), глікогенсинтетази, протеїнфосфокінази, фактори транск­рипції та ін. При вивченні генів-кандидатів вдалося виділити моногенно ус­падковані форми цукрового діабету МODY— діабет дорослих у молодих. MODYвиявляється у 2-3 % хворих із цукровим діабетом.

Хронічний панкреатит. Генетичну схильність до розвитку хронічного панкреа­титу пов'язують з мутацією гена катіонічного трипсиногену (РRSSІ) і гена серинпротеа-зного інгібітора Казал типу 1 (SPINK 1). SPINK 1 — невеликий пептид, функцією якого є фізіологічне інгібування трипсину. Він виробляється клітинами підшлункової залози разом з трипсином у співвідношенні 1:5. При виникненні інтрапанкреатичної активації трипсиногену і запуску процесу автолізу підшлункової залози нормальна форма білка SPINK 1 здатна інгібувати до 20 % трипсину. У випадку, якщо білок неактивний через мутацію або активація трипсину більш інтенсивна, включається друга лінія захисту — розщеплення трипсину. У виипадку мутації гена трипсиногену R.122Н (заміна аргініну на гістидин в 122 положенні) цей механізм захисту виявляється неспроможним і запуска­ється процес руйнування клітин підшлункової залози з формуванням панкреатиту.

Бронхіальна астма — захворювання, в розвитку якого велику роль відіграє іму­нологічна і запальна компоненти. При бронхіальній астмі картовано більше 11 геннихлокусів у шести хромосомах, які беруть участь в розвитку захворювання. Головними генами-кандидатами, в яких описано значущий однонуклеотидний поліморфізм, є гени інтерлейкінів і гени системи детоксикації ксенобіотиків. Серед хворих пере­важають повільні ацетилятори і особи з нульовими алелями (відсутність від­повідного білка) ферментів глутатіонтрансфераз. Іншим важливим геном-кандидатом є ген СС16 (11q13), який кодує білок, основний компонент бронхіальної рідини. У людей, гомозиготних за мутацією А38С (заміна аденіну на гуанін в 38 положенні), ризик розви­тку бронхіальної астми в 6-9 разів вищий, ніж у середньому в популяції. Іншими генами, задіяними у розвиток бронхіальної астми, є гени антитрипсину (ААТ), а-фактора некро­зу пухлини, загального імуноглобуліну Е, ген В-імуноглобулінового рецептора тучних клітин, ген невральної синтази окису азоту, естерази Д та ін.

Тестування поліморфних варіантів генів ІЛ-9, ІЛ-4, СС1, ААТ і генів детоксикації до­зволяє визначити індивідуальний ризик розвитку бронхіальної астми.

Епілепсія. При більшості форм епілепсії характерна полігенна спадкова схиль­ність, а виникнення захворювання є результатом взаємодії генетичних і середовищних факторів. У розвитку епілепсії встановлено роль генів іонних каналів (калієвих, натріє­вих, кальцієвих, хлорних), які мають відношення до механізмів поляризації мембрани нейронів, і генів нейротрансмітерних рецепторів. Мутація генів калієвих каналів призводять до доброякісних сімейних неонатальних судом; ризик розвитку генералізованої епілепсії згодом дорівнює 16 %. З мутацією генів натрієвих каналів пов'язаний розвиток генералізованої епілепсії з фебрильними судомами. Ідентифікація генетичного дефекту важлива з клініч­ної точки зору, оскільки механізм дії багатьох антиконвульсантів базується на модуляції функції іонних каналів. Так, протисудомний ефект карбамазепіну і фентіоніну пов'язаний з потенціюванням інактивації натрієвих каналів.

Шизофренія, ймовірно, є групою захворювань з різними генетичними дефекта­ми і загальної симптоматологією. Визначено кілька головних генів-кандидатів.

Ген катехол -О-метилтрансферази бере участь в деградації катехо-ламінів, включаючи допамін. СОМТ є головним ферментом деградації допаміну в пре-фронтальній ділянці кори. Описано генетичний поліморфізм СОМТ, пов'язаний з при­сутністю валіну або метіоніну в 108 положенні (коротка форма СОМТ) або в 158 поло­женні (довга форма СОМТ). Вал-СОМТ алель у хворих на шизофренію зустрічається достовірно частіше.

Другий ген-кандидат — ген серотонінового рецептора 5-НТ2А (13q32). Відмічено зв'язок між шизофренією і поліморфізмом гена Т102С.

Третій ген-кандидат DISС-1, був виявлений у шо­тландській сім'ї з високою частотою психічних захворювань і збалансованою трансло-кацією, що веде до розриву цього гена. Участь гена DISС-1, в розвитку шизофренії підт­вердилася і в дослідженнях фінських сімей. Білковий продукт гена поки не охарактери­зований, так часмо, як і механізм його внеску у розвиток шизофренії. Дослідження останніх років показали, що середовищними факторами сприяння розвитку шизофренії можуть бути пологова травма і неонатальні вірусні інфекції. Так, в спинномозковій рі­дині у 29 % хворих на шизофренію було виявлено нуклеотидні послідовності, гомологі­чні ретровірусним роl генам. Непрямим доказом ролі вірусних інфекцій служить велика частота хворих на шизофренію серед народжених взимку.

Додаток 3

Приклади генетичного поліморфізму, асоційованого із зміненою відповід­дю на лікарський препарат

Білок	Лікарські препарати	Результат
Варіанти Г6ФДГ	Сульфаніламіди, фуразолідон, ні-трофуран, хінідин, примахін	Гемоліз
Ферменти гідроксилу-вання (слабке окис­лення)	Дебрисохін Спартеїн b-блокатори (пропранолол, мета- пролол)	Гіпотонія Серцева недостатність Брадикардія, знижений тиск
Порушення метаболі­зму кальцію	Інгаляційний наркоз галотаном	Злоякісна гіпертермія до 42 °С
Варіанти псевдохолі-нестерази	Дитилін, суксаметоній	Тривале припинення дихання
Поліморфізм за кате- хол-О-метил- трансферазою	L-DОРА	Неефективність
Поліморфізм за тіопу- ринметил- трансферазою	Меркаптопурин	Неефективність
Рецептор активації і проліферації пероксисом	Інсулін	Варіації чутливості до інсулі­ну
Дофаміновий рецеп­тор DD3R	Нейролептики	Розвиток пізньої дискінезії у хворих на шизофренію