Генетические заболевания: какие бывают, можно ли их вылечить

Гены — основа наследственности. Участки ДНК наследуются от родителей и предопределяют то, как выглядит человек. Иногда гены мутируют, и у наследника развиваются генетические заболевания. Очень важно знать, как именно выявить патологии на ранних стадиях. Ведь большинство болезней этого типа не лечится, а требует поддерживающей терапии.

Какие виды генетических заболеваний бывают

Существует несколько тысяч разных наследственных болезней. Условно их можно разделить на три типа.

1. Моногенные: заболевания, вызванные дефектами одного конкретного гена. Такие патологии имеют простые, предсказуемые модели наследования и могут быть просчитаны генетиком ещё до зачатия ребенка. Некоторые болезни возникают если человеку передается одна здоровая копия гена и одна измененная. Второй распространенный подтип: болезни, унаследованные как аутосомно-рецессивные. Возникают только тогда, когда у человека есть две мутировавшие версии соответствующего гена. Х-сцепленные расстройства связаны с изменением гена на Х-хромосоме.
2. Хромосомные патологии: связаны с изменением количества, структуры хромосом. Самая известная болезнь этого типа: синдром Дауна.
3. Многофакторные нарушения генетического аппарата. Обычно это унаследованные раковые заболевания, которые развиваются после прижизненного негативного влияния определенных факторов (сигаретного дыма, радиации).

Медицинская генетика активно развивается. Специалисты могут оценить риск развития генетического заболевания ещё до рождения человека.

Ранняя диагностика наследственных патологий

1. Пара, которая планирует зачать ребенка, может заранее сдать кровь на выявление мутировавших генов. Обычно такие анализы сдают люди, которые точно знают, что в их роду уже были наследственные заболевания. На основании результатов генетик может рассчитать вероятность рождения ребенка с отклонениями, порекомендовать ЭКО, использование донорской яйцеклетки или спермы.
2. Если зачатие было незапланированным, то определенные методы диагностики могут определить заболевания внутриутробно.
3. Амниоцентез. Специалист прокалывает живот беременной тонкой иглой, и отбирает небольшое количество жидкости из амниотического мешка. Патолог проверяет образец на наличие дефектных генов. Этот тест проводится после 14 недели беременности.
4. Взятие пробы ворсинчатого хориона. Для исследования берут небольшой образец ткани плаценты через шейку матки женщины.

Пренатальная диагностика позволяет практически со 100% точностью определить генетические заболевания ещё до родов. На четвертый день после рождения каждый ребенок проходит «пяточный» тест. Всего капля крови, взятая из пяточки малыша, позволяет выявить самые распространенные наследственные болезни: муковисцидоз, гипотиреоз, адреногенитальный синдром, фенилкетонурию.

Что такое спинальная мышечная атрофия и как она проявляется

Спинальная мышечная атрофия (СМА) — это генетическое нарушение, из-за которого мышцы человека становятся слабыми, истощаются. У людей с таким диагнозом регистрируется потеря двигательных нейронов (клеток, контролирующих микродвижения мышц). Болезнь чаще всего поражает младенцев и детей. Симптомы, выживаемость напрямую зависит от диагностированного типа СМА.

Тип 1. Самая тяжелая форма болезни, признаки которой могут начать проявляться еще внутриутробно. Дети со СМА 1 типа мало двигаются в утробе матери, рождаются с переломами, слабым мышечным тонусом. Младенец не может держать голову без посторонней помощи. Чаще всего больные со спинальной амиотрофией не доживают до двух лет из-за проблем с дыханием.

Тип 2. Проявляется у детей в возрасте 6-18 месяцев. Симптомы СМА II типа варьируются от умеренных до тяжелых и обычно затрагивают мышцы ног. Ребенок может дышать, есть, сидеть, но не встает и не ходит.

Тип 3. Симптомы проявляются в возрасте 2-17 лет. Считается наименее опасной формой болезни. Ребенок может научиться стоять, ходить без посторонней помощи, но постепенно будет развиваться мышечная слабость. В более взрослом возрасте для передвижения понадобится специальное инвалидное кресло.

Тип 4. Нервно-мышечное заболевание впервые проявляется во взрослом возрасте (после 30 лет). Человек может жаловаться на мышечную слабость, непроизвольные подергивания конечностей, проблемы с дыханием. Обычно болезнь затрагивает только мышцы ног.

Развитие СМА означает, что передача генетической мутации произошла и от матери, и от отца. Если дефектный ген был только у одного родителя, то ребенок будет только носителем болезни.

Диагностика и лечение СМА

1. Диагностика СМА заключается в сдаче крови на анализ. Патологи проводят генетические исследования, оценивают ген выживаемости моторных нейронов. Спинальная мышечная атрофия обусловлена мутацией SMN-гена.
2. После постановки диагноза, врач подберет препараты для терапии. Для лечения СМА используются самые дорогие медицинские препараты в мире. Пациентам с 3 и 4 типом болезни может быть прописана физиотерапия, использование вспомогательных устройств: ортопедических скоб, костылей, ходунков и инвалидных колясок.
3. Пациентам показано введение препаратов, стимулирующих выработку белка SMN. «Спинраза» предназначена для детей в возрасте от 2 до 12 лет. Средство вводится в пространство вокруг спинного мозга. Препарат «Спинраза» должен применяться постоянно и длительно.
4. На ранних стадиях болезни, детям младше двух лет может помочь однократная внутривенная инфузия препарата «Золгенсма». Терапия заменяет отсутствующий или поврежденный ген SMN1, останавливает прогрессирование болезни.
5. Множество наследственных заболеваний не поддается полному излечению. Скорее всего мутировавший ген будет передан следующим поколениям. Но современные препараты позволяют больным поддерживать нормальную жизнедеятельность. Качество и продолжительность жизни напрямую зависят от того, на какой стадии было диагностировано заболевание.

Что такое моногенные заболевания

Моногенные заболевания — это группа наследственных патологий, при которых «поломка» происходит только в одном конкретном гене. То есть источник проблемы не в хромосомах целиком и не в сочетании нескольких участков ДНК, а в одиночной мутации, затронувшей один ген. Такой ген перестаёт нормально «давать команду» на построение белка, и в результате синтезируется дефектная молекула либо белок вообще не образуется. Поскольку белки участвуют практически во всех биохимических реакциях организма, даже единичная мутация может вызвать целый каскад нарушений — от незначимых симптомов до тяжёлых системных поражений.

Сегодня описано уже более шести тысяч моногенных наследственных болезней, но реальное число, по оценкам генетиков, выше: часть из них протекает атипично, часть — редко встречается, а некоторые долго остаются без точного диагноза из-за недостатка лабораторных возможностей. Классический путь выявления таких заболеваний — сочетание генетического тестирования, оценки семейного анамнеза и клинической картины.

К моногенным болезням относят, например:

• муковисцидоз;
• серповидноклеточную анемию;
• болезнь (хорею) Хантингтона;
• синдром Марфана;
• ряд наследственных коагулопатий.

У разных людей одно и то же заболевание может проявляться по-разному: у кого-то симптомы появляются в раннем детстве и быстро прогрессируют, у кого-то — мягкие формы сохраняются в течение жизни. Для многих моногенных патологий пока не существует радикального излечения, и врачебная тактика строится вокруг контроля осложнений, поддерживающей терапии и улучшения качества жизни.

По статистике развитых стран, примерно 1 новорождённый из 200 имеет то или иное моногенное нарушение. Именно поэтому во время беременности всё чаще рекомендуют проводить профильные генетические исследования — это позволяет заранее оценить риск рождения ребёнка с тяжёлой наследственной патологией и, при необходимости, спланировать дальнейшую тактику наблюдения.

Наиболее частые моногенные болезни

Муковисцидоз. Мутация затрагивает ген, отвечающий за работу белка-транспортёра, регулирующего прохождение ионов и воды через клеточную мембрану. Из-за этого образуется слишком вязкий секрет. В лёгких он закупоривает бронхиолы и вызывает хронические инфекции, в поджелудочной железе — нарушает поступление ферментов в кишечник, что приводит к проблемам с пищеварением и набором массы. Заболевание выявляют уже в детском возрасте, и чем раньше начато лечение, тем лучше прогноз.

Гемофилия. При этой наследственной коагулопатии нарушается синтез одного из факторов свёртывания крови (чаще VIII или IX). В клинике это проявляется длительными кровотечениями после травм, оперативных вмешательств, а иногда и спонтанными кровоизлияниями в суставы и мышцы. Заболевание в большинстве случаев сцеплено с Х-хромосомой, поэтому чаще болеют мальчики, однако при совпадении мутаций у родителей патология может встречаться и у девочек.

Болезнь Гентингтона. Это нейродегенеративное моногенное заболевание, при котором в нервных клетках накапливается патологический белок. В результате постепенно разрушаются структуры головного мозга, возникают непроизвольные движения, меняется поведение, формируются психические нарушения. Характерная особенность — поздний дебют: первые признаки нередко появляются уже у взрослых людей.

Болезнь Тея — Сакса. В основе — нарушение распада определённых липидов в клетках головного мозга. Они накапливаются и вызывают прогрессирующее поражение центральной нервной системы. Заболевание проявляется в младенческом возрасте и часто приводит к ранней смерти.

Важно понимать: даже если мутация одинаковая, тяжесть проявлений в одной и той же семье может отличаться. На это влияют сопутствующие генетические особенности, фоновые болезни, образ жизни.

Что такое хромосомные аномалии

Если при моногенных болезнях «ломается» один ген, то при хромосомных патологиях страдает уже более высокий уровень организации наследственного материала. Хромосомы — это «упакованные» структуры ДНК, в которых расположены тысячи генов. В норме у человека 23 пары хромосом (46 штук), из которых одна пара — половые. Любое изменение их числа или строения приводит к хромосомной аномалии.

Подобные нарушения могут возникнуть:

• ещё при формировании половых клеток (сперматозоидов или яйцеклеток) — нарушение мейоза;
• либо после оплодотворения — при делении эмбриональных клеток (нарушение митоза).

Все хромосомные болезни делят на две большие группы:

1. Числовые (аномалии количества). Это ситуации, когда хромосом стало больше или меньше нормы. Примеры — синдром Дауна (лишняя 21-я хромосома), синдром Тернера (отсутствие второй Х-хромосомы у девочек), синдром Клайнфельтера (дополнительный Х у мужчин).
2. Структурные. В этом случае хромосома присутствует, но её фрагмент утерян, удвоен, перевёрнут или «поменялся местами» с частью другой хромосомы. Сюда относят синдром «кошачьего крика», синдром Ди Джорджи, синдром Смита — Магениса и другие более редкие варианты.

Хромосомные дефекты могут сильно отражаться как на физическом, так и на умственном развитии ребёнка. По данным акушеров, именно такие аномалии становятся причиной до 20% мертворождений, поэтому их раннее выявление — важная часть перинатальной диагностики.

Часто встречающиеся хромосомные синдромы

Синдром Дауна. Это наиболее известная и распространённая трисомия. Вместо двух копий 21-й хромосомы у ребёнка их три. У таких пациентов характерный внешний облик (припухлые веки, плоская переносица, косой разрез глаз), нередко врождённые пороки сердца, сниженный мышечный тонус и замедление интеллектуального развития. При этом при грамотной терапии и социальной поддержке люди с синдромом Дауна могут жить достаточно долго и социализироваться.

Синдром Шерешевского — Тернера. Возникает у девочек, когда отсутствует одна Х-хромосома целиком либо удалён её участок. Типичные признаки — низкий рост, короткая шея, особенности строения грудной клетки, пороки развития почек и сердца. В репродуктивной системе — недоразвитие яичников и бесплодие.

Синдром Клайнфельтера. Характерен для мужчин, у которых к обычным XY добавляется ещё одна (иногда несколько) Х-хромосом. Внешне такие пациенты могут долго не отличаться от сверстников, но по мере взросления проявляются дефицит тестостерона, бесплодие, иногда — гинекомастия и остеопороз.

Трисомия Х (XXX) у женщин и дисомия Y (XYY) у мужчин чаще дают сглаженные внешние проявления и могут выявляться только при обследовании по поводу задержек в обучении, особенностей поведения или проблем с фертильностью.

Для выявления хромосомных аномалий применяют кариотипирование и пренатальные тесты (биопсия хориона, амниоцентез, неинвазивный ДНК-скрининг по крови матери).

Митохондриальные мутации

Отдельный класс наследственных нарушений связан не с ядром клетки, а с её «энергетическими станциями» — митохондриями. У митохондрий есть собственная ДНК (мтДНК), и если в ней возникает мутация, страдает выработка энергии. Особенность в том, что митохондриальный геном ребёнок получает только от матери, поэтому все такие болезни наследуются по материнской линии.

При дефектах мтДНК чаще всего страдают ткани с высокой потребностью в энергии: мышцы, сердце, головной мозг, органы зрения и слуха. У одних пациентов нарушения ограничиваются утомляемостью и слабостью, у других — приводят к тяжёлым миопатиям и неврологическим расстройствам.

Наиболее известные митохондриальные синдромы:

• MELAS — сочетание мышечной слабости, энцефалопатии, лактоацидоза и эпизодов, напоминающих инсульт;
• MERRF — миоклоническая эпилепсия с «рваными» красными волокнами в мышцах;
• наследственная невропатия Лебера (LHON) — ранняя потеря центрального зрения;
• NARP — невропатия, атаксия, пигментный ретинит;
• синдром Кернса — Сейра — офтальмоплегия, нарушения проводимости сердца, мышечная слабость.

Общий механизм для всех этих состояний — снижение эффективности производства АТФ и, как следствие, энергетический «голод» клеток.

Эпигенетические изменения

Не все наследственные и «передающиеся по семье» состояния связаны с поломкой самой ДНК. Иногда структура гена остаётся нормальной, но меняется то, как он работает — включается ли, выключается ли, в каком объёме синтезирует белок.

Такие изменения называют эпигенетическими. Их могут провоцировать образ жизни, питание, воздействие токсинов, воспалительные процессы.

К эпигенетическим механизмам относят:

• метилирование ДНК — «метки» на участках ДНК делают их менее активными;
• модификацию гистонов — изменение упаковки ДНК в хроматин и, как следствие, доступности генов для считывания;
• регуляцию некодирующими РНК — небольшие РНК-молекулы могут подавлять работу конкретных генов.

Подобные механизмы участвуют в развитии онкологических, психических, аутоиммунных заболеваний и могут частично наследоваться. Хорошая новость — часть эпигенетических нарушений поддаётся коррекции: изменение питания, массы тела, отказ от курения, приём назначенных лекарств способны «снять» неблагоприятное влияние.

Как выявляют наследственные болезни

Современная диагностика опирается на сочетание нескольких методов:

1. Генеалогический (семейный) анализ — врач собирает данные о болезнях у родственников, строит родословную и оценивает тип наследования.
2. Цитогенетические исследования — изучение кариотипа для поиска числовых и структурных аномалий хромосом.
3. Биохимические тесты — определение дефицита или избытка какого-либо фермента, что характерно для ряда моногенных болезней.
4. Пренатальная диагностика — обследование плода во время беременности для раннего выявления тяжёлых нарушений.
5. Молекулярно-генетический анализ — поиск конкретных мутаций в ДНК.

Можно ли вылечить генетические заболевания

Полностью «починить» дефектный ген в большинстве случаев нынешняя медицина пока не может, хотя технологии генной терапии уже проходят клинические испытания. Поэтому сейчас основная цель лечения — контроль симптомов и профилактика осложнений: заместительная ферментная терапия, гормональная поддержка, диетотерапия, хирургическая коррекция пороков, реабилитация. Чем раньше выявлено нарушение, тем больше возможностей замедлить его проявления и сделать жизнь для носителя заболевания максимально полноценной.

Список литературы

1. Гинтер Е. К. Медицинская генетика. — М.: Медицина, 2003. — 448 с
2. В. С. Баранов, Е. В. Баранова, Т. Е. Иващенко «Геном человека и гены «предрасположенности»: введение в предиктивную медицину»
3. Жимулёв И. Ф. Общая и молекулярная генетика. — Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. — 459 с.
4. О. С. Юткина, А. Ф. Бабцева «Диагностика генетических заболеваний»