Bolile genetice

Bolile geneticeBoli ereditare

Mostenite fie sub aceeasi forma fie ca susceptibilitate, predispozitieTipuri de boli ereditare1. Bolile cromozomialeMonosomii (45, X; 5p-)Trisomii (47XXY; sindroamele Down, Edwards, Patau)2. Bolile monogeniceAutozomale:- dominante- recesiveGonozomale:- dominante- recesive3. Bolile multifactoriale (boli cardiace, autoimune)4. Bolile mitocondriale5. Boli cauzate de mutatii dinamice

CURIOSI?Bolile genetice erau considerate raritati, intalnite intamplator de catre medicievidentierea lor este o urmare:a diminuarii frecventei bolilor ce nu au origine genetica si a dezvoltarii tehnologiei necesare studiului cromozomial si genic/molecularimpactul asupra sanatatii populatiei nu este nesemnificativ se cunosc peste 10.000 de boli conditionate genetic Afecteaza cel putin 5 8% dintre nou-nascuti (nn)Bolile geneticeAu devenit o importanta cauza de morbiditate si mortalitateSunt boli croniceGenereaza handicap fizic si/sau psihicSunt o problema majora de sanatate publicaImpun actiuni concrete si eficace de diagnostic (dg.), un program national de profilaxie, bazat pe sfat genetic, screening pre- si neonatal, registre nationale si dg. presimptomatic in familiile cu risc crescutGenetica medicalaeste o parte a geneticii umaneeste in Romania o specialitate clinica distinctase ocupa de: dg. si ingrijirea pacientilor cu boli geneticefamilile pacientilor anual aproximativ 12.000 nn vor fi afectati de boli genetice inainte de varsta de 25 ani in Romaniaacest fapt a necesitat crearea unei retele nationale de Centre de Genetica Medicala Regionale si Cabinete JudeteneBOLILE MONOGENICESUNT AFECTIUNI PRODUSE DE MODIFICARI (MUTATII) ALE UNEI SINGURE GENESE TRANSMIT IN SUCCESIUNEA GENERATIILORRESPECTA TRANSMITEREA MENDELIANA FIIND DE ACEEA NUMITE SI BOLI MENDELIENEONLINE MENDELIAN INHERITANCE IN MAN (OMIM) initiat de regretatul prof. Victor McKusick cuprinde circa 12.000 de intrari (gene) si explica evolutia cercetarilor corelatiei dintre fenotip si genotip se estimeaza a fi peste 4000 de boli genetice cauzate de defecte monogenice

7Genomic imprinting si disomia uniparentala schimba modul de transmitereAmplificarile genice anormale = mut. DinamicIulie 2008 la 86 a murit Mc KusickBOLILE MONOGENICESunt numite boli moleculare, daca se cunosc mutatia genica si proteina pe care aceasta o codifica

Majoritatea devin evidente clinic deja din perioada neonatala sau din copilarie (ex.fenilcetonuria, mucoviscidoza)Dupa pubertate debuteaza clinic doar aprox. 10% dintre bolile mongenice cunoscute (ex.distrofia musculara Becker)1% devin manifeste clinic dupa sfarsitul perioadei reproductive (ex. boala Huntington)Desi rare, frecventa lor globala la copii este de aprox. 2 3%

8Era medicinii moleculare

In continuare numai cateva dintre bolile monogenicePREVALENTA UNOR BOLI MONOGENICEHIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIALA (AD)1 la 500 nou-nascutiANEMIA FALCIFORMA (AR) 1 la 650 nn afroamericaniRINICHIUL POLICHISTIC (AD)1 la 1.250 nnMUCOVISCIDOZA/FIBROZA CHISTICA (AR)1 la 2.000 nn caucazieniCOREEA HUNTINGTON (AD)1 la 2.500 nnDISTROFIA MUSCULARA DUCHENNE/BECKER (XR)1 la 7.000 nnHEMOFILIA (XR)1 la 10.000 nnFENILCETONURIA (AR)1 la 12.000 nnSINDROMUL MARFAN (AD)1 la 20.000 nnCaracteristicile bolilor autozomal recesiveEle se manifesta la persoanele homozigote pentru mutatia cauzatoare a patologieiDe obicei persoana afectata are parinti sanatosi clinic, dar heterozigoti, purtatori ai mutatieiUn cuplu format din heterozigoti pentru una si aceeasi mutatie, are un risc de 25% de a avea un copil afectat de boala produsa de acea mutatieTransmisia nu este pe verticala, caci sare generatii, dar este pe orizontala, putandu-se manifesta la mai multe persoane intr-o generatie

ParintiGenotipul descendentilor Fenotipul descendentilor1) AA x AA100% AA (homozygotes)100% A2) AA x Aa50% AA ; 50% Aa (homo-; heterozygotes)100% A

3) AA x aa100% Aa (heterozygotes)100% A

4) Aa x aa50% Aa; 50% aa (homo-; heterozygotes)50% A; 50% a5) Aa x Aa25% AA; 50% Aa; 25% aa (homo-; heterozygotes)75% A; 25% a6) aa x aa100% aa (homozygotes)100% aHemoglobinopatiilereprezentate in principal de talazemii si anemia falciforma (drepanocitoza, sicklemia sickle- cell anaemia) sunt raspandite pe tot globulaproape 5% din populatia globului este purtatoare de gene responsabile de aparitia hemoglobinopatiilorin fiecare an aproape 300.000 de copii se nasc cu hemoglobinopatii, dintre care peste 200.000 sunt bolnavii din Africa cu drepanocitozamondial sunt insa mai multi purtatori de modificari generatoare de talazemii decat de drepanocitozaprezenta mutatiei punctiforme ( A T = transversie) in codonul 6 al genei -globinei este insa foarte mare in anumite zone, ceea ce are drept urmare o rata crescuta a drepanocitozei comparativ cu talazemiile (prin casatorii se intalnesc mai frecv. heterozigotii)Anemia falciformaDe exemplu, in Nigeria 24% din populatie poarta mutatia, iar prevalenta anemiei este de aproape 20 la 1000 nn. Ceea ce inseamna ca numai in Nigeria, se nasc anual aproape 150 000 de copii bolnavi!Boala este prezenta mai ales in Africa Sahariana, India, Arabia Saudita si tarile din jurul Mediteranei Initial s-a crezut ca originea mutatiei este in Peninsula Araba, de unde s-ar fi raspandit catre Asia si Africa. Astazi se stie, ca au fost cel putin 4 evenimente mutationale diferite, 3 in Africa si al patrulea fie in Arabia Saudita fie in centrul Indiei. Aceste evenimente independente au avut loc in urma cu 3.000 - 6.000 de generatii, adica cu aproximativ 70-150.000 de ani. Distributia reflecta faptul ca boala confera avantaj selectiv impotriva malariei, cauzata de Plasmodium (malariae, falciparum, etc)

14Vivax, ovaleMoleculele de Hb din eritrocite transporta oxigen catre toate tesuturile.Hb (S) = hemoglobina anormala, ce cristalizeaza in interiorul hematiei conferindu-i forma de secera, ea pierzand capacitatea de a se deforma pentru a strabate capilarele sanguine; aa 6 al -globinei (ac. glutamic) este inlocuit de valinaAceste celule in forma de secera sunt fragile, nu pot transporta suficient O2 si nu pot traversa peretele capilarelor, pentru a ajunge la tesuturi.... producand dureri (osoase,viscerale), anemie, stare generala alterata, ajungand fara tratament chiar la deces.Ocluzia capilarelor de catre hematiile anormale conduce la microinfarcteHemoliza este urmata de splenomegalie si scaderea imunitatii infectii bacteriene(a se vedea cursul 9!)

Diagnostic molecular Folosind enzime de restrictie (endonucleaze)RFLP-uri produse din fragmente ale genei pt beta globina

RFLP = restriction fragment length polimorphism /polimorfismul lungimii fragmentului de restrictie

http://www.bio.davidson.edu/Courses/Molbio/MolStudents/spring2003/Williford/assignment1_home.htmTratamentulAnalgezice in crizele vasculo-ocluzive dureroasePenicilina, alte antibiotice mai ales pana la varsta de 5 aniAcid folic zilnicTransfuziiTransplant medularAlte tratamente: Hidroxiuree, cianatTerapia genica: speranta de a reactiva genele in vederea sintezei HbF, cu afinitate mare pentru oxigenDiagnostic prenatal si sfat genetic pentru cupluri la risc

http://thalassemianme.webs.com/apps/blog/show/3949609-life-span-of-thalassemia-major-patientsTalazemiileHemoglobinopatii cauzate de mutatii ale genelor si globinei, de pe cz.16 si respectiv 11, ce au ca urmare sinteza deficitara a lantului polipeptidic corespunzatorPredomina in jurul Mediteranei, in Tailanda, Malaezia, Filipine si AfricaExista 3 mecanisme de aparitie a talazemiilor;Deletii mari al ambelor gene (1 si 2) Crossing-over inegalFoarte rar mutatii: fie de tip nonsens (apare un codon stop pozitionat anormal), fie de tip frameshift (decaleaza cadrul de lectura)Relatia dintre severitatea talazemiei (fenotip)si numarul de gene nefunctionale (genotip)

fenotipgenotip (cz. 16/ cz. 16)normal1 2 / 1 2 Purtator silentios; htz. 2 1 - / 1 2

Caracter talazemic; htz. 2 si 1- - / 1 2

Caracter talazemic; homoz. 21 - / 1 -

Hemoglobinoza H (Hb H = 4)Anemie hemolitica; neletala1 - / - -

Hidrops fetal (Hb Bart = 4 lanturi gamma)- - / - -

Aceeasi clasificare dupa Ed Uthman, MDGenele mutante sunt bad guys

http://web2.airmail.net/uthman/hemoglobinopathy/hemoglobinopathy.html

talazemia

Deletia dublu homozigota conduce la deces perinatal:- FAT NASCUT MORT- DECES NEONATAL PRECOCECelelalte forme nu sunt grave, deoarece se mai sintetizeaza Hb AIn cazul hidropsului fetal, Hb fetala majoritara este un tetramer al lanturilor numit Hb Bart, pe cand in cazul hemoglobinozei tetramerul prezent la adulti este 4 Hb Bart are capacitate extrem de redusa de transport a oxigenului, astfel tesuturile fetale sunt putin oxigenate prin oxigenul dizolvat in sangele periferic. Asociaza o anemie severa. Pompa miocardica, deja deficitar oxigenata, utilizeaza un surplus de energie pentru a face sa circule putinul oxigen dizolvat in sangele periferic; acest travaliu conduce la o insuficienta cardiaca, ce se manifesta prin edeme importante (hidrops fetal), ce sunt incompatibile cu supravietuirea.

HIDROPS FETAL- TalazemiileSpre deosebire de cele , care sunt mai ales produse prin deletii, acestea apar in urma mutatiilor punctiformeIntre 1982 1992 s-au studiat si descoperit peste 90 de mutatii diferite, ce pot determina talazemii, demonstrand heterogenitatea alelica (diferite mutatii produc acelasi fenotip) prezenta in acest caz.De fapt, majoritatea pacientilor cu talazemie majora sunt heterozigoti compusi, mostenind de la fiecare parinte cate o alela talazemica purtatoare a unei mutatii diferite. Mutatiile sunt dispersate pe toata lungimea genei globinei, inclusiv la nivelul promotorului (exceptie face cutia CCAAT) Tipuri de mutatii in beta-talazemii:Mutatii la nivelul promotorului (substitutii) precum:Prima cutie CACCC are ultima CTA doua cutie CACCC are a doua CT si a treia C GIn cutia ATAA apare substitutia A GMutatii (in principal la nivelul exonilor) de tip nonsens (TAA, TAG,TGA pozitionati anormal)frame-shift (decaleaza cadrul de lectura)Ele se produc precoce in secventa ADN a.i.mai mult de din structura proteica este absenta, conducand la un produs genic nefunctional, extrem de instabil, ce este degradat rapid in hematii. Persoanele homozigote pt aceasta mutatie au 0- talazemieMutatii la nivelul situsurilor de clivare GT si AG conduc tot la 0- talazemiiIn tarile mediteraniene exista o mutatie in intronul 1 pozitia 110, G A; astfel apare un nou situs acceptor de matisare (AG), ARNm matur va contine 19 nucleotide suplimentare ( de multiplu de 3) producandu-se un decalaj al cadrului de lectura. Surprinzator, desi in 90% din cazuri este luata in considerare pozitia cu mutatia, raman 10% din ARNpm care vor citi corect a.i. un individ chiar homozigot pt aceasta mutatie, va avea un fenotip +- talazemic, deoarece se poate detecta o cantitate redusa de - globina.

In talazemia intermediara: fie ambele gene ale globinei sunt anormale, fie una este anormala si cealalta lipseste26Beta talazemia majora (anemia Cooley)Boala nu se evidentiaza la nastere, ci progresiv in cursul primului an de viata apare o anemie severa, urmare a scaderii Hb F si respectiv deficitului din ce in ce mai mare de globina. Ca raspuns la aceasta anemie, maduva osoasa in care hematiile sunt distruse, adica inainte ca ele sa ajunga in sange este sediul unei eritropoieze care este intensa dar ineficienta. Ficatul si splina se maresc (hiperplazie); Hipotrofie staturo-ponderala, anomalii scheletice si fragilitate osoasa (oase subitri), facies usor mongoloidAnalizele de laborator arata o anemie hemolitica, hipocroma cu sideremie crescuta, poliglobulie si microcitoza27Ficatul si splina = sedii ale unei eritropoieze extramedulareGr. Haima, haimatos = sange, iar gr. lysis = dizolvare, distructie hemoliza = eritrocitoliza = fenomen de distrugere a globulelor rosii cu eliberarea Hb

Modificari craniene (bose) datorita expansiunii maduvei rosii hematogene la acest nivel

Icter: o colorare galbena a pielii si sclerei28

TABLOUL CLINIC ANEMIA COOLEY SPLENOMEGALIE ANEMIE (nr. redus de hematii) HEPATOMEGALIE ICTER MODIFICARI OSOASE (fracturi frecvente)

Rx: hiperplazia maduvei osoase la nivelul craniului MODIFICARI ALE FORMEI SI MARIMII FETEI SI CRANIULUI

http://www.unc.edu/courses/2007spring/nurs/842/001/Week%205/Thalessemia.html

http://medicinembbs.blogspot.com/2011/01/thalassemia.htmlBeta talazemia majora (anemia Cooley)Fara tratament decesul survine inainte de varsta de 10 ani, cu alterarea starii generale, paloare, lipsa poftei de mancare, cu anemie severa si infectii grave.

Complicatiile ce conduc la deces sunt: ciroza, insuficienta hepatica si cea cardiaca.

Cu tratament se poate atinge varsta adulta31

TRATAMENT

TRANSFUZII TRANSPLANT MEDULARTERAPIE CU CHELATORI AI FIERULUI (Deferoxamine) Acid Folic Splenectomie Terapie genica in vederea stimularii sintezei de gamma globina

SFAT GENETICTratamentul -talazemieiTratamentul conventional:Transfuzii (risc in timp, de acumulare a Fe ce se depune in diferite organe: inima, ficat, pancreas)Deferoxamina (Desferal) chelator al Fe, favorizeaza excretia urinara a acestuia

Tratamente posibile:Grefa medulara (din 1981, dar nr. mic de pacienti gasesc donor corespunzator; procedura in sine este si ea riscanta)Transplant de celule stem din cordonul ombilical33http://www.thalassemia.com/cord_blood.html

Splenomegalie; Splenectomia evidentiazao splina giganta de 1 kg34http://www.genome.gov/10001221

Dar trata-mentul nueste lipsit decomplicatii

Rareori ajung la varstaadultahttp://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra050436Tratamentul -talazemieiTratamentul genic (speranta pt. viitor):

Transferul unei gene normale de globina in celulele stem, imature ale maduvei osoase, care sunt precursorii tuturor celorlalte celule sanguine.

O alta forma de terapie genica ar putea implica folosirea unor medicamente sau a altor metode de reactivare a genelor globinei in vederea producerii de Hb F ceea ce ar compensa deficitul de Hb A al pacientilor36