Genetyka praca zbiorowa(1)


Tytul: Genetyka
Autor: Praca zbiorowa




Przedmowa

Celem niniejszego podręcznika jest zapoznanie studenta z
najważniejszymi zagadnieniami i ł kierunkami rozwoju genetyki
medycznej. Autorzy mają nadzieję, że genetyka medyczna, traktowana
dotychczas zdawkowo w nauczaniu przyszłych polskich lekarzy i nie
uwzględniana w zasadzie w planie studiów, po kilkunastnletnich
zaniedbaniach otrzyma nleżne jej miejsce w nowym zreformowanym
programie nauczania w polskich akademiach medycznych. Podanie
bowiem chociażby podstawowych wiadomości z zakresu gen-etyki
klinicznej jest konieczne, aby wykształcić lekarza mającego pełne
spojrzenie na patogenezę, leczenie i profilaktyę chorób.
Mam nadzieję, że podręcznik ten, pomimo wielu braków, będzie
istotnym krokiem w rozwoju genetyki medycznej w naszym kraju, a to,
że jest pierwszy, stanowi nie tylko częściowe usprawiedliwienie
jego niedoskonałości, lecz także jest zapowiedzią ukazania się
dalszych jego wydań, dających pełniejszy obraz tej szybko
rozwijającej się dyscypliny wiedzy.
Jest moim miłym :obowiązkiem podziękować za cerme uwagi i sugestie
dotyczące niniejszej książki: Pani Profesor Danucże Rożynkoz.uej,
Panu Profesorowi Atotzże7n,u Horstozuż, Panu Profesorowi Jacko'u>ż
Pżetrzykawż oraz Panu Profesorowi Ignacen,u Waldowż.

Kzysztof Boczkotuskż Warszawa, 2 V 1988
Spis treści

I. Znaezenie genetyki w praktyce lekarskiej (P. Czerski) . . . 11
Rożwój i znaczenie genetyki medycanej . . . 12
Podział chorób genetycznych. . . 13
Genetyczne obciążeiiie populacji . . . 16
Częstość występowania chorób genetycznych . . . 16
Stopień obciążenia chorobą genetyczną. . . 20
Farmy i możliwości opieki genetycznej . . . 22
Podsumowanie. . 23
II.Informacja genetyczna (K. Boczko2tski) . . . 25
Przekazywanie imformacji genetycznej komórkom potomnym . . . 25
InterEaza . . 26
Przebieg mitozy . . 27
Przebieg mejozy . . . 28
Porównanie mitozy i mejozy. . 35
Chemiczny śkład chromasomów i rola DNA . . 3B
Realizacja inforrnacji genetycznej . . . 38
Mutacje . . . 42
Struktura chramatyny. . . . 43
Podsumowanie. . 44
III.Chromosomy człowieka i ieh aberracje (K.Boczkowsk"). . . 45
Licżba i kształt chramosomów . . 45
Ksżtałt chromosomów, . 45
Prawidłowy kariotyp człowieka. . . 46
Aberracje chromosomów i ich powstawanie . . 48
Aberracje sńrukturalne . . . 49
Aberracje liczbowe . . 54
Zapisywanie wyników badań cytogenetycznych . . . 5B
Metody badania chromosomów. . 61
Podsumowanie. . 62
IV.Aberracje chromośómów płciowych (K.Boczkawski) . . 63
Genetyczna determlnacja płci . . 64
Chromatyna pł"owa . . 66
Chrornatyna łciowa X
Ciałko Y . . . 69
Genetycżxsa rola heterochromatyny . . 70
Zespół Klinefeltera . . . 71
Badania cytogenetyczne . . . 72
Pochodzenie dodatkowego chromosomu X. . 73
Wiek rodziców. . 74
Mężczyźni XX. . 75
Mężczytni XYY. . 77
Kobiety XXX. . . 77
Zespół Turnera . . . 78
Etiologia i ptogeneza. .
Bdania cytogemetycme . . . 80
Pochodzenie chromosomu X. . . . 84
Czyta dysgenezja gonad. . . , . . . 85
Zespół niewrażliwości na .ndrogeny . . . . 8B
Podsumowanie.
7
V. Aberracje autosomalne (K. Boczkowski) .
Zespół Downa.
Translokacja zrównoważana. . . . 92
MozaikowośE . . . . 93
Rodzinne występowanie zespołu Downa. . . 93
Badania ermatoglificztse.
Współistnienie zespołu Downa i zpołu Klinefeltera. . . 94
Związek zespołu Downa z "iałaczką. .
ZależnośE zespołu Downa od wieku matki lub ojca.
Ryzyko urodzenia drugiego dziecka z zespołem Downa. . .
Trisomia chromosomów a>r 13- zesrpbł Pataua.
Trisomia chromosomów nr 18- zespół Edwardsa. .
Delecja ramion krótkich chromosombw nr 5- zespół "cri du chat" . .
101
Inne zespoły autosomalne . . .101
Aberracje liczbowe. . . . . 101
Aberracje strukturalne . . . 101
Triploidia d tetraploidi . . . . 102
Procesy nowotworowe . . . . 102
ftodzinne występowanie aberracji chronxsoswmalnych. .. . 105
Podsumowańie. . . . . 105
VI.Badenia cytogenetyczne w wybranych grupach populac,jn,ch
(K.Bocz-
kowskl7 . . . . lOB
Badania cybogenetyczne płodów z poronień samoisbnych. . . IOB
Badania cytogenetyczne u noworodków . . . . 109
Badania cytogenetyczne u siedmi- i ośmioletnich dzieci. . . I10
Badania cytogenetyczne u osób nie przystosowanych społecznie oraz
u osób upośledzonych umysłowo . . . 111
Podsumowanie. . . . . 112
VII.Dziedziczenie jednoenowe (J.Zaremba) . . . 113
Odkrycia Mendla. . . . 113
Dziedziczenie autosomalne dominujące i recesywne. . . . 114
Dziedziczenie 5przężone z płcią.. . . 119
Wybrane zagadnienia dotyczące dziedzlczenin 7nogenawego . . . 122
Proporcja genetyczna - sposób uwalniania się od błGdu nelokcji. .
122
Kodominacja . . . . 124
Mutacje. . . 125
Niezależna segregacja,rekombinacja d apężeie. . . . 128
Mapowanie genów w genomie człowieka. . . . 129
Liczba genów datychczas zidentyfikewanych u człowiekn. . . . 130
Podsumowanie . . . 131
VIII.Uwarunkowanie wieloczynnikowe (I. wald). . . . 132
Genetyka cech ilościowych a genetyka mendlowsk:a. . . . 132
Badanie blitniąt . . . . 133
Badanie dzieci adoptowanych . . . . 134
Miary stosowane w analizie cech uwarunkowanych wieloczynnikowo .
13B
PVlodele wieloczynnikowego uwarunkowania chorbb . . . . 138
NiejednorodnośE genetyczna. . . . . 141
Podsumowanie. . . . . 143
IX.Czynnihi genetyezne w patogenezie chorób (1.Wald) . . . . 144
DziedzieznośE a środowisko.Ich zola w procesie powstawania choroby
. 144
Poziomy analizy chorób genetycych. . . . 14B
Patologia molirularna - hemoglobinopatie . . . . 147
Enzymy i inne białka . .
Defekty strukturalne.
Postępy genetyki a klasyfikacja chorób .
Genetyka a nowotwarzenie .
Postępy gnetyki a diagnostyka .
Postępy genetyki a leczenie.
Podsumowanie.
X. Analiza rodowodów (E. Manikot.ska-Czerska). .
Zbieranie i zapis danych rodzinnych . .
Przykłady analizy rodowodów. .
Dziedziczenie cech autosomalnych recesywnych
Dziedziczenie cech autosomalnych dominujących . . Dziedziczenie
cech kodominujących i cech pośrednich . Dziedziczenie cech
sprzężonych z chromosomem X . Dziedziczenie nieregularne . .
Fenotyp a analiza rodowodu.
Sprzężenie cech a analiza rodawodu . .
Podsumowanie.
XI. Genetyka populacyjna (1. Wald) .
Podstawowe pojęcia .
Prawo Hardy'ego i Weinberga. .
PolimorEizmy genetyczne. .
Czynniki wpływające na odchylenie od równowagi genetycznej. . .
Spokrewnieie w populacji .
Genetyka populacyjna i ewolucja .
Podsumowanie.
XII. Immunogenetka (A. Czlonkol.vslca) .
Genetyczna kontrola syntezy immunoglobulin. .
Budowa immunoglobulin.
Determinanty antygenowe immunoglobulin . Geny odpowiedzialne za
syntezę przeciwciał .
Antygeny grupowe .
Grupy krwi .
Układ zgodności tkankowej. .
Geny kodujące receptor dla antygenu na limfocytach T. Podsumowanie.
XIII. Farmakogenetyka i ekogenetyka (1. Wald).
Podstawowe pojęcia .
Warianty jednogenowe i w"eloczynnikowe.
Lki a choroby uwarunkowane genetycanie . .
Ekogenetyka . Podsumowanie .
XIV. Poradnictwo genetyczne (P. Czerskż, E. Mnnżkowska-Czerska) .
. . Weryfikacja lub ustalenie rozpoznania. . Ustalenie toku
dziedziczenia choraby . .
Zastosowan"e teorii prawdopodobieństwa w poradnictwie genetycznym
Genotyp pacjenta.
Określenie prognozy genetycznej .
Określenie prognzy genetycznej w chorobach jednagenowych . .
Frognoza genetyczna w małżeństwach spokrewnianych Określenie
prognozy genetycznej dla pacjentów obciążonych aberracją
chromosomalną lub chorobą wielogenową . .
Porada genetyczna .
Podsumowanie.
XV. Diagnostyka prenatalna (L. Wżśnżet.skf) .
Ocena kariotypu pło"u . .
Zastosowańie b3opsji trofoblastu w diagnostyce prenatalnej. . . .
Rola ultrasonogr.afii w diagnostyce prenatalnej wad ośrodkowego
układv nerwowego.

227 228 229 230 231 234

236
Alfa-fetoproteina w diagnostyce otwartych wad ośrodkowego układu
nerwowego.
AktywnośE acetylocholinoesterazy w płynie owodniowym w wadach
ośrodkowego ukł,adu nerwowego. .
Diagnostyka blk"w metabolicznych i schorzeń uwarunkowanych
genetycznie .
Zaburzenia przem;iany lipidów .
Zaburzenia przemiany węglowodanów . Zaburzenia przemiany
aminokwasów .
Zaburzenia przemiany mukopolisacharydów .
Scharzenia sprzężone z chromosomem X .
Schorzenia o nie ustalonej etiologii.
Fetoskopia.
Badanie płodu. . .
Powikłania . . Podsumowanie. . .
XVI. Zastosowanie metod genetyki molekularnoj w diagnostyco chorób
genetycznych (P. Czerskt). .
Zasady technik rekombinacji DNA.
Zastosowanie rstryktaz. .
Konstrukcja b'ibliatek i sond DNA. Klonowanie.
Techniki hybrydyzacji . .
Zastosowanie śond DNA i hybrydyzacji. .
Cytogenetyka przepływowa .
Podsumowanie. . .
Słownik najczęściej używanych terminów genetycznych (K.
Boczkottski.). . Literatura uzupełniająca. . Skorowidz rzeczowy. .

I. Znaczenie genetki w praktyce lekarskiej

Przemysaw Czeski

Znajomość współczesnej genetyki jest nieodzowna do rozumienia
zjawisk biologicznych, w tym fizjologii i patologii człowieka,
które stanowią podstawę praktyki lekarskiej. Wszystkie ceehy danego
organizmu powstają na podłożu informacji genetycznej, przekazanej
przez organizmy rodzicielskie. Podczas rozwoju osobniczego i całego
życia poszczególne obszary informacji genetycznej są odczytywane i
zostają zrealizowane w postaci cech trukturalnych i czynnościowych.
Mówi się o procesie wyrażania (ekspresji) cech, który podlega
wpływom środowiska. Realizacja żnformacji genetycznej (a niekiedy
i treść tej informacji) jest modyfikowana przez czynniki
środowiska. Toteż podstawę rozumienia procesów biologicznych
stanowi znajomość mechanizmów przekazywania cech dziedzianych i
realizacji informacji genetycznej oraz interakcji pomiędzy tymi
mechanizmami i czynnikami środowiska. Wiedza ta powinna służyE
rozumnym próbom modyfikowania przebiegu tych procesów.
Zapobiegawcze i lecznicze postępowanie lekarskie nie jest zaś
niczym innym, jak taką próbą. Każdy lekarz powinien więc uxnieć
myśleć "genetycznie".
Umiejętność takiego myślenia nabiera coraz to większego znaczenia
w miarę gromadzenia wiedzy o interakcjach podłoża genetycznego z
czynnikami środowiska oraz w miarę wprowadzańia zmian w środowisku
życia i pracy na skutek postępu technicznego. Reakcje ustroju na
czynniki środowiskabiologiczne, chorobotwórcze (wirusowe i
bakteryjne), żywieniowe, chemiczne, fizyczne - podlegają
genetycznej kontroli. Stąd też istotne jest, aby każdy lekarz -
mając do czyńienia z indywidualnym pacjentem - umiał dostrzec
genetycznie uwarunkowaną swoistość odczynów jego organizmu. Mając
zaś do czynienia z grupą ludzi, należy umieć zidentyfikować osoby
ponoszące ze względów genetycznych zwiększone ryzyko zachorowania
na określone choroby. Równie istotna jest umiejętność
identyfikowania osób i rcdzin, ponoszących określone ryzyko
genetyczne, to jest ryzyko przekaz"ńia chorób genetycznych
potamstwu.
Osobne zagadnienie stanowi umiejętność właściwego zaszeregowania
określonych chorób i zespołów do grupy chorób genetycznych. We
wszystkich starszych i w wielu współczesnych podręcznikach
medycznych niedostatecznie omówiono choroby genetyczne, a niekiedy
wręcz pominięto genetyczne podłoże wielu chorób. Wynika to z tego,
że dynamiczne postępy genetyki medycznej nie zdążyły jeszcze w
pełni przeniknąć do podręczników poszczególnych specjalnoci.

ll
ROZWÓJ I ZNACZENIE GrENETYKI MEDYCZNEJ

W iągu ostatnich trzydziestu lat genetyka medyczna rozwijała się
niezwykle szybko. Obecny stan tej dżiedziny pozwala przewżdywać jej
dalszy dynamiczny postęp przez następne 10 lub 20 lat. Rozwój ten
jest związany z postępami wiedzy w zakresie nauk odstawowych oraz
z ogólnym postępem technicznym i ekonomicznym. Trzy czynniki
odgrywają szczególną rolę w rozwoju genetyki medycznej.
Z punkhu widzenia lekarza praktyka najważniejszym z tych czynników
jest wzrastające zapotrzebowanie na genetyczną opiekę zdrowotną,
obejmującą diagnostykę, leczenie, rehabilitację i profilaktykę
chorób genetycznych wraz z poradnictwem genetyeznym. Zjawisko to
występuje szczególnie wyraziście w krajach rozwiniętych, w których
zostały apanowane choroby pasożytnicze, bakteryjne, wirusowe i z
niedożywienia, w związku z tym wzrasta względna częstść chorób
genetycznych. Paprawa warunków bytu i pozromu lecznictwa powoduje
wydłużanie się okresu życia osób chorych genetycznie.
Uprzemysłowienie, nowe technologie i chemizacja produkcji żywności
wprowadzają do środowiska pracy i życia codziennego wiele
dotychczas nie spotykanych czynników, z których liczne dzialają
mutagennie. Tak więc choroby genetyczne i ich profilaktyka wysuwają
się na czoło problemów zdrowotnych w krajach rozwiniętych.
Korzystając z ich doświadczeń, kraje rozwżjające się eoraz szerzej
uwzględńiają genetykę medyczną w ochronie zdrowia.
Drugim, równie istotnym czynnikiem są postępy wiedzy w zakresie
biologii, genetki ogólnej i molekularnej oraz genetyki człowieka.
Doprowadziły one nie tylko do lepszego zrozumienia mechanizmów
dziedżiczenia i genetycznej regulacji czynności komórki, ale
stworzyły również możliwości sterowania tymi procesaxni.
Zasadnrczym zmianom uległy poglądy na fizjologię cłowieka,
interakcje arganizmu z czynnikami środowiska zewnętrznego i
patogenezę wielu chorób. Wyodrębniono wiele nowych jednostek
chorobowych i opracowano nowe zasady postępowania leczniczego.
Omówienie tych przemian przekracza ramy tego rozdziału i tej
książki. Najlepśze podsumowanie można znaleźć w materiałach 51
Symposium Cold Spring Harbor Laboratory na temat biologii
molekularnej czowieka. Postępy genetyki omówione są w książkach
Watsona * oraz Lewina **. Trzeba podkreślić, że wszystkie te
osiągnięcia nie byłyby możliwe bez zastosowania zdobyczy
współczesnej elektroniki i naukż o komputerach, w rozwoju której
niemałą rolę odegrała polska myśl matematyczna. Logika stosowana w
popularnych komputerach firmy Hewlett-Packard wywodzi się z Polski.
Trzecim wreszcie czynnikiem jest w wielu krajach szybkie tempo
wdrażania do praktyki nowych postępów nauk podstawowych. Badania
nad rekombinacją kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) doprowadziły
do opracowania szybkich i prostych technik, których zastsowania
praktyczne są jednym z podstawowych elementów ewnlucji
biotechnologicnej w przemyśle. Zastosowanie metod i produktów
biotechnolog'ii w rzxtynowych laboratoriach medycznych i w leczeniu
radykalnie zmienia postępowanie diagnostyczne i terapeutyczne.
2mudne i wysoce wyspecjalizowane metody laboratoryjne, stosowane
dotychczas w badaniach podstawowych, stały się podstawą do
opracowania szybkich, prostych i w znacznym stopniu zautoma

* Watson J. D. i wsp.: Molecular Biology of the Gene. Bemjamin
CummingsPubl. Co., Menlo Park, Ca. VI. 1 1988, vol. 2 1981.
** Lewtn B.: Genes III. John lPiley. New York 1987.

12
tyzowanych testów lub zestawów odczynników diagnostycznych. W
latach 1985 i 1986 wprowadzono do diagnostyki rnikrnbiologicznej
zestawy do hybrydyzaćji DNA lub DNA/RNA pozwalające na
identyfikację sekwencji nukleotydów charakterystycznych dla genomu
niektórych rodzajów lub gatunków bakterii (np. Mycobacterżum,
Mycoplasma, Legionella, Salmonella), a tym samym do stwierdzenia
obecności tych drobnoustrojów w badanym materiale. Klasyczne metody
badania odpornści na antybiotyki zostaną zastąpione badaniem
obeeności i ekspresji genów nadających odporność w bakteriach
uzyskanych od pacjenta. Hybrydyzacja DNA i RNA za pomocą zestawów
stanie się niedługo podstawową metodą identyfikacji wirusów. Zaletą
tych metod jest ich prostota i mżliwość uzyskania wyniku w ciągu
godzin, a nawet minut, od momentu uzyskania materiału o badania.
Należy przewidywać, że ok. 1990 r. zostanie wprowadzona do handlu
światowego pokaźna liczba zestawów do analizy genomu pacjenta, a
tym samym do diagnostyki chorób genetycznych w okresie
przedobjawowym, jak np. w iagnastyce prenatalnej lub we wczesnych
okresach życia. Wzrasta stale liczba i zmniejsza się cena
półautomatyenej lub całkowicie zautomatyzowanej aparatury do
genetycznych badań laboratoryjnych. Szerokie zastosowanie
koJnputerów do gromadzenia i przetwarzania laboratoryjnych i
klinicznych danych genetycznych daprowadziło do atworzenia sieci
banków informacji pomocnej w diagnostyce chorób genetycznych.
Opracowano liczne programy komputerowe do analizy sekwencji zasad
purynowych i pirymidynowych w kwasach nukleinowych i aminokwasów w
peptydach oraz do analizy procesów transkrypcji i translacji.
Programy te pozwalają na analizę rekombinacji mejotycznych,
przewidywanie efektów określonych mutacji i ustalanie
prawdopodobieństwa obecności kreślonej żnformacji genetycznej
(sekwencji nukleotydbw) w NA na podstawie analizy białek. W handlu
znajduje się ponad sto genetycznych programów (software)
analitycznych, liczba ich stale rośnie. Opraowane zostały programy
do analizy wpływu środowiska na ekspresję genów i regulację
genetycznej czynności komórki. Wzrasta liczba programów do
symulacji komputerowej biologicznych doświadczeń genetycznych.
Matematyczne podstawy analizy sprzężeń dają się łatwo zastosować do
analizy,poszczególnych rodowodów i określania ryzyka genetycznego.
Należy przewidywać szybl rozwój komputeryzacji diagnostyki ż
poradnictwa enetycznego na świecie.

PODZIAŁ CHORÓB GENETYCZNYGH

Choroby genetyczne można zdefiniować jako upośledzające sprawność
życiową odchylenia od stanu prawidłowego (statystycznej normy),
które przekazywane są jako cecha dziedziczna z pokolenia na
pokolenie, lub które powstają de n,ovo na skutek zmian i zaburzeń
w mechanizmach przekazywania cech dziedzicznych. Powstałe de vzovo
zmiany mogą być przekazywane potomstwu jako cecha (choroba)
dziedzicznli.
Podział chorób genetycznych opiera się tradycyjnie na podstawowych
prawach dziedziczenia. Wyróżnia się choroby jednogenowe,
przekazywane zgodnie z prawami Mendla i uwarunkowane Lreścią
informacyjną jednego genu, to jest w obrębie pary alleli,
występujących w określonym locus genowym (patrz rozdział VII -
Dziedziczenie jednogenowe). Wśród tych chorbb wyróżnia się
autosomalne recesywne, autosomalne dominujące i sprzężone z
chromosomem płciowym żeńskżm X, często kreślaaze jak.o sprzęmne z
płcią.

13
Następną grupę stanowią choroby wielogenowe, warunkowane
współdziałaniem wielu genów umiejscowionych w różnych loc". Choroby
te nie są przekazywane zgodnie z prostym dziedziczeniem wg sehematu
Mendla. Niejednokrotnie objawy tych chorób występują na skutek
interakcji z czynnikami środowiska i ujawniają się dopiero wówczas,
gdy nasilenie działania tych czynników osiągnie pewną wartość
progową. W związku z tym mówi się o chorobach wieloczynnikowych. W
wielu podręcznikach określenia choroby wielogenowe i choroby
wieloczynnikowe używane są zamiennie i granica między tymi dwoma
grupami jest płynna.
Ostatnią grupę stanowią ehoroby występujące w związku z
nieprawidłowościami liczby i struktury chromosomów. Mówi się o
chorobacb chromosomalnych lub aberracjach chromosomalnych.
Obok powyższej, tradycyjnej, klasyfikacji chorób genetycznych warto
jeszcze prowadzić ze względów praktycznych dwa dodatkowe równoległe
podziały. Pierwszy z nich wynika z podanej wyżej definicji chorób
genetycznych. Wedłu niej można wyróżnie rupę odziedziczonych chorób
przekazanych dotkniętej osobie przez jedno lub obydwoje rodziców.
Drugą grupę stanowią choroby genetyczne, które wystąpiły po raz
pierwszy w rodzinie u dotkniętej osoby na skutek zaburzeń w
mechanizmach przekazywania cech dziedzicznych - świeżej mutacji lub
powstałe de ovo aberracji chromosomalnej.
Zaszereowanie określonego przypadku do jednej z tych dwóch grup ma
istotne znaczenie dla określenia ryzyka genetycznego, ponoszonego
przez daną rozinę. Jeżeli dana choroba została przekazana przez
rodziców, to ponoszą oni określone ryzyko genetyczne, że następne
dzieci będą dotknięte tą samą chorobą. Natomiast jeżeli choroba
związana jest ze świeżą mutacją genową, dominującą lub sprzężoną z
chromsomem X, t,o rodzice dotkniętej osoby ponoszą genetyczne
ryzyko populacyjne, to jest takie samo, jak każda statystyczna para
rodziców w danej populacji.
Sprawa ryzyka genetycznego jest bardziej złożona w przypadku
wystąpienia de novo aberracji chromosomalnych u dziecka (patrz
rozdział XIV - Poradnictwo enetyczne).
Następnym przydatnym praktyrznie podziałem jt klasyfikacja
uwzględniająca interakcje podłoża genetycznego (enotypu) z
czynnikami środowiska. Charakterystyczny dla gatunku ludzkiego
genotyp, warunkujący przystosowanie do środowiska i sprawność
życiową, określa się jako typ dziki. W abrębie tego typu występują
liczne warianty warunkujące różnorodność enetyczną (polimorfizm).
Nie upośledzają one jednak sprawności życiovcTej i nie prowadzą do
odchyleń od normy statystycznej. Niektóre warianty genetyczne dają
większą od przeciętnej sprawność życiową. Inne warianty,
warunkujące odchylenia od normy, zdefiniowane wyżej jako choroby
genetyczne, upośledzają sprawność życiową. Zmiany treści informacji
genetycznej, dotyczącej regulacji podstawowych procesów rózwoju,
struktury lub czynnoś" organizmu (mutacje genów o dużym efekcie)
albo rozległe zxniany w genomie (jak aberracje chromosomalne)
ujawniają się jako nieprawidłowe cechy fenotypu niezależnie od
środowiska.
Wiele zmian w obrębie poszczególnych genów może się zsumować, dając
upośledzenie sprawności życiowej i nieprzystosowanie do różnych,
często nie zidentyfikowanych, czynników środowiska. Związane z tym
choroby wielogenowe lub wieloczynnikowe wymagają dalszych badań.
Identyfikacja poszczególnych genów związanych z danymi cechami
pozwoli zapewne na interpretację dziedziczenia w ramach praw Mendla
i rozszyfrowanie roli czynników środowiska w indukcji adchyleń od
normy. Pewna grupa defektów

14
jednogenowych powoduje nieprzystosowanie do określonych naturalnych
czynników środowiska. Przykładem takich charób są np.
fenylokEtonuria, galaktozemia i nietolerancja fruktozy.
Teoretycznie proste, a uciążliwe w praktyce działanie polegające na
wprowadzeniu odpowiedniej diety, zapobiega powstaniu objawów
choroby lub łagodzi je. W fenyloketonurii postępowanie polega na
zmianie naturalnego składu aminokwasów w pożywieniu, a w
galaktozemii i nietolerancji fruktozy - na eliminacji odpowiednich
cukrów. Genetyczny defekt metabolizmu pozostaje jednak na całe
życie i jest przekazywany potomstwu. Jest to więc postępowanie
zapobiegawcze lub leczen;e abjawowe, nie zaś przyczynowe. Ścile
objawowym leczeniem jest także leczenie substytucyjne polegające na
podawaniu aktywnych składników w genetycznych defektach układu
krzepnięcia (np. hemofilii A) lub układu odporności.
Dopiero manipulacje inżynierii genetycznej, polegające na
wprowadzeniu odpowiednich genów do komórk samatycznych, mogłaby
ctanowić próbc leczenia przyczynowego. Takie próby są w toku w
:odniesieniu do zespołu Lescha i Nyhana oraz Taya i Sachsa, jak
również wrodzonych espołów ciężkiej kombinowanej niedomogi
immunologicznej (niedobór ADA i PMN) oraz chorób hemoliycrnych,
związanych z genetycznym defektem hemoglobiny. Manipulacje
inżynierii genetycznej w odniesieniu do komórek płciowych lub
rozwijającego się płodu, chociaż możliwe teoretycznie, są jednak
sprawą odległej przyszłości. Następną grupę staxiowią warianty
genetyczne, w których kontakt z czynnikami nie występującymi
naturalnie (leki, chemikalia) prowadzi do wyzwolenia objawów
choroby, jak np. polekowe zespoły hemolityczne związane z
genetycznym wariantem metabolizmu. Różnorodność (polimorfizm)
genetyczna leży u podłoża zmiennej predyspozycji do niektórych
chorób.
W świetle powyższych rozważań dodatkowo należy wprowadzić ważne z
punktu widzenia diagnostyki różnicowej pojęcie fenakopii. Jak już
wspomniano, czyrmiki środowiska modyfikują działanie genów. W
ewnych sytuacjach może dochodzić do indukcji fenotypu, który nie
odpowiada genotypowi osoby wykazującej ten fenotyp, odpowiada
natomiast określonemu fenotypowi warunkowainemu genetycznie. Tak
więc normalnie rozwijające się, leczone dietą dziecko z
fenylohetonurią można uważać za fenokopię dziecka o prawidłowym
genotypie. Prawidłowy rozwój uzyskano dzięki diecie eliminacyjnej.
Genetyczny defekt metaboliczny pozostaje, jestl przekazywany
potomstwu i w przypadku dziecka pł" żeńskiej będzie odbijał się w
czasie późniejszej ciąży na rozwoju płodu. Jest więc rzeczą
praktycznie ważną, aby pamiętać, że leczeniem wyindukowano
fenokapię normalnego rozwoju, a nie genetycznie prawidłowy rozwój.
Innym przykładem jest embriopatia warfarinowa. Podawanie preparatu
warfarin (pochodna kumaryny) w czasie ciąży prowadzi do zaburzeń
wapnienia kości na skutek zahamowania syntezy kwasu
gamma-karboksyglutaminowego. U dziecka powstaje obraz kliniczny
(fenokapia) chorr,d'rozZysplasia pun.ctata; czyli zespołu
Conradiego i Hnermanna. Bergstron i wsp. (1972) wykazali, że
zespół ten może występować jako choroba dominująca. Melnićk (1965)
podkreśla, że w większaści rodzin choroba ta jest przekazywana jako
cecha recesywna. Hepple i wsp. (1977) apisali rodziny, w których
chozdrodysplasżn puctata przekazywana była jako cecha sprzężona z
chromosomem X. Rasenfield i wsp. (1962) obserw.owali niektóre cechy
zespołu Canradiego i Hnermanna w przypadkach trrsomii chramosomu
18. Za Spanglerem (1971) należy powtórzyć, że zespół Conradiego i
Hnermanna jeśt doskonałym przykładem różnoradności gcnetycznego
podłoża dla poornie jenolitego zespo

15
łu klinicznego. Jednocześnie trzeba dodać, że podobieństwo między
tym ze- społem a embriopatią warfarinową jest dobrym przykładem
fenokopii u ga- tunku ludzkiego. Całość tych rozważań ilustruje
złożoność genetycznej diagno- styki różnicowej.

GENTYCZNE OBCIĄENIE POPULACJI

Pojęcie genetycznego obciążenia populacji zawiera w sobie wiele
elementów składowych. Należy rozważać częstość występowania chor&b
genetyeznych, ich skutki dla zdrowia i stopień upośledzenia
sprawności życiowej ("ciężkość" choroby), czas przeżycia chorych
oraz skutki emocjonalne i ekonomiczne dla dotkniętych osób, ich
rodzin i społeczeństwa. Część tyeh elementów jest bardzo trudna lub
wręcz niemożliwa (skutki emocjonalne) do przedstawienia w sposób
ilościowy. Dla pełnej oceny naieży zaszeregować w kategorie,
porównać ze sobą i zsumować "obciążenia" związane z poszczególnymi
chorobami genetycznymi.
Powstaje pytanie, jak oceniE i porównać chorobę występującą po
urodzeniu i prowadzącą do ciężkiego zaburzenia rozwoju i śmierci w
pierwszych latach życia (jak np. mukopolisacharydoza typu I -
zespół Hurler), wrodzoną ahorobę powodującą u,pośledzenie umysłowe
i skracającą czas życia do około połowy (jak np. trisomia
chromosomu 21 - zesp5ł Downa i chorobQ występującą zazwyczaj między
30 a 40 rokiem życia, prowadzącą stopniowo do głębokiego
upośledzenia, a nieznaczn?e skracającą życie (jak np. pląsawica
Huntingtona). Oceny te są zresztą zmienne w czasie. W miarę
uzyskiwania nowych możliwoś" leczenia lub zapobiegania i zmian
kosztów tego postęgowania stopień obciążenia również ulega zmianom.
Nie daje się więc jednoznacznie określiE rozmiaru genetycznego
obciążenia populacji ludzlej.

CZBTOSC wYBTPOWANIA CHORbB GENETYCZNYCH

CzęstośE wystQpowania chorób genetycznych stanowi podstawową,
wyjściową informację. Gdyby ezęstość poszczególnych genów w
papulacji, częstość świeych mutacji i aberracji chramosomalnych
były znane, można by przewidzieE liczbę świeżych przypadków chorób
genetycznych w kolejnych pokoleniach. Znając czas przeżycia chorych
genetycznie i rozkład grup wiekowych w danej populacji, można by
obliczyć liczbę chorych. Niestety; Mrak jest tych danych. Można
jedynie posługiwać się fragmentarycznymi, dostępnymi badani.i i na
ich podstawie dokonać oceny szacunkowej.
Przegląd literatury światowej wykazuje brak kompletnych rejestrów
chorób genetynych. Wątpliwoci budzi miarodajność rozpoznań,
wykrywalność i zgłaszalność poszczególnych chorób oraz genetyczne
podłoże niektórych rejestrowanych wad wrodzonych. Brak jest danych
o okresie przeżycia chorych, są one odmienne w różnych krajach.
Dostępne rejestry -chorób genetycznych wśród żywo urodzonych "zieci
nie obejmują chorób ujawniających się w późniejszym wieku oraz
genetycznych przyczyn martwych urodzeń i poi'anień samoistnych.
Za najbardziej miarodajną podstawę do oceny częsbości chorób
genetycznych priyjęto prowadzony od ponad 15 lat ż stale
aktualizowany rejestr kanadyjskiej prowincji Kolumbia Brytyjska.
Dotyczy on żywo urodzonych i abejmuje chareby ujawniające się do
około 20 roku życia. Rejestr ten posłużył jako godstawa do
oszaoowania częstości chorób genetycznych u lu
dzi przez Naukowy Komitet Skutków Promieniowania Atomowego
Organizacji Narodów Zjednoczonyeh (United Nations Scientific
Committee on the Effects of Atomic Radiation - UNSCEAR) w raportach
z 1977 i 1980 r. Dane rejestru zostały skorygowane przez UNSCEAR w
świetle badań częstości poszezególnych wybranych chorób
genetycznych, zwłaszeza dominujących, oraz danych innych rejestrów.
Jednym z najlepiej prowadzonych jest węgierski rejestr
"wskaźnikowych" wad wrodzonych (Czeizel, 1978). Obejmuje on wady i
choroby wrodzone jednoznacznie rozpoznawalne w ciągu pierwszych 6
dni życia, a mianowicie bezmózgowie, rozszezep kręgosłupa,
wodogłowie, rozszezep podniebienia i wargi, zarośnięcie przełyku,
zarośnię"e odbytu, nieZstąpienie jąder, niedorozwój końezyn,
wrodzone zwichnięcie stawów biodrowych oraz zespół Downa. Są to
sprawy o różnorodnym podłożu genetycznym i uwarunkowaniu czynnikami
środowiska. Wprowadzono również poprawkę na ezęstość występowania
aberracji chromosomalnych na podstawie badań noworodków.

T a b e 1 a 1. Częstośó występowania chorbb genetycnych na 100 żywo
urodzonyeb n podstawie rejestru Kolumbii Brytyjskiej po poprawkacb
UNSCEAR '

0 , O
G o ai
'b 0
rbdło ' ó u -
. .N 0 U N
,
Ń ó '
0 'd O
G,: cn N G
N z v

UNSCEAR
0,12 0,11 0,20 4,28 4,73 9,10 9,44
UNSCEAR
szacunek 1,00 0,10 0,40 4,30 4,70 9,00 10,50
1982

' CzęstośE aberracji chromosomalnych jest bliższa 0,60%, jeżeli
wliczyE 0,19% aberracji strukturalnych nie znajdujących odbicia w
fenotypie (aberracje euploidalne, jak translokacje zrównoważone i
aberracje typu fuzji centryeznych, gdy przy aneuploidalnej liczbie
modalnej wszystkie chromosomy są w zasadzie obecne).

Tabela 1 przedstawia częstość chor"b genetycznych wśród żywo
urodzonych według aktualnego szacunku UNSCEAR z 1982 r. w
porównaniu z oceną z 1977 r. - Dane węgierskie obejmują częściowo
urodzenia martwe, jak np. bezmózgowie. Czeizel i wsp. (1978)
podają, że wśród dzieci ze zgłosonymi wadami wrodzonymi od 7,5oo do
8,5% wykazywało liczne wady wrodzone (tzw. wielowadzie). Odpowiada
to częstości od 0,26 do 0,29 na 100 wszystkich urodzeń. Większość
przypadków licznych wad wrodzonych odpowiadała poważnym
uszkodzeniom prowadząeym w 6,9o/ do martwych urodzeń, a w 45% do
śmierci w pierwszym raku życia. Leck (1977) oceniał częstość
ciężkich, głęboko upośledzających wad wrodzonych i wad prowadzących
do śmierci we wezesnym okresie życia na podstawie danych
brytyjskich. Według tego autora w 2,44% wszystkich urodzeń dzieci
są obarezone ciężkimi wadami.
Powyższa dyskusja wykazuje trudności porównywania danych różnych
autorów. Stosowane są różne kryteria do określenia ciężkości wady
(choroby)

9 - Zarys genetyh!
oraz różne podstawy do obliczania częstości - wszystkie urodzenia,
tylko żywe urodzenia lub martwe urodzenia. W tym ostatnim przypadku
dane ulegają zmianom, jeśli uwzględnia się porody o czasie,
przedwezesne i niewezesne. Odsetek poronień samoistnych z przyczyn
genetycznych jest zapewne bardzo duży, ale dokładnie nie jest
znany.
Rozważając dostępne piśmiennictwo, dane UNSCEAR należy przyjąć jako
najbardziej miarodajne i wyważone. Należy jednak poczynić kilka
zastrzeżeń. Dane te dotyczą tylko żywo urodzonych i chorób
ujawniających się w ciągu pierwszych 20 lat życia; reprezentują one
minimum i będą w ciągu najbliższych lat korygowane. Już obecnie
należy stwierdzić, że ezęstośe aberraeji chromosomalnych jest
większa. Należy przyjąć, że wynosi ona co najmniej 0,6%; w tym
0,14% trisomii autosomalnych, 0,19/o strulsturalnych aberracji
euploidalnych (typu Robertsona i zrównoważonych), O,0 - jo
aneuploidalnych aberracji struktury autosomów i 0,22% aberracji
chromosomów płciowych. Serie badań noworodków i niemowląt
przeprowadzane w różnych krajach dają odmienne wyniki; stwierdzono
od 0,47% (Kanada) do 0,83/ (Dania) przypadków aberracji
chromosomalnych wśród żywo urodzonych. Zastosowanie technik
prążkowych barwienia chromosomów i nowych metod o dużej zdolności
rozdzielcej zapewne zwiększy jeszeze ocenę częstości występowania
aberracji. Szezególnie dotyczy to aberracji nie znajdujących
odbicia w fenotypie lub zmieniających cechy w niewielkim stopniu.
Należy dodać, że przynajmniej w dwóch okolicach świata, w Danii
oraz w obrębie miasta Nowy Jork, zaobserwowano w ciągu ostatnich 20
lat stały powolny wzrost częstości aberracji chromosomalnych,
zwłaszeza trisomii 21. Wzrost ten nie daje się wytłumaczyć lepszą
wykrywalnością i zgłaszalnością przypadków.
Neel (1978) uważa, że szacunek UNSCEAR jest zaniżony w odniesieniu
do częstości chorób jednogenowych. Liczba jednostek stale wzrasta,
gdyż identyfikuje się ciągle nowe choroby. Można założyć, że nie
zidentyfikowano dotychezas wszystkich chorób jednogenowych.
Podstawę do tego stwierdzenia stanowi następujące rozumowanie.
Większość klasycznyeh recesywnych chorób metabolicznych wiąże się
z nieobecnaścią lub brakiem prawidłowego działania (całkowitym lub
prawie całkowitym) enzymów, białek transportowveh lub
receptorowych. Obecnie u człowieka znanych jest ponad 5000 różnych
białek, których nieobecność lub zmiany czynnościowe mogą prowadzić
do recesywnych chorób metabolicznych mających podobny charakter,
jak znne i opisane do tej pory. Lxezba zaś znanych i opisanych cech
i chorób !ztosomalnych recesywnych wynosi obecnie ok. 1300.

T a b e 1 a 2. Częstośe niektórych dominująey ch autosomalnych
cborób genetycznych na 1000 żywo urodaonych (dane różnych autorów,
średnio)

Choroby CzgstośE wYstępowania
Pląsawica Huntingtona O," Neurofibromatosis
Dystrofia miotaniczna
Torbielowatoś nerek 0 g lepota dominująca 0,1 Głuchota
postaE wezesna dziecięca 0,1 postać późna (otoselerosis) dorosłych
3,0 Hipereholesterolemia 2,0 Sferocytoza wrodzona 0,2
Dentżnoettesis imperfecta 0,1 Osleoenesfs imperfectn 0,04 Zespó
Marfana 0,05

18
Szacunek UNSCEAR stanowi więc dolną granicę częstości chorób
genetycznych i z czasem będzie ulegać podwyższeniu. Rozpiętość
danych podawanych w literaturze ilustruje szacunek częstości chorób
geetyeznych podany przez Galjaarda (1980). Wedlug tego autora wśród
żywo urodzonych choroby autosomalne dominujące występują w ilości
od 0,06 do 0,7%, sprzężone z chromosomem X - od 0,03 do 0,07%,
autosomalne recesywneod 0,09 do 0,25%, aberracje chromosomalne w
0,5oo. Tabela 2 podaje częstość występowania wybranych chorób. Jak
już wspomniano, udział chorób genetyanych w etżologii martwych
urodzeń i poronień samoistnyeh nie jest nany. Dostępne miarodajne
dane dotyczą tylko aberracji ehromosomalnych. Należy uważać, że
przynajmniej 50% poronień samoistnych wiąże się z aberracją
chromosomów u płodu (UNSCEAR). Galjaard (1980) podaje od 50 do 60%
aberracji chromosomalnych w poronieniach samoistnych jako szaeunek
oparty na danych piśmiennictwa światowego. Autor ten chyba
przecenia role aberracji chromosomalnych w stratach ciąży, podając,
że połowa zapłodnień końezy się (uwzględniając straty
przedimplantacyjne) niepowodzeniem ciąży z powodu aberracji
chromsomalnych. Rola ich jest jednak istotna.

T a b e I a 3. Częstośó niektórych chorób recesywnych na 1000 żywo
urodzonych (dane różnych autorów, średnio)

Choroby CzęstośE występowania

Auosomalne
Mukowiscydoza 0,4
Głuchota (różne postaci) 0,5
Slepota (różne postacf) 0,2
Fenyloketonuria 0,08
Galaktozemia 0,025
Mukapolisacharydozy (różne postaci) 0,04
Glikoenozy 0,02
Sprzężone z cromoomem X
Dystrofia mięśniowa Duchenne'a 0,14
fiemofilia A 0,01

Dane przytoczone wyżej oraz w tab. 3 odnoszą się przede wszystkim
do populacji europejskij i północnoamerykańskiej pochodzenia
europejskiego. Populacje o określonym pochodzeniu etnicznym lub
zamieszkujące niektóre rejony mogą wykazywać odxnienne częstości
występowania chorób genetycznych. Tak więc częśtość hemoglobinopat
(np. niedokrwistości sierpowatokrwinkowej) jest większa u Murzynów,
natomiast rzadziej występują u nich aberracje chromosomalne. Wady
eewy nerwowej występują częściej wśród ludności Walii, Szkocji i
Irlandii niż w innych rejonach Eurapy i wśród Irlandczyków
zamieszkałych w Ameryce Północnej. Chroba Taya i Sachsa
(gangliozydoza GM 2 - typ I) występuje u Żydów Aszkenazyjskich ok.
100 razy częściej niż wród innych grup ludności. CzęstoEć
występowania chorób genetycznych jest zmienna w czasie i Carter
uważa, że np. aberracje ehromosomaine wykazują wahania sezonowe.
Niemniej można przyjąć, że dane UNSCEAR i zawarte w tabeli 3 w
przybliżeniu charakteryzują gatunek ludzki. Należy jednak pamiętać
o odehyleniach od tych wartości zależnych od pochodzenia
etnicznego, sposobu kojarzenia par (np. wpływ spokrewnienia
małżeństw wśród geograficznych lub kulturowych izolatów) i rejonu
geograficznego (wpływ środo - ka?).
Na pytanie, w jakim stopniu dane te odnoszą się do populacji
polskiej, nie można udzielić jednoznacznej wiążącej odpowiedzi.
Dostępne są bowiem fragmentaryczne badania dotyczące występowania
chorób genetycznych wśród różnych, niewielkich stosunkowo populacji
w różnym wieku, zamieszkałych w różnych rejonach kraju. Przykładowo
można wymienić badania prowadzone w Instytucie Pediatrii w Krakowie
(Pietrzyk i wsp.), Instytucie Matki i Dziecka (choroby metaboliczne
- Cabalska, Bożkowa i wsp.) i Instytueie Psychoneurologii (Wald,
Zaremba ż wsp.). Ponadto istnieje kilkadziesiąt fragmentarycznych
publikacji. Instytut Matki i Dziecka (Zakład Ochrony Zdrowia -
Kukla i wsp., Zakład Epidemiologii - Wiórowa, Tesarz, Sztachelska
i wsp.) prowadzi od wielu lat analizę śmiertelności i przyczyn
zgonów niemowląt. Badano również zachorowalność, przyczyny
hospitalizacji dzieci i występowanie niektórych chorób genetycznych
(np. wrodzone wady serca - widerski, Tesarz) wśród różnych
wybranych populacji. Wszystkie te publikowane i częściowo zawarte
w wewnętrznych publikacjach dane pozwalają na następujące
stwierdzenia:
1) wśród populaeji polskiej częstość występowania chor&b
genetycznych (w tym wieloczyrmikowe wady wrodz:one) nie odbiega od
szacunku UNSCEAR, nie stwierdzono przynajmniej rażących udehyleń od
częstości występowania tych chorób wśród populacji europejskiej ;
2) można przyjąć, że ok. od 2,5% do 3% dzieci rodzi się z ciężkimi
genetycznymi npośledzeniami; od 0,5oo do l% ginie w pierwszym roku
życia, a więc ok. 2% wkracza w drugi rok życia z tymi obciążeniami;
3) nie analeziono charakterystycznych dla polskiej populacji (lub
subgopulacji regionalnych) chorób wielogenowych i wieloczynnikowych
(wad wrodzonych) lub chorób jednogenowych; badane nieliczne choroby
jednogenowe (przede wszystkim fenyloketonuria, galaktflzemia,
hemofilie) występują z tą samą częstością co w innych populacjach
europejskich; być może mukowiscydoza (dane Instytutu Matki i
Dziecka) występuje nieznacznie częściejwymaga to jednak dalszych
badań; nieprawidłowośei hemoglobiny są niezwykle rzadkie ;
4) częstość aberracji chromosomalnych, łączna i w zakresie
poszezególnych typów, jest taka sama jak w innych populacjach
europejskich;
5) częstoć występowania poszezeg&lnych chorób genetycznych w
poszezególnych rejonach kraju wymaga przeprowadzenia wieloletnich
miarodajnych badań, jest to sprawa o istotnym znaczeniu
praktycznym.

STOPIEl1 OBCIĄENIA CHOftOBĄ GENETYCZN

Stopień obciążenia chorobą genetyczną jest bardzo trudny do ujęcia
w wymiernych kategoriach. Nie można określić ilościowo dramatu
rodziny mającej upośledzone dziecko lub osoby, u której występują
pierwsze objawy pląsawicy Huntingtona, i która zdaje sobie sprawę,
że mogła tę chorobę prze-kazać dzieciom. Skutki choroby genetycznej
należy rozważać z kilku punktów widzenia - dotkniętej osoby,
rodziny i spolerzeństwa. Ten ostatni aspekt jest istotny dla
optymalizacji wykorzystanxa dostępnych środków na ochronę zdrowia
oraz dla oeeny skutków wprowadzenia mutagenów do środowiska życia
i pracy.
Pr&by liezbowej oeeny skutk&w chorób genetycznych podejmowane były
pod tym kątem przez UNSCEAR i Międzynarodową Iiomisję Ochrony przed
Promieniowaniem (International Commission on Radiological
ProtectionICRP). Pojęcxa opracowane przez te komisje są pomocne w
analizie obciążeń genetycznych. ICRP posługuje się przede wszystkim
wskaźnikiem szko

ĆD
dliwości (index of harm), który można opierać na śmiertelności,
"ężkośei uszkodzeń itp. Pewną miarę tych wszystkich czynników
stanowi strata czasu pracy w odniesieniu do normalnego pełnego
zatrudnieńia i wyrażona jako liczba lat roboczych na rok i na 1000
zatrudnionych. Stosując ten wskaźnik, można oceniać skutki
niektórych spraw genetycznych, np. poronień samoistnych. Znając
liczbę i wiek zatrudńionych kobiet, częstość poronień samoistnych
w poszezególnych grupach wieku oraz przeciętny czas niezdolności do
pracy (wszystkie dane dostępne ze statystyk służby zdrowia i
zatrudnienia), można obliczyć ten wskaźnik, wiedząc, że 50%
poronień wiąże się z aberracjami chromosomalnymż. W polskim
systemie opieki lekarskżej należy doliczyć jej koszty. To samo
podejście, tj. wskaźnik straty czasu pracy plus koszty opieki
lekarskiej, można zastosować do chorób genetycznych, ujawniających
śię w późniejszym okresie życia (w wieku produkcyjnym). Wskaźnik
ten można również odnieść do ehorób występująeych we wezesnym
okresie życia i prowadzących do śmierci w wieku dziecięcym lub do
ciężkiego upośledzenia umysłowego i fizycznego, które uniemożliwia
pracę.
Innym podejściem do oceny wielkości obciążeń genetycznych jest
analiza odsetka dzieci hospitalizowanch z przyczyn genetycznych i
niegenetycznyeh, z uwzględnieniem długości przeciętnego czasu pobyt
w szpitalu, liczby ponownych hospitalizacji i przeciętnych kosztów
leeenia. Pxegląd danych piśmiennictwa wskazuje, że im wyżśzy jest
standard życia danego kraju i im lepsza opieka lekarska, tym wyżśzy
jest odsetek dzieci hospitalizowanych z powodu chorób genetycznych.
Może się on wahać od 34o/a do 75%, zależnie od kraju, w którym
prowadzono badania. Należy zastrzec, że dostępne dane dotyczą
stosunkowo wysoko rozwiniętych krajów.
Przeciętny czas hospitalizacji paejentów genetycznych jest 1,5 razy
dłuższy niż niegenetycznych. Liczba ponownych hospitalizacji z
powodu tej samej choroby wynosi przeciętnie 5,3 w porównaniu z 1,3
dla chorych ńiegenetycznych. W Polsce (dane I. Sztachelskiej i H.
Wiórowej) odsetek dzieci hospitalizowanych z powodu wad wrodzonych
znacznie wzrósł v 1971 r. w porównaniu z 1963 r., zwłaszeza w
starszych grupach wiekowych. Wskazuje to na to, że większa liczba
chorych genetycznie przeżywa dłuższe okresy.

T a b e 1 a 4. Umieralnoć z powodu niektórych wybranych grup chorób
genetycznych w ciągu pierwszych 5 lat życia (obliczana na 1000
dzieci). %V nawiasach podano, ile razy wzrasta ryzyko zgonu w tym
okresie w porównaniu z całą populacją (wg UNSCEAR, 1982, na
podstawie danych różnych autorów)

Choroby 1 rok życia 2 lata 3 lata 4 lata 5 lat

Wszystkie uro-
dzenia żywe (zdro-
wi i chorzy gene-
tycznie) 23,6 1,8
Choroby dominu-
jące 98,0(4)() 19,4(11)()
Choroby recesyw-
ne 98,5(4)() 35,0(19)()
Wady wrodzone 130,0(5)() 11,2(6)()

1,0 0,7 0,6 4,2 (4)() 4,7 (7)()

32,6 (33)() 27,0 (39)() 13,1 (22)() 5,6 (sX) 3,0 (4)() 3,3 (5)()

Powyższe dane charakteryzują przede wszystkim obciążenie sp4łeczne.
Z punktu widzenia dotkniętej nsoby i jej rodziny istotne maczenie
ma upośledzenie sprawności życiowej. Można je próbować mierzye
stopniem utraty

?1
zdolności do samodzielnego życia. Może ona wyrażać się wielkością
utraty zdolności zarobkowej i produkeyjnej lub wielkością nakładów
na opiekękoszty pomocy w życiu we własnym domu, koszty
hospitaliżacji lub pobytu w domu opieki. W piśmiennictwie dostępne
są nieliczne dane o poszezególnych chorobach genetycznych i trudno
jest formułować ogólniejsze wniaski. Całkowicie brak tego typu
badań w Polsce. Innym kryterium porównania dla "ciężkości" choroby
genetycznej może być stopień zwiększenia ryzyka śmierd w porównaniu
z przeciętnym w populacji.
Tabela 4 przedstawia szacunkowe dane UNSCEAR, dotyczce umieralności
dzieci do lat 5 z powodu chorób genetycznych.

FORMY I MOLIWOŚCI OPIEKI GENETYCZNEJ

Lekarslsa opieka genetyczna wykazuje dwie podstawowe ceehy różniące
ją od tradycyjnej praktyki lekarskiej. Po pierwsze, właściwe
postępowanie genetyczne wymaga zaangażowania dużych
wielospecjalistycznych zespołów, z poważnym udziałem specjalności
niemedycznych i paramedycznych, jak psychologów, biologów,
socjologów i pracowników socjalnyh. Po drugie, w odróżnieniu od
tradycyjnego stosunku lekarz - pacjent przedmiotem opieki jest tu
grupa ludzi, to jest genetycznie chora osoba i jej rodzina. Stwarza
to wiele problemów praktyeznych i etycznych. Coraz lepsze i tańsze
sposoby wezesnego wykrywnia chorhb genetycżnych wśród populaeji
metodą testów przesiewowych rodżą problemy etyezne i organizacyjne.
Zagadnienia te omó - ono szerzej w rozdziale XIV - o poradnictwie
genetycznym.
Formy opieki genetyrnej mogą być różne ż zależą od konkrtnych
możliwości udzielenia pomocy. Podstawę stanowi właciwe rozpoznanie
choroby x ustalenie toku jej dżiedżiczenia. Każda ehoroba
genetyczna, która wiąże się z ryzykiem genetycznym, tj. zwiększonym
prawdopodobieństwem wystąpienia takiej choroby u następnych dzieci,
wymaga rozpznania w możliwie wezesnym okresie życia. Pożwala to
bowiexn na udzielenie tej rodzinie porady genetycznej w porę, to
jest po urodzeniu pierwszego chrego dziecka. Pomijając aspekty
humanitarne - tragedię rodziny obciążonej kilkorgiem chorych
dzieci, jest to sprawa o wielkim znaczeniu społecznym, stanowi
bowiem podstawę profilaktyki chorób genetycznych. Stąd też
najważniejszą zasadą opieki genetycznej jest stwierdzenie, że
rozpoznanie przypadku choroby genetycznej jest równoznaczne z
identyfikacją rodziny ryzyka genetycznego. Rodzina ta wymaga porady
genetycznej. Nieudzielenie jej lub nieskierowanie do poradni
genetycznej należy uważać za błąd w sztuce lekarskiej.
Ze społecznego punktu widzenia w grupie chorób, w których wezesne
leczenie zaFobiega rozwojowi objawów i które występują dostatecznie
często, uzasadnione jest wprowadzenie diagnostycznych testów
przesiewowych obejmujących całą populację noworodków lub niemowląt.
Akeja taka musi być powiązana z poradnictwem genetycznym. W
przypadku chorób, w których lekarskie, pedagogiczne i
psychologiezne postępowanie można rozpocząć dopiero w wieku
szkolnym (np. aberracje chromosomów płciowych - zespół Turnera lub
Klinefeltera), działanie w celu weześnxejszego ich wykrycia może by
dyskutowane. Wezesne rozpoznanie może niepotrzebnie napiętnować
rodzinę, która jak się wydaje, nie ponosi istotnego ryzyka
genetycznego. Z drugiej strony dzieci z tymi aberracjamż ponoszą
większe od przeciętnego ryzyko śmierci w okresie noworodkowym.
Próba zmniejszenia tej śmiertelności mogłaby opierać się na badaniu
składu chromosomów płciowych przez oznacenie heterochr4matyny
płciowej żeńskiej X (ciałka Barra) i męskiej (ciałka Y).
yłoby to kosztowne, gdyż albo wymagałoby dużego nakładu pracy, albo
użycia bardzo drogich układów do automatycznej analizy brazów
mikroskopowych.
Można by sobie wyobraziE udostępnienie na zasadzie dobrowolności
papulacji w wieku reprodukcyjnym badań na nosicielstwo chorób
genetycznych w celu identyfikacjx par ryzyka genetycznego. Można
również badać kobiety w ciąży w celu wykrycia chorób genetycznych
płodu.
Podsumowująe, jedną z form opieki genetycznej jest wprowadzenie
specjalnych testów przesiewowych lub wykorzystanie badań masowych
(np. bilansów zdrowia poszczególnych grup wiekowych dzieci -
badania wprowadzone przez Instytut Matki i ziecka) w celu wykrycia
w odpowiednim okresie chorób genetycznych. Akcja taka pozwala na
identyfikację rodzin ryzyka genetycznego i objęcie ich poradnictwem
genetycznym. Jest to opieka retrospektywna, gdyż chodzi o rodziny,
w których choroba genetyczna wystąpiła przynajmniej u jednej osoby.
Równoległym działaniem jest zaoferowanie porad genetycznych
rodzinom osób, u któryh w jakimś okresie życia lekarz dowolnej
specjalności rozpoznał chorobę genetyczną.
Zidentyfikowane rodziny mogą zostać objęte prospektywną pieką. Mog
być poinformowane o wielkości ryzyka. W przypadku podjęćia decyzji
o dalszej prokreacji można tym rodzinom zagwarantować w porę
wykonane badania dianostyczne w celu wykrycia określonej choroby.
Mogą to byE badania w okresie ciąży (patrz rozdział 'XV -
Diagnostyka prenatalna), lub też badania w najwcześniejszym okresie
żyeia, w którym można rozpoznać chorobę. Tego typu działanie można
by określić jako genetyczną opiekę okołoporodową. Tego samego typu
prospektywną opiekę można zastosować do wcześniej zidentyfikowanych
grup ryzyka, jak np. znani nosiciele chorób genetycznych lub
kobiety rodzące po 37 roku życia. Opieka okołoporodowa ma zapewnić
wczesne rozpoznanie i leczenie chorego dziecka tam, gdzie jest ono
możliwe. Obciążone rodziny mogą również podjąć decyzję przerwania
ciąży, jeżeli zostanie stwierdzona nieuleczalna genetyczna choroba
płodu.
Następnym istotnym elementem jest zagwarantowanie możliwości
leczenia i rehabilitacji fizycznej oraz umysłowej w specjalnych
zakładach lub w domu pod kierunkiem fachowego, specjalnie
przeszkolonego personelu. Obserwacje zebrane w wielu krajach
wskazują, że rehabilitacja chorych genetycznie przebiega sprawniej
w omu niż w zakładach opieki. Rodziny mające genetycznie chore
dzieci wymagają jednak nie tylko specjalnej opieki lekarskiej i
ekonomicznej, ale także porad psychologicznych opartych na opiniach
psychologa i socjologa. Rodziny te wymagają pomocy zarówno w
ustawieniu własnej sytuacji życiowej, jak i w wychowaniu zdrowych
dzieci. Często bowiem obecnośE w domu genetycznie chorego dziecka
odbija się na rozwoju zdrowego rodzeństwa.

POiSUMOWANIE

Znajomość praw genetycznej regulacji procesów życiowych jest
niezbędna do zrozumienia fizjolog i patolgii czlowieka. Lekarz
musi nauczyć się "myśleć genetycznie", aby opanować teoretyczne
podstawy x zastosowania genetyki w praktyce lekarskiej. Poza tą
ogólną wiedzą każdy lekarz musi umieć identyfikować choroby
genetyczne oraz osoby i rodziny ryzyka genetycmego, aby móc
skierować chorych i ich rodziny po poradę genetyczną oraz do
odpowiedniego specjalisty w celu uściślenia lub ustalenia
właściwego rozpoznania oraz postępowania leczniczego. Szczególne
znaczenie ma to w praktyce

23
pediatryanej, położniczej, neurologicznej, hematologicznej,
dermatologicznej i ortopedycznej.
Genetyka medyczna rozwija się szybko i coraz bardziej ulega
zróżnicowaniu na takie podspecjalności, jak genetyka kliniczna,
poradnictwo genetyczne, cytogenetyka, farmakogenetyka,
immunogenetyka, genetyka biochemiczna, genetyka populacyjna,
genetyka komórek somatycznych z uwzględnieniem mutagenezy i
karcynogenezy, genetyka rozwoju, genetyka matematyczna i genetyka
ilaściowa.
Opanowanie całości niezbędnej wiedzy przekracza możliwości
pojedynczej osoby i dlatego prawidłowa medyzna opieka genetyczna
wymaga działań wielospecjalistycznego zespołu genetyków i
przedstawicieli poszczególnych specjalności klinicznych. Dla
zorganizowania właściwej opieki genetycznej konieczne jest
zaangażowanie przedstawicieli specjalności ńiemedycznyeh (biologów,
psychologów i socjologów) oraz paramedycznyeh.
Do zrozumienia podstaw genetyki potrzebna jest znajomość
mechanizmów przekazywania cech dziedzicznych i realizacji
informacji genetycznej oraz zależnoś" tych zjawisk od interakcji z
czynnikami środowiska. Zazwyczaj o genotypie wnioskuje się na
podstawie fenotypu. Należy zdawae sobie sprawę, że wnioskowanie to
jest ogranicone i zależne w dużym stopniu od rodzaju i dokładności
wybranej metody opisu cech fenotypu.
Ghorobami genetycznymi można nazwać odchylenia od stanu
prawidłowego, przekazywane jako cecha dziedziczna z pokolenia na
pokolenie lb powstałe de novo cechy związane żaburzeniami
mechanizmów dziedziczenia.
Choroby genetyczne występują często, stwierdza się je u co
dziesiątego żywo urodzonego dziecka. 3/o żywo urodzonych wykazuje
ciężkie upośledzenie genetyczne; l% ginie w pierwszym roku życia,
a 2% wkracza z tym obciążeniem w drugi rok życia. Tabele od 1 do 4
podają wybrane dane o częstości chorób genetycznych. Co najmniej
połowa poronień samoistmych i ok. 6% śmiertelności okołop-orodłowej
wiąże się z chorobami genetycznymi.
Częstość występowania chorób genetycznych nie oddaje obciążenia
poszczególnych chorych osób, ich rodzin i społeczeństwa. Różnorodne
próby liczbowych porównań obciążenia ohorobami genetycznymi dotyczą
przede wszystkim skutków socjoekonomicznych. Próbowano określić
skrócenie czasu życia, koszty strat produkcyjnych, koszty leczeńia
i opieki ora względny wzrost ryzyka śmierci w poszczególnych
grupach wiekowych. Brak jest miarodajnych sposobów liczbowego
określenia obciążenia genetycznego.
Podstawową formą opieki genetycznej jest identyfikacja rodzin i
grup ryzyka genetycznego w celu objęcia ich działaniami lecznieymi,
rehabilitaeyjnymi i profilaktycznymi. Rozpoznanie choroby
genetycznej jest równoznaczne z identyfikacją rodziny ryzyka
genetycznego. Rodzina ta powinna być poiformowana o ryzyku i
uzyskać kompetentną poradę genetyczną. Nieudzielenie tej informacji
i porady należy uważać za błąd w sztuce lekarskiej.
II. Informacja genetczna

Krzysztof Boczkowski

Genetyka jest nauką o informacji genetycznej, o jej przekazywaniu
do pw tomnych komórek oraz o ekspresji, czyli wyrażaniu się tej
informacji.
Genotypem nazywamy całą genetyczną informację osoby, a więc zspół
wszystkich jej genów.
Natomiast fenotyp człowieka określamy przez opis jego budowy ciała
oraz właściwości biochemicznych, fizjologinych i psychicznych.
Również liczba i kształty chromosflmów są cechami fenotypowymi i
ich badanie cytologiczne jest w zasadzie badaniem jednej z cech
fenntypu. Chromosomy zawierają jednak kwas dezoksyrybonukleinowy
(DNA), w którym zapisana jest informacja genetyczna, stąd nadmiar
chromosomów lub braki w ich składzie, jak również nieprawidłowości
w ich budowie, wskazują na nadmiar lub braki w materiale
genetycznym.

PIZZEKAZYWANIE INFORMACJI GrENETYCZNEJ KOMóRKOM POTOMNYM

Wszystkie komórki, z których składa się ustrój wyższy, powstały z
jednej komórki, a mianowicie z zygoty, czyli zapłodnionego jaja.
Mimo że komórki w ustroju wyższym są zróżnicowane w rozmaitych
kierunkach i wyknnują rozmaite czynności, wszystkie one pod
względem genotypu nie różnią się od komórki macierzystej, czyli
zygoty.
Cytogenetycznym dowodem genotypowej identyeności wszystkich komórek
ustroju wyższeg jest ten sam zestaw chromosomów, a więc ten sam
kariotyp, niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z komórką
tkanki łącznej, nabłonka czy jakiejkolwiek innej tkanki tego samego
organizmu. Jednorodność genotypowa wszystkich komórek implikuje, że
w procesie rozmnażania śię komórek muszą wchodzić w grę bardzo
precyzyjnie działające mechanizmy, które z jednej strony zapewniają
wierne powielanie materiału zawierająeego informację genetyczną, a
z drugiej pozwalają na dokładny podział tego materiału dla dwóch
komórek potomnych.
Dzięki osiągnięciom współczesnej bioehem i genetyki wiadomo, że
materiałem, w którym zapisana jest informacja o planie budowy i
funkcji całego organizmu, jest kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA).
Prawie cały DNA znajduje się w chromosomach, w jądrze komórki,
gdzie jego ilość podwaja się w procesie syntezy, zwanym replikacją
DNA. Proc ten przebiega w okresie międzypodziałflwym jąra
komórkowego.
Rozdzielenie chromatyd, a więc materiału genetycznego, na dwie
komórki potomne zachodzi w wyniku procesu, który jest dostrzegalny
dla morfologa

2
i opisywany jako mitoza. W procesi2 tym występuje znaczna
kondensacja chromatyny, w wyniku czego możemy obserwować ehromosomy
mitotyczne. W procesie mitozy dochodzi do rozszezepienia
chromosomów wzdłuż, a później do rozejścia się ich do biegunów
komórki, gdzie zaczyna się wykształcanie dwóch nowych jąder
k:omórkowych. Mitoza jest procesem, który zapewnia dokładny podział
materiału genetycznego, w wyniku czego powstają dwie komórki o
identycznym genotypie. Mitoza, którą rnożna badać metodami
morfologicznymi, stanowi dla badacza jedyną fazę w cyklu życiowym
komórki, w której możliwa jest obserwacja liczby i kształtu
chromosomów oraz ewentualnyeh zaburzeń, czyli aberracji
chromosomalnych. Z tych względów, głównym materiałem badawezym
cytogenetyki są chromosomy w metafazie, a więc w tym okresie, w
którym nie uległy one jeszeze rozszezepieniu i rozejściu się do
komórek potomnych.
Liczba chromosomów jest stała dla danego batunku. Korzxórki
somatyczne człowieka mają ich 46 - jest to tzv. liczba diploidalna.
Natomiast liczba haploidalna, która występuje w dojrzałych
komórkach płciowych (gametaeh), vynosi 23.
Każdy chromosom ma centromer, znajdujący się w tzw. przewężeniu
pierwotnym, będący wyspecjalizowanym obszarem związanyrn z
przemieszezeniem chromosomów potomnych do biegunów wrzeciona
kariokinetycznego (podziałowego). Niektóre chromosomy mają również
dodatkowe przewężenia wtórne, z których jedno będące miejscem
wytwarzającym jąderko - nazywane jest organizatorem jąderka, gdzie
wytwarzane s cząsteczki rRNA i formowane podjednostki rybosomów.

Centromer

Ryc. 1. Ogólny sehemat budowy chromosomu ludzkiego: a - w metafazie
chromosom składa się z dwóch chromatyd połączonych centromerem: b
- w czasie anafazy w wyniku prawidłowego podłużnego podziału
eentromeru następuje rozejście się chromatyd.

Po takiej ogólnej eharakterystyce należy opisać bliżej od strony
rnorfologieznej tzw. okres spoczynkowy jądra komórkowego oraz
mitozę i chromosomy mitotyczne, gdyż właśnie morfologia
mitotycznych chromosomów stanowi podstawowy materiał badawezy
cytogenetyki (ryc. 1).

I N T Eft FAZA

Cykl życiowy komórki możemy podzielić na dwie główne fazy ---
interfazę oraz mitozę lub mejozę (ryc. 2). Interfazę nazywano
również stanem spoeynku, gdyż nie zachodzą wtedy w komórce widoczne
zmiany charakterystyczne dla mitozy i pozostaje ona optycznie
ńiezmienrona. Jest to jednak faza bardzo istotna dla życia komórki,
gdyż jej cytoplazma różńicuje się wtedy i spełnia swe swoiste
funkeje, a jądro komórkowe przygotowuje się do podziału.
W interfazie zachodzi bowiem podwojenie iloci DNA w chromosmach,
tzw. replikacja DNA, w czasie której, po rozwinięciu i rożdziale
dwóch łańcuchów, podwójna spirala zostaje odtworzona przez
dobudowanie komplementarnego łańcucha. Możemy ten proces uwidocznić
za pomocą specjalnych metod barwienia, jeśli komórki były hodowane
w środowisku zawierającym bromodezoksyurydynę (BrdU), będącą
analogiem tyminy. Badanie takie wykazuje również wzajemną wymianę
siostrzanych chromatyd, której częstość wzrasta w niektórych
zespołach chorobowych, zwłaszeza w tych, które predysponują do
procesów nowotworowych. Na przykład w zespole Blooma częstość
wymiany siostrzanych chromat.yd jest dziesięć razy większa niż
normalnie.

b \ Interfaza /
\ /
\ / Profazn
to
M;toza
AnatoZa _
Metnfaza

Ryc. 2. Sehematyczne przedstawienie interfazy i mitozy. Pod koniec
mitozy w telofazie chromosomy składają się z pojedynezych
chromatyd. W kresie interfazy następuje podwojenie ilości DNA w
chromosomach; na początku następnej mitozyw profazie - chromosomy
składają się z dwóch chromatyd. Długości poszezególnych odcinków
koła nie są proporejonalne do czasu, gdyż w rzc:czywistości okres
trwania interfazy jest dłuższy od okresu trwania mitozy (wg Suttona
- modyfikacja).

Tak więc w interfażie każdy z chromosomów przygotowuje się do
mającej wkrótce nastąpić mitozy. Chemiczny proces - replikacja DNA
- zachodzi więc na pewien czas przed ostatecznym podziałem
ehromosomu na dwie siostrzane ehromatydy, co odbywa się dopiero w
czasie mitozy. Ponieważ w czasie interfazy chromosomy nie są w
stanie skondensowanym, jak w czasie mitozy, są one niewidoczne lub
widoczne bardzo słabo.

lPRZEBIEG bllTOZY

W przebiegu podziału mitotycznego wyróżniamy eztery fazy: 1)
profazę lub fazę przygotowawcą, 2) metafazę, 3) anafazę i 4)
telofazę (ryc. 3).
Profaxa. Pierwszą zapowiedzią podziału mitotycznego są zmiany v
cytoplazmie. Zanika mianowicie dotychezasowy centrosom, gdyż
znajdujące się w jego obrębie dwie centriole, ktbre dotychezas
leżały blisko siebie, zaczynają oddalać się od siebie i wędrują na
bieguny komórki. Każda z centrioli na bie

?
Profaza Metafaza

r r,afaza i elofaza

Ryc. 3. Schemat przedstawiający podział mitotyczny na przykładzie
ezterech chromosomów. Kolejne stadia mitozy: profaza, metafaza,
anafaza, telofaza (wg Thompsona i Thompson - modyfikacja).

gunach komórki otacza się tzw. centrosferą i w ten sposób powstają
dwa nowe centrosomy. Od każdego z centrosomów rozchodzą się
promieniście cytoplazmatyczne włókienka, z których w następnej
fazie utworzy się wrzeciono kariokinetyczne (podziałowe).
Równocześnie ze zmianami w cytoplazmie zaczynają się zmiany w
obrębie jądra, które polegają na zagęszczaniu się chromatyny
jądrowej. W procesie tym tworzą się nici chromatynowe, które
zaczynają zagęszczać się i wewnątrz jądra pojawiają się chromosomy,
wyglądające jak splątany klębek nici. Pod koniec profazy
wyodrębniają się poszczególne chromosomy oraz zanika błona jądrowa.
Metafaza. W stadium metafazy chromosomy kurczą się naclal i
izlsładają się v płaszczyźnie rówńiko - ej komórki, a więc w
jednakowej odległości od bieg,znów. Taki układ chromosomów nazywamy
płytką równikową. Równocześnie do centromerów chromosomów
przyczepiają się nici wrzeciona kariokinetycznego. Metafazą
n.azywamy więc krótki okres, - którym chromosomy znajdują się w
płaszczyźnie równikowej. adania mikroskopowe dzielącycls się
komórek człowieka wykazaly, żc stadium metafazy trwa ok. 30 minut.
Ponieważ w metafazie chromosomy znajdują się w stanie konden:;acji,
są one wtedy najłatwiejsze do obserwacji i policzenia, jak również
można określić ich charakterystyczny kształt (ryc. 4). Dlatego
chromosomy mitotyczne badamy w metafazie; a w celu zaś zatrzymania
ich w tym stadium działamy kolchicyną, która uszltadzając wrzeciono
kariokinetyczne, uńiemożliwia przejście do anafazy.
Ogólny schemat budowy chromosomu ludzkiego w stadium metafazy
przedstawiono na rycinie I. Chromosom składa się z dwóch chromatyd
połączonych centromerem.
Hyc. 4. Mitoza. Chromosomy krwinki białej w stadium metafazy.
Widoczne 46 chromosomów.
Strzałkami zaznaczone często obserwowane w czasie metafazy wspólne
ułożenie obok siebie chromosomów akrocentrycznych mających tzw.
asocjacje satelitarne. Pow. 1000 X.

Anafaza. Chromatydy każdego chromosomu odsuwają się coraz bardziej
od siebie i z chwilą, gdy następuje podłużny podział centromeru,
rozdzielają się całkowicie. Siostrzane chramatydy są przesuwane
przez nici wx'zeciona kariokinetycznego (zaczepione na centromerze)
w kierunku przeciwległych centrosomów. Każdy z chromosomów
rozszezepił się więc 4statecznie na dwie chromatydy i jedna z nich
wędruje do jednego bieguna komórki, druga do drugiego. Dotyrzy to
wszystkich chromosomów. W wyniku tego procesu na każdym biegunie
znajduje się połowa materiału genetycznego każdego z chromosomów,
gdyż na każdym biegunie znajduje się 46 siostrzanych chromatyd. Od
tego mnmentu chromatydy siostrzane nazywamy chromosomami
siostrzanymi.
Telofaza. W telofazie dwie grupy siostrzanych chromosomów zostają
otoczone błoną jądrwą, zachdzą również zmiany w błonie komórkowej,
które prowadzą do podziału cytoplazmy na dwie części.
Powstają dwie komórki; każda z nich, podobnie jak komórka
macierzysta, zawiera 46 chromosomów, lecz każdy z tych chromosomów
w odróżnieniu od komórki maeierzystej składa się nie z dwóch, lecz
tylko z jednej chromatydy i - co za tym idzie - zawiera jedynie
połowę tej ilości DNA, którą zawierał chromosom macierzysty.
Ponieważ jednak już przed rozpoczęciem mitozy, w wyniku syntezy
DNA, nastąpiło podwojenie DNA chromosomalnego, komórki potomne,
które wykształcają się w telofazie, zawierają ilość materialu
genetycznego równą wartości diploidalnej.

PRZEBIEG MEJOZY

Proces zapłodnienia polega na połączeniu się materiału genetycznego
dwóch gamet - plemnika i jaja; tak więc w zapłodnionym jaju, czyli
w zygocie, sumuje się materiał chromosomalny rodziców. Liczba
chromosomów w zygocie jest wprawdzie dwukrotnie większa niż w
gametach, zachowuje jednak

29
stałą dla gatunku wartość rliploidalną, ponieważ w procesie
dojrzewania gamet doszlo do zredukowania liczby chromosomów do
połowy. Taka połówkowa wartość garnituru chromosomowego nazywa się
wartością haploidalną. Zmniejszenie się do połowy liczby
chromosomów i ilości materiału genetycznego (DNA) zachodzi w
komórkach płciowych w czasie dwóch kolejnych sprzężonych ze sobą
podziałów, zwanych podżiałami redukcyjnymi albo mejozą.
Mejozą nazywamy dwa sprzężone ze sobą podziały komórkowe, w wyniku
których powstają komórki płciowe o zredukowanej do połowy liczbie
chromosomów, czyli gamety, oraz dokonuje się wymiana materiału
genetycznego między homologicznymi chromosomami.

Spermatogeneza i oogncza

fomórki płciowe przechodzące proces mejotyczny nazywają się u
kobietooeytami, a u mężczyzn - spermatocytami. Powstają one z
oogonii i spermatogon na skutek podziałów mitotycznych.
Spermabogonie i oogonie rozmnażają się kilkakrotn"e za pomocą
zwykłych podziałów mitotycznych i mają diploidalną, nie zredukowaną
liczbę chromosom"w. Spermatogonie przystępujące do podziału
mejotycznego noszą nazw spermatocytów I rzędu, a oogonie - oocytów
I rzędu.
W wyniku I podziału mejotycznego ze spermatocytu I rzędu powstają
dwa spermatacyty II rzędu, natomiast z oocytu I rzędu powstaje
oocyt II rzędu i pierwsze ciałko kierurikowe. W wyniku I i II
podziału mejotycznego powstają 4 spermatydy (które następnie
dojrzewają i stają śię plemnikami) albo jedna dojzzała komórka
jajowa i 3 ciałka kierunkowe.
Różnica między spermatogenezą a oogenezą polega na tym, że w
spermatogenezie podział cytoplazxny jest symetryczny i wszystkie
spermatydy są jednakowej wielkości, natomiast w wyniku oogenezy
powstaje duża komórka jajowa, która pz2ejmuje prawie całą
cytoplazmę i zawarte w niej substancje odżywcze, natomiast 3 ciałka
kierunkowe są małe i wkrótce wyrodnieją. Istotny jest również fakt,
że oogeneza rozpoczyna się już w czasie życia plodowego, a kończy
dopiero w okresie owulacji, tak więc jej czas trwania obejmuje od
kilkunastu do kilkudziesięciu lat, natomiast spermatogeneza
dokonuje się dopiero w okresie dojrzałości płciowej mężczyzny i
trwa 74 dni. Dlugotrwały przebieg oogenezy jest, jak się
przypuszcza, jedną z zasadniczych przyczyn tłumaczących częstsze
występowanie aberracji chromosomalnych w komórkach płciowych
starych kobiet w porównaniu z komórkami płciowymi starych mężczyzn,
co znajduje swój wyraz w częstszym występowaniu ,berracji
chromnsomlnych u dzieci staryeh matek.

Pierwszy podzia mejotyczny

Pierwszy podział mejotyczny zaczyna się od dlugo trwającej profazy,
która różni się znacznie 4d profazy mitotycznej i dla lepszego jej
opisania końieczne jest wyodrębnienie kilku stadiów (ryc. 5). W
czasie profazy zachodzi charakterystyczna i istotna dla procesu
dziedziczenia wymiana materiau genetycznego pomiędzy homologicznymi
chromosomami, zwana crossing-over.

W profazie I podziału mejotycznego wyróżniamy następujące stadia:
1) leptoten, 2) zygoten, 3) pachyten, 4) diploten i 5) diakine2ę.
W leptotenie ze zrbu jądrowego wyróżnicowuja się chromosomy w
potaci bardzo Gienich, spltanych nici.

30
W zygotenie chromosomy homologiczne zbliżają się i układają obok
siebie. Należy przypomnieć tutaj, że w garniturze diploidalnym
chromosomy pochodzące od matki i ojca tworzą pary ściśle
odpowxadających sobie chromosomów, zwanych chromosomami
homologicznymi. Homologiczne chromosomy, łączące się samorzutnie w
pary, nazywamy biwalentami.
W pachytenie homologiczne chromosomy wybitnie rubieją i zbliżają
się, przylegając do siebie na całej swej długości.
W diplotenie zaznacza się już wyraźnie rozszezepienie każdeo z
chromosomów homologieznych na dwie chromatydy, tak że każda para
chromosomów (biwalent) składa się już z 4 wyraźnych chromatyd; taki
układ nazywamy tetradą. hromatydy stają śię coraz bardziej wyraźne
i oddalają się od śiebie, pozostając z sobą w łącznnści w dwu lub
kilku miejscach, gdzie dwie chromatydy homologicznych chromosomów
krzyżują się ze śobą. Te miejsca styków i skrzyżowań nazywamy
chiazmami. W chiazmaeh następuje wzajemna wymiana odpowiadających
sol7ie odcinków pomiędzy homologicznymi chromosomami, czyli
crossing-over (ryc. 6).
Po wymianie materiału genetycznego chromosomy homologiczne nie są
już jednoznacznie chromosomami matezynymi lub ojcowskimi, gdyż
każdy zawiera geny zarówno ojcowskie, jak i matezyne.
Ostatńie stadium profazy mejotyeznej stanowi diakineza. W
diakinezie chromośomy stają się jeszeze krótsze i przygotowują śię
do metafazy I podziału dojrzewania (ryc. 7).
W metafazie tetrady układają się w środku wrzeciona
kariakinetycznego, ktbrego nici przyGzepiają się do centromerów
każdego z chromosomów.
W odróżnieniu d metafazy mitotycznej podezas metafazy mejotycznej
nie dochodzi do rozszezepienia chromosomów na chromatydy, lecz
chromoomy rozehodzą się w całości. Spośród każdej pary
homologicznych chromosomów jeden chromosom wędruje do jednego
bieguna, drugi zaś do przeciwległego bieguna, przy czym wybór
biegunów przez pośzezególne chromosomy dokonuje się losowo.
W anafaie na każdym biegunie komórki grupują się chromosomy, z
których jedne mają centromery pochodzące od matki, inne zaś - od
ojca.
W telofazie po skońezonej wgdrówce chromosomów zaczynają się
tworzyć jądra i dżieli się cytoplazma. Powstają dwie potomne
komórki o zredukowanej liczbie chromosomów. W proeesie
spermatogenezy powstają dwa spermatocyty II rzędu, w oogenezie
jeden oocyt II rzędu i jedno ciałko kierunkowe.
Różnica między podziałem mitotycznym a I podziałem mejotycznym
polega na tym, że w wyniku podziału mitotycznego powstają dwie
komórki, które, podobnże jak komórka macierzysta, mają u człowieka
4s chrnmosomów a każdy z nich składa śię z jednej tylko chromatydy.
W wyniku I podziału mejotyeznego pnwstają dwie komórki, każda z
nich ma 23 chromosomy, z których każdy składa się z dwóch
chromatyd. Istotna różnica genetyczna polega na tym, że w wyniku
podziału mitotycrnego pnłowa każdego z chromosomów dzielącej śię
komórki przeszła do komórek potomnych i dzięl;i temu mają one tę
samą informację genetyczną co komórka, z której powstały. Natomiast
w czasie I podziału mejotycznego nastąpiła wymiana odcinków mżędzy
homologicznymi chromosomami, a do potomnych komórek przeszedł w
eałości losowo jeden z każdej pary homologiczzzych chromosomów. Tak
więc dwie nowo powstałe komórki płciowe (np. dwa spermatncyty II
rzędu) różnią się pod ,vzględem informacji genetycznej zarówno w
stosunku do komórki macietystej, jak i,pomżędzy sob.

31
I podz iał mejotyczny

Lptoten Z ygoten

Pachyten Diptoten

Metafaza

Anafaz

Tetofaza

Ryc. 5

32
II podziat mejotyczny

, Metafaza

Anafaza

Telotazo

Ryc. 5. Schemat przedstawiający podział mejotyczny na przykładzie
4 chromosomów: I - pierwszy podział mejotyczny: a - leptoten,
zygoten, pachyten, diploten (widoczne crossing-over); b - metafaza,
widoczne dwie pary homologicznych chromosomów (dwa biwalenty);
anafaza, widoczne losowe rozejście się centromerów (chromosomów)
pochodzących od matki i ojca; II - drugi podział mejotyczny:
metafaza, anafaza, telofaza (wg Thompsona i Thompson -
modyfikacja).

Drugi podział mejotyczny

Bezpośrednio po I podziale mejotycznym, to znaczy bez interfazy i
bez syntezy (replikacji) DNA, następuje drugi podział mejotyczny,
którego mechanizm i przebieg jest taki sam jak w mitozie.
W profazie II podziału mejotycznego chromosomy ujawniają się jako
złożone z dwóch chromatyd. W metafazie chromosomy ustawiają się w
płaszezyźnie równikowej. a w anafazie chromatydy każdego z
chromosomów rozłączają się i rozchodzą do przeciwległych biegunów
komórki. Po podziale jądra następuje podział cytoplazmy.

3 - Zarys genetyki
3
W wyniku mejozy otrzymujemy w sperznatogenezie cztery spermatydy,
a w oogenezie jedno jajo i trzy ciałka kierunkowe.
Dwa podziały mejotyczne są często nazywane podziałami redukcyjnymi.
Po- dział pierwszy redukuje do połowy liczbę chromosomów w komórce,
podział drugi redukuje do połowy liczbę chromatyd; oba zmniejszają
ilość DNA.

Genetyczne znaezenie mejozy

Podczas mejozy komórki płciowe przekształcają się w gamety, które
mają połowę chromosomów oraz połowę informacji genetycznej komórki
somatycznej danego gatunku. Połączenie się gamet w zygotę daje w
wyniku powrót do właściwej dla danego gatunku liczby chromosomów.
Crossing-over zachodzące w profazie 1 podziału mejotycznego polega
na wymianie odcinków pomiędzy homologicznymi chromosomami. W wyniku
cros

A A a a A A a a A A a aB B b b B B b b B B b b C C c c C C c c C C
c c D d D d D d D d D d D d

Ryc. 6. Schemat crossing-over: a - pojedyncze crossing-over, b
--podwójne crossing-over, c - kilkakrotne crossing-over (wg
Suttona).

34
Ryc. 7. Prawidłowy przebieg mejozy. Chromosomy spermatocytu w
diakinezie I podziału mejotyczego. Poszczególne homologiczne
chromosomy tworzą biwalenty. Widoczne 23 biwalenty. Biwalent
płciowy XY (zaznaczony strzałką) w odróżnieniu od biwalentów
autosomalnych wykazuje połączenie "koniec z końcem".

sing-over każdy z chromosomów ma część informacji genetyeznej
każdego z homologicznych chromosomów, a więc pochodzących od ojca
i matki. Ponieważ w anafazie I podziału mejotycznego do każdego z
biegunów przechodzą centromery (chromosomy) pochodzące bądź od
ojca, bądź od matki, informacja genetyczna komórek potomnych jest
mieszaniną informacji genetycznych zawartych pierwotnie w
poszczególnych chromosomach pochodzących od obojga rodziców.
Tak więc zarówno crossing-over, jak i losowe rozejście się
homologicznych chromosomów do biegunów umożliwia wymieszanie się
informacji genetycznej ojca i matki. Powoduje to, że każdy plemnik
i każda komórka jajowa są cdmienne i że żadna nie jest kopią
informacji genetycznej komórki płciowej, z której powstała. Daje to
ogromną zmienność genotypów i powstawanie niepowtarzalnych
kombinacji genetycznych w każdej gamecie, a co za tym idzie w
zygocie, w następstwie zaś rozwój osobnika o niepowtarzalnym,
właściwym tylko jemu genotypie.

PORbWNANIE MITOZY I MEJOZY

Przekazywanie informacji genetycznej komórkom potomnym odbywa się
zarówno w czasie mitozy, jak i mejozy. Te dwa procesy różnią się
jednak zasadniczo co do funkcji genetycznej, jaką spełniają.
W czasie mitozy komórki potomne otrzymują identyczną informację
genetyczną jak komórka macierzysta, istotą bowiem tego procesu jest
powstanie komórek identycznych w stosunku do komórki macierzystej
(ryc. 3).
W wyniku mejozy powstają natomiast gamety o zredukowanej do połowy
liczbie chromosomów i cztery razy mniejszej ilości DNA w stosunku
do spermatocytów lub oocytów I rzędu. Ich informacja genetyczna
jest odmienna od tej, jaką zawierała komórka macierzysta (ryc. 8),
i z chwilą połączenia się z informacją genetyczną gamety płci
odmiennej powstaje całkowicie nowa, niepowtarzalna informacja
genetyczna nowego osobnika.

35
5 G2 M
AB G, 1
r 6 ab

AB 6,
ab 62 i 5 Gz M, Mz
Ab 6,z Ab 6 A B
0
Ab
6,iz Ab aB 6zii a B 6z a b
6z,i

; aB 6"" c,B

Ryc. 8. Schematyczne porównanie podziału mitotycznego i
mejotycznego, na przykładzie pary chromosomów nr 6 oraz alleli A,
a i B, b. Rekombinacja chromatyd w wyniku utworzenia chiazm w
przebiegu pierwszego podziału mejotycznego, zaznaczona dwiema
liniami kropkowanymi. V wyniku mitozy powstają dwie komórki potomne
- o identycznym genotypie, w wyniku mejozy - cztery komórki potomne
o odmiennych genotypach. G1 - faza pomitotyczna albo
przedsyntetyczna, Sfaza syntezy DNA, GQ - faza posyntetyczna albo
przedmitotyczna, M - mitoza, M1 - pierwszy podział mejotyczny, M -
drugi podział mejotyczny.

CHEMICZNY SKŁAD CHIZOMOSOMÓW I IOLA DNA
Chromosomy pod względem chemicznym składają się z dwóch
zasadniczych substancji: kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) oraz
histonu (białko). Te dwie substancje, występujące mniej więcej w
tej samej ilości, tworzą ok. 90/o suchej masy chromosomów.
Pozostałe 10% to kwas rybonukleinowy (RNA) oraz białka
niehistonowe.

T a b e 1 a 5. Skład kwasów nukleinowych - RNA i DNA

Cytoplazma kwas
rybonukleinowy (RNA) Pentoza D-ryboza
Pirymidyny cytozyna, uracyl Puryny adenina, guanina

Jądro

kwas
dezoksyrybonukleinowy (DNA) D-dezoksyryboza cytozyna, tymina

36
ł4 A

FPFPF F I I I I I A G T C C II II II II II T C A G G I I I I I
PFPFPFP - PF

A T T- A T---A

C G C CG AGACTC G AGACTC C A G A C T C G A G A T C T G A G C T C T
G A G C
ł ł T CT GAGC T CT CG
T AGACTCGAGACTCG C T CT GA G C T CT GA G C

Ryc. 9. a - model DNA zaproponowany przez Watsona i Cricka,
skladający się 2 dwóch helis; b - schematyczne przedstawienie
tańcucha DNA składającego się z dwóch pasm, których zasadniczy
szkielet stanowi pentoza (P) oraz fosforan (F), natomiast adenina
i tymina oraz cytozyna i guanina leżą pomiędzy tymi pasmami; c -
cząsteczka DNA oraz jej replikacja przedstawiona w dolnej części
ryciny. Z wraca uwagę ułożenie adeniny naprzeciw tyminy oraz
guaniny naprzeciw cytozyny. W wyniku replikacji powstają dwa
identyczne tańcuchy DNA; d - schematyczne przedstawienie replikacji
DNA.

37
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA) są
złożone z nukleotydów, które w wyniku hydrolizy rozpadają się na
zasadę azotową (pirymidynę - cytozynę lub uracyl albo purynę) -
adeninę lub guaninę, cukier (pentozę) i kwas fosforowy. Nukleotydy
są więc estrami fosforanowymi N-glikozydów zasad azotowych.
Stwierdzano występowanie czterech zasad azotowych i dlatego sądzono
dawniej, że cztery nukleotydy tworzą jedną cząsteczkę kwasu
nukleinowego. Obecnie wiadomo, że jedna cząsteczka kwasu
nukleinowego zawiera wiele nukleotydów, a istnienie sekwencji
(kolejności) nukleotydów w łańcuchu DNA stwarza możliwość powstania
praktycznie nieograniczonej zmiennośći w budowie DNA.
RNA, podobnie jak DNA, zbudowany jest z nukleotydów. Różnica między
obu kwasami polega na radzaju pentozy wchodzącej w skład
nukleotydów - w RNA jest to ryboza, a w DNA dezoksyryboza; ponadto
w RNA zamiast tyminy występuje uracyl (tab. 5). RNA składa się z
jednego łańcucha, natomiast DNA - z dwóch.
Watson i Crick (1953) wykazali, że cząsteczka DNA jest zbudowana z
dwu łańcuchów polinukleotydowych owiniętych wokół wspólnej osi i
tworzących podwójną spiralę. Spirala ta jest utrzymywana wiązaniami
wodorowymi pomiędzy zasadami obu pasm. Wiązania te występują
jedynie między adeniną (A) a tyminą (T) oraz guaniną (G) i cytozyną
(C) (ryc. 9). Ten swoisty wzór tworzenia się wiązań wodorowych
warunkuje komplementarność sekwencji nukleotydów w łańcuchach DNA
tworzących podwójną spiralę.
Liczne spostrzeżenia i badania doświadczalne wykazały, że DNA jest
substancją, w której jest zakodowana informacja genetyczna. DNA
występuje prawie wyłącznie w jądrze, a ilość DNA w każdej komórce
diploidalnej w obrębie tego samego gatunku jest stała. W komórkach
haploidalnych ilość ta ulega redukcji do połowy.
DNA jest obecny w każdym żywym organizmie z wyjątkiem niektórych
wirusów (u wirusów tych stwierdza się obecność RNA i w nim zapisana
jest informacja genetyczna). DNA jako przenośnik informacji
genetycznej ma dwie zasadnicze funkcje. Po pierwsze w jego budowie
zakodowany jest zapis genetyczny określający syntezę specyficznych
białek, a po drugie ma on zdolność samopowielania, czyli
odtwazzania podczas syntezy swych wiernych kopii, co znajduje
odzwierciedlenie w replikacji chromosomów. Zdolność do replikacji,
którą ma DNA, jest podstawową cechą materii ożywionej.
Chemiczna replikacja materiału chromosomowego oraz fizyczne
rozdzielenie się dwóch chromosomów potomnych stanowią dwa odrębne
procesy. Replikacja dokonuje się w czasie interfazy - w wyniku
syntezy DNA, natomiast rozdzielenie się chr4mosomów potomnych
zachodzi w czasie podziału komórki.

ItEALIZACJA INFOftMACJl GENETYCZNEJ

Przez pojęcie informacji genetycznej rozumiemy swoisty zapis cech
dżiedzicznych ustroju w budowie chemicznej cząsteczki, która jest
podłożem zjawisk dziedziczności. Liczne badania wykaały, że
istnieje podstawowy związek pomiędży metabolizmem a
dziedzicznością. Swoiste, dziedzicznie przekazywane cechy
metabolizmu zależą od białek o właściwściach enzymatycznych.
Funkcja biologiczna tych białek zależy od swoistej i
niepowtarzalnej sekwencji wchodzących w ich skład aminokwasów.
Związek hemiczny, w którym byłaby "zakodowana" informacja o
sekwencji aminokwasów w białkach, byłby więc nośnikiem cech
dziedzicznych rganizmu.

38
T a b e 1 a 6. Hod genetyczny. Trójki nukleotydów mRNA
odpowiadające poszcze- gólnym aminokwasom

Litera w pozycji Druga pozycja
Trzecia pierwszej U G pozycja

U Fen Ser Tyr Cys U
Fen Ser Tyr Cys C
Leu Ser stop stop A
Leu Ser stop Try G
C Leu Pro His Arg U
Leu Pro His Arg C
Leu Pro Gln Arg A
Leu Pro Gln Arg
A Ile Tre Asn Ser U
Ile Tre Asn Ser C
Ile Tre Liz Arg A
Met* Tre Liz Arg
G Wal Ala Asp Gli U
Wal Aln Asp Gli C
Wal Ala Glu Gli A
Wal Ala Glu Gli G

Skróty aminokwasów:

Ala - alanina Glu - kwas glutaminowy Arg - arginina Gli - glicyna
Asn - asparagina His - histydyna Asp - kwas asparaginowy Ile -
izoleucyna Cys - cysteina Leu - leucyna Fen - fenyloalanina Lys -
lizyna
Gln - glutamina Met - metionina

Pro - prolina Ser - seryna Thr - treonina Try - tryptofan Tyr -
tyrozyna
Wal - walina
stop - przerwanie syntezy łańcucha
*AUG - rozpoczęcie syntezy
Skrbty nukleotydów zawierających: A - adeninę, C - cytozynę, G -
guaninę, Uuracyl.

Badania doświadczalne wykazały, że funkcję taką spełnia właśnie
DNA. Cztery rodzaje nukleotydów stanowią znaki kodu genetycznego.
Trzy przylegające do siebie nukleotydy tworzą podstawową jednostkę
kodu - tzw. kodon, którego informacja przekazana na kodon mRNA
(tab. 6) powoduje włączenie określonego aminokwasu w określone
miejsee łańcucha polipeptydowego.
Wiele aminokwasów kodowanych jest przez więcej niż jeden kodon.
Okre= ślamy to niezbyt fortunnie, mówiąc, że kod genetyczny jest
"zdegenerowany". Tak na przykład fenyloalanina kodowana jest
zarówno przez UUU, jak i przez UUC, a kodonami dla seryny są UCU,
UCC, UCA, UCG, AGU i AGC. Istniejące obecnie dane wskazują, że
kiedy dwa pierwsze nukleotydy są identyczne, a trzecim jest uracyl
lub cytozyna, to w obydwu przypadkach kodowany jest ten sam
aminokwas. Często również adenina i guanina mogą być tak samo
zamienione. Zjawisko.,degeneracji" nie ogranicza się jednak tylko
do równoważności nukleotydów występujących na trzecim miejscu.
Wydaje się np., że leucyna może być kodowana zarówno przez UUA i
UUG, jak i przez CUU, CUC, CUA i CUG.
"Degeneracja" kodu, a zwłaszcza wystgpująca często na trzecim
miejscu równoważność cytozyny i uracylu oraz guaniny i adeniny,
pozwala zrozumieć fakt, że różna częstość ich występowania,
stwierdzana u odmiennych orga

39
nizmów, nie powoduje większych zmian w składzie aminokwasowym
białek. Z kolei zaś analiza swoistych białek nie wykazała korelacji
między składem aminokwasów a miejscem danego organizmu na drabinie
ewolucyjnej.
Funkeję przenośnika informacji genetycznej spełnia tzw.
informacyjny kwas rybonukleinowy, syntetyzowany na matrycy DNA i
dzięki temu komplementarny w składzie zasad do transkrybowanej nici
DNA. Informacyjny kwas rybonukleinowy, zwany również matrycowym RNA
(ang.: messenger - posłańcowy RNA - mRNA), przenosi więc informację
genetyczną z DNA jądra komórkowego do cytoplazmy (ryc. 10).

Ryc. 10. Schematyczne przedstawienie transkrypcji (przepisania)
informacji genetycznej na nić mRNA, a następnie translacji
(przetłumaczenia) jej na sekwencję aminokwasów w procesie tworzenia
białka.

Poza mRNA w syntezie biorą udział dwie inne frakcje kwasu
rybonukleinowego : przenośnikowy (ang. : transfer RNA - tRNA) oraz
rybosomalny RNA (rRNA).
Gdy zaczyna się aktywacja genu, wówczas dwa łańcuchy DNA
rozdzielają się. Jeden z nich służy jako matryca, na której zaczyna
syntetyzować się nić mRNA, która jest komplementarna (dopełniająca)
w stosunku do przepisywanej nici DNA. Informacja strukturalna
zawarta w DNA zostaje przepisana na nić mRNA; nazywamy to
transkrypcją (ryc. 10). Następnie z jądra komórki mRNA przechodzi
do cytoplazmy, gdzie łączy się z rybosomami, tworząc tzw. polisomy,
które są miejscem syntezy białka.
W cytoplazmie znajdują się wolne aminokwasy; stwierdzono istnienie
20 różnych aminokwasów. Aminokwasy ulegają aktywacji i tworzą
przejściowy związek z przenośnikowym RNA (tRNA). Rola tRNA polega
na związaniu określonego wolnego aminokwasu (stąd tyle rodzajów
tRNA, ile rodzajów aminokwasów w białkach) i przeniesieniu tego
aminokwasu na odpowiednie miejsce na matrycy mRNA - przy czym
odbywa się to od odcinka 5' do odcinka 3' (określanych tak zależnie
od tego, czy reszta kwasu fosforowego w nukleotydach jest związana
z pentozą w pozycji C5 czy C3). Nazywamy to translacją, tzn.
przekładem informacji genetycznej z sekwencji zasad purynowych i
pirymidynowych na sekwencję aminokwasów. Ułożone obok siebie

ł'w odpowiedniej sekwencji aminokwasy łączą się między sobą, dając
w wyniku eząsteczkę speeyficznego białka, w którym sekwencja
aminokwasów jest określona przez mRNA, a pośrednio przez DNA jądra
komórkowego (ryc. 11).
Przeważająca większość genów składa się z segmentów kodujących
określone aminokwasy - nazywanych egzonami, oraz z segmentów nie
kodujących aminokwasów - nazywanych sekwencjami interweniującymi
lub intronami (INT). Funkcja intronów nie jest jeszcze poznana.
Pierwotny mRNA, podobie jak DNA, zawiera introny, jednak przed
przejściem z jądra do eytoplazmy, mRNA ulega modyfikacji - przez
dodanie w miejscu 5 tzw. struktury ,CAP oraz w miejscu 3 reszt
kwasu adenilowego (AAAA) (ryc. 12).

Egzony

5' 3' NT NT

- fny mRNA
5' 3' 'tona jqdrowa CAP AAAA

Ryc. 12. Przejście mRNA z jądr CAP AAAA do cytoplazmy i jego
modyfikacja (wg Connora i Ferguson'Otuterzny m RNA CAP AAAA
-Smitha).

O ile regulacja syntezy białek została dobrze pznana u bakterii, u
których wyodrębniono geny strukturalne i regulujące, o tyle u
wyższych organizmów proces ten nie jest do tej pory wyjaśniony.
Wiadomo jedynie, że geny strukturalne wyznaczające budowę
polipeptydów tworzących określone białko są zazwyczaj zlokalizowane
obok siebie, lecz nie jest to regułą.

lVfUTACJE

Proees replikacji DNA, zapewniający identyczną informację komórkom
potomnym, jest zwykle absolutnie dokładny, lecz niekiedy może
zdarzyć się błąd - nazywany mutacją (tab. 7). Mutacja taka jest
następnie powtarzana w czasie kolejnych replikacji danego łańcucha
DNA. Trzy podstawowe typy mutacji to: mutacja punktowa, insercja
(wstawienie), delecja (ubytek).
O mutacji punktowej mówimy wówczas, gdy następuje zmiana jednej
zasady azotowej na inną zasadę azotową. W wyniku - mogą nastąpić
dwa rodzaj e mutacj i :
1. Mutacja zmiany sensu występuje, gdy jeden kodon oznaczający
aminokwas zostanie zamieniony na drugi kodon, również oznaczający
jakiś aminokwas. Mogą tu zachodzić dwie możliwości: albo powstały
w wyniku mutacji nowy kodon jest synonimowy z kodonem przed mutacją
i wtedy w składzie aminokwasowym polipeptydu nie zajdzie żadna
zmiana, albo też kodon powstający w wyniku mutacji oznacza odrębny
aminokwas i wtedy w polipeptydzie następuje w określonym miejscu
substytucja aminokwasowa.
2. Mutacja typu nonsens, gdy kodon sensowny oznaczający jakiś
aminokwas zostanie zamieniony na jeden z kodonów nonsensownych
(terminacyjnych)nie oznaczających żadnego aminokwasu, a
stanowiących sygnał zakończenia translacji. Wtedy zamiast
polipeptydu kodowanego przez dany gen powstaje krótszy, w
zależności od miejsca mutacji, fragment polipeptydu.

42
T a b e 1 a 7. Przykłady mutacji DNA (wg Connora i Ferguson-Smitha)

Kodony DNA Aminokwasy Komentarz
CAA TTC CGA CGA wal-lys-ala-ala Normalna sekwencja
CAA TTT CGA CGA wal-lys-ala-ala Mutacja punktowa bez
zamiany aminokwasu
CAA CTC CGA CGA wal-glu-ala-ala Mutacja punktowa ze
zmianą aminokwasu
CAA ATC CGA CGA wal-stop Mutacja punktowa
z przedwczesnym stop
CAA-TCC GAC GA wal-arg-leu Delecja z zamianą fazy
odczytu

Natomiast insercja lub delecja dotyczy wstawienia lub ubytku,
większej liczby zasad azotowych w DNA danego genu. Powoduje ona
mutację zmiany fazy odczytu (ang. frame shift mutation), gdy na
skutek delecji lub insercji pary, czy też większej ilości par
nukleotydów (ale nie 3 lub wielokrotności 3), następuje niezgodne
z pierwotną fazą.odczytywanie kodonów w procesie translacji.
Natomiast na skutek delecji lub insereji 3 lub wielokrotności 3 par
nukleotydów następuje ubytek lub włączenie nowych aminokwa.sów w
powstający łańcuch polipeptydawy.
To, czy mutacja genetyczna wystąpi w komórkach płciowych, czy w
komórkach somatycznych, ma zasadnicze znaczenie. Jeśli bowiem
mutacja genetyczna wystąpi w gamecie, to gdy zmutowany gen jest
typu dominującego i związany jest z określoną chorobą genetyczną -
wywoła on jej powslanie. Mutacja występująca w gamecie, zarówno
dominująca, jak i recesywna, może być przekazywana również
następnym pokoleniom. Natomiast mutacja somatyczna dotyczy jedynie
osobnika, u którego powstała i nie jest przekazywana genetycznie.

STRUKTURA CHROMATYNY

Najważniejszym składnikiem chromatyny jest DNA. Gdy kod genetyczny
został rozszyfrowany, naukowcy byli zdziwieni ogromną ilością DNA,
jaką zawiera komórka eukariotyczna. Obliczono w przybliżeniu, że
ilość DNA znajdującego się w komórce ludzkiej może zakodować od 6
do 7 milionów genów. Dalsze badania wykazały jednak, że obok DNA,
którego zapis zostaje ostatecznie przetłumaczony na sekwencję
określonych aminokwasów tworzących białko - nazywanego DNA
unikatowym, istnieje również DNA, który nie ma tej właściwości i
którego rola nie jest jeszcze poznana, określany jako DNA
powtarzalny.
DNA unikatowy tworzy tzw. euchromatynę, która może ulegać
całkowitej dekondensacji, gdyż luźny jej stan jest jednym z
warunków koniecznych do procesu transkrypcji. Euchromatyna
uwidacznia się jako odcinki słabo zabarwione w czasie badania na
prążki G (oraz mocno zabarwione w czasie badania na prążki R).
Gzęść DNA to euchromatyna, pazostała część tworzy heterochromatynę
wykazującą silną barwliwość. Heterochromatynę dzielimy na
fakultatywnąjest to chromatyna o dużym stopniu kondensacji, która
uwidacznia się np. jako chromatyna płciowa X, oraz na
konstytucyjną, która chociaż nie charakteryzuje się tak dużym
stopniem kondensacji jak chromatyna fakultatywna,
-nie ulega jednak dekondensacji jak euchromatyna.

43
PODSUMOWANIE

Zespół wszystkich genów organizmu, czyli pełny zakres jego
informacji genetycznej, nazywamy genotypem. Fenotyp natomiast jest
to zespół morfologicznych, czynnościowych i psychicznych
właściwości organizmu. Ponieważ fenotyp jest zdeterminowany
genetycznie, na jego podstawie można wnioskować o genotypie
osobnika. Brak jednak prostej zależności między genotypem a
fenotypem, m.in. dlatego, że wskutek działania mechanizmów
regulujących tylko mała część informacji genetycznej ujawnia się w
fenotypie osobnika.
Informacja genetyczna zapisana jest w postaci sekwencji nukleotydów
cząsteczek DNA wchodzących w skład chromosomów. Informaeja zawarta
w cząsteczkach DNA zostaje przekazana na kwas rybonukleinowy
(mRNA), spełniający funkcję matrycy, na której powstają łańcuchy
polipeptydowe białek.
Przekazywanie informacji genetycznej komórkom potomnym odbywa się
zarówno w czasie mitozy, jak i mejozy. Te dwa procesy różnią się
jednak zasadniczo co do funkcji genetycznej, jaką spełniają.
III. Chromosomy człowieka i ich aberracje

Krzysztof Boczkowski

Termin "chromosomy" został wprowadzony przez W. Waldeyera w 1888 r
w związku z ich zdolnością zabarwiania się barwnikami. Już na
przełomie XIX i XX wieku zdobyczą nauk biologicznych było wiele
istotnych odkryć dotyczących budowy chromosomów oraz ich roli w
przekazywaniu cech dziedzicznych. Dopiero jednak dokonany w ciągu
ostatnich 30 lat postęp w zakresie technik cytogenetycznych
umożliwił łatwe i pewne określenie ich liczby, kształtu i budowy.

LICZBA I KSZTAŁT CHROMOSOMÓW

W 1956 r. Tijo i Levan, badając chromosomy mitotyczne w stadium
metafazy, wykazali bezspornie, że liczba chromosomów u człowieka
wynosi 46. Badania te, wykonane na komórkach somatycznych, w tym
samym roku zostały potwierdzone przez Forda i Hamertona badaniem
chromosomów mejotycznych. Każdy gatunek roślin i zwierząt ma stałą
i charakterystyczną dla siebie liczbę chromosomów, która jest
jednakowa u wszystkich normalnych osobników danego gatunku; np.
człowiek ma 46, koń 64, a osioł 62 chromosomy. Niekiedy zdarza się,
że w części komórek osobnika występuje nieprawidłowa liczba
chromosomów. Powstaje wtedy mozaika chromosomalna, tzn. stan. w
którym w organizmie występują dwie lub kilka linii komórkowych, z
których każda ma inną liczbę chromosomów. W ten sposób w jednym
organizmie, w obrębie jednej lub też kilku tkanek, stwierdzamy np.
45, 46 i 47 chromosomów; niekiedy w jednej tkance, np. w skórze,
występuje 45 chromosomów, a w innej, np. we krwi, 47 chromosomów.

KSZTAŁT CHROMOS OMbW

Ogólny schemat budowy chromosomu ludzkiego przedstawia rycina 13.
Kształt chromosomu określa się zwykle przez podanie, w jakiej
pozycji znajduje się centromer, który dzieli chromatydy na dwa
odcinki, zwane ramionami. Odcinki te w zależności od ich długości
naz,ywa się ramionami krótkimi albo długimi. Tak więc zarówno
ramiona krótkie, jak i długie składają się z leżących naprzeciw
siebie odcin.ków obu chromatyd. Chromosom, w którym centromer
znajduje się w polożeniu środkowym, nazywa się metacentrycznym,
jeżeli natomiast centromer znajduje się nie w środku, lecz bl:sko
nieg#. to chromosom taki nazywamy chromosomem submetacentrycznym
(ryc. 13). Chromosom z centromerem położonym blisko końca nazywamy
akrocentrycznym,

45
Ramiona Ramiona Ryc. 13. Różne kształty chromokrótkie krótkie
somów: metacentryczny, submetacentryczny, akrocentryczny. Strzałka
przerywana wskazuje pozycję centromeru. Ramiona Ramiona dTugie
dTugie

Metacentryczny Submeta - Akrocentryczny
centryczny

jeżeli natomiast centromer znajduje się na samym końcu chromosomu,
nazywamy go telocentrycznym. Wśród chromosomów człowieka można
wyróżnić kształty metacentryczne, submetacentryczne i
akrocentryczne, natomiast w prawidłowym garniturze ehromosomalnym
człowieka brak jest chromosomów telocentrycznych. Pozycja
centromeru w chromosomie może być wyrażona jako wartość liczbowa,
którą stanowi stosunek (czyli iloraz) długości ramion długich do
krótkich. Stosunek ten jest większy od 1 w chromosomach
akrocentrycznych i submetacentrycznych, natomiast w chromosomach
metacentrycznych będzie on wynosił 1. Długość chromosomu wyrażamy
jako odsetek łącznej długości wszystkich chromosomów garnituru
haploidalnego z chromosomem X. Na końcach ramion krótkich
chromosomów akrocentrycznych mogą występować tzw. satelity.
Satelity są małymi fragmentami chromosomu, oddzielonymi od reszty
przez nie barwiący aię odcinek, który nazywa się przewężeniem
wtórnym.

PRAWIDŁOWY KARIOTYP CZŁOWIEKA

Chromosomy człowieka klasyfikujemy zgodnie z zasadami opracowanymi
przez międzynarodowe konferencje - w Denver w 1960 r., w Londynie
w 1963 r., w Chicago w 1966 r., w Paryżu w 1971 r. oraz Sztokholmie
w 1977 r. Konferencje te zostały zwołane w celu opracowania zasad
klasyfikacji chromosomów. Jako kryteria przyjęto względną wielkość
chromosomów w stosunku do innych chromosomów z tej samej komórki
oraz ich kształt zależny od położenia centromeru. Poszczególne pary
autosomów (chromosomów somatycznych) oznaczono numerami od 1 do 22
i podzielono na 7 grup - od A do G (ryc. 14). Grupa A (nr 1 - 3) :
duże, prawie metacentryczne. Grupa B (nr 4 - 5) : duże,
submetacentryczne. Grupa C (nr 6 - 12): średniej wielkości,
submetacentryezne. Grupa D (nr 13 - 15): średniej wielknści,
akrocentryczne. Grupa E (nr 16 - 18): średniej wielkości, prawie
metacentryczne (nr 16) oraz małe submetacentryczne (nr 17 - 18).
Grupa F (nr 19 - 20): małe, prawie metacentryczne. Grupa G (nr 21 -
22): małe, akrocentryczne. Wszystkie wymienione powyżej
chromosomy, oznaczone liczbami arabskimi, nazywamy autosomami.
Chromosomy płciowe oznaczono symbolami X i Y.

4B
Grupa A. Chromosomy nr I - 3. Trzy pary tej grupy są łatwe do
odróżnienia.. Para 1 jest największą parą w garniturze
chromosomalnym. Ma ońa często wtórnF, przewężenie w okolicy
centromeru. Para pierwsza jest prawie metacentryczna. Para 2
bardziej submetacentryczna, natomiast para 3, podobnie jak para 1,
równieżprawie metacentryczna. Grupa B. Chromosomy nr 4 - 5. Dwie
pary dają się łatwo odróżniE od pozostałych chromosomćw na
podstawie swej wielkości oraz charakterystycznego położenia
submetacentrycznego. Jednak odróżnienie tych dwóch par od siebie
jest w większości komórek praktycznie niemożliwe bez użycia metod
prążkowych. Niekiedy spotyka się komórki, w których jedna z par,
tzn. 5, jest wyraźnie mniejsza. Grupa C. Chrog-nosomy nr 6 - 12
oraz chromosom x. Najtrudniejsze do ułożenia w pary i ponumerowania
są chromosomy z grupy C; właściwe ich ułożenie wymaga zastosowania
metod prążkowych. Na Konferencji Londyńskiej przyjęto, że zależnie
od wielkośc", cztery najbardziej metacentryczne pary chromosomów w
tej grupie powinny mieE numery 6, 7, 8 oraz 11. Na konferencji w
Denver przyjęto, że chromosom X jest najbardziej podobny do pary 6.
Należy jednak zaznaczyE, że badania autoradiograficzne Bishop i
wsp. (1965), jak również obserwacje innych badaczy, wykazały, że
wielkość ehromosomu X jest bardzo zmienna i niekiedy odpowiada on
wielkością parze 6 niekiedy natomiast nawet parze I1. Ogólnie
przyjmuje się, że oba chromosomy X są naj= bardziej metacentryczne
w grupie C. Grupa D. Chromosomy nr 13 - 15. Są to duże
akrocentryczne chromosomy. Para 13 jest największa, natomiast para
15 najmniejsza w tej grupie: Chromosomy tej grupy mają satelity na
końcu ramion krótkich. Grupa E. Chromosomy nr 16 - I8. Para 16 jest
łatwa do odróżnienia na podstawie swojej prawie metacentrycznej
budowy. Często stwierdza się duże różnice w wielkości
homologicznych chromosomów pary 16.

47

Ryc. 14. Kariotyp żeński 46,XX; prążki G.
Yary 17 - 18 są submetacentryczne i odróżnienie ich od siebie jest
możłiwe #prawie wyłącznie na podstawie metod prążkowych. Grupa F.
Chromosomy nr 19 - 20. Są to małe, metacentryczne chromosomy.
Odróżnienie poszczególnych par jest prawie niemożłiwe bez
zastosowania metod . prążkowych. Grupa G. Chromosomy nr 21 - 22. Są
to małe, akrocentryczne chromosomy. Posiadają one satełity.
Podobnie jak ehromosomy grupy D, chromosomy grupy G w stadium
metafazy często leżą obok siebie oraz obok chromosomów grupy D, jak
gdyby połączone satełitami. Chromosomy 21 są mniejsze niż
chromosomy nr 22. Chromosom płciowy Y. Chromosom Y jest małym,
akrocentrycznym chromosomem, podobnym do autosombw z grupy 21 - 22.
Morfologicznie może on różniE się od chromosomów z grupy 21 - 22
pod względem wielu cech. Jest on zwykle dłuższy niż chromosomy z
grupy 21 - 22. W odróżnieniu od chromosomów z grupy 21 - 22 nie ma
on satelitów. Jego ramiona krótkie są zwykle krótsze niż w grupie
21 - 22 i nie mają przewężeń. Jego ramiona długie, zarówno w
hodowlach z kolchicyną, jak i bez kolchicyny, wykazują
charakterystyczne ułożenie równoległe, w odróżnieniu od chromosomów
z grupy 21 - 22, których ramiona długie są rozsunięte pod kątem.
CzęśE dystalna ramion długich w badaniu pod mikroskopem
fluorescencyjnym wykazuje wyraźną fluorescencję.

Kariogramem nazywamy zestaw (narysowanych lub sfotografowanych)
wszystkich chromosomów jednej dowolnie wybranej komórki,
uszeregowanych według umownych zasad, np. zależnie od długości,
polożenia centromeru i innych. Kariogramy wykonane z losowo
wybranych komórek mogą różnić się między sobą na skutek istnienia
artefaktów (zgubienia chromosomu), mozaicyzmu itp. Z tych względów
chcąc określić kariogram występujący najczęściej i typowy dla
danego osobnika, należy wykonać zawsze kilka kariogramów. Kariogram
typowy i reprezentatywny dla danego osobnika nazywamy kariotypem.
W przypadku mozaiki chromosomalnej kariotypem nazywamy dwa lub
kilka kariogramów reprezentujących typowe populacje komórek jednego
osobnika. Kariotyp reprezentuje całośe obrazu chromosomalnego
danego osobnika lub nawet gatuńku. Termin idiogram używa się
jedynie do wykresu kariotypu opartego na pomiarach chromosomów z
kilku lub dużej liczby komórek.

ABERRACJE CHROMOSOMÓW I ICH POWSTAWANIE

Zmiany genetyczne w komórce mogą dotyczyć jedynie pojedynczego genu
lub też grupy genów (odcinka chromosomu), jak również całego
chromosomu lub kilku chromosomów. Anomalie chromosomalne nazywamy
zwykle aberracjami chromosomalnymi. Dzielimy je na strukturalne i
liczbowe. Do najlepiej poznanych czynników powodujących aberraeje
chromosomalne należy promieniowanie jonizujące oraz wiele
substancji chemicznych, zwlaszcza tych, które wywierają również
dzialanie cytostatyczne. Punktem wyjścia w powstaniu aberracji
strukturalnych jest żazwyczaj przerwanie ciaglości jednego lub
kilku chromosomów, nazywane również złamaniem chromosomu. Ułamany
fragment chromosomu może być wyeliminowany z komórki w czasie jej
podziału albo polączyć się z chromosomem macierzystym czy z innyni.
Tak więc w wyniku złamania chromosomu może nastąpić: calkowita
utrata ułamanej części (delecja), przestawienie odcinków chromo

48
somu (inwersja), przemieszczenie odcinka chromosomu do innego
chromosomu (translokacja) i inne. W wyniku działania czynników
szkodliwych mogą powstać również inne zmiany strukturalne, jak:
pęknięcia chromatyd, widoczne w postaci pustej przestrzeni między
dwoma odcinkami chromosomów, połączenie się siostrzanych chromatyd,
chromosom kolisty, chromosom z dwoma centromerami (chromosom
dicentryczny), który zawiera dwa centromery w wyniku skrzyżowania
się chromatyd itp. Aberracje liczbowe powstają zwykle w wyniku
nie;prawidłowego podziału komórkowego. Występowanie anomal
liczbowych i strukturalnych chromosomów prowadzi do powstania
nieprawidłowej informacji genetycznej w wyniku niewłaściwej liczby
genów, nieprawidłowego ich ułożenia lub dysproporcji między liczbą
poszczególnych genów.

ABERRACJE STRUKTURALNE

Aberracje strukturalne polegają na ńieprawidłowej budowie
chromosomu. Aberracje liczbowe, podobnie jak aberracje
strukturalne, mogą powstać w każdym okresie życia komórki. Jednak
największe prawdopodobieństwo ich wystąpienia istnieje w okresie
podziału komórki, gdy chromosomy potomne przechodzą do nowo
powstających komórek. Bardzo drobne aberracje strukturalne nie są
możliwe do uchwycenia przy obecnej technice badania
cytogenetycznego, nawet przy użyciu technik prążkowych. Poniżej
zostaną omówione najczęściej spotykane aberracje strukturalne.
Powstają one przeważnie w wyniku przerwania ciągłości chromosomu,
a więc odłamania się odcinka chromosomu. Taki odłamany odcinek może
połączyć się ponownie z tym samym lub innym chromosomem, co
powoduje powstanie inwersji, translokacji lub duplikacji. Odłamany
odcinek może również zostać całkowicie utracony przez komórkę.

Inwersja

Jeżeli nastąpi odwrócenie jakiegoś odcinka chromosomu, tak że geny
leżą na nim w porządku odwrotnym, niż to było pierwotnie, nazywamy
to inwersją (ryc. 15). Chociaż w takim chromosomie znajduje się ten
sam materiał gene

F D

g C G H

F D

B C G H

F D

C G H

Ryc. 15. Inwersja (paracentryczna). Podwójne złamanie chromosomu i
ponowne złączenie się odłamanej części, lecz w niewłaściwych
miejscaćh, spowodowało powstanie inwersji (w# Thompsona i
Thompson).

4 - Zarys genetyki
49
tyczny, działanie genów może być zmienione wskutek żch nowej
pozycji (efekt pozycji). Inwersja paracentryczna (acentryczna)
powstaje wtedy, gdy dwa punkty inwersji mieszczą się w obrębie
jednego ramienia chromosomu. Inwersja perycentryczna (eucentryczna)
powstaje wtedy, kiedy dwa punkty inwersji mieszczą się w różnych
ramionach chromosomu i odcinek, który uległ inwersji, zawiera
centromer.

Translokacja

Translokacją nazywamy przemieszczenie się fragmentu chromosomu w
inne miejsce tego samego chromosomu lub innego chromosomu, jak
również połączenie się dwóch chromosomów. Tak więc translokacja
jest wynikiem delecji części chromosomu i połączenia się ułamanej
części z tym samym lub z innym chromosomem (ryc. 16) lub
przemieszczenia się ż przyczepienia jednego chromosomu do drugiego.

Ryc. 16. Translokacja między dwome niehomo)ogicznymi chromosomami.
W wyniku jej powstat duży chromosom (zawierający prawie caly
materiat genetyczny) oraz bardzo mały chromosom (wg Suttona).

Możemy wyróżnić translokacje intrachromosomalne - wewnętrzne oraz
translokacje interchromosomalne - przeniesienle odcinka z jednego
chromosomu do drugiego (transpozycja), lub też wzajemną wymianę
odcinków między chromosomami (t. wymienna, t. wzajemna). Wymianę
odcinków między homologicznymi chromosomami określa się jako
siostrzaną, a między niehomologicznymi chromosomami - jako
zewnętrzną. Siostrzane transpozycje prowadzą do
intrachromosomalnych duplikacji w jednym z chromosomów
homologicznej pary, a jednocześnie do delecji translokowanego
odcinka w drugim z nich. Translokacja wzajemna (reciprocal
translocation) może być asymetryczna (aneucentryczna) lub
symetryczna (eucentryczna). W pierwszym wypadku powstaje jeden
chromosom dicentryczny i drugi acentryczny, a w drugim obydwa
translokowane chromosomy są monocentryczne. Translokacje całych
ramion polegają na tym, że całe (lub prawie całe) ramiona
chromosomów zostają przemieszczone Iub wymienione. Na skutek tego
procesu jeden chromosom akrocentryczny (A) i drugi chromosom
metacentryczny (B ł C) mogą ulec zmianie na jeden nowy chromosom
metacentryczny (A ł B) i drugi chromosom telocentryczny (C) lub z
dwóch chromosomów metacentrycznych (A ł B i C ł D) mogą powstać dwa
inne (A ł C i B ł D). Szczególne wypadki translokacji całych ramion
stanowią: połą

50
czenia centrycme (tzw. translohacje robertsonowshie), dysocjacje i
połączenia tandemowe. Najważniejsze z nich są połączenia
centryczne, powstające w wyniku połączenia się ramion długich dwóch
chromosomów akrocentrycznych, tworzących w ten sposbb jeden
chromosom metacentryczny lub submetaeentryczny, mający najezęściej
złączone z sobą dwa centromery (chromosom dicentryezny). Drobny
fragment, który nie został włączony do nowo powstałego chromosomu,
zawierający satelity obu chromosomów, lecz nie mający centromeru -
zostaje zwykle utracony przez komórkę w czasie jej podziału.
Odwrotny proces, podezas którego dwa chromosomy metaeentryczne
(jeden duży, a drugi mały) tworzą - w wyniku translokacji - dwa
chromosomy akrocentryczne, nazywamy dysocjacją.

Duplihacja

O duplikacji mówimy wówezas, gdy nastąpi translokacja fragmentu
jednego chromosomu do drugiego chromosomu homologicznego. Powoduje
to w rezultacie duplikację części informacji genetycznej, gdyż te
same geny występują dwukrotnie w jednym chromosomie. Istnieją
rbwnież inne mechanizmy powstawania duplikacji.

Delecja
Utratę części chromosomu nazywamy delecją. Ułamany fragment
chromosomu zostaje zwykle utracony w czasie podziału kombrkowego,
bo jeżeli nie ma eentromeru, to nie przyczepia się do niego w
czasie metafazy włókno wrzeciona kariokinetycznego. Tak więc
badaniem cytogenetycznym z reguły stwierdzamy jedynie chromosom z
delecją, a nie możemy stwierdziE odłamanego acentrycznego fragmentu
(ryc. 17).

C D A B

Ryc. 17. Delecja terminalna. Odłamany iragment - jako nie mający
centromeru - został całkowicie utracony przez komórkę.

Odcinki niektórych chromosombw wykazują szezególną łamliwość, np.
odcinki chromosomów: 2q13, 6p23, 9q32, 12q13, 20p11 oraz Xq27 (ryc.
18). Objawy kliniczne związane z łamliwością dotyczą jedynie Xq27,
gdyż - jak podają statystyki - do 10o/o mężezyzn przebywających w
zakładach dla umysłowo upośledzonych to chorzy z zespołem łamliwego
chromosomu X; spotyka się rbwnież umysłowo upośledzone kobiety -
nosicielki tej aberracji. Natomiast przyeentromerowe pęknięcie
ramion długich autosomu nr 2 jest ciekawe z tego względu, że
chromosom ten u ludzi powstał z połączenia dwdeh chromosombw
akroeentryeznych występujących u małp, jak goryle, szympansy=
orangutany.

Ryc. 18. Diagram chromosomów ludzkich, z zaznaczonymi miejscami
łamliwymi: 2q13, 3p21, 6p23, 7p11, 8q22, 9p21, 9q32, l0q23, llql3,
llq#3, 12q13, 16p12, 16q23/24, 20p11 i Xq27, otwarta strzałka obok
16q22 - oznacza miejsce wrażliwe na działanie interferonu,
natomiast długa strzałka obok I0q25 - oznacza pęknięcie uwidacz=
niające się przy zastosowaniu BrdU (Yassarge i Schmidt).

52
#hromosom kolisty

W wyniku delecji obu końcowych odcinków chromosomu, nowo powstałe
zakończenia chromosomu mogą wzajemnie się połączyć, co spowoduje
powstanie kolistego chromosomu.
ftyc. 19. Chromosom kolisty. W wyniku delecji obu końcowych
odcinkdw chro# D #, mosomu nowo powstałe zakońezenia chromosomu
połączyły się wzajemnie, co spowodowało powstanie kolistego LG
chrcmosomu.
Chromosom kolisty może powstać dopiero gdy oba zakończenia
chromosomu zostaną odłamane, gdyż tylko wtedy końce chromosomu
łączą się (ryc. 19).

Izochromosom

Izochromosom powstaje wskutek nieprawidłowego, poprzecznego
podziału centromeru chromosomu macierzystego. Tak więc izochromosom
składa się tylko

PraWidiowy NieprnwidTo#.vy
podz ia T cent romeru podz ia1cenfromeru
4 4
Metafoza
I I
Ir

Replikacja inastepna metnbzo

Normalne łzoehromosomy chromo5omy

Ryc. 20. Powstanie izochromosomów w wyniku nieprawidłowego,
poprzecznego podziału centromeru chromosomu macierzystego.

53
albo z ramion krótkich, albo z ramion długich (ryc. 20). Powoduje
to w na- stępstwie brak genów zawartych w utraconych ramionach oraz
podwójną liczbę genów ramion, które zostały podwojone.

ABERRACJE LICZBOWE

Liczba chromosomów w dojrzałych komórkach płciowych, czyli
gametach, wynosi u człowieka 23. Jest to liczba haploidalna i
oznaczamy ją zwykle literą n. Zespół chromosomów w komórkach
somatycznych oraz w komórkach płciowych przystępujących do podziału
mejotycznego składa się z chromosomów pochodzących w połowie od
matki, a w połowie od ojca. Ten zespół 46 chromosomów nazywa się
diploidalny i oznaczamy go - 2n. Nieprawidłowości liczbowe mogą
wystąpić w komórkach płciowych w czasie pierwszego i drugiego
podziału mejotycznego lub w okresie życia zarodkowego. Wydaje się,
że w przeważającej większości mają one swoje źródło w
nierozdzielności (non-disjunction) par chromosomów w czasie mejozy.
Aberracje liczbowe dają w wyniku poliploidalny lub aneuploidalny
garnitur chromosomalny.

Poliploidia

Garnitur chromosomalny z liczbą chromosomów, która jest prostą
wielokrotnością tz i większa niż 2#, nazywa się poliploidalnym (69
chromosomówtriploidalny, 92 chromosomy - tetraploidalny itp.).
Przyczyną poliploidii są czynniki uniemożliwiające prawidłowy
rozwój komórki. Jednym z nich jest np. oziębienie, które powoduje
powstawanie komórek z poliploidalną liczbą chromosomów.

Aneuploidia

Garnitur chromosomalny określamy jako aneuploidalny, jeżeli liczba
chromosomów nie jest prostą wielokrotnością n. Aneuploidię
polegającą na braku jednego chromosomu w garniturze diploidalnym
nazywa się monosomią. Obecność jednego dodatkowego chromosomu
określa się jako trisomię. Jeżeli w garniturze diploidalnym
występują dwa dodatkowe homologiczne chromosomy, to taki stan
nazywamy tetrasomią. Obecność dwóch dodatkowych, niehomologicznych
chromosomów nazywamy podwójną trisomią. Trisomie są najczęściej
występującymi aberracjami chromosomalnymi, gdyż stanowią one ponad
50o/o aberracji chromosomalnych występujących u płodów z poronień
samoistnych oraz 67o/o u noworodków. Problem, czemu trisomie
powodują zmiany fenotypowe, może być najlepiej wyjaśniony przez
nieprawidłowości rozwoju płodowego. Wydaje się, że zasadniczą
przyczyną powstawania anomalii nie jest nadmiar określonych genów,
lecz ogólne zaburzenia we wzajemnym działaniu genów, gdyż różne
trisomie powodują wiele podobnych podstawowych nieprawidłowości w
rozwoju płodu. Aneuploidia powstaje w czasie nieprawidłowego
podziału komórkowego mitotycznego lub mejotycznego, w wyniku
nierozdzielności lub utraty chromosomu w anafazie. O
nierozdzielności (non-disjunction) mówimy wówczas, gdy w anafazie
mitozy lub mejozy obie chromatydy jednego lub kilku chromosomów nie
rozdzielają się i przechodzą łącznie do jednego z biegunów. W
rezultacie jedna z ko

54
mórek uzyskuje o jeden lub kilka chromosomów więcej, natomiast
druga traci je i zwykle ginie. Utrata w anafazie (loss at anaphase)
powstaje prawdopodobnie z powodu uszkodzenia wrzeciona
kariokinetycznego. Jedna z chromatyd nie nadąża za innymi do
bieguna komórkowego i ostatecznie zostaje całkowicie utracona. W
rezultacie powstaje komórka, która nie ma jednego z chromosomów.
Nieprawidłowości chromosomalne - zarówno w wyniku nierozdzielności
jak i utraty w anafazie - powstałe w komórkach płciowych mgskich
lub żeńskich powodują, że zygota wykazuje nadmiar lub brak
chromosomów; tak więc nieprawidłowości te określamy jako monosomie
lub trisomie. Jeżeli natomiast nierozdzielność lub utrata w
anafazie wystąpią już po zapłodnieniu komórki jajowej, powstaje
tzw. mozaika chromosomalna. Istnieją wtedy w jednym organizmie dwie
linie komórkowe lub więcej, z których każda ma inną liczbę
chromosomów. W wyniku utraty w anafazie powstaje mozaika z jedną
tylko nieprawidłową linią komórkową. Natomiast w wyniku
nierozdzielności w okresie zarodkowym powstaje mozaika z dwiema lub
więcej nieprawidłowymi liniami komórkowymi. Należy pamigtae o tym,
że w przypadku istnienia mozaiki chromosomalnej może np. w tkankach
pochodzenia ektodermalnego występować

XX

PoazioT
P#awidTowy

XX XX

Ryc. 21. a - schematyczne przedstawienie powstania mozaiki
45,X/46,XX w wyniku utraty w anafazie jednego z chromosomów X, w
przebiegu mitozy w olsresie zarodkowym; b - schematyczne
przedstawienie powstania mozaiki 45,X/46,XY w wyniku utraty w
anafazie jednego z chromosomów Y, w przebiegu mitozy w okresie
zarodkowym.

Ryc. 22. Schematyczne przedstawienie powstania mozaiki 45,X/
/46,XX/47,XXX w wyniku nierozdzielności chromosomów ptcioXX XW X
XXX wych w czasie mitozy w okresie zarodkowym. Pierwszy podział
prawidlowy, drugi (jednej z koPodziaT mórek) nieprawidłowy (nierozn
ieprawidTowy dzielność).

55
inny kariotyp niż w tkankach pochodzenia mezodermalnego,
entodermalnego lub mezenchymalnego; w celu uzyskania pełnego
rozpoznania należy więc badać komórki tkanek wywodzących się z
różnych listków zar:dkowych. Jeśli np. zostanie utracony jeden z
chromosomów płciowych, to powstaje w ustroju mozaika z jedną
nieprawidłową linią komórkową: 45X/46,XX lub 45,X/46,XY (ryc. 21).
Natomiast w wyniku nierozdzielności chromosomów płciowych w okresie
bruzdkowania w zarodku żeńskim może powstae mozaika X/XXX * lub
X/XX/XXX, a w męskim X/XXY *, X/XY#XXY i inne (ryc. 22).

ZAPISYWANIE WYNIKÓW BADAl# T CYTOGENETYCZNYCH

W związku z koniecznością odpowiedniego i szybkiego przygotowania
danych cytogenetycznych do analizy statystycznej przyjęto jednolity
system zapisywania wyników badań cytogenetycznych oraz podzielono
zarówno ramiona krótkie, jak i długie chromosomów na odcinki
oznaczone dwoma cyframi. W przypadku braku jednego z chromosomów
płciowych przyjęto zapis 45,X. W przypadku obecności trzech
chromosomów X - zapis 47,XXX. W przypadku obecności czterech
chromosomów płciowych - zapis 48,XXXX lub 48,XXXY lub 48,XXYY. W
przypadku mozaiki przyjęto zapis:
45,X/46,XY (skrótowo zapiszemy jako X/XY lub XO/XY)
46,XX/46,XY (skrótowo zapiszemy jako XX/XY).
W przypadku braku u osobnika z dwoma chromosomami X jednego z
chromosomów, np. z grupy D, przyjęto zapis: 45,XX,-D (w razie
obecności dwóch chromosomów płciowych X - płeć żeńska) lub 45,XY,-D
(w razie obecności chromosomów płciowych XY - płeć męska). W razie
obecności u osobnika z dwoma chromosomami X dodatkowego chromosomu
z grupy D przyjęto zapis 47,XX,-#-. Jeżeli można z całą pewnością
określić, że brakujący lub też dodatkowy chr#mosom jest np. nr 13,
to przyjmuje się zapis 45,XX,-13 (w razie braku chromosomu) lub
zapis 47,XX,#-13 (w wypadku dodatkowego chromosomu). Podobnie u
osobnika z chromosomami płciowymi XY zapis będzie wyglądał
45,XY,-13 lub 47,XY,-ł-13. Zwiększenie długości ramion długich
jednego z chromosomów nr 1 w kariotypie męskim zawierającym 46
chromosomów, zapiszemy jako: 46,XY lq-#-. Natomiast kariotyp
zawierający 47 chromosomów, w którym dodatkowy chromosom nr 14 ma
zwiększoną długość ramion długich, zapiszemy jako: 47,XY,-f- 14q#-.
Izochromosom oznaczamy literą i. Ramiona krótkie zaznaczymy literą
p, ramiona długie literą q. Chromosom kolisty - literą r. Tak więc
obecność izochromosomu ramion krótkich chromosomu X zapiszemy w
kariotypie zawierającym jeden normalny chromosom X jako 46 X,i(Xp).
Natomiast izochromosom ramion długich chromosomu X jako 46,X,i(Xq)
lub skrótowo X,i(Xq). Izochromosom dicentryczny ramion długich X
zapiszemy jako 46,X,dic i(Xq), natomiast pojedynczy izochromosom
ramion długich chromosomu X oznaczamy jako i(Xq). Delecję ramion
długich chromosomu X zapiszemy jako 46,XX,de1(Xq) (skrótowo 46,XXq-
lub XXq-) nlbo dokładniej 46,XX,de1(Xql3), co oznacza, że delecja
wystąpiła w odcinku 13 ramion długich.

# Jeżeli mozaika powstała w czasie pierwszego podziału zygoty

56
z ś

',

, ,
, ;

9 z ;
z,

1 2 3 4 5 6

z,

p , .
, , , .

.J v
v v

:3 #

11 12

, , v v , ,

z ;
z ; z ; :, ; #,

13 14 15 16 17 18

', q ,

19 20
21 22 Y

Prqżki G i Q # Prqżki R

Ryc. 23. Schemat kariotypu z zaznaczeniem poszczególnych odcinków
chromosomów,. uwidocznionych metodami prążkowymi. Ryc. 24. Schemat
chromosomu X z duplikacja pra- wie catych ramion dlugich i delecją
prawie całych ramion krótkieh.

11-. q ter

q ter-. p 11

Pojedynczy chromosom X z delecją ramion krótkich oznaezamy jako Xp-
, .a pojedynczy chromosom 5 z taką samą delecją jako 5p-. Delecję
ramion długich chromosomu nr 21 zapiszemy jako 46,XY,de1(21q) #(lub
skrótowo 46,XY,21q-). Chromosom kolisty X zapiszemy jako 46,X,r(X),
natomiast chromosom kolisty w grupie np. D jako 46,XX,r(D).
Translokację oznacza się literą t, po niej następuje nawias, w
którym są #zapisane chromosomy objęte translokacją. Jeżeli jest to
translokacja zrównoważona i oba chromosomy są obecne, to zapiszemy
ją: 46,XY,t(4p-;13q-ł-) - w wypadku przemieszczenia się fragmentu
ramion krótkich chromosomu 4 do ramion długich chromosomu 13 lub
46,XY,t(4p-f-;13q-) - w wypadku przemieszczenia się fragmentu
ramion długich chromosomu 13 do ramion krótkich chromosomu 4. Gdy
w wyniku translokacji następuje połączenie się dwóch chromosomów,
tak że powstaje z nich jeden nowy chromosom, stosujemy zapis:
45,XX,-13, -21-f-t(13q;21q). Oznacza to, że w kariotypie tym
stwierdza się brak jednego #chromosomu 13 oraz jednego chromosomu
21. W wyniku połączenia się ich ramionami długimi powstał nowy
chromosom, oznaczony jako 13q;21q. Ostateczna liczba chromosomów
jest więc 45. Zastosowanie techniki fluorescencyjnej oraz innych
metod prążkowych pozwoliło na uwidocznienie poszczególnych odcinków
chromosomów, wykazują#cych odmienną barwliwość, i dzięki temu
umożliwiło dokładną identyfikację poszczególnych chromosomów oraz
ich aberracji strukturalnych. W celu podzielenia zarówno ramion
długich, jak i krótkich na poszczególne odcinki, #przyjęto, aby
cyfrą 1 oznaczać te odcinki, które są położone przy centromerze,
natomiast dalsze, kolejnymi liczbami - 2, 3 itd. (ryc. 23).
Skomplikowane zapisy, które w wyniku stosowania metod prążkowych
umożliwiają oznaczanie poszczególnych fragmentów chromosomów,
przedsta#wiono na przykładzie czterech konkretnych kariotypów,
stwierdzonych u czterech pacjentów badanych z powodu zaburzeń
płodności: trzech kobiet oraz j ednego mężczyzny. U pierwszej z
kobiet, z kariotypem 46,X,dup(X) (qter-.łpll ::qll-#qter),

'58
fragment, który uległ duplikacji, jest stosunkowo duży, gdyż
obejmuje ramiona długie od ich zakończenia terminalnego do części
qll (ryc. 24). Jednocześnie złamanie i utrata części dystalnej
ramion krótkich chromosomu X nastąpiła w miejscu pll, a więc prawie
cała długość ramion krótkich została utracona. Tak więc chromosom
z duplikacją obejmuje całe ramiona długie oraz część ramion
krótkich aż do miejsca pll, w którym nastąpiło złamanie co
zapisujemy, zgodnie z Konferencją Paryską (1971) qter--#pll. Z
chromosomem tym połączył się fragment chromosomalny dający
duplikację, składający się z części ramion długich od zakończenia
terminalnego do miejsca qll - co

14
Ryc. 25. Kariotyp z translokacją chromosomów nr 10 i II (wg
Boczkowskiego i Mikkelsen).

Ryc. 26. Schemat translokacji chromosomów nr 13 i 14.

59
zapisujemy: qll--łqter. Miejsce złamania i ponownego połączenia się
chromosomów zaznaczamy podwójnym dwukropkiem :.. U drugiej z
kobiet, z kariotypem 46,X,dup(X) (qter-łp21: :#2l#qter), fragment,
który uległ duplikacji, jest mniejszy, gdyż obejmuje część ramion
długich od ieh zakończenia terminalnego do części q21. Jednocześnie
złamanie ż utrata części dystalnej ramion krótkich chromosomu X
nastąpiły w miejscu p21, a więc tylko mniejsza część ramion
krótkich została utracona. U trzeciej z kobiet stwierdzono kariotyp
46,XX,t(10;11) (q21;q23), który można zapisać również jako:
46,XX,t(10;11) (lOpter-alOq21::llq23-#llqter; Ilpter-
j11q23::l0q2l#lOqter). Oznacza to, że pęknięcia nastąpiły w
dystalnych odcinkach chromosomów nr 10 i 11, przy czym dystalne
fragmenty chromosomów, które uległy oderwaniu, dokonały
translokacji naprzemiennej, tzn. z chromosomem nr 10 połączył się
mały fragment chromosomu nr I1, natomiast z chromosomem nr 11
połączył się fragment chromosomu nr 10 (ryc. 25). U mężczyzny
natomiast stwierdziliśmy kariotyp 45,XY,t(13q;14q), który można
zapisać również jako: 45,XY,t(13;14) (13qter#cen-łl4qter). Oznacza
to, że stwierdzono jedynie 45 chromosomów, gdyż dwa chromosomy
akrocentryczne z grupy D, nr 13 i 14, połączyły się ze sobą w
okolicy centromeru, dając w wyniku duży, prawie metacentryczny
chromosom, zawierający informację genetyczną ramion długich zarówno
chromosomu nr 13, jak i chromosomu nr 14 (ryc. 26). Natomiast
ramiona krótkie obu chromosomów zostały najprawdopodobniej
utracone. Chromosomy, których nie możemy zaklasyfikować do żadnej
z grup, ozna= czamy skrótem #n,ar (marker). Dotyczy to również
fragmentów chromosomalnych, które mają centromer. Fragmentów
chromosomalnych nie mających centromeru nie wliczamy dn ogólnej
liczby chromosomów i oznaczamy jedynie skrótem ace (acentric).
Chromosomy pochodzenia matczynego oznaczamy skrótem n'tat
(maternal); natomiast pochodzenia ojcowskiego skrótem pat
(paternal).

Poniżej jeszcze raz zostaną podane wymienione skróty

ace (acentric) acentryczny
ż (isochromosome) izochromosom
#n.ar (marker) marker
r#at(maternal) matczyny pat (paternal) ojcowski
p ramię krótkie q ramię długie
T (ring) chromosom kolisty
t (translocation) translokacja
, rozdziela chromosomy lub ich fragmenty w aberracjach
strukturalnych# obejmujących więcej niż jeden chromosom . złamanie
. . złamanie i połączenie
-# lub - przed chromosomem = naddatek lub ubytek liczby chromosomów
-#- lub - za chromosomem = naddatek lub ubytek części chromosomu

Poszczególne techniki prążkowe oznaczane są następującymi skrótami:

Q prążki Q
QF prążki # - fluorescencja
QFQ prążki Q - fluorescencja -f- mepakryna QFH prążki (# -
fluorescencja -#- Hoechst 33258 G prążki G

60
#'E' prążlsi G - trypsyna
GTG prążki G - trypsyna -# Giemsa
GAG prążki G - kwas octowy -# solanka -#- Giemsa
C prążki C
#B prążki C - wodorotlenek baru
CHG prążki C - wodorotlenek baru -# Giemsa
R prążki R
RF prążki R - fluorescencja
RFA prążki R - fluorescencja #- oranż akrydyny
RH prążki R - podgrzewanie
ftHG prążki R - podgrzewanie #- Giemsa
RB prążki R - BrdU
RBG prążki ft - BrdU #-- Giemsa
RBA prążki R - BrdU -j- oranż akrydyny

Szczegółowe dane dotyczące zapisów aberracji chromosomalnych
znajdzie Czytelnik w "Cytogenetics and Cell Genetics" tom 21, nr 6,
1978, a nowsze dane związane z metodami prążkowymi w "Cytogenetics
and Cell Genetics" tom 31, nr 1, 1981.

METODY BADAl VllA CHROMOSOMÓW

Szybki postęp w badaniu chromosomów człowieka był możliwy dzięki
udoskonaleniu technik cytogenetycznych, dokonanym w początkach lat
pięćdziesiątych. Szczególne znaczenie miało zastosowanie kolchicyny
używanej od dawna w cytogenetyce roślin, do zatrzymania mitozy w
czasie metafazy, oraz użycie płynów hipotanicznych w celu lepszego
rozproszenia chromosomów #łytki metafazalnej. Stosując te techniki
Tijo i Levan w 1956 r. wykazali, że prawi"łowa liczba chromosomów
w komórce ludzkiej wynosi 46. W 1970 r. Casperson i wsp.
zastosowali do badania chromosomów człowieka technikę
fluorescencyjną, umożliwiającą identyfikację poszczególnych
chromosomów. Technika ta umożliwiła również wykrycie w jądrach
komórek męskich jasno fluoryzującej grudki chromatyny, powstającej
w wyniku silnej fluorescencji ramion długich chromosomu Y,
określonej jako ciałko Y. Od 1971 roku pojawiło się wiele tzw.
technik prążkowych, umożliwiających identyfikację wszystkich
chromosomów człowieka przez odpowiednie przygotowanie preparatów,
barwionych następnie barwnikiem Giemsy lub innymi barwnikami;
metody te nie wymagają tak drogiej aparatury, jak technika
fluorescencyjna. Zastosowanie tych metod umożliwia coraz
dokładniejsze mapowanie chromosomów człowieka. Badanie chromosomów
jest dokonywane najczęściej w leukocytach z krwi obwodowej,
fibroblastach i komórkach szpiku kostnego. Najłatwiejsze jest
badanie chromosomów w szpiku kostnym, gdyż materiał ten nie wymaga
zakładania hodowli komórk#wej, ponieważ w szpiku kostnym znajduje
się duża liczba komórek w stanie podziału. Jednak pobieranie szpiku
jest trudne i bolesne dla pacjenta i nie może być zalecane,
szczególnie w przypadkach, w których jest konieczne powtórzenie
badania. Badanie garnituru chromosomalnego w komórkach skóry wymaga
natomiast założenia kilkutygodniowej hodowli. Z tego powodu
najdogodniejszym i najcztściej stosowanym badaniem jest ho"owla
leukocytów z krwi obwodowej. Prawie wszystkie techniki hodowli
leukocytów z krwi obwodowej opierają się na metodzie opublikowanej
przez Moorheada i wsp. w 1960 r. Są to zarówno makrometody, do
wykonywania których pobieraxny ok. 5 ml krwi, jak i mikrometody,
umożliwiająee założenie hodowli z ilości krwi nie przekraczającej
0,1 ml. Po hodowli, trwającej trzy doby, wykonujemy preparaty,
które oglądamy z zastosowaniem średniego powiększenia mikroskopu;
z chwilą gdy natrafimy na płytkę metafazalną, w której chromosomy
są odpowiednio rozproszone, liczymy chromosomy w dużym
powiększeniu. Jeżeli w komórce chromosomy są szczególnie dobrze
rozproszone, to dokonujemy bardziej szczegółowej ich analizy,
bezpośrednio spod mikroskopu, lub wykonujemy zdjęcie fotograficzne.
Analizę rozpoczyna się zwykle od najmniejszych chromosomów.
Rozpoczynamy ją od grupy G, następnie dokonuje się analizy grupy F,
E, D, a potem grupy B i A. Chromosomy z grupy C, jako
najtrudniejsze do zidentyfikowania, pozostawia się na koniec
badania. Oprócz metody rutynowej stosuje się barwienie barwnikiem
Giemsy odpowiednio przygotowanych preparatów, co pozwala na
uwidocznienie wzorów prążkowych chromosomów, tzw. prążków G, C i R,
lub badanych w mikroskopie fluorescencyjnym prążków Q. Podstawą
barwienia prążkowego (z wyjątkiem prążków Q) jest denaturacja
niektórych odcinków chromosomów, które w jej wyniku wykazują
odmienną barwliwość niż pozostałe odcinki.

PODSUMOWANIE

Liczba chromosomów w diploidalnym garniturze człowieka wynosi 46.
Najważniejszymi kryteriami klasyfikacji chromosomu są: długość
chromosomu w stosunku do długości innych chromosomów danej komórki,
pozycja centromeru oraz wzór prążkowy chromosomu. Chromosomy
dzielimy na siedem grup, które oznaczamy literami alfabetu od A do
G. Poszczególne pary autosomów są oznaczone od 1 do 22, chromosomy
płciowe symbolami X i Y. Aberracje chromosomalne mogą powstaE
zarówno w komórkach płciowych (w czasie pierwszego lub drugiego
podziału mejotycznego), jak i we wczesnym okresie życia
zarodkowego. Momentem, w którym występują najczęściej, jest podział
komórki, zarówno mejotyczny, jak i mitotyczny. Aberracje
chromosomalne możemy podzieliE na liczbowe i strukturalne.
Najczęściej spotykanymi aberracjami strukturalnymi są: inwersja,
delecja, translokacja i duplikacja. Aberracje liczbowe powstają
najczęściej w wyniku nierozdzielności i charakteryzują się brakiem
jednego z chromosomów lub obecnością dodatkowego chromosomu.
Badanie cytogenetyczne wykonujemy u osób, u których podejrzewamy
istnienie aberracji chromosomalnej. Wykonywanie ich natomiast we
wszystkich jednostkach chorobowych uwarunkowanych genetycznie jest
niecelowe, gdyż przeważająca większość z nich jest spowodowana
mutacją genu, a w związku z tym niewykrywalna badaniem
cytogenetycznym. IV. Aberracje chromosomów p#ciowych

Krzysztof Boczko#ski

W celu powiązania aberracji chromosomalnych z patogenezą zespołów
chorobowych, w których zostały one stwierdzone, można posługiwać
się dwiema: metodami. Pierwsza z nich polega na zgrupowaniu chorych
z pewnym określonym zespołem klinicznym i wykonaniu u nich badań
cytogenetycznych; następnie szukaniu powiązań między typami
aberracji chromosomalnych, które# udało się stwierdzić, a różnymi
formami klinicznymi danego zespołu. Druga metoda polega na
zgrupowaniu wszystkich osób, u których stwierdzono określoną
anomalię chromosomalną (np. kariotyp 45,X), w celu przeanalizowania
u nich pewnych określonych parametrów; pozwala to zrozumieć
znaczenieokreślonej aberracji chromosomalnej dla rozwoju płciowego,
zahamowania wzrostu itp. W niniejszym rozdziale został wybrany
pierwszy sposób opisu materiału klinicznego i cytogenetycznego.
Wydaje się to celowe dlatego, że lekarz jest z natury rzeczy lepiej
zorientowany w zagadnieniach klinicznych niż cytogenetycznych i w
związku z tym bardziej dogodne jest dla niego grupowanieł materiału
według cech klinicznych. Ponadto dla klinicysty ważne jest
stwierdzenie, jaki typ aberracji chromosomalnej charakteryzuje dany
zespół chorobowy. Najpierw opisane zostaną zespoły związane z
obecnością dodatkowego chromosomu płciowego, a więc: zespół
Klinefeltera, mężczyini XYY oraz kobiety XXX, a następnie osoby, u
których stwierdza się brak drugiego chromosomu płciowego we
wszystkich lub w części komórek, a więc kobiety z zespołem Turnera.
Aberracje strukturalne chromosomu X nie zostały wyodrębnione jako
zespół chorobowy, gdyż nie tworzą one takiego zespołu, a występują
zarówno u kobiet z zespołem Turnera. jak i niekiedy u pacjentek z
czystą dysgenezją go= nad oraz u pacjentek badanych z powodu
bezpłodności lub zaburzeń płodności. Najczęściej stwierdzane
mozaiki chromosomów płciowych to: 45,X/46,XX; 46,XY/47,XXY;
45,X/46,XY. Pierwsza z tych mozaik została omówiona w zespole
Turnera, a druga w zespole Klinefeltera. Natomiast mozaika
45,X/46,XY występuje najczęściej w zespole mieszanej dysgenezji
gonad oraz w obojnactwie męskim, chociaż opisano również przypadki
normalnie zbudowanych,. choć bezpłodnych, mężczyzn, u których
nieznaczny procent badanych komórek wykazywał komponent 45,X.
Większość przypadków obojnactwa prawdziwego oraz żeńskiego lub
męskiego nie jest związana z aberracjami chromosomów i dlatego
stwierdza się u nich najczęściej prawidłowy kariotyp: żeński - w
obojnactwie żeńskim oraz# prawdziwym, a męski - w obojnactwie
męskim.

63:
^GENETYCZNA DETEIf.MINACJA PŁCI

=#zynnik męski jest decydujący zarówno w determinacji, jak i w
różńicowaniu płci u człowieka i u innych ssaków. Płeć zostaje
zdeterminowana w momencie żapłodnienia i zależy od tego, jaki
plemnik wniknął do komórki jajowej: czy był to plemnik z
chromosomem Y - determinujący płeć w kierunku męskim, czy z
chromosomem X - determinujący płeć w kierunku żeńskim. Decydujące
znaczenie chromosomu Y w męskiej determinacji płci zostało
udowodnione w 1959 r. przez Jacobs i Stronga oraz Forda i wsp. na
podstawie #badań cytogenetycznych w zespole Klinefeltera. Autorzy
ci stwierdzili bowiem, że w wypadku kariotypu 47,XXY lub mozaiki
46,XX/47,XXY następuje męski rozwój osobnika. Dalsze badania
cytogenetyczne wykazały, że nawet w wypadku kariotypu 48,XXXY lub
49,XXXXY rozwój osobnika następuje w kierunku męskim. Tak więc
obecność ehromosomu Y decyduje ło męskim rozwoju.

Antygen H-Y Jqdra pTodowe
O S

Hormon
#- anty-Mlierowski # o# ó P Sf
m OS#
P#O

Wewngtrzne i zewn#trzne m#skie narzqdy pTciowe

Komórki podporowe (Sertolego) Komórki śródmiqższowe jqdra (Leydiga)

Ryc. 27. Schemat męskiego rozwoju płciowego. Pod wpływem antygenu
H-Y wydzielanego przez komórki podporowe, następuje różnicowanie
pierwotnych gonad w jądra. Powstale w wyniku tego działania jądra
płodowe zawierają komórki podporowe, wydzielające hormon anty-
Mllerowski oraz komórki śródmiąższowe, wydzielające testosteron -
maskulinizujący #rewnętrzne narządy płciowe, oraz powstały z
testosteronu dihydrotestosteron - maskulinizujący zewnętrzne
narządy płciowe.

W latach siedemdziesiątych przebadano antygen H-Y. Badania te
wykazały, :że antygen H-Y jest odpowiedzialny za różnicowanie
pierwotnej gonady w kierunku męskim (ryc. 27). Dalsze badania
potwierdziły związek antygenu H-Y z obecnością tkanki jądrowej.
Stwierdzono mianowicie, że u wszystkich osobników, którzy mają
jądra lub gonadę obojnaczą (ovotestżs), można wykryć antygen H-Y,
niezależnie od tego, czy badaniem cytogenetycznym stwierdza sig
nich obecność chromosomu Y, czy też nie. Z drugiej strony, u
osobników, u których nie wykształciły się jądra, bardzo rzadko
udaje się wykazać antygen H-Y. Natomiast ohecność antygenu H-Y
xnożna stwierdzić nawet wtedy, kiedy osobnik, który już nie ma
jąder, mial je jednak w pewnym okresie swego życia, np. w
przypadkach anorchizmu (tab. 8). Antygen H-Y jest białkiem
związanym z błoną komórkową i wykazujE zdolność wiązania z
komórkami somatycznymi - zarówno XY, jak i XX a specyficznym
receptorem jest Q-mikroglobulina. Natomiast komórki płciowt

#64
T a b e I a 8. Występowanie anty#enu H-Y

ObecnośE tkanki
jądrowej i antygenu H-Y

Normalni mężczyźni XY
Zespół Klinefeltera Mężczyźni XX
Mężczyźni z mozaiką XO/XY lub XX/XY Obojnactwo prawdziwe
XX
Obojnactwo męskie Zespół niewrażliwości
na androgeny

Brak tkanki
drowej i obec ośE Brak morfo enez Brak morfo enezy jądrowej i obec-
jądrowej i brak antygenu H-Y nośE antygenu H-Y antygenu H-Y

anorchizm agonadyzm
czysta dysgenezja gonad XY (forma H-Y+)

normalne kobiety
XX, nosicielki
autosomalnej recesywnej
mutacji
dysgenezja gonad XXp- lub
Xi(Xq)
zespół Turnera
XO

normalne kobiety XX
czysta dysgenezja gonad XX
czysta dysgenezja gonad XY
(forma H-Y-)

zarówno męskie, jak i żeńskie nie mają zdolności wiązania tego
antygenu. Dalsze badania potwierdziły przypuszczenia, że gen
odpowiedzialny za wytwarzanie antygenu H-Y jest umiejscowiony
autosomalnie. Lau i wsp. (1986 r stwierdzili, że locus tego genu
znajduje się w chromosomie nr 6. Sugeruje t # że chromosom Y, a
ściślej mówiąc część proksymalna jego ramion krótkichjest
odpowiedzialna jedynie za regulację ekspresji autosomalnego genu
antygenu H-Y. Chromosom Y zawiera więc tylko gen regulujący dla
antygenu H-Y i dlad gyczy to za ó b ma k# m żcz omosomu Y mogą
wykazywać ten antygen: ę yzn XX, jak i kobiet z układem chromosomów
płciowych 45,X, 45,X,i(Xq) oraz del(Xp) - a więc tych, które nie
mają tygen H-ytkeh h k mn Y# W powyższych przypadkach stężenie
aniejsze niż u normalnych mężczyzn, co wskazuje, że rozwój
pierwotnej gonady jako jądra jest związany 2 odpowiednim stężeniem
antygenu H-Y. Chromosomy płciowe możemy więc podzielić na: 1)
euchromatyczny chromosom - X oraz 2) heterochromatyczne chromosomy
- Y i X. Euchromatyczny chromosom X występuje zarówno w garniturze
chromosomaln m żeńskim jak i męskim. Natomiast występujący u
osobników żeńskich drugi, heterochromatyczny chromosom X ulega
unieczynnieniu i jest widoczn w o staci grudki chromatyny płciowej.
Na uwagę zasługuje fakt, że zaró no hete ychromatyczny chromosom X,
jak i chromosom Y, wykazują asynchronię sw ch wzorów prążkowych, w
odróżnieniu od wszystkich pozostałych chromosomów, których czas
replikacji DNA jest ściśle określony i wza emnie zs n chronizowany.
j yGe 1 b g y w ł eńie w o# aniem pierwotnej gonady w jajnik mogą
być u omatycznym chromosomie X lub również w nie ulegających
inaktywacji miejscach heterochromatycznego chromosomu X lub i mogą
leżeć w którymś z autosomów albo w kilku autosomach. Nie potrafimy
obecnie wyłączyć żadnej z tych dwóch możli#vości. Dla dalszego
rozwoju jajników oraz pełnej oogenezy konieczny jest u człowieka
drugi heodb wa n# tyczny chromosom X. Różnicowanie pierwotnej
gonady w jądro y natomiast pod wpływem chromosomu Y. Chromosom Y
zawiera jednak tylko gen kontrolujący produkcję antygenu H-Y.
Genetyczna determinacja ptci powoduje w warunkach fizjologicznych
zróżnicowanie pierwotnej gonady w kierunku męskim lub żeńskim.
Dalszy rozwój płciowy wiąże się z czynnością hormonalną płodowych
gonad. Jądra B - Zarys genetyki
płodu, dzięki wydzielanym przez siebie substanejom hormonalnym,
odgrywają podstawową rolę w różnicowaniu płciowym w kierunku
męskim. Substaneje hormonalne płodowych jąder powodują bowiem
kolejno zróżnicowanie w kierunku męskim wewnętrznych i zewnętrznych
narządów płciowyeh, a następnie ośrodków mózgowych, i to zarówno
tych, które kierują wydzielaniem przysadki. jak i tych, z którymi
wiąże się zachowanie reprodukcyjne i niereprodukcyjne. W razie
braku czynników hormonalnych płodowych jąder rozwój zewnętrznych i
wewnętrznych narządów płciowych odbywa się w kierunku żeńskim,
ustala się również żeński typ ośrodków nerwowych podwzgórza,
kierujących wydzielaniem przysadki, jak również ośrodków związanych
z zachowaniem reprodukcyjnym i niereprodukcyjnym. Żeńskie hormony
płciowe łożyska oraz jajników płodowych odgrywają w tych procesach
jedynie pomocniczą rolę. U człowieka, podobnie jak u większości
ssaków, różnicowanie narządów płciowych w kierunku męskim odbywa
się więc pod wpływem substaneji hormonalnych wytwarzanych przez
jądra płodowe. Natomiast różnicowanie w kierunku żeńskim jest
samoistne, tzn. dokonuje się prawie bez wpływu czynników
działających z zewnątrz na narządy płciowe, jest więc genetycznie
zakodowane w tkankach narządów płciowych ssaków.

CHROMATYNA PŁCIOWA

Barr i Bertram w 1949 r. wykryli w jądrach komórek osobników
żeńskich zasadochłonną grudkę chromatyny, która swoją wielkością i
zbitością wyróżnia się wśród innych grudek chromatyny jądrowej.
Grudkę tę nazywamy chromatyną płciową lub chromatyną płciową X
(niekiedy nazywa się ją również ciałkiem Barra). Grudka taka nie
występuje lub prawie nigdy nie występuje w jądrach komórek męskieh.
W niniejszym podręezniku określenia: chromatyna płciowa, chromatyna
płciowa X i ciatko Barra, używane są jako synonimy i określają
chromatynę płciową, powstałą w wyniku heterochromatyzacji
chromosomu X. Natomiast w jądrach komórek męskieh Pearson i wsp. w
1970 r. stwierdzili istnienie jasno fluoryzujacej grudki. która
powstaje w wyniku silnej fluoresceneji części dystalnej ramion
długich chromosomu Y. Grudkę tę nazwano ciałkiem Y.

CHROMATYNA PŁCIO#'PA X
Chromatynę płciową X bada się najezęściej w rozmazach z nabłonka
jamy ustnej lub w leukocytach krwi obwodowej, choć można ją również
stwierdzić w komórkach niemal wszystkich innych tkanek organizmu.
Dogodnym materiałem do badań chromatyny płciowej noworodków jest
owodnia. U normalnej kobiety odsetek komórek w rozmazach z jamy
ustnej, w których stwierdza się chromatynę płciową, wynosi ponad
20o/o. W piśmiennictwie podane są również inne wartości tego
odsetka u normalnych kobiet, co tłumaczy się różnicami w technice
badań poszezególnych autorów. W patologicznych przypadkach można
stwierdzić aberracje w chromatynie płciowej, które mogą być
jakościowe - mniejsza lub większa niż normalnie grudka chromatyny
płciowej albo ilościowe - obecność dwóeh lub więcej grudek
chromatyny płciowej w jednej komórce. Określenie chromatyny
płciowej X jest istotnym wstępnym krokiem w badaniu garnituru
chromosomalnego (ryc. 28). Jest to najprostsza, ehociaż pośrednia,
metoda wykrywania aberracji chromosomu płciowego X. Ryc. 28.
Chromatyna płciowa X w jądrze komórki z nabłonka jamy ustnej
(zazna- czona strzałką).

itariotyp Fenotyp

XO ZespóT Turnera

0
XY .ó Normalny mgżczyzna

0
XX Normalna kobieta XYY ZespóT Klineteltera XXX Kobieta XXX

Ryc. 29. Związek pomiędzy chromosomem X i chromntyną ptciową X.

Bralc chromatyny płciowej, poza normalnymi osobnikami męskimi z
kariotypem 46,XY, stwierdza się w przypadkach aberracji
chromosomalnych z następującymi kariotypami: 45,X, 47,XYY. Jedną
grudkę chromatyny pł"owej stwierdza się nie tylko u osobników płci
żeńskiej z kariotypem 46,XX, lecz również w przypadkach z
kariotypem 47,XXY, 48,XXYY. Dwie grudki chromatyny płciowej
stwierdza się w wypadku kariotypów: 47,XXX, 48,XXXY, 49,XXXYY. Trzy
grudki chromatyny płciowej stwierdzono w kariotypach: 48,XXXX,
49,XXXXY; tak więc liczbę grudek w stosunku do liczby chromosomów
X można określić wzorem n-I (ryc. 29).

Teoria Lyon

Obecność chromatyny pł"owej w komórkach żeńskich zwróciła uwagę na
jej związek z chromosomami X. Zagadnienie tego związku zostało
wyjaśnione w teorii opracowanej przez Lyon. Zgodnie z hipotezą tej
badaczki we wczesnym

67
okresie życia płodowego (ok. 16 dnia) jeden z chromosomów X w
komórkach zarodka żeńskiego zostaje zinaktywowany (unieczynniony),
staje się heterochromatyczny i dzięki temu widoczny w postaci
grudki chromatyny płeiowej X w komórkach w okresie interfazy. Tak
więc w normalnym garniturze żeńskim czynny jest tylko jeden z
chromosomów X. Jak wiemy, w ustroju żeńskim chromosomy X różnią się
między sobą pochodzeniem: jeden z nieh powstał w matezynej, a drugi
w ojcowskiej linii komórek rozrodezyeh.

0 0 /
D \ 0 0
D 0
0 0
a / b c

ftyc. 30. VVyniki badań Lyon i wsp. (1964): a - zgodnie z losowym
unieczynnieniem jednego z chromosomów X (w jednych komórkach
pochodzenia ojcowskiego - zaznaezone prostokątem, a w innych
pochodzenia matezynego - zaznaczone kółkiem) u myszy stwierdza się
mozaikę dwóch kolorów sierści; b, c - w wypadku, gdyby inaktywacja
chromosomu X nie istniała lub tylko chromosom X matezyny czy
ojcowski uległ inaktywacji, stwierdzałoby się jednolity kolor
sierści (wg Lyon i wsp.modyfikacja).

W części komórek zarodka losowo ulega unieczynnieniu chromosom
poehodzenia matezynego Xmat (maternal), w innych natomiast -
chromosom pochodzenia ojcowskiego Xpat (paternal). W ten sposób w
ustroju żeńskim powstaje swoista mozaika, złożona z komórek X#'nat
i Xpat (ryc. 30). Inaktywacji ta jest prawdopodobnie spowodowana
metylacją DNA. Ostatnio przyjmuje się, że chodzi raczej nie o
inaktywację drugiego z chromosomów X, lecz o to, że istniejący
mechanizm aktywacji umożliwia zawsze tylko aktywację jednego
chromnsomu X; stąd wszystkie pozostałe pozostają nieaktywne,
chociaż nie są inaktywowane. Słuszność hipotezy Lyon znalazła
potwierdzenie w pracach innych badaczy, a wnioski teoretyczne z
niej wynikające wyjaśniły wiele niejasnych i spornych problemów;
można je streścić w następujących punktach: 1. Każdy unieczynniony
chromosom X uwidacznia się w postaei grudki chromatyny płciowej X.
U osobników majacych dodatkowe chromosomy X - kariotyp 4?,XXX -
stwierdzono istnienie dwóch grudek ehromatyny płciowej. Dalsze
badania wykazały, że każdy dodatkowy chromosom X jest widoczny w
postaci grudki chromatyny płciowej, np. w przypadkach z kariotypem
49,XXXXY stwierdzono obecność trzech grudek chromatyny płciowej. 2.
Ponieważ kobieta ma dwa chromosomy X, a mężezyzna tylko jeden,
teoretycznie homozygotyczna kobieta powinna np. wytwarzać dwa razy
więcej niż mężezyzna globuliny przeciwhemofilowej i dehydrogenazy
glukozo-6-fosfo ranowej, a więc substancji białkowych, których
synteza uwarunkowana jest przez geny zawarte w chromosomach X.
Fakt, że kobieta nie wytwarza tych substancji dwa razy więcej niż
mężczyzna, tłumaczy się, w świetle hipotezy Lyon, unieczynnieniem
jednego z chromosomów X kobiety. 3. U osobników żeńskich mających
dwie populacje czynnych chromosomów: Xpat (paternal) i X#n.at
(maternal) nie ujawniają się cechy recesywne sprzężone z tym
chromosomem, jak hemofilia lub ślepota na barwy. Mogłoby się
wydawać, że jeżeli jeden z chromosomów X kobiety ulega
unieczynnieniu, to ma ona tylko jeden czynny chromosom X, podobnie
jak mężczyzna. Należy jednak pamiętać o bardzo istotnej
modyfikacji. Unieczynnieniu ulega losowo jeden z chromosomów X,
pochodzący od ojca albo od matki, i to w ten sposób, że w jednych
komórkach unieczynnienie dotyczy X#n.at, a w innych Xpat. Dlatego
w organizmie kobiety tworzy się swoista mozaika czynnych Xmat i
Xpat. Możemy teoretycznie przyjąć, że jedna połowa komórek kobiety
zawiera czynny chromosom X pochodzący od ojca, natomiast druga
połowa komórek ma czynny chromosom X pochodzący od matki. Badania
autoradiograficzne wykazały, że u normalnej kobiety jeden z
chromosomów X dokonuje replikacji DNA później niż inne chromosomy
i jest to, jak się okazało, unieczynniony chromosom X, widoczny w
kształcie grudki chromatyny płciowej. Badania autoradiograficzne
wykazały ponadto, że podobnie późny czas syntezy DNA mają dodatkowe
chromosomy X, np. w przypadku kariotypu 47,XXX lub 48,XXXY. W
delecji chromosomu X stwierdza się niekiedy małą grudkę chromatyny
płciowej, natomiast w przypadku istnienia dużego chromosomu X
(izochromosom ramion długich X) stwierdza się zwykle dużą grudkę
chromatyny płciowej. Ważny zarówno z punktu widzenia genetyki
teoretycznej, jak i genetyki medycznej jest problem, czy zawsze
chromosomem ulegającym inaktywacji, a więc widocznym w okresie
interfazy w postaci grudki chromatyny płciowej, jest nieprawidłowy
strukturalnie chromosom X. Istotne są tutaj badania chromatyny
płciowej w przypadkach z aberracjami strukturalnymi chromosomu X.
Wielu autorów wykazało, że chromatyna płciowa jest większa niż
normalnie w przypadkach, w których, oprócz prawidłowego chromosomu
X, stwierdza się izochromosom ramion długich chromosomu X. Osoby z
tą aberracją chromosomalną wykazują zwykle cechy zespołu Turnera.
Lindsten stwierdzil ponadto, że chromatyna płciowa utworzona przez
izochromosom ramion długich chromosomu X jest nie tylko większa niż
normalnie, ale zawiera również więcej DNA niż chromatyna płciowa
utwnrzona przez prawidłowy chromosom X. Powyższe dane prowadzą do
wniosku, że unieczynnieniu ulega zwykle nieprawidłowy, nie zaś
prawidłowy chromosom X, co nie jest jednak regułą. Stwierdzono
również, że nie cały heterochromatyczny chromosom X ulega
inaktywacji. Wykazano bowiem, że w chromosomie tym nie ulega
inaktywacji gen odpowiedzialny za wytwarzanie obecnego we krwi
antygenu Xg oraz gen odpowiedzialny za produkcje sulfatazy
steroidowej. Oba te geny zostały umiejscowione blisko siebie, w
części dystalnej ramion krótkich chromosomu Xtak więc
najprawdopodobniej ndcinek od Xp22.13 do Xp22.3 nie ulega
inaktywacj i.

CIAi,K0 Y

W badaniu chromosomu Y szczególnie istotna okazała się metoda
fluorescencyjna. Wykazała ona, po zabarwieniu preparatu mepakryną,
wyjątkowo jasną fluoresceneję części dystalnej ramion długich
chromosomu Y, co umożliwia jego identyfikację. Badania te wykazały
również, że długość fluoryzującego od

69
cinka ramion długich jest różna u różnych osobników. Nie
stwierdzono, aby było to związane z cechami fenotypowymi. W okresie
interfazy chromosom Y widoczny jest w jądrze komórkowym w postaci
małej grudki - wykazującej silną, ostro odgraniczoną fluorescencję
- nazywanej ciałkiem Y (ryc. 31). Liczba ciałek Y oraz intensywność
ich fluorescencji jest niezależna od czynności jąder lub stężenia
wydzielanych androgenów. Ciałko Y stwierdza się w od 30 do 50o/o
badanych komórek.

Ryc. 31. Ciałko Y (zaznaczone strzałką) stwierdzone w jądrze
komórki cebulki włosa osoby z kariotypem 46,XY (wg Schwingera i
Boczkowskiego).

Badanie ciałka Y jest stosowane obecnie jako test przesiewowy
(screening test) w poszukiwaniu osobników z chromosomem Y zarówno
w prenatalnym, jak i postnatalnym określaniu pł" oraz w wykrywaniu
pacjentek z męskim chromosomem Y. Należy jednak pamiętać o tym, że
nawet normalni mężczyźni z małym chromosomem Y mogą nie wykazywać
ciałka Y z powodu delecji heterochromatycznej części ramion długich
chromosomu Y. Również niektórzy pacjenci z mozaiką 45,X/46,XY nie
wykazują ciałka Y. W porównaniu z badaniem chromatyny X wykrycie
ciałka Y jest mniej czasochłonne, a interpretacja badanego
materiału jest łatwiejsza. Badanie ciałka Y wymaga jednak
mikroskopu fluorescencyjnego i dlatego jest w Polsce rzadko
stosowane. Porównanie wyników badań chromatyny X i chromatyny Y
prowadzi do wniosku, że wybór jednej z tych metod zależy od celów
oraz możliwości i techniki pracy danego ośrodka.

GENETYCZNA ROLA HETEROCHROMATYNY

Przekonanie, że płeć jest określona wplywem heterochromatyny
chromosomów płciowyeh na zasadnicze procesy prowadzące do jej
różnicowania, jest starą teorią genetyki. Interesujące i nie
rozwiązane zagadnienie stanowi problem, w jaki sposób działa
heterochromatyna - czy jest to działanie specyficzne, a więc
wpływające na określony proces związany z determinacją płci, czy
niespecyfiezne, a więc wpływające na pewne ogólne procesy, których
zmiana prowadzi do zróżnicowania płci w ściśle określonym kierunku.
Oczywiście, różnica między działaniem specyficznym a
niespecyficznym jest płynna. Przeważa pogląd, i wydaje się on
bardziej uzasadniony, że działanie to jest niespecyficzne, a więc,
że heterochromatyna działa na ogólne procesy rozwojowe we wczesnym
okresie płodowym, wpływając na procesy wzrostowe komórek, na rytm
podziału komórek oraz metabolizm komórkowy.

i0
U człowieka prześledzono wpływ ilościowy heterochromatyny
chromosomów X i Y na wiele cech fenotypowych: szczegółowe badania
prowadzono nad poziomem inteligencji, wzorem listewek skórnych
opuszek palców oraz nad wzrostem. Polani (1969) stwierdził, że
obecność każdego dodatkowego chromosomu X powoduje zmniejszenie
ogólnej liczby listewek skórnych o ok. 30, natomiast obecność
dodatkowego chromosomu Y tylko o ok. 20 listewek. Wpływ dodatkowych
chromosomów płciowych na podwyższenie wzrostu jest niezaprzeczalny,
przy czym silniejszy jest wpływ chromosomu Y. Najlepszą ilustracją
dla tego stwierdzenia są mężczyźni XYY, których najbardziej
charakterystyczną cechą jest wysoki wzrost.

ZESPÓŁ KLINEFELTERA

Zespół Klinefeltera występuje u osobników męskich i charakteryzuje
się niepłodnością, eunuchoidalnymi proporcjami ciała oraz
dysgenezją jąder (ryc. 32).

W 1956 r. kilku pracujących niezależnie od siebie badaczy wykazało,
że w przypadkach zespołu Klinefeltera stwierdza się w komórkach
chromatynę

Xgla+! Xg#a+?

Xg(a-))#Xgla+; Xg;a+) M.F

Deuteronopia

Ryc. 32. a - Zespół Klinefeltera u pacjenta M. E. (w środku) z
kariotypem 47,XXY; #obok jego dwaj normalni bracia. U obu braci
stwierdzono deuteranopię natomiast w przypadku zespołu Klinefeltera
widzenie barw było prawidłowe. Wiek chłopców 14, 12 (M. E.) oraz 8
lat; b - drzewo genealogiczne rodziny M. E. Proband zaznaczony
strzałką. U obu braci probanda autor stwierdził deuteranopię
natomiast proband i jego rodzice mają prawidłowe widzenie barw.
Ponieważ obaj bracia mają deuteranopię, natomiast u jednego z nich
stwierdzono grupę krwi Xg(a-), a u drugiego Xg(a-#), wskazuje to na
rekombinację pomiędzy genami grupy krwi Xg oraz widzenia barw.

71
cji oraz wzajemnych odległości pomiędzy genami umiejseowionymi w
chro- #mosomie X. Pozwoliła ona również na przeprowadzenie analizy,
jakiego po- chodzenia - matczynego czy ojcowskiego - jest chromosom
X w przypad- ku aberracji chromosomalnych, takich jak 45,X,
45,X/46,X, i(Xq) - izochro- mosom ramion długich X, lub 47,XXY.

T a b e I a 9. Pochodzenie dodatkowego chromosomu X w przypadkach
z kariotyłpem 47,XXY

Grupa Xg Pochodzenie dodatkowego

ojca matki 47,XXY chromosomu X

matczyne

-.# ojcowskie

+ nie wyjaśnione

Badania wykorzystujące grupę Xg jako znacznik genetyczny, pozwoliły
ńa wykazanie pochodzenia chromosomów X w wielu przypadkach zespołu
Klinefeltera. Przypadki zespołu Klinefeltera z kariotypem 47 XXY
można podzielić na dwie grupy, zależnie od pochodzenia ich
chromosomów X: XmatX#n.atY Iub X#n.atXpatY (tab. 9). Obecność dwóch
matczynych chromosomów - X#n.atX7n,atY wskazuje na nierozdzielność
chromosomów płciowych w czasie oogenezy, natomiast obecność
ehromosomu płciowego X ojca - Xnz.atXpatY, wskazuje na defekt w
czasie spermatogenezy, gdyż zarówno chromosom X, jak i Y pochodzą
od ojca.

WIEK RODZICbW

Lenz, który zebral dane dotyczące ponad 100 przypadków zespołu
Klinefeltera z pozytywną chromatyną płciową, stwierdził, że wśród
dzieci matek starszych, zwłaszcza powyżej 40 roku życia, częstość
zespołu Klinefeltera wynosi aż 14,7#/o. Wykazał on również, że
więcej pacjentów, niż można by się tego spodziewać, znajdowało się
wśród rodzeństwa młodszego wiekiem.

Stwierdzenie starszego wieku matek oraz ojców, jak również faktu,
że pałcjenci byli często ostatnimi dziećmi w rodzeństwie, jest
zgodne z obserwacjami wielu autorów. Mogą istnieć dwa wytłumaczenia
tego stanu rzeczy: 1) wzrastająca tendencja do nierozdzielności w
czasie oogenezy, wraz ze wzrastającym wiekiem matek, 2) wzrastająca
tendencja do nierozdzielności w czasie spermatogenezy, wraz ze
wzrastającym wiekiem ojców. Dane dotyczące znaczenia wieku ojców są
zbyt skąpe, aby można było wypowiedzieć się na temat jego wpływu na
powstanie zespołu Klinefeltera, a tym samym określić, w jakim
stopniu powstanie tego zespołu jest spowodowane zaawansowanym
wiekiem matek, a w jakim starszym wiekiem ojców.

i4
###czv#N# xx

Dzięki badaniom cytogenetycmym wyodrębniono grupę mężczyzn z
normalnym kariotypem żeńskim 46,XX. Pomimo żeńskiego kariotypu
mężczyźni ci mają geny determinujące rozwój pierwotnej gonady w
kierunku męskim albo w wyniku translokacji części ramion krótkich
chromosomu Y do chromosomu X, albo na skutek mutacji genetycznej,
która hajczęściej występuje rodzinnie. Etiologia tych przypadków
jest całkowicie różna od etiologii zespołu Klinefeltera, lecz pod
względem budowy, stanu narządów płciowych i histolog gonad nie
różnią się one lub różnią jedynie nieznacznie od zespołu
Klinefeltera. Większość mężczyzn, u których stwierdzono kariotyp
żeński 46,XX, była na podstawie badania klinicznego oraz obrazu
histologicznego jąder klasyfikowana do zespołu Klinefeltera.
Dopiero po stwierdzeniu żeńskiego kariotypu 46,XX starano się
znaleźć różnice pomiędzy tymi przypadkami a typowymi przypadkami
zespołu Klinefeltera. Różnice te są zbyt małe, aby można było mówić
o typowo odmiennym od zespołu Klinefeltera z kariotypem 47,XXY
obrazie klinicznym mężczyzn XX (ryc. 35). Również czynność
hormonalna tych paejentów jest taka sama, jak w zespole
Klinefeltera z kariotypem 47,XXY. Wykrycie mężczyzn z kariotypem
żeńskim 46,XX wniosło nowe fakty do badań nad determinacją i
różnicowaniem płci. Nie poznaliśmy jednak w pełni etiologii tej
anomalii rozwoju płciowego, czego dowodem może być kilka hipotez
dotyczących rozwoju fenotypu męskiego u osobników z garniturem
chromosomalnym żeńskim 46,XX, a mianowicie: 1. Nie wykryta mozaika
z linią komórkową mającą chromosom X. 2. Translokacja części lub
całego chromosomu Y do innego chromosomu. 3. Utrata chromosomu Y we
wczesnym okresie rozwoju zarodka z kariotypem 47,XXY. 4.
Wykazywanie defektu chromosomalnego nie jest konieczne do
wytłumaezenia patogenezy mężczyzn XX. Powstanie tej anomalii może
być wynikiem mutacji genu związanego z różnicowaniem płciowym, a
umiejscowionego na chromosomie nr 6, z którym sprzężony jest gen
strukturalny kodujący antygen H-Y; lub genu kontrolującego
produkcję antygenu H-Y, który sprzężony jest z chromosomem X. W
świetle opublikowanych ostatnio danych wydaje się, że przyczyną
powstania zespołu mężczyzn XX jest, w wielu przypadkach,
translokacja części terminalnej ramion krótkich chromosomu Y na
chromosom X. Evans i wsp. w 1979 r. wykazali bowiem, że u 8 na 12
badanych mężczyzn z kariotypem 46,XX występuje translokacja
pomiędzy końcami ramion krótkich chromosomów X i Y (translokacja
Yp#Xp). Ostatnio metodą hybrydyzacji i# situ (sonda pD105)
potwierdzono translokację Yp na Xp u mężczyzn XX (An#derson 1986).
Również czwarta z wysuwanych hipotez znajduje potwierdzenie,
szczególnie w badaniach przypadków mężczyzn XX występującyeh
rodzinnie. Badania ostatnich lat wykazały więc, że różne przyczyny
mogą prowadzić do powstania mężczyzn z żeńskim kariotypem 46,XX.
Istotne okazało się również oznaczenie u mężczyzn XX antygenu H-Y,
które wykazało, że stężenie jego jest takie jak u normalnych
mężczyzn XY, lub jedynie nieznacznie zmniejszone, co wskazuje na
genetyczną etiologię tego zespołu. Obszernego przeglądu mężczyzn z
kariotypem 46,XX dokonał de la Chapelle. Stwierdził on, że średnia
wzrostu w populacji mężczyzn XX jest niższa od średniej wzrostu w
populacji normalnych mężczyzn lub zespołu Kli

75
Ryc. 35. Mężczyzna z kariotypem 46,XX stwierdzonym w krwinkach
bialych oraz w komórkach skóry i jąder: a - mężczyzna XX (Z. W.) w
wieku lat 32. Zwraca uwagę męska budowa paejenta; b - zewnętrzne
narządy płciowe; c, d = obraz histologiczny jąder.

nefeltera z kariotypem 47,XXY. Stan kliniczny pacjentów, obraz
histologiczny jąder oraz wydzielanie hormonów płciowych są podobne
jak w zespole Klinefeltera lub w zespole del Castillo. Częstość
występowania osobników męskich z kariotypem XX wynosi ok. I :25 000
noworodków. Męski rozwój pł"owy z obecnośeią żeńskiego kariotypu
opisano nie tylko

76
u człowieka, lecz również u kóz, świń oraz myszy. Występowanie tej
ano- malii u kóz jest związane z obecnością autosomalnego,
recesywnego genu Po- lled w stanie homozygotycznym, natomiast u
myszy z #becnością autosomal- nego, dominującego genu Sxr.

M#ŻCZYŹNI XYY

Jacobs i wsp. (1965 r.) stwierdzili wśród mężczyzn przetrzymywanych
w zakładach zamkniętych z powodu swego agresywnego zachowania ponad
2o/o osobników z kariotypem 47,XYY, a więc z dodatkowym chromosomem
Y. Byli oni mężczyznami o wysokim wzro#cie i o agresywnym
zachowaniu (wrogi stosunek do otoczenia, pobicia, drobne
przestępstwa). Badaniem ogólnym stwierdzono u nich prawidłowy
rozwój wszystkich cech męskich, a więc prawidłową męską budowę
ciała oraz owłosienie lonowe i klatki piersiowej typu męskiego;
zewnętrzne narządy płciowe były prawidłowo męskie, jądra
prawidłowej wielkości i konsystencji. Na podstawie powyższych
obserwacji Jacobs i wsp. (1965 r.) sugerowali, że obecność dwóch
chromosomów Y predysponuje do nieprawidłowego, agresywnego
zachowania. Problem ten wzbudził i nadal wzbudza wiele
kontrowersji, zarówno medycznych, jak i etycznych. Wiadomo bowiem,
że tylko czgść osób z kariotypem 47.XYY wykazuje agresywne
zachowanie, natomiast większość z nich prowadzi normalne życie, a
jedyną cechą występującą u wszystkich jest wysoki wzrost, który
wynosi najczęściej od 180 do 186 cm. Nie#tórzy lekarze i
psycholodzy są więc zdania, że w razie stwierdzenia kariotypu
47,XYY nie powinno się informować o tym ani badanego, ani jegn
rodziców, by nie spowodować zaburzeń w jego adaptacji społecznej i
osobistej. Należy jednak jasno stwierdzić, że u wszystkich osób z
kariotypem 47,XYY ujawniają się pewne eharakterystyczne cechy
osobowości, które mogą prowadzić do nieprawidłowego zachowania. Są
to: 1) zwiększona pobudliwnść emocjonalna, 2) zmniejszone panowanie
nad emocjami, 3) zmniejszona zdolność pokonywania strachu i obaw,
4) brak pełnej dojrzałości psychicznej, charakteryzujący się
istnieniem wielu cech infantylnych. Większość mężczyzn XYY jest
płodna. W pojedynczych przypadkach stwierdza się zaburzenia
spermatogenezy, niedorozwój zewnętrznych narządów płciowych oraz
hipogonadyzm. Częstość występowania kariotypu 47,XYY wynosi u
noworodków 1:1000.

KOBIETY XXX

Pierwszy przypadek z kariotypem 47.XXX (ryc. 36) został opisanv
przez Jacobs i wsp. w 1959 r.; była to kobieta z wtórnym brakiem
miesi#czki, u której nie stwierdzono żadnych innych anomalii
płciowych, cielesnych lub też w rozwoju umysłowym. Jako ciekawostkę
warto wspomnieć, że już wcześniej badaeze przewidywali istnienie
kariotypu z trzema chromosomami X i spodziewawszy się znaleźć taki
kariotyp wśród nsób o wybitnie knbiecych cechach (super female)
pod,jęli badania cyto#enetyczne wśród aktorek i statystek
filmowych. Badania te doprowadziły też nieoczekiwanie do wykrycia
kilku przypadkńw z kariotypem 46,XY, rozpoznanych jako zespół
feminizujących jąder (zespół nie

77
wrażliwości na androgeny). Można też dodać, że kobiety XXX
bynajmniej nie odznaczają się ani szczególną urodą, ani
prawidłowością w hormonalnej czyn= ności jajników.

U kobiet z aberracją chromosomalną XXX nie wykryto żadnych
charakterystycznych zmian somatycznych, które ułatwiłyby
rozpoznanie kliniczne. Jedynie w niektórych przypadkach stwierdzono
zaburzenia miesiączkowania, wtórny brak miesiączki, przedwczesną
menopauzę oraz niski stopień inteligencji. U dzieci tych kobiet,
wbrew przewidywaniom, rzadko stwierdza się aberracje ehromosomałne.
Można bowiem było przypuszczać na podstawie kariotypu matek 47,XXX,
że część komórek jajowych (gamet) musi mieć po jednym, a część po
dwa chromosomy X. Brak anomałii chromosomalnych u potomstwa kobiet
XXX można tłumaczyć mechanizmem, który sprawia, że w procesie
mejozy oocyt II rzędu z dwoma chromosomami X staje się ciałkiem
kierunkowym, natomiast dojrzewa jedynie prawidłowy oocyt II rzędu
z jednym chromosomem X. Częstość występowania kariotypu 47,XXX
wynosi u noworodków 1:1000.

ZESP6Ł TURNERA

Zespół Turnera chnrakteryzuje się występowaniem u kobiet niskiego
wzrostu, aplastycznych dysgenetycznych gonad, infantylnych narządów
płciowych oraz licznych wad somatycznych, takich jak płetwistość
szyi, koślawość łokci, wady wrodzone układu moczowo-płciowego,
krążenia i inne (ryc. 37). Badanie cytogenetyczne wykazuje
najczęściej kariotyp 45,X lub mozaikę 45,X/ /46,XX.

78

Ryc. 36. Kariotyp 47,XXX w badaniu fluorescencyjnym.
Ryc. 37. u - przypadek zespoiu Turnera w wieku lat 18. Zwraca uwagę
niski. wzrost oraz charakterystyczna sylwetka z puklerzowatą klatką
piersiową. Nieznaczny rozwój piersi i owłosienie łonowe wystąpiły
po leczeniu hormonalnym; b - płetwista szyja, niskie zarastanie
włosów na karku i liczne znamiona barwnikowe na plecach; c -
skrócenie IV i V kości śródręcza; d - skrócenie IV i V kości
śródstopia dające w wyniku cofnięcie IV i V palca.

ETIOLOGIA I PATOGENEZA
Przyczyną powstania zespołu Turnera jest brak informacji
genetycznej drugiego chromosomu płciowego we wszystkich lub w
części komórek organizmu. Powoduje to spaczenie procesów
rozwojowych i wzrostowyeh komórek, co daje w wyniku wady wrodzone
w obrębie tkanek i narządów.

?#
Wiadomo, że zmiany, które charakteryzują zespół Turnera, dotyczą
przede -wszystkim gonad, kości oraz tkanki łącznej. Milcou i wsp.
wykazali, że zmiał:ny histopatologiczne występujące w kościach osób
z zespołem Turnera są podobne, choć nie tak nasilone, jak te, które
stwierdza się w achondroplazji, #co wyjaśnia, dlaczego wzrost tych
osób jest niski, pomimo dużej lub normalnej zawartości hormonu
wzrostu. Na podstawie powyższych danych można uważać, że
nieprawidłowości -stwierdzane w zespole Turnera, zarówno
somatyczne, jak i gonadalne, mają :swe źródło we wspólnym defekcie
tkanek pochodzenia mezodermalnego, takich jak kości, tkanka łączna
oraz komórki somatyczne gonady, zarówno folikularne, jak i
mezenchymalne. Informacja genetyczna dwóch ehromosomów X lub jeśli
zaakceptować hipotezę Hamertona (1969 r.) o znaczeniu
heterochromatyny - regulującej wpływ drugiego heteroehromatycznego
chro:mosomu płciowego - są konieczne do prawidłowego przebiegu
procesów odgrywających podstawową rolę w rozwoju i funkcjonowaniu
tkanek po-chodzenia mezodermalnego. Brak tej informacji i
zaburzenie tych procesów .jest przyczyną powstania zespołu Turnera.

#BADANIA CYTOGENETYCZNE

#Badania cytogenetyczne wykazały, że zespół Turnera jest
spowodowany mo.nosomią chromosomu X całkowitą - kariotyp 45,X, lub
częściową - mozaika 45,X/46,XX i podobne, albo aberracjami
strukturalnymi jednego z ł#hromosomów X, najczęściej w postaci
delecji ramion krótkich lub długich tego chromosomu. Jeżeli jednak
delecja ramion krótkich chromosomu X pro:wadzi zawsze do
wystąpienia objawów zespołu Turnera, to delecja ramion ługich tego
chromosomu, w postaci kariotypu 46,XX,de1(Xq) lub 46,X,i(Xp), ,może
prowadzić tylko do uformowania się aplastycznych gonad, przy
zachowaniu normalnego wzrostu i braku innych objawów somatycznych
zespołu #Turnera. W większości przypadków zespołu Turnera nie
stwierdzono chromatyny płciowej. Prawie we wszystkich tych
przypadkach badania cytogenetyczne wykazały brak jednego chromosomu
płciowego i kariotyp 45,X. Pacjentki z tym #kariotypem stanowią
największą grupę przypadków zespołu Turnera. Drugą grupę stanowią
pacjentki z pozytywną chromatyną płciową, u których najczęściej
stwierdza się mozaikę chromosomalną 45,X/46,XX. Przypadki z
kariotypem 45,X są zwykle bardziej upośledzone pod wzglęłńem
klinicznym niż przypadki, w których występuje drugi chromosom X,
#chociażby w części komórek (mozaika 45,X/46,XX). Rozdwojenie
aorty, płetwistość szyi oraz inne wady są najczęściej stwierdzane
wśród pacjentek z ka#iotypem 45,X. Wprowadzenie prążkowych technik
cytogenetycznych pozwoliło na dużo #aęstsze stwierdzanie aberracji
strukturalnych chromosomu X u pacjentek z zespołem Turnera. Na
przykład, autor w prowadzonych przez siebie badaniach stwierdził
wśród 104 badanych przypadków zespołu Turnera w: 61 przypadkach
kariotyp 45,X oraz brak chromatyny płciowej X; 22 przypadkach
mozaikę chromosomalną 45,X/46,XX, częstość występowania chromatyny
płciowej X od 6 do 32#!!#; 4 przypadkach mozaikę chromosomalną
45,X/46,XY oraz brak chromatyny płciowej X ; 1 przypadku mozaikę
chromosomalną 45,X/47,XYY oraz brak chromatyny płciowej X ;

80
ftyc. 38. Kariotyp 46,XX,de1(Xp) (wg Boczkowskiego i Mikkelsen)

6 - Z.arys genetyki
81

# przypadku normalny kariotyp męski 46,XY oraz brak chromatyny
płcio- wej X ; 15 przypadkach aberracje strukturalne chromosomu X,
w tym w: - 3 przypadkach kariotyp 46,XX,de1(Xp) - delecja ramion
krótkich chro- mosomu X (ryc. 38}, chromatyna płciowa X - 0, 16,
20o#o;

ttve. 39. Kariotyp 46,X,i(Xq) (wg Boczkowskiego i Mikkelsen) 82

Ryc. 40. Kariotyp 46,X,dup(X) (qter # pll : :qll -# qter) (wg
Boczkowskiego i Mik- kelsen).

Ryc. 41. Kat#otyp 46,X,dup(X) (qter -# g21: :q21 --ł qter) (wg
Boczkowskiego i lVlik- kelsen). - 2 przypadkach kariotyp
46,XX,de1(Xq) - deleeja ramion długich chromosomu X, chromatyna
płciowa X - O,Oo/o; - 2 przypadkach kariotyp 46,X,i(Xq) -
izochromosom ramion długich chromosomu X (ryc. 39), chromatyna
płciowa X - 10, 14o/o; - 2 przypadkach kariotyp 46,X,dup(Xq) -
duplikaeja części ramion długich chromosomu X (ryc. 40 i 41),
chromatyna płciowa X - 12, 29oi'o; #- 2 przypadkach mozaikę
chromosomalną 45,X/46,X,r(X) - kolisty chromosom X, chromatyna
płciowa X - 0,5o/o; - 1 przypadku kariotyp 46,dic i(Xq) -
dicentryczny izochromosom ramion długich X, chromatyna płciowa X -
20o/o; - 3 przypadkach mozaikę chromosomalną 45,X/46,X,dic i(Xq) -
chromatyna płciowa X - 14, 17, 32o/o.

Ryc. 42. Prążki QFQ oraz RBA u pięeiu pacjentek z następująeymi
aberracjami chromosomu X: 4B,X, i(Xq); 46,X, i(Xq); 49,XXX;
4B,X,dup(X) (qter # pll : :qll # qter) ; 46,X,dvp(X) (qter # p21:
: q21 -# qter) (wg Boczkowskiego i Mikkelsen).

We wszystkich przypadkach z aberracjami strukturalnymi chromosomu
X nieprawidłowy chromosom X był późno replikujący (ryc. 42 i 43).
Badania te pozwolżły również na podzielenie przypadków zespołu
Turnera pod wzglę

83

Ryc. 43. Prążki QFQ, RBA i CSG u czte- rech pacjentek z
następująeymi aberracja- mi chromosomu X : 4B,X,dic i (Xq) (pll) ;
45,X/46,X,dic i(Xq) (pll); 45,Xl46,X, dic i(Xq)(pll); 45,X/46,X,dżc
i(Xq)(pll) (wg Boczkowskżego i Mikkelsen). dem cytogenetycznym na
cztery grupy (kolejność według częstości wyst2powania) : 1)
przypadki z monosomią całkowitą chromosomu X - kariotyp 45,X 2)
przypadki z monosomią ezęściową chromosomu X - mozaicyzm 45,
X/46,XX, 3) przypadki z aberracjami strukturalnymi chromosomu X,
4) przypadki z obecnością chromosomu Y.
Nie udało się stwierdzie, jaki czynnik czy też czynniki
etiologiczne powodują powstawanie "berraeji chromosomalnych
będących przyezyną zesoołu Turnera. Nie wykazano rodzinnego
przenoszenia tej anomalii. Opublikowano jedynie poje-dyneze
doniesien:a o występowaniu zespołu Turnera wśród rodzeństwa.
Opisano również kilka rodzeństw, u których stwierdzono #vystąpienie
zarówno przypadków zespołu Turnera, jak i Klinefeltera. Wskazu#A to
na rodzinną predyśpozycję do nieroz#zielnoś" chromosomów płciowych
w komórkach płciowych ich rodziców. Nie stwierdzono starszego wieku
matek lub ojców pacjentek z zespołem Turnera; stwierdzono natomiast
częstsze występowanie tego zespołu wśród dzieci urodzonych przed 21
rokiem życia matki. Częstość występowania kariotypu #5,X wynosi u
noworodków 1:10 000. Ponieważ kariotyp 45,X wyśtępuje w blisk#
połowie przypadków zespołu Turnera, można przyjąć, że częstość
występowania tego zespołu wynośi 1:#000 noworodków, czyli 1:2500
noworodków płci żeńśkiej.

P#CHODZEl#IE CHROMOSOMU X

Badanie grupy krwi Xg u pacjentki z zespołem Turnera i kariotypem
45,X oraz u jej rodziców pozwala niekiedy na stwżerdzenie, czy
chromosom X w przypadku zespołu Turnera pochodzi od ojca, czy matki
(tab. 10).

T a b e 1 a 10. Pochodzenie chromosomu X w przypadkach z kariotypem
45,X

Grupa Xg Pochodzenie chromosomu #
ojca matki 45,X

matezyne ojcowskie

:iie wyjaśnione

Jeśli pacjentka z objawami zespołu Turnera i kariotypem 45,X ma
antygen grupy Xg, co oznaczamy symbolicznie Xg(a-I-), i taką samą
grupę krwi Xg(a+) ma jej matka, matomiast u ojca brak jest tego
antygenu, to cfZromosom X pacjentki jest pochodzenia matezynego, a
brak jest chromosomu płciowego pochadzenia ojcowskiego (ryc. 44).
Gdyby w przedsta#vionym powyżej przykładzie ojciec był, podobnie
jak matka i córka, Xg(a-f-), to łnie można byłoby wysunąć wniosku
co do pochodzenia chromosomu X u córki. Istnieją jeszeze inne
możliwości wystąpienia tej grupy. Zarówno ojciee, iak i matka mogą
być Xg(a-I-), natomiast ich dziecko z kariotypem 45,Y iest Xg(a-).
Ponieważ obecność antygenu Xg jest cechą dominującą matka uia

84
. 9 a

# c' =:5 '.c,a'# c #=-c zes^ól ##; "F,

##lr.4

5#c. 44. rze#i,o genealog:czne przypadku zespolu Turnera z
kariotypem 4:i.X; auter stwierdził, że chromosom X jest tutaj
pochodzenia matezynego, a brak ::atumiast chrosnosornu płcio#vego
poehodzenia ojcowskiego. Poniżej symboli poetano ł## iels osób.

Gvnia#ąca tc;n antygen, a ##ięc bgdąca fenotypowo Xg(a=#), jest
genotypowo `;g(a # ; Xg(a-). Oznacza tc;. że w jednym z jej
ehromosomów X jest allel źg(a7-) odpowiedzialny za wytwarzanie
an2ygenu Xg, natomiast allel dru#i#go chromosomu X jest Yg(a-).
Ponieważ ojcier o fenotypie Xg(a-i-) ma #-lko jeden chI-omosom
płciowy X, więc w obrębie tego jednego chromosomu #i musi być
umiejsco##.#iony gen odpowiedzialny za wytwarzanie ant#-genu Xg.
,Teżeli wige ciziecko tych rodziców jest Xg(a-), to jego jedyny
chromosom X jest pochodzenia matezynego. W sytuaeji, gdy matka jest
X#(a#-), ojciec Xg(a-), a dziecko z kariotypem #+,5X jest
fenotypowo Xg(a-), nie można wysunąć żadnych wniosków co do
pochodzenia jego chromosor:zu X. Jeżeli bowiem matka jest
heterozygotą w stosunku do tej ceehy, a wige #enotypowo Xg(a-f-)
Xg(a-), to chromosom X może być zarówno pochodzenia matezynego, jak
i ojcowskiego.

#ZYSTA #Y#GENEZ#A GON:##l

Czysta dysgenezja gonad charakteryzuje sig #i#ystępowaniem u kobiet
aplastyc,nych gonad i towarzyszących im cech w postaci
eunuchoidalnej budow,y ciała oraz braku rozwoju piersi bez innyeh
anomalii somatycznych opisywanych w zespole Turnera. takich jak
niski wzrost czy inne wady udowv ciała. Jest to ##-igc zespół
związany jedynie z brakiem produkeji horn,onalnej gonad, i to
zarówno w okresie płodowym, jak i życia osobniczego, co zgodnie z
doświadezeniami Josta prowadzi do rozwoju eunuchoidalnego fenotypu
żeńskiego, niezależnie od kariotypu pacjentki. LT przeważającej
większości ko#iet z czystą dysgenezją gonad stwierdza sie więc
normalny kariotyp albo żeński, albo rzadziej męski; w obu grupach
przypadków stwierdzono rodzinne wystgpowanie. Jeclynie w
pojedynezveh przypadkach występują aberracje liczbowe lub
strukturalne chromosomu płciowego X czy Y, najezęściej w postaci
mozaiki 45 X!46,XX I,.zb kario# 'pu #S X,del(Xq), albo kariotypu
47.XYY lub 46,X,de1(Yp) Przeprowadzone przez aL:tora porównanie
fenotypu pacjentek z kar;nty= uem żeńskim i mgskim nie ##,vkazało
istotnych różnic w ich stanie klini#znym i fenotypie, z wyjątkiem
wzrostu. Średnia wzrostu pacjentek z ka#,iotyp#m 46,XX była bowiem
o 6.1 cm niższa od średniej wzrostu pacjentek z kariotypem 46,XY.
co wskazuje na genetyczny wpłycv chromosomu Y na ##rzrost, nie
związany z cz##nnością jąde:. W przypadkach czystej dysgenezji
gonad z kariotype:łn żeńskim 46,XX nie s2#;#ieraza się obecności
antygenLz H-Y. Przypadki z kariotypem 46,XY można natomiast
podzielić na mające antygen H-Y oraz pozbawione tego anty

85
genu. Osoby z antygenem H-Y miały prawdopodobnie przez krótki i
wezesny okres życia płodowego tkankę jądrową, która całkowicie
później zanikła. Przypadki te nie występują rodzinnie, a przyczyną
ich powstania mogły być różne czynniki teratogenne, w bardzo
wezesnym okresie uszkadzające jądra p#odowe. Natomiast przypadki z
kar#otypem 46,XY, które nie mają antygenu H-Y, występują często
rodzinnie, co.świadezy o tym, że przyczyną ich występowania nie
jest czynnik teratogenny, leez mutacja genu znajdującego się w
chromosomie X lub autosomie, gdyż cecha ta jest przenoszona pizez
fenotypowo normalne kobiety na ich genetycznie męskie potomstwo.

Simpson i wsp. (1981) wykazali, że oprócz rodzin, w których czysta
dysgenezja gonad XY jest dziedziczona jak# cecha reeesywna
sprzężona z chromosomem X, istnieją również rodziny, w których jest
ona dziedziczona jako cecha recesywna autosomalna; ograniczona do
płci męskiej.

ZESPÓŁ NIEWRAŹLIWOŚCI NA ANI#ROGENY

Jednostką kliniuną nie związaną z aberracjami chromosomalnymi jest
również zespół niewrażliwości na androgeny, nazywany dawniej
zespołem feminizują#ych jąder, w którym stwierdza się normalny
kariotyp rnęski u pacjentek o żeńskńm fenotypie, z dobrym rozwojem
piersi i kobiecymi zewnętrznymi narządami płciowymi. Badania
prowadzone w ciągu ostatnich kilku lat dostarezyły przekonywających
dowodów na to, że defekt powodujący brak wpływu androgenów w tym
zespole jest wywołany zaburzenżami syśtemów stanowiących pośrednie
ogniwo w działaniu testosteronu lub jego pochodnych na docelowe
akceptory. Tak więc w zespole tym jądra wydzielają wyśtarezające do
maskulinizaeji ilości androgenów, jednak androgeny te nie zostają
zużytkowane przez organizm. Przyezyną zaburzeń jest w ezęści
przypadków defekt eytoplazmatycznego białka receptorowego, które w
obrębie komórki przekazuje z kolei cząsteczki androgenów do
receptorów jądrowych; w części pr#ypadków natomiast, pomimo
obecności prawidłowego cytoplazmatycznego białka receptorowego, nie
dochodzi do wply#vu hormonu na akeeptor jądrowy. Takim akceptorem
jądrowym może być albo białkowy represor, który po połączeniu się
z testosteronem traci swoje hamujące działanie, albo odpowiedni
odeinek DNA chromosomu. Zespół ten, spowodowany mutacją genetyczną,
jest przenoszony przez fenotypowo normalne kobiety na ich
genetycznie męskie potomstwo, jako eecha dominująca autosomalna
ograniczona do płci męskiej, lub jako cecha recesywna sprzężona z
chromosomem X. Analiza rodowodów, w których stwierdzono wiele
pacjentek z tym zespołem, nie pozwoliła, jak na razie, na
określenie, która z powyższych hipotez dotyczących jego
dziedziczenia jest słuszna. Badania myszy, wśród których również
występuje taki zespół, pozwnliły jednak na stwierdzenie, że jest on
dziedziczony jako cecha recesywna sprzężona z chromosomem X, #o
wobec dużego podó#ieństwa roli chromosomu X u ssaków pozwala
przypuszezać, że ten typ dziedziczenia występuje również u l,.xdzi.
Zostało to ostatecznie potwierdzone umiejscowieniem genu
odpowiedzialnego za wytwarzanie specyficznego eyt#plazmatycznego
białka receptorowego w stosunku do an#r#genów w części
przycentromerowej ramion krótkich chromosomu X człowieka.

86
#ODSUMOWANIE

Cyto#enetyka człowieka w pierwszym o#sresie swojego rozwoju
dokonała szezególnie dużego postępu w badaniu aberracji chromosomów
płeiowych. Badania te pozwoliły na stwierdzenie, że zespół Turnera
jest spowodowany monosomią chromosomu X, cał:rovcńtą (:tariotyp
45;X) lub częściową (mozaika 45,X/46,XX i po#obne) albo aberracjami
strukturalnymi jednego z chro#nosomów X. #V ze.spole Klinefeltera
badania eytogenetyczne wykazały, że jest on spowodowany obecnością
jednego lub kilku dodatkowych chromosomów X przy jednoćzesnym
iśtnieniu chromosomu Y (.kariotyp 47,XXY, mozaika 46.XX/47,vXY i
inne). Badania cytog#netyczne pozwoliły na określenie etiologii
chromosomalnej wielu innych przypadków nieprawidłowej determinacji
i różnicowania płci oraz na sprecyzowanie mechanizmu genetycznej
determinacji płci, w którym decydującą rolę odgrywa męski chromosom
Y. Określenie grupy krwi Xg, której gen jest umiejscowiony w
chromosomie X, umożliwia przeprowadzenie analizy, jakiego
pochodzenia jest chromosom X w przypadkach aberraeji
chromosomalnych, takich jak 45,X, 47,XXY i podobne. Chromatynę
płciową możemy podzielić na stwierdzaną w jądrach komórek żeńskich
chromatyn#,płciową X oraz na stwierdzaną w jądrach komórek męskich,
jasno fluoryzującą grudkę nazywaną ciałkiem Y. Szybki postęp w
badaniu aberracji chromosomów płciowych był możliwy dzięki
pomocniczemu testowi chromatyny płciowej X, który jako proste,
wstępne badanie diagnostyczne pozwolił na wyłowienie z wielkich
populacji nielicznych stosunkowo przypadków nieprawidłowej
determinacji płci. Z drugiej strony analiza cytogenetyczna
potwierdziła oraz wyjaśniła weześniejsze badania nad występowaniem
negatywnej chromatyny płciowej X w przypadkach zespołu Turnera oraz
pozytywnej w przypadkach zespołu Klinefeltera. Istnieją również
zespoły nieprawidłowego rozwoju płciowego, takie jak czysta
dysgenezja gonad lub zespół niewrażliwości na androgeny, które są
spowodowane nie aberracjami chromosomalnymi, lecz mutacjami
genetyćznymi. #. .,#berra#je autosoma####

Krzysztof Boczkot,uski.

#a;c:zęściej stwierdzanymi aberracjami autosoznalnymi s# trisomie,
które powodują nieprawid#owości w rozwoju osobnika wskutek nadmiaru
materiału genetycznego. Do chwili obecnej nie opisano natomiast
osobnika z calkowitą monosomią któregoś z autosomów, gdyż ma to
skutki letalne, z wyjątkiem nien;owląt z monosomią 21, które zwykle
nie żyją dłużej niż kiika minsięcy. Należy zdać sobie sprawę, że na
ogół żadna anomalia fenotgpowa nie występuje wyłącznie w jednym
zespole chromosomalnym lecz że każdy z nich charakteryzuje się
współistnieniem wielu anomalii, które z większą częstością
występują właśnie w danym zespole chromosomalnym.

Mażna jednak stwierdzić, że pewne charakterystyczne objawy
wysżępuja tak rzadko w żnnych zespołach chorobowych, że są one
charakterystyczne tylko dla określonego zespolu. Na przyklad dla
zespołu delecji 5p - charakteryst5#ezny jest płacz przypominający
miauczenie kota* oraz przedwezesne si

##;%#:; Niederozwój un,:ysT#wyt.#. Wrcdz#ne waly serc#

Ryc. 4:i. Wspólne objawy występujące w trżsomiach autosomalny ch
(## # Vogela i #1otulskiego).

* #tąd francuska nazwa zespołu - cri du chat.

88
wienie włosów. Natomiast dla trisomii chromosomów nr 13
c#arakterystyczna jest polidaktylia rąk i stóp oraż przetrwanie
hemoglobiny płodowej (HbF). Dla trisomii 18 charakterystyczne jest
zachodzenie drugiego palca ręki na trzeei, a piątego na czwarty. U
prawie wszystkich osób z aberracjami autosomalnymi v#ystępuje
natumiast większy lub mniejszy stopień niedorozwoju umysłowego (r5-
c. 45). Fakt ten nie wzbudzi zdziwienia, jeśli uświadomimy sobie,
jak bardzo skotnnlikowanym organem jest ośrodkowy układ nerwowy.
Również zmniejszenie wzrostu lub jego wyraźne zaburzeńia występują
w większośei zespołów chromosomalnych, z wyjątkiem trisomii
chromosomów nr 8 oraz trisom ramion krótkich chromosomów nr 20.
Dalsze charakterystyczne objawy to zniekształcenia czaszki i
twarzy. a zwłaszeza małżowin usznych, oraz wady serea. W niniejszym
rozdziale przedstawiono zespoły chorobowe, w których stwierdza się
anomalie autosomalne. Większość tych chorób, jak zespół "cri du
chat". zespół Patau" lub zespół Edwardsa, zostala wyodrębniona
dzięki badanior#s eytogenetycznym. Natomiast najezęściej #i-
ystgnującym i ma;ącym naj###iększe znaczenie kliniczne jest zespół
Downa.

##SPÓł. DO##NA

##ajezęśeiej stwierdzanvnzi objawami zespolu Downa, oprócz
niedorozvvoiu umysłowego, są: niski wzrost, nieprawidło#x,e
;#roporeje ciała, skośne u# awienie s?par powiekowyeh z obecnością
zmarszezki nakątnej, obniżenie napięcia mięśniowega,
niepra#vid?owości zębów, duży, pobrużdżony język. wvsol:ie i wąskie
podniebien:e, krótki nos, krótka szyja, krótkie sz#rokie dłonie i
palce, charakterystyczne nieprawidłowości dermatoglifów oraz wiele
#;#ad wrodzonych narządów wewnętrznych (ryc. 46). Pomimo znacznego
upośledzenia umysłowego osoby te mają możliwość osiągniecia pewnegó
stopnia rnz

!diski #vżrost
Niedorozwój umysTowy PLnska potylica
Zniekszta Tcenin usz

Wiefe "p#tlic"na opuszkach palcow
MaTpia bruzda
#ednost^onny lub obustronny bruk jedne9o żebrc>
Zwężenia przewodu pokarmowego

Przepuklina pępkowa Wady wrodzrne macicy

Hipotonia mięśniowa

^uże palcel duży od5tgp pom:#dzy I i fl pc:!cnm stóp

Szercka i pTaska twarz
,,#"#; ##, ;n
t#, Skośne oczy

# Zmcrśżezka nokatnn

Y"
Krótki noś
MaTe i Tukowate podniebienie Duży,pobrużdżonyjęzyk Nieprawidlowości
uzębienia KrótfHirsehprun5n

:ttyc. 46. Głón#ne objawy k?in:czne zespoiu Don'na (wg Vog#ia i
lVlotu?:;kiego)

89
tu arzy

90

Rye. 47. Dwa przypadki zespołu Downa. Zwracają uwagę
charakterystycme rysy

Ryc. 48. Kariotyp 47,XY,+21 w badaniu fluoreseencyjnym (wg
Mikkelsen). woju umysłowego i występują u nich typowe cechy
charakterologiczne, takie jak pogodne usposobienie, dość dobrze
rozwinięty instynkt społeczny, zdolnośE do naśladownictwa, upór.
Nazwa zespołu, zwanego dawniej mflngolizmem, została mu nadana
przez #ego odkrywcę J. L. Downa, który w 1866 r. opisał grupę osób
niedorozwiniętych. Ponieważ wygląd ich sugerował pewne eechy
orientalne, Down nazwał stwierdzony przez siebie zespół mongolizmem
(ryc. 47). Zespół Downa został opisany zarówno w populacji narodów
europejskich, jak i u ludów Wsehodu oraz u Murzynów, pie ma więc
pow#du przypuszezać, że cechy zespołu Downa mają związek z rasą
mongolską. Zespół Downa jest dość rozpowśzechniony; częstość jego
w populacji ogólnej wynosi 1:800. Około l0o/o wszystkich ch#rych w
zakładach dla umysłowo upośledzonych przebywa z rozpoznaniem tego
zespołu. W 1959 r. Lejeune i wsp. udowodnili etiologię
chromosomalną zespołu Downa. Dalsze batlania cytogenetyczne
wykonane na dużych grupach pacjentów potwierdziły w pełni związek
zespołu Downa z obecnością dodatkowego chromosomu 21. Dodatkowy
chromosom występujący w zespole Downa określono jako chromosom 21
i chociaż późniejsze badania udowodniły, że jest

Ryc. 49. a - kariotyp 46,XY,-21,-f-t(21q;21q), b, c - chromosomy 19
-- 22 z innych komórek. Prążki G (wg Philipa).

91
to najmniejszy chromosom w #arniturze chromo omalnym człowieka, a
wiĘc ten, który powinien być określony jako 22, zachowano jego
numerację jako 21. Badania cytogenetyczne wykazały d#r#a zasadnicze
typy aberracji chromosc,malnych. I. Zespół Downa z prostą trisomią
21, z liczbą 47 chromosoznów (ryc. 48j. Dzieci te są zwykle
urodzone z matek w starszym wielsu. 2. Zespół Downa z translokacją
(ryc. 49). Chociaż u osób tych stwierdzamy 46 chromosomów, to
jednak podobnie jak w cytowanych powyżej przypaclkach z trisomią
21, występuje u nich nadmiar materiału #enetycznego w postacń
translokacji dodatkowego chromosomu 21 do innego akrocentrycznego
ehromosomu z grupy G lub D, tzn. trisomia z translokacją. Częstość
występowania trisomii chromosomu 21 wynosi u noworodków I:#o0.
Ponieważ w zespole Downa, opró#z najezęściej występującej trisomii
chromosomów 21, występują również inne aberracje chromosomów 21,
głównie w postaci translokacji, częstośe występowania zespołu Downa
jest oceni##na jako 1:#00 noworodków. Śmierte?ność osób z zespołem
Downa jest nieco wieksza niż osobników noz-malnych i dlatego
częstość występowania zespołu Downa w populacji ogólnej wynosi
1:800.

T#i. #NSLO##LJ # ZR6WN#OWA#f7NA

O translokacji zrównoważonej mciwimy wówezas, gdy posiadająca ją
osn'#a nie wykazuje zmian fenotypowych, gdyż ma pełny, prawidłowy
zespół genów (genom). Przykładem takiej translokacji może być matka
(lub ojciec) dziecka z zespołem Downa - określana jako nosicielka,
u której stwiezłdza się

Nosieielka

D 21I0 21

D D 21 Z1 D ilJD 21 21 D 21ID 21 D D 21 Normalny Ześpór Downa
Nosicielka A.ntymongol:z#

b c

Rye. 50. Sehematyczne przedstawienie aberracji chromosomalnych,
jakie nzo#4 ;7o# ##-stae u potomstwa matki z 45 chromosomami i
translolcacja 21/D (nosicielkal: a - prawidłowy garnitur
chromosomalny, osobnik normalny, b - obecnośe translokacji 21%D
oraz dwóch chromosomów nr 21, osobnik z z#społem Downa, c -
obecność translokacji 21/D podobnie jak u matki, osoba normalna,
będ#ca jednak nosicielką lub nosicielem, d - calkowity brak
chromosom,.z nr 21.

92
45 chromosomów - z brakiem jednego z chromosomów nr 21, który jest
przemieszezony do chromosomu z grupy D: tak że te dwa
akrocentryczne chromosomy tworzą razem jeden chromosom
metacentrycżny Dq2lq. Ponieważ w takim wypadku zostały utracone
jedynie ramiona krótkie tych dwóch ehromosomów akrocentrycznych,
które nie mają określonej funkeji genetycznej; osoby te z zasa"y
nie wykazują żadnych anomalii fenotypowych. Natomżast, powstałe w
czasie procesu mejozy ich komórki płciowe mogą albo: zawierać jeden
chromosom D i jeden chromosom 21 - i wtedy ich po#om#tw,o je#t
normalne; albo zawierają nżeprawidłowy chromosom Dq21 i jeden
chromosom 21 - co powoduje u płodu zespół Downa; albo zawierają
jedynie chromosom Dq2lq - co spowoduje powstanie nosicielki lub
nosić:ela; albo komórka płciowa ma chromosom D, lecz ńie ma
chromosomu 21, co spowoduje powstanie tzw. antymongolizmu - płody
z tym kariotypem zostają zwykle poronione (ryc. 50). Chociaż u
przeważającej większości nosicieli translokacji chromosomalnych nie
stwierdza się odehyleń od normy, to jednak badania statystyczne
wykaza#y u nich nieco częstsze występowanie wad wrodzonych i
niedorozwoju u:r#ysłowego niż w populacji osób bez aberracji
chromosomalnych. U nosicielek taki.ch translokacji stwierdza się
większy procent występowania pornnień samoistnych, co świadezy o
samoistnym usuwaniu zygot lub płodów z aberracjami chromosomalnymi.
Natomiast u mężezyzn nosicieli stwierdza się dość często
niepłodność, co jest najprawdopodobniej związane z zaburzeniami
mejozy, spowodowanymi translokacją chromosomów - z ich niepra#x-
#dłową konfiguracją i niemożnością segregacji.

#I##Z.4IKOW#SĆ

Opisano przypadki zespołu Downa, w których stwierdzono dwie
populacje komórek: pierwsza z nich wykazywała trisomię 21, druga
zaś miała prawidłow## zestaw chromosomów. Przypadki takie nie są
rzadkoś"ą i należy je pode#rzewać wtedy, kiedy zespół Downa nie
jest w pełni wyrażony fenotypowo ż kiedy inteligeneja dziecka jest
wyższa niż w typowych przypadkach zespołu. Wśród potomstwa
niektórych z tych osób były dzieci z cechami zesp"1u Downa. Osoby
z mozaikowością trisomii 21 były potomkami matek zarówno młodych,
jak i starszych. O^isano również przypadki z mozaikowością
polegającą na współistńieniu v##i#cćj niż dwu różnych populacji
komórkowych.

RODZINN# WYST#PWANIE ZESPOŁU DOWNA

Penrose i wsp. pierwsi zbadali rodzinę, w której wśród dzieci
wystąpiły dwa przypadki zespołu Downa, natomiast jedno dziecko było
normalne. Obaj chłopey z zespołem Downa mieli po 46 chromosomów
oraz translokację G/D. Przebadano również trzy spokrewnione z tą
rodziną fenotypowo normalne kobiety. Wszystkie one miały po 45
chromosomów oraz translokację G/D. Sttx#erdzono, że jeśli matka
jest nosicielką translokacji 21/D, to częstość występowania zespołu
Downa wśród jej potomstwa wynosi od 10o/o do 20o/a. Tak więc
rodzinne występowanie zespołu Downa jest zwykle związane z
przemieszezeniem chromosomu 21 do jednego z chromosomów z grupy D
lub G (translokacja zrównoważona 21/D lub 21/G) u matki, będące3
nosicielką zespolu Downa. W przypadku z translokacją 21/D kariotyp
matki zapisze#r,v np.: 45,XX,-14,-21,-#-t(14q;21q); w przypadku z
translokacją 2lJG np.: 45,XX,-21,-21,=#t(21q;21q).

93
W zespole Downa stwierdza się upośledzenie płodności. Nie opisano
płod- nych mężczyzn z ześpołem Downa. Opisano natomias#t kobiety z
tym zespo- łem, które uro"ziły potomstwo. Ryzyko wystąpienia wśród
ich dzieci zespo- łu Downa wynosi ok. 50o/o. Ilustruje to rycina
51.

7espóT Downa
8##

D D 21 21 21

' 0 # "

D D 21 21 D D 21 21 D D 21 21 2t D D 21 2t 21 Normalny Normalny Z
e s p 6 T D o w n a

Ryc. 51. Schematyczne przedstawienie aberracji chromosomalnych,
jakie mogą powstać u pot,omstwa xnatki z trisomią nr 2I (zespó?
I7owna). Potomstwo to będzie albo normalne, albo - jak mabka -
będzie mia?o trisumię nr 21.

BADANIA DERMATOGLIFICZNE

Jedną z najbardziej charakterystycznych cech w układzie listewek
skórnych stwierdzaną w zespole Downa jest częstsze występowanie
pętlic łokciowych w obrębie opuszek palców. Biorąc pod uwagę
wszystkie palce łącznie, częstość występowani.a pętlic łokciowyrh
w zespole Downa wynosi w stosunku do innych typów wzorów 82,19o/o,
podczas gdy w grupie kontrolnej - 65,58o/o. W związku z tym w
zespole Downa wiry występują rzadziej (13,36o/o) w stosunku do ich
częstości w grupie kontrolnej wynoszącej 23,92o/o. Poprzeczna
bruzda zgięciowa dłoni w posta.# tzw. bruzdy małpiej zdarza się u
dzieci z zespołem Downa znacznie częściej (70o/o) niż w populacji
kontrolnej. Najczęstszą i najbardziej charakterystyczną
diagnostycznie cechąjest występowanie łuku piszczelowego w polu
paluchowym stopy.

WSP#bŁISTNIENIE ZESPOŁU DOWNA I ZESPOŁU KLINEFELTERA

Zostało opisanych wielu pacjentów, u których wystąpiły oba zespoły
(tj. Downa i Klinefeltera) łącznie, w tym również u rodzeństw.
Obecność tych dwóch zespołów u tego samego osobnika przejawiała się
charakterystycznymi klini#nymi i chromosomalnymi objawami, tzn.
stwierdzono 48 chromosomów oraz trisomię nr 21, a wzór chromosomów
płciowych przedstawiał się: XXY. Kariotyp tal# zapisujemy:
48,XXY,#--21. Ponieważ występowanie obu tych zespołów wiąże śię ze
starszym wiekiem matek (choć nie tak znacznie w zespole
Klinefeltera, jak w zespole Downa), wydaje się, że wspólne
występowazzie tych dwóch zespołów nie jest przypadkowe.
Przemawiałoby za tym również to, że w obu tych zespołach występuje
ni#rozdzielność chromosomów, prowadząca do obeoności dodatkowego
chromosomu.

94
ZWI#ZEK ZESPOł.U DOWNA Z BIALACZKĄ

Związek zespołu Downa z ostrą białaczką stwierdzono na podstawie
statystycznie częstszego występowania tych dwóeh sch#rzeń łaeznie.
W związku z powyższym wydaje się, że obecność trisomii 21 jest
czynaikiem predysponującym do wystąpienia białaczki. Wskazuje na to
obserwacja, że ostrą białaczkę stwierdza się w zespole Downa ok. 10
razy częściej, niż można by się tego spadziewać na podstawie
przewidywań statystycznych.

ZALE2NOŚC ZESPOLU DOWNA OD WIEKU MATKI LUB OJCA

Związek zespołu Downa z wiekiem mabki jest dwojakiego rodzaju.
lVlniejśza grupa przypadków jest niezależna od wieku matki
(choclziło tu o matki w wieku 25 - 30 lat), natomiast większa grupa
pochodzi od matek w wieku powyżej 40 lat. Tak w2ęc ryzyko urodzenia
dziecka z zespołem Downa wzrasta z wiekiem matki i wynasi dla matki
będącej poniżej 20 roku życia 1:2000, w 30 roku życia 1:1000, w 40
r#ku życia 1:100, a w 45 roku życia lub powyżej 1:50 (tab. 11).

T a b e 1 a 11. Wiek matki a ryzyko wystąpienia zespołu Downa

Wiek matki Ryzyko ftyzyko * po urodzeniu dziecka (lata) z zespołem
Downa

15 - 19 20 -- 24 25 - 29 30 - 34 35 - 39 40 - 44
45 lub więcej #rednia

1/ I 50 zwiększone 50X
li1600 zwiększone 50X
1/1350 zwiększone 5 X
1/800 zwiększane 5 X
1!260 brak wyraźnego zwiększenia
1/100 brak wyraźnego zwiększenia
1/50 brak wyraźnego zwiększenia
1/660

* Ryzyko obliczone w stosunku do ryzyka dla danego wieku matki.

Większość dzieci z zesp#łem Downa urodzłonych przez stare matki
wykazuje charakterystyczną dla tego zespołu trisomię 21, z
obecnością 47 chromosomów. VC'śród dzieci z zespołem Downa
urodzonych przez młodsze matki (u ok. 20o/o) stwierdzono obecność
różnych aberracji chromosomalnych, chociaż większość z nich również
wykazywała trisomię 21. Penrose wykazał, że w rodzinach, w których
#;vyśtępuje więcej niż jeden przypadek zespołu Downa, a jeszcze
bardziej w rodzinach, w których ze strony matki są osoby dotknięte
tym schorzeniem, wiek matki jest zwykle młody. Są to rodziny, #v
których stwierdza się zwiększone ryzyko wystąpienia zespołu Downa,
związane prawdopodobnie z rodzinną predyspozycj# do
nierozdzielności chromosomów. Analiza statystyczna wykazała również
istnienie związku między częstością występowania zespołu Downa a
starszym wiekiem ojca, choć nowsze dane nie potwierdzają tej
obserwacji. Nie jest jednak w pełni wyjaśnione, dlaczego zespót
Downa jest spowodowany dużo częściej starszym wiekiem matki niż
ojca.

Najprawdopodobniej nierozdzielność chramosomó##r 21 występuje
prawie tak 5amo często w oocytach starszych kobiet, jak i w
spermatocytach starszych

95
3

5, ZO
3
-u

Ń#O

-1

l #

25 ?C ?5 40 4;: ;O W:ek e#a-tek

#j # T r i #- #J
#, #ri- -5 C# # l #/ J l ##Q`

Ryc. 52. Wykres wieku matek osobników z zespo7em Downa oraz wieku
matek osobników z kariotypem 47,XXX lub 47,XXY.

mężczyzn. Ponieważ jednak mężczyzna wytwarza yednocześnie miliony
gamet, to ni#prawidłowe plemniki mają mniejszą szansę zapłodnienia
komórki jajowej niż znajdujące się w ejakulacie plemniki
prawidłowe. Możliwość takiej eliminacji nie istnieje w przypadku
gamety żeńskiej, bo powstaje tylko jedna w ciągu całego cyklu
miesiączkowego.

RYZYKO URODZENIA DRUGIEGO DZIECKA Z ZESPOłEM DOWNA

Od dawna dyskutowana oraz mająca duże znaczenie w poradnictwie
genetys>nym jest sprawa, czy matka mająca jedno dziecko z zespołem
Downa jest narażona na większe ryzyko panownego urodzenia dziecka
z tym zespołem niż matka, która ma normalne dziecko, lub też nie
rodziła. Carter i Evans, k#órzy badali rodzeństwo 642 pacjentów z
zespołem Downa, wykazali, że na ogólną lirzbę 312 braci i sióstr u
5 również śtwierdzono zespół Downa, c#ociaż przez porównanie z
populacją osobników normalnych należaloby spndziewać się tylko I
przypadku zespołu Downa. Na podśtawie powyższego przyjęto, że
posiadanie dziecka z zespołem Downa zwiększa możliwość urodzenia
następnego dziecka z tym zespołem. Badania cytogenetyczne pozwoliły
na udzielenie bardziej szczegółowej ż miarodajnej odpowiedzi matce,
która ma dziecko z zespołem Downa i która przychodzi do lekarza z
zapytaniem: "jakie jest prawdopodabieństwo, że mo#e następne
dziecko będzie również mialo zespół Downa". We wszystkich takich
przypadkach niezbędne jest wykonanie badania cytogenetyc2nego
za#:ńwno u rodziców, jak i u dziecka z zespołem Downa. Jeżeli w
przypadku zespołu Downa stwierdzi się 47 chromosomów oraz trisomię
21, a garnitur ehromosomalny zarówno u ojca, jak i u matki jest
prawidłowy, to ryzyko wystąpienia zespołu Downa u drugiego dziecka
wynosi 1 - 2o/o, niezależnie od wieku matki. W związku z tym
dodatkowe ryzyko w stosunku do przeciętnego ryzyka, jakie ponosi
każda matka będąca w ciąży, zależy w znacznej miexze od wieku
matki. Jeżeli wiek matki jest poniżej 35 lat, ryzyko to jest 6 razy
większe niż przeciętne. Natomiaśt jeśli matka jest w wieku powyżej
35 lat, ryzyko jest takie samo jak u innych kobiet. Jest to
spowodowane tym, że u starszej kobiety ryzyko wystąpienia

96
T a b e 1 a 12. Typ aberracji chromosomalnych dia- gnozowanych
prenatalnie po pierwszym dzieeku z ze- społem Downa (wg Mikkełsen
i Stenc)

Aberracje Liczba przypadków

Trisomia 21
7 Trisozria 18
47,XXY 47,XXX
1 46,XX,inv(19) 46,XX,inv(12)
46,XY/4",X
46,XX/46,XX,dL;p(17q) 46,XY,t( 7 ;21) (q22;q22)
46,XY,marker

Razem
17

zespołu Downa jest dość znaczne (ok. lo#o) i w z#=:iązku z tym nie
różni się ono od ryzyka u matki, która urodziła już jedno dziecko
z zespołem Downa# W przypadku stwierdzenia translokacji u któregoś
z rodziców lub też u dziecka z zespołem Downa ryzyko wystąpienia
tego zespołu L# następnego dziecka znacznie wzrasta. Dokładne
określenie zależy od typu translokacji, jednak zawsze jest ono
znacznie większe niż przeciętne. W przypadku takim należy zalecić
przeprowadzenie diagnostyki prenatalnej (tab. 12).

TRISOMIA Clfi#OMOSOMÓW NR 13 - ZESPÓŁ PATAUA

Patau i wsp. w 1960 r. znaleźli dodatkowy chromosom w komórkach
szpiku kostnego u noworodka plci żexiskiej z następującymi
#vrodzonymi anomaliami: obecnością tylko jednego oka, rozszezepem
podniebienia, polidaktylią. Były również objawy uszkodzenia mózgtz
oraz wrodzonej wady serca. Dodatkowy chromosom znaleziony w tym
przypadku interpretowany był jako autosom z grupy 13 - 15. Dalsze
badania wykazały, że jest to chromosom 13 (ryc. 53). lVajezęś"ej
stwierdzanymi objawami klinicznynli c# tym zespole są: niedorożwój
umysłowy, wady oczu, nisko osadzone i zdeformowane uszy, rr>zszezep
warg i podniebienia, polidaktylia, wrodzone wady serca. Rzadziej
stwierdzanymi wadami są: głuchota, wąskie paznol:cie, dodatkowa
śledziona anomalie w obrębie układu moczowo-płciowego, przepuklina
pęp#owa, kryptorehizm i niedorozwój moszny u płci męskiej oraz
dwurożna macica u noworodków plci żeńskiej (ryc. 54). W większośei
przypadków trisomii nr 13 wywiady nie wskazują na dZiedziczne
obciążenia. Opisano jednak pojedyneze osoby z trisomią nr 13,
którveh rodzeństwo wykazywało abe:racje chromosomalne innego typu.
?`.#ioźe to być przypadkowa zbieżność ## występowaniu aberracji
chromosomalnych albo rodzinna skłonność do występowania
niepra##idłowości ch.romnsomalnych. Opisano również p:zypadki
wystęnowania tr:somii 13 oraz innZ#ch aherraci# chromosomalnych u
tego samego osobnika. Noworodki z trisomią 13. nawet jeśli urodzą
się żywe, mają bardzo krótki okres przeżycia. Okolo 45o#o umiera w
czasie pierwszego miesi#ca. a 90o#o w czasie pierwszych śześciLz
miesięcy życia. Mniej niż 5o#o ośiąga 3 rols życia. Częstość
występowania trisomii 13 wynosi u noworodków 1:12 000.

9 - Zarys genetyki
97
1

13 14 15 1# #7

#yc. 53. Kariotyp 49,XX,-j-13. Prążki G (wg Philipa).

Ńiski wzrost i MaTomózgowie Niedorozwój umysTowy ' Szerokie
rozstawienie Szc?elina wtęczówc# gaT#h ocznych T#isko osad?one i
znieksztaT- ## Rozszczep wargi i cone uszy ,r#~##"# podniebienia
Poliddktylia G!uchota
ZnieksztaTcenie pazr,ekci ;-laTpia bruzda
Torbielowatość nerek Otwćr migdzyprzed-
sionkowy r Podwójny moczowód Ot-wór międzyko norowy # Wodonercz#
Serce po stronie praw2j Pr#epuklina pgpkowa

Wiodzone ##vady maeicy Wnętrcstwo

fluża fragmentacja
granulocytow oraz duża
-czgstoś# występowania
jqder z formami paTeczkowatymi

ttyc. 54. Główne objawy kliniczne trisomii 13 (wg Vogela i
Motulskiego). TRISOMIA CIIROMOSOMóW NR 18 - ZESPóŁ EDWARDSA

Edwards i wsp. w 1960 r. opisali dndatkowy chrumosom z grupy E w
hodo-wli komórek skóry i mięśni dziecka płci żeńskiej z licznymi
wadami wrodzonymi. Głównymi wadami somatycznymi były: nieprawidłowo
zbudowan# czaszka, nisko położone oraz zdeformowane uszy, mała
żuchwa, płetwistośćszyi o.raz otwór międzyprzedsżonkowy w sercu, a
panadto niedorozwój umysłowy. Dzieck# zmarło w 4 miesiącu życia.

Otwarte śzwy czaszki i szerokie
ciemiqczkci przy urodzenlu
Nisk i wzro st Szerok ie rozstawienie gaTek
0C Zny Ch
Niedorozwój umysTowy # #. #(ysokie Tuki br#viowe
Wystaj#ca potylica ;",###
" ##;i# # Nisko osadzone i znieksztaTcone usz# Retrofteksja gTowy
# #####'jw
ri
Niedorozwój źuchwy
I=uki na trżech tub # Zachodzenie pa[ców na siebie
więcej opuszkach
aatców PrzetrwaTy przew#d tętniczy
MaTpia bruzda Otwór międzyprzedsionkowy
Krótki mostek
# UchyTek jelita k#gtego[Meckela/
Pderka podkowiasta ' #.
NieprawidTowości
pośladków
Hipertonia mięśniowa Wielowodżie
Wystqj4ce ko[ana MaTe Tożysko
krzywienie dużych
alcow

Ryc. 55. Główne objawy kliniczne trisomii 18 (wg Vogela i
Motulskiego)

Na podstawie powyższej pracy oraz doni#ień dalszych autorów wyłonił
si# obraz charakterystycznych anomalii somatycznych, związanych z
trisomią chromosamów nr 18 (ryc. 55). Kariotyp tych przypadków
zapisujemy: 47,XX,#-18 lub 47,XY,-f-18. Charakteryzują się one
ogólnym niedorozwojem, podobnie jak przypadki tris4mii chromosomów
13, oraz małymi, zdeformowanymi i nisko osadzonymi usżami i małą
brodą. Palce rąk wykazują eha= rakte#ysty#zne zachodzenie na
siebie. Prawie wszysry pacjenci mają wrodzone wady serca. Chorzy
dotknięcż trisomią 18 żyją bardzo krótko i zwykle umierają w
okresie niemowlęcyrn. Okoł4 30o#o umiera w pierwszym miesiącu
życia, a jedynie 10o/o osiąga 1 rok życia. Stosunek występowania
tej trisomii u noworod= ków męskich i żeńskich wynosi 1:3. Przewaga
w tym zespole noworodków płci żeńskiej może tłumaczyć się bardziej
letalnym charakterem tej aberracji u płodów męskich, które
obumierają już w okresie życia śródmacicznego. Częstość
występowania trisomii chromosomów 18 wynosi u noworodków 1 : 7500.

99
'DELECJA ftAlViION KftÓTKICH CHROMOSOMÓW NR 5 - ZESPÓŁ . CR# DU
CHAT"

W 1963 r. Lejeune i wsp. opisali u trzech noworodków częściową
delecję ramion krótkich chromosomu z grupy B, który określili jako
chromosom nr 5 (ryc. 56). Opis dalszych przypadków, stwierdzonych
zarówno wśród dzieci, jak i osób dorosłych, oraz szczegółowe dane
kliniczne uprzednio opublikowanych przypadków zostały podane przez
Lejeune'a i wsp. w 1964 r. Z op?sów tyeh ###yłonił się
charakterystyezny obraz kliniczny, obejmujący następujące objawy:
szczególny płacz przypominający miauczenie kotacri du chat (polska
nazwa: zespól "miauczenia kota"), niedorozwój umysłovrs,
malomózgowie, hipotonia mięśniowa, niskie osadzenie uszu, mala
żu#hwa, rozszczep podniebienia oraz inne nieprawidłowości
somatyc#ne (ryc. 57). Kariotyp takich przypadków zapisujemy:
46,XX,de1(5p) lub 46,XY,de1(5p). Wielkość delecji ramion krótkich
chromosomu 5, powodująca zespól "cri du chat", jest bardzo różna -
od drobnych delecji terminalnych aż do utraty ok. 60a;!# długości
ramion krótkich. Podobnie jak w innych zespołach chromosomalnych,
obecność mozaiki z normalną linią komórkową zazwyczaj znacznie
łagodzi obraz kliniczny teóo zespołu. Częstość występowańia delecji
ramion krótkich ehromosomu 5 wynosi u no#worodków 1:#0000.
Natomiast w zakładach dla osób umysłowo upośledzonych jest ona
znacznie większa.

"# li 2 Hyc. 56. Kariotyp 46,XX,de1(5p). Prążki G (wg Philipa).

100
##:

I#I## ZF.SP##;## #ZITO;g#DMALI#TE

AYFnRACJE LICLh#t#'

nyc. 57. Dziewezynka z zespołem "cri du chat" (cvg de Grouchy).

Poz#: podanyzni powvżej trisomiami chromosomów 21, 13 i 18 jedynie
trison;ia 22 występuje w stanie niemozaikowym. Trisomie pozostałych
autosomó###. jeżeli występują w stan"e niemozaikowym, to prawadzą
do śmierci już w życiu plodowym. lVajezęściej stwierdza się w
postaci mozaiki, z normalną Iini;Ł komórkową, trisomie chromosomów
7, 8 i 9; opisano również pojedyncze przypadki mozaiki z trisomią
nr 10. Monosomia stwierdzana u żywo urodzonych dzieei dotyczy
jedynie chromosomu 21, a przypadki takie określają niektórzy jako
"antymongolizm".

AIiE#RA#JE S'TR.rJKTUft lLNE

Poza zespoiel#z.,cri du chat" najezęściej stwierdzanymi delecjami
są: delecja ramion krótkich chromosomu nr 4 (tzw. zespół Wolfa i
Hirsehhorna), deleeja ramion ~rótkich ehromosomu 18 oraz delecja
ramion długich chromosc>nzu 18. Opisan;> również delecję ramion
krótkich lub długich innych chromc>snn,ó;# n##. 9. 11 i 12.
Wszystkie one prowadzą do określonyeh zespołów chorobowych, które
jednak nie będą omawiane ze względu na ogromną rzadkośe
#vystępov##ania. Rów-nież chrc>mosomy koliste powadują występowanie
licznych zaburzeń rozwojowyeh, #;ińre jednak w Rriększości
przypadków nie dają się połączyć z aberracją określonego chromosomu
i nie tworzą #v ten sposób, w więk#.:#ośei przypadków,
zdefiniowanych zespołów chorobowych.

101
TftIPLOIDIA I TETftAPLOIDIA

B""k i Santesso,n jako pierwsi opisali triploirlię w części komórek
w hodowli skóry jednorocznego chłopca. Wystąpiło u niego wiele
defektów somatycznych oraz głęboki niedorozwój umysłowy. Analiza
cytogenetyczna wykazała, że autosomy były triploidalne, natomiast
chromosomy płciowe występowały w skład#ie XXY. Jedynie część
komórek wykazywała 46 chromosomów. Triploidia jest częstą pxzyczyną
poronień przed ósmym tygodniem życia płodowego. Około 20o/o płodów
z aberracjami chromosomalnymi wykazuje triploidię. flpisano jedynie
pojedyncze przypa#ki żywyeh noworodków z triploidią. Chorzy z
triploidią bard#o rzadko mają zdolność przeżycia okresu płodowego
lub pierwszych miesięcy życia. Opisano natomiast dużo więcej żywo
urodzonych osobników z mozaiką triploidia/diploidia. Wszyscy oni
charakteryzowali się niedorozwojem umysłnwym i fizyeznym. W
przypadkach, w których stwierdza się układ chromosomów płciowych
XXY, może występować również obojnactwo zewnętrznv#" narządów
płciowych. Płody z tetraploidią są jeszcze bardziej upośledzone pod
względem izmysłowym i fizycznym i jeśli nawet urodzą się żywe, to
tylko wyjątkoevo przeżywają pierwsze miesiące życia.

Pft#cEsv aowoTwoftowE

Związek aberracji chromosomalnych z procesami nowotworowymi, i to
z;równo przebiegającymi w postaci guzów, jak i zmianami
obejmującymi komórki kr#vi, został udowodniony. Nie oznacza to
jednak, że określono, w jakim stopniu zmiany chromosomalne są
przyczyną procesów nowotworowych. Wykazan'e np. związku między
rozrostem nowotworowym a różnego rodzaju aberr^#jami
ehromosomalnymi nie świadczy o tym, że zmiany chromosomalne są
przyczyną powstawania nowotworów. Levan i wsp. następująco
podsumo#vali badania chromosomów w zmianach nowotworowych: "1.
Większość nowotworów złośliwych wykazuje aberracje chromosomalne
zarówno liczbowe, jak i strukturalne, przy czym różnorodność
obrazów tych zmian może być ogromna nawet w obrębie tego samego
guza. Wiele guzów wykazuje jednocześnie obecność tzw. markerów
chromosomalnych, będących strukturalnie nieprawidłowymi
chromosomami, charakterystycznymi dla danego guza. 2. Większość
komórek guza należy do jednej podstawowej linii komórkowej. W
czasie wzrostu nowotworów lub przerzutów nowotworowych linia ta
ulega zwykle przemianom na wiele nowych lin komórkowych, co
powoduje coraz większą różnorodność obrazów cytogenetycznych zmiany
now otworowej". Procesem nowotworowym, który jako pierwszy udało
się povc,iązać ze stałą zmianą chromosomalną, jest białaczka.
Badaczami, którzy wykazali związek między charakterystycznym typem
aberracji chromosomalnej a białaczką, byli Nowell i Hungerford.
Autorzy ci badając krwinki białe z krwi obwodowej, opisali
istnienie małego, akrocentrycznego chromosomu, zwanego Phl
(Philadelphia), w wielu przypadkach przewlekłej białaczki
szpikowej. Nieprawidłowy chromosom jest to chromosom nr 22 z
delecją ramion długich; kariotyp zapisujemy: 46,XX,de1(22q) lub
46,XY,de1(22q). Obserwacja ta została potwierdzona przez następnych
badaczy i obecnie uważa się, że związek przewlekłej białaczki
szpikowej z istnieniem chromosomu Phl jest w pełni udo

102
#wodniony. Obserwacja Nowella i Hungerforda stanowi również
pierwszy przykład związku między charakterystyczną a2xomalią
chrom#somalną a procc;em nowotworowym. Chromosom Ph1 powstaje w
wyniku delecji ż translokacji części ramion długich chromosomu 22
do któregoś z większych chromosomów, najezęściej do ramion długich
chronxosomu 9. Komórki zawierające chromosom Ph' Lworzą klon,
powstały w wyniku rozmnożenia się je#xxej komórki, w której
nastąpiła delecja ramion długich chromosomu 22. Jednocześnie z
nasilaniem się u pacjenta objawów chorobowych białaczki wzrasta
liczba komórek, w których stwierdza się chromosom Phl. Późniejsze
badania cytogenetyczne prowadzone na materiale różnyeh typó##=
białaczek potwierdziły istnienie nieprawidłowości chromosomalnej
(chromosomu Phl) w przewlekłej białaczce szpikowej. Chociaż nie
udało się znaleźć stałego z###iązku między innymi typami białaczek
a anomaliami chrozni:somalnymi, to ukazało się jednak wiele
publikacji o istnieniu aberracji chromosomalnych w innych typaeh
białaczek. Jednym z charakterystyc#xych markerów chromosomalnych
jest "wydłużony" chromosom 14 w związkL z transloka#ją 8q-;14q-#
spotykamy w chłoniaku Burkitta i innych rozrostach
limfoproliferacyjnych B-komórkowych oraz w ostrych białaczkach B-
k4mórkowych. Ponadto dosyć charakterystyczne zmiany kariotypu
komórek białaczkowych towarzyszą przejściu białaczki szpikowej z
fazy przewlekłej w ostrą: naddatek chromosomu 8, dodatkowy Phl,
izochromosom 17. Dosyć charakterystyczną zmianą w ostrej białaczce
mieloblastyrznej jest translokacja: 8;21, a w ostrej
promielocytowej translokacja: 15;17. Cytogenetyka hematologiczna
zysku;e więc coraz większe znaczenie w diagnostyce oraz #v
pro#nozie. Innym procesem nowotworowym, który u wielu pacjentów ma
związel: z aberracją chromosomalną, jest retżnoblasto'm,a.
Najezęściej predyspozycja do występowania tego mowotworu jest
dziedziczona jako cecha autosomalna dominująca i nie majaca źadnego
związku z aberracją chromosomalną. Istnieją jednak również takie
pxzypadki, w których retżnoblaston2,a występuje #vspólnie z
licznymi wadami wrodzonymi u pacjentów z delecją cz#ści ramion
długieh chromosomu 13, a konkretnie odcinka l3ql4. Brak materiału
genetycznego tego właśnie odcink, r#,r;##n długich chromosomu 13
powoduje brak informacji genetycznej lub tRką zamianę strukturalną
genu lub genów, która prowadzi o wystąpienia tego procesu
now#tworowego. W rodzinach, #v których stwierdza się szezególnie
rzęste występowanie nowotworów, analiza cytogenetyczna jest
pożądana, gdyż może ona wykazać drobną aberrację strukturalną,
przekazywaną dziedzicznie. Jednym z najbardziej znaczących
os:ągnięć współezesnej genetyki medycznej jest odkrycie, że
specyfiezne geny, zwane onkogenami, są bezpośrednio związane z
różnego rodzaju nowotworami (patrz tab. 13). ftównie ciekawym
odkryciem było stwierdzenie obecności sekweneji DN#, prawie
identycznych jak w onkogenach, w materiale genetycznym normainych
komórek całego świata zwierzęcego. Powstała teoria, że takie
"protoonkogeny" rozwinęły śię ewolucyjnie i pełnią w normalnych
tkankach ważną funkeję przy podziale i różnicowaniu komórek.
Wysiłki genetyków skupiają się obecnie na odkryciu, w jaki sposób
nieszkodliwe dla komórki protoonkogeny przekształcają się w aktywne
onkogeny. Wydaje się, że przyczyną jest mutacja wywołana działaniem
promieniowania, związku chemicznego lub wirusa. Inną bezpośrednią
przyczyną powstania nowotworu może być przemieszezenie
protoonkogenu z jednego chromosomu na drugi. Tak rozwija się
chłoniak

103
T a b e 1 a 13. Mapowanie gen#w mającyeh znaczenie w ehoro#ach
nowotworo- wyeh (wg MeKusicka 19&7o)

Nazwa

Gruczolakorak nerki (rak jasnokomórko#vy) Siatkówezak
Rak płuca drobnokomórkowy (anaplastyczny) Białaczka limfatyczna z
komórek T Zwojak zarodkowy współezulny (neuroblastoma)
Osteosarco#n.a Ostra białaczka limfatyczna
Ostra białaczka limfatyczna z komórek T Białaczka limfatyczna
(przewlekła) z komórek B Białaczka limfatyczna z komórek B
Przewlekła choroba ziarniniako#va Przewlekła bialaczka szpikowa

#"Gonadoblastoma w zespo?e WAGR *
Zespół limfoproliferacji (ehoroba Duncana)

Chromosom Uwagi (loka?izacja)

3p14,2 prow.
13q14.1 potw.
3p23-p14 p4tw.
14q11.2 potw.
lpter-p31 prow.
13q14.1 prow.
4q21 prow.
llpl5 prow.
llql3,3 potw.
18q21.3 potw.
Xp21.2-p21.1 potw.
22q11.21 potw.
9q34.1 potw.
llpl3 potw.
Xq24-q26 # prow.

potw. - lokalizacja potwierdzona prow. - lokalizacja prowizoryczna

* Zespół WAGR - Wilms tumour, aniridia, gonadoblastoma,
retardation. o 2cKusick, V. A. The hu#wxan gene nzap, John's
Hopkins liospital, Baltixnox,e, 1989.

Burkitta, nowotwór wywodzący sie z limfocytów B. Najezęściej
występuje on w Afryce, ale ostatnio znaleziono go również u ofiar
AlDS. U ludzi zdrow# ch protoonkogen nazwany 2iaye zlokalizowany
jest na chromosomie 8, natomiast u chorych na chłoniaka występuje
na chromosamie 14. Na skutek takiego przemieszezenia myc na
ehromosom 24 - ankogen znajduje się w pobliżu genów normalnie
kontralująeych v##ytwarzanie przeciwciał przez limfocyty B. Są to
komórki, które podlegają transformacji nowatworowej w przypadku
chloniaka Burkitta. Badacze podejrzewają, że sąsiedztwo onkogenu i
gen"#v kodujących przeciwciała prowadzi do interakeji, która jest
bezpośrednia przyczyną nowotworu. Uważa się obecnie, że proces
powstawania nowotworu jest zazwyczaj bardżiej skomplikowany i
bierze w nim udział kilka ankogenów. Kultury t#ankowe normalnych
tkanek en-#brionu szezura tylko wtedy ulegają transformacji
nowotworowej, jeśli obecne są jednocześnie dwa onkogeny rrzyc i
ras. Istnieje podejrzenie, że jeden z tyeh onkogenów odpowiedzialny
jest za przekształeenie normalnej komórki w komórkę nowotworową. a
drugi warunkuje normalną tendeneje komórek rakowych do podziałów i
ńiepohamowanego v#zrostu. Zbadano już jeden z możliwych sposobów
interakeji dwóch ankogenów indukujących niepohamowane rozmnażanie
komórek. W hodowli nie dzielących się komórek tkanki łącznej
eziowieka gen myc nie ujawnia się. Dz:ałanie je#o zastaje
zapoczątkowane przez dodanie do hadowli czynnik# wzrostowego płytek
krwi (białka zwanego PDGF), które normalnie odpowiedzialne jest za
gojenie ran. Badacze wykazali też, że inny onkogen, zwany sżs,
wytwarza białko niezwykle podobne do PDGF. Interakeja białka
onkogenu sżs z onkogenem #n.yc może zapoczątkować proces
transformacji nowotworow,ej. Protoonkogeny mogą także stać się
ankogenami przez amplifikację, czvli nagromadzenie w dużych
ilościach w czasie podziału komórki. Zjawisko to zo

104
sta#o zaobserwowane w niektóryoh nowotworach komórek nerwowych i
je- lita. Obecność w komórkach nowotworowych dużych ilości białek
kodowa- nych pxzez geny po#vstałe na skutek amplifikacji może być
wykorzystana do specyficzny ch testów diagnostycmyeh.

RODZINNE WYST POWANIE ABERRACJI CIiRO#IOSOMALNYCIi

VC#' niektórych rodzinach stwierdza się występowanie aberracji
chromosomalnych u dwóch lub kilku jej członków. Na przykład w
rodzinie opisanej przez #nrzkowskiego i wsp. w 1969 r. stwierdzono
cechy zespołu Turnera oraz kariotyp 45,X zarówno u probanda,
dziewezynki lat 14, jak i u 40-letniej siostrr jej ojea.
Przytoczone dane można rozpatrywać jako: 1) dowód rodzinnego
występo#e,ania i dziedziczenia zespo#u Turnera, 2) przypadkowe
wystąpienie tej anomalii u dwu rzłonków rodziny, 3) rodzinną
predyspozycję do utraty chromosomu lub nierozdzielnośei w okresie
podziału mejotycznego komórek płciowych, istniejącą w rodżinie
ojca. Ponieważ uprzednio nigdy nie op?sano wystepow ania rodzinnego
zespolu Turn#ra, natomiast wy stępowanie anomalii ch:;nmosomalnych
u kilku rzłonków rodziny było opisywane przez kilku autorów, wydaje
się, że trzecie z przedstawionych wyjaśnień jest najbardziej
prawdopodobne. Opisano wiele rodzin, w których stwierdzono
występowanie zespołu Klinefeltera (karintyp 4'7,XXY) oraz zespołu
Downa (trisomia 21) u rodzeństwa lub u innych człanków rodziny w
poprzednich generacjach. Podobne dane uzyskano na temat zespołu
Turnera (kariotyp 45,X) i zespołu Downa. Hecht i wsp. opubiikowali
dane kilku rndzin, w któryeh stwierdzono jednoćzesne występowanie
zespołu Downa oraz trisomii 18. Dalsze badania tych aute,rów
wykazywały również wiele rodzin, w któryeh #vystępowało wiele
aberracji chromasomalnych. W jednej z nich dziecko z zespołem Downa
miało ciotkę z kariotypem 45,X oraz dysgenezją gonad, w innej
natomiast dziecko z kariotypem 45,X miało kuzyna z zespołem Downa.
Na podstawie obserwacji własnycli przypadków oraz danych z
literatury autorzy ci słusznie uważają, że wyst#powanie w jednej
rodzinie wielu anomalii chromosomalnych nie jest prostym
przypadkiem, lecz downdem rodzinnej skłonności do występocvan;a
anomalii chromosomalnych.

PO S#J###WANIE

lVajezęśćiej stwierdzanymi aberracjami autosomalnymi są triso:'nie
c##romosorrzalne, powodujące nieprawidłowości w rozwoju osobnika
wskutek nadmiaru materiaiu genetycznego. Badania cytogenetyczne
umożliwiły ustalenie chromnsomalnej etiologii zespołu Downa
(obecność dodatkowego chromosnmu nr 21), jak również wyodrębnienie
kilku zespołów klinicznych: z#spół Palaua - trisomia chromosomów nr
13, zespół Edwardsa - trisomia chromosnmów " j ; nr 18, zespół "cri
du chat - delec a ram on krótkich chromosomu nr 5. ##ydaje się, że
dokładniejsze wyjaśnienie znaaenia wielu aberracji chromosr#malnyc#
u człowieka będzie możliwe dopiero z chwilą wprnwadzenia szernkich
badań cytogenetycznych wśród populacji nnrmalnej. Jednak juź
ob#cnie badania aberracji chromosomalnych, dzięki wprowadzeniu
dokładnyeri technik prążknwych oraz metod genetyki molekularnej;
pozwalają na coraz dokładniejsze mapowanie chromosomów człowieka.

105
VI. Badania c#togenet#czne w w#bran#ch grupach populac#jn#ch

Krzysztof Boczkowsk"

Cyto#enetyka populacyjna - której celem jest określenie i
porównanie czgstości występowania zarówno aberracji liczbowych, jak
i strukturalnych chromosomów w różnych grupach populacyjnyeh oraz
prześledzenie ich efektów fenotypowych - ma znaczenie zarówno dla
genetyki ogólnej, jak i dla jej działów zajmujących się genetyką
medyczną i kliniczną.

BADANIA CYTOGENETYCZNE PŁODóW Z POI#ONIEl#T SAMOISTNYCH

Badanie aberracji chrom#somalnych u płodów z poronień samoistnych
pozw#la ocenić, jak duży proc#nt porunień jest spowodowany
aberracjami chromosomalnymi i w związku z tym niezależny od sposobu
pro##adzenia ciąży. W statystykach z różnych ośrodków, stosujących
różne metody zapobiegania grożącemu poroniemiu, proeent poronień
jest podobny i niezależny od metod terapeutyc#ych. Wśkazuje to n#
fakt, że właśnie czynniki genetyczne odgrywają rolę w występowaniu
takich poronień. Wystąpi#nie poronienia w takim przypadku zapabiega
zwykle urodzeniu śię ośobnika z nieprawidłowym garniturem
chromosomalnym. Wyniki badań garnituru chr#mosomalnego płodów z
poronień samoistnych zostały po raz pierwszy zebrane i porównane
przez Polaniego. Opracował on zestawienie na podstawie danych
opublikowanych do 1966 r. obejmujących 261 poronień samoistnych,
które nastąpiły w pierwszych trzech miesiącach eiąży. Zestawienie
wyników badań dokonane przez Polańiego (1966) pozwala na
wyciągnięcie wstępnych wniosków. U 72 płodów (27o#o) stv,#erzono
aberracje chromosomalne. Rodzaj stwierdzonych aberracji
chromosomalnych oraz procent ich wystąpienża został podany w tab.
14. Niektóre aberracje chromasomalne wykryte w badaniach płodów ńie
zostały stwierdznne u osobników żywych (noworodków) lub u osób
dorosłych.

106

T a b e 1 a 14. Wyniki badań cytogenetycznych w 72 poronieniach
samoistnych z aberracjami chronaosomalnyt#i (wg Polaniego)
I#nteresujące jest częste stwierdzanie nie spotykanej u osobników
żywych trisomii chromosomów nr 16. Na uwagę zasługuje fakt, że
jedyną aberracją chromosomów płciowych był kariotyp 45,X; nie
stwierdzono natomiast mozaiki 45,X/46,XX lub kariotypu 47,XXY, co
dowodzi, że nie są one letalne. Na uwagę zasługuje poró##-nanie
stosunku aberracji autosomów do aberracji chromosomów płeiowych.
Stosunek ten u plodów z poronień samoistnych wy#nosił 2:1 (w
porównaniu z 1:1 u osobników żywych). Jest on jeszcze jednym
dowodem na to, że aberracje autosomalne częściej bywają czynnikiem
letalnym niż aberracje chromosomów płciowych. Niestwierdze-nie
monosomii autosomów wskazuje najprawdopodobniej na to, że są one
letalne w bardzo wczesnym okresie zarodkowym (lub że nie dochodzi
w ogóle do powstania zygot z b'rakiem jednego z autosomów). Badania
płodów z poronień samoistnych dostarczyły materiału do porównania
aberracji chromosomalnych oraz zmian morfologicznych. Pozwoliło to
na określenie czasu wystąpienia #ieprawidłowości w budowie płodu
zależnych od nieprawidłowego garnituru chromosomalnego.
Najobszerniejsze informacje, dotyczące histologii gonad u płodów z
kariotypem 45,X, podali Singh i Garr w 1966 r. Stwierdzili oni, że
od trzeciego miesiąca życia nie znajduje się różnicy vr budowie
ganad pomiędzy płodami 45,X a 46,XX. W późniejszym ok#esie życia
płodowego stwierdza się stosunkowo więcej tkanki łącznej w
gona,dach płodów 45,X. Szczególnie interesujący jest fakt, że
zarówno u płodów 46,YX, jak i 45,X stwierdza się obecność komórek
pł"owych w gonadach. fiomórki te zanikają jednak w pó"ziejszym
okresie rozwoju u płodów 45,X. Nowsze publikacje podają większą
częstość występowania aberracji chromosomalnych u piodów z poronień
samoistnych. Lauritsen, który wykonał badania cytogenetyczne 288
płodów z poronień samoistnych, u 55o/o stwierdził aberracje
chromosomalne, przy czym częstość ta była jeszcze więl#sza wśród
płodów z pierwszego trymestru ciąży, gdyż wynosiła 6lo#o.
Najobszerniejsze dane na temat wystepowania aberraeji
chromosomalnych wśród płodów i noworodków podała Jacobs w 1977 r.
Zestawiła ona dane z pięciu dużych badań. przeprowadzonych przez
ró#nych autorów, które łącznie o'ujęły prawie 2500 płodów z
poronień samoistnych i były wykonane w 1970 r. lub w latach
późniejszych. Badania te wykazały istnienie aberracji
chromosomalnych u ponad 50o## badanych płodów. Ponad połowę
aberracii chromosomalnych stanowiły trisomie, natomiast kariotyp
45,X stwierdzono w 20o#a przypadków. W ponad 20ojo przypadków
stwierdzono istnienie poliploidii (triploidii lub tetraploidii), to
znaczy 69 lub 92 chromosomów (ryc. 58). Pozostałe przypadki
sta.nowiły aberracje strukturalne "lbo mozaiki z dwiema lub większą
liczbą linii komórkowych (tab. 15).

Typ aberracji
jako % wszystkich badanych)

#0?

T a b e 1 a l:i. Aberracje chromnsomalne u płodów z poronień
samoistnych, dane od roku 1970 (wg Jacobs) T a :; e 1 a 16.
#berracje chroznosomalne u ##oeiń#t' z poz#ttień sa?:ro#;:nyctt
nraz # no#i-orodlrów (wg Jacobs)

Triso# ie I 4",X

Pło;ly 4,2 # l.i l#oworodki 0,29 # 0,01 Wsz#-s#kie ciąże 4,49 #
1,51

TriSCTiE #y ĆbViliE c 7CSomC,,y' # #olz #,z / "
, z,r #ro2# j L#"## '# #,X #, w ócY / 5 #01 #
Tripioidia
IiJ#
'E#-aaICiCliO ##
## l #
RyC. 58. Rodzaje aberraCji Chromosomalnych u pYodów z poronień
samoistiiyCh.

AberraCie (o/a ciażv)
Po i #,lo#4i# _ #truktu- #
3:z 4n r#lne ; I##I#e # i#"`##j##
1,## 0.~#i 0, C#.3 ; #a:i
# 0,2 i t?";ł)
1,35 0,4# # 0,5 f t).3 #
i \
T#isomiF
i.

# StrukturainE /gTwnie autosc.:mów

Ryc. "9. Rodzaje abez-z-ae"i chromosotnaln#ch u noworodkó##:.

Cieka##'ie przedstawia się porównanie aberracji chrom,so=z#alnych
wystgpujących u płodów i L? noworodków (ryc. 58, 59, 60 i tab. IE}.
W za:treśie tri-ł somii ani u płodów, ani u noworodków nie
stwierdzono dodatkowego ctiromosomu nr 1 5 oraz 1 i, co wskazuje na
to, że różna czestość #uystępu#: #ania poszezególnych trisomii nie
jest przypadkowa. Najezęstszą trisomią wvstępującą u plodów była
trisomia ehromosomów nr 16, które" nie stwierdza się w ogóle wśród
żywych noworodków, eo wskazuje na to, że jest letalna. 'Vatomiast
trisomia nr 2!, która prowadzi do zPspołu Du##na,_ stanowi ponad
40o#o trisomii występujących u noworodków, a tylko 20#!## trisomii
wvstepujących u płodów. Zdolność przeżycia okresu płodowego jest
więc dla tej trisomii stosunkowo duża; mimo to jednak można
stwierdzie, że na każd#go żywego noworodka z zespolem Downa
przypadają trzy do czterech płodów z trisomią nr 21, które zostały
poronione. Aberracje liczbowe chromosomów płciowych które stanowią
ponad 50o#o dodatkowych chromosomów wy#tgpujących u noworodków,
spotykane są wyjątkowo rzadko wśród płudów z poronień samoistnych -
dodatkowy chromosom X stwierdzono u ok. l##o #łi?dów, natomiast w
żadnym przypadku nie stwierdzono obecności dodatkowego chromosomu
Y. Wskazuje to, że obecność dodatkowego chrom#,#mu plciow ego nie
jest w zasadzie cechą letalną. "Oo;'" plodciw z aberracjami
chromosomalnymi wykazuje kariotyp 45,X, lstóry wśród noworodków
stwierdza się bardzo rzadko - 1 :10 000 żywo urodzonych. Pane te
świadezą o tym, że większość te#o typ## przypadków :#i?e!08 ga
samoistnemu poronieniu. Triploidie lub tetraplo"die, stanowiące
raze#n ponad 20';# poronień samoistnych, nie były stwier"zane w
ogóle wŚr"d bada= nych noworodków; wiadomo jest, że aberracje takie
są niezmiernie rzadkie wśr"d noWorodków i nawet jeśli nastąpi
urodzenie żywego dzieeka, to cza# jego żyeia nie przekracza zwykle
jednego roku. Dane pOwyższe pozwoliły również na wyciągnigcie
wniOsku, że znacznie ponad 10#/o ludzkich zarodków lub płódów
wykazuje aberracje chromosomalne, przy czym wEdlub niektórych
autorów CzęStOŚĆ ta jEst duż0 WlgkSZa i wynosi ok. 30###. Co do
częstOści występowania poszezególnych typów aberracji
chromosomalnych, to należy zauważyć, że najezęściej stwierdzanymi
trisomiami autosomów są u płodów z poronień Samoistnych trisomie
chrOmosomów nr # 7 - 10, 13 - 16, 18, 21, 22. Dla przykładu można
podać; że trisomiE ChromosOnzów od 7 do 10 stwierdzono, każdą z
nich, w killsunastu przypadkach; chromosomów nr 16 w 104
przypadkach, a chromosomów nr 21, 22 w 34 i 37 przypadkach (dane
Jacobs oraz późniejsze). Natomiast nigdy nie stwierdzono trisomii
chromosomów nr 1, 5 i 17. Rozpatrując te dane; należy jEdnak
pamiętać o tym, że zależą one w dużym stopniu od tego, w jakim
Oleresie trisomia danego chromosomu powoduje śrnierć płodu. Wiadom0
jest np.. żE trisomia nr 13 powOduje śmierć od wrzEsnego okresu
żyeia płodowego aż do kilku lat po urodzeniu, natomiast letalny
efekt trisomii nr 16 ujawnia si# w krótkim okresie pomiędzy 22 a 31
dniem życia płodowego, wlaśnie wtEdy, kiedy przeprowadza się
Wię.kszość badań cytogenetycznych płodóW. Natomiast trisomie
chromosOmów nr 1, 5 i 17 megą prowadzić. do śmierci W tak wezesnym
okresiE zarodkowym, że nie uchwycono ich dOtychezas badaniem
eytogenetycznym. Podsumowując powyższe dane, można przyjąć, że
częstość występOWania aberraeji chromosomalnych u płodów z poronień
samoiśtnych wynosi ponad 50#/a, przy czym u płodów z pierwszego
trymestru ciąży przekracza nawet 60ojó i prawdopodobnie jest
jeszeze większa u płOdów poronionych w pierwszych tygodniach ciąży.
Wypływa z tego wniosek, że niektóre abErracje chromosOmalne są
letalne. a wystąpienie poronienia samoistnego zapobiega w wielu
przypadkach urodzeniu się płodu z poważną nieprawidłowością
chromosomalną.

BADANIA CYTOGENETYCZNE U NOWORODKÓW

Badania eytogenetyczne noworodków mają ogromne znaczenie dla
genetyki populacyjnej, gdyż pozwalają określić częstość
występowania poSzezególnych aberracji chrOmosomalnych. JednoczeŚnie
porównanie częstośei występowania danej aberracji u płodów,
noworodków oraz w populacji osób dorosłyc:i pozwala na Wyciągnięcie
istotnyCh wniosków co do wpływu danej aberracji na zdolność
przeżycia. lV Tajobszerniejsze i najbardziej dokładne dane na ten
temat opublikowali Hamerton i wsp. w 1975 r. Wykonali oni badanie
cytogenetyczne leukocytów krwi obwodowej u 13939 noworOdków. Wyniki
swoich badań zestawili z wynikami badań pięciu innych dużych ser,
obejmując w ten sposób łącznie 4G069 noworodków. Stwierdzili oni,
że częstość występowania dużych zmian chromOsomalnych wynosi od
1:150 do 1:200 żywo urOdzonych noworodków. Gzęstość ta jest
znacznie mniejsza od częstości występowania zmian chromosomalnych
u wszystkich zarodków ż płodów, która wynosi ponad 10#!,#. Częstość
poszezególnych aberracji chromosomalnych u nowo?-odk"w podan0

IO##a
#na ryc. 60. Na podstawie powyżśzych danych można przyjąć, że u ak.
1:400 :noworodków występują aberracje chromosomów płciowych;
częściej są to no- worodki płci męskiej niż żeńsk"ej z powodu dużej
częstości poronień wśród płodów 45,X. Około 1:500 noworodków m#
aberrację strukturalną autoso- mów, natomiast ok. 1:700 noworodków
ma dodatkowy autosom w postaci trisomii (ryc. 59 i 60).

Liczbowe Trisomia 13-1;'12CCC
- 5,X -1/10000 chromosomów!
4#,XX# -1#1000 pTciowych / Liczbowe Trisomia 1B-1#75CC
, 38'/o autosomów
47,XXY -1i 1000 30'/o Trisomia 21= 1j' 9B
##,k YY -1#1000 #
# 5trukturalne
(gTównie
autosomów)
32'/o

Ryc. 60. Bardziej dokładne dane dotyczące rodzajów aberracji
chromosomalnyeh występujących u noworodków. Oprócz monosomii 45,X
w zasadzie wszystkie aberracje liczbowe chromosomów płciowych i
autosomów - to tri;omie. Porównaj z ryc. 59.

Zwraca uwagę wększa częstość występowania aberracji liczbowych
chromosomów plciowych niż autosomów, pomimo że chromosomy płciowe
są tylko dwa, natomiast autosomów jest 44. Jest to
najprawdopodobniej spowodowane tym, że wiele spośród aberracji
liczbowych autosomów prowadzi do poronienia. Natomiast wśród
aberracji strukturalnych przeważają u noworodków nieprawidłowości
autosomów, gdyż aberracje te riie powodują tak dużych zaburzeń w
materiale genetycznym jak aberracje liczbowe i dlatego też ńie są
przyczyną tak dużej śmiertelnośri. Wśród aberracji liczbowych
chromosomów płciowych zwraca uwagę względna rzadkość kariotypu
45,X. Nie jest to jednak spowodowane tym, że aberracja ta występuje
rzadżiej niż inne aberracje liczbowe chromosomów p#ciowych, lecz
faktem, że płody z tą aberracją są często ronione, gdy-# ok. 20o/o
płodów z poronień samoistnych wykazuje kariotyp 45,X (ryc. 58).
Podobnie wśród aberracji autosomalnych, mniejsza częstość
występowania trisomii nr 13 niż pozostałych trisomii jest
prawdopodobnie związana z faktem mniejszej 'zdolności przeżycia
tych płodów.

#BADANIA CYTOGENETYCZNE U SIEDMIOI OSMIOLETNICH DZIECI

#Badania cytogenetyczne objęły 4342 dzieci z populacji ogólnej w
wieku 7 - 8 lat i były wykonane przez sześć ośrodków
cytogenetyczny#h w USA i opublikowane wspólnie w 1977 r. przez
Patila i wsp. Wykazały one, że częstość #występowania aberracji
chromosomalnych u badanych dzieci wynosi 1:200, wa więr ró#ni sdę
tylko bardzo nieznacznie od częstości wy5tępowania aberracji
chromosomalnych u noworodków. Wykazano natomiast, że wśród badanych
dzieci stwderdza się, w porównaniu z noworodkami, mniejszą częstość
występowania trisomii autosomalnych, co jest spowod4wane tym, że
część

110
chorych z trisomiami autosomalnymi zmarła lub została oddana do
zakładówspecjalnych. Częstość występowania aberracji strukturalnych
autosomów była natomiast taka sama jak u noworo#ków. Przeprowadzone
badania wykazały ponadto, że dużą częstość występowania aberracji
chromosomalnyeh stwierdza się nie tylko wśród potomstwa matek
starszych, lecz również wśród potomstwa matek bardzo młodych.
Częstość występowania aberracji chromosomalnych u potomstwa matek
poniżej 20 roku życia była podobna do tej, jaką stwierdza się u
potomstwa matek w wieku 35 - 39 lat. Z przedstawionych danych
wynika, że najmniejszą częstość występo#,ania aberracji
chromosomalnych stwierdza się u potom= stwa matek będących ok. 25
roku życia, przy ezym dla populacji białej optymalny u#iek wynosi
25 - 27 lat, natomiast dla populacji czarnej 23 - 25 lat. Ponad
20o#o matek dzieci z de tz.ovo powstałymi aberracjami chromoso=
malnymi poddano prześwietleniu jamy brzusznej lub miednicy w roku
poprzeclzającym zajście w ciążę, co wskazuje na znaczenie
promieniowania w powstawaniu aberracji chromosomów w komórkach
płciowych. Wskazuje również na to fakt, że wśród kobiet, które
urodziły dziecko z aberracją chromosomalną, częściej spotykało się
osoby stykające się zawodowo z promieniowaniem, np. pracownice
medyrzne.

BADANIA CYTOGENETYCZNE U OSÓB NIE PRZYSTOSOWANYCH SPOŁECZNIE ORAZ
U OSÓB UPO#LEDZONYCH UMYSŁOWO

Najobszerniejsze dane na ten temat zostały opublikowane przez
Smitha i Jacobs. Wśród pacjentów szpitali z maksymalnym nadzorem
oraz wśród osólt. nie przystosowanych społecznie zwraca uwagę duża
częstość występowania mężczyzn z kariotypem 47,XYY, a wżęc z
obecnością dwóch chromosomów płciowych Y. Dalsze badania wykazały,
że mężczyźni z kariotypem 47,XYY znajdują się nie tylko w zakładach
specjalnych lub więzieniach, lecz również w populacji ogólnej i że
obecność dwóch chromosomów płciowych Y nie musi prowadzić do
antysocjalnego zachowania lub przestępstwa. Faktem jest #ednak, że
obecność kariotypu 47,XYY jest dużo częściej spotykana wśród osób,
które weszły w kolizję z prawem. Badazria prowadzone wśród osób nie
przystosowanych społecznie wykazały, że najczęściej stwierdzanymi
aberracjami chromosomalnymi były nieprawidłowoścń liczbowe
chromosomów płciowych spowodowane obecnością dodatkowego chromosomu
płciowego, w postaci kariotypu 4.7,XYY lub 47,XXY. Wśród osób
upośledzonych umysławo najczęściej stwierdzaną aberracją
chromosomalną była trisomia 21 (zespół Downa). Dość często
występowały# również translokacje autosomalne. W z#kresie aberracji
chromosomów płciowych u osób upośledzonych umysłowo stwierdzano
obok kariotypu 47,XXY lub 47,XXX komponent 48,XXXY lub 49,XXXXY
występtxjący w postaci mozaiki. Mozaik" takiej nie stwierdza się w
populacji ogólnej, gdyż obecnośćł ponad trzech chromosomów
płciowych prowadai do poważnych zaburzeń, zarbwno w rozwoju
psychicznym, jak i somatyeznym. Natomiast najczęściej= występującą
aberracją strukturalną - jest zespół łamliwego chromosomu X.

II#
POilSUMOWANIE

;gadania cytogenetyczne płodów i noworodków dostarczają istotnych
danyeh porównawczych, które pozwalają określić maczenie zmian
chromosomalnych w zaburzeniach rozwojowych płodów. Częstośe
występowania aberracji chromosomalnych u płodów z poronień
samoistnych przekracza 50o/o wśród płodów z poronień sztucznych
wynosi ponad 2o/o. Natomiast ogólną częstość występowania aberracji
chromosomalnych u zarodków i płodów ocenia się na ponad 10o/o. Ta
pozorna różnica pomiędzy 2a/o z poronień sztucznych a ogólną liczbą
ponad 10o/o tłumaczy się faktem, źe płody z aberracjami
chromosomalnymi są ronione najczęściej w pierwszych tygodniach
ciąży, a więc materiał z poronień sztucznych jest już matex~iałem,
który nie obejmuje licznych poronień samoiśtnych, jakie miały
miejsce we wczesnym okresie rozwoju. Częstość występowania
aberracji chromosomalnych u noworadków wynosi 1:150, natomiast u
siedmio- i ośmioletnich dzieci z populacji ogólnej wynosi 1:200.
Badania prowadzone wśród osób nie przystosowanych społecznie
wykazały, ie najczęściej stwierdzanymi aberracjami chromosomalnymi
były kariotypy 47,XYY lub 47.XXY. Wśród osób upośledzonych umysłowo
najczęściej stwier#lzaną aberracją chr4mosomalną była trisomia 21
(zespół Downa). VII. Dziedziczenie jednogenowe

Ja#ek Za#e#nba

ODKBYCIA MENDLA

Prawidła rządzące dziedziczeniem uwarunkowanym obecnością
pojedynezych genów zostały odkryte i ogłośzone przez Grzegorza
Mendla w 1865 i 1866 r. Odezyt wygłoszony przez Mendla na
posiedzeniu Towarzystwa Histor Naturalnej w Brnie (8 luty, 1865
r.) oraz publikacje z 1866 r. nie wywołały większego
zainteresowania wśród współezesnych mu uczonych. Po prostu nie
zdołali pojąć, a więc i docenić doniosłości obserwacji poczynionych
przez Mendla. Dopiero po 34 latach przypomniano sobie o tym uczonym
i ponownie "odkryto" jego prawa. Grzegorz Mendel, jak powszechnie
wiadomo. badał groch i obserwował przekazywanie z pokolenia na
pokolenie takich cech, jak barwa kwiatów, kształt nasienia itp.
Czyniąc te obserwaeje, sam zapewne nie zdawał sobie w pełni
spr",#vy z ich uniwersalności w przyrodzie. Pierwsze prawo Mendla
dotyczy segregacji genetycznej. Oparte jest na kilku wnioskach z
wspomnianych wyżej obserwacji, a mianowicie: a) cechy dziedziczne
uwarunkowane są obecnością jednostek dziedżiczenia - obecnie
zwanych genami (Mendel posługiwał się terminem "czynnik"), b) geny
są przekazywane z pokolenia na pokolenie za pośrednictwem gamet, c)
geny występują w parach.
Tę ostatnią koncepeję uznaE należy za szezególnie doniosłą. Parę
homologicznych genów określa się obeenie jako allele. Są one
usytuowane symetrycznie w obrębie homologicznych chromosomów, a
zajmowane przez nie miejsca określa się terminem locż (liczba
pojedyneza - locus). Prawo segregacji w bardziej nowoczesnej wersji
stwierdza, iż homologiczne geny (allele) u danego osobnika
oddzielają się jeden ad drugiego, tzn. segregują, w trakcie
tworzenia się gamet (jaj i plemników). Dzięki temu każda z gamet
zawiera tylko po jednym z każdej pary genów. Obecnie, gdy znane są
mechanizmy podziału mejotycznego, prawo to wydaje się oczywiste. W
czasach !Vlendla było to jednak odkrycie epokowe. Drugie prawo
Mendla dotyczy niezależnego dżiedziczenia par alleli dwóch różnych
genów. Osobnik podwójnie heterozygotyczny Aa i Bb wytwarza więc
cztery możliwe typy gamet: AB, Ab, aB i ab. Loct. t2 (Aa i Bb)
dziedziczą się zatem niezależnie. W świetle nowszych danych, prawo
to wymaga uzupełnienia i weryfikacji. Trzecie odkrycie Mendla
dotyczy dominacji i recesywności genów w odniesieniu do fenotypu.
Według słów samego Mendla: "te cechy, które są prze

B - Zarys genetpki 113
kazywane w całości lub prawie niezmienione przez krzyżowanie
(hybrydyzację), a więc stanowią o cechaeh mieszańca (hybrydy),
określa się jako dominujące, zaś te, które w tym procesie
przechodzą w stan utajenia, jako "recesywne". Chodzi oczywiście o
to, czy dane cechy ujawniają się u heterozygot, czy tylko u
homozygot. Pod pojęciem genu rozumiemy podstawową jednostkę
dziedziczenia równoznaczną z odcinkiem DNA zawierającym od kilkuset
do kilku tysiący par zasad'. Kolejność (sekwencja) par zasad może
być bardzo różna, dzięki czemu każdy gen cechuje się odrębną budową
i zawiera swoistą informację. Funkcja poszczególnych genów polega
na sprawowaniu kontroli nad syntezą różnych białek - enzymatycznych
i strukturalnych. Dok3adne informacje na temat mechanizmów
dziedziczenia na szczeblu molekularnym znajdzie Czytelnik w
odpowiednim rozdziale (p. rozdz. II). Tu natomiast zajmiemy się
praktycznymi aspektami dziedziczenia mendlowskiego w odniesieniu do
genetyki klinicznej. Mendel czyniąc swoje obserwacje, nie wiedział,
że geny znajdują się na chromosomach. Przypomnijmy tu, że para
odpowiednich alleli usytuowana jest w tych samych miejscach na
chromosomach odpowiedniej pary. Jeden z nich pochodzi od ojca, a
drugi od matki. Dzieje się tak dzięki podziałowi mejotycznemu (p.
rozdział II). Niezależne dziedziczenie cech uwarunkowanych
pojedynczymi genami realizuje się w ten sposób, iż w podżiale
mejotycznym każda para chromosomów dzieli się niezależnie. Tak więc
podział pierwszej pary chromosomów jest niezależny od podziału pary
drugiej itd. Konsekwencją tej niezależności podziałów
poszczególnych par jest ogromna zmienność gamet. Ponieważ w
kariotypie człowieka występują 23 pary chromosomów, a każda z nich
dzieli się niezależnie, liezba powstających z jednakowym
prawdopodobieństwem typów gamet wynosi 2X2X2... =2#'=8 388 608. W
rzeczywistości liczba możliwych wariantów gamet jest znacznie
większa, ponieważ, jak pamiętamy z opisu podziału redukcyjnego, w
trakcie mejozy dochodzi do wymiany homologicznych odcinków w
obrębie poszczególnych par chromosomów. Dzięki podziałowi
mejotycznemu poprzedzającemu zapłodnienie dochodzi więc nie tylko
do redukcji liczby chromosomów o połowę (dzięki czemu liczba
chromosomów w każdej komórce somatycznej w kolejnych pokoleniach
pozostaje stała), lecz także do gruntownego "przetasowania" genów
i chromosomów.

DZIEDZICZENIE AUTOSOMALNE DOMINUJĄCE I RECESYWNE

Prawa Mendla sprowadzają się właściwie do tego, iż znając genotypy
obojga rodziców, można przewidzieć, jakie będą genotypy potomstwa
i w jakich proporcjach będą one występować. Oczekiwane proporcje
genotypów potomstwa można przedstawić graficznie za pomocą tzw.
kwadratów Punnetta. Rycina 61 przedstawia dwa takie przykłacly.
Zestawienie sześciu możliwych kombinacji genotypów rodziców i
oczekiwane proporcje genotypów potomstwa przedstawia tab. 17 i ryc.
61. Interpretując dane zawarte w tej tabeli, należy zwrócić uwagę
na dwie istotne sprawy. Po pierwsze, proporcje podane w tabeli
odnosić można wyłącznie do genbw znajdujących się na autosomach.
Dziedziezenie cech, których geny mie

# Niektóre geny są szczególnie duże, np. wielkość genu dystrofil
mięśniowej Duchenn'a ocenia się na dwa miliony par zasad.

114
T a b e I a 17. Zestawienie 6możliwych kombinacji genotypów
rodziców i oc%eki-wane proporeje genotypów wśród potomstwa w
dziedziczeniu autosomalnym - do-minującym lub recesywny#
Lp. Genotypy Proporcje genotypów w potomstwie
rodziców AA Aa aa
1 AAXAA 1 0 0
2 AA x Aa 1/2 1/2 0
3 Aa x Aa 1/4 1/2 1/4
4 AA X aa 0 1 0
5 Aa x aa 0 1/2 1/2
6 aaxaa 0 0 1

#jCIeC Aa

Gamety Matko aa

0 a

Gomety Matka Aa

b a

Ryc. 61. Proporcje genotypów u potomstwa w dziedziczeniu
autosomalnym przedstawione graficznie za pomocą kwadratów Punnetta
(patrz kombinacja 3 i 5 w tab. 17). A - gen autosomalny dominujący,
a - gen autosomalny recesywny.

szczą się w obrębie chromosomów płciowych, #mówione jest oddzielnie
(p. niżej). W ubu typach dziedziczenia autosomalnego płeć w
zasadzie nie odgrywa roli. Po drugie, należy zaznaczyć, że geny
dominujące umownie omaczamy literą dużą (np. A), zaś geny recesywne
małą literą (np. a). W dziedziczeniu autosomalnym dominującym
wystarczy obecność (w genotypie) tylko jednego genu dominującego
(A), ażeby dana cecha ujawniła się w fenotypie. Dla ujawnienia
eechy autosomalnej recesywnej konieczna jest obecność dwóch
odpowiednich alleli recesywnych (aa). Znając te proste zależności
i dysponując zestawieniem podanym w tab. 17, możemy podać
oczekiwane proporcje potomstwa dla obu typów dziedziczenia
autosomalnego. Rycina 61 przedstawia tzw. wyidealizowane' schematy
rodowodów dla wszystkich kombinacji występujących w tab. 17. Biorąc
pod uwagę wspomniane wyżej prawidłowości dziedziczenia dominującego
- przy kombinacjach 1, 2 i 4 całe potomstwo będzie wykazywać daną
cechę dominującą - nie

' W rodowodzie "wyidealizowanym" proporcje potomstwa z określonym
genotypem odpowiadają ściśle wartościom oczekiwanym,

115
zależnie od tego, czy będą to homozygoty AA, czy też heterozygoty
Aa; przy kombinacjach 3 i 5 część potomstwa (o genotypie aa) nie
będzie wykazywać danej cechy - odpowiednio 1/# i #/a, Zupełnie
inaczej przedstawia się natomiast ujawnianie się eechy recesywnej
uwarunkowanej występowaniem genu a w podwójnej dawce. Cecha taka
ujawni się u części potomstwa - przy kombinacjach 3, 5 --
odpowiednio w i/4, w i/2 przypadków, zaś przy kombinacji 6 u całego
potomstwa. W badaniach genetyc#nych bardzo ważna jest analiza
rodowodów oparta na szczegółowym wywiadzie i badaniu poszczególnych
członków rodzin. W poszczególnych rodowodach rozkład osobników z
cechą przekazywaną w sposób dominujący jest pionowy, ponieważ
często cechę dominującą obserwuje się w kolejnych pokoleniach. Przy
dziedziczeniu autosomalnym recesywnym spotyka się rozkład "poziomy"
- występowanie danej cechy obserwuje się zazwyczaj tylko w jednym
pokoleniu. W następnych pokoleniach dana cecha nie występuje - stąd
nazwa cecha recesywna, tzn. "ustępująca". Dzieje się tak dlatego,
ponieważ szansa, że osobnik homozygotyczny aa wykazujący daną cechę
napotka drugą osobę posiadającą ten sam, zazwyczaj rzadko
występujący gen recesywny a, jest nieduża. Małżeństwo z osobą o
genotypie AA może dać tylko zdrowe potomstwo heterozygotyczne Aa
(patrz kombinacja 4 w tabeli). Spokrewnienie rodziców wydatnie
zwiększa szansę wystąpienia danej cechy, ponieważ oboje mogą być
nosicielami tego samego genu odziedziczonego od wspólnego przodka.
Zagadnienie to zostało omówione w rozdziałach XI i XIV. Wspomnijmy
tu więc tylko, że częstość małżeństw spokrewnionych w populacji
ludzkiej nie jest duża: w Europie i Ameryce częstość małżeńśtw
pomiędzy kuzynami I stopnia wynosi 0,01. W Japonii małżeństwa takie
spotyka się sześciokrotnie częściej (0,06). Znajduje to swój wyraz
w częstszym występowaniu wielu chorób recesywnych autosomalnych w
populacji japońskiej. Wśród rodziców dzieci dotkniętych rzadkimi
chorobami o tym typie dziedziczenia obserwuje się szezególnie duży
odsetek małżeństw spokrewnionych (tab. 18). Dane przedstawione w
tabeli 18 wykazują, że po pierwsze, wśród rodziców dzieci z
rzadkimi chorobami recesywnymi autosomalnymi odsetek małżeństw
pomiędzy kuzynami I stopnia jest znacznie większy niż w populacji

T a b e 1 a 18. Odsetek małżeństw spokrewnionycb - pomiędzy
kuzynami I stopnia wśród rodziców dzieci dotkniętych rzadkimi
chorobami recesywnymi autosomalnymi

Nazwa ehoroby Częstość małżeństw między kuzynami I stopnia wśród
rodziców dzieci chorych w %

Stany Zjednnczone (1%) Japonia (6%)

Ślepota na barwy, pelna
(a.chro#n.atopsia)
Albinizm
20 4g Xeroder#m,a pigmentosum
Rybia luska wrodzona
Choroba Taya-Sachsa gg

Przy nazwach państw podano odsetki malżeństw pomiędzy kuzynami I
stopnia (dane wg Hartla).

116
ogólnej, a po drugie, że częstość małżeństw spokrewnionych wśród
rodziców dżieci dotkniętych rzadkimi chorobami autosomalnymi
recesywnymi jest tym większa, im większa jest częstość takich
małżeństw w populacji ogólnej. Badania prowadzone na zwierzętach
doświadezalnych wskazują dobitnie że chów wsobny wpływa w znacznym
stopniu na ujawnianie się chorób re- cesywnych autosomalnych. Na
przykład wg Rodricka (1977 r.) liczba znanych chorób autosomalnych
recesywnych u hodowanych wsobnie myszy jest wy- raźnie większa
aniżeli liczba ehorób dominujących: odpowiednio 222 (63o/o) i 194
(37 /o). W populacji ludzkiej odpowiednie wartości przedstawiają
się na- (70 % j #Wg c Moroby recesywne autosomalne 626 (30#/a), a
dominujące 1442 cKusicka, 1988). Stąd można wnosić, że w genomie
człowieka znajduje się jeszeze dużo dotychezas nie ujawnionych i
nie zidentyfikowa- nych genów chorób recesywnych autosomalnych.
Chorób genetycznie uwarunkowanych jest więc bardzo wiele, ale na
szezę- ście większość z nich występuje rżadko, ponieważ mała jest
częstość warun- kujących je genów. Stąd prawdopodobieństwo
wystąpienia u obojga rodziców #enu tej samej rzadkiej choroby jest
bardzo niewielkie. Częstość genu mu- kowiscydozy (zwłóknienia
torbielowatego trzustki) - najezęstszej spośród chorób recesywnych
autosomalnych - wynosi 1:50. Co dwudziesta piąta osoba jest zatem
zdrowym nośicielem lub nosicielką tego genu *. Prawdopo- dobieństwo
spotkania się w małżeństwie dwóch osób mających ten sam gen
mukowiscydozy wynosi więc 1:25xl:25=1:625, a częstość występowan:a
cho- roby wynosi odpowiednio 1:50x1:50=1:2500.

#^. AA

AA AA AA

I: A

A :1 Aa ##;, AA

AO
3 # AA # # ##a aa

#`A aa

4

Aa Aa Aa Aa

5 #a Ao A" a#.

# o#=cb#;k ptci mg5kie# D.#5 żeński.,j

a ao 6 ca ca aa #;
, ń

:=:yc. 62. Sehematy rodowodbw -,vvyidealizowane" - w dziedziczeniu
autosort:;zlnyzn: dominującym i recesywnym (porównaj z danymi w
tab. 17).

Mała częstość patologicznych genów w populacji ogólnej sprawia, iż
tylko niektóre z 6 rozważanych wyżej kombinacji genotypowych (tab.
17 i ryc. 62) są praktycznie ważne. W odniesieniu do chorób
autosomalnych dominujących jest to kombinacja 5: oczekiwana
proporeja osób chorych - równoznaczna z ryzykiem zachorowania -
wynosi i/2 (patrz także ryc. 63a).

* Częstość genu podaje się w przeliczeniu na liczbę chromosomów,
która jest oczywiście dwukrotnie większa od liczby osób w danej
populacji.

117
#c ao Aa a Ryc. B3. Najbardziej charakterystyczne ł kombinacje
genotypów rodzicielskich av dziedziczeniu chorób autosomalnych
domi-u# Aa Ao aa AA ,qo p,o # nujących (a) i autosomalnych
recesywnych (b). W dziedziczeniu dominującym gen chorobowy
oznaczony jest literą A; w a b dziedziczeniu recesywnym literą a.
# osobnik zdrowy
# osobnik chory
fl żdrowy nosiciel recesywnego
autosomolnego genu chorob#

W odniesieniu do chorób autosomalnych recesywnych natomiast
najważniejsza jest kombinacja 3, w której oboje heterozygotyczni
rodzice są zdrowymi nosicielami genu chorobowego a. Ryzyko
urodzenia się dziecka chorego#omozygoty aa wynosi w tym wypadku
1/#; s/# potomstwa jest zaś zdrowe: '/a stanowią homozygoty AA i
'/: zdrowe heterozygoty Aa (p. także ryc. 63b).

Proporeja genetyczna dla cech uwarunkowanych autosomalnie
dominująco wynosi więc 1:2, a dla cech uwarunkowanych autosomalnie
recesywnie 1:4. Ocaywiście, możliwe, lecz dużo mniej prawdopodobne
jest napotkanie innych spośród 6 wymienionyeh kombinacji genotypów
rodzicielskich. W chorobach dominujących możliwa, choć bardzo
rzadka, jest kombinacja 3, gdy oboje heterozygotyczni małżonkowie
dotknięci są tą samą chorobą. 7#nane są np. wypadki zawierania
małżeństw przez osoby dotknięte aehondroplazją *. Ryzyko
wystąpienia choroby u potomstwa wynosi wówezas teoretycznie 3:4.
Istnieją jednak dane, pozwalające sądzić, że homozygoty AA - mające
gen achondroplazji w podwójnej dawce - nie są zdolne do życia.
Prawdopodobieństwo urodzenia dotkniętego achondroplazją i zdolnego
do życia dziecka wynosi więc w takim wypadku nie 3 :4, lecz 2 :3.
W chorobach reeesywnych autosomalnych niekiedy - choć bardzo rzadko
- możemy mieć do czynienia z kombinacją 5, gdy partnerem lub
partnerką dotkniętej chorobą homozygoty aa jest osoba mająca gen
patologicz

'i ;1 b e : a 19. Przvkładv chorób dominujących autosomalnych

Nazwa choroby Lokalizacja genu na chromosomie

Achondroplazja
Stwardnienie guzowate (selerosfs tuberosa)
NerwiakowlókniakowatośE (choroba Recklinghausena) Choroba Crouzona
(dysostosfs cra#t.i.ofacżalis) Hipereholesterolemia rodzinna
Porfiria ostra przerywana
Dystrofia miotoniczna Steinerta
Pląsawica Huntingtona
Choroba Charcota, Marie i Tootha (jedna z postaci choraby)
Siatkówezak plodowy Torbielowatość nerek, postać dorosłych
Zespół paznokciowo-rzepkowy
Choroba afektywna (psychoza maniakalno-depresyjna)

9q11 - q22 l7cen - q22

19p13.2 - p 13.1 llq23.2 - qter l9cen - q12
4p16.3
Ip22 - q23
13#14.1
16p13.31 - p13.12 9q34
llpl5.5

* Karłowaty wzrost w związku z zaburzeniem rozwoju chrząstek -
choroba dziedzicząca się w sposób dominujący.

118
T a 5 e 1 a 20. Przykłady chorób recesywnyeh autosomalnych

Nazwa choroby Lokalizacja genu na chromosomie

Jaskra wrodzona (glaucoma)
Maloglowie prawdziwe (microcephal%a veru)
Galaktozemia
Fukozydoza
Mukopolisacharydoza I (choroba Hurler)
Mannozydoza
Gangliozydoza GMz (choroba Taya i Sachsa)
Leukodystrofia metachromatyczna
Fenyloketonuria
Glikogenoza II (choroba Pompego)
Choroba Wilsona (zwyrodnienie wątrobowo-soczewkowe) Mukowiscydoza

ehromosom 11 lq31 - q32.l 9p13 lp34 22q11
19p13.2 - q13.2 15q22 - q25.1 22q13.31 - qter 12q24.l 17q23 13q14
7q23.3 - q23.1

ny w pojedynczej dawce (heterozygota Aa). W takim wypadku ryzyko
wystąpienia choroby wynosi nie 1:4, lecz 1:2, a więc jest
charakterystyczne dla chorób dominujących. Możliwa, lecz również
rzadka jest kombinacja 6, gdy parę małżeńską tworzą osoby dotknięte
tą samą chorobą recesywną (homozygoty aa). W takim wypadku ryzyko
urodzenia chorego, homozygotycznego dziecka wynosi oczywiście 1,
tzn. l00o/o. Do małżeństw takich dochodzi np. pomiędzy osobami
głuchoniemymi, głuchoniemota wrodzona w większości przypadków
dziedziczy się bowiem w sposób recesywny autosomalny. Przykłady
chorób autosomalnych - dominujących i recesyw#nych podano w tab. 19
i 20.

DZIEDZICZENIE SPRZ#ŻONE Z PŁCIĄ

Sprzężenie z płcią jest rozumiane na ogół jako równoznaczne z
usytuowaniem danego genu na chromosomie X. Dlatego alternatywnie
używa się terminu "sprzężenie z chromosomem X". W istocie
"sprzężenie z płcią" jest terminem szerszym, ponieważ może
obejmować również sprzężenie z chromosomem Y; na chromosomie tym
zidentyfikowano jednak dotąd tylko kilka genów, w tym gen
określający różnicowanie się jąder TDF (testis determining factor),
znajdujący się w ramieniu krótkim (p) chromosomu Y. Szansa
ujawnienia się cechy recesywnej sprzężonej z chromosomem X różni
się w zależnośei od płci (p. ryc. 64). Kobieta ma dwa chromosomy
Xmoże być zatem w odniesieniu do danego genu sprzężonego z płcią
heterozygotą lub homozygotą. Ujawnienie się cechy sprzężonej z
płcią u kobiety podlega więc takim samym prawom jak przy
dziedziezeniu autosomalnym: dla ujawnienia się cechy recesywnej
konieczne jest wystąpienie genu w podwójnej dawce (aa); dla
ujawnienia się cechy dominującej wystarczy obecność genu A na
#ednym z pary chromosomów X. U mężczyzny, który ma przecież tylko
jeden chromosom X, dla ujawnienia się danej cechy wystarczy
obecność jednego genu recesywnego (a) usytuowanego na tym
chromosomie; w odniesieniu do genów sprzężonych z chromosomem X
mężczyzna jest nie hetero-, lecz hemizygotą. Zestawienie B
możliwych kombinacji genotypów rodziców i oczekiwane proporcje
genotypów u ich potomstwa w dziedziczeniu recesywnym sprzężonym z
chromosomem X przedstawia tab. 21.

119
r, A 4-

A = 4A A# A

Aa 4

2)

A# a - 4 # A

a- Aa oA A Ac A# Aa aa 0-

r'::#,. p%c#i rn#skie;
r; #:; i'#. #T:#! ::2il5ki8) ## #`.#rll# Zjra\^ly#

~ ;:k cho#y O : ::-icielkc!.-,#i

.3i

Aa 4a a-- r.

aa o

a0 0- 00 a

#.yc. 64. "Wyidealizowane" rodowody w dziedziczeniu recesywnym
sprzężonym z płcią (porównaj z danyxxii w tab. 21).

T a b e I a 21. Dziedziczenie recesywne sprzężone z chromosomem X:
6 możliwych kombinaeji genotypów rodzieów i oczekin#ane proporcje
genotypów ai ich potemstwa 6#' zależności ed płci (porówn2j z rye.
E#)

Lp. Matka Ojciec Córki Synowie (XX) (XY)
AA Aa aa A- # a1 AAx A- 1!2 1/2 - 2 AaXA- 1/4 li4 1/4 1/4
1 2 1 /2 3 aa
xA- I - /
4 AA x a- - 1/2 - Il2 - " Aaxa-- 1/4 1!2 - 1/2 6 ' aax a- 1/2 - 1
!2

Praktycznie najważniejsza, bo najczęściej spotykana, jest
kombinacja 2. w której kobieta - zdrowa nosicielka przekazuje gen
połowi# swego potumstwa: połowie córek, które - tak jak ich matka -
stają się nosicielkami genu i połowie synów, u których dana eecha
(choroba) ujawnia się. Ryzyko wystąpienia choroby u potomstwa płci
męskiej wynosi wigc w tyxn wypadku i;', (p. także ryc. 65a). Ważna
jest także kombinacja 4: jak widać, całe potomstwo chorego ojca
jest zdrowe, z tym że wszystkie córki stają się nosicielkami genu
chorobowego a (rye. 65b). Występowanie chorób przekazywanych w
sposób recesywny sprzgżuny z płcią u l#o#iet należy do rzadkości.
V4'ynika to z przedstawionych wvżej prawideł

120
# ' XA '#u;k;c

r Xa

Netko

6 xA

Ryc. 65. Proporeje genetyczne u potomstwa w dziedziczeniu
recesywnym sprzężonym z płcią przedstawione graficznie za pomocą
kwadratów Punnetta (porównaj kombinacje 2 i 4 w tab. 21). Dla
podkreślenia, iż mamy do czynienia z dziedziczeniem sprzężonym z
płcią, zaznaczono pary chromosomów matki - XX i ojcaXY ; a -
recesywny gen chorobowy 5a : matka zdrowa nosicielka g#nu
chorobowego a - choruje połowa potomstwa płci męskiej: połowa
potomstwa płeż żeńskiej to zdrowe nosicielki genu a. b: ojciec
chory - całe potomstwo jest zdrowe; #vszystkie dziewezęta są
nosicielkami genu chorobowego a.

rządzących tym typem dziedziezenia. Jeżeli np. dana cecha
uwarunkowana w taki właśnie sposób u mężezyzn występuje z
częstością I:10, to prawdopodobieństwo jej wystąpienia u kobiety
jest tylko dziesięciokrotnie mniejsze 1/10 =1/100. Przy częstości
cechy 1:100 u mężezyzny prawdopodobieńśtwo wyśtąpienia jej u
kobiety jest już śtukrotnie mniejsze, tzn. 1:10000, a dla częstości
1:1000 - tysiąckrotnie mniejsze, tzn. 1:1000 000. Choroby recesywne
sprzężone z płcią wyśtępują bardzo rzadko. Jedną z najczęstszych
spośród nich jest dystrofia mxęśniowa Duchenne'a, która u chłopeów
występuje z częstością 1:3000; jest więc zrozumiałe, że przypadki
zachorowania wśród dzieweząt śpotyka się wyjątkowo. W innych na
ogół znacznie rzadziej występujących chorobach recesywnych
sprzężonych z płcią prawdopodobieństwo zachorowania kobiet jest tak
znikome, że praktycznie można je pominąć. Zatem dla rodowodu, w
k;tórym występuje choroba recesywna sprzężona z płcią,
charakterystycane jest, iż chorują tylko synowie, a w związku z
tym, że gen choroby przekazywany jest przez kobiety - cz#sto także

T a b e 1a 22. Przykłady ehoró# sprzężons ch z c#romnsomem X
Lp.Nazwa choroby Lokalizacja genu na chromosomie X 1 Dystrofia
mięśniowa Duchenne'a Xp22.1
2 Dystrofia mięśniowa Beckera Xp22.1
3 Dystrofia mięśniowa Emezy'ego i Dreifussa Xq28
4 Zespół jąder feminizujących Xpll - qll 5 Choroba Charcota,Marie
i Tootha XqI3- q21
E liemofilia A. Xq28
9 Hemofilia B Xq27.1- q27.2 8 Zespół Leseha i Nyhana Xq26- q27.2 9
Nlukopolisacharydoza II (choroba Huntera) Xq26- q2#
10 $lepota na barwy (daltonizm) Xq28
11 Zespół łamliu,ego chromosomu X (Fra X) Xq27.31
12 Hipofosfatemia dziedziezna Xp22

121
bracia matki (a czasem i jej ojciec) dotknięci są chor#bą (patrz
także rozdział Analiza rodowodów). Znane jest także dziedziczenie
dominujące sprzężone z płcią - choć chorób w taki sposób
uwarunkowanych jest niewiele. W tym typie dziedziczenia kobiety
chorują dwukrotnie częściej niż mężczyźni, ponieważ mają dwukrotnie
więcej chromosomów X. Chora, heterozygotyczna kobieta przekazuje
chorobę połowie swego potomstwa - niezależnie od płci. Chory
mężczyzna przekazuje chorobę wszystkim swoim eórkom i żadnemu ze
swych synów. Przykładem cechy fizjologicznej przekazywanej w ten
sposób jest grupa krwi Xg (a -ł-). Przykłady chorób sprzężonych z
chromosomem X podano w tab. 22. Na 12 chorób podanych w tab. 22, 11
dziedziczy się w sposób recesywny sprzężony z płcią, a tylko jedna
(pozycja 12) w sp#sób dominujący sprzężony z płcią. Zespól
łamliwego chromosomu X charakteryzujący się obecnością chromosomu
X markera - z przewężeniem w miejscu odpowiadającym w przybliżeniu
pozycji genu, tzn. Xq27.31 - również częściowo spełnia kryteria
dziedzicz#nia dominującego sprzężonego z płcią, ponieważ część
kobiet - heterozygot dotknięta jest upośledzeniem umysłowym* -
chociaż z reguły lżejszego stopnia niż chorzy mężczyźni.

WYBRANE ZAGADNIENIA DOTYCZĄCE DZIEDZICZENIA JEDNOGENOWEGO

PROPORCJA GENETYCZNA - SPOS6B U#PALNIANIA SI# OD L#DU SELEKCJI

W tłumaczeniu prawideł dziedziczenia jednogenowego posługiwaliśmy
się dotąd tzw. wyidealizowanymi rodowodami, w których proporcja
osób zdrowych odpowiadała ściśle wartości oczekiwanej. Oczywiście,
w praktyce mamy do czynienia z sytuacją zupełnie inną: oczekiwana
proporcja sprawdza się tylko w stosunkowo niewielkiej liczbie
rodzeństw. W wypadku roślin i zwierząt doświadczalnych, takich jak
groszek czy muszka owłocowa, problem taki nie istnieje, ponieważ
dysponujemy dostatecznie dużą liczbą potomstwa i możemy ograniczyć
się do liczenia osobników o takim lub innym fenotypietak np. jak to
czynił Mendel w swoich doświadczeniach z grochem. U człowieka
stajemy przed dużo trudniejszym zadaniem, liczebność potomstwa z
poszczególnych par rodzicielskich jest bowiem bardzo znikoma -
rzadko powyżej 4. Nie możemy zatem oczekiwać, żeby typowe dla
różnych typów dziedziczenia proporcje sprawdzały się w
poszczególnych rod2eństwach. Wyjściem z sytuacji jest zebranie
większej liczby rodzin i badanie proporcji genetycznych w
skomasowanym materiale. Tu jednak narażeni jesteśmy na popełnienie
błędu selekcji, a to z następujących przyczyn: Po pierwsze,
trafiają do nas wytącznie takie rodziny, w których wystąpiły
przypadki choroby, a rodziny, w których przypadki takie nie
wystąpiły, wypadaja nam z pola widzenia. Dla przykładu: nie ma w
tym nic dziwnego, że w wielu wypadkach rodzice, zdrowi nosiciele
cech recesywnych autosomalnych Aa X Aa, mają wy#ącznie zdrowe
dzieci; szansa urodzenia z takich par rodzicielskich dziecka
zdrowego wynosi 75o/o, a więc przy odrobinie szczęścia

' Zespól łamliwego chromosomu X jest, po zespole Downa, drugą pod
względem częstośd występowania; znaną przyczyną upośledzenia
umyslowego glębszego stopnla.

122
osoby takie mogą mieć wyłącznie zdrowe dzieci i nigdy nie
dowiedzieć sig o potencjalnym zagrożeniu. Po drugie, zrozumiałe
jest, że rodziny z większą liczbą potomstwa chorego mają większą
szansę trafienia do naszych poradni aniżeli rodziny, w których
wystąpiły tylko pojedyncze przypadki choroby. Przyjmuje się, że
prawdopodobieństwo natrafienia przez nas na rodzeństwa z dwoma lub
trzema osobami chorymi jest odpowiednio 2 lub 3 razy większe niż
prawdopodobieństwo natrafienia na rodzeństwo z jedną osobą chorą.

T a b e 1 a 23. Rozkład 256 czteroosobowych rodzeństw w zależności
od liczby chorycb homozygot aa #

Typ rodzeństwa Oczekiwana lic#l#a

81 108 31,6 42,2

54 12 21,1 4,9

1 0,4

Łącznie

256
100,0

' Wartości podane w tabeli otrzymano w wyniku rozwinięcia wyrażenia
(3/4-#-#1/4)4, w którym 3/4 stanowią osoby zdrawe o genotypie Aa i
AA lącznie, a I/4 osoby chore o genotypie aa.

Tabela 23 przedstawia rzeczywisty rozkład czteroosobowych rodzeństw
w zależności od liczby osób dotkniętych chorobą recesywną
autosomalną (gen#typ aa; genotyp rodziców we wszystkich przypadkach
Aa X Aa). Jak wynika z wartości podanych w tej tabeli, można
oczekiwać, że tylko 42a/o rodzeństw czteroosobowych będzie
wykazywać typową dla dziedziczenia recesywnego autosomalnego
proporcję osób chorych. W blisko 32#/o rodzeństw przypadki choroby
w ogóle nie wystąpią. Spróbujmy teraz na przykladzie pokazać, w
jaki sposób można uwolnić się od popełnienia błędu selekcji przy
obliezaniu proporcj i genetycznej.

Ryc. e6. Sposób uwalniania się od blędn selekcji w oblIczaniu
pr^mporćji genetycznej (opis w tekście).

Oaa # laa # 2aa # 3aa # 4aa

l I3
PrzypuśEmy, że trafiła do nas pewna liczba trzyosobowych rodzeństw
z różną liczbą dzieci dotkniętych jedną z chorób podejrzanych o
genetyczne uwarunkowanie (ryc. 66a i 66b). Jak przedstawiono na
ryc. 66, w materiale naszym znalazło się 16 rodzeństw, w których,
na globalną licżbę 48 członków rodzeństw, odnotowano łączrzie 24
przypadki choroby, tzn. '/r. Jest to proporcja, której można byłoby
oczekiwać przy autosomalnym dominującym typie dziedziczenia.
Zdajemy sobie jednak sprawę z tego, iż z podanych wyżej powodów
materiał, którym dysponujemy, musi byE obciążony poważnym błę#em
selekeji. Jednym ze skutecznych sposobów uwolnienia się od tego
błędu jest pominięcie w każdym rodzeństwie jednej chorej osoby
(ryc. 66b). Uzys?rujemy w ten sposób wartości s/#Q = 1/4, która
odpowiada proporcji typowej dla dziedziczenia recesywnego
autosomalnego. 1Va takim właśnie podejściu oparta jest jedna z
metod obliczania proporcji genetycznej opracowana przez Weinberga,
w której stosuje się wzór:

R-N T-N
gdzie: p oznacza proporcję genetyczną, R - liczbę osób chorych,
#Tliczbę wszystkich członków rodzeństw łącznie, N - liczbę
rodzeństw. Podstawiajac nasze wartoścl do powyższego wzoru
otrzymujemy: 24-16 8 1 48 -16 32 4
Znamy oczywiś"e wiele meto" obliczania proporcji genetycznej, które
stosujemy w zależności od rodzaju materiału, którym dysponujemy, a
ściślej: od sposobu, za pomocą którego materiał nasz został
zarejestrowany. Dalsze rozwijanie tego tematu wykracza jednak poza
tematykę tego rozdziału.

KO#lOMFNACJA

iiodominaeja istnieje wówczas, gdy w jednym Locus może znajdować
się więcej zziż jeden allel dominujący. Sytuacja taka ma miejsce
np. w wypadku grupy krwi ABO (locus ABO znajduje się na chromosomie
9q34). Odpowiednie allele można oznaczyć A, B i 0. Osoby o
genotypie AA lub AO mają grupę krwi A, osoby o genotypie BB lub 0
mają grupę krwi , genotyp 00 odpowiada grupie 0; wreszcie istnieje
genotyp i grupa AB. Ta# więc zarówno geny A, jak B są domin#.xjące
w stosunku do genu 0. Geny A i w stosunku do siebie są zaś
kodominujące. W istocie sprawa jest nieco bardziej złożona,
ponieważ mogą występować dwie odmiany genotypu A: As i A#. Warianty
genotypów miejsca genowego ABO można przedstawić w postaci trbjkąta
(ryc. 67). PodAB

AO BO :`= A

Ryc. 67. #Varianty fenotypów miejsca genowego grup krwi AB0.
Fenotyp AB (wierzchołek trójkąta) świadczy o kodominacji.

12#
#amety #,r;

Ojciec BO

.#am#!# ' A

P#atka AA

b A

Ojciec
BB

B g

Ryc. 68. (a) Genotypy potomstwa AO i BO świadczą o dominacji genów
A i B w stosunku do genu 0ł gen recesywny 0 ujawnia się tylkn w
postaci homozygotycznej, natomiast genotyp AB świadczy o
kodominacji: w fenotypie ujawniają się oba ge- ny A i B. (b) Jeśli
rodzice są homozygotami AA i BB, to oba geny A i B ujaw- niają się
u całego p#tomstwa.

stawę trójkąta stanowią trzy genotypy homo#ygotyczne, reszta
genotypów to heterozygoty, przy czym genotyp AB (wierzchołek
trójkąta) stanowi przykład kodominacji. Rycina 68 przedstawia dwa
przykłady segregaeji genotypów rodzicielskich pozwalające na
prześledzenie kodominacji genów A i B. Kodominujące są także geny
grupy krwi M i N, których locus znajduje się na ehromosomie 4q28 -
q31. Przyklad obliczania częstości tych genów w populacji o#ólnej
znajdzie Czytelnik w rozdziale XI - Genetyka populacyjna.

MUTACJE

Zagadnienie to w różnych aspektach zostało omówione w rozdziałach
IX i XI. W tra#ycyjnym ujęciu mutacja jest zmianą zachodzącą w
obrębie materialu genetycznego DNA, w znacznej większości
przypadkóv# stabilną, która może być przekazywana z pokolenia na
pokolenie; sposoby przekazywania zostaty omówione powyżej. Mutacja
może dotyczyć różnych poziomów organizacji materiału genetycznego -
począwszy od grubych zmian dotyczących ehromosomów, jak różne typy
aneuploidii - aż do drobnych zmian na s#rzeblu molekularnym.
Rozdział ten poświęcony jest dziedziczeniu jednogenowemu, dlatego
też mutacje, o których jest tu mowa, dotyczą zmian zachodzących w
obrębie pojedynczych genów. Charakter mutacji na srczeblu
molekularnym rozpoznaje siQ bądź pośrednio - za pomocą badania
produktów bialkowych poszczególnych genów lub mRNA' bądź
bezpośrednio, dokonując analizy samego DNA. Mutacje na paziomie DNA
można podzielić na dwie zasadnirze kategorie: a) mutaeje punktowe
polegające na podstnwieniu (substytucji) jednego nukleotydu w
miejsce drugiego,

' m - messenger RNA czyli RNA informacyjn# - powstaje nn matrycy
DNA w procesie transkrypcji, a następnie po przejściu do eytoplazm#
sam tnrorzy matrycę (w obrębie rybosomów), na htbrej syntetyzuje
się odpawiedni rodznj bia#kn (procrs zwany translncją).

125
b) mutacje związane ze zmianą długości nici DNA (length mutations)
polegające na delecji (ubytku) lub addycji, czyli wstawieniu nowego
odcinka DNA; ubytek bądź nadmiar materiału genetycznego może
dotyczyć od jednego do wielu tysięcy nukleotydów. Mutacja punktowa
może bye wywołana zmianami zarówno sekwencji niekodujących -
intronów, jak i sekwencji kodujących - egzonów. Zmiana dotycząca
tylko jednego nukleotydu może powodować: a) mutacje zmiany sensu
(missense mutation) - gdy zmiana jednej zasady w kodonie powoduje
zastąpienie w białku jednego aminokwasu przez drugi, b) mutacje
nonsensowne polegające na zastąpieniu kodonu sensownego,
oznaczającego określony aminokwas, przez kodon nonsensowny,
równoznaczny z sygnałem,stop", oznaczającym terminację procesu
translacji. Mutacje zmiany sensu powodują zmianę właściwości
biologicznych białka. Mutaeje nonsensowne - zazwyczaj znoszą
całkowicie funkcję danego białka. Mutacje punktowe mogą zabuizać
procesy transkrypcji, np. poprzez zmianę w obrębie promotora, czyli
sekwencji DNA, w którym zostaje zapoczątkowana transkrypcj a.
Zmiana pojedynczego nukleotydu może także zaburzać proces cięcia i
składania (splicing), a więc obróbki mRNA. Wynikiem tego jest
powstanie nieprawidłowego mRNA, który nie może ulec translacji
(przełożeniu) na prawidłowe białko. Delecje lub duplikacje mogą być
vc,ywołane zaburzeniami podczas koniugacji, np. koniugacją
nieh.omologicznych odcinków chromosomów bądź nierówną wymianą
(crossing over) materiału genetycznego. Delecje stanowią
prawdopodobnie od 5 do 15"/o znanych mutacji, przy czym w
niektórych chorobach genetycznych proporcja ta jest szczególnie
duża, np. już obecnie wiadomo, że w dystrofii mięśniowej Duchenne'a
przynajmniej w 70o/o przypadków mechanizm mutacji polega na
delecji. Bliższe dane na temat mutacji na szczeblu molekularnym
znajdzie Czytelnik w specjalnych opracowaniach poświęconych tym
zagadnieniom. Dziedziczne mutacje powstają w komórkach rozrodczych
męskich lub żeńskich w okresie poprzedzającym gametogenezę lub w
czasie gametogenezy - w różnych jej stadiach. Wspomnieć należy, że
mutacje mogą dotyczyć materiału genetyeznego także w komórkach
somatycznych, te ostatnie nie są jednak dziedziczone. Należy zdawać
sobie sprawę, że mutaeje były i są źródłem całej zmienności
genetycznej: nowe allele powstają tylko przez mutacje, nie ulega
więc wątpliwości, że obok innych czynników omówionych w rozdziale
XI - są one jednym z zasadniezych czynników ewolucji gatunków. Jcst
to ogromnie szerokie zagadnienie obejmujące bardzo wiele aspektów.
Istnieją mutacje nieszkodliwe - oboję#ne lub pozytywne, oraz
szkodliwc - negatywne. Tymi ostatnimi zajmuje się w głównej Fnierze
genetyka kliniczna. przy czym pojęcie szkodliwości jest również
względne. Niektóre mutacje szkodliwe w podwójnej dawce genu mogą
bowiem okazać się pozytywne, gdy gen występuje w dawce pojedynczej.
Jako przykład można tu podać niedokrwistośe sierpowatokrwinkową;
pojedynczy zmutowany gen daje odporność na malarię, natomiast ten
sam gen w podwójnej dawce jest przyczyną ciężkiej, nieuleczalnej
choroby krwi. W rozdziale XI podano sposoby obliczania ezęstości
mutacji. #V tym miejscu podamy dwa przy#łady z użyciem metod:
bezpośredniej i pośredniej. a) Obliczanie częstości mutacji
achondroplazji - metoda bezpośrednią.

126
Acbondroplazja jest chorobą przekazywaną w sposób autosomalny
dominujący z pełną penetracją genu. W badaniach przeprowadzonych w
Danii w nie wyselekcjonowanej populacji 94 097 noworodków wykryto
8 przypadków choroby; wszyscy rodzice tych dzieci byli zdrowi',
uznano więc, że wszystkie stwierdzone przypadki choroby były
wynikiem nowej mutacji. U 94 075 osób występuje łącznie 2 X 94 075
= 188 150 miejsc genowych '*. Mutacja wystąpiła w 8 miejscach
genowych, częstość mutacji zatem wynosi:

8 :188 150 = 0,00004 = 4 X 10## na jedno pokolenie.
b) Obliczanie częstości mutacji w stwardnieniu guzowatym (scleros%s
tuberosa) metodą pośrednią. Badania przeprowadzone zostały w Polsce
w 1968 r. Najpierw obliczono częstość występowania stwardnienia
guzowatego w populacji ogólnej. Ustalono, że częstość występowania
tego schorzenia w domach opieki dla osób z głębszym stopniem
upośledzenia umysłowego wynosi l,lo/o. Badania przeprowadzone
wcześniej, pozwoliły na ustalenie, iż głębs#e upośledzenie umysłowe
w Polsce występuje z częstością 0,4o/o. Częstość stwardnienia
guzowatego w Polsce można więc było oszacowae na:

11 : 1000 X 4 : 1000 = 44 : 1000000.

Dokładne badania rodzinne oraz analiza rodowodów, w których
występowały przypadki stwardnieaia guzowatego, pozwoliły na
stwierdzenie, że w połowie rodzin choroba ta wystąpiła po raz
pierwszy - przypadki te uznano za nowe mutacje. Częstość mutacji
otrzymujemy, mnożąc częstość występowania choroby przez proporcję
nowych mutacji (1/r); otrzymaną wartość mnożymy jeszcze raz prze#
'/e, ponieważ, jak podano wyżej, częstość mutacji podaje się w
odniesieniu do liczby miejsc genowych:

44 ł 10#" X #/z X #/z = 11 X 10#"
Częstość mutacji stwardnienia guzowatego wynosi więc 11 na milion
miejsc genowych na jedno pokolenie "*. Częstość mutacji można też
obłiczać inną metodą pośrednią, która oparta jest na założeniu, że
między mutacjami a selekcją istnieje stan równowagi. Metoda ta
posługuje się pojęciem "przystosowanie genetyczne", które wyraża
się stosunkiem prawdopodobieństwa, że osoba dotknięta daną chorobą
będzie mieć chorego potomka (a więc będzie w stanie przekazać gen
choroby na następne pokolenie) do prawdopodobieństwa tego, że
zdrowy członek rodzeństwa tej osoby będzie mieć zdrowego potomka.
Jest to tzw. wskaźnik różnicowy płodności. Częstość mutacji (#n.)
dla dziedziczenia autosomalnego dominującego wyraża się wzorem:

m = #/2 ' a (1 - f)

gdzie: m oznacza częstość mutacji, n - częstość genu, f -
przystosowanie genetyczne. Wszystkie osoby dotknięte stwardnieniem
guzowatym, które zostały uwzględ

' W przypadku choroby dominującej, charakteryzującej slę pelna
penetracjagenu, stwierdzenie. iż rodzice chorego dziecka są zdrowi,
uważa się za dowód na powstanie nowej mutacji. " CzgstośE mutacji
podaje się w przeliczeniu na liczbę m3ejsc genowych danej
populacji, tzn. na liczbę chromosomów, na których darty gen może
występowaE. '*' W późniejszym okresie obliczenie to przeprowadzono
ponownio na podstawie nieco innego materiatu i otr#ymano wartośE
18x10#i.

121
nione w powyższym obliczeniu, dotknięte były upośledzeniem
umysłowym głębszego stopnia, można je więc uznać za całkowicie
niezdolne do reprodukeji. Możemy więc uznać, że f = 0. Zatem:

m # #/2 ł 22 ł l0#g. (1 - 0) = 11 X 10#"

NIEZALE#NA SEGREGACJA, REKOMBINACJA I SPRZ#ŻENIE
Drugie prawo Mendla o niezależnym dziedziczeniu genów - w świetle
późniejszych badań - wymaga uzupełnienia. Okazało się bowiem, że
niezależne dziedziczenie dotyczy nie wszystkich miejsc genowych. W
istocie wzajemna względem siebie pozycja genów deeyduje o tym, czy
podlegają one segregacji niezależnej, czy też nie. Miejsca genowe
znajdujące się na niehomologicznych chromosomach zawsze podlegają -
tak jak to ustalił Mendel - segregacji niezależnej. Geny
znajdujące się na tym samym chromosomie zazwyczaj przekazywane są
jednak łącznie, tak więc ich segregacja nie jest niezależna,
chociaż musimy pamiętać, że podezas koniugacji, w mejozie często
dochodzi do wymiany (crossing over) części materiału genetycznego
pomiędzy homologicznymi chromosomami; skutkiem tej wymiany jest
rekombinacja części materiału genetycznego w obrębie chromosomów.
Prawdopodobieństwo łącznego przekazania dwóch genów przynależnych
do tego samego chromosomu zależy od odległości, jaka je od siebie
dzieli. Im większa jest to odległość, tym większa jest śzansa, że
zostaną od siebie oddzielone podezas crossing over. Jeżeli zatem
geny takie znajdują się w dużej odległości od siebie - np. na
przeciwległych końcach chromosomu o stosunkowo dużych wymiarach,
wówezas erossing over może wystąpić pomiędzy nimi nawet
kilkakrotnie, co sprawia, że segregują one niezależnie. Geny
znajdująee się na tym samym chromosomie określamy jako synteniczne,
a geny blisko siebie położone, segregujące zazwyczaj łącznie - jako
sprzężone. Tak więc syntenia nie zawśze jest równoznaczna ze
sprzężeniem. Za miarę odległości pomiędzy dwoma genami na danym
chromosomie przyjmuje się ilość powstającyeh na tym odcinku
rekombinacji (w wyniku wymian - crossing over); dzieląc liczbę
gamet zrekombinowanych przez liczbę gamet niezrekombinowanych
oblicza się tzw. frakeję rekombinacji pomiędzy miejscami genowymi,
a odległość pomiędzy nimi wyraża się w jednostkach mapy genowej.
Jednostka mapy genowej odpowiada lo/o rekombinacji pomiędzy
miejscami genowymi - określa się ją również jako jeden eentiMorgan
(crJ1)'. Na przykład odległość 4 jednostek mapy genowej (4 cM) jest
równoznaczna z 4o/o rekombinacji pomiędzy danymi miejscami
genowymi. Częstość rekombinacji, jak już wspomniano, wzrasta w
miarę zwiAkszania się odległości pomiędzy genami aż do 50o/o -
wartości charakterystycznej dla genów usytuowanych na chromosomaeh
niehomologicznych. W związku z tym o sprzężeniu mówi się wówezas,
gdy odsetek rekombinacji jest mniejszy niż 50o/o (50 cM). Całkowita
długość genetyczna haploidalnego zestawu chromosomów człowieka
wynosi ok. 3000 cDJ1 **. Długość genetyczna chromosoma 1 w genomie

* 1 cM odpowiada prawdopodobnie w przybliżeniu I milionowi par
zasad. *' Chiazmy widoczne pod mikroskopem w materiale biopsyjnym
z gonad męskich są uchwytnym morfologicznie dowodem na erossing
over, szyli dokonującą się rekombinacjq. Jedna wymiana (srossing
over) jest równoznaczna z 50A6 rekombinacji, czyli 50 cA#1. Jak
wykazują obserwacje, w mejozie u mężezyzny ne

128
człowieka - stanowiąeego 9ojo całkowitej długości haploidalnego
zestaww autosomów - wynosi przynajmniej 250 cM, a więc geny
usytuowane na, końcach tego chromosomu, mimo iż są synteniczne, nie
są sprzężone.

:#lAPOWANIE GENllW W GENOMIE CZŁOWIEKA

Badania nad sprzężeniami genów u muszki owocowej zapoczątkowali w
1911 r. Thomas Hunt Morgan i wsp. Natomiast zasługa przypisania
pierwszeg# genu d# chromosomu u ezłowieka przypadła w udziale
Wilsonowi (również w 1911 r.), który wydedukował, że gen ślepoty na
barwy znajduje się na chromosomie X. W ciągu następnych lat, na
podstawie analizy rodowodów, przypisano wiele innych genów do
chromosomu X. Przypisanie pierwszego genu do autosomu nastąpiło
dopiero w 1968 r., kiedy to Donahue i wsp udało się uzyskać dowód
na to, że gen grupy krwi Duffy znajduje się na chromosomie 1; grupa
Duffy w badanym rodowodżie segregowała łącznie# z ehromosomem 1 o
wydłużonym odcinku heterochromatycznym. Jednakże w okresie
poprzedzającym to odkrycie kilku badaczom - rów= nież na podstawie
analizy rodowodów - udało się ustalić sprzężenie po= między
niektórymi genami autosomalnymi - bez przypisania ich do
konkretnych chromosomów. I tak np. ustalono sprzężenie pomiędzy
grupą krwi Lutheran i cechą secretor (wydzielacz) (1951 r.); w 1955
r. Renwick i Lawler ustalili sprzężenie pomiędzy genem grup krwi
ABO i zespołem rzepkowo-paznokciowym (dominujący zespół wad
rozwojowych) stwierdzając tylka 13o/o rekombinaeji *. Od 1960 r. do
analizy sprzężeń zarzęto stosować programy komputerowe; znacznie
udoskonalono je w latach siedemdziesiątych. Prawdziwą karierę w
mapowaniu chromosomów człowieka zrobiła metoda międzygatunkowej
hybrydyzacji komórek somatycznych. Już w 1960 r. Barski po raz
pierwszy stwierdził możliwość otrzymania hybr#d (mieszańców)
komórkowych w ho= dowli dwu różnych nowotworowych linii komórkowych
myszy. W 1964 r. Littlefield opracował metodę pozwalającą na
izolację czystych linii komórek hybryd spośród komórek wyjściowych,
polegającą na zastosowaniu pożywek selektywnych. W 1967 r. Weiss i
Green uzyskali po raz pierwszy mysio-ludzką hybrydę komórkową.
Zwrócili przy tym uwagę na zachodzącą stopniowo utratę ehromosomów
człowieka z linii mieszańca. Po raz pierws-zy zdano sobie wówezas
sprawę, że międ#ygatunkowe hybrydy (zazwyczaj człowiek-mysż lub
człowiek-chomik) mogą stanowić nieocenione narzędzie w badaniach
nad sprzężeniami genetycznymi. W metodzie hybrydyzacji komórek
somatycznych niezbędne jest także zastosowanie badań biochemicznych
- w celu wykrycia ludzkich znaczników (markerów) enzymatycznych,
przy czym enzym można uważać za znacznik, jeśli jego forma
występująea u człowieka może być odróżniona od homologicznej formy
enzymu występującego u myszy lu# chomika. Można wyprowadzie linię
komórkową mieszańca, w której znajduje się tylko kilka chromosomów
człowieka lub tylko fragment któregoś z chromoso

22 autosomy pr#ypada ok. 52 chiazm. Stąd całkowitą dtugość
genetyczną autosomów można szacować na ok. 2600 cM, a lącznie z
ehromosomami ptciowymi naok. 3000 cM. * Dziś wiadomo, żc geny grupy
Lutheran i cechy secretor znajdują się nn chromosomie 19, a geny
grupy ABO i zespołu paznokciowo-rzepkowego na chromosomie 9.

# - Zarys genetvk# 129
#nów człowieka ", co nierzadko, po przeprowadzeniu badań, o których
mowa, pozwala na ustalenie, że gen warunkujący obeeność u hybrydy
danego znacz;nika biochemicznego (np. enzymu) znajduje się na
określonym chromosomie lub w określonym odcinku tego chromosomu.
Metoda hybrydyzacji komórek somatycznych była, jak dotąd,
najbardziej wydajna w mapowaniu genomu #człowieka. Spośród wielu
innych metod stosowanych w tym celu wymieńmy tu jeszcze trzy : -
Metodę dawki genu - opartą na stwierdzeniu korelacji pomiędzy
określoną aberracją chromosomalną a zawartością produktu danego
genu. Na pizykład w trisomii można spodziewać się zwiększenia
zawartości niektórych produktów w związku z obecnością trzech
zamiast dwóch alleli; od~wrotnie w przypadkach delecji, w których
zamiast dwóch alleli obecny jest tylko jeden. W ten sposób
przypisano np. fosfatazę kwaśną 1 do chromoso#mu 2. - Metodę
hybrydyzacji żn situ z zastosowaniem sond RNA lub DNA, znakowanych
np. izotopem promieniotwórczym. Sonda taka, zawierająca znana
#sekwencję RNA lub DNA, otrzymana metodami stosowanymi w inżynierii
#genetycznej, odszukuje swój odpowiednik w jednym z chromosomów i
hybryłdyzuje z nim; można to wykazać za pomocą autoradiografii. -
W ciągu ostatnich lat w mapowaniu genomu człowieka zastosowano
także metodę opartą na badaniu polimorfizmu długości fragmentów
restrykcyjnych DNA - z zastosowaniem różnych enzymów restrykcyjnych
(endonukleaz) produkowanych przez bakterie (patrz rozdział XVI). Do
25 marca 1988 r. udało się zmapować łącznie 1941 miejsc genowych,
#w tym : 776 - metodą hybrydyzacji komórek somatycznych,
362 - metodą hybrydyzacji żn situ,
334 - metodą analizy sprzęźeń w poszczególnych rodzinach,
117 - metodą dawki genu,
77 -metodą polegającą na wykorzystaniu polimorfizmu długości
fragmentów restrykcyjnych DNA, 275 - za pomocą innych metod.
Niektóre geny mapowano przy użyciu dwu lub kilku metod. O tym, jak
'bardzo szybko dokonuje się postęp w tej dziedzinie, może świadczyć
fakt, że 480 miejsc genowych, a więc 25a/#, zmapowano w ciągu
niespełna roku .#od 15 kwietnia 1987 do 25 marca 1988 r.).
Przykłady chorób genetycznie uwarunkowanych, których geny zostały
już zmapowane podano w tabelach 19, 20 i 22.

LIGZBA GENbW DTYCHCZAS ZIDENTYFIKOWANYCH U CZŁOWIEKA

"Według McKusicka do 25 marca 1988 r., głównie na podstawie cech
fenotypowych, wykazujących se#regację mendlowską, zidentyfikowano
łącznie -4361 ** fenotypów, z tego:
2570 (5.9'!'#) autosomalnych dominujacych, 1479 (34'#",)
autosomalnych recesywnych i 312 (7"/#) recesywnych sprzężonych z
płcią.

t W metodzie tej a#ykorzystuje się material pobrany od osób z
różnymt struktu-ralnymi aberracjami chromosomów, dzieki czemu można
otrzymać linie komór#kowe mieszańca zawieraiace różne fra#mentv
dowolnego chromosomu. ** W tym 2141 jednostek wymaga jeszcze
weryfikacji.

i30
T a b e 1 a 24. Liczba zidentyfikowanycb miejsc genowych głównie na
podstawie, segregacji mendlowskiej wg McKusicka (1988)

Rok Miejsca genowe Lącznle lp. wydania
Autosomalne Autosomalne Sprzężone z
dominującerecesywne chromosomem

1966
wyd. pierwsze837 (269)531 (237) 119 (68) 1487 (574) 1975
wyd. czwarte 1218 (583) 947 (466) 171 (93) 2336 (1142) 1986 wyd.
siódme 2201 (1172) 1420 (610) 286 (124) 3907 (1906) 1988 wyd. bsme`
2559 (1442) 1477 (626) 310 (139) 4346 (2207)
W nawiasach podano liczbę jednostek uznanych jako pewne
(potwierdzone). " Lista zamknięta w dniu 1 marca 1988 r.

Począwszy od 1966 r., co kilka lat, ukazuje się Katalog fenotypów
uwarunkowanych obecnością pojedynczych genów - w opracowaniu
McKusicka. Katalog zawiera listę wszystkich zidentyfikowanych
pozycji wraz ze# zwięzłą charakterystyką odpowiednich fenotypów. W
tabeli 24 podano liczby zidentyfikowanych fenotypów w czterech
wydaniaeh katalogu - w tym# pierwsze (1966 r.) i ostatnie (1988
r.). Prawie czterokrotny wzrost tej liczby można uznać za wykładnię
post#pu w genetyce człowieka w ciągu ostatnich: 22 lat. Z drugiej
strony należy zdawać sobie sprawę z tego, jak wielki jest jeszcze
obszar naszej niewiedzy w tej dziedzinie. Liczbę genów
strukturalnych: w genomie człowieka szacuje się bowiem na od 50
tysięcy do. 100 tysięcy, geny dotychczas zidentyfikowane stanowią
więc, w najlepszym razie, od 4 do 9o/o puli genowej człowieka.

PODSUMOWANIE

W rozdziale omówiono typy dziedziczenia jednogenowego, nawiązując
do, praw Grzegorza Mendla, podano proporcje genetyczne
charakterystyczne dla poszczególnych typów dziedziczenia, sposoby
obliczania proporcji genetycznej i uwalniania się od błędu selekcji
w tych obliczeniach. Krótko omówiono. mechanizmy mutacji; z
przykladami obliczania częstości mutacji w populacji ogólnej.
Wymieniono niektóre metody mapowania genów, a także podana liczbę
fenotypów zidentyfikowanych u człowieka do 1988 r. VIII.
Uwa#unkowanie
wieIocz#nnikowe

lgnacy Wald

#ixENETYKA C#:CH ILOSCIOWYCH A GENETYKA 1\ZENDLOWSKA

Obok cech segregujących w rodzinach dziedżiczonych zgodnie z
zasadami Mendla spostrzegano od dawna występowanie podobieństwa
rodzinnego, którego dziedziczenie odbiegało od tych zasad. Jesżeze
w XIX wieku badacz angielski F. Galton zaproponował metody mające
służyć do porównywania cech różnych członków rodziny. Metody te, a
zwłaśzeza współezynniki regresji i korelacji, były wykorzystywane
do porównywania cech pomiędzy różnymi typami krewnych oraż do
porównania wartości cech w określonych grupach #sób i w populacji
ogólnej. Służyły sżezególnie dobrze do badania cech wykazujących
zmienność ilościową, takich jak np. wzrost lub masa ciała. Tak ;ię
więc złożyło, że z początkiem XX wieku rożwijały się dwa typy badań
genetycznych - genetyka mendlowska, zajmująca się przede wszystkim
badaniem cech jakośe;owy#h, i genetyka cech ilościowych,
wykorzystująca techniki korelacyjne. Dopiero w 1918 r. z#Tybitny
statystyk brytyjski R. A. Fisher wykazał, że łw;:półezynniki
korelacji uzyskiwane przy porównywaniu cech ilościowych można
wytłumaczyć, zakladając, że cecha jest uwarunkowana przez wiele
genów o wpływie addyty#,#nym. Okazało się zatem, że nie ma, jak
przypuszezano dawniej, zasadniezej różnicy między genetyką
m#dlowską a genetyką ilo;f'IOV4 ą. Tak więc genetyka ilościowa jest
w gruncie rzeczy badaniem dciedżiczenia wielogenowego. W
uwarunkowaniu cech zależnych od wielu czynników oprócz genów
istotną rolę mogą odgrywać również c#ynniki zewnątrzpochodne.
Dlatego też coraz częściej zamiast o dziedziczeniu wielogenowym
mówi się o uwarunkowaniu wieloczynnikowym, obejmującym zarówno
uwarunkowania geńetyczne wielogenowe, jak i wpływ różnych czynników
zewnętrznych. Idealnym modelem dziedziczenia wieloczynnikowego jest
ten, w którym ceeha zależy od dużej liczby drobnych czynników
addytywnych. Wykresem takiej zależności jest dobrze znana krzywa
Gaussa, krzywa rozkładu normalnego, znajdującego ważne zastosowania
w badaniu zjawisk biologicznych. Nierzadko jednak w analizie
konkretnego zjawislsa spotykamy się z różnymi rzynnikami
zakłócającymi addytywność, takrmi np. jak dominacja, epistaza,
niejednorodność genetyczna itd. Dlatego też badacz analizujący
zjawiska uwarunkowane wieloezynnikowo chętnie dąży do
rozszezepienia ich na grupy prościej uwarunkowane. Niemniej analiza
wieloczynnikowa jest istotna do żbadania różnyeh cech o zmienności
ciągłej, a także różnych częstych zaburzeń takich jak wady
rozwojowe czy inne choroby, jak miażdżyca, cukrzyca cz#
sehizofrenia.

132
W analiza-ch takich cech istotne zna#zenie mają metody szacujące
wzajemną rolę uwarunkowania dziedzicznego i środowiskowego.
Szezególne znaczenie mają tutaj techniki badania bliźniąt i badania
dzieci adoptowanych.

BADAlVIE BLIŹNIf#T

Badanie b?iźniąt wprowadzone zostało przez F. Galtona w 1875 r.
jako metoda, lstóra miała rozstrzygnąć o wzajemnej roli ezynników
dziedzicznych i środowiskowych w warunkowaniu cech. Badania
następne wykazały, że sprawa nie jest tak prasta, niemniej metoda
ta odegrała historyczną rolę w rozwoju genetyki ezłowieka.
Bliźnięta monozygotyczne i dizygotyczne (jedno- i dwujajowe). Ciąża
bliźniacza zdarza się w populacjach europejskich w częstości mniej
więcej 1 na 90. Oznacza to, że co 45 dziecko ma brata lub siostrę
bliźniaka. Bliźnięta mogą być monozygotyczne, pochodzące z podziału
tej samej zygoty i mające identyczny genotyp, lub dizygotyczne, u
których proporeja wspólnych genów jest taka sama jak u z#.uykłego
rodzeństwa. Częstość rodzenia się bliźniąt monozygotycznych jest
różna w różnych populacjach, w Europie wynosi ok. 30o/o=
Najprostsza technika szacowania częstości par monozygotycznych
polega na porównaniu z częstością rodzenia się bliźniąt
różnopłciowyeh, które z reguły są dizygotyczne. Jeżeli zalożye, że
częstość bliźniąt dizygotycznych tej samej płci jest taka sama jak
częstość bliźniąt różnopłciowych, to wystarezy podwoić liczbę par
różnopłciowych i odjąć ją od liczby wszystkich bliźniąt, by
otrzymaE pierwsze przybliżenie liczby bliźniąt monozygotycznych.
Odróżnienie bliźnżąt mono- i dizygotycznych opiera się obeenie na
porci#xrnaniu wielu cech bioehemicznyc,h ciotyczących krwinek i
osecza, które b#dą takie same u bliźniąt monozygotycznych, mogą być
natnmiast rozmaite u bliźniąt dizvgotycznych. Przy odpowiednio
dużej liczbie cech można szacowa# prawdopodnbieństwo
monozygotyczności # dokładnaścią przekracza;ącą 99o/o. Zdarzają się
jednak niezwykle rzadkie przypadki, że u jednego z bliźni#t
mnnozygot5#cznych już po podziale zygoty może dojś## do powstania
jakiejś annrnalii. I tak, znane są przvpadki wystąnieni" zespołu
Downa lub zespołu Turnera u jednego z bliźniąt mnnozygotycznych, są
one jednak bardzn rzadkie. Waine znaczenie w iagnnstyce
monozygotyezności rno#e mieć przyjriro#vanie przeszezepu skórnego
bliźniaka. Załnżeniem "metody bliźniąt" jest to, że wszelkie
różnice pomiędzy bli#niętami monozygotycznymi przypisuje się
wpływowi środowiska i porównuje si# je z różnicami u bliźniąt
dizy#ntycznych. Jako miarę odziedziczalnnści, jeśli chodzi o cechy
jakościowe, stosowano często wzór Holzingera (II):

Z,#z - Z#z H =
1 - Zn#

gdzie: Z oznaeza z#odność występowania cechy u bliźniąt mono- lub
dizy#. tycznych. Wzór ten jest bardzo niedokładny i używa się go
tylko jako pierwsze#6 przybliżenia. Dla cech ilościowych używano
wzoru:

VDZ, V NL

VDz

gdzie: V#z i Vnz oznacza warianeje odpo#iednio u bliźniąt mono- "
di2ygot#cznych:

133
Badanie bliźniąt nie odpowiada na pytanie, jaki jest typ
dziedziczenia cechy. Istnieją ponadto różne czynniki wpływające na
ograniczenie wartości tej metody, m.in. podobieństwo środowiska
rozwoju bliźniąt, zarówno w okresie życia łonowego, jak i po
urodzeniu, sposobu doboru par bliźniąt i inne. Dlatego też
szczególne maczenie mają takie badania w których dobór bliźniąt
prowadzi się nie dlatego, że mają one jakąś cechę lub jej nie,mają,
le#z tylko dlatego, że są bliźniętami.

T a b e 1a 25. Zgodność występowania niektórych chorób u bliźniąt
mono- i dizy-gotycznych (wg Haugego)
Zgodność
Choroba bliźnięta bliźnięta dizygo- monozygotyczne tyczne tej samej
płci Padaczka 10/27r 6/43 Psychoza maniakalno-depresyjna 10/15
Schizofrenia 4/9 4/33 Nadciśnienie tętnicze 20/80 10/106 Zawał
serca 22/84 22/159 Udar mózgowy 22/98 16/148 Gruźlica 50/135 42/267
fteumatoidalne zapalenie stawów 16/47 2/71 Dychawica oskrzelowa
30/64 24/101 # W liczniku podano liczby par zgodnych w mianowniku
liczby wszystkich par, w których co najmniej u jednego członka
stwierdzono cechę.
Podobnie zasługują na uwagę badania,w których analizuje się
szezególnie bliźnięta wychowywane oddzielnie. Z tego punktu
widzenia interesujące są zwłaszcza badania prowadzone w
Danii.Instytut Genetyki Człowieka w Ko-penhadze prowadził bowiem
rejestr wszystkich bliźniąt urodzonych w latach 1870-1910.Tabela
25podaje wyniki dotyczące niektórych ehorób.

BADANIE DZIECI ADOPTOWANYCH

Inną metodą oszacowania wzajemnej roli czynników genetycznych i
środowiskowych jest badanie dzieci adoptowanych i porównanie ich
cech z cechami rodziców biologiczn#ch i społecznych. Metoda ta jest
łatwiejsza do zastosowania w badaniu cech jakościowych. Jest ona
możliwa do stosowania tylko w tych społeczeństwach, gdzie prowadzi
się rejestr adopcji. Przykładem takiego badania jest praca wykonana
przez S. S. ftety'ego i wsp. na podstawie rejestrów duńskich
dotyczących dzieei adoptowanych oraz rejestru psychiatrycznego.
Badaniem objęto lata 1924-1947. Z 507 osób wychowanych przez
rodziców adoptowanych i przyjętych do szpitala psychiatrycznego
wybrano 33 probandów hospitalizowanych z powodu schizofrenii.
Dobrano również odpowiednią grupę kontroiną, odpowiadającą
probandom pod względem płci, wieku, wieku adopcji f stanu
ekonomicznego rodziny adoptującej. Następnie przeprowadzono badanie
zaburzeń psychicznych występuj#cych u biologicznych i adoptowanych
krewnych. Dane te przedstawia tabela 26. Jak wynika z tabeli, u
biologicznych krewnych probandów stwierdza aię

1#
T a b e 1 a 26. Występowanie sehizofren wśród biologicznych i
adoptowanych lere- rt-nyeh probandów ze sehizofrenią i osób
kontrolnych

Probandzi

Chony
13'
50 74 Kontrolni
3
156 83 0,0072 >0,05

' W liczniku podano liczbę osób z rozpoznaniem sehizofrenii, w
mianowniku liczbę zbadanych krewnych. Punktem wyjścia dla próby
były 33 osoby z rozpoznaniem sehizofrenii oraz 33 osoby kontrolne.

T a b e 1 a 27. Częstość rozpoznania sehizoFrenii wśród krewnych
biologicznych l adoptowanych probandów z rozpoznaniem sehizofrenii
Iub kontrolnych

Probandzi Krewni biologiczni

9' 4
Chorzy 93 25
Kontrolni
0
51
0,0018 70,05

' W liczniku liczba osób z rozpoznaniem sehizofrenii, w mianowniku
liczba badanych krewnych. Próba obejmuje 19 probandów ehorych i 20
kontrolnych oddzielonych od rodziców biologicznych w pierwszym
miesiącu życia.

większą częstość sehizofrenii niż u krewnych adoptowanych. Dane te
potwierdzają się wówezas, gdy próbę ograniczy się do grupy osób,
które zostały adoptowane w pierwszym miesiącu życia (tab. 27).
Tabele 26 i 27 wskazują w istocie na rolę czynników biologicznych,
ponieważ matka jest dla dziecka nie tylko żródłem genów, ale także
źródłem innych wpływów niegenetycznych. Jednak dalsze badania,
prowadz#ne na materiale adoptowanego rodzeństwa naturalnego,
mającego wspólnego ojca, potwierdzają tezę, że istotną rolę
odgrywają tutaj czynniki genetyczne jtab. 28). Metoda badania
dzieci adoptowanych unika pewnych trudnnści związanych z metodą
bliźniąt, stwarza jednak tyle nowych trudności, że zastosowanie jej
jest dosyć ograniczone. Podnbnie jak metoda bliźniąt, i ta technika
nie potrafi wskazać typu przekazywania dziedzicznego.

Krewni biologiczni Krewni adoptowani

Krewni adoptowani

T a b e 1 a 2R. Występowanie sehizofrenii u rodzeństwa naturalnogo
mające#o wspól- nego ojca, probandów ze sehizofrenią i kontrolnych

Probandzi (liczba)

Chorzy (33)
Kontrola (34)
p (chorzy w porównaniu z kontrolą)

Liczba rodzeństwa
naturalnego mającego wspólnego ojca

63 64

#0,05

Liczba osób z rozpoznaniem sehizofrenii

14 2

C0,001

135
MIAIZY S#OSOWANE W ANALIZIE CECH UWA #UNKOWANYCH WIELOCZYNNIKOWO

Przy cechach uwarunkowanych wieloczynnikowo podstawową metodą
postępowania jest ocena podobieństwa między krewnymi. Stosuje się
do tego zazwyczaj współezynnik korelacji. Jeżeli korelacja między
krewnymi odpowiada proporeji genów wspólnych (tzn. identycznych i
pochodzących od jednego przodka), to można wnosić, że cecha jest
całkowicie uwarunkowana genetycznie, jeśli nie, to można
analizować, jaka część zmienności zależy od czynników
dziedzicznych. Najezęściej stosuje się dwie miary tego wpływu.
Pierwszą jest odziedziczalność w sensie szerszym albo stopień
determinacji genetycznej, czyli stosunek zmienności wywołanej
ezynnikami genetycznymi do całkowitej zmieńności

VG
fenotypowej -.
Vp
Drugą -tak zwana odziedziczalność w znaczeniu węższym. czyli
proporeja zmiennośei wywołanej czynnikami addytywnymi do całxowitej
zmienności fenotypowej -. VA
Vp

i zi b 21 a 29. Proporeja gen#w svspólnych u osób spokrewnionych

Stox#"eń pokrewieństra#z # Pronoreje genów wspólnych
1_
Rodzice,dziecko,rodzc:ństwo
Bliźniak znonozygotyczny
__1
Bliźniak dizygotyezny
Dziadek, babka, wnuki, wujek, ciotka, bratanek
siostx'zeniec,rodzeństwo przyrodnie 4
1
Kuzyn z pierwszej linii
Kuzyn z drugiej linii
1
32

Tabela 29 przedstawia proporeje genów wspólnych przy różnych
stopniach prawdopodobieństwa. Niekiedy, jako pożyteczną miarę
podobieństwa, stosuje się korelację między średnią wartością u
rodziców a probandem. Przy dziedzicaeniu addytywnym wartośe ta
wynosi j# '/Q, czyli 0.91. Korelacje przy dziedziczeniu
wieloczynnikowym wypadają optymalnie, jeśli geny mają właściwości
addytywne i nie ma dominacji. Jeśli występuje dominacja, to
współczynnik korelacji między krewnymi zmniejsza się. lnnym
czynnikiem wpływającym na wartość współezynnika korelacji między
#rewnymi jest stopień podobieństwa rodziców. Jeśli korelacja między
rodzicami względem danej cechy wynosi #r,, to korelacja rodzice -
dziecko i korelacja między rodzeństwem staje sig 1 + #, korelacja
zaś między średnią

1 -ł- 7n. wartością cechy u rodziców i u dzieci wynosi2

# #,
Cechą klasycznie uważaną za zależną prawie wyłącznie od działania
wieIu #ar genów addytywnych była całkowita liczba listewek skórnych
opuszek paledw. Wśpółezynniki korelacji między krewnymi prawie
całkowicie odpo- wiadały oczekiwanej proporeji genów wspólnych.
Dziś wiadomo, że sprawy te są nieco bardziej skomplikowane, niż t#
pierwotnie przypuszezano.

Tabela 30. Podobieństwo między krewnymi badane za pomocą
współezynnika korelacji dla niektórych cech u człowieka (wg Bodmera
i Cavalii-Sforza)

Współezynniki korelacji Cecha
rodzice - dziecko # rodzeństwo

Wzrost 0,51 0,56 Iloraz inteligeneji 0,48 O,"8 Całkowita liczba
listewek skórnych 0,48 0,5Q Skurezowe ciśnienie tętnicze krwi 0,24
0,33

Również i inne cechy ilościowe takie jak wzrost, długość kości
długich, wskaźnik inteligeneji, zależą w znacznej części od
dziedziczenia wieloczynnikowego, przy czym rola czynników
genetycznych może być dosyć znaczna. Tabela 30 wskazuje na
podobieństwo między krewnymi badane za pomocą współezynnika
korelacji dla niektórych cech u człowieka. Analiza danych
dotyczących ciśnienia krwi pozwala na oszacowanie odziedziczalności
w wąskim znaczeniu tego słowa na 48o/o, a odziedziczalności w
szerokim znaczeniu tego słowa na ok. 80o/o. Analiza podobieństwa
między krewnymi, jeżeli chodzi o wskaźnik inteligeneji, napotyka
istotne trudności. Zależą one od r"żnych przyczyn. Po piex`wsże,
wartości tej cechy w znacżnym stopniu zależą od jej definicji i
stosowanych metod pomiaru, które się różnią znacznie bardziej niż
przy ocenie cech somatycznych. Po drugie, oceniając pod tym
względem podobieństwo migdzy rodzicami i dziećmi, mamy do czynienia
nie tylko z dziedziczeniem biolo#ieznym, lecz również z
dziedziczeniem kulturowym. Rodzice bowiem prz#kazują d#ieciom nie
tylko swoje geny, ale również wpływy wychowaweze. Po trzeeie,
podobieństwo między rodzicami pod względem inteligeneji jest
zazwyczaj dość znaezne, a to, jak widzieliśmy wyżej, zwiększa
równ"eż współczynniki korelacji między rodzicami a potomstwem i
rodzeństwem. Dlatego też uzyskiwane w ten sposób wyniki stanowią
raczej maksymalne szacunl=i dla oceny roli czynników genetycznych.
Pró#uje się uzyskać dokładniejsze śzacunki podobieństwa między
rodzieami pod względem zdolności poznawezych przez stosowanie
różnych technik usilujących rozdzielić dziedziczenie kulturowe i
bioiogiczne. Służą temu celowi próby badania bliźniąt
monozygotycznych wychowywanych w różnyc.h warunkaeh środowiska,
badania rodzin adoptowanych, badania krewnych różnych stopni itd.
Niekiedy usiłowano wykorzystać badania genetycżne dotyczące cech
psychicznych w celu wykazania wyższości jednych ras nad innymi lub
dowiedzenia biologicznych podstaw nierówności społecznych. Próby
takie z reguły pozbawione są podstaw naukowych. Przy analizie tego
typu zjawisk należy również wziąć pod uwagę, że wysoki stopień
uwarunkowania genetycznegu cechy nie przekreśla bynajmniej
możliwości oddziaływania środowiskowego. Nawet przy proporeji roli
czynników dziedzicznych przekraczającej 80o/o zmienności cechy
zostaje bardzo wiele miejsca na oddziaływanże środowiskowe.
Przykładem tego jest m.in. taka cecha jak wzrost, odziedziczalność
jej

13#
szacuje się na 83o/o. Wiadomo, że w ciągu ostatnieh 200 lat wzrost
w popu- lacjach europejskich uległ istotnemu podwyższeniu. Zjawisko
to znane jest jako tak zwany trend sekularny. Nie może ono zależeE
od czynników gene- tycznych, ponieważ pula genów w populacjach
europejskich nie uległa za- sadniczej zmianie i wszystkie dane
wskazują na to, że zależy ono od czyn- ników środowiskowych, m.in.
dietetycznych.

MODELE WIELOCZYNNIKOWEGO UWARUNKOWANIA CIiORÓ

Analiza wielu częstych chorób wskazuje na to, że istotną rolę
odgrywają w nich czynniki genetyczne; nie układają się one jednak
wg znanych praw Mendla. Do chorób takich można zaliczyć chorobę
nadciśnieniową, niektóre postacie miażdżycy, chorobę wrzodową,
niektóre postacie odczynów alergicznych, m.in. dychawicę
oskrzelową, niektóre postacie jaskry, łuszczycy, niektóre choroby
psychiezne itd. Należą do nich również różne wady rozwojowe, takie
jak wrodzone wady serca, rozszczep podniebienia, rozszczep wargi i
podniebienia, wady ośrodkowego układu nerwowego i inne. Ryzyko
wystąpienia choroby jest tym większe, im więcej dany osobnik ma
genów patologicznych oraz im więcej działa na niego
zewnątrzpochodnych czynników szkodliwych. Przy dziedziczeniu tego
typu często zwraca uwagę zależność częstości występowania choroby
od stopnia spokrewnienia z probandem. Tak np. w różnych
zaburzeniach wieloczynnikowych częstość występowania zaburzeń u
rodzeństwa probanda jest podobna do częstości występowania zaburzeń
u jego dzieci. Cecha ta z reguły nie występuje w dziedziczeniu
jednogenowym reeesywnym, w którym chore dzieci rodzą się na ogół ze
zdrowych rodziców. Ponadto, w miarę spadku proporcji genów
wspólnych z probandem, zmniejsza się gwałtownie częstość
występowanża choroby. To właśnie porównanie częstości występowania
choroby u krewnych różnego stopnia oraz w populacji ogólnej stało
się podstawą do konstrukcji rozmaitych modeli. Przy zmienności
omawianego typu mamy również do czynienia z występowaniem zjawiska
prog'u. Prowadzi to do tego, że mimo iż zmienność zależy od wielu
czynników i ma charakter ciągły, to pr2ejawianie się cechy może być
uwarunkowane progiem zależnym od właściwości anatomicznych,
fizjologicznych lub embriologicznych organizmu. Skutkiem istnienia
efektu progowego powstaje nieciągiość w manifestowaniu się cechy.
Sytuację tę przedstawia rycina 69.

iii#il### RozkTad częstości w populacji Rozk Tad częstości wśród
chorych

Ryc. 69. Modcl uwarunkowania wie-loczynnikowego z progiem (wg
Falconera).

138

--# Podatność cdTkowita (genetyczna i środowiskowal
Zbliżony model, rozpatrujący tylko podatność genetyczną i nie
przyjmujący wprawdzie explicite założenia progu, ale wykładniczy
wzrost ryzyka zachorowania przy wzroście podatności genetycznej,
pokazuje rycina 70. Taki model chorobowy można również konstruować
na podstawie analiz rozpowszechnienia zaburzenia u krewnych różnych
stopni i w populacji ogólnej. Na ogół przyjmuje się, że
rozpowszechnienie wady uwarunkowanej wieloczynnikowo o charakterze
progowym wśród krewnych pierwszego stopnia probanda jest hliskie
pierwiastkowi z częstości tej wady w populacji ogólnej.

-u

Próg

X Podatność genetyCzna

IIIIIIII RozkTad częstości w populacji
p Prowdopodobieństwo zochorowania przy określonym poziomie
podatności RozkTad częstości wśród chorych

Ryc. ?0. Model uwarunkowania wieloczvnnikowego z wykladniczym
narastaniem ryzyka zachorowania w miarę wzrostu podatności
genetycznej.

=u # _ Populacja ogblna

N I
# Krewni llI stopnia ## Krewni I stopnia

X# 2

5rednia Średnia populacji chorych

Ryc. 71. Model dziedziczenia wieloczynnikowego rozszczepu wargi i
podniebienia. Na osi odciętych odlożono uwarunkowaną wielogenowo
podatność genetyczną.

Rycina 71 przedstawia model wieloczynnikowego uwarunkowania
rozszczepu wargi i podniebienia. Widać z niej, że wraz ze stopniem
pokrewieństwa zmniejsza się szybko częstość występowania wady. Inną
charakterystyczną cechą dotyczącą wad uwarunkowanych
wieloczynnikowo jest to, że jeśli wada w populacji występuje z
różną częstością u róż

139

-. Podatność genetyczna
nych płci, to wystąpienie jej u osoby płci mniej naraeonej na
ryzyko wady świadezy o znacznie większej podatności genetycznej tej
osoby na wadę. Zjawisko to po raz pierwszy opisane przez C. O.
Cartera, można zilustrować badaniami nad wrodzonym zwężeniem
odźwiernika. Zaburzenie to występuje u chłopeów z częstością ok. 5
na 1G00 urodzeń, a u dzieweząt ok. 1 na 1000 urodzeń. Chłopcy zatem
są pięciokrotnie bardziej narażeńi na ryzyko wystąpienia wady. Wada
ta była niezwykle niebezpieezna dla życia noworodka. Dopiero w 1912
r. Ramstedt wprowadził dość prostą metodę chirurgicznego leczenie
tej wady - przecięcie błony surowiczej i mięśniowej w okolicy
zwężenia. Dzięki temu zabiegowi wartość przystosowaweza dzieci z
wrodzonym zwężeniem odżwiernika osiągnęła normę. Carter
przeprowadził badania nad występowaniem zwężenia odźwiernika u
dzieci zrodzonych z rodziców, którzy sami mieli tę wadę i wykonano
im operację Ramstedta. Wynikż prze"stawia tabela 31.

i a :# e ? a 31. Częstość wysśępowania zwężen#a udźwierizika u
potomst#,a osób, ktre przebyly operaeję Hamsredta w porównaniu z
częstością w populacji ugólnej

Typ potomstv-a Ryzylco # Wielokrotność ryzyka w populacji

Synowie chorych mężezyzn # X 11 18

Eórki chorych mężezyzn x24 42

Synowie chorych kobiet X40 1 5 1
Córki chorych kobiet x70

#al: wynika z tabe:i, potomstwo zrodzone z osób plci, u której wada
występuje rzadziej, obciążone jest większym ryzykiem wystąpienia
wady aniżeli potomstwo zrodzone z osób, u których wada występuje
częściej. Zauważmy również, że podobnie jak w populacji ogólnej,
próg jest niższy dla chłopców niż dla dzieweząt, stąd w potomstwie
zarówno chorych mężezyzn, jak i chorych kobiet częściej chorzy są
synowie niż córki. Dla wad rozwojowych uwarunkowanych
wieloczynnikówo charakterystyczna może być również wiPksza
skłonność występowania cechy u potomstwa zrodzonego z małżeństwa
spokrewnionego. Więkśza częstość małżeństw spokrewnionysh wśród
rodzieów chorych jest wprawdzie charakterystyczna dla dziedziczenia
recesywnego autosomalnego, niekiedy jednak może wskazywać na
wieloczynnikowy charakter uwarunkowania. Ponadto ryzyko powtórnego
wystąpienia wady w rodzinie przy uwarunkowaniu wieloczynnikowym
(odmiennie od uwarunkowania jednogenowego) rośnie wraz z liczbą
chorych dzieci w rodzinie. Innym wskaźnikiem wieloczynnikowego
charakteru wady może być porównanie zbieżności jej występowania u
bliźniąt mono- i dizygotycżnych. Ponieważ z punktu widzenia
genetycznego bliźnięta monozygotyczne są identyczne, a bliźnięta
dizygotyczne są zwykłym rodzeńśtwem, w przypadku cechy dominującej
stopień zbieżności między bliźniętami monozygotyczrtymi

140
jest ok. dwa razy wi#kszy niż stopień zbieżności między bliźniętami
dizygo-tycznymi. W przypadku cechy recesywnej stosunek ten nie
przekracza 4:i.: Jeśli stopień zbieżności u bliźniąt
monozygotycznych przekracza ponad czte= rokrotnie stopień
zbieżności u bliźniąt dizygotycznych, to należy rozpatrywać
możliwość uwarunkowania wieloczynnikowego. Analiza zaburzeń
wieloczynnikowych wymaga dość skomplikowanych metod matematycznych
i dość# żmudnych obliczeń. W kilku ośrodkach, zwłaszcza w ośrodku
badań genetycz= nych uniwersytetu hawajskiego w Honolulu (N. N.
Morton), opracowano pro= gramy maszynowe pomocne w rozróżnieniu
cech przekazywanych jednogenowo i uwarunkowanyeh wieloczynnikowo.

NIEJEDNOR,ODNOSĆ GENETYCZNA

Koncepcja wieloczynnikowego uwarunkowania #aburzeń pozwala
wprawdzie# na wyobrażenie sobie mechanizmów ich powstawania, często
nie pozwala jednak na wykorzystanie znanych wskaźników
biologicznych dla diagnostyki: i nierzadko zmusza do poprzestania
na ryzyku empirycznym przy stawianiu diagnozy genetycznej. Jest
dlatego rzeczą naturalną, że genetycy medyczni upar"e dążą do
rozczłonkowania zaburzeń określanych jako wieloczynnikoweł i do
wyadrębnienia z nich bardziej jednoczynnikowo uwarunkowanych
zespołów. Mamy więc do czynienia z procesem zbliżonym do tego,
który zachodzi w genetyce chorób uwarunkowanych jednoczynnikowo w
miarę poznawania niejednorodności genetycmej lub molekularnej.
Postaramy się obecnie pokazać dążenie do wykazania takiej
niejednorodności na przykładzie niektórych częstyeh chorób. Tak np.
jedną z choróh o największym znaczeniu społecznym jest miażdżyca,
kojarząca się nierzadko z nadciśnieniem i prowadząca do zmian
narządowych m.in. do choroby wieńcowej, chorób naczyń mózgowych
itd. Tradycyjnie przyjmuje się, że miażdży= ca jest zaburzeniem
uwarunkowanym wieloczynnikowo. Badania ostatnich lat pozwoliły na
wyróżnienie wielu odrębnie uwarunkowanych zespołów. Tak np. część
przypadków miażdżycy wywołana jest przez hipercholesterolemię
rodzinną przekazywaną jako cecha autosomalna dominująca, a
wywoływana przez defekt receptora lipoprotein o niskiej gęstości#
(LDL - low density lipoproteins). Niektóre postacie wywołane są
przez uwarunkowane jednogenowo hipertriglicerydemie lub defekty
apolipoprotein. Część przypadków jednak dalej musi być traktowana
jako zaburzenie wieloeynnikowe. Innym przykładem takiej
niejednorodności jest choroba wrzodowa. I ją traktowano jako
zaburzenie uwarunkowane wieloczynnikowo. Wkrótce okazało się, że
aczkolwiek czynniki genetyczne odgrywają rolę w chorobie wrzo=
dowej o różnej lokalizacji, to zaznacza się odrębność między
chorobą wrzo= dową żołądka a chorobą wrzodową dwunastnicy. Dalsze
badania nad skojarzeniem występowania choroby wrzodowej z różnymi
wskaźnikami biologicznymi doprowadziły do wykrycia asocjacji z
różnymi wskaźnikami, takimi jak: grupa krwi 0, zawartość
pepsynogenu I, zawartość gastryny w surowicy krwi, szybkość
opróżniania żołądka itd. Okazało się m.in., że jest grupa
przypadków choroby wrzodowej dwunastnicy skojarzonej# ze zwiększoną
zawartością pepsynogenu I we krwi wykazująca autosomalno-dominujący
typ dziedziczenia. Przykładem takiego dążenia do rozczłonkowania
jednego wieloczynnikowego zaburzenia na wiele odrębnych jednostek
jest próba klasyfikacji genetycznej choroby wrzodowej podana przez
J. Rottera:

14L
I.Choroba wrzodowa skojarzona z rzadkimi zespolami genetycznymi. A.
Mnoga gruczolakowatośE gruczolbw wydzielania wewnętrznego typ I. B.
Mastocytoza układowa. C. Zespól drżenie - oczopląs - owrzodzenie.
II. Choroba wrzodowa żolądka.
#III. Choroba żolądka i dwunastnicy.
IV.Choroba wrzodowa dwunastnicy z podwyższonym poziomem pepsynogenu
I we krwi.

A. Z niepodwyższonyzn poziomem gastryny we krwi po spożyciu
posilku. B. Ze wzrostem poziomu gastryny we krwi po spożyciu
posilku. #'. Choroba wrzodowa dwunastnicy z prawidlowym poziomem
pepsynogenu I

we krwi.
A. Z powolnym opróżnianiem żolądka.
B, Z szybkim opróżnianiem żo#ądka.
VI.Choroba wrzodowa dwunastnicy wieku dziecięcego.
VII. Postać immunologiczna choroby wrzodowej dwunastnicy.
JIII. Choroba wrzodowa skojarzona z innymi chorobami przewleklymi.
A. Choroba wrzodowa i przewlekla choroba pluc (częśE z nich
wywołana

przez defekt a-1-antytrypsyny).
B. Choroba wrzodowa dwunastniey i kamica nerkowa.
C. Choroba wrzodowa dwunastnicy i choroba wieńcowa.

Innym przykładem poszukiwania niejednorodności w zaburzeniach jest
#współczesna analiza cukrzycy. Proponowano bardzo rozmaite modele
przeka#zywania genetyeznego w cukrzycy żaden z nich nie byl jednak
w pelni zadowalający. W miarę postępu badań nad patogenezą tego
zaburzenia wyróżniano kilka typów choroby, wśród nich cukrzycę
insulinozależną i in#sulinoniezależną. W cukrzycy insulinozależnej
można prawdopodobnie wyróżnić typy uwarunkowane jednogenowo,
wykazujące wyraźnie skojarzenie z cechami zgodności tkankowej. Tę
niejednorodność potwierdzają badania prowadzone z zastosowaniem
analizy DNA. W części przypadków tego zaburzenia mogą również
odgrywać rolę czynniki środowiskowe, m.in. takie jak przebyte
zakażełnie wirusem Coxsackie. W typie insulinoniezależnym
wyróżniano niedawno postać uwarunkowan# jednogenowo (autosomalna
dominująca), tzw. cukrzyca młodych ludzi z początkiem w wieku
dojrzewania. Inne postacie cukrzycy insulinoniezależnej,
:najczęściej z początkiem w wieku późniejszym, również wykazują
tendencję do występowania rodzinnego, nie udało się jednak wykazać
dokładnie typu dziedziczenia. Dawniej sądzono, że jest to cecha
autosomalna recesywna o niskiej penetracji, dziś raczej sądzimy, że
jest to zaburzenie uwarunkowane

-wieloczynnikowo, być może zresztą niejednorodne.
Innym przykładem na rolę zaburzeń jednogenowych w chorobie
traktowanej jako wieloczynnikowa może być jedna z postaci
dwubiegunowej choroby afektywnej, czyli psychoza maniakalno-
depresyjna. Badania przeprowadzone ostatnio, 1987 r., na grupie
amerykańskich menonitów (Amish), żyjących w izolacie kulturowym w
części stanu Pensylwania, pozwoliły na wyodrębnienie rodzin o
częstym występowaniu dwubiegunowej choroby afektywnej. W jednej z
takich rodzin wykazano ścisłe sprzężenie między polimorfizmem
fragmentów restrykcyjnyeh obejmujących gen insuliny ora2 onkogenu
komórkowego Ha-ras-1 a występowaniem choroby psychicznej.
Sprzężenie to pozwala na lokalizację genu odpowiedzialnego za ten
typ psychozy afektywnej w części dystalnej krótkiego ramienia
chromosomu 11. Jest to cecha dominująca o niepełnej penetracji
(0,63 w wieku lat 30 i powyżej). Ponieważ w tej samej okolicy
chromosomu 11 znajduje się gen hydroksylazy tyrozynowej, można

14Z
przypuszczać, że to defekt w czynności tego enzymu może być
związany z za- burzeniami nastroju. Podane przykłady wskazują na
to, jak skojarzenie analizy genetycznej, klinicznej i biochemicznej
może prowadzić do pełniejszej analizy zaburzeńł uwarunkowanych
wieloczynnik#wo.

PODSUMOWANIE

W rozdziale amawia się metody służące do wskazania roli eynników
genetycznych i środowiskowych w uwarunkowaniu cechy, nie wskazujące
jednak na tryb uwarunkowania dziedzicznego. Są to metody badania
bliźniąt orazł badania dzieci adoptowanych. Oprócz cech, których
występowanie zależy od jednej pary genów (jednogenowych), występują
cechy zależne od wielu czynników, zarówno gene= tycznych
(uwarunkowanie wielogenowe) jak i środowiskowych. Badanie tyeh#
ceeh posługuje się analizą korelacji między poszczególnymi typami
krewnych. Uwarunkowanie wieloczynnikowe odgrywa istotną rolę w
determinacji wielu# cech prawidłowych, głównie tzw. cech
ilościowych, a także wielu częstych. chorób i wad. W powstawaniu
tych ostatnich mogą mieć znaczenie zjawiska progowe. Przedstawiono
modele uwarunkowania wieloczynnikowego chorób: i wad rozwojowych,
omówiono zagadnienie niejednorodności tych zaburzeń i dążność do
wyodrębniania spośród nich zespołów uwarunkowanych jedno-
czynnikowo. IX. Cz#nniki genet#czne w patogenezie chorób

:lg#acy Wald

'DZIEDZICZNOŚĆ A Śi#ODOWISKO, ICH ROLA W PROCESIE #OWSTAWANIA
CHOROBY

Każdy proces przebiegający w organizmie jest rezultatem
współdziałania czynników genetycznych i środowiskowych. Odnosi się
to również do procesu chorobowego, tzn. do zaburzeń równowagi
między organizmem a środowi#skiem. W medycynie wyróżnia się choroby
uwarunkowane genetycznie, tzn. załeżne głównie o# czynników
dziedzicznych, i choroby wywołane przez czyntniki środowiskowe,
egzogenne. Podział ten w istocie jest dosyć względny, ponieważ
istnieje cała gama przejść pomiędzy chorobami uwarunkowanymi
genetycznie a chorobami zewnątrzpochodnymi. Na rycinie 72 lewą
stronę widma zajmują zaburzenia takie, jak anomalie chromosomalne
lub niektóre "efekty przemiany, które w każdych warunkach
środowiska prowadzą d4 -;.horoby.

Gangliozydoza Galakto - Wady
GM, zemia Fawizm rozwojowe Alkoholizm Zarrućia Środowisko
Dziedziczność

AnomaliaChorobaCukrzyca Nadciśnienie Gruźlica Urazy chromosomalna
Nlilsona

ii.yc. 72. Ogólny schemat roli czynników genetycznych i
środowiskowvch w uwarunicowaniu chorób.

Przykładem takiego żaburzenia jest trisomia chromosomu 13 (zesgół
Pataua), w którym występuje wiele zaburzeń w istocie niezależnych
od wpływów środowiskowych. Podobnie jest we wczesnodziecięcej
postaci gangliozydozy uogólnionej, w której na skutek braku -
galaktozydazy gromadzi się w ośrod# ko#'u,ym układżie nerwowym i
narządach wewnętrznych gangliozyd G;#::. Proces ten w zasadzie
przebiega niezależnie od warunków środowiskowych. Od warunków
środowiskowych nieco bardziej zależą takie procesy, jak
galaktozemia lub choroba Wilsona. W klasycznej galaktozemii
#vystępuje defekt urydylilotransferazy galaktozo-1-fosforanowej,
enzymu uczestniczącego w przekształcaniu galaktozy w glukozę. U
dzieci dotkniętych tego typu zaburzeniem mleko stanowi źródło ga

144
laktozy i bardzo szybko przy normalnym karmieniu występują
zaburzenia rozwoju, powiększenie wątroby i śledziony, upośledzenie
umysłowe, zaćma. Przy stosowaniu diety bezgalaktozowej opisane
zaburzenia mogą nie wystąpić. Zja#visko to wykorzystano w celu
zapobiegania występowaniu objawów chorobowych u noworodków z
galaktozemią. Podobnie w chorobie Wilsona (zwyrodnieniu wątrobowo-
soczewkowym)wskzttek zaburzeń w przemianie miedzi - odkłada się ona
w narządach wewnętrznych i w mózgu. Wyłączenie miedzi z diety lub
wzmożone usuwanie jej z organizmu prowadzi do zahamowania procesu
chorobowego. To właśnie jest podstawą postępowania zapobiegawezo-
leczniczego w tej chorobie. Podobne zjawisko zachodzi w przypadku
fawizmu. Jest to zaburzenie po=

legające na występowaniu niedokrwistości hemolitycznej po spożyciu
bobu Vźeża faba. Występuje ono zwłaszeza w krajach wsehodniej
ezęści basenu Morza Sródziemnego. Okazało się, że są to objawy
występujące u osób z niedoborem dehydrogenazy glukozo-6-
fosforanowej. Czynni'kiem powodującym zaburzenie jest właśnie bób.
Zbliżone zjawisko występuje w porfirii ostrej przerywanej, w której
defekt syntazy uroporfobilinogenowej jest cechą stałą, ale choroba
objawia się dopiero wskutek zadziałania rozmaitego typu
śzkodliwości, np. zażycia niektóryeh leków, zwłaszeza z grupy
sulfonów i barbituranów (patrz rozdział XIII - Farmakogenetyka i
ekogenetyka).
W wielu proeesach chorobowych rolę patogenetyczną odgrywają zarówno
czynniki genetyezne, jak i środowiskowe. Do zaburzeń tal#ch zali#a
się rozrnaitego typu wady rozwojowe (np. wady cewy nerwowej lub
serca). Zalicza się do #nich rówńież różne częste choroby, jak
cukrzyca, miażdżyca, nadciśnienie i inne. W zaburzeniach
traktowanych tradycyjnie jako egzogenne czynniki genetyczne m#gą
odgrywać istotną rolę. Tak np. przewlekły nieżyt oskrzeli, zwłaa
szeza u osób palących lub przebywających w zanieczyszezonej
atmosferze często prowadzi do rozedmy płuc. Skłonność ta jest
szezególnie wyraźna u osób homozygotycznych co do defektu cx-1-
antytrypsyny, u których wpływ szkodliwości zewnętrznych jest
znacrnie większy. Innym przykładem takiej zależności może być
występowanie zespołu Werniekego i Korsakowa, encefalopatii
wywołanej hipowitaminozą B#, najezęściej u os"b nałogowo pijących
alkohol. Zespół uchodzi za jedno z najcięższych powłkłań
neurologicznych nadużywania etanolu. Istnieją dane, które wskazują
na to, że zespół ten znacznie częściej występuje u osób z
nieprawidłową czynnością enzymu transketolazy. U osób tych wzrasta
zapotrzebowanie na witaminę Bi. Również w podatności na choroby
zakaźne odgrywa rolę podłoże genetyczne. Istotną rolę czynników
genetycznych wykazano m.in. w gruźlicy. Na prawym końcu widma
znajdują się ciężkie urazy lub zatrucia, które prowadzą do zahurzeń
w organizmie bez względu na konstytucję genetyczną ustroju. Należy
zauważyć, że ten sam typ zaburzenia w zależności od charakterystyki
organizmu może mieE charakter endo- lub egzogenny. Tak np. gnilec
jest u ezłowieka przykładem zaburzenia zewnątrzpochodnego, ponieważ
wywołaziy jes# niedoborem witaminy C w pokarmie. Dzieje się tak
dlatego, że człowiek nie ma zdolności syntetyzowania kwasu
askorbinowego. U gatunków, takich jak szezur lub pies, u których
czynny jest tor przemian od glukozy do kwasu askorbinowego,
wystąpienie awitaminozy C byłoby skutkiem wrodzonego defektu
przemiany.

t0 - Zarys genetyki 145
POZIOMY ANALIZY CHORÓB GENETYCZNYCH

Podstawą choroby uwarunkowanej genetycznie jest zmiana w składzie
zasad azotowych w DNA chromosomu jądra komórkowego, która może
doprowadzić do zaburzenia syntezy odpowiednich bia;łek. Jak
wiadomo, zmianę taką nazywa się mutacją. Ze względu na
zdegenerowany charakter kodu genetycznego 64 kombinacjom trójek
żasad azotowych odpowia#a tylko 20 aminokwasów, ok. #/n mtacji
może nie znaleźć żadnego wyrazu w #yntetyzowanym białku. Mutacje
takie noszą nazwę mutacji synońimianych. Tylko w 1/s przypadków
mutacja prowadzi do żmiany #kładu syntetyzowanego białka. W takich
przypadkach mogą powstawać białka o zmieńionej funkcji. Zaburzenia
tego rodzaju noszą nazwę chorób molekularnych. Dotyczą one białek
strukturalnyeh (zaburzenia w strukturze kolagenu), czynnościowych
(np. hemoglobinopatii) oraz enzymatycznych. W tym ostatnim
przypadku powstają zabuizenia zwane błędami przemiany materii iub
blokami metabolicznymi. Przyjmuje się, że choroby izwarunkowane
genetyanie zależą nd błędów w zapisie genetycznym kwasów
nu!kleinowych i związanych z #tym defektów w syntezie określonego
białka, c# z kalei prowadzi do rozmaitego rodzaju zaburzeń
strukturalnych i czynnościowych. Jednakże w obecnym stanie wiedzy
w nielicznych tylko przypadkach jesteśmy w stanie określić produkt
nieprawidłowego genu i dlatego ocena i klaisyfikacja genetyczna
chorób dziedzicznych opiera się nie na prześledzeńiu łańcucha
biachemicznego zmian zdeterminowanych zmianami w kwasach
nukleinowych, lecz na ocenie odległych efektów działańia genu, tzn.
na obrazie klinicznym, obrazie morfologicznym, danych
elektrofizjologieznych, analizie genetycznej itd. W znacznej
większ#ści chorób genetycznych lekarz działa na poziomie I.
Wprowadzenie metod biologii molekularnej pozwoliło na znaczne
pogłębienie analizy zaburzeń i zstąpieńie do głębśzych poziomów
analizy. Postęp w metodach analizy DNA pozwala obecnie niekiedy na
przechodzeńie bezpośrednio od poziomu I do poziomu VI. Znamy
obecnie wiele chorób, w których pomimo braku informacji o
pierwotnym defekcie genu można zidentyfikować gen chorobowy albo
wykorzystywać do diagnoshyki znajomość najbliższego sąsiedztwa
genu. Dotyczy to np. chor"b, jak: pląsawica Hunting'tona, #ystrofia
mięśniowa Duchenne'a lub dystrofia mięśniowa Beckera, osteogenosis
i#rcperfecta, ret"#oblasto#n.a i wiele innych. Zastosowanie technik
analizy DNA pozwala również na głębsze poznanie tych zaburzeń, w
których pierwotny efekt genu jest znany. Dotyczy to np. hem-
oglobinopatii oraz wielu defektów metabolicznych. Wprowadzenie
technik DNA pozwoliło na rozwój podejścia zwanego genetyką
odwrotną. Polega on# na izolacji genu, uzyskiwaniu pradurktu białko

T a b e 1 a 32. Poziomy anałizy zaburzeń uwarunkowanych genetyeznie

Poziom # Rodzaj analizy

I analiza kliniczna, patogenetyczna i analiza typu przekazywania
dziedzicznego 11 identyfikacja nieprawidłowego toru przemiany
III identyfikacja nieprawidłowego białka enzymatycznego
IV identyfikacja łańcucha peptydowego, w którym występuje
zaburzenie V identyfikacja substytucji aminokwasowej (w przypadku
mutacji punktowej) VI identyfikacja zmiany w DNA

146
wego genu i w ten sposób poznaniu mechanizmów patogennych.
Podejście to stosuje się między innymi do poznania funkcji białka
syntetyzowanego pod kontrolą genu dystrofii mięśniowej Duchenne'a.
Podobnie udało się scharakte- ryzować defektywne białko powstające
w uwarunkowanej genetycznie prze- wlekłej chorobie żiarniczej.

PATOLOGIA MOLEKULARNA - HEMOGLOBINOPATIE

Samo poję"e patologii molekularnej, choroby molekularnej, powstało
w 1949 r., kiedy Pauling wykazał różnice w elektroforezie między
hemoglobiną A a hemoglobiną S - substancją odpowiedzialną za
występowanie niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. Dalsze badańia
wykazały, że hemoglobina S różni się od hemoglobiny A tylko jedną
substancją aminokwasowąw pozycji śzóstej łańcucha globiny (3
zamiast kwasu glutaminowego występuje walina. alsze badania nad
hemoglobinopatiaxni dały podstawy do współczesnego rozumienia
zaburzeń molekularnych w chorobach dziedzicznych i pozwoliły na
analizę tych zaburzeń na poziomie V i VI. Hemoglobina człowieka
jest tetramerem, każda jej cząsteczka składa się z 4 łańcuchów
polipeptydowych. Główną hemoglobiną u dorosłych i dzieci jest
hemoglobina A - HbA. Składa się ona z dwóch łańcuchów a i dwóch
łańcuchów [3 (ap #z).

ioo k

80 ## o ## # 60 d 40

i0 I ,c

Miesiqce 2 4
Przed urodzeniem po urodzeniu

Ryc. 73. Rozwój ontogenetyczny łańcuchów hemoglobiny człowieka w
życiu płodowym i w pierwszych miesiącach po urodzeniu. Przerywana
linia pionowa wskazuje moment urodzeńia.

Ponadto u dorosłych od 2 do 3o/o hemoglobiny stanowi HbAz (a28z).
U płodu przeważa hemoglobina płodowa HbF (a2 #2). Niewielkie ilości
HbF występuja również w życiu pozałonowym. We wczesnym okresie
rozwoju zarodka w organizmie powstają również i inne łańcuchy
hemoglobiny a mianowicie # i #. Znikają one z organizmu mniej
więcej po 10 tygodniaeh życia zarodka.

147
G,r a - a ;% Gen globiny

t A Gra-aBb Łańcuch globiny 5

22a;h #9 2

aGl2

Portland
Gower 1 Gow'er 2 #

Ryc. 94. Układ łańcuchów globinowych w normalnych hemoglobinach
człowieka. Kole ność syntezy rozmaitych łańcuchów w zależności od
wieku przedstawia rycina 73. Łańcuch a występuje w HbA, HbAz i HbF.
Łań#chy 'Y występują w organizmie w dwóch wariantach. W jednym z
nieh na pozycji 136 w stępuje alanina (A#), w d#<#gim z nich w
pozycji tej występuje glicyna (G'y)Rycina 74 przedstawia różne
warianty normalnej hemoglobiny, występujące u człowieka w różnych
okresach rozwoju i schemat żch łańcuchów polipeptydowych. Niektóre
hemoglobiny występują u człowieka w postaci podwójnej

Ryc. 75. Schemat ewolucji łańcuchów hemoglobiny człowieka. Czas
liczy się wstecz od czasów obecnych. Przyjmuje się, że duplikacja
dotyczy genu #, który, jak wspominaliśmy wyżej, może wystąpić w
dwóch odmianach: A'y i G#r. Dotyczy ona również locus cc. VViadomo,
że geny globiny u i # znajdują się w różnych chromosomach, #en # w
ehromosomie 11, gen u w chromosomie 16. Rycina 75 przedstawia
sehemat ewolucji łańcuchów globinowych. Warianty hemoglobiny mogą
być wynikiem różnych typów mutacji. #'iutacje punktowe - znamy ich
obecnie ok. 250 - mogą dotaczyć zarówno lańcucha a, jak i łańcucha
#,. Część z nich nie ma znaczenia klinicznego, w niektórych jednak
dochodzi do znacznych zaburzeń. Może wystąpićniedokrwistość
hemolityczna spowodowana przez nietrwałość hemoglobin jok. 70
wariantów), erytrocytoza spowodowana zwiększonym powinowactwem do
tlenu (ok. 20 wariantów), niedokrwistość sierpowatokrwinkowa,
methemoglobinemia, czyli HbM (5 wariantów). Methemoglobinemia może
być wywołana nie tylko przez hemoglobinopatig, lecz także przez
defekt enzymaty#zny. Niedobór reduktazy hemoglobinowej przekazywany
jako cecha recesywna również prowadzi do methemoglobinemii. Opróez
mutacji punktowych występują i inne typy mutacji. Przedłużenie
łańcucha poligeptydowego. Łańcuch a-globiny składa się z I#I
#:minokwasów. Trójką warunkującą pozycję aminokwasową 142 jest
U:#A, która koduje zakońezenie syntezy. W wyniku mutacji punktowej
UAA może przejść w CAA. Powstaje wtedy wariant hemoglobiny, który
jest dłuższy od łańcueha cc o 31 aminokwasów, tzw. Hb Constant-
Spring. Synteza eiągnie się dopótv, dopóki nie dojdzie do
następnego trypletu terminalnego. Znane są również inne hemoglobiny
o przedłużonym łańcuchu u. Del#eje. Delecje mogą dotyczyć całego
genu globinowego, występuje wtedy zesi,ół znany poc3 nazwą
talassemii. Dotyczyć mogą również jednego lub kilku trypletów, a
nawet liezby zasad mniejszej niż 3. Dochodzi wtedy do "przesunięcia
w fażie" zapisu genetycznego i zmiany całej następnej sekweneji
aminokwasów. Mutacje takie prowadzą najezęściej do nietrwałości
hemoglobiny lub jej nieprawidłowego powinowactwa do tlenu. Delecja
odgrywa ró#vnież rolg w powstawaniu Hb Lepore (patrz niżej).
Duplikacje. Zjawisko to może dotyczyć poszezególnych trypletów.
Przykładem tego jest hemoglobina a Grady, w której reszty 116-118
uległy duplikacji. Inną odmianą mechanizmu mutacyjnego jest
ńierówny crossing-over. Przykładem tego jest Hb Lepore, powstała
wskutek nierównego crossing-over i fuzji łańcucha (3 i łańcucha Ó
(ryc. 76). Niekiedy wariant może polegać na wtrąceniu dodatkowyeh
zasad.

Ryc. 76. Sehemat powstania # hemoglobiny Lepore w wyniku nierównego
crossing-over łańeuchów S- i (i-hemocI- # I Lepore ) globiny.

Tal#ssemie stanowią grupę hemoglobinopatii, w których występuje
brak lub znaczne zmniejszenie syntezy jednego z łańcuchów
hemoglobin. Jeżeli zaburzenie dotyczy syntezy łańcucha a, to mówimy
o a-talassemiach. W normie czlowiek ma 4 egzemplarze genu a-globiny
- po 2 w krótkim ramieniu

149
każdego z chromosomów 16 (ua/c##), jeśli delecja dotyczy jednego
genu (-u%uu), jest bezobjawowa. Niedabór dwóch genów a wystąpić
może w dwóch formaeh (--/ua), nosi nazwę heterozygotyczności dla u-
talassemii-1 i jest klinicznie bezobjawowy, natomiast w badaniu
morfologicznym występuje nieznaczna niedobarwliwa niedokrwistość
mikrocytarna. U niemowląt z tym zespołem ezęściowo występuje HbH
(f34). Brak dwóch genów występować może również pod postacią
homozygotyczności cechy u-talassemii-2 (#a./-a). Cecha ta
klinicznie nie różni się od heterozygot z a-talassemią-1.

Jeśli brak 3 genów a, występuje zespół HbH. W przypadku braku 4
genów i; (--/--) powstaje hemoglobina Bart o budowie Hb#,,4. W tym
zaburzeniu występuje uogólniony obrzęk płodu, dzieci na ogół rodzą
się martwe. Niekiedy talassemii mogą towarzyszyć inne
nieprawidłowości, np. hemoglobina Constant-Spring. /i-talassemia
polega na zaburzeniu syntezy łańcucha #. W (3-0-talassemii łańcuchy
f5 w ogóle nie są syntetyzowane, w #-talassemii dochodzi do
znacznego zmniejszenia ich produkeji. Innym typem talassemii jest
Ó--talassemia. Występuje w niej zaburzenie syntezy zarówno
łańcuchów Ó, jak i (i. Zbliżonym zaburzeniem jest przetrwanie
hemoglobiny płodowej. Może ona występować w różnych postaciach, w
każdym bądź razie w zespołach tych nie ma syntezy HbA i HbAz,
kontynuowana jest natomiast synteza Hba2#2, czyli HbF.

T a h e 1 a 33. Hemoglobinopatie o znaczeniu klinicznym (wg Vogela
i Motulsky'ego)

Zespół kliniczny

Zespoły sierpowatośei

n-talassemie

-talassemie

Nietrwała hemoglobina

Hemoglobiny o nieprawidłowym powinowactwie do tlenu

Hemoglobina M

niedokrwistość sierpowatokrwinkowa sierpowatość-talassemia
sierpowatośćHb C cecha siezpawatość

obrzęk płodowy (Hb Bart) Hb H heterozygota cc-tal-1 heterozygota a-
tal-2 -thalasse#n.ża nzażor (anemia Cooleya) Hb Lepore
heterozygota cecha wrodzona niesferocytarna niedokrwistość
hemolityczna z ciałkami Heinza erytrocytoza rodzinna (zwiększone
powinowactwo do tlenLz) sinica rodzinna

Charakterystyka Ciężkość ześpołu genetyczna

homozygota HbS/HbS heterazygota złożona, HbS/-tal ! heterozygota
złożona HbS/HbC heterozygota HbS/HbA 4 deleeje Hb#

3 delecje Hba 2 delecje Hba 1 delecja Hba homozygota

fuz,ja genu #-
- heterozygota heterozygoty (ok. 70 odmian)

heterozygoty (ok. 30 odmian)

heterozygoty (5 odmian)

-# do -f- -f0

letalny

0

150
Dotąd mówiliśmy o rozmaitego typu zaburzeniach w syntezie
hemoglobin, tak jakby DNA kodujący odpowiednie białka miał
charakter ciągły. Wiadomo obecnie, że sprawa jest fl wiele bardziej
skomplikowana. Obok bowiem części DNA, które znajdują ekspresję w
łańcuchu białkowym (egzony), istnieją części, które ulegają
transkrypeji tylko do stadium pre-mRNA i nie podlegają translacji
ńa łańcuch polipeptydowy (introny). Mutacje mogą równiPż zachodzić
w intronach i wtórnie prowadzić do zmiany składu egzonów, co
stwarza dodatkowo mechanizmy powstawania wariantów hemoglobinowych.
Delecja lub wtrącenie zasad zmienia bowiem liczbę zasad w intronie
i prowadzi do "przesunięcia w fazie" w odezycie zapisu genetycznego
w egzonie. Zaburzenia klińiczne w hemoglobinopatiach mogą powstawać
w rozmaity sposób. W hemoglobinie S np. nie ulega w zasadzie
zaburzeniu funkeja przenoszenia tlenu, zmniejsza się natomiast
wyraźnie rozpuszezalność nie utlenowanej HbS, co prowadzi do żmiany
kśztałtu komórek, ich lizy oraz wielu zmian naczyniowych. W innych
przypadkach ulega zaburzeniu trwałość hemoglobiny, w innych
wreszcie powinowactwo jej do tlenu. Zestawienie ważniejszych pod
względem klinicznym hemoglobinopatii przedstawia tabela 33.
Wprowadzenie współezesnyeh technik badania genetycznego, takich jak
hybrydyzacja DNA oraz zastosowanie enzymów restrykcyjnych,
pozwoliło na głębsze poznańie hemoglobinopatii, między innymi
pozwoliło na diagnozę prenatalną niedokrwistośsi
sierpowatokrwinkowej i talassemii.

ENZYMY I INN# BIAŁKA

Defekt genów kodujących białka enzymatyczne prowadzi do zaburzeń
z#vanyeh blokami metabolicznymi. Koneepeja ta zostala wprowadzona
z początkiem XX wieku przez Arehibalda Garroda w jego opisie
alkaptonurii i znalazła ogromne zastosowanie w medycynie
współezesnej. Znamy obecnie wiele zaburzeń powstających w ten
sposób. Sehemat powstawania bloku metabolicznego przedstawia rycina
77.

Gen a p # Gen a
Enzym a b c Enzym #---C
Metabol it A --# g =. C -#-. D Metabolit A --łg -, C # D

#C CC
Ryc. 77. Sehemat powśtawania bloku metabolicznego: a - sehemat
uwarunkowanla genetycznego enzymów określonego toru metabolicznego;
b - zaburzenia powstałe w wyniku nieprawddłowej czynności genu y.
Wadliwa czynność enzymu C może się przejawiać zmniejszeniem ilości
#roduktu D, gromadzeniem się substratu C, wydalaniem się substratu
C i jego metabolitów oraz oddziaływaniem zwrotnym gromadzącego się
substratu C na poprzednie ogniwa przemiany. Defekt enzymu może
prowadzie do bardzo rozmaitych skutków: do braku produktu procesu
enzymatycznego. Przykładem tego typu bloku metabolicznego jest
albinizm, w którym wskutek defektu tyrozynazy zaburzona jest
synteza melaniny. Dalszym skutkiem bloku metabolicznego może być
gromadzenie się substratu. Przykladami takiego zaburzenia są liczne
spichrzowice, np. choroba Taya i Saehsa, w której wskutek braku
heksozoaminidazy A gromadzi się gangliozyd GMZ.

151
Innym skutkiem gromadzenia się substratu może być wydalanie z
organizmu wzn'zożonych jego ilości lub jego metabolitów, które w
normalnych warunkach zostałyby włączone do prawidłowych przemian w
organizmie. Przykładem tego jest fenyloketonuria, w której wskutek
braku hydroksylazy fenyloalaninowej* gromadzi się w organizmie
fenyloalanina. W moczu stwierdza si4 również fenyloalaninę, której
normalnie się tam nie wykrywa. W moczu występują również takie
związki, jak kwas fenylopiro#ronowy, fenyloetylooctowy i
fenyloacetyloglutamina. Typy zaburzeń enzymatycznych bywają
rozmaite. W niektórych z nich nie powstaje w ogóle białko
enzymatyczne, w innych białko enzymatyczne może zostać wykryte za
pomocą badań immunologicznych. Niekiedy enzym jest produkowany,
zachowana może być częściowo jego aktywnośe, zmienia si# natozniast
jego trwałość. Bywa tak w niektórych postaciach akatalazji i w
niektórych postaciach zespołu Lescha i Nyhana. lnne typy zaburzenia
mogą polegać na zmianie powinowactwa enzymu do substratu, na
zmianie zapotrzebowania na koenzym itd. Tak np. znane są przypadki
choroby syropu klonowego (leucynozy), w których objawy ustępują po
podaniu dużych dawek tiaminy. Zapotrzebowanie na pirydoksynę jest
zwiększone w przypadkach wielu chorób, m.in. niektórych postaci
homocystynurii. W niektórych postaciach acydLzrii metylomalonowej
skutkuje podawanie cyjanokobalaminy (witaminy B,#). Jednym ze
skutków uwarunkowanego #enetycznie defektu enzymatycznego mogą być
wtórne bloki metaboliczne. Mechanizm ich bywa rozmaity. Tak np.
wzrost stężenia substratu G może spowodować bądź zahamowanie
aktywności enzymu w poprzednich ogniwach przemiany, bądź też
gromadzący się substrat może działać jak reprcsor, tzn. hamować
syntezę innego enzymu. Nżekiedy wtórnym efektem pie:wotnego bloku
metabolicznego może być zwiekszenie aktywności innego enzymu. Tak
np. w porfir ostrej przerywanej, spowodowanej defektem syntazy
urobilinogenowej, zwiększona jest aktywność syntazy kwasu 8-
aminolewulinowego i ilość tego kwasu w moczu jest wyraźnie
zwiększona. Na ogół pierwotny defekt genu zgodnie z podstawowym
parady#matem genetyki molekularnej prowadzi do defektu tylko
jednego enzymu. Znane są jednak bloki metaboliczne, w których
defekt jednego genu prowadzi do defektu dwóch lub więcej enzymów.
Jeśli wyłączymy vr takich przypadkach możliwość, żeby defekt
drugiego enzymu był zjawiskiem wtórnym, to najcześciej mechanizm
tego zjawiska polega na tym, że upośledzeniu ulega eiement wspólny
dla kilku enzymów. Tak np. bywa we wspomnianej wyżej chorobie
syropu klonowego **, w której defekt dotyczy oksydazy ketokwasów
rozgałęzionych, tzn. leucyny, izoleucyny i waliny. Dawniej sądzono,
że jest to jeden enzym o powinowactwie do wszystkich trzech
substratów. Obecnie sądzimy raczej, że enzym ten składa się z dwóch
podjednostek, pierwsza z nic:z jest wspólna dla wszystkich trzech
substratów, druga zaś nadaje im swoistość. W chorobie syropu
klonowego dochodzi do defektu polipeptydz.z wspólnego. Podobne
zjawisko zachodzi najprawdopodobniej w postaci Sandhoffa
ganglinzvdozy GM2, gdzie - odmiennie od postaei Taya i Sachsa, w
której stwierdza sżę tylko defekt heksozoaminidazy A - stwierdza
się zarówno defekt heksozoaminidazy A, jak heksozoaminidazy B.
Przypuszcza się, że w pośtaci Sandhoffa upośledzony jest łańcuch
polipeptydowy wspólny dla obu

* Inna nazwa enzymu to 4-monooksygenaza.
** Nazwa pochodzi od charakterystycznego zapachu moczu.

152
heksozoaminidaz. Podobne zjawisko zachodzi prawdopodobnie w
acydurii orotowej, w której występuje defekt dwóch enzymów:
pirofosforylazy i dekarboksylazy orotydyno-5-fosforanowej. Znamy
obecnie ponad 150 wrodzonych d#fektów metabolizmu. Przedstawimy
przykłady niektórych z nich. Klasycznym przykładem defektów
metabolicznych, który w pewnym sensie stał się modelem naszego
postępowania w tego typu zaburzeniach, jest fenylohetonuria. Jest
to zaburzenie charakteryzujące się zwiększoną zawartością
fenyloalaniny we krwi oraz wydalaniem fenyloalaniny i niektórych
jej pochodnych, m.in. fenyloketonów, z moczem. Jest to choroba
autosomalna recesywna, dzieci homozygoty przychodzą na świat bez
szczególnych zaburzeń, w ciągu pierwszych sześciu miesięcy życia
jednak zaznacza się wyraźne zahamowanie rozwoju, w wieku 4 - 5 lat
ogromna większość #horych jest głęboko upośledzona umysłowo (iloraz
inteligencji 20). Somatycznie chorzy wykazują nieznaczne
upośledzenie rozwoju, obwód głowy jest z reguły poniżej normy.
Chorzy wykazują charakterystyczne zaburzenia barwnikowe - skóra
jest jasna z tendencją do wyprysku, włosy jasnoblond z odcieniem
szarawym. lVlocz i pot mają "mysi zapach" (kwas fenylooctowy).
Oprócz upośledzenia umysłowego stwierdza się wzrost napięcia
mięśniowego, wygórowanie odruchów, zaburzenia zachowania typu
hiperaktywności ze stereotypiami, nierzadkie są napady padaczkowe.
W niewielkiej li#zbie przypadków (od 2 do 5#/o) osoby z typowymi
biochemicznymi objawami choroby mogą być prawidłowo rozwinięte
umysłowo. Oprócz fenyloketonur wyróżnia się klinicznie
fenyloketonurię matczyną. Jeśli kobieta chora na fenyloketonurię
zajdzie w ciążę, to dziecko jej obciążone jest znacznym ryzykiem
upośledzenia umysłowego, małogłowia oraz różnorodnymi wadaxni
kośćca i narządów wewnętrznych. Dzieci nie są chore na
fenyloketonurię, są tylko heterozygotami w stosunku dó tej cechy,
natomiast organizm uległ uszkodzeniu wskut#k nadmiaru fenylaalaniny
w środowisku płodowym. Jak się okazało, defekt metaboliczny w
fenyloketonurii polega na upośledzeniu hydroksylazy
fenyloalaninowej przeprowadzającej fenyloalaninę w tyrozynę (ryc.
98). Pierwotnym skutkiem defektu genu jest zwiększenie zawartośei
fenyloalaniny w organizmie i zmniejszenie zawartości tyrozyny.

NAD+ NADH 3 2

0ihydrobiopteryna Reduktaza
dihydropterydyn

Reduktaza Tetrahydrobiopteryna Chinonoid-dihydrobiopteryna
dihydCofolianu

NADPH NADP* Hydroksylaza fenyloalaniny

# # CHyŃH COOH HO # # CHyŃH COOH

Fenyloalanina Tyrozyna

Ryc. 79. Różnorodne typy defektów występujące w f#nyloketonurii: I
- fenylaketonur"a klasyczna - defekt hydroksylazy fenyloalaninowej;
2 - defekt reduktezy dihydropt#rydynowej; 3 - defekt reduktazy
dihydrofolianowej.

154
Inne zaburzenia, m.in. dotyczące melaniny, są przejawem wtórnych
bloków metabolicznych. Postęp badań biochemicznych pozwolił na
opraeowanie testów prześiewowych wykrywających fenyloketonurię już
u noworodków. Okazalo się również, że wyłączenie z diety mleka,
które jest dla niemowlęcia glównym źródłem fenyloalaniny, i
podawanie hydrolizatów bialkowych o małej zawartości fenyloalaniny
zapobiega występowaniu objawów chorobowycń. Stało się to podstawą
do wszczęeia odpowiedniego postępowania zapobiegawczego.
##'prowadzenie masowych badań noworodków w kierunku zwiększonej
zawartości fenyloalaniny we krwi pozwoliło na wykrycie, oprócz
klasycznej fenyloketonurii, również irmych postaci
hiperfenyloalaninemii. W jednej z nich

T a b e I a 34. Obraz kliniczny sfingolipidoz

Defektywny enzym

Nazwa choroby # Spichrzana substancja, objawy kliniczne

-galaktozydaza gangliozydoza uogólniona

Heksozoamini.daza A choroba Taya i Sachsa

Heksozoaminidaza hhffa ba SandAi H

-galaktozydaza lak- lipidoza laktotozyloceramidu zyloceramidowa

Glukocerebrozydaza choroba Gau- chera

Arylosulfataza A

-galaktozydaza galaktocerebrozydowa

leukodystrofia metachromatyczna

choroba Krabbego *

u-galaktozydaza (ceramidotriheksozydaza)

Sfingomielinaza

Ceramidaza kwaśna

choroba Fabry'ego
(angżocerato#na corporżs dżffusu7n)
choroba Niemanna i Picka

lipogr anulomatoza (choroba Farbera)

gangliozyd GM1, w p#staci klinicznej; początek w wieku niemowlęcym;
postępująca regresja neurologiczna, hepatosplenomegalia, zmiany
kostne

gangliozyd GM (w układzie nerwowym); początek w 4 - 6 miesiącu
życia; postępująca regresja neurologiczna, ślepota, padaezka

gangliozyd Gnzz w układzie nerwowym, globozyd w narządach
wewnętrznych; obraz kliniczny jak w chorobie Taya i Sachsa
laktozyloceramid w mózgu i narządach wewnętrZnych

glukocerebrozyd w narządach wewnętrznych, w niektórych formach i w
układzie nerwowym; początek zależny od postaci;
hepatosplenomegalia, w postaci dziecięcej również i objawy mózgowe
sulfatyd w układzie nerwowym; postępujące zwyrodnienie układu
nerwowego

galaktocerebrozyd w układzie nerwowym; początek w niemowlęctwie -
szybka regresja neurologiczna

ceramidotriheksozyd w układzie nerwowym i narządach wewnętrznych;
zespół recesywny sprzężony z chromosomem X; postępujące zaburzenia
skórne, nerkowe, naczyniowe i neurologiczne sfingomielina w
narządach wewnętrznych; a w niektórych postaciach także w układzie
nerw4wym; hepatosplenomegalia, w niektórych formach objawy
neurologiczne ceramid, postępujące zmiany skórne, stawowe, objawy
neurologiczne

* Wszystkie wymienione zespoły, z wyjątkiem choroby Fabry'ego,
dziedziczą się jako cecha autosomalna recesywna.

Ryc. 80. Bloki metaboliczne w sfingolipidozach: a - ceram;d, b -
schemat bloków metabolicznych w sfingolipidozach.

# Glk # Gal # NA# # Gal
rangfiozyd GM# Cer Ga GcnSliozydczc # uogólniona
NAcNA

Glk # Gal # NAc
angliazyd GM2 Cer Choroba Tayc i Sachsa N Ac P# A

-r # Glk al
Laktozyloceramid C2r # Lipidoza laktozy:o#eramidu

Glukozylo#eramid Cer i # Glk

lglul:ocerebrozy# i

- # Gal ś-sicrczan galaktozylo= Cer
#eramldu Isulfatyd ) 0503 alcktozyloceramid Cer
Gal ;aciaktocerebrozyd)

ietraheksozyloceramid Cer
f Glk Gal Gal

Sfingomielina Cer #C#ol ;cercmido -fosfocholina)

Ceramid Cer

Cer - cercmid (N - acylosfingozyna) Glk - gfukoza
Gaf - galaktozo PChol - fosfocholina
NAcNA - kwas N-acetyloneuraminowy NAcGal - N- acetylogalaktozoamina

Choroba :#auchera

Leukody5trofic
metachromatycznc Choroba Krcbbego Choroba Fabry'ego

Choroba Niemcnr.c i aicka Charoba Fcrbera

defekt dotyczy enzymów wspóldziałających z hydroksylazą
fenyloalaninową ' (ry#. 79), w innej hiperfenyloalaninemia ma
charakter przemijający i może zależeć od upośledzenia funkcji
innych enzymów, np. transaminazy fenyloalaninowej lub opóźnionego
dojrzewania hydroksylazy.

* Inna nazwa enzymu to 4-monooksygenaza fenyloalaninowa.

x5s
Fenyloketonuria należy do bloków enzymatycznych dotyczących
aminokwa- sów. Inną dużą kategorię bloków metabolicznych stanowią
te, w których zabu- rzeniu ulega aktywność enzymów występujących
głównie w lizosomach, orga- nellach komórkowych, odgrywającyeh
istotną rolę w katabolizmie tłuszezów i polisacharydów. Tu
przedstawimy grupę bloków metabolicznych należących do tej
kategorii, a mianowicie sfingolipidozy. Defekty te przedstawione są
na rycime 80. Tabela 34 przedstawia zestawienie objawów klinicznych
w tych chorobach. Odmiennie niż w fenyloketonurii, możliwości
postępowania leczni- czego są ograniczone, w chorobach tych
natomiast możliwa jest diagnostyka prenatalna. Na tym też opiera
się głównie postępowanie zapobiegaweze. Ogromna większośe bloków
metabolicznych dziedziczy się w sposób rece- sywny. Z ważniejszych
defektów metabolicznych sprzężonych z chromoso- mem X należy
wymienić zespół Leseha i Nyhana, spowodowany niedoborem
fosforybozylotransferazy hipoksantyny i guaniny, zespół Huntera -
muko- polisacharydoza typu II spowodowana defektem sulfatazy
siarezanu idurenido- wego. oraz chorobę Fabry'ego - niedobór a-D-
galaktozydazy, Recesywny charakter defektów przemiany tłumaczy się
tym, że ogromna większość blo- ków dotyczy funkeji enzymów
katalitycznych. Funkeje te zaś w procesie ewo- lucji rozwinęły się
prawdopodobnie tak, by enzym mógł działać z rezerwą, tzn. by u
heterozygoty nie występowały zaburzenia. Jednym z nielicznych wy-
jątków od tej zasady są różne postacie porfir przekazujące się
jako zaburze- nia autosomalne dominujące. Dominujące zaburzenia
typu metabolicznego częściej występują przy innego typu
zaburzeniach białkowych. Przykładem tego jest hipereholesterolexnia
ro- dzinna, w której zaburzenia występują u heterozygot. Osoby
takie wykazują zwiększone stężenie cholesterolu i skłonność do
choroby wieńcowej między trzecią a szóstą dekadą życia. Homozygoty
co d# tej cechy mają niezwykle duże stężeńie cholesterolu, powyżej
800 mg na 100 ml i objawy wieńcowe mogą występować już w wieku
dziecięcym. Najezęściej homozygoty #iną z tego powodu poniżej 30
roku życia. Przypuszeza się, że mechanizm chorobowy po- lega na
braku lub defekcie receptorów wiążąeych lipoproteiny o małej gęsto-
ści (LDL). Ze względu na to zwiększa się zawartość lipoprotein w
osoczu a także stężenie cholesterolu. Wiadomo obecnie, że istnieje
zna#na różnorod- ność mutaeji powodujących hipereholesterolemię.
Dlatego wiele spośród osób uważanych dotąd za homozygoty może być
w rzeczywistości złożonymi hetero- zygotami. Inny typ zaburzeń może
wystąpić przy defektach dotyczących różnego ro- dzaju białek
strukturalnych. Przypuszeza się, że różne postacie amyloidozy
dziedżicznej polegają np. na powstawańiu nieprawidłowych białek
włókien- kowych. W innych defektach białek strukturalnych mogą
powstawać zarówno postacie dominujące, jak i recesywne. Przykładem
tego jest rybia łuska (żeh- thyosżs vulgarżs). Powstaje w nich
defekt keratohialiny.

DEFEKTY STRUKTUIf.ALNE

W wielu zaburzeniach genetycznych nie stwierdza śię zaburzeń
metabolicznych. które mogłyby odpowiadać za ich powstanie. Rzecz
prosta, należy sobie zdawać sprawę, że w wielu zespołaeh,
szezególnie charakteryzujących się zmianami wstecznymi, niewykry"e
defektu metabolicznego nie ożnacza bynajmniej, że tego defektu nie
ma. Doświadezenia ostatnich dziesięcioleei wskazują wyraźnie, że
wiele chorób przeszło z kategor chorób zwyrodnieniowych do
kategorii chorób metabolicznych. Zaliczyć tutaj można na przykład
zwy

157
rodnienie wątrobowo-soczewkowe, mukopolisacharydozy, niektóre
postacie leukodystrofii. W wielu chorobach jednak bardzo trudno
jest przewidzieć, jaki mógłby być pierwotny produkt genu. Do
za'burzeń tego typu należą w szczególności różne defekty
strukturalne, takie jak akrocefalosyndaktylia - autosomalno-
dominująey zespół wad rozwojowych, ześpół Crouzona (również
autosomalno-dominujący), dyzostoza żuchwowo-twarzowa (autosomalno-
dominujący zespół Treachera i Collinsa), różne postacie
krótkopalczystości, wielopalczystości, ektrodaktylii itd. Do tej
kategorii należą również zespoły z grupy fakomatoz (stwardńienie
guzowate, neurofibromatoza i inne). Cechą wspólną większości tych
zespołów jest nieprawidłowy rozwój organizmu i ńie można wykluczyć,
że dość paradoksalnie, efekty struktury mogą być wywołane przez
defekt re#ulacyjnych mechanizmów genetycznych. W chorobach, w
których nie stw5erdza się zaburzeń metabolicznych, ważne znaczenie
ma analiza różnych danych klinicznych, m.in. wieku wystąpienia
pierwszych objawów choroby. W dawnej genetyce popularne były sądy,
że choroby dziedziczne cechuje skłonność do antepozycji i
antycypacji, tzn. do tego, że w następnych pokoleniach wiek
początku choroby jest wcześniejszy, a forma cięższa. Zjawisko takie
opisywano m.in. w dystrofii miotonicznej. Jak wiadomo obecnie,
antycypacja nie jest zjawiskiem biologicznym, ale artefaktem
statystycznym i wynika stąd, że chorzy z ciężką postacią choraby
mają mniejsze szanse posiadania potomstwa aniżeli chorzy z lekką
postacią. Analiza wieku początku choroby może mieć również
znaczenie dla oceny jednorodności genetycżnej zespołu. Jeśli bowiem
wziąć grupę osób dotkniętych jakąś chorobą uwarunkowaną genetycznie
i badać współczynnik korelacji między wiekiem wystąpienia choroby
u rodzeństwa, to można oczekiwać, że jeśli choroba wywołana jest
przez jeden gen, to współczynnik będzie wynosił ok. 0,5; jeśli
choroba zależy od kilku genów, to wartość wspólczynnika korelacji
będzie bliska jedności. Metoda ta, vcrprowadzona przez Haldane'a,
pozwoliła na wykazanie niejednorodności genetycznej niektórych
postaci rdzeniowego zaniku mięśni. Wprowadzenie metod analizy DNA
stwarza nowe możliwości analizy chorób genetycznych, w których
występują defekty strukturalne, w szczególności pozwala na
dokł.adne określenie typu mutacji oraz wykrywanie niejednorodności
genetycznej w zespole.

POST#PY GENETYKI A KLASYFIKACJA CHOftÓB

Postępy genetyki, a zwłaszcza postępy genetyki molekularnej,
pozwoliły na znaczne wzbogacenie nasżej wiedzy i koncepcji
dotyczących klasyfikacji. Jednym z charakterystycznych procesów w
tej dziedzinie jest rozpad jednorodnych, jak wydawałoby się dotąd,
jednostek chorobowych na różne zespoły - innymi słowy -
niejednorodność genetyczna uznawanych dotąd za jednorodne chorób.
Proces ten występuje we wszystkich dziedzinach medycyny. Tak np.
przez wiele lat znano tylko krwawiączkę - sprzężony z chromosomem
X defekt krzepnięcia krwi. Obecnie wyróżniamy hemofilię A, wywołaną
przez niedobór czynnika VIII i hemofilię B (chorobę Christmasa)
spowodowaną przez niedobór czynnika IX. Przez wiele lat sądzono, że
istnieje jednostka chorobowa, zwana idiotyzmem amaurotycznym,
charakteryzująca się spichrzaniem substancji tłuszczowych w
ośrodkowym układzie nerwowym. Ze względu na wiek wyróżniano w tej
chorobie postać wczesnodziecięcą (Taya i Sachsa), późnodziecięcą,
młodzieńczą

158
i późną. Okazało się następnie, że przypadki opisywane jako
idiotyzm amaurotyczny naprawdę zaliczają się do trzech różnych
typów chorób przemiany. Choroba Taya i Sachsa to gangliozydoza GMz,
przypadki traktowane jako najweześniejsze zespoły tego typu, to
gangliozydoza GM#, postacie późne zaś dotycz# zupełnie innego typu
przemiany i zaliczają się obecnie do eeroidolipofuscynozy. Okazało
się następnie, że ehoroba Taya i #achsa nie jest zaburzeniem
jednorodnym i można w niej wyróżnić co najmniej 4 odmiany różne pod
względem biochemicznym (odmianę A, odmianę 0, odmianę AB i odmianę
młodzieńezą). Niekiedy niejednorodność genetyczna może się
zaznaczaE nawet przy braku danych o molekularnym charakterze
choroby, tak np. w neuralnym zaniku mięśni (chorobie Charcota,
Marie i Tootha) wyróżniamy postać autosomalną dominującą,
autosomalną recesywną i recesywną sprzężoną z chromosomem X. Sprawę
komplikuje jeszeze możliwość występowania fenokopii, tzn. zaburzeń
o podobnym obrazie klinicznym, ale wywołanych nie czynnikami
genetyeznymi, leez głównie przez działanie czynników zewnętrznych.
Obok procesu rozpadu, jednorodnych dotąd, jednostek nozologicznych
występuje zarazem, choć w znacznie mniejszej skali, proces łą-
czenia oddzielnych dotąd zespołów. Tak np. #rzez ługie lata
u'znawano oddzielne istnienie stwardnienia rzekomego
(pseudoselerosi.s Westphal-Str#n,pell) i postępującego
zwyrodnienia wątrobowego Wilsona. Następnie okazało się, że jest to
jedna choroba charakteryzująca się zaburzeniem przemiany miedzi.
Niekiedy analiza biochemiczna pozwala na łączenie odmiennych
klinicznie postaci zaburzeń. Tak np. wśród mukopolisacharydoz
wyróżnian# do niedawna postać I, czyli chorobę Gertrudy Hurler,
charakteryzującą się upośledzeniem umysłowym, wadami kośca,
powiększeniem wątroby ż śledziony, wadami innych narządów oraz
postać V - chorobę Seheiego, bez zaburzeń razwoju umysłowego, z
dużymi natomiast zmianami kośca. Okazało się, że oba zaburzenia
wywołane są defektem tego samego enzymu a-iduronidazy, tyiko w
zespole Hurler defekt enzymu jest prawie całkowity, podezas gdy w
wariancie Seheiego jego aktywność jest częściowo zachowana.
Podobnie różne postacie defektu tego samego enzymu -D-
galakto2ydazy odpowiadają za różne kliniczne zaburzenia:
wezesnodziecięcą postać gangliozydozy G##, chorobę Morquio B oraz
p.owoli #postępującą encefalopatię o późnym przebiegu. Jeżeli do
wiedzy o chorobach jednogenowych dodać postęp wiedzy w klasyfikacji
zaburzeń wieloczynnikowych, a także o zaburzeniach chromasomalnych,
to będzie widać, jak wiele wnoszą postępy genetyki do klasyfikacji
chorób.

GENETYKA A NOWOTWORZENIE

Znamy różne cechy uwarunkowane jednogenowo, w których występują
guzy nowotworowe lub w których jest znacznie zwiększona skłonność
do takich guzów. Przykładami ich mogą być: meurofibromat#za,
siatkówezak płodowy, choroba Hippel-Lindaua, zespół skóry
pergaminowej barwnikowej (xerodernza pżg#n,etztosum) itd. W
ogromnej większości częstych nowotworów częstość u krewnych
probanda na ogół nie odbiega od częstości w populacji ogólnej. W
ostatnich latach jednak okazało się, że mechanizmy genetyczne mogą
odgrywać istotną rolę w powstawaniu różnych nowotworów. Badania te
szły kilkoma torami. Jeden z kierunków polegał na wykazaniu roli
mutacji somatycznych w wy

159
stępowaniu nowotworów. Dowiodły tego badania nad siatkówczakiem
zarodkowym. Już przed wielu laty wykazano, że w części przypadków
siatków#zaka dochodzi do delecji w prążku 14 krótkiego ramienia
chromosomu 13. Badania późniejsze wykazały, że mikrodefekt
chromosomalny występuje częs-to u pacjentów z siatkówczakiem.
Zastosowanie metod analizy DNA pozwoliło na wykazanie, że u osób
heterozygotycznych dla mutacji przez rekombinację somatyczną
komórki siatkówki stają się homozygotyczne dla genu zmutowanego.
Taka homozygotycznośE może zresztą powstać również i w inny sposób,
np. jako skutek nierozłączenia się chromosomów w procesie mitozy.
Inny kierunek badania dotyczył wirusów onkogenicznych, a zwłaszcza
retrowirusów zbudowanych z RNA, zawierających odwrotną
transkryptazę RNA oraz przenoszących onkogeny, geny odpowiedzialne
za przemianę komórek normalnych w nowotworowe. Onkogeny wirusowe
(v-onc) wytwarzają białka o aktywności enzymatycznej kinaz lub
czynników wzrostowych. W ostatnich latach okazało się, że w
chromosomach ełowieka znajdują się również onkogeny (c-onc) o
bardzo zbliżonej budowie do onkogenów wirusowych. Ońkogeny
komórkowe znajdowano w komórkach nowotworowych. Okazało się
również, że w komórkach zdrowych znajdują się zbliżone do onkogenów
geny zwane protoonkogenami. Różnica między onkogenami a
protoonkogenami może być niewielka. Tak np. stwierdzono, że różnica
między protoonkogenem a onkogenem wyizolowanym z komórek raka
pęcherza moczowego dotyczy jednego tylko nukleotydu: w pozycji 12
kodowanego pxzez protoonkogen białka występuje glicyna, w
nowotworach w pożycji tej występuje walina. Mutacja punktowa może
również doprowadzić do aktywizacji onkogenu czyrmego przy
powstawaniu niektórych postaci raka płuc. Niekiedy przejście z
protoonkogenu w onkogen może się #dbyć pod wpływem wirusów
włączających promotorowe sekwencje DNA, aktywujących działanie
onkogenu. Innym sposobem aktywacji onkogenów jest translokacja
chromosomalna. Translokacja taka w przebiegu przewlekłej białaczki
szpikowej (chromosom F#ladelfia) przenosi onkogen c-abl z końca
ramienia długiego chromosomu 9 na chromosom 22 w sąsiedztwo genu
lambda lekkich łańcuchów immunoglobulinowych. Są dane, że promotory
DNA normalnie związane z wytwarzaniem łańcuchów lekkich
immunoglobulin uczynniają onkogen c=nbl. Dokładne mechanizmy
molekularne powstania nowotworów nie są jeszcze znane, widaE
jednakże, jakie perspektywy stwarza zastosowanie tych badań w
onkologii.

POST#PY GENETYKI A DIAGNOSTYKA

Uwzględnianie danych genetycznych ma istotne znaczenie dla
rozpoznawania chorób. Już na najbardziej powierzchownym poziomie
analizy uwzględnianie wywiadu rodzinnego jest ważne dla ustalenia
właściwego rozpoznania. Analiza rodowodów niekiedy pozwala
rozstrzygnąć, czy dwa zespoły chorobowe dotycząee zbliżonych
zaburzeń mają charakter alleliczny, czy nie. Analiza genetyczna
może się przyczynić do stwierdzenia skojarzenia między chorobą. a
znacznikiem genetycznym, bądź też pozwolić na ustalenie sprzężenia
między dwoma cechami. Niekiedy ma to nader żstotne znaczenie. Tak
np. stwierdzenie sprzężenia między dystrofią miotoniczną a grupami
krwi Se i Lewis pozwala na prenatalną diagnozę dystrofii
miotonicznej. Takie samo znaczeniE ma stwierdzenie sprzężenia
między jedną z postaci zaniku oliwkowo-mostowo-mbżdżkowego a HLA.
Można przypuszczać, że gdy nasza wiedza na ten temat

160
wzbogaci się, możliwa będzie wczesna diagnostyka i diagnostyka
prenatalna wielu zaburzeń typu strukturalnego. Niezwykle istotne
znaćzenie ma zastosowanie współczesnych metod biochemicznych do
rozpoznawania chorób. Pozwalają one na znacznie pełniejsze
rozpoznanie zaburzenia i jego postaci. W coraz większej liczbie
zespołów stosuje się do tej diagnostyki techniki hodowli tkankowej.
Poza diagnozą zaburzeń chromosomalnych pozwala ona na głębsze
poznanie wielu zaburzeń biochemicznych. W szczególnośći techniki te
mają zastosowanie w rozstrzyganiu, czy dwa podobne zaburzenia mogą
ulegać wzajemnej kompensacji. W ho= dowli fibrublastów chorego z
mukopolisacharydozą typu I (Hurler) gromadzą się metabolity
patologiczne. Podobnie jest w hodowli komórek chorego z
mukopolisacharydozą typu II - postacią Huntera. We wspólnej hodowli
oba defekty komórkowe ulegają kompensacji i nie gromadzą się
metabolity patologiczne. Taka komplementacja pozwala również na
wykrycie niejednorodności genetycznej w jednolitych, jak się dotąd
wydawało, zespołach. Wykazanie takiej komplementacji między
komórkami pochodzącymi od różnych pacjentów z chorobą Sanfilippo
pozwoliło na wykrycie postaci A i B tej choroby. Istotne znaczenie
w diagnostyce ma analiza asocjacji. Asocjacją, czyli skojarzeniem,
nazywamy występowanie łącznie dwóch cech częstszych, niżby tn
wynikało z przypadkowej koincydencji. Asocjacja może świadczyć o
związku fizjologicznym między dwoma cechami lub między cechą a
chorobą. Przykładem takiego związku może być asocjacja między grupą
krwi A a rakiem żołądka. Ze względu na to, że w tkankach raka
żołądka stwierdzano substancje zbliżone do budowy chemicznej
antygenu grupowego A, przypuszćza się, że u osób z tą grupą krwi
łatwiej może dochodzić do czegoś w rodzaju tolerancji
immunologicznej w stosunku do nowotworu. Wykaz niektórych asocj acj
ż przedstawia tabeia 35. Należy odróżniać asocjację od sprzężenia,
tzn. od skojarzenia dwóch cech, wywołanego lokalizacją ich genów w
niewielkiej odległośći w tym samym chromosomie. Na ogół cechy
sprzężone nie wykazują asocjacji w populacji ogólnej. Stwierdza się
natomiast charakterystyczną segregację ich w rodzińie: przekazują
się one bądź łącznie, bądź rozłącznie w zależnośći od tego, czy
geny znajdują się w jednym z chromosomów homologićznych, czy też
rozłącznie. W rzadkich tylko przypadkach sprzężenie jest tak
ścisłe, że prowadzi do asocjacji również w populacji ogólnej.
Przykładem takiego spxzężenia może być hemochromatoza - choroba
autosomalna recesywna, której gen znajduje się w chromosomie 6 w
bliskim sąsiedztwie genu HLA. Cecha ta wykazuje asocjację z HLA A3.

Tabela 35. Asocjacje między cechami i chorobami

Znacznik Choroba

Grupa krwi 0 Grupa krwi A
Zwiększone stężenie pepsynogenu w osoczu Niewrażliwość na smak
fenylotiomocznika HLA B27 HLA B27 HLA B27 HLA B8 HLA CW6
IndukowalnośE hydroksylazy węglowodorów aromatycznych

owrzodzenie dwunastnicy
rak żołądka
owrzodzenie dwunastnicy
wole
zesztywniające zapalenie kręgów zespół Reitera
ostre zapalenie jagodówki choroba trzewna
łuszczyca pospolita

rak odoskrzelowy płuca

11 - Zarys genetyki
Watne znaczenie dla diagnozy genetycznej ma wykrywanie heterozygot.
W przypadkach zaburzeń dotyczących enzymów najczęściej stwierdza
się efekt dawki i aktywność enzymu heterozygoty wynosi 50#/#
aktywńości enzymu homozygoty typu dzikiego. W przypadkach, w
których nie bada się bezpośredniego efektu genu, stosunki takie
mogą nie zachod#ić i wtedy pomocne bywają różne próby obciążeniowe.
Próby takie stosuje się m.in. w celu wykry.cia heterozygot dla genu
fenyloketonurii. Obciążenie fenyloalaniną i analiza zachowania się
zawartości fenyloalaniny i tyrozyny we krwi pozwala w większości
przypadków na klasyfikację badanych osobników. Do wykrywania mogą
być rówńież pomocne techńiki hodowli tkankowej, coraz częściej
stosuje się także w tym celu badanie aktywności enzymów w cebulkach
włosowych. Ważne znaczenie dla profilaktyki mają testy przesiewowe.
Badania takie stosuje się w populacji, zwłaszcza wtedy, jeśli można
wcześnie wykryć zaburzenie szczególnie ciężkie, któremu potrafimy
zapobiec lub możemy je leczyć. W różnych populacjach są to
zaburzenia różne. W Polsce ważne znaczenie ma wykrywanie
feny1oketonurii, galaktozemii, niedoczynności tarczycy, w
przyszłości mukowiscydozy. W populacjach o dużym odsetku ludńości
murzyńskiej ważne znaczeńie może mieć również stosowanie testów
przesiewowyeh w kierunku hemoglobinopatii. W populacji Żydów
aszkenazyjskich istotne znaczeńie mają przeglądy w kieruńku
wykryeia choroby Taya i Sachsa. Niekiedy stasuje się testy
przesiewowe w celu wykrycia heterozygot. Istnieją doświadczenia
tego typu z wykrywaniem heterozygot choroby Taya i Sachsa w grupach
ludności w Stanach Zjednaczonych. Wykrycie heterozygot pozwala na
identyfikację rodzin, w których oboje małżonkowie są heterozygotami
i istnieje ryzyko urodzenia się dziecka dotkniętego ch4robą. Od
metod stosowanych jako testy przesiewowe wymaga się spełnienia
kilku warunków. Muszą to być metody dość proste i dość tanie w
stosowaniu, cechować się dużą rzetelńością oraz trafnością,
zwłaszcza charakteryzować je musi duża czułość, tzn. muszą dawać
bardzo niewiele wyników fałszywie ujemnych. Mniej ważna w oceńie
testu przesiewowego jest jego swoistość, tzn. zdolność do dawania
małej liczby wyników fałszywie dodatnich. Na ogół wynik dodatńi w
teście przesiewowym wymaga potwierdzenia badaniami bardziej wyspecj
alizowanymi. Stosowanie testów przesiewowych w wybranych grupach
populacyjnych może stwarzać rozmaite problemy typu niemedycznego,
tak np. wśród Murzynów amerykańskich w latach siedemdziesiątych
zrodził się ostry protest przeciwko próbom wprowadzenia testów
przesiewowyeh w kierunku hemoglobinopatii, ponieważ uważano, że
jest to rodzaj dyskryminacji. Szczególne znaczenie mają osiągnięcia
genetyki dla rozwoju medycyny sądowej. Ze względu na ogromne
postępy w badaniach nad różnorodńościa gatuńku ludzkiego możliwe są
znacznie bardziej efektywne badania nad identyfikacją osób, a także
badania mające na celu wykluczenie rodzicielstwa. Obecnie coraz
więcej jest podstaw do tego, by nie tylko wykluczać rodzicielstwo,
lecz również z coraz większą ufnością rozpoznawać pozytywnie
ojcostwo lub macierzyństwo.

POST#PY GENETYKI A LECZENIE

Postępy genetyki są istotne również dla rozwoju terapii w
medycynie. Są one szczególnie ważne przy postępowaniu leczniczym
typu przetaczania krwi lub przeszczepiania narządów. Niekiedy
znajomość konstytucji genetycznej może mieć wpływ na wybór
postępowania leaniczego.

162
W ostatnich latach jesteśmy świadkami znacznych postępów w
dziedzinie# leczenia chorób uwarunkowanyeh genetycznie. Jedną z
pierwszych prób leczenia chorób, w których czynniki genetyczne
odgrywają istotną rolę, było. zastosowanie insuliny do leaenia cukr
Lycy. Obecnie rozporządzamy wieloma# metodami zapobiegania chorobom
genetycznym i ich terapii. Jednym z typów postępowania może być
unikanie określonych czynników środowiska zewnętrznego. Tak więc
możemy ograniczyć dowóz substratu; który wskutek defektu
enzymatycznego gromadziłby się w organizmie. Przykładami takiego
postępowania jest dieta skąpofenyloalaninowa w fenyloketo= nurii,
dieta bez leucyny, izoleucyny i waliny w chorobie syropu klonowego,
dieta bez galaktozy w galaktozemii, unikanie pokarmów bogatych w
miedź w chorobie Wilsona. W nietolerancji fruktozy wywołanej
defektem wątrobowej aldolazy fruktozo-1-fosforanowej unika się
pokarmów zawierających fru= ktozę. W niektórych chorobach ważne
może być ograniczenie stosowania niektórych leków. Taktyka ta jest
szczególnie ważna w porfirii oraz w defekcie dehydrogenazy
glukozo-6-fosforanowej. Niekiedy postępowanie zapobiegawcze polega
na unikaniu niektórych bodźców fizycznych, tak np. w xeroderma
pignzentosu#n. należy chronić organizm przed nasłonecznieniem.
Innym typem podejścia zapobiegawczo-leczniczego w chorobach
genetycznych jest uzupełnienie produktu końcowego defektywnej
reakcji enzymatycznej. Taką rolę odgrywa tyroksyna stosowana w
niedoczynności tarczyey lub hormony steroidowe w zespole
nadnerczowo-płciowym. Jeszcze innym typem postępowania jest
uzupełnianie brakującego enzymu. Stosowano tę metodę w próbach
leczenia niektórych mukopolisacharydoz prze= taczaniem krwi lub
krwinek. Niekiedy duże znaczenie terapeutyczne ma uzupełnienie
witamin spełniają= cych funkcję koenzymu niezbędnego do aktywacji
enzymu lub zapewnienia jego większej trwałości. Tego typu
postępowanie stosuje się między innymi w drgawkach
pirydoksynozależnych, niektórych postaciach choroby syropu
klonowego, acydurii metylomalanowej itd. Niekiedy dąży się do
substytucji defektywnego en#ymu przez przeszczepianie narządów. Tak
więc znamy próby przeszeepienia wątroby w zwyrodnie= niu wątrobowo-
soczewkowym, nerek w chorobie Fabry'ego, szpiku w niektó= rych
mukopolisacharydozach. Nieco inny ro"zaj podejścia polega na
dążeniu do indukcji defektywnegoenzymu. Przykładem takiej strategii
jest stosowańie fenobarbitalu w leczeniu niektórych żółtaczek
(dążność do indukcji transferazy bilirubinowej); a także
kortykosteroidów w leczeniu glikogenozy typu III. Innym typem
podejścia terapeutycznego jest dążność do hamowania działania
enzymu, którego nadmierna czynność prowadzi do gromadzenia się
szkodliwych metabolitów. Tak np. w zespole Lescha i Nyhana
zwiększona jest zawartość kwasu moczowego we krwi. Jest to wtórny
efekt bloku metabolicznego niedoboru odpornościowego, zespół Lescha
i Nyhana, ewentualnie hemofilia. cia tego wtórnego defektu
stasowano allapurynol, środek hamujący działani# oksydazy
ksantynowej. Następnym typem podejśeia terapeutycznego jest
eliminacja spichrzone# substancji z organizmu. Niekiedy próbowano
to osiągnąć w sposób mechaniczny, np. upustami krwi w
hemochromatozie, najrzęściej jednak stosuje siP w tym celu leki.
Przykładem tego może być stosowanie penicylaminy do usuwania miedzi
z organizmu w chorobie Wilsona. W ostatnich latach jesteśmy
świadkami prób stosowania inżynierii genetycznej do zapobiegania i
terapii. Polegają one na wykorzystaniu technik re

163
#ombinacji DNA do wprowadzania do organizmu brakujących genów.
Pierwsze próby tego rodzaju podjęto w latach sześćdziesiątych,
kiedy pacjez-ztom z hiperarginemią (niedobór arginazy) podawano
wirus brodawczaka Shape'a, zawierający brakujący ezzzym, nie
uzyskano jednak przekonywających efektów klinic?nych. Obecnie
podejmuje się różne próby wykorzystania nowoczesnych technik do
leczenia chorób genetycznych, szczególnie talassemii. Są to próby
korekty mutacji punktowych, próby aktywizacji genu gammag:obiny dla
podjęcia zastępczej produkcji HbF w talassemii -0. Próby
przeszczepiania genów podejmuje się w różny sposób. Jedno podejście
polega na wprowadzaniu cDNA połąc#onego z innym promotorem. Jest
ono jednak obarczone ryzykiem braku właściwej regulacji produkcji
genów. Inne podejśeie polega na przeszczepianiu zarówno genu
strukturalnego, jak i sekwencji niezbędnych do regulacji działania
genu. Kolejny sposób polega na dążeniu do wprowadzania genu
zastępczego w miejsce zmutowanego genu do chromosomu, w którym
normalnie ten gen jest zlokalizowany. Ten sposób, #czywiście,
nastręcza największe trudności. Próby przeszczepiania genów
odbywają się przez polączenie genu z wektorem w postaci retrowirusa
lub plazmidu i następnie wprowadzanie prześzczepu do szpiku
kostnego. Interesujące wyniki w tym zakreśie uzyskano u myszy.
Pełniejsze wprowadzenie terapii genowej u człowieka jest
przedmiotem intensywnych badań. Podejścia tego typu wymagają dużej
ostrożności ze względu na to, że wprowadzenie sekwencji DNA do
genomu nie jest wolne od ryzyka karcynogenezy. Dlatego też rzeczą
niezwykle ważną jest dobór takich wektorów, które nie zawierają
onkogenów. Uważa się, że najbliższymi kandydatami do prowadzenia
terapii genowej są takie choroby, jak defekt dezaminazy
adenozynowej prowadzący do ciężkiego niedoboru odpornościowego,
zespół Lescha i Nyhana, ewentualnie hemofilia. Ogromne znaczenie ma
już dzisiaj zastosowanie inżynier genetycznej do produkowanin
leków i szczepionek. W szczególności stosuje się tę technikę do
otrzymywania insuliny, hormonu wzrostu, somatostatyny, szczepionki
prze#ciwko zapaleniu wątroby typu B itd. Uzyskane w ten sposób leki
można stosować z mniejszym ryzykiem wywołania reakcji alergicznych,
ponadto ten sposób przygotowywania leków usuwa ryzyko zakażenia
wirusem powolnym, znane bowiem były przypadki, kiedy u pacjentów
leczonych hormonem wzrostu uzyskiwanym z przysadek pobieranych ze
zwłok rozwijala się choroba Creutzfelda i Jaooba. Wprowadzenie
techniki inżynierii genetycznej usuwa ńiebezpieczeństwo tego
rodzaju.

PODSUMOWANIE

W powstawaniu.zaburzeń chorobowych odgrywają rolę czynniki
genetyczne i środowiskowe. Udział tych czynników bywa rozmaity w
różnych typach chorób. Ważna jest jednak zarówno analiza roli
środowiska w chorobach dziedzicznych, jak i roli czynników
genetycznych w chorobach zewnątrzpochodnych. Postępy biologii
molekularnej stworzyly podstawę do współczesnego pojmowania chorób
molekularnych. Szczególne znaczenie ma poznanie hemoglobinopat
jako modelowej choroby molekularnej. Poznanie defektów
enzymatycznych i ich skutków zezwala na znaczne wzbogacenie naszej
wiedzy o patologii człowieka oraz wprowadzenie nie

l E4
#dostępnych dotąd metod zapobiegania i leczenia. Postępy genetyki
przyczyniaj# się do rozwoju współczesnej klasyfikacji chorób, w
szczególności do poznania niejednol-odności genetycznej jednostek
chorobowych. Osiągnięcia #enetyki mają znaczenie dla diagnostyki w
medycynie, zwłaszcza dla diagnostyki heterozygotyczności, oraz
pozwalają na prowadzenie testów przesie###owych ważny-ch dla
postępowania zapobiegawczego. Osiągnięcia te po2walają również na
wprowadzenie różnorodnych strategii zapobiegawczo-lc#czniczych,
zaró#vno przez vrplywanie na określone czynniki środowiska
ze##vn#trżnego, ja# i sub;tytucję defektywnych produktów reakcji
lub braku,jac5#cii enzvni-.#-.

X rodowodów . Analiza

Et.ua Ma'nikowska-Czerska

Analiza występowania cech u poszczególnyeh osób i w kolejnych
pokoleniach należących do tej samej rodziny jeśt klasyczną metodą
badań genetycznych. Analiza pojedynczego rodowodu daje bardzo
ograniczoną możliwość wnioskowania. Analiza wielu rodzin, w których
występuje ta sama cecha, pozwala na określenie trybu jej
dziedziczenia. Opracowano w tym celu metody matematyczne. Przez
wiele lat był to podstawowy sposób przekazywania cech dziedzicznych
u ludzi. Wspólskojarzeniu (asocjacji) i sprzężeńiu cech oraz postępy w mapowańiu
chromosomów człowieka pozwalają na pogłębioną analizę rodowodów.
Służy ona do różnicowej diagnostyki genetycznej i prognoz
genetycznych w poradnictwie.

ZBIEftANIE I ZAPIS DANYCH RODZINNYCH

Zbieranie dan ch rodżinnych jest bardzo czasochłonne, wymaga
cierpliwości, dociekliwości y umiejętności prowadzenia rozmowy z
osobą, od której uzyskuje si dane. Niewiele osób zna dokładnie stan
zdrowia wśzystkich członków rodziny. Pierwsza rozmowa służy
zazwyczaj do konstrukcji drzewa genealogicznego i ustalenia, jakie
dodatkowe informacje są potrzebne. Dopiero przy drugiej, trzeciej
rozmowie można sporząd'zić zadowalający zapis dayDrzewo
genealogiczne zapisuje się używając międzynarodowyeh symboli,
rzedstawionych na rycinie 81. Osoba, poprzez którą zidentyfikowano
daną podzinę jako rodzinę ryzyka genetycznego, określana jest jako
proband. W zapisie drzewa genealogicznego probanda oznacza się
strzałką. Osoba zasięgająca porady genetycznej może być probandem
lub jego krewn m. Brak jest w języku polskim akreśleńia jednym
słowem osoby zasięgającej po. Na w odniej jest taką osobę określić
jako pacjenta, a w przypadku zasygańia pgady przez parę, pragnącą
mieć wspólne dzieci - jako pacjenta i pacjentkę. Poszczególne osoby
w rodzinie mogą mieć daną cechę wyrażoną w fenotypie i mogą być
określone jako chorzy. Inni członkowie rodziny mogą przekazywać
cechę (chorobę) g "miep pra didł y y f ńop pS to nosiciele cechy
(choroby). Inne osoby raz prawidłowy lub nieznany genotyp. Wreszcie
mogą być członkowie rodziny, co do których brak danych o fenotypie
i genotypie.

Pierwszym etapem jest zebranie danych personalnych i uporządkowanie
ich w karcie apisu rodowodu. Dla każdej z osób należy określić jej
pozycję w rodowodzie, to znaczy przporządkować numer pokolenia i
numer w obrębie pokolenia. Najstarsze pokolenie, co do którego
można uzyskać dane wywiadu lub przeprowadzić badanie, należy
oznarzyć numerem jeden. Przyjęto oznaczae cyfrą rzymską numer
pokolenia, a arabską numer porządkowy. la każdej osoby trzeba
zanotować imię, nazwisko i datę lub przynajmniej rok urodzenia. W
razie potrzeby i możliwości dane te można uzupelnić adresem.
Jednocześnie należy rysowae drzewo genealogiczne. Pozwala to na
prawidłowe żanotowanie pokrewieństwa. Mając spis członków rodziny
i wyrysowane drzewo genealogiczne, naleiy upewnić się, czy nikt nie
został pominięty, a pokrewieństwa są zanotovrane prawidłowo. Z
naszyeh d#świadezeń wynika, że osoba, od której zbiera się wywiad,
najezęściej nie wie o występowaniu poronień samoistnych i często
pomija zgony we wezesnym dzieciństwie. Ponieważ mogą one świadezyć
o obciążeniu genetycznym, należy upewnić się co do ich
występowania, stawiając konkretne pytania. Następnie należy na
podstawie danych wywiadu ustalić fenotyp członków rodziny,
zapytując o stan zdrowia, anomalie rozwojowe (upośledzenie fizyczne
lub umysłowe) i ewentualnie przyczynę zgnnu. Pedantyczne
przeprowadzenie wywiadu rodzinnego w opisany wyżej spnsób jest
niezbędne dla uzyskania miarodajnych danych. Należy oczywiście
prowadzić wywiad ukierunkowany, notując dane negatywne i pozytywne,
odnoszące się do badanej cechy lub choroby. Wstępny wywiad z zasady
wymaga uzupelnień. Osoba, od której zebrano dane, musi uzyskać
dodatkowe informacje od swojej rodziny. W wielu przypadkach pomocne
jest uzyskanie fotograf rodżinnyeh i uważna ich analiza. Należy
dążyć do udokumentowania zebranych danych przez uzyskanie odpisów
badań i dokumentacji medycznej z zakładów leczniczych, z których
usług korzystali członkowie rodziny. W razie potrzeby należy
potwierdzić lub ustalić rozpoznanie przez zbadanie wybranyeh
członków rodziny. Z naszych doświadezeń wynika, że rodzice i
dziadkowie chorych genetycznie zgadzają się na przeprowadzenie
badań. Inńi krewni zgadzają się zwykle wówezas, gdy są bezpośrednio
zainteresowani leczeniem lub ustaleniem prngnozy genetycznej.
Ponownie należy podkreślić, że zebranie pełnych i wiarygodnych
danych rodzinnych jest żmudnym przedsięwzięciem, wymagającym
niekiedy wręcz detektywistycznych zdolności. Tradycyjny, rutynnwy
rodzinny wywiad lekarski jest niewystarezający. W odniesieniu do
badanych osób należy osobno sporządzić kartę opisu fenotypu,
zawierającą w podsumowaniu rozpoznanie i wnioski co do genntypu.
Opracowano wiele wzorów takich kart, m.in. wzory przystosowane do
wprowadzania do pamięci maszyn liczących. Omówienie tych wznrów
przekracza ramy ńiniejszego podręcznika. Ogólnie można stwierdzić,
że należy zapisywać tylko istotne dane. Im mniej danych zawiera
dokumentacja, tym bardżiej jest przejrzysta i przydatna. Tradycyjna
dokumentacja w postaci historii chorób czy kart ambulatoryjnych
jest mało użyteczna. Dokumentaeja genetyczna wymaga specjalnych
wzorów. Prowadzenie kartotek rodowodów, osób, nazwisk, rozpoznań
itp. jest niezbędne w rutynowej pracy poradni genetycznej, a tym
bardziej w pracy badawezej w zakresie genetyki człowieka. Należy
przewidywać korzystanie z maszyn liczących i zawezasu przygotowywać
dane, prowadząc przynajmniej wstępne kartoteki przy użyciu kart
selekcyjnych o brzeżnej lub lepiej pełnej perforacji. Jest to tym
bardziej istotne, że opieka genetyczna jest sprawą długofalową i
może dotyezyć kilku pokoleń tej samej rodziny.

1G8
PftZYKŁADY ANALIZY ftODOWODóW

DZIEDZICZENIE CECH AUłOSOMALNYCH RECESYWNYCH

Dziedziczenie cech autosomalnych recesywnych można najlepiej
zilustrować ńa przykładzie genetycznych chorób metabolicznych.
Choroba taka występuje u osoby mającej dwa zmutowane geny, tj. u
homozygoty. Heterozygotę T a b e 1 a 36. Karta opisu rodowodu z
mukowiscydozą. Przykład fikcyjny t>żyto

ajezęściej spotykanyeh w Polsce nazwisk i imion. W - dane z
wywiadu, D - dane potwierdzone dokumentacją, B - dane potwierdzone
badaniem na terenie własnym KOF - karta opisu fenotyp b w T okum t
i t owodla N - fenotyp prawidłowy (nie ma objawów chor
ykowiscydozy, #-- heterozychoroby, O - brak danych, ++ heń typ ltyp
dziki), ? - dane wątpliwe goEa, homozygota, prawidłowy

Rodowód nr 842 Rozpoznanie: mukowiscydoza

Zebrał: Dr E. Manikowska-Czerska. Data: 07.06.1982. Aktualizowany:
Pozycja Nazwisko,imię,data urodzenia
I,I Kowalski Jan 1893
I,2 Kowalska z d.Zielińska Janina
03.08.1899
11,1 Kowalski Jan 1925

II,2 Wiśniewska Janina 1926
II,3 Kowalski Stanisław
II,4 Kowalski Andrzej 03.02.1930
II,5 Kowalska z d.Brzezińska Maria
08.12.1931
II,6 Majewska Maria 07.03.1932
11,7 Majewski Jan 09.10.1931
III,1 Kowal z d.Wiśniewska Maria 1946
III,2 Wiśniewska Janina 1948
II1,3 Kowalezyk Anna z d.Wiśniewska
1950
I11.4 Kowalski Jan 1952
III; J Kowalski Andrzej 1954
III,6 Majewska z d.Kowalska Maria
15.12.1957
III,7 Majewski Henryk 04.01.1956
III,8 Majewska Janina 09.07.1960(pac-
jentka)

IV,Z-4 zdrowe dzieci III,1
brak bliższych danych
IV,5-7 zdrowe dzieei III,3
brak bliższych danych
IV,8 poronienie 16Hbd 1976
IV,9 Majewski Jan 03.08.1978
IV,10 Majewska Maria 09.10.1980
lnrobandl

Fenotyp # Genotyp N-W, zginął 1939 - - l?) N-g, analiza aktywa- -f-
- B cyjna paznokci

N-W (?) od 1939 za granicą, brak

danych N-W
N-W, (bezdzietny, żonaty) N-W
N-W, rodawód nieobciążony (W) N-W
N-W, rodoaród nieabćiążony (W)

N-W, ma czworo zdrowych dzieci
N-W, panna (bezdzietna)
N-W, ma troje zdrowych dzieci

N-W, kawaler, bezdzietny
N-W, kawaler,
bezdzietny
N-W N-B
N-B analiza aktywacyjna paznokei -fŃ-W

N-W

nie wnosi danych N-g, analiza aktywacyjna paznokci -#ł-g,
potwierdzon laboratoryjnie KOF

-I- - W

-f- - w

-I- - W 169
z jednym genem zmutowanym i jednym prawidłowym (typ dziki) można
traktować jako nosićiela cechy (choroby). Wreszeie homozygotę z
dwoma ge- nami prawidłowymi można traktować jako osobę zdrową, nie
wykazującą ry- zyka genetyeznego. Odnośnie do wielu chorób wiadomo,
że jest to uproszcze= nie i przekazywanie ich można rozpatrywać
jako dziedziczenie kodominu- jące (patrz rozdziały I, VII i XIV).

W tabeli 36 podan4 przykład karty opisu rodowodu obciążonego
mu#owiscydozą. 1Va karcie podano fikcyjne nazwiska i imiona,
posługując się częstymi w Polsce ich przykładami. Karta opisu jest
dogodnym i sprawdzonym w praktyce wżorem. Na karcie jedna osoba
została wpisana pomyłkowo w niewłaściwej pozycjx. Pomyłka została
poprawiona tak, żeby skreślony tekst pozostał czytelny; miejsce to
na rycinie zaznaczono gwiazdką. Na podstawie karty narysowano
drzewo genealogiczne przedstawione na ry"nie B2. Oba dokumenty
powstawały stopniowo na podstawie analizy uzyskiwanych danych. Tok
opracowania i rozumowania przedstawiono poniżej. Do poradni
genetycznej zgłosiła się kobieta lat 20, o prawidłowym fenotypie,
której przypisano fikcyjne nazwisko Janina Majewska (II1.8.
pacjentka ryc. 82). Jest niezamężna, ale jest zaniepokojona
przyszłością, bo brat (Henryk III.7.) ma dziecko chore od
urodzenia. Z wywiadu wynika, że brat ożenił się z siostrą cioteczną
(małżeństwo spokrewnione II1.6 i III.7). Z uwagi na stopień
pokrewieństwa istnieje prawdapodobieństwo 1 :8 (12,5o##), że w
dowolnym locus u obu tych osób występuje wspólny gen odziedziczony
po jednym z dziadków (I.1 i 1.2). Istnieje więc ryzyko 1 :16 (6,25)
wystąpienia

170

Ryc. 82. Przykład formularza do rysowania rodowodu. Wyrysowano
fikcyjny ro- dowód na podstawie kart apisu w tabeli 36. ńie
ujawnionej dotychczas w rodzinie choroby recesywnej. Ryzyko mieści
się w granicach średniego (patrz rozdział I - Poradnictwo
genetyczne), jest znacznie większe od ryzyka populacyjnego. Przy
następnej wizycie pacjentka zgłosiła się z całą rodziną brata. Z
dokumentacji wynikało, że Maria Majewska (IV.10), proband, dziecko
brata, jest chora na mukowiscydozę, rozpoznaną w innej placówce. Na
życzenie rodziny wykonano badania i sporządzono kartę opisu
fenotypu. W zasadzie miarodajna dokumentacja stanowi wystarczającą
podstawę. U starszego brata probanda (Jan Majewski, IV.9) i u
pacjentki I11.8 wykonano test w kierunku nosicielstwa mukowiscydozy
- analizę aktywacyjną paznokci. Nie jest to test w pełni
miaroKiajny, gdyż niekiedy daje wyniki fałszywie ujemne. Załóżmy,
że te wyniki były dodatnie. Rodziców probanda nie trzeba badać,
gdyż są obligatoryjnymi heterozygotami. Gen mukowiscydozy został
albo przekazany przez II.4, II.5, II.6, 11.7, albo powstał na
skutek świeżej mutacji. Prawdopodobieństwo świeżej mutacji, a
zwłaszcza dwóch, jest znikome. Częstość genu mukowiscydozy w
populacji polskiej wynośi ok. 2o/o. Jeżeli I.1 lub I.2 byli
heterozygotami, to prawd#podobieństwo, że II.4 i II.6 są
heterozygotami wynosi 25o/o. W celu weryfikacji tej ostatniej
hipotezy można by zbadać osoby I.2 (I.1 nie żyje), II.4 i II.6.
Zbadanie i dodatni wynik testu na nosicielstwo u jedńej z tych osób
czyni hipotezę prawdopodobną na d#statecznym paziomie ufnoś".
Wybrano zbadanie prababki ;probanda Janiny Kowalskiej (I.2) i
uzyskano wynik dodatni. Z danych tych można wyciągnąć wiele
wniosków. Probanda IV.10 można na pewno określić jako homozygotę
pod względem mukowiscydozy. Gen tej choroby został przekazany z
rodziny Zielińskich. Prawdopodobieństwo, że zmarły Jan Kowalski
(I.1) był heterozygotą jest małe. Wiemy, że I.2 jest heterozygotą.
Prawdopodobieństwo, że małżeństwo

#wóch heterozygot ma pięcioro fenotypowo zdrowyeh dzieci wynosi 4

to jest 0,24. Stąd prawdopodobieństwo, że I.1 nie jest
heterozygotą, wynosi 0,76. Można przyjąć, że gen mukowiscydozy
został przekazany z rodziny Zielińskich. Można uważać, że
udowodniono z wystarczającym prawdopodobieństwem, że II.4 i II.6 są
heterozygotami na padstawie rodowodu. Prawdopodobieństwo, że gen
mukowiscydozy pochodzi od II.5 lub I1.7 jest równe częśtości genu
mukowiscydozy w populacji, to jest około 2o/o, a ściślej 1 : 47.
Toteż narysowano drzewo genealogiczne, jak to przedstawiono na
rycinie 83. Co do pozostałych nie badanych członków rodziny nie ma
wystarczających podstaw do próby wnioskowania o genotypie. Jest to
typowa analiza rodowodu a posteriori. Drzewo genealogiczne jest
typowym przykładem przekazywania względnie rzadkiej cechy
recesywnej, która ujawniła się dzięki małrieństwu między krewnymi.
Gdyby nie było testu, można by przyjąć z 6o/o prawdopodobieństwem,
że spokrewnienie stanowi element wystąpienia choroby u IV.9.
Wiadomo byłoby, że IV.10 jest homozygotą, a III.6 i III.7 są
obligatoryjnymi heterozygotami. Z tych danych można obliczyć
prawdopodobieństwa genotypu IV.9 i II1.8. Co do obu wiadomo, że nie
są homozygotami typu zmutowanego, mogą więc tylko być homozygotą
typu dzikiego lub heterozygotą. Z rozkładu dwumianowego można
wyliczyć, że IV.9 ma 2 szanse na 3 (tj. około 66o/o), że jest
heterozygotą i 1 na 3 (tj. około 33o/o), że jest homozygotą typu
dzikiego. Na temat II1.8 wia"omo, że przynajmniej jedno z jej
rodziców jest heterózygotą, bo brat jest obligatoryjnym
heterozygotą. Prawdopodobieństwo, że jej rodzice są obydwoje
heterozygotami jest małe. Częstość genu

Ryc. 83. Typowy rodowód rodziny, w której u dwojga dzieci wvstąpiła
choroba recesywna. Negatywne dane dotyczące innych członków
rodziny, wystąpienie objawów u dwojga rodzeństwa różnej płci
nasuwają podejrzenie ehoroby o typie dziedzicznym autosomalnym
recesywnym.

mukowiscydozy w populacji polskiej wynosi ok. 2a/o, stąd częstość
heterozygot odpowiada okoł# 4o,'# i przy swobodnym kojarzeniu można
przewidywać częstość małżeństw między heterozygotami na około
0,1óoj". Stąd III.8 prawdopodobnie jest córką heterozygoty i
homozygoty typu dzikieg#. Można więc przyjąć, że ma równe szanse,
po 50o/#, że jest heterozygotą lub homozygotą typu dzikiego.
Zastosowanie testu na nosicielstwo choroby wykazuje, że cecha ta
jest w omawianej rodzinże przekazywana "pionowo" przez cztery
pokolenia. Jest to charakterystyczne dla wszystkieh chorób
metabolicznych, dla których dostępne są testy na wykrycie
heterozygot. Dla wielu cech recesywnych nie ma jednak testów na
wykrycie heterozygot. Można identyfikować tylko homozygoty - osoby
z daną ceehą (chorych) oraz ich rodziców - obligatoryjne
heterozygoty. Powstaje wówezas typowy zapis rodowodu z "poziomym"
występowaniem cech, jak to przedstawia rycxna 83. Bardzo często
zdarza się, że jedna osoba w rodzińie dotknięta jest choro= bą, o
której z piśmiennictwa wiadomo, że może być sprawą recesywną lub
dominującą autosomalną, lub sprzężoną z chromosomem X. Rodowód może
być całkowicie nieobciążony. Ustalenie toku dziedziczenia choroby
jeśt ni#możliwe i dopiero urodzenie drugiej osoby z tą samą chorobą
może wyjaśnić sprawę. Najogólniej można powiedzieć, że
dziedziczenie recesywne autosomalne należy podejrzewać wówezas,
gdy: 1) choroba występuje u rodzeństwa; rodzice, dzieci osób
ch#rych i inni krewni nie wykazują objawów ehoroby, 2) jedna
czwarta rodzeństw probanda jest dotknięta chorobą, na ogół
pojedyneze rodowody nie dostarezają #ostatecznej liczby danych, .
3) osoby pł" żeńskiej i płci męskiej są równie często dotknięte
chorobą, 4) rodzice chorej osoby są spokrewnieni, 5) dla celów
praktycznych, jeśli udało się wyłączyć dziedziczenie sprzężone z
chromosomem X i chor#ba o znanym z literatury, recesywnym toku
dziedziczenia występuje u dwojga dzieci tych samych rodziców przy
nieobciążonym rodow#dzie, można podejrzewać chorobę autosomalną
recesywną. To samo odnosi się do rzadkiego nie zidentyfikowanego
zespołu.

172
DZIEDZICZENIE CECH AUłOSOMALNYCH DOMINUJt#CYCH

Dziedziczenie cech autosomalnych dominujących charakteryzuje się
występowaniem osób o nieprawidłowym fenotypie "pionowo" w
rodowodzie, tj. w# kilku kolejnych pokoleniach. Rycina 84
przedstawia rodowód rodziny obciążonej nieprawidłowością rozwoju
kończyn - zespołem szczypców h#ma= ra.

ftołdowód przedstawia najczęstszą sytuacje, to jest przekazywanie
cechy u potomstwa hetero#ygoty i prawidłowej homozygoty. Cecha jest
przekazywana tylko przez osoby wykazujące ją w fenotypie, dotyczy
około połowy ich potomstwa i występuje w przybliżeniu równie często
u obu płci. Istotne jest, że cecha przekazywana jest przez
dotknięte kobiety i mężczyzn. Należy zwrócić uwagę, że cecha może
występować w różnym nasileniu, co zaznaczono na rysunku. Nie
stwierdzono cechy w rodzinie matki probanda i dlatego zanotowano
słownie wynik wywiadu na rycinie. W niektórych rodowodach obserwuje
śię pokolenia, w których cecha nie występuje, tzw. przeskakiwanie
pokoleń. Jest to zjawisko rzadkie i wymaga analizy, może bowiem
świadczyć o bardziej złożonym toku dziedziczenia. Jest to
najczęściej związane z występowaniem choroby o niepełnej
penetracji, a także ze zmiennym stopniem wyrażenia cechy. W
niektórych rodzinach stwierdza się zjawisko antycypacji, to jest
występowania w kolejnych pokoleniach bardziej nasilonych
(wyrażonych) objawów choroby, albo też występowania ich we
wcześniejszym wieku. Nowsze badania wykazują, że antycypacja jest
artefaktem statystycznym i większośćgenetyków uważa, że w
rzeczywistości zjawisko to nie istnieje. Analizując rodowód należy
liczye się z najczęstszą sytuacją, wynikającą ze zwiążku
heterozygoty z prawidłową homozygotą. W przypadku związk dwojga
heterozygot 25a#o potomstwa ponosi ryzyko, że będżie zmutowanymi
homozygotami. Odróżnienie heterozygot od homozygot wśród potomstwa
może być trudne. U homozygot objawy.choroby są bardziej wyrażone.
Z zasady choroby dominujące są w stanie homozygotycznym letalne.
Homozygoty te zazwyczaj giną w.cześnie i do#hodzi do wczesnego
poronienia, które może: umknąć uwadze, lub do śmierci we wczesnym
dzieciństwie. Stosunek hete= rozygot do homozygot prawidłowych w
takich rodzinach będzie zbliżać się: do 2 :1, zamiast 1:1, jak to
obserwuje się w wypadku związku heterozygoty z prawidłową
homozygotą. W przypadku związku homozygoty z chorobą dominującą z
prawidłowym homozygotą wśzystkie dzieci są dotkńięte cho

173:
:robą. Sytuacja taka u ludzi zdarza śię niezwykle rzadko. Należy
przyjąć, że :ok. 80o#'o przypadków chorób dominujących wiąże śię ze
świeżą mutacją W tej sytuacji rodowód jest #ałkowicie nieobciążony.
W podsumowaniu należy stwierdzić, że autosomalny dominujący tok
dzie,dziczenia należy podejrzewać, jeżeli: 1) ch#roba występuje we
wszystkich pokoleniach,
2) chóroba występuje z równą częstością u obu płci i jest
przekazywana przez ośoby obu pł#i, 3) dotknięta ośoba,przekazuje
cechę połowie swojego potomstwa, 4) ezłonkowie rodziny nie mający
fenotypowych cech choroby mają zdrowe dzieci, 5) dwie osoby z
podobnymi miernymi nieprawidłowościami fenotypu mają dżieci z
dużymi wadami (25o/o), podobne do rodzitów (50o/o) i prawidłowe
(25#/o), to można podejrzewać związek dwóch heterózygot mających
ceehg dominującą; niewielkie odchylenia od nórmy u pozostałych
krewnyth mo:gły umknąć uwadze; krewnych tych, przede wszystkim
rodziców i następnie ródzeństwo, należy zbadać.

:DZIEDZICZENIE CECH KODOMINUJĄCYCH I CECH PO#REDNICH

Dziedziczenie cech kodominujących i cech pośrednich maże nasuwać
dużE trudności przy analizie rodówodu. W praktyce u ludzi ten typ
dziedziczenis można udokumentować metódami biochernicznymi i
serologicznymi. Genetycz#ne choroby metaboliczne należy obecnie
rozważać w kategoriach dziedziczenia kodominującego (patrz rozdział
I, VII). Grupy krwi M i N są klasycznym i pierwszym śtwierdzonym u
ludzi przykładem kodominacji. Fenotyp homozygoty M lub N jest
odpowiednio M luk N, heterozygoty - MN. Cechy, które znajdują
pośredni wyraz w fenotypie .można uchwycić badając cechy il#ściowe.
Przyjmuje się, że cechy dzieri zbli;żają się do średńiej pomiędzy
ródzicami. Na przykład aktywność określonego enzymu u dziecka
odpowiada średńiej z aktywności tego enzymu u oby:dwojga rodziców.
Ze względu na złożone interakcje pomiędzy genami tegc typu proste
rozumówanie jest mało przydatne w analizie pojedynczych roł
#dówodów.

DZIEDZICZENIE CECH SPRZ#ŹONYCH Z CHROMOSOMEM X

Dziedziczenie cech spxzężonych z chromosomem X można łatwo
rozpoznai #na padstawie typowego rodowodu. W wielu wypadkach jest
trudno wyłączyć i zróżnicować je z chorobami przekazywanymi jako
cecha recesywna -Cechy zlokalizowane w :chromosomie X mogą być
przekazywane jako recesywne lub dominująee. Mężczyźni mają jeden
chromosom X i dlategó okre:śla się ich jako hemizygoty.
Konsekwencją hemizygotyczności mężczyzn jes' to, że zarówno
dominujące, jak i recesywne cechy sprzężone z chromosomen X są
wyrażone. U kobiet tylko jeden chrómosom X jest funkcjonalny w
każdej komórce drugi natomiast ulega inaktywacji. Inaktywacja
chromosomu X odbywa sit w sposób przypadkowy. Toteż cechy
dominujące są wyraż#ne w połowie komórek kobiet heterozygotycznych.
W połówie komórek wyrażana jest alleliczna cecha recesywna. U
kobiet homozygoty#anych dana #echa jest wyrażona oczywiście we
wszystkich komórkach. Dlatego podstawówym kryterium określenia
heterozygoty#zności kobiety jest wykazanie różnórodności populacji
jej komórek pód względem badanej cechy. Można to łatwo wykaza#

#174
za pomocą barwnych reakcji histochemicznych na aktywność enzymów.
Jeżeli dana cecha wiąże się z niedobarem aktywności, to połowa
komórek po= zAstanie ńie zabarwiona, a połowa wykaże reakcję
barwną. W przypadku ba= dania aktywności w homogeńizatath tkanek
lub w płynach ustrojowych u kobiety homozygoty - typ dziki,
aktywność wynosi 100 w jednostkach arbitralnych, u heterozygoty 50,
a u hom-ozygoty - typ zmutowany, jest Q lub bliska zera. U mężczyzn
adpowiednie aktywności wynoszą 100 lub 0, za= leżnie od tego, kt"ry
z alleli występuje. Z zasady recesywne choroby sprzę= żone z
chromosomem X są letalne u homozygot płci żeńskiej, toteż chorobY
te rzadko występują u kobiet. Klasycznymi przykładami recesywnych
chorób sprzężonych z chromoso= mem X są hemofilia A i dystrofia
mięśniowa typu Duchenne'a. W związku z postępami leczenia hem#filii
rnężczyźni obciążeni #tą ehorobą przeżywają długi czas i mają
dzieci. Rottowód rodzinny z hemofilią przedstawia ryci= na 85 a.
Wykazuje on cechy typowe. Tylko mężczyźni mają objawy choro= by,
wszyscy ich synowie są zdrowi, a córki są nosicielkami.

Ryc. 85. Rodoworly rodzin z hemofilią A: a - rodowód typawy dla
recesywner cechy sprzężonej z chromasomem X potomstwn hemofilik,a
i homozygoty, typ dziki (zdrowej); b - potomstwo hemofilńka i
nosicielki heterazygoty, objawy choroby# wystąpiły u dwóch córek
homozygnt - zdarzenie niezwykle rzadkie.

łrzeba dodać, że objawy hemofilii mogą wystąpić u kobiet homozygot,
po= chodzących ze związku hemizygotyrznego mężczyzny i heterozygoty
nośicielkż hemofilii (ryc. 85 b). Rycina 86 przedstawża rodow"d
rodziny z dystrofi# mięśniową typu Du-chenne'a. Cechą
charakterysty#zną tego rodowodu jest to,. że chorzy mężczyźni nie
dożywają wieku repradukcji.

Ryc. 86. Rodowód rodziny z dystrofią mięśniową typu Duchenne'a,
dziedziczenie# eeehy recesywnej sprzężonej z ehromosomem X.

l7Źł
Recesywny tok dziedziczenia sprzężony z chromosomem X należy
podejrzewać, jeżeli: 1) choroba występuje znacznie częściej u
mężczyzn niż u kobiet, 2) chory mężczyzna nigdy nie przekazuje
cechy synom, 3) wszystkie córki chorego są nosicielkami i choroba
występuje u ok. 50o/o ich synów, 4) choroba jest ciężka i mężczyźni
ńie dożywają wieku reprodukcyjnego, #to w kolejnych pokoleniach
występują serie kobiet nosicielek. Dziedziczenie dominujące
sprzężone z chromosomem X dotyczy niewielu #cech. Prakty#nie ważne
jest (patrz niżej), że w ten sposób dżiedziczy śię #cecha grupowa
krwi Xg. Również w ten sposób dziedziczy się krzywica oporna na
witaminę D. Zgodnie z tym, co powiedziano wyżej, objawy choroby są
Iżejsze u heterozygot płci żeńskiej niż u hemizygot (płci męskiej).
Dziedżiczenie dominujące sprzężone z chrmmosomem X należy
podejrzewać, jeżeli : 1) chory mężczyzna ma wyłącznie chore córki
i wyłącznie zdrowych synów, 2) chore kobiety heterozygoty
przekazuja cechę ok. 50o/o swego potomstwa, ńiezależnie od jego
płci, chore kobiety homozygoty przekazują cechę wszystkim swoim
dżieciom, 3) choroba wyst#puje dwa razy częś"ej u kobiet niż u
mężezyzn.

Na zakończenie należy podkreślić, że cechy sprzężone z chromosomem
X nie są przekazywane potomstwu płci męskiej przez ojców.
Odstępstwo od tej reguły stanowią aberracje chromosomów płciowych,
w których dodatkowy chromosom X pochodzi ad ojca. Rycina 87
przedstawia typowy rodowód dla dziedziczenia cechy dominującej
sprzężonej z chromosomem X.

ZIEZICZENIE NIEftEGULAftNE

Dżiedziczenie nieregularne, związane z przekazywaniem aberracji
chromosomów i cech warunkowanych jednogenowo, nie daje typowych
rodowodów. Jednakże zebranie danych modzinnych jest istatne. Liezba
chłorych w rodzinie i ich pozycja w rodowodzie obciążonym chorobą
wielogenową ma zaśadnicze znaczenie dla ustalenia ryzyka
genetycznego. Około 4o/o przypadków aberracji chrom#somalnysh
występuje rodzinnie i analiza rodowodu pozwala na znale#ienie
nosicieli transl#kacji. Analiza ta ma również znaezenie dla oceny
ryzyka empirycznego, które jest różne dla poszczególnych typów
dziedzicznych aberracji chromosomalnych.

176

Ryc. 87. Przykład dziedziczenia cechy dominującej, sprzężonej z
chromoso- mem X. FENOłYP A ANALIZA IZODOWODU

Rodzaj defektu genetycznego i związany z nim fenotyp choroby nie
pozwala na wnioskowanie o toku dziedziczenia. Większość
genetycznych chorób metabolicznych należy do autosomalnych
recesywnych chorób jednogenowych, aczkolwiek wiele z nich jest
sprzężonych z chromosomem X (np. choroba Lescha i Nyhana lub
nieprawidłowości dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, tj. G6PD).
Opisano jednak wielogenowy mechanizm odpowiedzialny za różnorodność
reakcji hemolitycznej u osób z niedoborem G6PD. Różnorodność ta
zależy od szybkości acetylacji sulfonów, która jest warunkowana
przez geny autosomalne. Magon i wsp. (1981) wykazali, że w
niektórych przypadkach choroba hemolityczna związana z niedoborem
G6PD wykazuje połimorfizm dzięki temu, że jest schorzeniem
wielogenowym, a nie dzięki różnorodności serii alleli występujących
w locus G6PD chromosomu X. Można liczyć się z ustaleniem
mechanizmów wielogenowych warunkujących różnorodność wariantów i
innych pozornie jednogenowych chorób. Trzeba też liczyć się z tym,
że serie alleli prawidłowych mogą modyfikować stopień ekspresji
dominujących chorób autosomalnych. Inaczej mówiąc, zmutowany gen
dominujący może wyrażać się w różny sposób, zależnie od tego, który
z alleli z prawidłowej serii genów recesywnych występuje wspólnie
z nim. U homozygot mogą występować kombinacje różnych alleli
zmutowanych. Stąd ta sama w zasadzie choroba może mieć różny obraz
kliniezny u członków tej samej rodziny. Rodzaj i rozległość zmian
nie świadczą o niczym. Rózległe wady strukturalne (tzw.
wielowadzie), mogą być wyrazem autosomalnej choroby dominującej lub
dziedziczenia jednogenowego. Zespół Laurence'a, Moona i Biedla
(hipogonadyżm, polidaktylia, otyłość, głuchota, niedorozwój
umysłowy i barwnikowe zwyrodnienie siatkówki) dziedziczy się jako
recesywna choroba autosomalna. Podobnie izolowane wady budowy, jak
zarośnięcie odbytu lub zwężenie wodociągu mózgu (Sylwiusza) i
następcze wodogłowie, mogą być sprawami jednogenowymi, recesywnymi
lub sprzężonymi z chromosomem X, albo dominującymi. Aberracje
chromosomalne z zasady prowadzą do licznych wad wrodzonych.
Wreszcie różne geny mogą prowadzić do tego samego defektu.
"Wrodzona" głuchota jest tego przykładem. Stevenson i Cheeseman
opisali rodowód przedstawiony w skróconej formie na rycinie 88. Na
szczególną uwagę zasługuje 6 zdrowych i o prawidłowym słuchu synów
(IV) głuchego od urodzenia małżeństwa spokrewnionego w III
pokoleniu.

Ryc. 88. Rodowód rodziny obciążonej "wrodzoną" głuchotą,
wykazującej genetyczną heterogenność tej choroby (na podstawie
danych Stevensona i Chee#V semana).

12 - Zarys genetyhi
SPRZĘ#ENIE CECH A ANALIZA RODOWODU

Dzięki współczesnym technikom badania lokalizacji cech uzyskuje się
coraz to bardziej szczegółowe mapy chromosomów człowieka. Gen
warunkujący ehorobę może być sprzężony z genem warunkującym cechę,
którą łatwo jest oznaczyć metodami serologicznymi lub
biochemicznymi. Cecha ta może służyć jako znacznik (słowo znacznik
jest tłumaczeniem angielskiego "marker", z nie znanych bliżej
przyczyn niektórzy autorzy używają w języku polskim określenia
"cecha markerowa"). Występowanie znacznika w fenotypie pozwala
zidentyfikować nosiciela choroby lub osobę obciążoną chorobą,
jeszcze zanim ujawniły się jej objawy. Cechy znacznikowe mogą być
wykorzystane w diagnostyce prenatalnej, jak np. cechy antygenów
zgodnoś" tkankowej (układu HLA) w prenatalnym rozpoznaniu zespołu
nadnerczowo-płciowego. Sprzężenie cech zostało omówione w rozdziale
VII o dziedziczeniu jednogenowym. W tym miejscu należy tylko podać
warunki, jakim muszą odpowiadać badana cecha i cecha znacznikowa.
W przypadku badania sprzężenia cech autosomalnych:

1) każda z obu cech musi być warunkowana genem występującym w
pojedynczym locus, oba locż muszą być ze sobą ściśle sprzężone, 2)
współczynnik rekombinacji obu locż powinien być określony
ilościowo, 3) badana osoba musi być potomkiem podwójnej
heterozygoty i (najczęściej) podwójnej homozygoty, 4) trzeba
dysponować miarodajnymi danyxni dla określenia, czy cecha badana i
znacznikowa są w pozycji cżs czy trans u podwójnej heterozygoty
(jedno z rodziców badanej osoby). Murphy i Chase (1975) obliczyli,
że można przewidywać, że mniej niż 20o/o par rodzicielskich
obciążonych rzadkimi chorobami genetycznymi będzie spełniać te
warunki. Obecnie istotnym elementem badania rodowodu jest badanie
DNA za pomocą technik opisanych w rozdziale XVI.

PODSUMOWANIE

Zebranie, zapisanie i analiza danych rodzinnych jest ważnym
elementem weryfikacji i uściślenia choroby genetycznej. Trzeba
systematycznie zachowywać następujący tok postępowania: 1) zebrać
dane personalne, 2) narysować drzewo genealogiczne, 3) zebrać i
nanieść na kartę rodowodu i drzewo genealogiczne dane o fenotypach
poszczególnych osób w rodzinie. Dane o fenotypie uzyskane z wywiadu
należy w miarę możliwości zweryfikować przez uzyskanie dokumentacji
medycznej lub wykonanie badań. Znany z piśmiennictwa tok
dziedziczenia choroby należy porównać z badanym rodowodem.
Charakterystyczne rodowody otrzymuje się w przypadkach
autosomalnych lub sprzężonych z chromosomem X dominujących i
recesywnych cech. Choroby wielogenowe i wywołane aberracjami
chromosomalnymi nie dają charakterystycznych cech. W analizie
niektórych rodowodów (mniej niż 20##o) można wykorzystać sprzężenie
cech dla badania toku dziedziczenia i identyfikacji osób ryzyka
genetycznego. XI. G enet#ka populac#j na

Ignacy Wald

PODSłAWOWE POJĘCIA

Genetyka populacyjna zajmuje się zachowaniem genów w populacjach.
Przez populację rozumiemy zbiór osobników, którzy mogą wchodzić ze
sobą w stosunki seksualne i mieć potomstwo. Takie znaczenie terminu
"populacja" różni się zatem od zakresu jego stosowania w
statystyce. W znaczeniu genetycznym nie będzie więc populacją grupa
żołnierzy w jednostce wojskowej, może ona natomiast stanowić
populację w sensie statystycznym. Genetyka populacyjna ma istotne
znaczenie dla poznania struktury i funkcjonowania populacji
ludzkich i stanowi jedną z podstaw teoretycznych nauki o zdrowiu
publicznym. Podstawowym pojęciem genetyki populacyjnej jest
częstość genu, która oznacza stosunek liczby alleli określonego
rodzaju do liczby wszystkich genów w danym miejscu genowym w
populacji. Ze względu na to, że człowiek jest istotą diploidalną,
liczba genów w danym miejscu genowym w populacji jest dwa razy
większa od liczby osobników w populacji. Wyobraźmy sobie np., że w
populacji 1000-osobowej występują dwie osoby z pląsawicą
Huntingtona. Ponieważ jest to cecha dominująca, do wystąpienia
objawów choroby wystarczy jeden gen. Ze względu na rzadkość
zjawiska można przypuszczać, że osoby dotknięte chorobą są
heterozygotami. Tak więc częstość genu pląsawicy Huntin.gtona w
badanej populacji wyniesie:

W przypadku cech kodominujących ocena częstości genu polega po
prostu na zliczeniu odpowiednich alleli i podzieleniu ich przez
podwójną liczbę osobników w populacji. Przykład takiego oblieenia
dla grup krwi M i N #odaje tabela 37.

ł a b e 1 a 39. Obliczenie częstości genów grup krwi M i N w
populacji 1000 osób

Genotypy

MM I MN I NN

Razem

Liczebność osobników ś64 364 1000 Liczba alleli M 1150 Liczba
alleli N 850

179
Ogólnie rzecz biorąc, jeśli mamy 2 allele kodominujące: A i B,
liczebność odpowiednich genotypów oznaczamy odpowiednio przez naA,
#AB, nBB, całko- witą liczbę osób w populacji oznaczymy przez N (N
= naA -#- -nAB -f- -nBB), to wtedy częstość genu A wyniesie:

Bardziej złożona jest sytuacja, kiedy jeden z alleli jest
dominujący, a drugi recesywny. Do ustalenia częstości genów
wykorzystuje się wtedy prawo Hardy'ego i Weinberga.

PRAWO HAftDY'EGO I WEINBEftGA

Jest to podstawowa zależność występująca w genetyce populacyjnej.
Została ona ustalona w 1908 r. niezależnie przez matematyka
angielskiego G. H. Hardy'ego i lekarza niemieckiego W. Weinberga.
Hardy opracował tę zależność w odpowiedzi na pytanie biologa
angielskiego R. Punnetta, który interesował się, czy allele
dominujące w populacji wypierają allele recesywne. Hardy uważał
odkrytą przez siebie zależność za tak banalną, że pracy na ten
temat nie posłał do czasopisma matematycznego, ale ogłosił ją w
ogólnonaukowym piśmie Scien.ce. Potem okazało się, że jest to
podstawowe prawo genetyki populacyj nej. Zasada ta polega na
następującej zależności: jeżeli w populacji krzyżującej się w
sposób losowy w danym miejscu genowym, występują 2 alłele A f a o
częstościach odpowiednio p i q, to stosunki wzajemne liczebności
genotypów można wyrazić następującym wzorem:

%taA : #LAa : %#aa = #7= : 2g7q : q=
innymi słowy, w populacji spełniającej założenia prawa Hardy'ego i
Weinberga częstość genotypu AA wynosi p=, Aa 2pq, an q#. Są to
składniki dobr Le znanego wzoru na kwadrat dwumianu: (p -#- q)z.
Można mieć wątpliwości, czy w populacjach ludzkich dobór seksualny
odbywa się w sposób losowy. Tak oczywiśeie nie jest. Ludzie jednak
przy dobieraniu partnerów seksualnych biorą pod uwagę takie cechy,
jak wzrost, urodę, inteligencję, majątek itd., żadna z tych cech na
ogół nie bywa uwarunkowana genetycznie w sposób prosty. Przy
doborze seksualnym partnerzy nie zwracają na ogół uwagi na to,
jakie są grupy krwi wybranego lub wybranki, jaka jest jego lub jej
wrażliwość na smak fenylotiomocznika itd. Innymi słowy, z punktu
widzenia wielu cech uwarunkowanych genetycznie w sposób prosty
dobór seksualny w populacjach ludzkich jest losowy. Ze względu na
ograniczenia społeczno-kulturowe losowość ta z reguły nie bywa
pełna. Takie ograniczenie losowości wynika np. z zakazów związków

180
kazirodczych obowiązujących w prawie wszystkich kulturach.
Odchylenia od losowości powstające z tej przyczyny są jednak
niewielkie i nie odgrywają istotnej roli, jeżeli populacja jest
dostatecznie duża. Jak wykazuje wiele badań, rozkład Hardy'ego i
Weinberga jest wystarczająco dobrym przybliżeniem zależności między
częstością genów a częstością genotypów w bardżo wie1u przypadkach.
Regułę Hardy'ego i Weinberga można również uogólnić na większą
liczbę alleli niż dwa. Prawo Hardy'ego i Weinberga pozwala na
oznaczenie częstości genów w populacji w różnych warunkach.
Wyobraźmy sobie, że interesuje nas częstość genów fenyloketonurii
w populacji. Częstość tego zaburzenia (dżiedziczenie recesywne)
wynosi ok. 1 na 10000 urodzeń w większości populacji

europejskich. CzęstośE genu fenyloketonur wynosi zatem q = 1 ,
tzn. 10 000 0,01. Częstość genu "dzikiego" wynosi odpowiednio 0,99.
Na podstawie tej reguły można również ocenić częstość heterazygot,
wynosi ona bowiem 2pq, a przy małej częstości genu r#cesywnego p
można traktować jako bliskie jedności. Wtedy część heterozygot _cv
2 p. W przypadku fenyloketonurii częstość ta wynosi ok. 1 : 50,
tzn. 0,02. Znajomość tej zależności ma istotne znaczenie dla
zrozumienia pochodzenia chorób recesywnych w populacji. W ogromnej
większości przypadków osoby chore na choroby recesywne rodzą się ze
związku dwojga heterozygotycznych nosicieli. Z tego punktu widzenia
jasne staje się, jak bezzasadne były postulaty zwolenników eugeniki
negatywnej, domagających się sterylizacji osób chorych na choroby
uwarunkowane genetycznie w celu zapobiegania ich wystąpieniu w
populacji. Tabela 38 przedstawia zależność między częstością
homozygot a częstością heterozygot przy różnych częstościach
występowania homozygot.

'C a b e I a 38. Zw#iązek między częstością homozygot i heterozygot
przy różnych ezęstościach występowania homozygot

CzęstośE homozygot

CzęstośE Stosunek częstości heterozygot heterozygot do homozygot
1:10 1:2,3 4,3:1
1:100 1:5,6 18:1
1:1000 1:16 61:1
1:10000 1: 51 198:1
1:100000 1:159 630:1
1:1000000 1: 501 1998:1

Ze względu na to, że głównym źródłem chorób recesywnych są
heterozygoty, w celu zapobiegania chorobie należałoby sterylizować
nosicieli. Ponieważ każdy z nas jest heterozygotycznym nosicielem
5 do 6 genów odpowiedzialnych za ciężkie choroby, tego typu
działanie wymagałoby steryl:zacji całej populacji. W ten sposób
osiągnięto by wprawdzie zabezpieczenie przed szerzeniem się chorób,
załatwiano by jednak sprawę istnienia ludzkości w ogóle. Jeśli nie
działają czynniki wpływające na odchylenia od zasady Hardy'ego i
Weinberga, takie np., jak mutacja, selekcja, migracja, to częstość
genu w następnym pokoleniu nie ulegnie zmianie i częstości
genotypów w następnym pokoleniu będą takie same. Dlatego też prawo
to niekiedy nosi nazwę równowagi Hardy'ego i Weinberga.

181
Jeżeli dochodzi do zmieszania się dwóch populaeji ł o różnych
ezęstościach genów; to - jeśli krzyżowanie odbywa się w sposób
losowy - już w na- stępnym pokoleniu częstość genotypów będzie
zgodna z prawem Hardy'ego i Weinberga.

POLIMORFIZMY GENEłYCZNE

ł a b e 1 a 39. Niektóre polimorfizmy genetyczne u człowieka

Antygeny krwinek Białkak owicy c e k h Ań yy k Enzymy czerwonych
wątroby

ABO haptoglobiny fosfataza
Se se (cecha wy- (HplS,HplF, kwaśna
dzielania) Hp) dehydrogena-
MNSs _ transferyny za glukozo-
P lPi,Pz) (łfc,łfs, -6-fosfoglu-
Rh TfD) konianowa
Lewis (Le,Le) grupy Gc kinaza
Duffy (G#1,G#z) adenylowa
(Fya,Fyb,Fy) ceruloplazmi- Peptydaza A
Kidd (Jka,Jkb) na (CpA (P
Diego (Die,Dib) CpB,CpC) Pep
Lutheran (Lua, system Gm fosfogluko-
Lub) (Gm'łz, mutazy
Kell (K,k) Gm3,s)
Xg (Xga,Xg) pseudocholi-
noesteraza
surowicy

układ HLA

dehydrogenaza alkoholowa (ADH2, ADH3)

Polimorfizmem g#netycznym nazywamy sytuację, w której w danym
miejscu genowym występują w populacji co najmniej dwa allele, przy
czym częstość każdego z genotypów nie jest mniejsza niż 1 - 2o/o.
Przy takiej częstości genetypów występowanie allela w populacji nie
może być tłumaczone wyłącznie powstawaniem nowych mutantów.
Szczególną rolę w badaniu polimorfizmów odegrało wprowadzenie
różnych metod elektroforezy białek do praktyki badań populacyjnych.
Jak wykazują badania prowadzone w populacjach różnych gatunków,
polimorfizm występuje w ok. 30o/a locż. Jak wykazały badania H.
Harrisa i wsp. nad polimorfizmem białek, średnio co 12 osobnik w
populacji jest heterozygotą dla badanych locż. Jest to podstawą dla
ogromnej zmienności indywidualnej. Na podstawie badania tylko 14
białek stwierdzono, że prawdopodobieństwo, by losowo dobrani z
populacji osobnicy mieli identyczny skład genetyczny wynosi .
Najważniejsze polimorfizmy 35000 genetyczne u człowieka przedstawia
tabela 39.
Niekiedy polimorfizm może mieć istotne znaczenie biologiczne.
Przykładem tego są sytuacje, kiedy różne genotypy mają rozmaite
wartości przystosowawcze. Pouczająca w tym względzie jest sprawa
niedokrwistości sierpowatokrwinkowej i malarii tropikał#ej. Jak
wiadomo, homozygoty genu niedokrwistości sierpowatokrwinkowej
HbS/HbS mają ciężką niedokrwistość he

182
ł a b e 1 a 40. Częstość mutacji u cziowieka '

Cecha Liczba mgtantów na lO amet

Cechy dominujące autosomalne
Achondroplazja 6-13
Aniridia
Dystrofia miotoniczna 8-11
Siatkówezak zarodkowy 6-12
Akrocefalosyndaktylia
Stwardnienie guzow ate 5-15
Neurofibromatoza 44-1Ofl
łorbielowatośE nerek 65-- 120
Cechy reeesy#rne autosomalne
Mikrocefalia 25- 49
Rybia łuska wrodzona 11
Cereidolipofuscynoza - postać mlodzieńeza
5lepota na barwy całkowita
ienylohe!on##ria 25
Cechy sprzężone z e!tro#=iosotnem X
Hemofilia A 32- 57
Hemofilia B 2- 3
Dystrofia.rnie#niowa Duchenne'ti 46-105
Zespół Bloeha i Sulzbergera 6- 20

Mutacje chrorz:osomowe zdarzają się znacznie częściej niż mutacje
genowe. Przykładem może być trisomia 21 występująca z częstością 1
na 700 urodzeń, w ok. 99##o przypadków powstaje ona de #ovo.
Mutacje mogą zależeć od wielu czynników. Jak wisdomo, ryzyko
mutacji chromosomowej, zwłaszeza pQwstającej w wyniku
ńierozłączenia, rośnie wraz z wiekiem matki, ryzyko niektórych
mutacji genowych rośnie z wiekiem ojca. łnnym czynnikiem tnogącym
prowadzić do odc:hylenia od równowagi Hardy'ego i Weinberga jest
migracja. Wpływy migracji mogą być rozmaite. Tak np., jeże?i
migrują z populacji osoby cechujące się naj?epszym zdrowiem, to w
pop#:lacji, w której występuje częsta choroba genetyczna,
##vłaszeza dominująca, może dojść do wzrastu ezęstoś" tego genu. Z
drugiej strony procesy migracyjne prowadz.# do rozpa#u grup
izolowanych i do zmniejszenia wplywu spokrewnienia na częstość
występowania cechy, a także do zmniejszenia odchylającego dzialania
dryfu na częstość genóvr. Kolejnym czynnikiem wpływającym na
odehylenie od równowagi genetycznej jest selekeja. Działa ona
wtedy, kiedy różne genotypy mają rozmaite przystosowanie
biologiczne mierzone liczbą posiadanego potomstwa. #'Vspółczynnik
selekeji jest dopełnieniem do jedności współezynnika przystosowania
biologicznego (s = 1 - f). Proces selekeji działa odmiennie w
zależności od tego, #y chodzi o cechy dominujące, czy recesywne;
selekeja działa znacznie wolniej na częstość genów cech recesywnych
(ryc. 89). Należy zaznaczyć, że selekeja m#że działać w każdej
fazie cyklu życiowego organiżmu. Może zatem od#ziaływać na
twoz~zenie gamet, na ich przeżycie. na tworzenie się zygoty, rozwój
płodu, przeży"e noworodków, rozwój w okresie postnatalnym i
##łreszcie na okoliczności związane z prokreacją. Okoliczności
zewnętrzne mogą wpływać na działanie selekeji w różnych stadiach
jej rozwoju. Tals np. przed wprowadzeniem insuliny osoby chore na
cukrzycę młodzieńezą podlegały ostrej selekeji. Odporność na
choroby zakaźne była

184
Ryc. 89. Wpływ selekeji na czgstość cechy dominującej (linia \
ciągła) i recesywnej (linia przerywana). Wspbłezynnik selekeji
wynosi 100%. Cecha dominująca ó 0,8 ## zostaje wyeliminowana po
pierwszym pokoleniu, częstośE cechy recesywnej zmniejsza się
powołi. # 0;6 \\ -u \

0,4

0,2

0
1 2 3 4 5 6 1 8 9 t0
Pokolenia

ważnym czynnikiem selekcyjnym, zwłaszeza przed wprowadżeniem
antybiotyków. Powyżej była mowa o przypadkach, w których homozygoty
i heterozygoty mają różnokierunkowe wartości przystosowaweze. W
sytuacji, w której homozygota jest dotknięta ciężką chorobą, a
heterozygota ma z różnyeh przyczyn podwyższony wskaźnik
przystosowania biologicznego, selekeja może dżialać w kierunku
utrzymania częstości genów w populacji, mimo że cecha wywołana
przez ten gen jest szkodliwa. Mogą się zdarzać i odmienne sytuacje,
takie np., w których selekeja działa nie przeciw homozygotom, ale
przeciw heterozygotom. Przyk#adem tego jest grupa krwi Rh.
Heterozygoty obciążone są ryzykiem konfliktu serologicznego. W tej
sytuacji ciśnienie selekcyjne dąży do zmniejszenia częstości
heterozygot w populacji. W populacjach niewielkich występują
fluktuacje losowe w częstości poszezególnych genów. Zjawisko to
nosi nazwę dryfu genetycznego. Może ono prowadzić do istotnych
odehyleń od pierwotnej częstości genów. Przykładem działania dryfu
jest niezwykle duża częstość achromatopsji (autosomalnej recesywnej
zupełnej ślepoty na barwy) na wyspie Pingelap na Oceanie Spokojnym.
W końcu XVIII wieku na wyspie tej w wyniku huraganu wyginęła prawie
cała ludność; pozostało ok. 30 mieszkańców. Przypuszeza się, że
ówezesny wódz ludności wyspy był heterozygotą pod względem
achromatopsji. Miał on kilka żon i wiele dzieci. Jeśli przyjąć tę
hipotezę, wskutek dryfu częstość genu wzrosła z pierwotnej wartości
1,4o/o do 23o#o w połowie XX wieku. Istotną rolę w procesach dryfu
odgrywa zjawisko zwane efektem założyciela, ponieważ wystąpienie
genu u jednego z członków populacji wyjściowej może losowo
doprowadzić do znaeznej częstości genu w następnych pokoleniach.
Przypuszeza się, że ze zjawiskiem dryfu wiąże się duża częstość
niektórych genów w populacjach izolowanych, nie zawsze
geograficznie, ale niekiedy kulturowo. Tak np. częstość choroby
Taya i Sachsa i niektórych innych lipidoz jest wielokrotnie większa
u Żydów aszkenazyjskich, którzy mieszkali w Europie Środkowej i
Wsehodniej niż u reszty ludności tych krajd# czy Żydów innego
pochodzenia. Przypuszeza się, że ta niezwykle duża częstość genu (i
choroby) wywo#ana jest fluktuacją przypadkową, ehoć nie można wyklu

185
czyć, że heterozygoty tych ciężkich chorób miały jakieś przewagi
biologiczne, mogły być np. bardziej odporne na gruźlicę, częstą w
skupiskach gett. W mia- rę rozpadu grup izolowanych i wzrostu
liczebności populacji zjawiska dryfu za- nikają.

SPOKHEWNIENIE W POPULACJI

Jednym z czynników zaburzających równowagę Hardy'ego i Weinberga
jest spokrewnienie w populacji. Wzrost częstości małżeństw między
krewnymi nie wpływa sam przez się na częstość genów, wpływa
jednakże na częstość genotypów, zwiększa mianowicie częstość
homozygot w populacji. Miarą spokrewnienia jest współczynnik
wsobności. Jest to prawdopodobieństwo, że w da

#_ 1 _
F 66 F 2Ś6
4

Ryc. 90. Rodowody przedstawiające niektóre przykłady związków
krewniaczych. Wartość F odnosi się do potomstwa ze związku
zaznaczonego linią podwójną; A - kuzynowie z pierwszej linii, B -
kuzynowie z drugiej linii, C - kuzynowie z trzeciej linii, D -
podwójni kuzynowie z pierwszej linii, E - brat i siostra.

nym miejscu genowym wystąpi homozygotyczność wywołana tym, że oba
geny pochodzą od wspólnego przodka. Współczynnik wsobności oznacza
się na ogół przez F. Współczynnik wsobności u dziecka zrodzonego ze
związku między 1
wujkiem a siostrzenicą wynosi -, u dziecka kuzynów z pierwszej
linii

1 1
-, u dziecka kuzynów z drugiej linii - (ryc. 90).
16 64
W warunkach częstego występowania małżeństw spokrewnionych
przeciętne F w populacji będzie większe od zera. Częstość genotypów
AA wynosi wtedy pz --# Fpq, częstość genotypów aa: q2 -f- Fpq,
częstość heterozygot natomiast: 2pq - 2 Fpq. W niektórych
populacjach częstość małżeństw spokrewnionych, a zwłaszcza z
kuzynami pierwszej linii, była dość duża. Rzutowało to również na
częstość

186
występowania chorób recesywnych. W miarę przemian kulturowych i
spadku przeciętnego współeżynnika spokrewnienia zmniejsza się
również częstość chorób recesywnych. Największy stopień
spokrewnienia występuje u człowieka w przypadkach kazirodztwa. U
dzieci zrodzonych ze związków kazirodezych jest wyraźnie zwiększona
częstość chorób recesywnych, a jak sądzą niektórzy, również i
niektórych zaburzeń uwarunkowanych wieloczynnikowo.

GENEłYKA POPULACYJNA I EWOLUCJA

Zasadniczą rolę w procesie ewolucji odgrywa współdziałanie między
mutacjami a selekeją. Dokładniejsze wejrzenie w proces ewolucji
stało się możliwe dzięki rozwojowi metod biologii molekularnej.
Zastosowanie ich pozwoliło na analizę rozwoju ewolucyjnego różnych
białek o istotnym znaczeniu biologicznym. Szezególnie ważne badania
dotyczyły takich białek, jak cytochrom C i hemoglobina. Rycina 91
przedstawia ewolucję cytoehromu C i wskazuje liczbę substytucji
aminokwasowych w rozwoju od grzybów do cżłowieka. Jednym z
mechanizmów mających znaczenie w ewolucji są duplikacje występujące
w poszezególnych genach. Duplikacje te sprzyjają powstawaniu
niesymetrycznych przekrzyżowań (crossing over). Badania nad
niektórymi białkami wykazują, że odgrywają one rolę również u
człowieka. Przykładem tego jeśt haptoglobina człowieka. Rycina 92
pokazuje rolę tych procesów w powstawaniu różnych wariantów
haptoglobiny. Badania nad ewolueją molekularną doprow"dziły do
pewnych nowych koncepeji dotyczących mechanizmów e#volucji. Według
tradycyjnych poglądów ewolucjonistycznych ogromna więkśzość mutacji
jest szkodliwa i jest szybko eliminowana działaniem selekeji.
Rz"dko zdarza się mutacja korzystna dla gatunku, która może być
lub.może nie być podtrzymywana przez selekeję. Badania nad
substytucjami aminokwasówymi zrodziły przypuszezenia, że w ewolucji
molekularnej odgrywają również rolę mutacje neutralne, mutacje,
których wartość przystosowaweza jest bliska zeru. Utrwalenie t"kich
nowych mutacji jest wynikiem dryfu genetycznego. W świetle tych
koncepeji procesy losowe odgrywałyby znacznie większą rolę, niż
dotąd przypuszezano. Spór pomżędzy selekejonistami a neutralistami
nie jest dotąd rozstrzygnięty, wydaje się, że w ewolucji mogą mieć
znaczenie oba wspomniane mechanizmy. W dyskusjach nad rozwojem
współezesnej cywilizacji nierzadko spotyka się stwierdzenia, że
postęp medycyny doprowadzi do eliminacji doboru naturalnego.
Twierdzenia te nie są całkowicie uzasadnione. Po pierwsze, selekeja
działa w różnych fazach życia organizmu i selekeja realizująca się
w okresie prenatalnym niewiele zmienia się pod wpływem postępów
medycyny. Istnieją dowody na to, że selekeja w stosunku do
niektórych cech uległa osłabieniu. Dotyczy to np. cukrzycy,
krótkowzroczności itd. Należy pamiętać jednak o tym, że rozwój
medycyny, opróez rozluźnienia niektórych rodzajów selekeji, może
prowadzić do zaostrzenia selekeji wywieranej na niektóre geny
szkodliwe. Przykładem tego jest omawiany powyżej polimorfizm
zrównoważony dotyczący niedokrwistości sierpowatokrwinkowej i
malarii tropikalnej. Postęp medycyny, eliminacja pełzaka malarii
prowadzi do zmniejszenia częstości genu hemoglobinopatii S. Tak
więc wpływ rozwoju medycyny na rozmaite częstości genowe nie jest
bynajmniej jednokierunkowy. Postęp medycyny może mieć zarówno wpływ
dysgeniczny, jak i eugeniczny.

187
40 ,2 #

35

# # -1l

Y # O L

#c 30
# 20
13 g 4

# 75 11
1S #O

15 515
9 8 6
11

1 4 1

N r
# d

- O

# #
# U # # o L
o E tl Ó L Y
aob # b # d c "
# #" ć.ó #,ó c # d #.n #< # ś Q, ó,c a n
# 'a c u u # # c `# - c # # r# # u d Q' c a, # -c #' # # b 0 # a#
> d # o # o > C ##~łN-N-NVYY 0.Y#Y.#UlOYŻ U ł
#.Rezkrę-
Grzyb# # # #vce Strunowce

Hyc.: 91. Ewolucja cytochromu C. Na ltażdym odcinku zaznaczono
lfczbę podsta#vień aminokwasowych, które zaszły w czasie
odpowiednich zmian ewolucyjnych (modyfikaeja wg Margoliasha).

Należy zwrócić również uwagę na to, że ńiektóre procesy #ysgeniczne
związane z postępem medycyny są niezwykle powolne. Można założyć
np., że stosowane obecnie postępowanie zapobiegawcze dotyczące
fenyloketonurii likwiduje zmniejszenie przystosowania
biologicżnego, występujące w tej chorobie. Dotąd na ogół ludzie
chorzy na fenyloketonurię najczęściej nie mieli po188 HplF HplF

HP2 Mutacja

HplS HplS
a b

Ryc. 92. Duplikacja genów haptoglobiny w procesie ewolucji: a -
allele haptoglobiny HPlF i HPls; b - nierówne crossing-over między
HplF i fioss p# jako sposób powstania H (wg Smithiesa).

tomstwa. Jeżeli teraz liczba potomstwa osób z fenyloketonurią
będzie taka sama jak w populacji kontrolnej, to można orzec, że
przestaje działać selekcja prze"vr fenyloketonurii, nie zostają
natomiast wyeliminowane mutacje w kierunku tego zaburzenia. Tak
więc zostaje zaburzona równowaga między mutacją a selekcją,
częstość zespołu będzie rosła z pokolenia na pokolenie. Gzęstość
genu fenyloketonur wynosi obecnie ok. 1 na 100. Można obliczyć,

że do podwojenia tej częstości, to znaczy osiągnięcia q =-,
niezbędne będzie 1
50

100 pokaleń, tzn. 3000 lat. Widać zatem, jak powoine są tutaj
procesy dysgeniczne. Można twierdzić, że wzgląd na nie nie powinien
wpływać na formułowanie zadań polityki służby zdrowia w tej
dziedzinie.

PODSUMOWANIE

Genetyka populacyjna zajmuje się zachowaniem się genów w
populacjach. Podstawowym pojęciem jej jest częstość genu,
podstawowym prawem zasada Hardy'ego i Weinberga. Zasada ta ustala
stosunki między częstościami genów a częstościami genotypów w
populacji krzyżującej się w sposób losowy. W populacji takiej
częstość poszczególnych genotypów jest prostą funkcją częstości
genów (nAa : n,na : lZaa = p= : 2pq : q=). W populacji znajdującej
się w równowadze częstość genu nie ulega zmianie z pokolenia na
pokolenie. Zasada Hardy'ego i Weinberga pozwala na ocenę ezęstości
genu na podstawie oceny częstości genotypu recesywnego. Głównym
źródłem homozygot w populacji są heterozygoty. Podstawowymi
czynnikami odpowiedzialnymi za odchylenia od równowagi genetycznej
są: mutacja, migracja, selekcja, spokrewnienie. Różnice w
przystosowaniu biologicznym różnych genotypów mogą tłumaczyć
występowanie w populacji polimorfizmów, m.in. polimorfizmu
zrównoważonego. Postęp cywilizacji może wpływać zarówno na
osłabienie, jak i na zaostrzenie selekcji naturalnej. XII.
Immunogenet#ka

A#na Czlon,ko#wska

Odpowiedź immunologiczna powstająca w wyniku kontaktu organizmu z
antygenem może przejawiać się jako reakcja humoralna lub komórkowa.
Limfocyty i makrofagi biorą udział w procesach odpornościowych.
Odpowiedź immunologiczna humoralna związana jest z wytwar'Laniem
przeciwciał, których obecność można wykazać w surowicy krwi i
płynach ustrojowych. Pod wpływem stymulacji antygenowej małe
limfocyty B przekształcają się w plazmocyty, zdolne do syntezy i
wydzielania przeciwciał. Reakcje immunologiczne typu komórkowego
związane są z pojawieniem się uczulonych limfocytów T. Wytwarzają
one mediatory reakcji immunologicznych (limfokiny) lub biorą
bezpośredni udział w reakcjach cytotoksycznych. Ten typ odpowiedzi
immunologicznej związany jest z powstaniem nadwrażliwości typu
późnego, a więc reakcji, takich jak np. nadwrażliwość kontaktowa,
odrzucanie przeszczepu, reakcja tuberkulinowa. Funkcjonowanie
układu immunologicznego determinowane jest przez odrębne grupy
genów: 1. Geny kodujące wolne immunoglobuliny oraz receptory
immunoglobulinowe limfocytów B. 2. Geny wchodzące w skład głównego
układu zgodności tkankowej. Warunkują one rozpoznawanie komórek
układu immunologicznego między sobą i ich różnicowanie. 3. Geny
kodujące receptor dla antygenów na limfocytach T.

GENEłYCZNA KONłROLA SYNłEZY IMMUNOGLOBULIN

BUDOWA IMMUNOGLOULIN

Podstawową jednostką immunoglobuliny jest tetramer składający się
z dwóch łańcuchów ciężkich (heavy chain - H), tej samej klasy, oraz
dwóch identycznych łańcuchów lekkich (light chain - L) tego samego
typu. Powiązane są one ze sobą za pomocą wiązań dwusiarczkowych
(ryc. 93). Masa cząsteczkowa łańcucha ciężkiego wynosi 55 000 - 72
000 w zależności od klasy, a w jego skład wchodzi ok. 440
aminokwasów. Istnieje 5 klas łańcuchów ciężkich: gamma, alfa, mi,
delta, epsilon. Masa cząsteczkowa łańcucha lekkiego wynosi 23 000,
składa się on z 211 - 221 aminokwasów. Istnieją dwa typy łańcuchów
lekkich: kappa i lambda. Klasa immunoglobuliny określana jest przez
rodzaj łańcucha ciężkiego. U człowieka immunoglobulina klasy IgG ma
łańcuch gamma, klasy IgM

190
tahcuch lekki
CzęśE hiperzmierma

VL

CL
Łań ciężl" cięż
q5 s S
CH# --5-s-- Część hiperzmierma
-s-s - Czgść zowia5own Czgś E wiqżqea dopetniacz C 2
Mos&i H #, Wg9ta#adon dwusiarczkowe

CH3

Ryc. 93. Schemat budowy cząsteczkI immunoglobuliny klasy G (wg
Benacerrafa i Unanue 19?9).

łańcuch mi, klasy IgA - alfa, klasy IgD - delta, klasy IgE -
epsilon. Cząsteczka immunoglobuliny każdej klasy zawiera parę
identycznych łańcuchów ciężkich oraz parę identycznych łańcuchów
lekkich. Charakterystyka i rola poszczególnych klas immunoglobulin
podane są w tab. 41.

ł a b e 1 a 41. Charakterystyka Immunoglobulin człowieka

Klasa Stężenie w Masa Okres pół- Łańcu- Lańcu- Charakterysurowicy
cząsteczkowa trwania chy lek- chy cięż- styczne m /100 ml) (dni)
kie kie właściwości l g

IgG 900-1800 160 000 18-23 K i L gamma Precypityny Antytoksyny
Wiązanie do- pełniacza Późne prze- ciwciała 5-6,5 K i L alfa
Ochrona po- IgA 156--294 170 000 wierzchni i polimery K i L mi
Aglutyniny
IgM 67-145 960 000 5 Opsoniny Lizyny Wiązanie dopełniacza Wczesne
przeciwciała

IgD 0,3-40 184 000 2,8 K i L delta Nieznane IgE 10-130 188 105 2,3
K i L epsilon Reaginy

Według Roitta, 1978.

Każdy łańcuch zarówno "ężki, jak i lekki składa się z części
zmiennej V (variable), stanowiącej część N-terminalną łańcucha,
oraz z części stałej C (constant), stanowiącej część C-terminalną
łańcucha. Część zmienna zawiera od 100 do 120 reszt aminokwasowych
łańeucha. Decyduje ona o swoistości przeciweiała i w jej obrębie
znajduje się miejsce wiązania antygenu. W części zmiennej istnieje
część hiperzmienna, w której zmiennośE sekwencji aminokwasów jest
szczególnie duża. Pozostałą część oticinka zmiennego można
zaszeregować w poszczególne podklasy, i tak: łańcuch kappa ma 4
podklasy, a łańcuch lambda - 5 podklas. Każdy łańcuch dzieli się na
regiony (domeny) zawierające po ok. 110 aminokwasów. Około 60
aminokwasów każdego

191
regionu tworzy pętle, połączone mostkami dwusiarczkowymi. Łańcuchy
lekkie mają dwie takie pętle, łańcuchy ciężkie gamma i alfa -
cztery, a mi, epsilon i delta - pięć. Każdy region warunkuje jedną
z funkcji biologicznych przeciwciała. Regiony w obrębie VL (część
zmienna łańcucha lekkiego) i Vc (część zmienna łańcucha ciężkiego)
tworzą miejsca wiązania deterxninant antygenowych. Regiony CHs i CL
mają prawdopodobnie działanie stabilizujące, regiony CH# i CHs
odpowiedzialne są za wiązanie dopełniacza i zdolność przyłączania
do receptorów komórki. Cząsteczka immunoglobuliny jest rozbijana
przez enzymy proteolityczne na fragmenty o różnych właściwaściach
biologicznych. Pod wpływem papainy cząsteczka ulega rozbiciu na 3
fragmenty. Dwa z nich nazywają się wiążącymi antygen, czyli Fab
(fragment antigen binding), mają one masę cząsteczkową 45000.
Trzecim jest fragment Fc, ulegający krystalizacji (fragment
crystalizable) o masie cząsteczkowej 55 000. Immunoglobuliny klasy
IgG, IgD i IgE są cząsteczkami monomerycznymi. Cząsteczka IgM jest
pentamerem. Struktura polimeryczna IgM tworzy się przez wiązania
dwusiarczkowe i polipeptyd łączący J. IgA występuje w dwóch
zasadniczych formach molekularnych. W surowicy krwi występuje w
formie monomerycznej, natomiast w płynach sekrecyjnych w formie
dimeru. Dwie cząstki IgA są wiązane przez polipeptyd łączący J i
tzw. cząstkę sekrecyjną, charakterystyczną dla IgA.

DEłERMINANłY ANłYGENOWE IMMUNOGLOBULIN

Cząsteczka immunoglobuliny jest białkiem, w związku z tym ma ona
wiele determinant antygenowych. W zależności od ich charakteru
wyróżnia się determinanty izotypowe, allotypowe i idioty#owe (tab.
42). Izotypia. Wszystkie łańcuchy ciężkie oraz łańcuchy lekkie
zawierają wspólne determinanty antygenowe obecne u wszystkich
osobników danego gatunku. Określane są one mianem determinat
izotypowych. Surowica królicza skier4- wana przeciwko determinancie
izotypowej łańcucha ciężkiego będzie swoiście rozpoznawała
cząsteczki IgG obecne u wszystkich ludzi. Allotypia. Determinanty
antygenowe w obrębie łańcuchów ciężkich lub lekkich, które znajdują
się tylko u części populacji danego g#atunku, nazywa się
allotypowymi. Na przykład łańcuch kappa z leucyną w pozycji 191 ma
determinantę allotypową InV2, a łańcuch ten z waliną w tej samej
pozycji - determinantę InV3. U człowieka zostało zidentyfikowanych
w obrębie łańcucha gamma ok. 20 allotypowych determinant. Określane
są one mianem znaczników (markerów) Gm i są obecne głównie we
fragmencie Fc. Znaczniki Gm obecne są tylko w cząsteczce
immunoglobuliny klasy IgG. W przeciwieństwie do tego czynnik Km
(określany dawniej jako InV) obecny jest w łańcuchu lekkim kappa
każdej z klas immunoglobulin. Allotyp Am stwierdzony jest tylko w
obrębie subklasy IgA2. Znaczniki allotypowe zostały również
stwierdzone u królikó## i myszy. Podlegają one kontroli genetycznej
przez allele kodominujące. Idiotypia. Idiotypowe determinanty
antygenowe powstają w wyniku szczególnej konfiguracji aminokwasów
tworzących miejsca wiązania antygenów i zlokalizowane są w części
hiperzmiennej. Determinanty idiotypowe stwierdza się również na
powierzchni limfocytów B i T - jako część receptora dla antygenu,
jak również na produktach wydzielanych przez te komórki.

192
ł a b e 1 a 42. ZmicnnośE e#- obrębic immunoglobutin

VH/VL CHICL

_I I Idiotyp Izotyp Izotyp
I I Hiperzmien- Allotyp nośE #wiązanie
antygenu)

łyp m en- ftozpowszechnienie Odmiana Lokalizacja Przykłady

Izotypia Wszystkie odmiany Klasy Cx IgM,IgE
obecne w surowicy Subklasy Cx IgAl,IgA2 u normalnych Typy CL
osobników. Podtypy CL
Podgrupy Vx/VL
Allotypia Alternatywne ior- Allotypy głównie Gm grupy (czło-my:
genetycznie Cx/CL wiek) b4,b5,b6, uwarunkowane, czasami b9(królicze
łań-nieobecne u wszy- VH/VL cuchy lekkie) stkich osobników.
Idiotypia Specyficzne dla Idiotypy obszar Prawdopodobnie każdej
cząsteczki zmienny jeden lub więcej immunoglobuliny. hiperzmiennych
obszarbw tworzą- cych miejsce wią- zania antygenu

Według Roitta, 1978.

Wykry"e swoistości idiotypowej i reakcji kizyżowych, w których
biorą udział idiotypy, dało Jernemu podstawę do zaproponowania
teorii sieciowej regulacji odpowiedzi immunologicznej, a następnie
modyfikacji tej teorii przez innych badaczy.

GENY ODPOWIEDZIALNE ZA SYNłEZĘ PRZ#CIWCIA#

W organizmie ludzkim, podobnie jak zwierzęcym, mogą być
syntetyzowane przeciwciała przeciwko nieżliezonej liczbie
antygenów. Każde przeciwciało ma odrębną swoistość, a więc budowę.
Z wszystkich teorii tłumaczącyeh, w jaki sposób dochodzi do tak
dużej zmienności w obrębie przeciwciała, najpopularniejsze były,
ale obecnie mają już tylko znaczenie historyczne, teorie
instruktażowa i selekcji klonalnej. Według teorii instruktażowej
podstawowe znaczenie w ukształtowaniu cząsteczki immunoglobuliny
miał mieć antygen, który spełniałby rolę matrycy. Cząsteczka
immunoglobuliny po zetknięciu się z antygenem przybierałaby
określony kształt. Teoria ta upadła wtedy, gdy okazało się, że
specyficzność prze"wciała nie zależy od konfiguracji białka, ale od
sekwencji aminokwasów.

13 - Zarys genety# 193
01 #012# rł 1 # H 4 _ # #NA' :in# '3 L V1L V2 L V3 J 1 2
zarodkowej ge#y CH

L V1 L V202 3 4 #`#A limfocyta B funkcjonalny gen VD J

Ryc. 94. W skład egzonu (VDJ genu) zlokalizowanego w loci łańcucha
ciężkiego wchodzą trzy segmenty które koduje region VH. Gen VDJ
składa się z jednego spcśród kilkuset genów V, jednego spośród
dwunastu segmentów D i jednego z czterech segmentów J. Przykład
ilustruje jedną spośród wielu tysięcy możliwych ;rekombinacji (wg
Roitta i wsp. 1985).

Według teorii selekcji klonalnej organizm miał wytwarzać wszystkie
prze#ciwciała, niezależnie od tego, czy uprzednio był kontakt z
danym antygenem, :czy nie. Przeciwciała te miały występować w
minimalnych ilościach i dopiero po kontakcie z antygenem
następowałoby powstanie kompleksu, który stymulowałby syntezę
specyficznego przeciweiała. Teorię tę rozwinął później Burnet,
który uważał, że synteza specyficznego przeciwciała odbywa się na
poziomie komórkowym. Obecnie przyjmuje się, że olbrzymia zmienność
w zakreśie cząsteczki immunoglobulin uwarunkowana jest
polimorficznym układem genów kodują#cych łańcuehy ciężkie i lekkie.
Strukturalne geny immunoglobulin umiejscowione są w trzech nie
powiązanych ze sobą autosomalnych locż (zwane również
translokonami): dla łań-cucha lekkiego lambda, dla łańcucha
lekkiego kappa i dla łańcucha ciężkiego #(u człowieka leżące
odpowiednio na chromosomie 22 2 i 14). Loeż te określane

-są jako złożone, ponieważ zawierają liczne geny kodujące fragmenty
DNA #(egzony) poprzedzielane nie kodującymi sekwencjami DNA
(introny).

Część zmienna łańcucha lekkiego kodowana jest przez dwa geny: V i
J (joining - łączący), a łańcucha ciężkiego przez trzy geny: V, D
(diversity - różnorodny) i J. Do każdego z genu V przylega gen L
(leader) kodujący odcinek niezbędny w czasie transportu
przeciwciała przez błonę.

Część stałą łańcuchów lekkich koduje gen C kappa albo C lambda, a
łańcu,chów ciężkich geny C dla poszczególnych typów immunoglobulin.
W procesie modyfikacji potranskrypcyjnej dochodzi do uformowania
się fragmentu RNA kodującego jeden łańcuch ciężki, zbudowany z
fragmentów #VDJC, lub lekki, zbudowany z fragmentów VJC. Tak więc
jeden łańcuch ciężki kodowany jest przez jeden spośród kilkuset
genów V, jeden spośród `kilkdziesięciu genów D, jeden spośród
kilku genów J i gen C (ryc. 94). Zmiana w powiązaniu między genami
kodującymi część zmienną a genami #kodującymi część stałą prowadżi
do syntezy przeciwciał o tej samej specyficzności, ale należących
do odmiennych klas i podklas. Zjawisko to, zwane przełączaniem klas
immunoglobulin, polega na zmianie wytwarzanej przez dany klon
komórkowy immunoglobuliny, np. IgM na IgG, bez zmiany
syntetyzowanej części zmiennej łańcucha ciężkiego. Niedojrzałe
limfocyty B wykazujące ekspresję IgM pod wpływem bodźca
antygenowego mogą różnicować śi# do komórek plazmatycznych.
wytwarza#ących i wydzielających przeciwciała w dużych ilościach.
Liczne badania wyka2ały, że limfocyty B w trakcie różnicowania
przełączają, czyli zmien?ają eks

i94
presję częś" stałej łańcucha ciężkieg# bez zmiany części zmiennej.
Proces przełączania nie obejmuje łańcucha lekkiego, którego
ekspresja pozostaje niezmieniona. Ze względu na niewystępowanie
zmian w częściach zmiennych cząsteczki immunoglobuliny swoistość
antygenowa przeciwciała podczas przełączania klas zostaje
utrzymana. Zjawisko przełączania klas może zależeć od delecji
odcinków DNA zawierających geny #la części stałych łańcuchów
ciężkich, co w rezultacie prowadzi do ekspresji kolejnych genów CH.
Wyłączanie alleliczne w zakresie allotypii. Znaczniki allotypowe
obecne w obrębie cząsteczki immunoglobizlin są determinowane przez
allele kodominujące. Dziedziczenie allotypii podlega prawom Mendla.
Ekspresja allotypii na poziomie komórki podlega zjawisku
określanemu mianem wyłączenia allelicznego (allelić exclusion).
Homozygota ma pewną determinantę allotypową w obrębie wszystkich
cząsteczek immunoglobuliny, np. klasy IgG, natomiast u heterozygoty
ten marker będzie występował tylko na ok. połowie cząsteczek
krążących IgG. Komórki plazmatyczne zdolne są bowiem do syntezy
tylko jednego łańcucha z jednym znacznikiem allotypowym, mimo że
komórka ma dwa geny kodujące dwa różne znaczniki allotypowe. Jeden
z genów pozostaje nieaktywny. Zjawisko wyłączania allelicznego w
przypadku immunoglobulin jest jedynym przykładem tego fenomenu
zachodzącym w zakresie chromosomów auto= somalnych. Zjawisko to
było uprzednio znane jedynie w przypadku cech ko= dowanych genami
w chromosomach płciowych. W komórkach somatycznych potomstwa
żeńskiego jeden z chromosomów X ulega inaktywacji we wczesnym
okresie rozwoju embrionalnego. Ten nieaktywny chromosom może
pochodzić zarówno od matki, jak i ojca. Wydaje się, że zjawisko
wyłączania allelicznego też następuje przypadkowa i utrzymuje się
w całym potomstwie danej komórki. Nie wiadomo, czy wyga= szanie
aktywności poszczególnych genów następuje na poziomie
chromosomalnym, czy też na poziomie selekcji allotypu. Komórki
syntetyzujące przeciw= ciała u osób heterozygotycznych są więc
mozaiką fenotypową. Różnorodność w zakresie części zmiennej
łańcucha immunoglobuliny. Według teorii selekcji klonalnej komórka
jest pobudzona do syntezy przeciwciał przez określony antygen.
Jednakże problem, w jaki sposób zakodowana jest informacja
pozwalająca na syntezę takiej nieograniczonej liczby przeciwciał,
nie jest wyjaśniony. Za spećyficzność przeciwciała odpowiedzialna
jest część zmienna łańcuchów. a zwłaszcza część hiperzmienna.
Wysunięto wiele teorii tłumaczących powstanie niezliczonej liczby
miejsc wiążących antygen. Teoria lin zarodkowej (wielogenowa)
zakłada, że w czasie rozwoju filogenetycznego następowała kolejna
duplikacja genów, która doprowadziła stopniowo do wykształcenia
przeciwciał o takiej budowie, jaką obserwuje się u człowieka.
Jednakże bardzo często nie udaje się wykazać dziedzicznego
przekazywania genów części zmiennej. W ostatnich latach wykazano,
że mutacje somatyczne powstałych po rearanżacji genów
immunoglobulinowych mają ważne znaczenie w dodatkowym zwiększaniu
różnorodności przeeiwciał. Mutacje somatyczne obejmują mutacje
punktowe, konwersje genu lub powstanie nowego genu VH lub VL.
Mutacje somatyczne są charakterystyczne głównie dla wtórnej
odpowiedzi immuno= logicznej. Inną możliwością jest rekombinacja
somatyczna. W części genomu zachodzi intensywna wymiana i
przetasowanie odcinków genów przez rekombinacjęDNA. Obecnie uważa
się, że wszystkie te trzy wyżej wymienione mechanizmy biorą udział
w procesie prowadzącym do różnorodności przeciwciał.

195
.#NłYGENY GI#UPOWE

Pierwsze #rupowe antygeny tkankowe zostały opisane przez
Landsteinera na początku obecnego stulecia. Badania na układami
grupowymi krwinek czerwonych stały śię podstawą do poznania wielu
tkankowych antygenów grupowych znajdujących się nie tylko na
krwinkarh czerwonych, ale i na powierzchni innych koxnórek.
Wszystkie one podlegają kontroli genetycznej i zdolne są do
wywoływania reakcji immunologicznych.

'ł a b e 1 a 43. Układy grupowe krwi u człowieka

Rok odkrycia # Układ # Najczęstsze antygeny lub grupy

1900 ABO AI,Az,B,0
1927 MNss M,N,S,s
1927 0 pl,px
1939 Rh D,C,c,E,e
1945 Lutheran Lua,Lub
1946 Kell K,k
1946 Levis Lea,Leb
1950 Duffy Fy#,Fyb
1951 Kidd Jka,Jkb
1954 Diego Dia,Dib
1956 Cartwright Yta,Ytb
1956 I I,i
1962 Xg
1965 Dombrock Doa,Dob
1965 COltOn COa,COb

#1#edług Mohna, 1979.

-#GRIłpy KRWI

##Człowiek ma wiele ńiezależnych od siebie układów grupowych
krwinek czerwonych. Każdy z tyeh układów zawiera swoiste antygeny
uwarunkowane .albo allelami zajmującymi jedno miejsce genowe albo
całymi zestawami genów zajmujących blisko siebie leżące locż. Z
wszystkich układów grupowych krwi największe znaczenie z punktu
wi;dzenia klinicznego mają układ ABO i Rh. Odgrywają one ważna rolę
w transfuzjologii i są najczęstszą przyczyną zespołów
hemolitycznych. Układ AB0. Wyróżnia się on spośród innych układów
grupowych tym, że przeciwciała przeciw antygenom tego układu
stanowią stały składnik surowicy krwi (izoprzeciwciała). Na
podstawie obecności na błonie krwinek dwóch antygenów (A i B) oraz
po stwierdzeniu w surowicy przeciwciał skierowanych do tych
antygenów zostały wydzielone cztery grupy układu AB0. Układ ABO
dziedziczy się według praw Mendla. Jest on warunkowany genami
allelicznymi. Ten typ dziedżiczenia określany jest mianem allelizmu

ł a b e 1 a 44. Układ grupowy ABO

Genotyp Fenotyp Przeciwciała

00 0 anty-A, anty-B AA, AO A anty-B BB, BO B anty-A AB AB

-iss
wielukrotnego. Geny A i B są daminujące w stosunku do genu 0 i
kodominujące w genotypie AB. Prowadzi to do powstania 6 różnych
genotypów. Częstość występowania poszezególnych grup krwi w różnych
grupach rasowych jest różna. Bud#wa biochemiczna antygenów A i B
jest dośe dobrze pomana. Antygeny te mogą być wyizolowane z krwinek
czerwonych i znajdują się w dwóch frakejach: rozpuszezalnej w
alkoholu i rozpuszezalnej w wodzie. We frakeji rozpuszezalnej w
alkoholu są obecne glikosfingolipidy, a w rozpuszezalnej w wodzie
gl:koproteiny zawierające dużą ilość cukrów. Mimo że cząsteczki
zawarte w obu frakejach mają odmienną burlowę, charakteryzuje je
bardzo zbliżona lub identyezna swoistość antygenowa i są
uwarunkowane tymi samymi allelarni. Specyficzność antygenowa jest
wynikiem obecności cukrów zajmujących najbardziej powierzehowne
części makrocząsteczek. W ślinie zarówno osób grupy 0, jak i osób
grupy A i B znajduje się substancja określana mianem H. Uważa się,
że jest ona prekursorem substaneji A i B. Badania struktury
glikoproteinowych determinant warunkujących specyficznośe
cząsteczek A. B i H doprowadziły do stwierdzenia, że w loeus A B i
H kodowane są specyficzne enzymy pozwalające na przyłączenie reszt
cukrowych. W procesie syntezy substaneji grupowych przedostatnim
etapem syntezy łańcucha węglowodanowego jest przyłączenie L-fukozy
katalizowane przez a-2-I,-fukosyltransferazę. Enzym ten kodowany
jest w locus H. O specyficzności H decyduje L-fukoza. Ostatni etap
przyłączania reszty N-acetylogalaktozaminy lub reszty galaktozy
katalizuje dwie specyficzności transferazy kodowane w locus AB. O
specyficzności antygenu A decyduje N-acetylogalaktozamina, a o
antygenie -galaktoza. W zależności od mocy antygenu A lub B
wyróżnia się wiele odmian grupy A i B, np. A., A2, An. A,, Am, B#,
Bm. Ciekawym zjawiskiem jest sporadycznie występujący fenotyp
"Bombay". Allelem dla genu H jest rzadko występujący gen h. U osób
homozygotycznych hh nie dochodzi do powstania substaneji
prekursorowej H. W locus h nie jest kodowana a-#-fukozotransferaza
lub też aktywność produktu tego genu jest bardzo mała. Nie dochodzi
więc do przyłączenia L-fukozy i powstania substaneji H. Mimo że
transferazy kodowane w miejscu genowym A lub B mają pelną
aktywność, substaneje grupowe nie mogą być syntetyzowane. Krwinki
czerwone tych osób nie reagują z surowicami wzoreowymi, w ślinie
brak zarówno substaneji H, jak i A lub B. W surowicy natomiast,
poza izoaglutyninami anty-A i anty-B, obecne są również aglutyniny
anty-H zlepiające krwinki grupy 0. Osoby z fenotypem "Bombay"
przekazują właściwy im gen grupowy następnemu pokoleniu, w którym
ujawnia się prawidłowa grupa krwi (wobec rzadkoś" genu h iśtnieje
duże prawdopodobieństwo, że partner osoby z fenotypem hh będzie
miał gen H w podwójnej dawce). Substaneje grupowe układu ABO obecne
są w minimalnych ilościach we wszystkich tkankach z wyjątkiem
nerwowej. U ok. 80o/a ludzi rasy kaukaskiej w ślinie i innych
płynach ustrojowych, z wyjątkiem płynu mózgowo-rdzeńiowego,
znajduja się substaneje A, B i H. Nazywani są oni wydzielaczami.
Wydzielanie uwarunkowane jest parą genów niezależną od układu AB0.
Gen Se jest dominujący w stosunku do swojego allela se. Osoba
mająca zestaw genów sese nie wydżiela żadnych substaneji grupowych.
Geny A i B odpowiedzialne są za przekształcenia się substaneji H w
substaneje grupowe A czy B. Dlatego też w ślinie osób grupy 0
znajduje się więcej substaneji H niż w ślinie osób A czy B. Układ
fth. Antygenem o największym znaczeniu klinicznym jest antygen D.
W rasie białej 85o/o populacji jest Rh (D) dodatnimi, pozostali nie
mają tego antyganu i nazywani są Rh (D) ujemnymi. Osoby Rh ujemne
nie mają prze

197
eiwciał anty-D, mogą je wytworzyć po immunizacji, np. w wyniku
mylnego przetoczenia krwi lub ciąży (płód Rh dodatni). W układzie
fth znajdują się trzy pary genów allomorficznych C i c, D i d, E i
e sprzężonych ze sobą i zajmującyeh trzy miejsca w jednym
chromosomie. Obecność ich określa 8 kombinacji genowych, a
mianowicie: cde, CDe, cDE, Cde, cdE, cDe, CDE, CdE. Geny te
determinują obecność antygenów, które wykrywa się za pomocą zestawu
surowic odpornościowych. U osób rasy białej najczęściej występują
zestawy genowe cde, cDe i eDE. Pozostałe kombinacje genowe
występują tylko u niespełna 10#/o populacji. Zawartośe antygenu D
na krwinkach czerwonych u poszczególnych ludzi jest różna. Istnieje
pewna współzależność pomiędzy genotypem Rh a nasileniem antygenu D.
Antygen D wyrażony mocniej niż przeciętnie spotyka się na krwinkach
osób o genotypie cDe/cDE, antygen D o przeciętnej mocy występuje u
ludzi o genotypie cDE/cde i CDe/cde. Podobnie jak w układzie AB0,
istnieje wiele odmian antygenów D, C i E.

KŁAD ZGODNOŚCI TKANKOWEJ

Po raz pierwszy główny układ zgodności tkankowej (major
histocompatibility complex - MHC) został zidentyfikowany na
powierzchni leukocytów krwi obwodowej u człowieka. Stąd też układ
ten u człowieka powszechnie nazywany jest HLA, od angielskich słów
human leukocyte antigens (ludzkie antygeny leukocytarne). Badania
nad tym układem rozpoczęto w początkach lat pięćdziesiątych, kiedy
to stwierdzono u osób, które były poddawane wielokrotnym
przetaczaniom krwi, obecność przeciwciał przeciwleukocytarnych. W
tym czasie największe zainteresowanie układ ten budził wśród
transplantologów. Stwierdzono, że czas utrzymania się
przeszczepionego narządu jest znacznie dłuższy, jeżeli narząd ten
pochodzi od rodzeństwa identycznego pod względem układu HLA, niż
jeżeli pochodzi od przypadkowo dobranego dawcy. Wkrótce okazało
się, że układ HLA ma znaczenie nie tylko dla transplantologii, ale
również dla procesu immunoregulacji. Ta ważna rola locż układu
zgodności tkankowej w procesie immunoregulacji została potem
wielokrotnie potwierdzona zarówno na modelach zwierzęcych, jak i u
ludzi. Wiele podstawowych badań dotyczących struktury i funkcji MHC
było przeprowadzonych na wsobnych szczepach zwierząt. Układ ten u
zwierząt, a zwłaszcza u myszy, jest pod wieloma względami podobny
do układu u ludzi, tak że badania doświadczalne mogły stać się
podstaw# do poznania tego systemu.

Genetyczne podstawy układu HLA

Geny kodujace układ HLA znajdują się na krotkim ramieniu chromosomu
6 i zajmują odcinek długości ok. 3 cM (centimorganów). Układ HLA (i
jego odpowiedniki u zwierząt), idiotypowe determinanty
immunoglobulin oraz geny kodujące łańcuch receptora dla antygenu
komórek T stanowią najbardziej polimorficzne systemy genetyczne.
Układ MHC jest podzielony na regiony A, B, C i D, które zawierają
odmienne locż HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-D. Antygeny A, B i C są to
tzw. antygeny transplantacyjne, należące do klasy I antygenów MHC,
a genetyczne produkty tych locż są dziedziczone jakc cechy
autosomalne dominujące. Ciągle poznawane są nowe allele kodujące
układ HLA. Obecnie w loc# HLA-A i HLA-B znajduje się 70 dobrze
zdefiniowanych specyficznych alleli, a w locż HLA-C osiem. Oprócz
tego istnieje wiele specyficznych antygenów

198
c:hrcmo5cm 6

ńomp,eks IJLA
C4,#C2 B ':#5#' 1#
; ; (..,'t ##:,
SB#< 58# DC<< DC#j C4F C4 #Ć =
I 1
DR< DR, C 2 Bt I
I < ii
#00###
b;atka /pcfipeptydy

Ryc. 95. Geny układu HLA u człowieka. Geny układu HLA zlokalizowane
są na 6 chromosomie. W regionie B, C i A zakodowane są cząsteczki
antygenów klasy I układu MHC, w regionie D zakodowane są łańcuchy
L i B białek klasy II SB, DC i DR (mają odpowiednio specyficzności
DP, DQ i DR). W obszarze pomiędzy D i B zakodowane są składniki C9
i Cz dopełniacza oraz czynnik Bf (wg Roitta i wsp. I585).

niezupełnie zdefiniowanych, przy których w klasyfikacji
międzynarodowej dodaje się literę "w". W miarę doskonalenia metod
identyfikacji okazuje się, że niektńre allele, uprzednio uważane za
pojedyncze, zawierają 2, a ezasem więcej alleli. W regionie HLA-D
wyodrębniono trzy główne, dobrze określone serie produktów które
oznaczono symbolami HLA-DR, HLA-DQ (dawna seria MB) i HLA-DP (dawna
seria SB). Określone są one jako antygeny zgodności tkankowej I1
klasy. Serie HLA-DR i HLA-DQ oznaczone są przeważnie za pomoeą
metod serologicznych, natomiast produkty serii HLA-DP wykrywane są
dotychczas jedynie za pomocą testu pobudzonych limfocytów (PLł).
Niektórzy uważa#ą, że DR, DQ i DP są różnymi, ale bardzo blisko
siebie leżącymi locż. Nie można jednak wykluczyć, że metodą
serologiczną i w teście pobudzonych limfocytów wykrywa się jedynie
inne determinanty tego samego produktu tego samego genu. W obrębie
MHC mapują się również geny warunkujące hemochromatozę samoistną i
niedobór 21-hydroksylazy (powodują#y wrodzflny przerost nadnerczy).
W obrębie MHC znajdują się również locż, któr# k#ntrolują syntezę
czynnika C2 i C4 dopetniacza, określane także jako układ MHC klasy
III oraz czynnika B properydyny (Bf). Zaburzenia równowagi
spowodowane s#rzężeniem (linkage disequilibrium). Zgodnie z prawem
Hardy'ego i Weinberga, w dużej populacji, podlegającej kojarzeniu
przypadkowemu. rozpowszechnienie poszczególnych genów
determinujących daną cechę powinno z czasem stać się równomierne i
nie ulegać zmianie. Ten stan równowagi nie ulega zachwianiu tak
długo, jak dlugo nie zaistnieje jakiś proces dodatkowy, który
prowadzi do selekcji. Prawdopodobieństwo wspólnego występowania
genów znajdujących się w tym samym chromosomie może być
teoretycznie wyliczone na podstawie znanej częstości występowania
genów. I tak np. częstość genu Al jest 0,16, a B8 0,10. Haplotyp
AlBB powinien znajdować się u 1,6a/o całej populacji (0,16 X 0,10).
Jednakże w populacji rasv białej częstość haplotypu AlBB wynosi
7,8#o, to jest 4,5 razy częściej, niż wynikało z teoretycznych
wyliczeń. Występowanie haplo

199
typów genowych znacznie częściej, niż wynikałoby to z tenretycznyeh
wyliczeń, określa śię mianem odchylenia od równowagi na skutek
sprzężenia. Oznacza się je jako 0, gdzie 0 = obserwowana częstość
danego haplotypu minus teoretyczna częstość danego haplotypu.
Odchylenie od równowagi na skutek sprzężenia jest bardzo częste w
układzie HLA. Nie jest do tej pory jasne, dlaczego właśnie w
układzie HLA zjawisko to występuje tak często. Niektórzy uważają,
że jest to wynikiem migracji ludności. Do jednej populacji przybywa
inna populacja, która zaburza stan równowagi. Inni uważają, że jest
to wynikiem selekcji naturalnej. Niektóre układy genowe stwarzają
pozytywne, irme negatywne cechy, które rzutują na przetrwanie.

Struktura biochemiczna układu HLA

Produkty genów układu HLA znajdują się na powierzchni niemal
#vszystkich komórek (z wyjątkiem HLA-D). Struktura biochemiczna
antygenów HLA-A, B i C jest zbliżona, natomiast HLA-D odmienna od
pozostałych. Antygeny HLA-A, B i C są glikoproteinami.

Cigżki Heta - Z - ta5cuch mikrogl
000) l12.000l
tańcuch alfa # Beta ( 33 000 d I I 28. 000 d 1

CHO
CHO S

CHO
Y ĆHO

Ryc. 86. Schemat przedstawiający strukturę cząsteczki antygenu a)
HLA-A, B i C oraz b) Btona kombricbwa HLA-D (wg Rodeya a C#-# b
isei).

Cząsteczki antygenów zgodności tkankowej I klasy zbudowane są z
dwóch ł#ńcuchów polipeptydowych. Łańcuch ciężki przechodzi przez
błonę komórkovrą. Jego zewnętrzna część zawiera trzy domeny (at,
a7, a ) uformowane przez wiązania dwusiarczkowe. Lekki łańcuch B#-
mikroglobuliny kodowany na chromosomie 15 jest niekowalencyjnie
związany z łańcuchem ciężkim. Sekwencja aminokwasów w obrębie
cząsteczek A, B i C jest w 80 - 85o/o identyczna. W domenach u# i
az (leżących najbardziej zewnętrznie) homologia sekwencji
aminokwasów wynosi poniżej 50o/o i jest to obszar, który decyduje
o allogenicznym polimorfizmie. Cząsteczki klasy II MHC zawierają
dwa niekowalencyjnie związane łańeuchy polipeptydowe a i . Każdy
z nich ma dwie domeny uformowane przez wiązania dwusiarczkowe.

200
Funkcja układu IfLA

Funkcja układu HLA i jego produktów na powierzchni komórek jest
przedmiotem bardzo intensywnych badań. Decydującym momentem w
poznawaniu roli tego układu w procesie immunoregulacji było
stwierdzenie, że do aktywacji komórek immunokompetentnych przez
obcy antygen potrzebny jest nie tylko syg'nał pochodzący od tego
antygenu, ale też sygnał pochodzący od własnego antygenu obecnego
na powierzchni komórki prezentującej obcy antygen. Większość
własnych antygenów jest właśnie zakodowana w układzie HLA.
Rozpoznanie antygenu #bcego w stosunku do antygenów HLA-A, B " C
prowadzi do aktywacji komórek cytotoksycznych i supresorowych.
Cytotoksyczne komórki T gospodarza mogą zabijae własne komórki
zakażone wirusem i komórki mające obce powierzchniowe antygeny
(komórki przeszczepu). Aby komórki cytotoksyczne przejawiały swe
działanie, konieczna jest obecność na komórce docelowej (zakażonej
wirusem, przeszczepie) co najmniej jednego allelu należącego do
układu HLA-A lub B wspólnego z gospodarzem. Geny i produkty
determinujące układ HLA-D mają bardziej złożone zadanie w procesie
immunoregulaeji. Antygeny powierzchniowe należące do tego układu są
antygenami bardzo silnymi. Pośredniczą one w reakcjach pomiędzy
komórkami T i B, pomiędzy makrofagami a komórkami T i -
prawdopodobnie - pomiędzy makrofagami a komórkami B. Na modelach
doświadczalnych u myszy wykazano, że antygeny, które odpowiadają
ludzkim HLA-D, odgrywają podstawową rolę w rozwoju i funkcjonowaniu
komórek T pomocniczych (ł helper - Tn). Antygeny klasy II występują
na komórkach prezentujących antygen (najczęściej makrofagi) i
umożliwiają rozpoznanie antygenu przez limfocyty T pomocnicze. U
myszy w obrębie układu MHC, w części odpowiadającej ludzkiemu HLA-
D, zlokalizowano geny, które nazwano genami odpowiedzi
immunologicznej. U myszy są one w regionie I układu H-2. Geny
odpowiedzi immunologicznej regulują wielkość i charakter reakcji.
Immunizacja różnych szczepów myszy czy świnek morskich prostymi
syntetycznymi związkami lub małymi dawkami złożonych antygenów
białkowych - pozwoliła na wyodrębnienie szczepów, u których
odpowiedź immunologiczna była bardzo silna, i szczepów, u których
była bardzo slaba. Analiza segregacyjna wykazała, że silna
odpowiedź immunologiczna dziedziczy się jako cecha dominująca.
Wydaje się, że geny Ir (geny odpowiedzi immunologicznej
kontrolujące wielkość reakcji) oraz geny Is (I supressor,
kontrolujące zahamowanie reakcji) sprawują główną kontrolę nad
limfocytami T, a te dopiero nad komórkami B poprzez komórki Th i
TS). Geny biorące udział w procesach immunoregulacji obecne są
również u ludzi i przypuszcza się. że są one zlokalizowane w
obrębie części D układu HLA. #

Rola u#ładu HLA w patogenezie chorńb

W ok. 40 różnych chorobach stwierdzono skojarzenie pomiędzy nimi a
występowaniem niektórych antygenów należących do układu HLA.
Najbardziej jaskrawym przykładem tego zjawiska jest większa
częstość występowania antygenu HLA-B27 w niektórych chorobach
reumatycznych, a zwłaszcza w zesztywniającym zapaleniu stawów
(spondylitis atzkylopoet#ica). Choroba ta często występuje
rodzinńie. Antygen B27 stwierdzony jest u 7o/o ludności
europejskiej, a wśród chorych ze zesztywniającym zapaleniem stawów
występuje w 80 - 90o/o. Gdy oblicza się względne ryzyko choroby,
okazuje się,

201
że wśród osób z antygenem B27 jest ono 87 razy większe niż w
populacji ogólnej. Również u chorych z zapaleniem jagodówki,
zespołem Reitera, odczynowym zapaleniem stawów częstość
występowania antygenLi B27 jest większa. Postać jedno- lub
kilkustawowa typ I młodzieńczego reumatoidalnego zapalenia stawów
(częściej występuje u dziewcząt) wykazuje asocjację z HLA-DR5, DRw6
i DRwB, podczas gdy typ II (częściej występuje u chłopców) kojarzy
się z HLA-B27. Szczególna forma młodzieńczego reumatoidalnego
zapalenia stawów z zapaleniem tęczówki jest skojarzona z antygenem
DR5. Podobnie antygen B27 występuje często u osób z formą ośrodkową
zapalenia stawów z łuszczycą, a antygen Bw38 jest skojarzony z
formą ośrodkową i obwodową tej choroby. Natomiast u chorych ze
zwyrodniejącym zapaleniem stawów lub dną nie wykazuje się żadnych
skojarzeń. Występowanie hemachromatozy samoistnej jest bardzo
ściśle skojarzone z antygenem HLA-A3. Większość innych chorób jest
skojarzona z antygenem układu HLA-D. Na przykład choroba trzewna
cechuje się częstym występowaniem antygenu DR3 (ryzyko względne =
21). Antygen występuje wśród 64 - 96o/o chorych, a w populacji
ogólnej u 22 - 27o/o. Cukrzyca młodzieńcza insulinozależna (typ I)
często występuje u osób z antygenem DR4 i DR3 i jest ujemnie
sprzężona z antygenem DR2. Cukrzyca rozwijająca się u osób
dorosłych nie jest sprzężona z układem HLA. Rzadki allel Bf jest
stwierdzany u 17 - 25o/o przypadków cukrzycy młodzieńczej.
Nadczynność tarczycy w Stanach Zjednoczonych jest skojarzona z
antygenem B8, Dw3, a w populacji japońskiej z Bw35. Czasami układ
HLA jest skojarzony tylko z jakąś podgrupą chorych z danym
zespołem. Tak np. 7n.yasthenża gravżs bez grasiczaka jest silnie
skojarzona z antygenami B8 i DR3, a stwardnienie rozsiane o
przebiegu ostrym z DR2. Mechanizm występowania skojarzeń pomiędzy
chorobami a układem HLA nie jest jasny. Można dopatrzyć się kilku
cech, które są wspólne dla tych chorób. Większość chorób
skojarzonych z układem HLA ma pewne lub prawdopodobne podłoże
autoimmunologiczne. Do chorób, w których patogenezie proces
autoimmunologiczny odgrywa pewną rolę, zaliczamy 7n,yasthetzża
gravżs, toczeń rumieniowaty uogólniony i tyreotoksykozę. Chorobami,
które mają bardzo prawdopodobne tło autoimmunologiczne, są:
cukrzyca młodzieńcza, przewlekłe aktywne zapalenie wątroby,
reumatoidalne zapalenie stawów, choroba trzewna, zespół Sj"rgena,
choroba Addisona o niegruźliczej etiolog. Następną cechą wspólną
jest to, że choroba rozwija się tylko u małej grupy osób noszących
dany antygen HLA. Trzecią wspólną cechą jest to, że nie wszyscy
pacjenci chorujący na chorobę mają ten charakterystyczny antygen.
Wśród różnych teorii tłumaczących powiązanie chorób z układem HLA
najczęściej rozważane są następujące możliwości: 1. Struktura
układu HLA (MHC) może być identyczna lub bardzo zbliżona do
struktury antygenu (antygenów) czynnika infekcyjnego (wirusa).
Dopóki zachowana jest tolerancja na własne antygeny, czynnik ten
jest eliminowany przez mechanizmy immunologiczne. 2. Niektóre
antygeny # układu HLA mogą reagować krzyżowo z przeciwciałami
skierowanymi przeciw antygenom wirusowym czy bakteryjnym. Powoduje
to dołączenie się reakcji autoimmunologicznej do istniejącej już
choroby. 3. Antygeny układu HLA mogą stanowić miejsce wiązania lub
receptor dla mikroorganizmów lub ich antygenw i w ten sposób
doprowadzać do destrukcji tkanki w wyniku działania mechanizmw
immunologicznych.

202
4. Geny odpowiedzi immunologicznej kodowane przez locus (loci) w
bliskim sąsiedztwie regionu D mogą podlegać mutacjom. Prowadzić to
może do zaburzeń w czynności komórek regulujących odpowiedź
immunologiczną, s tym samym do procesu autoimmunizacji. 5. W
obrębie układu HLA znajdują się geny odpowiedzialne za syntezę
składników dopełniacza. Defekt w obrębie tych genów może prowadzić
do powstania choroby autoimmunologicznej. 6. W bliskim sąsiedztwie
genów układu MHC mogą znajdować się geny, których produkty nie są
związane z reakcją immunologiczną, ale które są odpowiedzialne za
powstanie niektórych chorób. Powiązanie pomiędzy specyficznym
fenotypem HLA i chorobą w takim przypadku może być wynikiem
odchylenia od równowagi na skutek sprzężenia. W przypadku choroby
Gravesa i Basedowa stwierdza sit skojarzenia nie tylko z antygenami
układu HLA, ale także z genami determinującymi budowę allotypową
immunoglobulin. Przy tym szczególnym powiązaniu danego antygenu HLA
z allotypią immunoglobuliny zachorowalność na chorobę Gravesa i
Basedowa jest znaeznie większa, niż gdy rozpatruje się tylko układ
HLA. Określenie antygenów HLA, allotypii immunoglobulin łącznie z
innymi genetycznymi znacznikami i czynnikami środowiskowymi może w
przyszłości pozwolie na bardzo dokładne określenie ryzyka choroby
i mieć zastosowanie w poradnictwie genetycznym.

GENY KODUJA#CE ftECEPłOR DLA ANłYGENU NA LIMFOCYłACH T

W rozpoznawaniu antygenu przez komórki T pośredniczy receptor o
specyficzności dla danego antygenu (łcR lub Ti). TcR zbudowany jest
z dwóch łańcuchów polipeptydowych a i . Cząsteczki a i TcR mają
zbliżoną sekw- #ncję aminokwasową i są strukturalnie podobne do
łańcuchów lekkich i ciężkich immunoglobuliny. Łańcuch TcR zawiera
4 oddzielnie kodowane regiony V, D, J i C, a łańcuch a przynajmniej
trzy regiony V, J i C. Geny kodujące łańcuchy a i mają podobną
organizację jak geny kodują#e lekkie i ciężkie łańcuchy
immunoglobulin. Rodzina genów kodujących łańcuch znajduje się na
chromosomie 7, a rodzina genów dla łańcucha a znajduje się na
chromosomie 14. W czasie dojrzewania limfocytów T dochodzi do
rearanżacji genów, czego następstwem jest synteza kompletnej
cząstki TcR.

PODSUMOWANIE

Reakcje humoralne i komórkowe stanowią podstawowe rodzaje
odpowiedzi immunologicznej. Te dwa typy odczynowości
immunologicznej są ze sobą ściśle powiązane, ale podlegają kontroli
genetycznej regulowanej przez trzy odrębne układy genowe: 1) geny
strukturalne, warunkujące syntezę łańcuchów immunoglobulin, 2) geny
wchodzące w skład głównego układu żgodności tkankowej (MHC), 3)
geny kodujące receptor dla antygenu na limfocytach T (łcR). Synteza
łańcuchów immunoglobulin regulowana jest przez 3 rodziny genów: 1)
geny syntetyzujące łańcuchy lekkie lambda, 2) łańcuchy lekkie kappa
i 3) łańcuchy ciężkie. Geny odpowiedzialne za syntezę części stałej
i części zmiennej (warunkującej swoistość przeciwciała) są
odmienne. Różne powią

203
zania pomiędzy tymi układami genów prowadzą do olbrzymiego
polimorfizmu cząstećzek immunoglobulin. Geny układu MHC (u
człowieka układ HLA) kontrolują ekspresję antygenów tkankowych na
powierzchni komórek i procesy immunoregulacji. Geny i produkty
regionów A, B i C układu HLA grają główną rolę w zjawisku
odrzucania przeszczepu, podczas gdy region D bierze również udział
w procesie immunoregulacji. W obszarze tym zlokalizowane są geny
odpowiedzi immunologicznej, które warunkują wielkość i charakter
reakcji immunologianej. Rożpoznawanie antygenu przez komórki T
odbywa się przy wspóludziale receptora specyficznego dla danego
antygenu. Geny kodujące łańcuch a i (i tego receptora mają podobną
organizację jak ge#ny kodujące łańcuchy lekkie i ciężkie
immunoglobulin. XIII. Farmakogenet#ka i ekogenet#k#

Ign,acy Wald

PODSłAWOWE POJ#CIA

Farmakogenetyka jest to dyscyplina z pogranicza genetyki i
farmakologii: Zajmuje się uwarunkowaną genetycznie zmiennością
reakcji na środki farma= kologiczne. Nietypowe reakcje niektórych
osób na środki farmakologiczne, zwłaszcza w przypadkach chorób
dziedzicznych, mano od dość dawna (np: porfiria lub niedobór
dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej). Dopiero jednak od lat
pięćdziesiątych bieżącego stulecia badania nad tymi zagadnieniami
stałył się oddzielną dyscypliną naukową. Wspomniana zmienność może
dotyczyć zarówno losów leku w organizmi# (farmakokinetyka), jak i
jego działania na organizm (farmakodynamika). Zachowanie się leku
w ustroju jest wielostopniowe i rozkłada się na szereg faz. Mamy
więc do czynienia z wchłanianiem leku, jego dystrybucją,
biotransformacją, interakcją z receptorem, sprzęganiem i
wydzielaniem. Każda z tych przemian sterowana jest przez układy
enzymatyczne, których synteza jest programowana genetycznie.
Zmienność w DNA, kodującym informacje dla enżymów sterujących
poszcze= gólnymi fazami przemiany leku w organizmie, prowadzi do
uwarunkowanej genetycznie zmienności. Około 30o/o białek, m.in.
białek enzymatycznych, wykazuje u człowieka polimorfizm genetyczny,
można więc oczekiwać dużego# odsetka zmienności typu genetycznego
w białkach wpływających na leki. Po= nieważ los leku w organizmie
zależy od różnych procesów sterowanych ge= netycznie, można
oczekiwać, że w wielu przypadkach zmienność parametrów
farmakokinetycznych będzie mieć charakter wieloczynnikowy (ryc.
97). W przypadkach uzależnienia wieloczynnikowego wskaźnikiem roli
czynników genetycznych jest współczynnik odziedzirzalności. Jeżeli
zmienność przemiany leku lub reakcji organizmu na lek zależy
głównie od zmiennoścx w jednym locus genowym, to mówi się o
kontroli jednogenowej. Jeżeli określimy rozkład jakiegoś parametru
farmakologicznego w populacji, np. ustalonego stężenia leku lub
stężenia leku po okresie jego półtrwania, to krzywa o charakterze
jednomodalnym, zbliżona do rozkładu normalnego, przemawia raczej za
wieloczynnikowym uwarunkowaniem tej zmienności. Krzywa dwu- lub
trójmodalna świadczy raczej o kontroli zmiennoścl przez jedno
miejsce genowe. Wielomodalność w tych przypadkach pochodzi stąd, że
inna jest reakcja organizmu homozygot lub zachowanie się leku w ich
organizmie dla jednego genu, a odmienna reakcja u osobników z genem
allelicznym. Może się niekiedy zdarzyć, że rozkład krzywej w
populacji ma charakter jednomodalny, choć zależy od pojedynczego
genu. Dwumodalność

205-
źtyc. 99. Rozklad parametru farmakokinetycznego w populacji w
zależności od typu uwarunkowania genetycznego. Na osi odciętych
parametr farmakokinetyczny lub farmakodynamiczny, na osi rzędnych
liczba osobników: a - krzywa dwumodalna charakterystyczna dla
dziedziczenia jednogenowego z dominacją; b - krzywa trójmodalna
charakterystyczna dla dziedziczenia kodominującego; c - krzywa
jednomodalna mogąca świadczyć o wieloczynnikowym uwarunkowaniu
cechy.

występuje dopiero wówczas, gdy oddzielnie analizuje się wyniki w
poszcze.gólnych rodzinach. Ekogenetyka jest dyscypliną w jakimś
sensie pochodną farmakogenetyki: termin ten powstał w 1971 r.
Obejmuje ona badania nad uwarunkowaną genetycznie zmiennością
reakcji organizmu na różne czynniki środowiska zewnętrznego. Mogą
to być więc substancje znajdujące się we wdychanym powietrzu, w
wodzie, w pokarmach itd.

WARIANłY JEDNOGENOWE I WIELOCZYNNIKOWE

Defekt dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej. Jest to cecha
sprzężona z chromosomem X, przy której nieprawidłowe działanie
dehydrogenazy glukozo-6--fosforanowej prowadzi do nieprawidłowych
reakcji na leki. Stosowanie wielu leków powoduje niedokrwistość
hemolityczną. Należą do nich m.in. sulfonamidy i środki
ehinolinowe. Znamy obecnie wiele wariantowych odmian genu
dehydrogenazy 6-fosforanowej; występują one najczęściej w
populacjach żyjących nad Morzem Śródziemnym, w Afryce i w Azji.
Przypuszcza się, że częstość genów patologicznych podtrzymywana
była w #opulacjach na skutek zrównoważonego polimorfizmu wywołanego
większą flpornością heterozygot na malarię tropikalną. W niektórych
postaciach reakeje hemolityczne występują nie tylko po spożyciu
leków, lecz również niektórych pokarmów, np. bobu (fawizm).
Pseudocholinoesteraza. Zmienność w zakresie tego enzymu została
wykryta w badaniach reakcji na środki zwiotczające mięśnie typu
suksametonium. W warunkach prawidłowych działanie środków
zwiotczających pochodnych kwasu bursztynowego jest krótkie i chory
wraca do stanu normalnego. Czaśami jednak długotrwałe zwiotczenie
mięśni prowadzi do bezdechu. Sytuacje takie wymagają specjalnego
postępowania reanimacyjnego. Okazało się, że patologiczna reakcja
na leki wywołana jest nieprawidłowym genem pseuocholinoesterazy.
Normalny gen oznacza się E 1 . Geny nieprawidłowe bywają rozmaite.
Najczęstszy gen Ei Częstość g2nów nieprawidłowych w populacjach
europejskich wynosi ok. 1 na 60, tzn. 1,5o/o. Częstość
homozygotyczności E; wynosi ok. 1 na 3500. Oporność enzymu na
środki zwiotczając# jest zazwyczaj równoległa do jego oporności na
dibukainę. Dlatego na ogół charakteryzuje się enzym odpowiednią
liczbą dibukainową.

206
Acetylacja hydrazydu kwasu izonikotynowego. Unieczynnianie
hydrazydu# przebiega przez acetylację leku. Gen szybkiej acetylacji
leku jest dominują= cy w stosunku do genu acetylacji powolnej. U
osób homozygotycznych od= nośnie do genu acetylacji powolnej (tzn.
powolnyeh unieczynniaczy) jest wię= ksza skłonność do występowania
powikłań pod wpływem hydrazydu lub; środków zbliżonych. U powolnych
unieczynniaczy jest większa częstość występowania drgawek lub
polineuropatii pod wpływem leku. Zmienność w tym zakresie zależy od
enzymu N-acetylotransferazy. Acetylacja dotyczy również i innych
leków, jak hydrala2yna, prokainamid, fenelzyna, niektóre# sulfamidy
i związki diazepinowe. Nie jest jasne, czy enzymy te są identyczne,
czy występuje tu wysoka swoistość enzymu w stosunku do substratu.
Zauważono, że toczeń rumieniowaty uogólniony częściej występuje u
powolnych unieczynniaczy hydralazyny lub prokainamidu. Zespół
hipertemii złośliwej. Zespół ten występuje u niektórych chorych
poddawanych znieczuleniu ogólnemu. Uważa się, że środki do
znieczulania ogólnego, m.in. halotan, u osobników wrażliwych mogą
wywołać ciężką reakcję przejawiającą się bardzo wysoką temperaturą,
zaburzeniami elektrolitowymi, stwarzającą bardzo istotne
niebezpieczeństwo dla życia chorego: Zespół ten, związany
prawdopodobnie z nieprawidłowością w budowie włókien mięśniowych
chorych, przekazuje się jako cecha autosomalna dominująca.
Polimorfizm paraoksonazy* surowiczej. Osoby z dużą aktywnością
paraoksonazy mają większe szanse przeżycia w przypadkach zatruć
parationem, paraoksonem i niektórymi innymi inhibitorami
cholinoesterazy. Zmienność w tym zakresie również zależy od jednego
miejsca genowego. Z innych cech farmakologicznych, których
uwarunkowanie prawdopodobnie zależy od jednego genu, można wymienić
defekt hydroksylazy fenytoiny, defekt hydroksylacji amobarbitalu,
oporność na warfarynę. Z innych zespołów charakteryzujących się
jednoczynnikowo uwarunkowaną zmiennością należy wymienić akatalazję
oraz skłonność do powstawania methemoglobinem pod wpływem
acetofenetydyny.

ł a b e 1 a 45. Odziedziczalność niektórych parametrów
farmakokinetyeznych

OdziedziLek/środek Badan arametr czalność

Fenazon
Fenylbutazon Dikumarol
Etanol

Fenytoina

Lit, po dawce 300 mg co 12 godzin
Salicylan sodu
40 mg/kg dożylnie

Kwas acetylosalicylowy 65 mg/kg doustnie

okres pbłtrwania w osoczu 0,99
okres pbłtrwania w osoczu 0,99
okres pbłtrwania w osoczu 0,98
prędkośE znikania z osocza przy dawce 0,98
1ml na 1kg masy ciała
okres półtrwania w surowicy 0,85,
stężenie w osoczu 0,8#
prędkośE znikania z surowicy 0,86
ustalony poziom kwasu salicylowego 0,98
w surowicy

'" Inna nazwa enzymu to arylosulfataza.

207
Ób#awy pozapiramidowe w przebiegu leczenia chloropromazyną.
Istnieje #wiele danych wskazujących na to, że skłonność do
występowania objawów "pozapiramidowych u osób leczonych pochodnymi
fenotiazyny jest uwarunkowana genetycznie. Skłonność ta była
obserwowana również u członków ro:dzin probandów, u których
stwierdzono również samoistne występowanie :zaburzeń
pozapiramidowych. Tryb przekazywania dziedzicznego nie jest jed#nak
u tych osób dokładnie ustalony. Uwarunkowania wieloczynnikowe.
Niektóre parametry farmakokinetyczne #nie wykazują prostego
uwarunkowania genetycznego, badania nad bliźniętami przemawiają za
ich uwarunkowaniem wieloczynnikowym. Tabela 46 #wymienia niektóre
z tych parametrów.

:LEKI A CiiOROBY UWARUNKOWANE GENEłYCZNIE

W wielu chorobach, m.in. chorobach uwarunkowanych genetycznie, może
wy#stępować nietypowa reakcja na leki. Leki mogą m.in. wpływać
zaostrzająco na przebieg choroby.

ł a b e I a 46. Leki wywołujące napad porfir przerywanej Lp. Nazwa
Lp. # Nazwa

1 Barbiturany 13 Hydantoiny
2 Bemegrid 14 Izopropyldipyron
3 Chloramfenikol 15 Metyldopa
4 Chlordiazepoksyd 16 Meprobamat
5 Chlorpropamid 17 Pentazocyna
#6 Diazepam 18 Pochodne sporyszu
? Dichloralfenazon 19 Progestyny
8 Estrogeny 20 Sedormid
9 Fenazon 21 Sukcynimidy
10 Fenobarbital 22 Sulfafenazol
11 Glutetymid 23 Sulfamidy
12 Gryzeofulwina 24 Tolbutamid

Klasycznym przykładem zakieg6 zaburzenia jest porfiria ostra
przerywana - zespół autosomalno-dominujący, zależy od defektu
syntazy porfobilino#enowej. Bardzo wiele leków może wywołać w tej
chorobie eiężki zespół zaburzeń somatycznych, neurologicznych i
psychicznych (tab. 46). Podobnie środki moczopędne z grupy
tiazydowej mogą wywołać zaostrzenie dny. Środki tiazydowe oraz
kortykosteroidy mogą zaostrzać również przebieg cukrzycy. Niektóre
zespoły niewydolności miąższu wątrobowego ulegają pogorszeniu po
spożyciu alkoholu, zastosowaniu barwników do cholecystografii lub
estro#enów. W dysautonomii rodzinnej (chorobie Rileya i Daya)
charakteryzującej się m.in. zaburzeniami aktywności hydroksylazy
dopaminowej* stwierdza się nadwrażliwość na metacholinę. Podobnie
w fenyloketonurii występuje nadmierna reakcja na aminy katecholowe.
P4 ich podaniu następuje wzrost #ciśnienia tętniczego krwi.

* Inna nazwa enzymu to -monooksygenaza dopaminowa.

208
EKOGENEłYKA

Ekogenetyka zajmuje się uwarunkowaną genetycznie zmiennością
reakcji na różne czynniki środowiska zewnętrznego. Jednym z
najstarszych znanych typów takiej zmienności jest wrażliwość na
smak fenylotiomocznika. Niektóre osoby oceniają tę substancję jako
gonką, dla innych ma smak obojętny. Okazało się, że jest to cecha
uwarunkowana genetycznie, zależna od jednej pary genów, przy czym
cecha wrażliwości jest dominująca w stosunku do niewrażliwości.
Częstość genu T (wrażliwości) w populacjach europejskich wynosi
0,45, częstość t - 0,55. Zauważono, że osoby niewrażliwe na smak
fenylotiomocznika mają większą skłonność do niedoczynności
tarczycy. Innym układem wykazującym żmienność u człowieka jest
układ hydroksylazy węglowodorów aromatycznych. Stężenie tego enzymu
znajduje się pod wpływem czynników genetycznych, chociaż dokładny
tryb uwarunkowania nie jest ustalony. Stwierdzono, że osoby z dużą
aktywnością hydroksylazy węglowodorów aromatycznych mają więksżą
skłonność do występowania odoskrzelowego raka płuc, chodzi tutaj
szczególnie o palaczy z tą cechą. Polimorfizm a-1-antytrypsyny.
Zawartość a-1-antytrypsyny zależy od genów w jednym locus.
Najistotniejszym genem jest gen PiM, częstość tego genu wynosi 0,9.
Cecha PiM i PiS warunkuje dużą aktywność a-1-antytrypsyny, inne
allele powodują zmniejszenie aktywności. Homozygoty, a niekiedy i
heterozygoty dla genu PiZ lub PiS, są narażone na występowania
chorób zapalnych, marskości lub nowotworów wątroby, a w wieku
dojrzałym mają zwiększoną skłonność do występowania zaporowej
choroby płuc, zwłaszcza jeżeli palą lub przebywają w środowisku
zanieczyszczonym. Hipolaktazja. Cukier mleczny spożywany z
pokarmami jest rozkładany w jelicie cienkim przez laktazę'. U
ogromnej większości niemowląt laktaza jest wytwarzana przez kosmki
ścian jelita cienkiego. Po osiągnięciu dojrzałości u części osób
wytwarzanie tego enzymu jest kontynuowane i nie mają one żadnej
trudności z trawieniem mleka słodkiego. U wielu osób jednak
zdolność do wytwarzania laktazy zanika, a nierzadko występuje
nietolerancja na mleko słodkie. Prostym testem na przetrwałą
czynność enzymatyczną jest test tolerancji laktozy. Podaje się w
nim 2 g laktozy na 1 kg masy eiała, nie więcej jednak niż 50 g. U
osób z aktywną laktazą, po podaniu laktozy zwiększa się zawartość
glukozy we krwi. U osób z nietolerancją laktozy wzrost taki nie
następuje. Stwierdza się również zaburzenia jelitowe. Jest wiele
przyczyn wpływających na czynność laktazy, najc2ęściej jednak
zmienność w tym zakresie uwarunkowana jest genetycznie i zależy od
jednego locus. Cecha tolerancji na laktozę jest dominująca w
stosunku do nietolerancji na ten cukier. Częstość genu przetrwałej
laktazy jest różna w różnych populacjach. Jest ona duża w krajach
skandynawskich (Szwecja 0,83, Finlandia 0,58), mała w krajach
śródziemnomorskich (Grecja 0,31), na Bliskim Wschodzie (Liban 0,05)
i na Dalekim Wschodzie (Chiny 0,01). Jest rzeczą interesującą, że
w niektórych populacjach pasterskich w Arabii również stwierdza się
dużą częstość genu przetrwałej lnktazy. Przypuszcza się, że
częstość tego genu ulega ewolucji w zależności od selekcji
zwi#zanej z trybem życia populacji.

' Obecna nazwa enzymu to -D-galaktozydazn.

1! - Znry# Qenetyk! 209
PODSUMOWANIE

Farmakogenetyka i ekogenetyka zajmują się zmiennością genetyczną w
reagowaniu odpowiednio na leki i inne czynniki środowiska
zewnętrznego. W ostatnich latach wyrbżniono wiele rodzajbw takiej
zmienności, szczególnie ważna klinicznie jest zmienność w zakresie
cholinoesterazy rzekomej, dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej i
innych. Różnice w prędkości unieczynniania niektórych lekbw, m.in.
hydrazydu kwasu izonikotynowego, są uwarunkowane genetyeznie. Ważne
znaczenie kliniczne ma uwarunkowany genetycznie zespół hipertemii
złośliwej występujący u osobników wrażliwych na środki do
znieczulania ogólnego, zwłaszcza halotan. Leki mogą wpływaE na
przebieg niektórych chorób, w szczególności znany jest wpływ leków
jako czynników prowokujących napady porfirii ostrej przerywanej.
Leki mogą wywierać wpływ prowokująey również w cukrzycy i w dnie.
Niektóre parametry farmakokinetyczne uwarunkowane są genetycznie w
sposób wieloczynnikowy. Zmienność genetyczna we wrażliwości na
różnorodne czynniki świata zewnętrznego może mieć ważne znaczenie
biologiczne i kliniczne. Przykładami tego są: defekt a-1-
antytrypsyny, aktywność arylosulfatazy węglowodorbw aromatycznych,
hipolaktazj a. XIV. Poradnictwo genet#czne

Prze#n.ysZa#w Czerski, E#a Maniko#wska-Czerska

Poradnictwo genetyczne jest podstawową metodą profilaktyki chorób
genetycznych. Zarówno ze społecznego, jak i indywidualnego punktu
widzenia, poradnictwo genetyczne ma p#dwójne znaczenie. Z jednej
strony powinno ono prowadzić do zmniejszenia liczby chorych
genetycznie, z drugiej zaś strony umożłiwiać posiadanie zdrowych
dzieci przez genetycznie obciążone rodziny. Należy więc wskazać
możliwe opcje i dopomóc w wykorzystaniu istniejących możliwości,
przede wszystkim w zakresie leczenia, rehabilitacji i prenatalnej
diagnostyki chorób genetycznych. Udziełenie porady wymaga ustalenia
prognozy genetycznej. Polega ona na określeniu prawdopodobieństwa
posiadania zdrowych dzieci (szans pozytywnych), dzieci
przekazujących chorobę i chorych dzieci. Wielkość
prawdopodobieństwa posiadania chorych dzieci jest miarą ryzyka
genetycznego. Ustalenie prognozy genetycznej jest możliwe tyłko
wówczas, gdy rozpoznanie jest szczegółowe, pewne i tok
dziedziczenia choroby jest znany. Stąd działalność poradni
genetycznej obejmuje zazwyczaj weryfikację lub ustalenie
rozpoznania. Bardzo istotnym elementem porady jest informacja o
prognozie co do przebiegu choroby oraz o możliwościach leczenia i
rehabilitacji. Toteż poradnictwo genetyczne wymaga rozległej wiedzy
w zakresie genetyki klinicznej. Jednocześnie niezbędna jest
znajomość zastosowania w genetyce teor prawdopodobieństwa oraz
metod analizy statystycznej i matematycznej. Poradnictwo genetyczne
wymaga więc wysokich kwalifikacji fachowych. Porada może być
skuteczna tyiko wówczas, gdy zostanie w pełni zrozumiana i
zaakceptowana przez pacjentów. Porada powinna im dopomóc w
znalezieniu właściwego ustawienia w trudnej, dramatycznej sytuacji
życiowej. Niewłaściwy sposób udzielenia porady może wyrządzić
poważne szkody psychologiczne, doprowadzić do rozbicia rodziny,
niewłaściwego traktowania poszczególnych jej członków i ciężkich
kryzysów emocjonalnych. C. O. Carter podkreśla, że poradnictwo
genetyczne jest sztuką komunikowania się z ludźmi, wymagającą
szczególnych umiejętności przekazywania informacji. Podstawową
zasadą jest uszanowanie godności osobistej pacjentów, zrozumienie
ich trudnej sytuacji i nienarzucanie swoich osobistych poglądów.
Trudno jest znaleźE pojedynczą osobę mającą wszystkie wymagane
kwalifikacje. Poradnictwo genetyczne wymaga działalności
zespołowej. Obejmuje ona następujące kolejne etapy: 1) weryfikację
lub ustalenie rozpoznania, 2) ustalenie toku dziedziczenia choroby,
3) określenie genotypu pacjenta#,

" Zgodnie z definicjami podanymi w rozdziale X pacjentem jest osoba
zasięgająca porady genetycznej.

211
4) określenie prognozy genetycznej, 5) udzielenie porady, 6) pomoc
w uzyska- niu odpowiedniej opieki, 7) weryfikację skuteczności
porady, wyników opie- ki i w miarę potrzeby udzielanie dodatkowych
porad. Jest to działalność długofalowa i może dotyczyć kilku
pokoleń jednej rodziny. Nie2będna jest więc przejrzysta i
szczegółowa dokumentacja.

WERYFIKACJA LUB USłALENIE ROZPOZNANIA

Rozpoznanie kliniczne jest oparte na cechach fenotypu. Jak to
omówiono w rozdziale I, możliwość wnioskowania na tej podstawie
jest ograniczona i zależy od dokładności metody opisu fenotypu.
Toteż w poradnictwie genetycznym nie można przyjąć rozpoznania bez
znajomości danych, na podstawie których zostało ono ustalone.
Najczęściej proband jest inną osobą niż pacjent, który zazwyczaj ma
prawidłowy fenotyp. Podstawą rozpoznania obciążenia genetycznego i
wnioskowania o genotypie pacjenta są więc w znacznej mierze dane
wywiadu rodzinnego. Muszą one bye zweryfikowane przez uzyskanie
miarodajnej dokumentacji medycznej lub osobiste zbadanie probanda
oraz, w miarę potrzeby i możliwości, innych członków rodziny. Każdy
lekarz, niezależnie od specjalności, musi umieć przygotowywać
odpowiednią dokumentację. Zależy ona od rodzaju choroby i dla
każdej poszczególnej jednostki musi być inna. Można jednak podać
pewne ogólne uwagi co do podstawowych wymogów: 1. Dokumentacja nie
musi być obszerna, musi podawaE tylko istotne dane, uwzględniające
zawsze rozpoznanie (podejrzenie), podstawę rozpoznania i
charakterystykę przebiegu choroby. 2. Rozpoznanie musi być
konkretne i określać jednostkę chorobową. Sformułowanie typu
"opóźnienie rozwoju", "encefalopatia", "wielowadzie" itp. nic nie
mówią, mogą być raczej uważane za przyczynę skierowania w celu
ustalenia rozpoznania. 3. Podstawa rozpoznania może być często
sformułowana lakonicznie, jeżeli do rozpoznania wystarczają wyniki
badań laboratoryjnych, np. oznaczenia biochemiczne lub kariotypu.
Należy zawsze podać dane ilościowc i metodę (np. przy wyniku
kariotypu, jakie metody barwień prążltowych były stosowane). Jeżeli
podstawą do rozpoznania były anomalie struktury i/lub zewnętrzne
cechy budowy, opis musi być bardziej szczegółowy. 2aden opis nie
zastąpi dokumentacji fotograficznej. 4. Charakterystyka przebiegu
choroby powinna podawać wiek, w którym pierwsze objawy choroby
zostały zauważone przez chorego lub jego otoczenie, wiek w chwili
zwrócenia się pn poradę z powodu tych objawów i lakoniczną
charakterystykę przebiegu choroby w okresle obserwacji. 5. Wiele
chorób genetycznych ma fenokopie indukowane czynnikami środowiska,
jak np. niedorozwój umysłowy lub zabunenia neurologiczne związane
z urazami okołoporodowymi albo zespoły wywołane zakażeniem lub
podaniem związków chemicznych w czasie ciąży. Aby orzec istnienie
związku przyczynowego pomiędzy czynnikiem środowiska i chorobą,
należy wykazać, że czynnik ten rzeczywiście występował w
odpowiednim okresie. Stąd pedantyczna i szczegółowa dokumentacja
przebiegu ciąży i porodu jest niezbędna dla późniejszych rozważań
diagnostycznych. Rozpoznanie chorób metabolicznych opiera się na
wykazaniu i określeniu odpowiedniego defektu molekularnego (patrz
rozdział XV - Diagnostyka prenatalna). Niektóre z nich można
bezpośrednio stwierdzić tylko w określonych komórkach, np. wątroby,
w krwinkach czerwonych lub fibroblastach.

212
Rutynowe rozpoznanie choroby metabolicznej rzadko opiera się na
bezpośrednim badaniu defektu molekularnego, znacznie częściej
dokumentowane jest danymi pośrednimi, jak określenie aktywności
enzymów, przesunięcia w zakresie metabolitów lub obecność
nieprawidłowych produktów, zmiany w cechach antygenowych lub
odczynowości immunologicznej, zaburzenia w procesach krzepnięcia
krwi, a nawet w cechach strukturalnych, jak np. obecność krwinek
sierpowatych, sferocytów itp. w hemoglobinopatiach. Tym bardziej
konieczne jest dokładne określenie podstaw rozpoznania. Choroby
metaboliczne mogą wystąpić w różnym wieku. Mogą one ujawnić się od
razu po urodzeniu i doprowadzić do śmierci w pierwszych dniach,
miesiącach lub latach życia. Rzadko kiedy towarzyszą im oczywiste
nieprawidłowości wyglądu zewnętrznego. Podejrzenie choroby
metabolicznej we wczesnym dzieciństwie wynika z różnych objawów.
Pierwszym może być zahamowanie rozwoju psychomotorycznego, utrata
nabytych już umiejętności, trudności w przyjmowaniu pożywienia,
zahamowanie przyrostu masy ciała, wymioty, odwodnienie, kwasica,
zmiany napięcia mięśniowego (hiper- lub hipotonia) i niekiedy
drgawki. Nasilenie objawów może wahać się od drobnych, trudno
uchwytnych, do dramatycznie narastającyeh zaburzeń. Szczegółowa
kontrola stanu dziecka od chwili porodu (określonego według skali
Apgar) i okresowe badania we wczesnym okresie życia mają podstawowe
znaczenie dla wczesnej diagnostyki chorób metabolicznych. Może
pojawić się ciężka hepatosplenomegalia oraz zmiany w
elektroencefalogramie. Choroba może przebiegać szybko i
uniemożliwić szczegółowe rozpoznanie za życia. Dlatego niezbędne
jest pobranie i zamrożenie próbek krwinek, osocza i surowicy krwi
oraz moczu w celu przeprowadzenia odpowiednich badań
biochemicznych. Zależnie od podejrzenia może być wskazane pobranie
wycinka skóry i założenie hodowli fibroblastów in vitro uzyskanie
i zamrożenie materiału z biopsji wątroby oraz pobranie próbek
różnych narządów w czasie sekcji z uwzględnieniem możliwości
potrzeby badań biochemicznych mózgu. Zasadniczymi objawami wcześnie
ujawniających się chorób metabolicznych są: żółtaczka, biegunka,
wymioty, hipoglikemia, kwasica, specyficzny zapach ciała, moczu lub
kału, nieprawidłowości owłosienia, apatia i śpiączka oraz drgawki.
W późniejszym okresie dołączają się zaburzenia wzrostu i proporcji
ciała, może wystąpić mikro- lub makrocefalia. Należy dodać, że
objawy choroby metabolicznej zmieniają się z wiekiem i że w
późniejszym okresie charakteryzują się one głównie niedorozwojem
umysłowym, objawami neurologicznymi i zaburzeniami wzrostu oraz
proporcji ciała. Mając udokumentowane obciażenie rodowodu chorobą
metaboliczną, można na podstawie wymienionych wyżej objawów starać
się zidentyfikowae dotkniętych nią członków rodziny. Wiedząc o
istnieniu tych objawów i nie mając biochemicznego rozpoznania,
lekarz udzielający porady genetycznej jest bezradny. Lekarz
specjalista, mający do czynienia z tego typu objawami (najczęściej
pediatra), powinien wyjaśnić rozpoznanie, doprowadzając do badania
chorego lub zabezpieczenia materiałów w ośrodku dysponującym
odpowiednim zestawem metod biochemicznych. Rozpoznanie aberracji
chromosomalnych może być oparte wyłącznie na oznaczeniu kariotypu.
Miarodajność oznaczenia zależy od wybranej metody i typu badanych
komórek. Odpowiednie dane powinny znaleźć się w opisie wyniku
badania. Wiele aberracji chromosomalnych łączy się z bardzo
charakterystycznym fenotypem (pattz rozdz. IV i V). Jednakże
rozpoznawanie aberracji chromosomalnych wyłącznie na podstawie
cechy fenotypu jest błędem w sztuce. Trisomia 21 (zespół Downa)
może służyć jako przykład. Aber

213
racja ta daje charakterystyczny fenotyp rozpoznawalny na pierwszy
rzut oka, przykład typowej "diagnozy ulicznej". Charakterystyczny
fenotyp jest rozpoznawalny w ciągu pierwszych 7 dni życia.
Spotykaliśmy jednak przypadki kierowane po potwierd#enie
rozpoznania w 3-4, a nawet 6 roku życia. Z naszych doświadczeń
wynika, że w 1976 r. zespół Downa był "naddiagnozowany" w 15#/o.
Błędne rozpoznanie tego typu piętnuje rodzinę i prowadzi do urazów
psychicznych. Wreszcie ok. 4o/o przypadków stanowią trisomie
translokacyjne, w których ryzyko genetyczne jest wyższe niż w
trisomiach regularnych. Obowiązuje zasada, że w przypadku
podejrzenia aberracji chromosomalnych oznaczenie kariotypu jest
niezbędne dla ustalenia rozpoznania i prognozy genetycznej. W
klasycznym ujęciu podejrzenie aberracji autosomalnych nasuwa triada
objawów: niedorozwój umysłowy, nieprawidłowości cech zewnętrznych
głowy i budowy szkieletu, wada serca. W miarę gromadzenia
obserwacji przekonano się, że rozpiętość cech fenotypu w
aberracjach chromosomalnych jest bardzo duża i waha się od
głębokich zaburzeń do normy. Z zasady aberracje aneuploidalne
prowadzące do dużych zmian w ilości materiału genetycznego
(trisomie lub monosomie całych chromosomów lub dużych ich odcinków)
dają głębokie zaburzenia. Nie jest to sztywna reguła, poważną rolę
odgrywa również treść informacyjna chromosomu (odcinka), którego
aberracja dotyczy. Obserwowaliśmy głębokie zaburzenia w częściowych
trisomiach chromosomu 21, w których aberracja dotyczyła bardzo
niewielkiego odcinka. Obserwowaliśmy również pacjentkę
46,XX/47,XX,#-8, z mozaiką w stosunku 1:3, z prawie normalnym
fenotypem. W aberracjach strukturalnych, które dotyczą odcinków
chromosomów zawierających określone locus, można i należy
uzupełniać opis cech anatomicznych odpowiednimi badaniami
biochemicznymi potwierdzającymi występowanie pojedynczej lub
potrójnej dawki genu (patrz rozdział VII - Dziedziczenie
jednogenowe). Należy dodać, że u osób z euploidalnymi aberracjami
chromosomalnymi, jak robertsonowskie i zrównoważone wzajemne
translokacje chromosomów, fenotyp jest prawidłowy. Obserwowano
również osoby z małymi, bliżej nie zidentyfikowanymi chromosomami
znacznikowymi (markerowymi), mające prawidłowy fenotyp. Rozpoznanie
swoistych zespołów związanych z anomaliami budowy anatomicznej jest
trudne. Jeszcze trudniejsze jest uzyskanie dokumentacji
pozwalającej na potwierdzenie lub ustalenie rozpoznania. Tradycyjna
dokumentacja kliniczna i anatomopatologiczna nie uwzględnia opisu
budowy anatomicznej w wystarczającym stopniu. Konieczny jest
szczegółowy opis cech zewnętrznych. Najlepszą dokumentacją są
fotografie. Konieczne są zbliżenia głowy en face i z profilu. Te
ostatnie muszą dobrze uwidoczniać uszy. Niezbędna jest fotografia
całego ciała oraz zbliżenia dłoni i stóp. W przypadku dzieci
zmarłych z wadami wrodzonymi niezbędne jest zdjęcie rtg całego
kośćca oraz wynik badania sekcyjnego z uwzględnieniem głowy. Dane
te powinny być uzupełnione pomiarami antropometrycznymi lub
przynajmniej podstawowymi całego ciała. W opisie cech zewnętrznych
należy szczególną uwagę zwrócić na głowę. Ważna jest
charakterystyka owlosienia i linii zarostu włosów. Niezbędne jest
scharakteryzowanie kształtu czaszki przez odpowiednie pomiary,
minimum stanowi pomiar obwodu głowy. Istotne jest osadzenie uszu i
kształt małżowiny usznej. Ważnymi cechami są kształt i ustawienie
szpary powiekowej, rozstaw oczu i opis rogówki, źrenicy, często
soczewki i dna oka. Znaczenie ma kształt czoła, nasady nosa i
budowa nosa. Dla wielu zespołów charakterystyczny jest kształt ust,
odstęp pomiędzy nosem i ustazni, cechy podniebienia, kształt i
ustawienie żuchwy, uzębienie.

214
Jeżeli nie ma fotografii i cech tych nie uwzględniono w opisie, to
nie windomo, czy były one rozważane, toteż w opisie należy podawać
dane negatywne. Ważne są proporcje ciała, opis budowy tułowia i
kończyn z uwzgIędnieniem charakterystyki palców. W przypadku
urodzenia dziecka z wadami wrodzonymi i ze złym rokowaniem co do
życia opis i fotografie należy sporządzić szybko, fotografie
pośmiertne są zazwyczaj mniej informujące. W wielu przypadkaeh
niezbędnym badaniem różnicowo-rozpoznawczym jest oznaczenie
kariotypu. Należy więc szybko pobrać krew do tego badania lub
wykonać biopsję skóry lub tkanki łącznej bezpośrednio po śmierci.
Czytelne kariotypy można uzyskać z limfocytów śledziony w okresie
12-24 h po śmierci.

USłALENIE TOKU DZIEDZICZENIA CHOROBY

Po spełnieniu wstępnego podstawowego warunku, to jest
zweryfikowaniu i ustaleniu rozpoznania choroby u probanda oraz
uzyskaniu wiarygodnych danych o innych członkach rodziny, można
przystąpić do ustalenia toku dziedziczenia. Ten zaś stanowi
podstawę do wnioskowania o genotypie pacjenta, a następnie
opracowania prognozy genetycznej. We wszystkich trzech etapach
obowiązują te same zasady rozumowania, toteż trzy fragmenty
poświęcone tym etapom należy traktować łącznie. Podział na etapy i
podział tekstu został wprowadzony nieco sztucznie dla celów
dydaktycznych. Zamiarem autorów było podkreślenie konieczności
ścisłego, logicznego myślenia i zdawania sobie sprawy z
miarodajności wniosków. Podstawę rozumowania stanowi informacja
uzyskana z trzech źródeł: 1) ogólne dane empiryczne o rozważanej
chorobie i populacji (dane empiryczne), 2) teoretyczne dane o
prawach dziedziczenia (dane teoretyczne), 3) konkretna informacja
oparta na wynikach badania rozważanej rodziny (dane szczegółowe).
Konfrontacja tych danych pozwala na wysnuwanie logicznych wniosków,
których miarodajność powinna być sprawdzona przez liczbowe
określenie prawdopodobieństwa lub przez empiryczne sprawdzenie. To
ostatnie nie zawsze jest możliwe, gdyż może brakować odpowiednich
metod. Prognoza genetyczna (końcowy wynik rozumowania) dotyczy
zdarzeń, które jeszcze nie nastąpiły, jest bowiem przewidywaniem
możliwe#o genotypu (fenotypu) dziecka przed poczęciem. Prognoza
genetyczna jest więc zawsze probabilistyczna, weryfikacja
empiryczna jest możliwa w przyszłości.

ZASłOSOWANIE TEORII PRAWDOPODOBIEl#łSłWA W PORADNICłWIE GENEłYCZNYM

Zastasowanie teorii prawdopodobieństwa w poradnictwie genetycznym
zostało przedstawione w dużym skróeie i w sposób uproszczony.
Szczegółowe rlane podają Murphy i Chase (1975) w swoim podręczniku.
Zajmując się poradnictwem genetycznym nie trzeba być biegłym
matematykiem i statystykiem, należy jednak zdawać sobie sprawę z
podstaw logicznych i matematycznych wnioskowania, prowadzącego do
ustalenia prognozy genetycznej. Z praktycznego punktu widzenia
obliczanie prawdopodobieństwa do n znaku po przecinku nie ma
znaczenia dla pacjenta, który jest zainteresowany w jakościowym
raczej określeniu ponoszonego ryzyka jako małego, średniego ż
dużego. Liczbowe określenie wielkości prawdopodobieństwa ma
znaczenie teoretyczne i znaczenie dla samokontroli osoby
udzielającej porady. Teoria prawdopodobieństwa zajmuje się dużymi
liczbami zjawisk, których

218
występowanie uwarunkowane jest przypadkowo. Rozwnża się duży zbiór
zjawisk. Poszczególne badane zjawiska można określić jako zdarzenia
elementarne. W rozważanym zbiorze określone zdarzenie jest wynikiem
poszukiwanym, jak np. urodzenie dziecka z trisomią 21 wśród
wszystkich żywych urodzeń, liczba zgonów na zawał serca wśród
wszystkich zgonów itp. Prawdopodobieństwo jest ułamkiem, którego
wartość waha się od zera do jeden. Prawdopodobieństwo 0 oznacza, że
zdarzenie nie występuje. Prawdopodobieństwo 1 oznacza, że zdarzenie
jest pewne. Prawdopodobieństwo

można wyrażać jako ułamek zwykły, np. -, stosunek, np. 1 szansa na
2, 1
2
ułamek dziesiętny, np. 0,5 lub w procentach, np. 50o/o, albo rzadko
- w promilach. Ustalenie prawdopodobieństwa na podstawie częstości
występowania wymaga empirycznych danych statystycznych. W genetyce
często używa się takich danych. Ustalono na podstawie wielu tysięcy
dzieci, że częstość zespołu Downa wśród noworodków wynosi 1: 640.
Stąd na podstawie rozumowania indukcyjnego można stwierdzić, że dla
danej populacji istnieje prawdopodobieństwo 1 :640 (ryzyko
populacyjne), iż następne urodzone dziecko będzie miało zespół
Downa. Badając dzieci kobiet w poszczególnych grupach wiekowych
stwierdzono, że średnia częstość dzieci z trisomią 21 jest różna.
Odchylenia nd średniej populacyjnej pozwoliły na wykazanie, że
istnieje nieprzypadkowa zależność pomiędzy wiekiem matki w chwili
porodu a zespołem Downa. Wynika stąd, że średnia częstość
występowania zjawiska, a stąd i jego prawdopodobieństwo ustalone
metodą indukcji, zależy od sposobu zebrania danych i ważne jest
tylko w obrębie założeń logicznych i matematycznych danego ukladu
doświadczeń. Sposobami zebrania danych, analizy ich przypadkowości
lub związków przyczynowych zajmuje się statystyka. W poradnictwie
bardzo często korzysta się z takich danych statystycznych, jak
częntość chorób genetycznych, częstość genów w populacji, częstość
mutacj i itp. W analizie genetycznej rodowodów często rozumuje się
a priori. Może istnieć zbiór zdarzeń, w którym liczba możliwych
wyników jest skończona. Klasycznym tego przykladem jest rzut
monetą, który ma dwa możliwe wyniki - orzeł lub reszka. Zakładając,
że oba wyniki są równouprawnione (moneta nie jest zgięta,
sfalszowana w określony sposób), prawdopodobieństwo dla każdego z
nich jest takie samo - -. Otrzymanie jednego z 2 dwóch wyników - to
jest albo reszki, albo orła - równa się jeden i jest zdarzeniem
pewnym. Jeżeli oznaczyć wynik orzeł literą p, a wynik reszkaliter#
q to można zapisać:

p#-q=1 p=1-q p=q= 1 2

Prawdopodobieństwo uzyskania poszczególnych wyników w serii rzutu
oparte jest na rozwinięciu dwumianu p -# q, jak to udowodnił
Bernoulli. Dla dwóch rzutów dwumian należy podnieść do kwadratu:
stąd w omawianym przykładzie prawdopodobieństwo otrzymania dwóch (p
-# q)' = p# -ł- 2pq #- q'
kolejnych rzutów z wynikiem orzeł wynosi 1/4, z wynikiem reszka -
tyle samo, a z wynikiem orzeł w jednym, a reszka w drugim 1/2.
Prawdopodo

Z16
0

1P #' 1

1 p2 -#- 2 p q,
3 1 p3 -i- 3 Pz q. -i- 3 Pq.2 #' 1 q. 4, 1p4 'ź' 4p3q, T 6p2%z #'
4P%3 + # 1 p5 '# 5 p4 % '# 10 p 3 q,z '# 10 p 2 q,3 '# 5 p %4 "# 1
#L5

Ryc. 98. Trójkąt Pascala. Liczba wyrazów w rozwinięciu dwumianu
wynosi n -#- I. Każdy nowy współczynnik w trbjkącie otrzymuje się
przez dodanie dwóch najbliższych wyrazów w wierszu wyżej, jak to
pokazują strzałki.

bieństwo uzyskania poszczególnych wyników przy serii wielu rzutów
otrzymuje się podnosząc dwumian do odpowiedniej potęgi. Można
posłużyć się w tym celu trójkątem Pascala (ryc. 98). Wzór ogólny
przedstawia się następująco:

m n-m

gdzie :
n - liczba zdarzeń serii,
- prawdopodobieństwo określonego zdarzenia,
q - 1 - p = prawdopodobieństwo alternatywnego zdarzenia, m - liczba
zdarzeń z wynikiem p, ! - oznacza silnię danej łiczby.
Przykład. Zakładając populacyjną częstość zespołu Downa 1 : 640,
jakie jest prawdopodobieństwo, że rodzina mająca 5 dzieci będzie
miała 2 dzieci z tym zespołem na skutek przypadku: p =1/640 q #
639/640 n =5 Tn.=2

(2XlX3X2X1) X640 630 # lOX2,44X10-8X0,997 = 2,43X10#6
Prawdopodobieństwo jest znikome, ok. 2,5 szans na 100000. Toteż
należy szukać przyczyny, którą móglby być nieprawidłowy kariotyp
jednego (obydwojga) rodziców, wiek matki lub działanie czynników
środowiska. Można z danych statystycznych obliczyć odpowiednie
prawdopodobieństwa. W omawianym przypadku łatwo można sprawdzić
empirycznie pierwsz# i drugą możliwość. W odniesieniu do czynników
środowiska pojedyncza rodzina może nasuwać podejrzenia, ale nie
może służyć do wykazania związku przyczynowego. Prawdopodobieństwo
warunkowe dotyczy prawdopodobieństwa zdarzenia, które jest
uzależnione od innego zdarzenia. Inaczej mówiąc, zdarzenie A jest
warunkowane wystąpieniem zdarzenia B. W praktyce lekar2 często
sprawdzg prawdopodobieństwo hipotezy (rozpoznania) posługując się
prawdopodobień:twem warunkowym. Rozumowanie przedstawia tabela 47.

21#
ł a b e 1 a 47. Prawdopodobieństwo wystąpienia i rozpoznania
choroby

1. Prawdopodobieństwo wystąpienia (odpowiada częstości występowania
w populacji)

2. Prawdopodobieństwo wystąpienia objawu C (odpowiada częstości
objawu w przebiegu choroby, tj. prawdopodobieństwu warunkowemu)

3. Łączne prawdopodobieństwo wystąpienia objawu C i choroby

-4. Prawdopodobieństwo rozpoznania

5. Rozpoznanie choroby A jest bardziej prawdopodobne

Choroba A # Choroba B 0,015 0,18 0,37 0,01

0,00555

v,vv#aa # 0,75 0,00555 -#- 0,0018

0,0018

V,VVlV # 0,25
0,00555 -f- 0,0018

Załóżmy, że objaw C występuje w dwóch chorobach A i B. Ze statystyk
znana jest względna częstość występowania obu tych chorób w
populacji. Są to dane empiryczne, które można wykorzystać do
określenia prawdopodobieństwa wystąpienia choroby (punkt 1 tabeli
47). W punkcie 2 zapisujemy prawdopodobieństwa warunkowe uzyskane
z częstości występowania obja#wu C w przebiegu obu chorób. W
punkcie 3 obliczamy prawdopodobieństwo łączne wystąpienia
jednocześnie objawu i choroby, mnożąc wartości zapisańe w punkcie
1 i 2. Aby porównać względne prawdopodobieństwa zakładamy, że
występuje jedna z tych dwóch ehorób, to jest, że rozpoznanie albo
A, .albo B wyczerpuje wszystkie możliwości i jest zdarzeniem
pewnym. W tym celu należy dane znormalizować dzieląc każde z
łącznych prawdopodobieństw przez ich sumę. Podstawę rozumowania
stanowi twierdzenie Bayesa oma-wiane w podręcznikach teor
prawdopodobieństwa lub statystyki. Rozumowanie można uogólnić. Z
danych piśmiennictwa znamy pierwotne prawdopodobieństwo (częstość
występowania) stanu, który założono w hipo#tezie (np. rozpoznaniu).
Poprzez badanie uzyskujemy dane empiryczne (D), których warunkowe
prawdopodobieństwo dla każdej rozważanej hipotezy jest :znane.
Zapisuje się je P (D # H). Wykorzystując szereg takich danych można
uzyskać łączne prawdopodobieństwo, np. współistnienia objawów w
chorobie. Dzieląc poszczególne łączne prawdopodobieństwa przez ich
sumę, którą zapisuje się #'P#(DH#), można porównać
prawdopodobieństwo każdej z hipotez, np. możliwych rozpoznań. Ten
tok rozumowania, przedstawiony w tabeli 48 jest podstawą
komputerowych programów diagnostyki różnicowej. Ten sam tok
rozumowania służy do analizy rodowodów (patrz rozdział XAnaliza
rodowodów). Informacja empiryczna powinna dotyczyć populacji, z
której pochodzi badana rodzina. Często informacja taka jest
niedostępna. Toteż wszystkie po#radnie genetyczne posługują się
danymi przybliżonymi. Potrzebna jest znajomość częstości chorób
genetycznych, genów w populacji i nowych mutacji. #Istotne
znaczenie ma znajomość współczynników zdolności reprodukcyjnej

218
ł a b e 1a 48. Badanie prawdopodobieństwa hipotezy z użyciem
prawdopodobieństw warunkowych
Hipoteża HI . Hn
Frawdopodobieństwo pier- P(H1)P(H2). . . P(Hh)
wotne
#rawdopodobieństwa warun- P (D,# H11 P (D,# H#). . P (D,# Hn) kowe
P (DQ # H1) P (Dy # Hg). . P (Dg # H#) p(D##H1) P(Dn#Hs). .
P(D##Hn)
Prawdopodobieństwo łączne P (DI Ht) P (D # H#) . . P (D # Hn)
Prawdopodobieństwo hipotezy P(DH1) P(D Hzl .. P(DHn)
#,pt(DHj) E;P1(DHt) źipi CDH;)

oraz selekcji za i przeciw gametorn o określonym genotypie. W
przypadku posługiwania się cechami sprzężonymi (znacznikowymi)
trzeba znać ich współ-czynniki rekombinacji. Niezbędne są dane co
do genetycznego ryzyka empirycznego, dotyczącego aberracji
chromosomalnych i chorób wielogenowych. Informaeja teoretyczna
obejmuje podstawowe prawa dziedziczenia i podstawy teorii
prawdopodobieństwa. Znajomość ich jest niezbędna do właściwego
wykorzystania empirycznej i szczegółowej informacji. Informacja
szczegółowa obejmuje dane o fenotypie poszczególnych członków
rodziny. Należy ustalić wzajemne pokrewieństwo probanda i pacjenta.
Następnie należy przeprowadzić analizę możliwości wnioskowania o
geno#ypie tych członków rodziny, których pozycja w rodowodzie
pozwala na wnioskowania o genotypie pacjenta. Wstępna analiza
rodowodu często poawala tylko na określenie, jakie dodatkowe dane
należy zebrać lub jakie badania wykonać.

GENOłYP PACJENłA

Genotyp pacjenta może być określony z dużym prawdopodobieństwem,
graniczącym z pewnością na podstawie cech fenotypu i/albo danych
rodowodu lub badania z użyciem technik rekombinacji DNA. Bardzo
często jednak genotyp może być tylko przyjęty z określonym
prawdopodobieństwem, naj#zęściej na podstawie konfrontacji fenotypu
z prognozą genetyczną ustaloną dla rodziców pacjenta. Ten tok
rozumowania, wykorzystujący rachunek prawdopodobieństwa, zostanie
przedstawiony łącznie z prognozą genetycz#ą. W odniesieniu do
chorób jednogenowych często można ustalić genotyp pacjenta na
podstawie jego fenotypu i danych rodowodu (informacji
szczegółowej), informacji teoretycznej oraz empirycznej z
wystarczającą dla celów praktycznych pewnością. Należy kierować się
następującymi ogólnymi regułami. Osoba, która wykazuje autosomalne
cechy dominujące w fenotypie, ma przynajmniej jeden gen warunkujący
daną cechę i jest przynajmniej heterozygotą pod względem tego genu.
Należy jednak pamiętać o konieczności różnicowania z fenokopią przy
nieobciążonym rodowodzie i ze stanem homozygotyczności przy
dwustronnie obciążonym rodowodzie. Podobne rozumowanie obowiązuje
przy analizie pacjenta lub pacjentki, wykazujących #echy dominujące
sprzężone z chromosomem X. Można przyjąć, że wszyscy synowie
chorego mężczyzny są zdrowi, a wszystkie córki są chore. Potom#stwo
chorych matek wykazuje cechę w połowie przypadków, niezależnie od
pł". Homozygotyczność u kobiet jest mało prawdopodobna, gdyż dominu

219
jące cechy sprzężone z chromosomem X są zwykle letalne u homozygot.
## to zresztą nadzwyczaj rzadkie przypadki. Choroba recesywna
sprzężona z chromosomem X ujawnia się u mężczyzny. W wielu
przypadkach heterozygotyczność kobiet daje sie ustalić
laboratoryjnie. HomozygotycznośE kobiet pod względem choroby
sprzężonej z chromosomem X jest zdarzeniem rzadkim. Przypadki
autosomalnych chorób dominujących oraz dominujących i r<# cesywnych
chorób sprzężonych z chromosomem X są w większości wynikiem świeżej
mutacji. Im mniejsza jest zdolnośE reprodukcyjna chorej osoby, tym
większe jest prawdopodobieństwo, że choroba jest wynikiem nowej
mutacji. Krańcowo rzecz biorąc, wszystkie przypadki letalnych
(zdolność reprodukcyjna = 0) chorób dominujących autosomalnych i
sprzężonych z chromosomem X są wynikiem świeżej mutacji. Nowe
metody lecznicze zmieniają ten stan rzeczy i osoby obciążone
cechami letalnymi w obecnym stanie wiedzy, mogą przeżywać dłuższe
okresy i dochodzić do reprodukcji. Stąd częstość genu może zacząć
wzrastać i przekroczyć pierwotną wartość, tj. stan, w którym
częstośE genu w populacji była równa częstości mutacji. W przypadku
chorób recesywnych sprzężonych z chromosomem X względny udział
nowych mutacji w częstości genu w populacji zależy od zdolności
reprodukcyjnej hemizygot (mężczyzn z cecham: choroby). Różnicowanie
pomiędzy chorobą odziedziczoną a będącą wynikiem świeżej mutacji ma
znaczenie dla ustalenia prognozy genetycznej krewnych chorej osoby.
Jeżeli pacjentem jest osoba chora, to przekazuje ona chorobę
potomstwu, niezależnie od tego, czy odziedziczyła chorobę, czy ma
ją w wyniku świeżej mutacji rodzicielskich gamet. W przypadku
chorób recesywnych autosomalnych należy pamiętaE, że wiele z nich
jest w rzeczywistości przekazywanych w sposób kodominujący. W tej
sytuacji (choroby metaboliczne) można w wielu wypadkach wykonaE
badania laboratoryjne, które pozwalają wnioskować o dawce genu u
badanej osoby. Można przyjąć, że rodzice dziecka z chorobą
przekazywaną wytącznie tokiem recesywnym są heterozygotami.
Prawdopodobieństwo, że jedno z rodziców jest heterozygotą, a u
drugiego wystąpiła świeża mutacja podczas gametogenezy jest tak
małe, że można je pominąć. W przypadku chorób, które mogą
dziedziczyć się autosomalnie recesywnie i w inny sposób, rodzice
dwojga chorych dzieci są heterozygotami, a choroba jest recesywna.
Różnicowanie w takim przypadku między sprawą autosomalną a
sprzężoną z chromosomem X zależy od posiadanej informacji
empirycznej i płci chorych dzieci. W każdym przypadku, w którym
możliwe jest wykonanie badań laboratoryjnych potwierdzających
rozpoznanie, należy takie badanie wykonać. Nie należy opierać się
na obrazie klinicznym i danych z wywiadu, lecz jeżeli można,
uzupełnić je badaniami dodatkowymi. Inaczej mówiąc, im bardziej
szczegółowy jest opis fenotypu, tym pewniejsze jest wnioskowanie o
genotypie. Jak już wspomniano, rozpoznanie anomalii chromosomalnej
na podstawie obrazu klinicznego, a nie na podstawie oznaczenia
kariotypu, jest błędem w sztuce. W niektórych sytuacjach można
wykorzystać cechy sprzężone z genem poszukiwanej choroby. Przy
stosowaniu tej metody obowiązują następujące zasady. Znacznikowa
(markerowa) cecha sprzężona oraz poszukiwana cecha chorobowa muszą
byE kontrolowane genetycznie przez pojedyncze locus auto#omalne.
Oba locż muszą byE ściśle sprzężone ze sobą (patrz rozdział
VIIDziedziczenie jednogenowe). Osoba badana musi być potomkiem
podwójne#

220
heterozygoty. Należy dysponować pewną informacją o pozycji
rozważanych loci (cis-, trans-). Wskaźnik rekombinacji rozważanych
locf musi być znany. Wskaźnik rekombinacji jest miarą wiarygodności
badania. Jeżeli wynosi on np. 0,05, to prawdopodobieństwo, że
otrzymano miarodajny wynik wynosi 1-0,5 = 0,95 i jest
wystarczające. Proponowano również wykorzystanie znaczników
sprzężonych dla badania przekazywania zespołów wielogenowych (cechy
HLA i wady cewy nerwowej). Są to metody oparte na danych
doświadczalnych i ich miarodajność może być tylko z nich określona.
Brak teoretycznego wyjaśnienia podważa zaufanie do metody. W
podsumowaniu należy stwierdzić, że zanim zostanie udzielona porada
genetyczna, należy zanalizować, z jakim prawdopodobieństwem
ustalono genotyp pacj enta.

OKRE#LENIE PROGNOZY GENEłYCZNEJ

Przez pojęcie prognozy genetycznej należy rozumieć przewidywanie
wybranych elementów genotypu i fenotypu potomstwa pacjenta.
Obejmuje to nie tylko przewidywanie, czy określona choroba wystąpi
u potomstwa, ale również przewidywanie przebiegu choroby, nasilenia
objawów, czasu przeżycia itp. Cechy potomstwa zależą oczywiście od
genotypów obydwojga rodziców, toteż prognoza musi opierać się na
rozważeniu danych o nich obojgu. Najczęściej porady zasięgają
mężczyzna i kobieta pragnący mieć wspólne dziecko. Niekiedy jednak
zdarza się, że o poradę prosi pojedyncza osoba i brak miarodajnych
danych o drugim z rodziców. Praktycznie zdarzają się trzy takie
sytuacje: 1) osoba pochodząca z obciążonej rodziny zwraca się z
pytaniem, czy jej dzieci będą dotknięte; nie ma aktualnych lub
planowanych związków z drugą osobą; 2) jedno z aktualnych lub
przyszłych rodziców zasięga porady w tajemnicy przed drugim; 3)
rodzice dziecka z obciażonej rodziny zapytują o jego przyszłość
prokreacyjną. Nieco podobną sytuację stanowi zwrócenie się o
genetyczną poradę przedmałżeńską przez osoby mające nieobciążone
rodowody. Pierwszą zasadą określania prognozy genetycznej jest
stwierdzenie, że każda para rndzicielska w danej populacji ponosi
populacyjne ryzyko urodzenia dziecka z chorobą genetyczną. Wielkość
tego ryzyka równa się częstości występowania tych chorób w
rozważanej populacji (patrz rozdział IZnaczenie genetyki w praktyce
lekarskiej). Poszczególne osoby w populacjf mogą ponosić dodatkowe
ryzyko ze względu na występujące u nich niekorzystne geny, które
ujawniają się w fenotypie potomstwa w interakcji z genami
przekazanymi przez drugiego z rodziców. Prognoza genetyczna dotyczy
tylko rozważanej cechy. Określenie wielkości ryzyka genetycznego
(prawdopodobieństwa wystąpi#nia rozważanej choroby) nie zmienia
wielkości ryzyka pnpulacyjnegn i rozważana para rodziców ryzyko to
ponosi niezależnie od prognozy określonej dla rozważanej cechy
(choroby). Jest to niezwykle istotne, gdyż pacjenci zazwyczaj
uważają korzystną prognozę genetyczną (rozważana choroba nie
wystąpi u potomstwa) za równnznaczną ze stwierdzeniem, że przyszle
dziecko będzie zdrowe. Ryzyko populacyjne istnieje zawsze. Ryzyko
genetyczne zależy pnnadto od wieku osnby zasię#ającej porady.
Ryzyko urodzenia dziecka z aberracją chromosnmalną wzrasta z
wiekiem matki (patrz niżej). Pewne dane wskazują, że ryzyko
wystąpienia mutacji genowych wzrasta z wiekiem

221
ojca. W przec#wieństwie do ryzyka związanego z wiekiem matki ryzyko
genetyczne związane z wiekiem ojca jest niewielkie i przynajmniej
do 55 roku życia można je pominąć. Ryzyko związane z wiekiem ojca
powyżej 55 lat nie jest dokładnie określone iloścńowo. Wydaje się
jednak, że jest ono niewielkie. Drugą, bardzo istotną zasadą przy
określaniu prognozy genetycznej jest więc reguła, że populacyjne
ryzyko genetyczne jest różne dla poszczególnych grup wiekowych
kobiet i istotnie wzrasta dla kobiet rodzących po 37 roku życia.
Trzecia zasada mówi o tym, że prognoza genetyczna ustalona dla
pojedynczej osoby, a nie dla pary przyszłych rodziców, ma
ograniczoną wartość. Czwarta zasada stwierdza, że prognoza
genetyczna jest zawsze probabilistyczna. Wielkość
prawdopodobieństwa, z którym określono prognozę genetyczną, zmienia
się zależnie od tego, czy genotyp pacjentów jest znany, czy też
tylko zakładany z pewnym prawdopodobieństwem. W tym ostatnim
przypadku wykorzystuje się dane rodowodu. Inne znaczenie należy
przypisywać danym rodowodu dotyczącym krewnych wstępnych, a inne -
dotyczącym krewnych zstępnych.

OKRE#LENIE PROGNOZY GENEłYCZNEJ W CHOROBACH JEDNOGENOWYCH

Określenie prognozy genetycznej w chorobach jednogenowych jest
oparte na prawach Mendla. Przy znanym genotypie pacjentów jest to
w zasadzie sprawa prosta. W wyniku związku dwóch homozygot pod
względem tej samej c:echy powstaje homozygota. Związek dwóch
różnych homozygot prowadzi do powstawania heterozygoty. Wynik
związku dwóch homozygot jest więc jednoznacznie określony z
prawdopodobieństwem = 1. Związek heterozygoty z homozygotą może
prowadzić do powstania homozygoty lub heterozygoty z równym
prawdopodobieństwem, tj. 50o/o. Związek dwóch heterozygot prowadzi
do powstania albo jednej z dwóch możliwych homozygot
(prawdopodobieństwo po 25#/o), albo heterozygoty
(prawdopodobieństwo 50o/o). Stwierdzenia te wynikają z krzyżówek
przedstawionych w rozdziale o dziedziczenic jednogenowym. W
odniesieniu do autosomalnych chorób dominujących można by więc
przewidywać prawdopodobieństwo urodzenia chorego potomstwa na
podstawic prawdopodobieństwa powstania homozygoty zmutowanej (tj.
z genem choroby lub odpowiedniej heterozygoty. W rzeczywistości
jednak przewidywanie tc sprawdza się jedynie w odniesieniu do
względnie mało upośledzających cect o pełnej penetracji. W wielu
chorobach tej grupy homozygoty giną we wc'zesnym rozwoju i tylko
heterozygoty mają szanse przeżycia przez dłuższy okres W celu
opracowania pełnej i miarodajnej prognozy genetycznej nieżbędna
jes' więc znajomość rozkładu prawdopodobieństw przeżycia
określonego czasu współczynnika penetracji, prawdopodobieństwa
różnych stopni ekspresji cechy (nasilenia objawów choroby) i
współczynnika zdolności reprodukcyjne w danej jednostce chorobowej.
W odniesieniu do większoścń dominującycl chorób nie ma liczb, które
charakteryzowałyby te wielkoścń. Dysponuje sit danymi jakościowymi,
jak np. stwierdzeniem, że dana choroba prowadzi najczęściej w
stanie homozygotyczności do śmierci we wczesnym okresie życia Toteż
nawet w pozornie prostym układzie prognozy dla dominującej chorobJ
autosomalnej ustalenie prognozy z matematyczną dokładnością jest w
obecł nyrn stanie wiedzy możliwe tylko w niektórych przypadkach. W
uproszczeniu można przyjąć, że w przypadku obciążenia dominującą
cho

222
robą autosomalną prawdopodobieństwo urodzenia chorych dzieci wynosi
dl"# związku : 1) homozygota typ zmutowany (m/m) )( heterozygota
typ zmutowany/tyg# dziki (m/-f-): 1,0 (wszystkie dzieci chore), 2)
heterozygoty (m/-#) )( (m/#-): 3/,, czyli 0,75 lub '/s, czyli ok.
0,66, jeżeli homozygoty (m/m) giną we wczesnym okresie życia
(zarodkowym lub płodowym), 3) heterozygoty (m/-f-) z homozygotą (-
#/#-): 0,5 (połowa potomstwa jest chora). Oczywiście, związek dwóch
homozygot, niezależnie, czy (m/m) )( (m/m) czy (m/m) )( (#--/-#),
prowadzi do powstania gamet obciążonych, tj. do bezpłodności,
zmniejszonej płodności lub urodzeń chorych dzieci. Posługując się
danymi z rozdziału o dziedziczeniu jednogenowym, Czytelnik może
określić prawdopodobieństwo urodzenia dzieci chorych, nosicieli
choroby i zdrowych w zależności od genotypów pacjentów obciążonych
genem choroby autosomalnej recesywnej. Ponownie należy podkreślić,
że teoretyczne przewidywania mogą ulec modyfikacji na skutek
selekcji za lub przeciw heterozygo= tom lub homozygotom.
ftozważając choroby recesywne, należy pamiętaE, że w rzeczywistości
wiele# z nich dziedziczy się w sposób kodominujący. Kilkakrotnie
poruszanym przykładem są choroby metaboliczne, w których można
odpowiednim testem wykryć heterozygotę (nosiciela). Inny pouczający
przykład stanowi anomalia Pel= gera i Hueta, występująca u ludzi i
królików. Polega ona na hiposegmentaeji jąder granulocytów i na
charakterystycznych zmianach struktury jąder innych komórek układu
krwiotwórczego. Cechę tę McKusick klasyfikuje jako. dominującą.
Hodując króliki z anomalią Pelgera i Hueta uzyskuje się potomstwo
wy#kazujące cechę i nie wykazujące jej w stosunku 2 : 1, przy
jednoczesnym zmniejszeniu płodności w porównaniu z krzyżówkami
rodzeństwa które cechy nie wykazuje (Nachtsheim 1954, własne
doświadczenia). Sekcjał ciężarnych zwierząt wykazuje obecność
obumarłych płodów lub resorpcji. W kilku przypadkach udało się
wyhodować potomstwo ginące w pierwszych dniach życia i mające
objawy ciężkiej chondrodystrofii i fokomelii. Opisano też dwa
podobne przypadki u ludzi. Dane te świadczą o tym, że anomalia#
Pelgera i Hueta w obrębie układu krwiotwórczego jest spowodowana
pojedynczą dawką genu, który w podwójnej dawce prowadzi do ciężkich
zaburzeń. rozwojowych i zwykle do śmierci w okresie płodowym lub
zarodkowym. Ina= czej mówiąc, osoba (lub królik) z anomali# Pelgera
i HueLa w układzie krwiotwórczym jest heterozygotą w odniesieniu do
recesywnej cechy "chondrodystrofia typu Pelgera i Hueta". Przykład
ten wskazuje na konieczność dalekoł posuniętej ostrożności przy
wnioskowaniu o toku dziedziczenia rzadkich cech. Obserwując
nieliczne rodziny ludzi z anomalią Pelgera i Hueta, mające nie-.
zbyt liczne potomstwo, łatwo jest przyjąć dominujący tok
dziedziczenia. W sytuacji, w której genotyp pacjentów nie jest
znany, a jest tylko zakładany z pewnym prawdopodobieństwem na
podstawie danych rodowodu, na= leży posługiwaE się
prawdopodobieństwem złożonym, wykorzystując twierdzenie Bayesa.
Odpowiednie metody postępowania są omawiane w podręcznikach
poradnictwa genetycznego. W tym rozdziale zostały podane tylko dwa
przykłady, pierwszy oparty na obliczaniu prawdopodobieństwa
złożonego i drugi wykorzystu;ący twierdzenie Bayesa (patrz
poprzednie ustępy tego rozdziału ł szczegółowo omawiają te sprawy
Murphy i Chase, 19?5. Rycina 99 przedstawia rodowód rodziny z
chorobą recesywną, który może być wykorzystany do zilustrowania
określania prognozy genetycznej dla różnych krewnych probanda.

223:
Ryc. 99. Rodowód rodziny a chorobą recesywną. W nawiasach podano
prawdopodobieństwo heterozygotyczności, nie oznaczono tego
prawdopodobieństwa dla II,E i III,1, gdyż odpowiada ono ezęstości
genu w popuIacji i zależ, od rozpoznania (w zaIożeniu przyjęto
chorobę recesywną, be: sprecyzowania rozpoznania). lll

1V

Jest nim dziewczynka III,4 z chorobą recesywną o pewnym toku
dziedziczenia, ustalonym z danych piśmiennictwa, rozpoznanie jest
pewne. Stąd rodzice I1,2 i II,3 są obligatoryjnymi heterozygotami
(prawdopodobieństwo P = 1,0). Ich genotypy są więc znane i ponoszą
oni ryzyko dla każdego następnego dziecka = '/a (25#/#), że będzie
ono chore. Liczba urodzeń zdrowych lub chorych dzieci nie zmienia
wielkości tego ryzyka. Kolejne zapłodnienia są zdarze-niami
niezależnymi. Wykorzystując podane wyżej rozumowanie o
prawdopołdobieństwie uzyskania poszczególnych wyników rzutu monetą
i rozwinięcie dwumianu w trójkącie Pascala, Czytelnik może
przeprowadzić formalny dowód. Udział nowych mutacji w chorobach
recesywnych jest znikomy, można więc przyjąć z wystarczającą
ufnością, że zmutowany gen pochodzi od krewnych wstępnych, tj.
pokolenia I. Dla wszystkich czworga dziadków i babek probanda można
więc obliczyć jednakowe prawdopodobieństwo heterozygotyczności: P
# '/z (50o/a dla każdego). Posługując się tą informacją, można
obliczyć dla heterozygotyczności P # '/z dla osób 1,4 i 5 pokoleniu
II. Dla I11,5 prawdopodobieństwo złożone p = 1/e)C'/? = '/#. I11,2
oraz III,3 są dziećmi dwóch heterozygot i mają fenotyp prawidłowy.
Są więc albo heterozygotami albo homozygotami typ dziki, z
prawdopodobieństwem =/a dla heterozygoty i '/, dla homozygoty typ
dziki.

Dla osoby IV,1 ryzyko heterozygotyczności wynosi I X 2
2 3 3
ko posiadania chorych dzieci dla wszystkich tych osób wynika z
ryzyka heterozygotyczności pomnożonego pr#ez względną częstość genu
w populacji (ozna.czoną przez q), pomnożonego przez ryzyko
urodzenia homozygoty ze związku dwóch heterozygot, to jest '/#.
Stąd:

dla II,1; II,4; II,5 ryzyko = '/#X'/,Xq # '/nq dla I11,2 i III,3
ryzyko # =/3X'/4Xq # '/sq dla II1,5 ryzyko # '/aX'/,Xq # '/Isq dla
IV,1 ryzyko # I/sX'/aXq # '/#zq

Ryzyko populacyjne odpowiada względnej częstości ehoroby w
populacji to jest q= (rozkład dwumianowy). Dla rzadkich chorób
recesywnych q jest małe, stąd wszystkie te osoby mają ryzyko
znacznie wyższe niż populacyjne. Wystarczy obliczyć ryzyko np. dla
mukowiscydozy, gdzi# q wynosi około 'h" a ryzyko populacyjne około
1 : 2500. Jednakże jest to wciąż ryzyko w granicach małego ryzyka.
Ryzyko wzrasta istotnie w przypadku małżeństw spo#krewnionych. Na
przykład w pr#ypadku związku II,1 z IV,l ryzyko wynosi: '#,X'#,X'/#
''I#
W rozważanym kankretnym przykładzie związek osól> nie
spokrewnionych II,1 z II,4 lub III,5 ponosi odpowiednio ryzyko 1/#s
lub 1/3z. W odniesieniu do osób, co do których uzyskano informację
o prawdopodobieństwie genotypu z danych o krewnych zstępnych,
prawd#podobieństwo to nie ulega zmiańie niezależnie od dalszej
historii reprodukcyjnej. Tak więc ryzyko posiadania dzieci
heterozygot dla par I,1 i I,2 oraz I,3 i I,4 oraz dzieci chorych
lub heterozygot dla pary I1,2 i II,3 nie ulega zmianie niezależnie
od liczby następnych urodzeń zdrowych dzieci. Gdyby jednej z par w
pokoleniu I ur4dziło się chore dzieoko, wówczas prawdopodobieństwo
heterozygotyczności dla każdego z nich (1/e) zmieniłoby się na
prawdopodobieństwo 1,0.

iv < ##, Ryc. 100. Rodowód rodziny z cechą recesywną. III,2 jest
albinosem.

Prawdopodobieństwo genotypu wydedukosanego z danych o krewnych
wstępnych jest bardziej podatne na zmianę w zależności od historii
repr4- dukcyjnej. Obliczenie prawdopodobieństw opiera się na
twierdzeniu Bayesa i polega na rozważeniu prawdopodobieństw
teoretycznych w porównaniu z wynikami k#lejnych ciąż. Ilustruje to
przykład rodowodu na rycinie 100. Załóżmy, że pacjenci to
małżeństwo spokrewnione III,1 i III,2, w którym mężayzna III,2 jest
a1binosem (rzadka cecha recesywna). A prżorż u III,1 istnieje
ryzyko '/z X 1/z =1/4, że jest heterozygotą. Stąd ryzyko, że
dziecko IV,l będzie homozygotą pod względem cechy wynosi 1/s.
Jeżeli urodzone dziecko nie wykazuje cechy i ma prawidłowy fenotyp,
eliminuje to tę możliwość. Stątl nowe prawdapadobieństwo, że I1,2
jest heterozygotą wynosi e/r, a że III,1 jest heterozygotą wynosi
'/,. Ryzyko dla następnego dziecka wynosi więc '/2 X 1/, = Ih9.
Jeżeli następne dzieeko ma prawi"łowy fenotyp, to
prawdopodobieństwo, że II,2 jest heterozygotą zmniejsza się do
6/#s, a III,1 - do I/#,. Stąd ryzyko dla trzeciego dziecka
zmniejsza się do 1/z6. Z powyższych przykładów wynika, że w
przypadku nie znanego genvtypu pacjentów, zakładanego tylko z
pewnym prawdopodobieństwem z danych rodowodu, określenie prognozy
genetycznej jest złożone. Prognozę genetyczną powinna więc określać
specjalistyczna placówka. Opieranie pragnozy na postulawamych a
prżorż genotypach bez uwzględnienia informacji z danych o krewnych
zstępnych prowadzi do zawyżenia wielkości ryzyka. Dodatkowe
trudności może nasuwać oltreślenie prognozy w przypadku chorób
występującyeh w późniejszym okresie życia. Należy wówczas
uwzględnić wiek pacjenta i prawdopodobieństwo ujawnienia się
choroby w danym wieku. Na przykład osoba obciążona 50a/o ryzykiem
dominującej pląsawicy Huntingtona (jedno z jej rodziców ma tę
chflrobę) ponosi w zasadzie ryzyk-o 25o/a posiadania dziecka z tą
chorobą. Jeżeli jednak abjawy choroby nie wystąpiły w pewnym wieku,
to ryzyko ulega zmniejszeniu proporcjonalnie do odsetka osób z
chorobą ujawnioną w tym wieku. #V 40 roku życia 75,/o chorych na
pląsawicę

15 - Zarys genetyki 225
Huntingtona ma objawy choroby. Stąd osoba obciążona ponosi ryzyko,
że jest heterozygotą : 1/zii0,25
(1/z)(0,25) -#0,5

= 0,2

a dzieci tej osoby ponoszą ryzyko równe połowie tej wartości, to
jest l0o/o. Innyxn czynnikiem komplikującym prngnozę genetyczną
jest niepełna penetracja. Ustalając prognozę w przypadku obciążenia
chor"bami sprzężonymi z chromosomem X, należy kierować się zasadami
podanymi w podrozdziale o genotypie pacjenta. Ujawnienie się
choroby u hemizygoty mężczyzny nie świadczy o nosicielstwie matki,
jeśli rodowód jest nieobciążony. W około 70o#u przypadków j#st to
wynik nowej mutacji. Stąd ryzyko dla następnego syna (i
nosicielstwa córki) wynosi P =1/z X 30o/o =15o#o. Urodzenia
następnych zdrowych synów zmniejszają odpowiednio
prawdopodobieństwo, że matka jest nosicielką i płynące stąd ryzyko
dla następnych synów. Należy stosować rozumowanie podobne jak
podane powyżej dla autosomalnych chorób recesywnych. Urodzenie
dwóch chorych synów praktycznie akreśla genotyp matki jako
nosicielki rhoroby z wystarczającą ufnością, aby ryzyko dla
następnych synów uważać za P=50o#o. W określeniu nosicielstwa córek
może być przydatne badanie cech sprzężonych z chromosomem X.

PROGNOZA GENEłYCZNA W MAŁŹEŃSłWACH SPOKREWNIONYCH

Prognoza genetyczna w małżeństwach spokrewnionych dotyczy przede
wszystkim ryzyka wyśtąpienia autosomalnych cech recesywnyćh u
potomstwa. Dla cech dominujących prognoza jest niezależna od
spokrewnienia (genotypy są znane). Mężczyzna ńie może być
homozygotą pod względem chramosomu X. U kobiet h#xnozygotyczność
pod względem choroby sprzężonej z chromosomem X może być rózważana
podobnie jak efekt spokrewnienia dla cech autosomalnych. Zazwyczaj
kobiety homozygoty pod względem choroby sprzężonej z chromosomem X
giną w okresie zarodkowym i stąd w małżeństwach spokrewnionych
obciążonych taką cechą wzrasta ryzyko poronień płodów żeńskich.
Rodowód na rycinie 101 przedstawia najc#ęstszy bliski stopień
spokrewnienia - związek ciotecznego rodzeństwa (kuzynów I stopnia).
Prawdopodobieństwo przekazania tego samego genu (alleli) z
pokolenia I do pokolenia IV

I,1 I3) (3) I,2 1 2

(2% II,2 (4) (4) II,3 (2} II I I

1 2 3 4 I
(1) III,1 I5) l5) III,2 (1) 1 2

##IV,1 IV

1
F# I st C# s

Rye. 101. Rodowód małżeństwa spokrewnionego (objaśnienia w tekście)

226
wynosi P :1/# X =/# X 1/e = (I/#)3 # 1/8, przekazanie tego samego
genu (alleli) z obu stron - matki i ojca ma P =1/8 X 1/8 =1/64.
Ponieważ w każdym lo#us w pokoleniu I występują cztery allele,
łączne prawdopodobieństwo, że oba allele w określonym loc2ss
pokolenia IV odpowiadają temu samemu genowi (allelowi) pokolenia I
wynosi P = 4 X '/s4 =1/#s. Różne pochodzenie alleli ma P =1- '/#s
=15/##. Stąd prawdopodobieństwo homozygotyczności w pokoleniu IV
dla aileli a (Paa) ze względu na wspólne pochodzenie wynosi I/:s q,
gdz:e q oznacza ezęstość genu w populacji. Prawdopodcibieństwo
homozygotycznnści przy różnym poehodzeniu alleli wynosi 15/,s qź.
Częstość drugiego z alleli A jest p. Jeżeli pamiętamy zasadę
rozkładu dwumianowego, i że p-3-q =1, to całkowite
prawdopodobieństwo homozygotyczności wynosi: Paa =16/s6q# -f-1/tsq
= qz -#-1/#e#lq

Paa = p# -I-1/3spq
Ponieważ częstość heterożygot ulega zmniejszeniu równemu wzrostowi
ćzęstości homożygot : Paa =1 pq - #/3npq
Wzrost ryzyka wystąpienia choroby recesywnej w małżeństwie
spokrewnionym w stosunku do ryzyka populacyjnego zależy od
częstości genu w populaeji. Frzy dużej częstości ryzyko wzrasta
nieznacznie, przy małej wzrasta w dużym stopniu. Wniosek:
małżeństwo spokrewnione ponosi ryzyko wystąpienia rzadkiej, nie
ujawnionej dotychezas w rodzinie ehoroby recesywnej. Podane wyżej
rozumowanie można uogólnić posługując się współezynnikiem
spokrewnienia (wsobności). Ogólny wzór dla współezynnika F
przedsta#via się :

F # CI#Q)N
gdzie N odpowiada liczbie wspólnych przodków w obu liniach. W
omawianym wyżej przyk#adzie liczba wspólnych przodków wynosi 5 w
każdej linii (ryc. 101) i F = I/ss. Dla związku II,2 i III,2 F
=1/e. Podane wyżej wzory można uogólnić dla dowolnego stopnia
pokrewieństwa:

Paa = (1- F) qz -i- Fp

Paa = (1- F) 2 pq
Współezynnik F można stosować do rodowodów obciążonych chorobą
x^ecesywną. Dla rodowodów nie obciążonych ryzyko mniejsze niż przy
F=lhs można pominąć. Nawet przy F =1/e ryzyko jest małe.

OKREŚLENIE PROGNOZY GENEłYCZNEJ DLA PACJENłóW OBCIĄŻl#NYCH
ABERftACJt# CHftOMOSOMALNĄ LUB CfIOROBĄ WIELOGENOWĄ

Określenie prognozy genetycznej dla pacjentów obc?ążonyeh aberracią
chromosomalną lub chorobą wielogenową opiera się w obecnym stańie
wiedzy wyłącznie na danych doświadeza!iych. Można je odnaleźć w
piśmiennictwie, przede wszystkim w kompendium pod redakeją Bergsmy
(1980). Ryzyko aberracji chromosomalnych przy prawidłowym
kariotypie rodziców i nieobciążonym rodowodzie odpowiada w
przybliżeniu częstości aberraeji w populacji. Ściślej, ryzyko to
odpowiada częstości aberracji w populacji, a mniej rzęstości
aberracji w rodzinach obciążonych obecnych w tej populacji. Ryzyko
dotyczy przede wszystkim urodzenia dziecka z trisomią 21 i wynosi
ok. 1,5 promila. Ryzyko to wzrasta z wiekiem matki i dla kobiet
rodzą

227
cych po 37 roku życia osiąga wartość bliską lo;'o. Podobnie
urodzenie jednego dzieeka z aberracją chromosomalną, niezależnie od
jej typu, zwiększa ryzyko urodzenia dziecka z tą samą lub inną
aberracją chromosomalną do ok. lo/o dla matek poniżej 37 lat. Dla
kobiet starszyeh ryzyko pozostaje takie samo jak dla innych kobiet
tej grupy wiekowej mimo obciążenia wywiadu. Nieprawidłowości
kariotypu rodziców zwiększają ryzyko w różnym stopniu, zależnie od
rodzaju nieprawidłowości i płci jej nosiciela. Ryzyko ponoszą
przede wszystkim nosiciele translokacji zrównoważonych, a jego
wielkość jest różna zależnie od typu translokacji. Znaczenie
tranślokacji robertsonowskich chromosomów 13 i 14 jest dyskusyjne,
podobnie jak wariantów chromosomów #inwersja 9, warianty 16).
Określenie prognozy genetycznej należy w tych przypadkach
pozostawić specjalistycznym placówkom. Ryzyko genetyczne w
przypadku zespołów wielogenowych również zależy od rodzaju choroby.
Można przyjąć bardzo ogólną regułę, że wystąpienie choroby u
jednego z bliskich krewnych pociąga za sobą ryzyko w granicach od
3 do 5o/o. Wystąpienie zespołu u dwóch członków rodziny zwiększa
ryzyko do 10-15o/o. ftyzyko empiryczne ponownego wystąpienia
choroby wielo#enowej jest różne w odmiennych populacjach.

POI#ADA GENEłYCZNA

Porada genetyczna polega na przekazaniu informacji o ustaleniach,
tj. o rozpoznaniu, podłażu genetycznym choroby u probanda, taku
dziedziczenia i prognozie genetycznej dla pacjentów. Omawiając
prognozę należy pamiętać o stopniu obciążeńia, które powoduje
choroba oraz o przedyskutowaniu możliwości leczenia lub
rehabilitacji. Następnie należy wskazać możliwe opeje z
uwzględnieniem diagnostyki prenatalnej, sztucznego unasiennienia i
możliwości adopcji. Nie ma sztywnych reguł udzielania porady
genetycznej. Sposób przekazania informacji zależy od wykształcenia
pacjenta, jego osobowości i sytuacji życiowej oraz od osobowości
lekarza. Porady można udzielać zespołowo lub pojedynezo, w ciągu
jednej lub kilku wizyt itp. Można podać kilka bardzo ogólnych
wytycznych. Większość pacjentów nie zna praw dziedziczenia. Należy
je więc wyjaśnić w przystępny sposób. Większość też nie zna pojęć
rachunku prawdopodobieństwa. Trzeba wyjaśnić probabilistyczny
charakter prognozy genetycznej. Liczbowe określenie wielkości
ryzyka genetycznego nie przemawia do wyobraźni. Umownie przyjęto za
Carterem określać ryzyko do 5o;i" jako małe, w granicach 5 do l0o/o
jako średnie, a powyżej IOo/o jako duże. Pacjentowi należy podać
wielkość ryzyka dokładnie, a następnie określić je jako małe,
średnie lub du#że i porównać z ryzykiem codziennego życia, jak np.
ryzykiem wypadku drogowego, wypadku przy pracy w zawodzie pacjenta
lub ryzykiem zachorowa#nia na często występujące choroby.
Oczywiście, do oceny ryzyka dochodzi #cena obciążenia, jakie
choroba powoduje. Pacjent powinien zrozumieć treść porady i w
dyskusji z lekarzem radzącym podjąć samodzielną decyzję. Lekarz nie
powinien narzucać swoich poglądów. Ńie jest to łatwe, tym bardziej,
że często pacjenci oczekują wskazania najlepszego wyjścia i zadają
pytanie, jaką decyzję podjęłaby osoba, udzielająca porady. Decyzja
prokreacyjna jest sprawą tak osobistą, że lekarz nie może pod;ąć
jej za pacjenta. Omawiając diagnostykę prenatalną, należy wielkość
ryzyka genetycznego porównać z ryzykiem proponowanej metody
badania. Amniocenteza genetycz

#28
na powoduje ryzyko dla plodu mniejsze niż lo#o, natomiast w obecnym
stanie techniki amnioskopia powoduje ok. IO#io ryzyka straty płodu.
Obie metody mają znikome ryzyko dla matki. Zakońezenie ciąży ze
wskazań genetycznych; wykonane zgodnie z zasadami, przy użyciu
prostaglandyn lub mikrocięciem cesarskim, powoduje ryzyko równe
ryzyku porodu. Z punktu widzenia możliwości powikłań i skutków dla
następnych ciąż ryzyko przerwania ciąży przez wyłyżeczkowanie w
pierwszych 12 tygodniach jest znacznie wyższe. Po przedyskutowaniu
porady z pacjentem należy odpowiednio przystępnie sformulowaną jej
treść przekazać mu na piśmie, gdyż z biegiem czasu pacjenei
zniekształcają ustną treść porady. Wskazane jest przekazanie kopii
lekarzowi kierującemu. Z doświadezeń autorów tego rozdziału wynika,
że porada genetyczna powinna być udzielana przez specjalistów w tej
dziedzinie. Lekarze innych specjalności powinni ograniczyć się do
stwierdzenia genetycznego obciążenia i potrzeby porady oraz
właśeiwego skierowania pacjenta. Plaeówka genetyczna powinna
zapewnić właściwą opiekę pacjentowi i jego rodzinie, kierując do
odpowiednich specjalistów. Bardzo istotną sprawą jest utrzymanie
dalszego kontaktu i uzyskanie informacji o dalszych losach rodziny,
której udzielono porady. Konfrontując treść porady i aktualne
decyzje pacjentów z celem poradnictwa, którym jest umoż= liwienie
genetyczńie obciążonym rodzinom posiadania zdrowych dzieci, lekarz
udzielający porady może dokonać kontroli skuteczności swego
działania.

PO ZlSUMO WANIE

Podstawowym celem poradnictwa genetycznego jest umożliwienie
genetycznie obeiążonym rodzinom posiadania zdrowych dzieći poprzez
wskazanie rodzinom ryzyka możliwości wezesnego wykrycia chorych
członków rodziny i zapewnienie im wezesnego właściwego leczenia lub
rehabilitacji. Następnym celem poradnictwa jest zmniejszenie
częstości urodzeń chorych genetycznie. Poradnictwo opiera się na
identyfikacji rodzin i osób ryzyka genetycznego oraz przekazaniu im
informacji o wielkości tego ryzyka. Naśtępnym etapem jest wskazanie
możliwych opeji ;prokreacyjnych, możliwości leczenia i
rehabilitacji oraz organizacja opieki genetycznej. Cały personel
służby zdrowia, niezale#nie od specjalności, powinien brać udzial
w identyfikacji rodzin i osób ryzyka. #.V. Diagnost##a prenatalna

Lucja# Wżśrzżezuskż

Nat#ralną #onsekwencją i przedłużeniem poradnictwa genetycznego
jest d"agnostyka prenatalna chorób uwarunkowanych genetycznie.
Poradnictwo genetyczne operuje pojęciem ryzyka opartym na
prawdopodobieństwie statystyeznym. Diagnostyka prenatalna natomiast
poz-t#ala na rozpoznawanie wielu ciężkich schorzeń plodu we
względnie wczesnym okresie ciąży, kiedy można zastosować
postępowanie lecznicze - lub podjąć decyzję o przerwaniu ciąży, gdy
nie ma żadnych możliwości terapii. Na szybki rozwój diagnostyki
prenatalnej w ostatnim dziesięcioleciu złożyło się wiele czynników.
Jednym z nich bylo niewątpliwie wprowadzenie do diagnostyki
prenatalnej badań ultrasonograficznych. Badania takie umożliwialy
rozpoznawanie wielu wad ośrodkowego ukladu nerwowego (o.u.n.) już
od 12 tygodnia ciąży, pozwalaly na określenie odpowiedniego terminu
pobrania wód płodowych oraz zwiększały bezpieczeństwo zabiegu
amniopunkcji. Poza waclami o.u.n. zastosowanie odpowiednich
aparatów ultrasonograficznych umożliwia rozpoznawanie również
takich nieprawidłowości, jak malogłowie, wady serca, nerek, układu
kostnego itp. Początkowo diagnostyka prenatalna, przeprowadzana w
II trymestrze c:ąży, opierala się głównie na badaniach
ultrasonograficznych oraz zabiegu amniopunkcji. Ten ostatni polegal
na pobraniu próbek płynu o##iodńiowego. Komórki z płynu hodowano i
po ok. 2-3 tygodniach można bvło uzyskać wy

Ry#. 102. Ultrasonogram płodu w 17 tygodniu ci#ży. Brak
prawidłowych ech odgłó#=?#i płodu.

230
niki badań cytogenetyeznych lub biochemicznych. W samym płynie
owodniowym prowadzi się głównie badania stężenia alfa-fetoproteiny
i acetylocholinoesterazy - znaczników (markerów) wad ośrodkowego
układu nerwowego. Istotnym elementem, wpływającym na rozwój
diagnostyki prenatalnej, bylo wprowadzenie w latach
siedemdziesiątych prążkowych metod identyfikacji chromosomów,
pozwalających na rozpoznawanie aberracji chromosomo#vych, zarówno
liczbowych, jak i strukturalnych. ### latach ostatnich opracowano
metody pobierania kosmków trofoblastu, pozwalające na wykonywanie
diagnostyki prenatalnej już w I trymestrze ciąży, szczególnie w
przypadkach związanych z diagnostyką chorób chr4mosomowych.

OCENA KAIZIOłYPU PŁODU

Możliwość wykrycia wad chromosomowyeh u,płodu w klasyenej już
diagnostyee prenatalnej II trymestru ciąży jest uzależniona od
sposobu hodowli komórek wód płodowych, jak też odpowiedniego doboru
metod prążkowych do identyfikacji chromosomów.

231

Ryc. 104. Płód po rozpoznaniu prenatalnym przepukliny móz- gowo-
rdzeniowej potwierdzo- nej po indukowanym poronie- niu.

Ryc. 103. Płód z rozpoznaną prenatalnie wadą bezmózgowia po
wywołaniu poronienia za po- moeą prostaglanclyn. Pobranie wód
płodowych dfl analizy chromosomów, jak i do innych badań. odbywa
się między 16 - 18 tygodniem ciąży. W wodach płodowych znajdują się
komórki pochodzące z owodni, naskórka płodu, nabłonka przewodu
pokarmowego, układu oddeehowego oraz moczowo-płciowego. Większość
komórek jest uszkodzona, jedynie kilka z nich, od 3 do 5 w 1 ml,
wykazuje zdolność wzrostu. Materiał do hodowli powinien być pobrany
w warunkach jałowych, zakładany do hodowli w specjalnych laminarach
z nawiewem jałowego powietrza. Założone ho.dowle prowadzi się w
inkubatorach z przepływem 5#! " COz, utrzymujących odpowiednią
temperaturę i wilgotność. Dzięki zastosowaniu niezbędnych
odczynników i pożywek, których opis przekraczałby ram y tego
rozdziału, pobrane komórki dają się z powodzeniem hodować in vitro.
Metody hodowli komórek z wód płodowych opisało wielu autorów, m.in.
Nadler (1969 r.), Santesson (1969 r.), Bn"rr - Gardner i wsp. (1972
r.), Paul (1975 r.), Sehmidt (1975 r.), z polskich autorów -
Snieżek (1969 r.). Wyróżniamy dwie formy wzrostu komórek z wód
płodowych, a mianowicie fibroblastopodobne i nabłonkowopodobne. Dla
badań cytogenetycznych nie ma większego znaczenia, jaki jest rodzaj
badanych komórek. Garnitur chromosomowy jest stałą cechą każdej
komórki. Jednak istnieją czynniki wpływające niekiedy na zachowanie
się chromosomów podczas hodowli i doprowadzające do powstawania
kilku linii komórkowych różniących się kariotypem (mozaikowość).
Dlatego niektórzy badacze bazują na hodowlach wyprowadzonych z
jednej komórki - metoda hodowli i#. situ i stosują dość
skomplikowany nieraz system kontrolny. Bardzo interesującą
modyfikacją met#dy uzyskiwania chromosomów z hodowli komórek wód
płodowych jest pobieranie kilku komórek dzielących się z hodowli
3-4-dniowej (Claussen, 1983 r.) i wykonanie preparatów
chromosomowych do wstępnej, szybkiej analizy. Rutynowo stosowana
hodowla wód płodowych wymaga 2 - 3 tygodni wzrostu, w celu
uzyskania dostatecznej liczby dzielących się komórek. Jak dotąd,
nie wykryto czynnika pobudzającego wzrost komórek
fibroblastopodobnych, tak jak to jest w przypadku limfocytów, gdzie
pod wpływem fitohemaglutyniny następuje przyspieszenie podziałów
komórkowych x już po 48 h można określać kariotyp. Ważnym
czynnikiem w diagnostyce prenatalnej zaburzeń cllromosomalnych jest
postęp w zakresie identyfikacji chromosomów. Grupa badaczy pod
kierownictwem Casperssona opublikowała pierwsze obserwacje
dotyczące zróżnicowanego wiązania się barwników fluoryzujących z
hetero-euchromatyną chromosomów. Zauważono, że chromosomy wiążą
barwniki nierównomiernie, ale według stałego powtarzalnego wzoru.
Metoda fluorescencji umożliwiła opracowanie nowych kryteriów
klasyfikacji chromosomów homologicznych, dokładniejsze rozpoznanie
aberracji strukturalnych chromosomów i wiarygodn# ocenę kariotypu.
Dalsze opracowania wykazały zróżnicowanie poprzeczne chromosomów
#>rzy zastosowaniu barwnika Giemsy po uprzednim traktowaniu
preparatów trv,nsyną lub solankami. Obserw#wano też ciemne barwiące
się barwnikiem Giemsy rejony okołocentromerowe (bloki C) przede
wszystkim chromosomów 1, 9, 16, Y i chromosomów akrocentrycznych
oraz mniej wydatne - w pozostałych chromasomach. Poprzeezny wzór
prążkowy ealych chromosomów (prążki G), widocmy po barwieniu
barwnikiem Giemsy, stał się przydatny w diagnostvce prenatalnej.
Odwrotnością morfolo#iczną prążków G są prążki R. Akt,#salnie
żstnieje wiele metod prążkowych i opracowano ich specjalną
nomenkiaturę. Najszerzej stosowaną metodą prążków G jest metoda
GłG, prążków C - CBG, prążków R - metoda RBA. Wskazania do
oznaczania kariotypu płodu przedstawiają się następująco:

232
1. Wiek matki powyżej 35 roku życia.
2. Wiek ojca powyżej 35 roku życia (dyśkusyjne).
3. Trisomia 21 u dziecka z poprzedniej ciąży.
4. ftodzinnie występujący zespół owna.
5. Inne aneuploidie niezależne od trisomii 21 (trisomia 13, 18, 8)
z poprzedniej ciąży. 6. Mozaikowatość chromosomowa w kariotypie
rodzicielskim (np. z lini# z dodatkowym chromosomem 21). 7.
Nosicielstwo translokacji zrównoważonej u rodziców (translokacja
wymienna lub heterologiczna fuzja centryczna). e. Nosicielstwo
innych aberracji chromosomowyeh.
9. Zwiększone ryzyko wystąpienia schorzenia sprzężonego z płcią.
10. Zwiększone ryzyko urodzenia dziecka z zespołem łamliwego
chromosomu X.

I1. Zwiększone ryzyko wystąpienia zespołu nadnerczowo-płeiowego u
płodu# 12. Zwiększone ryzyko schorzeń genowych z niestabilnością
chromosomową (z. Blooma, z. Fanconiego, xeroderma pig%n,e#tosum,
atnxża teleangiectasia): Rodzinne występowanie zespołv Downa wiąże
się często z układem mozadkowym w kariotypie rodziców lub z
translflkacyjną formą tego zespołu. Urodzenie dziecka z zespołem
Downa z formą translokacyjną de novo nie wiążesię ze zwiększonym
ryzykiem urodzenia następmego dziecka z tym zespołem. Należy jednak
mieć gwarancję co do xzeczywistego ojc#stwa dziecka z tą zmianą. W
przypadku, gdy translokacyjna forma zespołu Downa jest wynikiem
zrównoważonej translokaćji u jednego z rodziców, ryzyko powtórzeni#
zależy od tego, czy translokacja jest pochodzenia ojcowskiego, czy
też matczynego (większe ryzyko, gdy nosicielem jest matka) oraz od
tego, które z chromosomów uczestniczą w translokacji. W przypadku
translokacji homologicznej# t(21;21) każde następne dziecko z tego
związku będzie obarczone zespolenx Downa i to l00a/o ryzyko
powtórzenia zespołu Downa pow#duje, że odstępuje się od diagnostyki
prenatalnej w razie kolejnej ciąży. Można zaproponnwać metodę
inseminacji heterologićznej, gdy nosicielem tej aberracji jest
ojciec, zanim małżonkowie zdecydują się na następną ciążę.
Nosicielstwo translo'kacji typu t(13;21), t(14;21), t(15;21),
t(21;23) jest wskazaniem do diagnostyki prenatalnej, przy czym
najczęściej spotykaną aberracją translokaeyjną u donoszonych
noworodków z zespołem Downa jest t(14;21). Wielkość ryzyka
urodzenia dziecka z niezrównoważonym kariotypem u nosi~ cieli
translokacji zrównoważonych jest funkcją prawdopodobieństwa tworze=
nia się gamet niezrównoważonych pod względem zawartości materiału
genetycznego a prawdopodobieństwem przeżycia płodów z
niezrównoważonym kariotypem. Wiadomo, że wiele nieprawidłowo
ukształtowanych płodów, w tym, z zespołem Downa, ulega biologicznej
selekcji przez poronienia samoistne. VV przypadku translokacji
wymiennych zrównoważonych istnieje możliwośćł powstawania
niezrównoważonych kariotypów u płodów i ryzyko urodzenia dziecka z
wadami zależy od zawartości genetycznej niezrównoważonego segmentu
chromosomu, niezależnie od wielkości tego segmentu. Stwierdzenie#
aberraeji strukturalnej u płodu w wyniku diagnostyki,prenatalnej
wymagabardzo wnikliwej oceny, czy aberracja jest zrównoważ#na, czy
nie. Czasami trzeba korzystać z bardzo pracochłonnych technik
cytogenetycznych o dużej rozdzielczości, aby zinterpretować zmianę
i jej konsekwencje fenotypowe. Do niedawna w rodzinach o
zwiększonym ryz#ku wystąpiemia chorób sprzężonych z plcią ocena
kariotypu płodu ograniczała się jedynie do ustalenia

233#
płci. Aktualnie diagnostyka prenatalna tych sehorzeń została
wzbagacona

-o inne badania, bardziej charakterystyczne dla tych jednostek,
opierające się na bezpośredniej anali#ie DNA (sondy genetyczne).

ZASłOSOWANIE BIOPSJI Ti#OFOBLASłU W DIAGNOSłYCE PIś.ENAłALNEJ

Często stosowany zabieg amniopunkeji, pomimo nieżbyt dużego ryzyka
powikłań (1o/o), ma pewne ograniczenia. W ra#ie lokalizacji łożyska
w przedniej ścianie macicy wykonanie zabiegu amniopunkeji
zdeeydowanie zwiększa ryzyko poronienia. Najistotniejszym jednak
problemem jest zabieg przerwania ciąży w razie rozpożnania wady u
płodu, co przypadałoby na okres 20 - 24 tyg. Z tego względu
najbardziej korzystnym okresem diagnostyki prenatalnej jest I
trymestr ciąży, a tkanką dostępną do badań - trofoblast. W tym
czasie tkanka łożyskowa znajduje się w stadium kosmówki. W dobrze
wykształco,nych kosmkach trzeciorzędowych znajdują się naczynia
krwionośne pokrywające całe jajo płodowe. Kosmówka nie zawiera
tkanek matezynych. Materiał do badań prenatalnych można uzyskać,
dokonując biopsji przez kanał szyjki macicy, pobierając kosmki
#arówno z kosmówki krzewiastej, tzn. z miejsca implantacji, jak i
z kosmówki gładkiej. Należy wziąć pod uwagę, że po 10 tygodniu
ciąży kosmki kosmówki gładkiej zanikają, w kosmówće krzewiastej
zaczyna rozwijać się płyta podstawowa, a nadto miejsce implantacji
może być ulokowane daleko od ujścia wewnętrznego. Zmiany te
utrudniają otrzymanie kosmków do badań i większość autorów uważa,
że badanie powinno wykonywać się przed ukońezonym 10 tygodniem
ciąży. Pierwsze doniesienie o biopsji trofoblastu (Bł, chorion
villi sampling = #VS) zostało przedstawione przez Hahnemanna i
Mohra w 1958 r., dotyczyło 8 kobiet we wezesnej ciąży, które tuż
przed planowanym jej przerwaniem ze wskazań społecznych zgodziły
się na ten dadatkowy zabieg. Użyto endoskopu o średnicy 6 mm, który
wprowadzono przez kanał szyjki do jamy maeicy, a następnie
kleszezykami biopsyjnymi póbierano próbkę tkanki o wymiarach 1,5 X
0,5 X 0,2 em. Tylko jedna próbka (badana w mikroskopie świetlnym)
była pochodzenia płodowego. Rok później ci sami autorzy opiśali 63
biopsje w I trymestrze ciąży. Technika była taka sama, a wyniki
lepsze: w 20a/o uzyskano materiał pochodzenia płodowego, gdzie
oznaczono kariotyp. U 12 pacjentek ciążę przerwano po 8 dniach -
żadna z nich weześniej nie poroniła. Jedynym, acz obciążającym
powikłaniem, było znalezienie w 12o/0 materiału komórek owadni.
Metoda biopsji trofoblastu była już od kilknastu lat stosowana w
Chinach, lecz dopiero w 1995 r. opublikowano wyniki biopsji u 100
kobiet w I trymestrze ciąży. Użyto sztywnej kaniuli metalowej o
średnicy 3 mm, któr# wprowadzano na śl#po 6 - 9 cm poza ujście
zewnętrzne szyjki maćicy i następnie aspirowano, po odezuciu
lekkiego oporu stawianego przez najbliższy fragment kosmówki. Gdy
nie uzyśkiwano materiału, procedurę powtarzano, #vkładając kaniulę
w nieco innym kierunku. Paejentki w czasie 30 min po zabiegu szły
do domu. Najbardziej k#mpleksowo potraktowali biopsję trofo'blastu
badac#e z Mediolanu - Simoni, Brambati i wsp. (1983, 1984 r.),
#tórzy przedstawili zarówno techniki biopsji, jak i możliwości
różnorakich badań otrzymanego materiału. Przedstawiono wyniki badań
eksperymentalnych oraz badań diagnostycznych na dużym materiale
(ponad 100 pacjentek). Rozkład wskazań dc biopsji diagnostycznej
przedstawiał się następująco: 87o/o - występowanic

'234
#nomalii chromosomowych, l0o#o - wystąpienie chorób sprzężonych z
chromosomem X oraz 3o/o z powodu wystąpienia chorób metabolicznych.
Ultrasonograficzna lokalizacja trofoblastu, ocena stanu płodu
(akcja serca, ruchy) przed i po badaniu oraz dokładna kontrola
położenia cewnika w ezasie biopsji czynią ten właśnie sposób
pobierania kosmków do badania najlepszym i najbezpieczniejszym dla
pł#du. Próbki płodowe uzyskano w 96o/o przypadków. Po zabiegu
obserwowano kilkudniowe plamienie. Poronienie samoistne wystąpiło
w 2o/o przypadków diagnostycznych. Nie stwierdzono zakażenia jaja
płodowego (infekcji wewnątrzmacicznej). Dżięki szybkiemu rozwojowi
techniki pobierania kosmków, przed diagnostyką prenatalną w I
trymestrze ciąży pojawiają się coraz większe możliwoś#i. Pobrane
podczas biopsji kosmki zawierają, oczywiście, taki sam materiał
genetyczny i enzymatyczny jak płód, a we wczesnej ciąży masa ich
nie przekracza 50o/o całego pęcherzyka płodowego. Do wykonania
badań wystarcza już ok. 5 mg tkanki, a ilość optymalna to 10 - 30
mg. Kariotyp płodu oznacza się z komórek trofoblastu metodą
bezpośrednią bez uprzedniego hodowania kosmków żn vżtro. Metoda ta
umożliwia określenie kariotypu plodu już po kilku gndzinach po
biopsji. Brambati i Simoni #v 1983 r. zdiagnozowali trisomig 21
pary chromosomów (zespół Downa) w 11 tygodniu ciąży po upływie 5 h
od pobrania kosmków. Najczęściej,jednak stosuje się tżw. "overnight
technique" i ocenę materiału po 24 h. Dżięki temu możliwe jest
zdiagnozowanie we wczesnej oiąży chorób uzależnionych od liczbowych
aberracji chromosomalnych (zespół Downa, zespół Edwardsa itd.) nraz
zespół #'urnera, Klinefeltera itp. Badania genetyczne można też
wykonać po 24 h od biopsji, jakkolwiek śtosuje się często metodę
pośrednią, tzn. hodowlę ź#. vżtro kosmków w celu otrzyman;a szybko
rosnących kultur komórkowych. Możliwość dokładnej identyfikacji i
oceny chromosomów metodą prążków pozwala na diagnozowanie ehorób
uza?eżnionych od strukturalnych aberracji chromosomalnych, np.
zespół Cri-du-chat (zesp. "miauczenia kota"). Hodowla komórek
trofoblaśtu stwarzała jednak kilka poważnych problemów. Pierwszy -
to małe tempo wzrostu komórek trofoblastu w zwykłych waruńkach
hodowlanych. Problem rozwiązano, hodując kosmki na specjalnych
pożywkach Changa wzbogaconych hormonami, co znacznie przyspieszyło
tempo wzrastania komórek. Drugi problem - to pojawianie się
domieszki komórek matczynych w badanym materiale. Początkowo w
pobranym materiale dominowały kariotypy #6,XX. Wiązało się to z
niedoskonałymi technikami biopsji oraz brakiem doświadczenia w
identyfikacji komórek doczesnej. Dokladne przeglądanie materiału
pod inwertoskopem pozwala na eliminację zanieczyszczenia badanych
próbek komórkami matczynymi. Dzięki temu można mieć pewność, że
ujrzana właśnie mitoza i otrzymany z niej kariotyp 46,#;X jest
kariotypem płodu, a nie matki. Większość aut#rów jest zdania, że
metody bezpośrednie badania kosmków mają przewagę nad metodami
pośrednimi (hodowlą). Spontanicznie powstające mitozy w kamórkach
kosmków, pochodzących z trofoblastu, pozwalają na uzyskiwanie
kariotypów i preparatów chromosomowych dabrej jakości, czas badania
jest zredukowany do 2 dni, a koszty znacznie zmniejszone. Badanie
enzymatyczne wykonuje się metodą ilościową oraz elektroforezy,
także bez konieczności hodowania kosmków. Początkowo zakres tych
badań był bardzo wąski, później stopniowo zaczęto oznaczać więcej
enzymówszczególnie lizosomalnych. Simoni i Brambati oznaczają 7
enzymów lizosomalnych, a Gustavii - 11, co nie oznacza, oczywiście,
kresu możliwości diagnozy odpowiednieh bloków metabolicznych.
Badanie enzymów lizosomal

235
nych ma tu istotne znaczenie, pondeważ wśród ok. 50 rozpoznawalnych
w czasie ciąży błędów metabolicznych znaczną część stanowią
enzymopatie lizośomalne. Dotychczas dzięki biopsji w I trymestrze
ciąży udało się zdiagnozować takie choroby, jak mukopolisacharydozy
I - VI, glikogenozy i inne. Reasumując, w porównaniu z metodami
diagnostyki prenatalnej stosowanymi w II trymestrze ciąży, biopsja
trofablastu ma kilka istotnych zalet: Przede wszystkim w razie
niekorzystnego wyniku badania poronienie sztuczne w I trymestrze
ciąży jest zdecyd-owanie bardziej bezpieczne, szybsze i mn"ej
obciążające matkę. Ta nowa metoda nie wyprze całkowicie
amniopunkcji, na razie bowiem nie można tak wcześnie zdiagnozować
np. otwartych wad układu nerwowego u płodu. Przegląd piśmienn#ctwa
wykazuje, że biopsja trofobiastu jest badaniem. stosunkowo
bezpiecznym i coraz częściej stosowaną metodą przez wiele ośrodków
prowadzących diagnostykę prenatalną. O ile do 1983 r. wykonano ok.
165 biopsji diagnostycznych, to obecnie liczba ich przekroczyła już
1000# w 89 ośrodkach. Na tak dużym materiale akreśl4no ryzyko
biopsji na około 3,6o/o. Jest to tzw. fetal loss rate (FLR). Różni
się on nieznaeznie w zależności od ośrodka - wg Simoniego wynosi 4
- go#o, dane chińskie podają 2 - 3o/or a amerykańskie 3 - 4o/o.
Poronienie po biopsji może byE spowodowane przebiciem pęcherza
płodowego lub drażniącym działaniem wprowadzonego do macicy ciała
obceg#. Inne obserwowane powikłania to zakażenia (na szczęście,
występujące rzadko) i kilkudńiowe plamienia u znacznej części
pacjentek, ale nie kończące się poronieniem ćiąży. Wydaje się
słuszne, by w celu zmniejszenia częstości FLR przestrzegać ogólnych
zasad, tzn. nie wykonywać biopsji w stanie zapalnym szyjki lub
pochwy i plamieniu przed zabiegiem. Jeśli weźmie się pod uwagę, że
ok. 8o/o wszystkich ciąż wymaga diagnostyki prenatalnej, ryzyko
urodzenia płodu z wadą u kobiet powyżej 35 roku życia wynosi ponad
5o/o, a ryzyko samaistnego poronienia ok. 6,2a!o, to podany wyżej
współczynnik FLR jest rzeczywiście ńiewielki. Należy przypuszczać,
że wraz z rozwojem nowych technik procent powikłań będzie się
zmniejszał. Postępy w uzyśkiwaniu czys#tego materiału i eoraz
większe możliwości ba= dania go powodują, że biopsja trofablastu
prawdopodobnie stanie się najszerzej stosowanym badaniem w
diagnostyce prenatalnej.

ROLA ULłIZASONOGRAFII W DIAGNOSłYCE Pi#ENAłALNEJ WAD OŚRODKOWEGO
UKŁADU NEHWOWEGO

Ultrasonografia (USG) jest jedną z metod uwi#oczniania płodu.
Badanie ultrasonografdczne ma w diagnostyee przedurodzeniowej
potrójne zastosowanie: Metoda ta służy do dokładnego ustalez#ia
zaawansowania ciąży, lokalizacji łożyska i płodu, a także stosowana
jest jako badanie diagnostyczne. Ze względu na niską częstotliwość
stosowanych ultradźwięków (ok. 2 MHz) i krótkie czasy ekspozycji
pacjentki powszechnie uważa się, że ultrasonografia jest całkowicie
nieszkodliwa dIa pacjentki i płodu. Wiek ciąży ustala się na
podstawie określenia wymiaru dwu"emieniowego główki płodu, wymiaru
poprzecznego klatki i tułow"a, a także pomiaru kości długich
kończyn płodv. Ultrasonografia jako metoda diagnostyczna w zakresie
wad wrodzonych najwcześn"ej była stosowana w wykrywaniu otwartych
wad cewy nerwowej. Wady ośrodkowego układu nerwowego są najbardziej
liczną, równolegle do aberracji chromosomalnych, grupą schorzeń
genetycznie uwarunkowanych.

236
Ryzyko ich wystąpienia jest różne dla określonych regianów
geograficznych. Średnie ryzyko wystąpienia tych wad dla całej
Wielkiej Brytanii wynosi 4,5#'#o; nato#xniast dla Szkocji sięga ono
aż 9#oo. Szacuje się, że w Polsce łączna częstość wyśtępowania
bezmózgowia i rozszezepu kręgosłupa wynosi 1,15o/oo. Oznacza to, że
w kraju rodzi się roeznie ok. 690 dzieei z ciężkimi wadami
ośrodkowego układu nerwowego na 600 000 żywo urodzanych. Ryzyko
powtórnego wystąpienia bezmózgowia i rozszez#pu kręgosłupa w
rod#inie dużego ryzyka jeśt znacznie większe. Odpowiednie dane
przedstawione są w t"beli 49. Jako pełny miarodajny test
rozpoznania wad ośrodkowego układu nerwowego przyjmuje się badania
ultrasonograficzne oraz oznaczenia stężenia alfa-fetoproteiny i
acetylocholinoesterazy w płynie owodniowym. Dodatkowym testem
wskazującym na istnienie wady ośrodkowego układu nerwowego jest
zjawisko przyspieszonego przyklejania się komórek płynu owodniowego
do podłoża w czasie ich hodowli.

ł a b e 1 a 49. Ryzyko wystąpienia otwartej wady ośrodkowego układu
nerwowego z## rodzinie dużego ryzyka (wg Smitha)

Wywiad

Je"r:o dziecko z wadą
.ledno z rodziców obciążone wadą
Jedno z radziców obciążone wadą oraz jedno dziecko obciążone wadą
13 D##-oje dzieci z wadą 13 Troje dzieci z wadą 13 Jedno dziecko i
krewny z trzeciej linii z wadą g ,ledro dziecko i krewny z trzeciej
linii z wadą 7

w %

Ba#daniem USG można wykluczyć lub rozpoznać, jak już wspomniano,
wiele wad związanych z zaburzeniami anatomicznymi płodu.
Najezęściej wykrywane są wodogłowie i bezezaszkowie. W tych
przypadkach badanie należy rozpocząć od dokładnej analizy struktur
wewnątrzezaszkowych, wyglądu i pomiarów główki. W analizie struktur
wewnątrzezaszkowych należy brać pod uwagę: echo środkowe (echo od
sierpu mózgv, echa od komory III i wodociągu mózgu - Sylwiusza).
Następnie bardzo ważne w obserwacji są echa od komór bocznych
mózgu, które powinny być zlokalizowane symetrycznie w obydwu
półkulach, istotne również są echa rogów czołowych i potylicznych,
splotu naczyniowego itp. Obraz USG w bezezaszkowiu jest
eharakterystyczny - brak echa od kości pokrywy czaszki, zwykle
obecne są echa od kości potylicznych i oczodołów. Rozpoznanie
wodogłowiia opiera się głównie na analizie lokalizacji echa komór
bocznych i oblicza#iu wskaźnika komorowo-główkowego (wartość
prawidłowa wskaźnika komorowo-główkowego wynosi 0,5) oraz na
pomiarach główki. Jest to niezmiernie ważne; gdy wymiar
dwuciemieniowy główki odpowiada zaawansowaniu ciąży - wówezas
rozpoznajemy tzw. wodogłor<#ie wewnętrzne. Małogłowie można
rozpoznać za pomocą ultrasonografii, prowadząc analizę
cotygodniowych pomiarów główki płodu (wymiar dwuciemieniowy).
Zatrzymanie ###zrostu na pewnym etapie może świadezyć o wystąpieniu
tej wady. Przepuklinę oponowo-mózgową można rozpoznać jako
charakteryśtyczne echo (;,worek wypełniony płynem lub tkanką
mózgową"), wychodzące z kości pokrywy czaszki w części potylicznej
lub czołowej. Rozszezep kręgosłupa w obrazie USG rozpoznaje się na
podstawie wyglądu kręgosłupa (normalnie kręgosłup w przekroju
podłużnym ma wygląd dwu linii ciągłych równoległych, a w przekroju
poprzecznym - litery O).

237
Przy rozszczepie kręgosłupa w przekroju podłużnym w danym miejscu
następuje załamanie linii i przerwanie ciągłości na określonym
odcinku. Często może być uwidoczniona przepuklina oponowo-rdzeniowa
jako dodatkowe półkoliste echo nad miejscem uszkodzenia. Natomiast
w przekroju poprzećznym w miejscu rozszczepu kręgosłup ma
charakterystyczny wygląd litery "V" lub "U". Badaniem USG można
również rozpoznać inne anamalie kośćca płodu, jak np.: brak lub
skrócenie kości kończyn (na padstawie liczby palców, pomiaru
długości poszczególnych kości kończyn), niedorozw"j poszczególnych
grup kostnych, a nawet z"burzenia w uwapnieniu kośćca. W obrębie
narządów 'klatki piersiowej za pomocą USG są rozpoznawane torbiele
lub przepukliny przeponowe. Obecne ultrasonografy pozwalają na
rozpoznanie wad serca płodu, wad przewodu pokarmowego i innych.
Dość częste są an-omalie wy#ikające z braku ciągłości przedniej
ściany brzucha (przepuklina pępkowa i pępowinowa, wytrzewienie
jelit). Osobną grupę stanowią zaburzenia układu moczowo-płciowego.
Za pomocą USG można stwierdzić: niedorozwój nerek, wodanercze jedno-
lub dwustronne, którym często towarzyszy wodobrzusze,
torbielowatość nerek itd. Z anomalii narządów płciowych możliwe
jest rozpoznanie wodniaków jąder. Unowocześnienie aparatury
ultrasonograficznej pozwoliło na rozwój i stosowanie chirurgii
płodu w takich przypadkach, jak wodonercze czy wodogłowie.

ALFA-FEłÓ#PROłEINA W DIAGNOSłYCE OłWARłYCH WAD OŚRODKOWEGO UKŁADU
NERWOWEGO

Istotną rolę w rozwoju diagnostyki prenatalnej odegrało wykrycie
przez Brocka w 1972 r. zwiększen;ia zawartości alfa-fetoproteimy w
wodach płłodowych i surowicy ciężarnej w przypadku bezmózgowia.
Obserwacja ta została potwierdzona doniesieniami innych autorów.
Zwiększenie zawartości tego białka zaobserwowano również w
rozszczepie kręgosłupa z przepukliną mózgowo=rdzeniową, zarośnięciu
przełyku, ciąży mnogiej, nerczycy wrodzonej. Alfa-fetoproteina
(AFP) wytwarzana jest przez pęcherzyk żółtkowy płodu, a następnie
przez komórki miąższu wątroby. Występowanie tego białka w tkankach
i w surowicy płodu oraz w płynie owodniowym i surowicy ciężarnej
jest stanem fizjologicznie prawidłowym. W surowicy krwi
nieciężarnych kobiet białko to występuje w stężeniu mniejszym niż
5 wg/ml i wykrywalne jest jedynie za pomocą technik
radioimmunologicznych. W czasie ciąży białko to przenika przez
barierę łożyskową z krwiobiegu płodu do krwiobiegu matki i
występuje w stosunkowo dużych ilościach w płynie owodniowym.
Stężenie AFP w surowicy krwi płodu osiąga maksymalną wartość 3 - 5
mg/ml ok. 14 tygodnia ciąży. W wodach płodowych maksymalna
zawartość tego białka wynosi 30 #g/ml (między 13 i 14 tygodniem
ciąży). W surowicy ciężarnej białko to staje się wykrywalne w ósmym
tygodniu ciąży, a maksymalne stężc'mie 200 ng/ml osiąga w 32
tygodniu ciąży. Występowanie zwiększonego stężenia AFP w surowicy
ciężarnej i płynie owodniowym jest znamiennie skorelowane z
występowaniem wad ośrodkowego układu nerwowego u płodu, dlatego też
oznaczanie AFP w płynie owodniowym i surowicy aiężarnej jest
właściwym testem w diagnostyce prenata1nej tych wad. Oznaczanie AFP
w surowicy jest traktowane jako badanie przesiewowe, natomiast
określenie stężenia AFP w płynie owodniowym jest jednym z głównych
badań, na podstawie którego ustala się diagnozę.

Ryc. 105. Dynamika zmian stężenia a-fetoproteiny (AFP) w wybranych
płynach ustrojowych w przebieg# ciąży prawid#owej (wg Sepp"la).

W praktyce zdarzają się wypadki wyników fałszywie pozytywnych i
fałszywie negatywnyeh, dlatego też przy interpretacji uzyskanych
wyników zawartości AFP należy uwzględnić naśtępujące problemy: 1.
Zanieczyszczenie płynu owodniowego krwią płodową - stężenie AFP w
krwi płodowej jeśt 150 - 300 razy większe niż w płynie #wodniowym.
2. Prawidłowe określenie wieku ciąży - normy opracowane są dla
poszczególnych tygodni ciąży. 3. Możliwość wystąpienia innych zmian
patologicznych płodu, które wpływają na zwiękśzenie stężenia AFP.
Biorąc pod uwagę powyższe zastrzeżenia, mależy posługiwać się
równolegle inną metodą biochemiczną, jaką jest określenie stężenia
specyficznej acetylocholinoesterazy i profilu elektroforetycznego
jej izoenzymów.

AKłYWNOSĆ ACEłYLOCHOLINOE#łERAZY W PŁ#NIE OWODNIOWYM
W WADACH OSIćODI#OWEGO UKŁADU NERWOWEGO

Bardzo przydatną metodą pozwalającą wykryć wady o.u.n. jest metoda
oparta na pomiarze aktywności acetylocholinoesterazy (AChE) w
płynie owodniowym. W Centrum Zdrowia Dziećka opracowano normy dla
tego enzymu w tych tygodniach ciąży, w których przeprowadza się
diagnostykę prenatalną (tab. 50). Aktywność acetylocholinoesterazy
oznacza się wstępnie metodą Ellmana. Aktywność AChE jest niezależna
od wieku ciąży ani od ewen

289
'ł a b e I a 50. Wartości stężenia esterazy eholinowej (AChE) i a-
fetoproteiny (AFP) #w głyłnie owodniowym dla poszczególnych
t.ygodni ciąży (dane opracowane w Cen- #rum Zdrow ia Dziecka)

tualnego zanieczyszczenia krw#ą płodową w czasie pobierania płynu
owod:niowego, pańieważ stężenie AChE we krwi pępowinowej jest małe.
Jeśli stężenia AFP lub AChE są zwiększone, należy wykonać
elektroforezę na żelu poliakrylam#dowym izoenzymów AChE z płynu
owodniowego. Pozwala ona na identyfikację tworzącego się w
patologicznym przebiegu ciąży prążka specyficznej
acetylocholinoesterazy, ujawniającego się w elektroforezie.
Rozdział elektroforetyczny można przeprowadzić niezależnie od
pre#yzyjnego określenia wieku aiąży, a także od zanieczyszczeń
płynu owodniowego krwią płodową. Badanie to wydaje się być
najbardziej wiarygodnym testem w razie podejrzenia o wystąpienie
wady ośrodkowego układu nerwowego.

Ryc. 106. Profile izoenzymów acetylocholinoesterazy AChE w żelu
poliakrylamidowym: 1 - prążki odpowiadające ciążom obciążonym
otwartą wadą OUN u płodu (dwa pasma aktywności), 2 - prążek
charakterystyczny dla ciąż prawidłowych (jedno pasmo aktywności).

240
DIAGNOSłYKA BLOKÓW MEłABOLICZNYCH I SCHORZEl# T UWARUNKOWANYCH
GENEłYCZNIE

Bloki metaboliczne są chorobami genetycznymi częściej powodowanymi
przez zmianę genu niż jego brak. Czasami zmiana dotyczy
pojedynczego nukleotydu. Zmieniona informacja g#'tetyczna powoduje
powstanże białka z brakiem lub zmniejszeniem aktywności
enzymatycznej. Zaburzenia meta15oliczne należą do schorzeń
ciężkich, których leczenie jest najczęściej mało skuteczne, stąd w
przypadkach podejrzanych o schorzenie metaboliczne wskazana jest
diagnostyka prenatalna. Ze względu na znaczną liczbę jednostek
chorobowych, z których każda wymaga adrębnej procedury
diagnostycznej, nie prflwadzi się badań przesiewowych na szeroką
skalę. Zaleca się prowadzenie badań prenatalnych w kierunku
określonych jednostek chorobowych u kobiet, które urodziły
poprzednie dziecko obciążone wadą metabolieną lub w razie
wystąpienia wad w rodzinie pacjentki.

a b e 1 a 51. Genetycznie uwarunkowane schorzenia metaboliczne,
które są di#nozowane za pomocą biopsji trofoblastu

Jednostka chorobawa

#. #v#eaoAor aezaminazy adenozynowej
2. Arginino-bursztynuria
3. Cytrulinemia
4. Chondtod7)splasża punctata
5. Zespół nadnerczowo-płciowy
6. Cystynoza
7. Choroba Fabry'ego
8. Zespół Fanconiego - typ I
9. Galaktozemia
10. Choroba Gauchera
11. Acyduria glutarowa - typ I
12. Glikogenoza II (choroba Pompego)
13. Glikogenoza III
14. Gangliozydaza GMI 15. Gangliozydaza GM2
typ I - Taya i Sachsa
typ II - Sandhoffa
16. Hipofosfatazja
17. Choroba Krebsa
18. Zespół Lescha i Nyhana
19. a-Mannozydaza 20. -Mannozydaza
21. Choroba syropu klonowego
22. Zespół Menkesa
23. Leukodystrofia metachromatyczna
24. Acydemia metylomalonowa
25. Mukolipidoza I 26. Mukolipidoza II
2?. Mukopolisacharydoza I (zespół Hurler)
28. Mukopolisacharydoza II (zespół Huntera) 29. Mukopolisacharydoza
III (zespół Sanfilippo) 30. Mukopolisacharydoza VI (zespół
Moroteaux-Lamy) 31. Mul#opolisacharydoza VII 32. Kompleksowy
niedobór sulfatazy
33. Choroba Niemanna i Picka
34. Acydemia propionowa
35. Choroba Refsuma
36. Tyrozynemia - typ I
3?. Choroba Wolmana 38. Zespół Zellwegera

16 - Zarys genetyki
241
Diagnostykę prenatalną można wykonywać, badając komórkd hodowane i#
vitro pochodzące z płynu owodniowego lub stosując materiał nie
wymagający hodowli, jakim jest trofoblast. Do tej pory diagnostyka
prenatalna wykonywana była głównie w II trymestrze ciąży. Ze
względu na późny okres uzyskiwania wyników diagnozy (ok. 20 - 22
tydzień ciąży), obecnie w#rowadza się badania diagnostyczne na
materiale nie hodowanym, pobranym pomiędzy 8 a 11 tygodniem ciąży.
Dzięki wprowadzeniu badań diagnostycznych w I trymestrze ciąży,
wynik badania uzyskiwany jest znacznie wcześniej - ok. 12 tygodnia
ciąży i korzystniejsze są warunki rozwiązywania ciąży obciążonej
wadą metaboliczną (tab. 51). Badania diagnostyczne wykonywane są
technikami biochemicznymi, polegającymi na pomiarach aktywności
enzymatycznych w hodowanych komórkach z wód płodowych albo w
komórkach trofablastu lub z zastosowaniem najnowszych technik
inżynierri genetycznej. Konwencjonalne metody biochemiczne nie
zawsze są w stanie dać stuprocentową diagnozę. Powodowane to jest
tym, że niektóre enzymy występują w ilościach śladowych. Rozwój
technik inżyniezńi genetycznej umożliwia dokładną diagnozę wielu
jednostek chorobowych, których liczba stale wzrasta. Metody
inżynierii genetycznej opierają się na badaniu DNA. Do analizy
wystarczy 10 wg kwasu dezoksyrybonukleinowego, który można
wydzielić już z 10 - 20 mg tkanki trofoblastu. Badanie DNA
chromosomowego umożliwia wykrycie: a. Mutacji punktowej - np.
niedokrwistość sierpowatokrwinkowa wywoływana jest przez mutację
punktową w genie #-globiny, która to spowodowała wymianę kwasu
glutaminowego na walinę w pozycji 6 od końca N-terminalnego.
Mutacja punktowa, która jest przyczyną tej choroby, usuwa także
miejsce rozpoznawane przez endonukleazę restrykcyjną, co powoduje
powstanie fragmentów DNA o innej długości niż w przypadku osóh
zdrowych lub nosicieli. W ten sposób przy zastosowaniu
specjalistycznych technik inżynierii genetycznej można ustalić
rozpoznanie tej jednostki chorobowej. b. Delecji - np. w a-
tałassexnii choroba manifestuje się zmniejszoną syntezą a-globiny,
co jest spowodowane najczęściej delecją jednego lub więce# genów a-
globiny. W warunkach fizjologicznych występują cztery geny dla a-
globiny i są zlokalizowane na krótkich ramionach chromosomu 16.
Diagnostyka prenatalna możliwa jest na podstawie analizy DNA z
zastosowaniem metod inżynierii genetycznej (RFLP - restriction
fragment length polymorphism, polimorfizm długości fragmentów
restrykcyjnych). c. Najczęściej stosowana metoda wykrywania
zaburzeń genetycznych polega na wspomnianym wyżej badaniu
polimorfizmu (zmienności) fragmentów restrykcyjnych sprzężonyeh ze
zmutowanym genem. Różnice w sekwencjach niekodujących DNA są
powszechne w genomie ludzkim. Nie dają one żadnych zmian w
fenotypie organizmu, ale wpływają na długość fragmentów DNA
powstającyeh po cięciu enzymami restrykcyjnymi. Ta nieszkodliwa
zmienność genetyczna powoduje polimorfizm długości fragmentów
restrykcyjnych (RFLP). Zastosowanie badania polimorfizmu fragmentów
restrykcyjnych DNA w diagnostyce chorób jednogenowych może miee
miejsce nie tylko w wypadku chorób, gdzie gen i rodzaj mutacji (jak
w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej) są znane, ale również tam,
gdzie gen jest znany, tzn. sklonowany, ale rodzaj defektu nie jest
znany. Hemofilia B. Diagnostykę prenatalną można przeprowadzić
przez korelację w danej rodzinie niefunkcjonalnego genu z
polimorfizmem długości fragmentów restrykcyjnych. Również
sprzężenie polimorfizmu fragmentów restrykcyjnych z uszkodzonym
genem może być wykorzystane w diagnostyce.

242
Schorzenia występujące w blokach metabolicznych można podzielić na
zwią- zane z przemianą: 1) lipidów, 2) wgglowodanów, 3)
aminokwasów, 4) muko- polisacharydów.

ZABURZENIA PRZEMIANY LIPIDbW

Schorzenia te są związane z zaburzeniami ośrodkowego układu
nerwowego. Do najwcześniej poznanych chorób należy gangliozydoza
GM2, zwana chorobą Taya i Sachsa. Przyczyną powstania tego bloku
jest całkowity brak enzymu -heksozaminidazy A, co powoduje
gromadzenie się w komórkach nerwowych gangliozydów. Inną wcześnie
znaną i rozpoznawaną prenatalnie chorobą jest leukodystrofia
metachromatyczna. W schorzeniu tym następuje nagromadzenie się
sulfatydów siarczanu cerebrozydu w ośrodkowym i obwodowym układzie
nerwowym, a przyczyną tego jest brak aktywności arylosulfatazy A.
W chorobie Niemanna i Picka następuje odkładanie w różnych
narządach sfingomielin z powodu braku aktywności enzymu
sfingomielinazy, która w warunkach prawidłowych uczestniczy w
katabolizmie sfingomieliny. Stężenie tego enzymu obecnie może być
określane prenatalnie. W chorobie Gauchera następuje odkładanie w
komórkach układu siateczkowo-śródbłonkowego i układu nerwowego
glukocerebrozydów z powodu braku aktywności enzymatycznej
glukocerebrozydazy (-D-glukozydazy). W komórkach z wód płodowych
można oznaczyć stężenie cerebrozydazy.

ZAHURZENIA PRZEMIANY W#GL'flWODANbW
Węglowodany stanowią w naszej diecie jeden z głównych składników
służących zaspokojeniu potrzeb energetycznych organizmu. Dla plodu
jest to prawie jedyne źródło energii, toteż zaburzenia tych szlaków
metabolicznych wywołują daleko idące zmiany. Jednym z bloków
metabolizmu węglowodanów jest galaktozemia. Jest to wrodzona,
uwarunkowana genetycznie autosomalna i recesywna wada, polegająca
na nieprawidlowej przemianie galaktozy. W przemianie galaktozy
wyróżnia się dwa bloki metaboliczne, związane z brakiem aktywności
dwóch enzymów : a) urydylilotransferazy heksozo-1-fosforanowej,
b) galaktokinazy.
Galaktozemia często, chociaż nie zawsze, prowadzi u dziecka do
objawów klinicznych z upośledzeniem umysłowym włącznie. Diagnostyka
prenatalna tego schorzenia umożliwia urodzenie normalnego dziecka
dzięki zastosowaniu przez matkę odpowiedniej diety. W oznaczaniu
aktywności urydylilotransferazy i galaktokinazy stosowane są metody
izotopowe, które są niezwykle czułe i wymagają małej ilości
materiału. Pomimo stosowania metody izotopowej w oznaczaniu
omawianych aktywności urydylilotransferazy i galaktolcinazy
występują bardzo duże rozrzuty w wynikach, tak że określenie
średniej aktywności w przypadku heterozygoty jest dość trudne. O
wystąpieniu galaktozemii może świadczyć brak aktywności
urydylilotransferazy galaktozo-1-fosforanowej lub galaktokinazy.
Objawy kliniczne galaktozemii: marskość wątroby, zaćma, opóźnienie
rozwoju umysłowego. Inny blok metaboliczny, zwany chorobą
glikogenową, związany jest z nieprawidłowością przemiany glikogenu,
który gromadzi się w wątrobie, nerkach i mięśniu sercowym. Pod
względem klinicznym glikogenozy dzielą się

243
na 7 typów, zależnie od bloków w różnych punktach szlaku przemiany
glikogenu. Choroba Pompego uwarunkowana jest przez autosomalny gen
recesywny odpowiedzialny za syntezę kwaśnej maltazy, czyli
alfa-1,4-glukozydazy. Brak tego enzymu powoduje nagromadzenie się
glikogenu, co nadaje komórkom mięśni piankowaty wygląd. Choroba
Pompego może być diagnozowana prenatalnie w komórkach z wód
płodowych. Choroba Forbesa i Coriego, inaczej glikogenoza typu III,
jest schorzeniem uwarunkowanym genetycznie, związanym z niedoborem
enzymu amylo-1,6-glukozydazy, który w warunkach prawidłowych
odpowiedzialny jest za hydrolizę wiązania 1,6-glukozydowego. W
razie braku tego enzymu dochodzi do gromadzenia się glikogenu o
nieprawidłowej strukturze.

ZABURZENIA PRZEMIANY AMINOKW#S66V

Aminokwasy odgrywają niezmiernie istotną rolę w metabolizmie
organizmu. Są one podstawowymi jednostkami budulcowymi białek,
barwników, hormonów. Homoeystynuria - choroba dziedziczona
autosomalnie recesywnie. Trzy defekty enzymatyczne mogą prowadzić
do homocystynurii: 1. Syntazy cystationinowej (typ I).
2. Metylotransferazy N5-metylohydrofoliowej (typ I1).
3. Reduktazy N-metylo-tetrahydrofoliowej (typ III).
W przypadku zaburzenia zwanego cystynozą nieznana jest przyczyna
gromadzenia się cystyny w lizosomie komórek siateczkowo-
śródbłonkowych, w rogówce oka, wątrobie, nerce. Zaburzenie to może
być diagnozowane prenatalnie w komórkach fibroblastów. Hodowlę
fibroblastów prowadzi się w obe#ności znakowanej cystyny e5S i po
kilkudniowej inkubacji można dokonać #omiarów stężeń cystyny
znakowanej 85S w hodowanych komórkach metodą autoradiografii.
Acyduria metylomalonowa jest chorobą uwarunkowaną genetycznie,
autosomalnie i recesywnie, związaną z niedoborem enzymu
metylomalonylomutazy. W warunkach prawidłowych enzym mutaza S-
metylomalonylo-CoA przekształca L-metylomalonylo-CoA w bursztynylo-
CoA. Morrow i inni w 1969 r. wykazali, że piętno "C-propionianu w
hodowlach fibroblastów chorego człowieka gromadzi się w
metylomalonianie, co potwierdza miejsce tego bloku.

Dobrze poznanym blokiem metabolicznym rozpoznawanym prenatalnie
jest rhoroba syropu klonowego (ketoacyduria). Jej częstotliwość
występowania wynosi 1:250 000 żywo urodzonych dzieci w przypadku
homozy#ot i 1:250 w przypadku heterozygot. Przyczyną choroby jest
brak enzymu dekarboksylazy leucyny odpowiedzialnego za
dekarboksylację aminokwasów rozgałęzionych (walina, leucyna,
izoleucyna). Komórki chorych tkanek nie metabolizują aminokwasów
rozgałęzionych. Wendel i wsp. opracowali diagnostykę prenatalną
tlla ketoacydurii. Polega ona na inkubacji komórek hodowanych ze
znakowanym ketokwasem. Cytrulinemia - choroba wynikająca z braku
aktywności syntetazy arginino#ursztynianu. Można brak tej
aktywności stwierdzić w hodowlach fibroblastów skóry.

#ABURZENIA PRZEMIANY MUKOPOLISACI-IARYDbW

Mukopolisacharydozy należą do wrodzonych wad metabolicznych
dziedziczonych w sposób recesywny, autosomalny lub sprzężony z
płcią. Objawem kli

244
nicznym jest gromadzenie w lizosomach mukopolisacharydów, które w
prawidłowych przemianach ulegają degradacji przy udziale enzymów
lizosomalnych. Klasyfikacja tej grupy sehorzeń oparta jest na
rodzaju wydzielanych z moczem mukopolisacharydów, objawach
klinicznych (niedorozwój umysłowy, zmiany szkieletowe, zmętnienie
rogówki) i rodzaju uszkodzonego białka enzymatycznego. Obecnie
znanych jest 7 głównych grup mukopolisacharydoz. Mukopolisacharydy
(glikozaminoglikany) są to związki wielkocząsteczkowe,
długołańeuchowe, zbudowane z dwuczłonowych podjednostek heksozaminy
i kwasu uronowego. W warunkaeh fizjologicznych związki te są
degradowane w ściśle ustalonej kolejności. Brak kolejnego enzymu w
łańcuchu degradacji powoduje niemożliwość dalszego rozkładu
związku, który odkładany jest w lizosomach. Diagnostyka prenatalna
możliwa jest dzięki badaniom stężenia enzymów zarówno w hodowanych
komórkach płynu owodniowego, jak i w komórkach trofoblastu. Zespół
Hurler (MPS I H) - choroba dziedziczona autosomalnie i recesywnie.
Gzęstość występowania tej jednostki szacuje się na 1 - 2 na ok. 100
000 żywo urodzonych. Przyczyną tej choroby jest brak aktywności
enzymu a-L-iduronidazy, która może zostać oznaczona za pomocą metod
spektrofotometrycznych. Zespół Huntera (MPS II) - sehorzenie
dziedziczone jako recesywne i sprzę#one z płcią. Gzęstość
występowania 1:100 000 żywo urodzonych. Przyezyną choroby jest brak
lub zmniejszenie aktywnośei sulfatazy siarezanu iduronianu.
Aktywność tę można określać za pomocą technik izotopowych. Zespół
Sanfilippo (MPS III) - dziedziczony w sposób autosomalny,
recesywny. Częstość występowania szacuje się na 1:24 000 urodzeń.
Kliniczne objawy polegają na niedorozwoju umysłowym przy
niewielkich zmianach fizycznych. Zespół ten nie jest jednorodny -
opisano 4 typy (A, B, C, D}. W typie A występuje defekt enzymu
sulfatazy siarezanu heparanu i wydalany jest siarezan heparanu.
Diagnostyka prenatalna możliwa jest przy zastosowaniu metod
izotopowych. W typie B - brak aktywności N-acetylo-a-D-
glukozaminidazy. Aktywność enzymatyczną można oznaczać metodą
spektrofotometryczną. W typie C brak aktywności acetylotransferazy
glukozaminowej. Substaneją spichrzaną i wydalaną w nadmiarze jest
również siarezan heparanu. W typie Sanfilippo D defekt dotyczy N-
acetylo-a-D-glukozamido-6-sulfatazy. Produkt spichrzania i
wydzielania jak w poprzednich rodzajach. Zespół Morquio (MPS IV) -
dziedziezony w sposób autosomalny, recesywny, występuje dość
rzadko. Pacjenci dotknięci tą chorobą charakteryzują się normalną
inteligeneją przy znacznej karłowatości. Przyczyną ehoroby jest
brak lub zmniejszenie aktywności sulfatazy N-acetylo-heksozamino-6-
siarezanu, co można określić za pomocą technik izotopowych. Zespół
Seheiego (MPS I S) - dziedziczony w sposób autosomalny, recesywny.
Osoby dotknięte tą chorobą charakteryzują się niewielkimi
zaburzeniami wzrostu przy normalnym rozwoju umysłowym. Oceniana
jest aktywność a-L-iduronidazy. Zespól Moroteaux-Lamy (MPS VI) -
choroba dziedziczona w sposób autosomalny i recesywny, a możliwość
diagnostyki prenatalnej oparta jest na oznaezaniu stężenia
sulfatazy N-acetylogalaktozamino-4-siarezanu. Aktywność tego enzymu
jest identyczna z aktywnością arylosulfatazy B. Zespół MPS VII -
dziedziczony w speosób autosomalny, recesywny. Jednostka
manifestuje się brakiem aktywności -glukuronidazy, który w fizjo

245
logicznych warunkach hydrolizuje -glukuronową podjednostkę.
Aktywność zmutowanego enzymu może być badana metodami
fluorescencyjnymi lub spektrofotometryeznymi. Gen dla enzymu -
glukuronidazy został zlokalizo- wany na 7 chromosomie.

SCHORZENIA SPRZ#ŻONE Z CIiROMOSOMEM X

Oddzielną grupę sehorzeń stanowią w diagnostyce prenatalnej choroby
sprzężone z chromosomem X. Ich nosi#ielkami są kobiety. W
potomstwie kobiety nosicielki 50o/o synów jest chorych, 50o/o córek
to także nosicielki jak matki. Do chorób tych należą między innymi:
hemofilia A i B, niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej,
choroba Leseha i Nyhana, moczówka prosta przysadkowa i nerkowa.
Podobnie jak cechy w przekazywaniu autosomalnym, cechy
determinowane przez geny zlokalizowane w chromosomie X mogą być nie
tylko recesywne, ale również - chociaż rzadziej - dominujące. W
przeciwieństwie do reeesywnego dziedziczenia sprzężonego z plcią
geny dominujące sprzężone z płcią wywołują zmiany chorobowe zarówno
u mężezyzn, jak i u kobiet, z tym że u kobiet dwukrotnie częściej
niż u mężezyzn. Skutki przekazywania eeeh sprzężonych dominujących
warunkowanych genami zlokalizowanymi w chromosomie X przedstawiają
się następująco: 1. Wszyscy synowie chorego ojca są zdrowi,
wszystkie córki chore. 2. U dzieoi matki heterozygoty sehorzenie
występuje w stosunku 1 :1 niezależnie od płci dzieci, jeśli ojciec
jest zdrowy. 3. Jeśli chorzy są ojciec i matka, to wszystkie córki
są obciążone chorobą, natomiast ryzyko wystąpienia sehorzenia u
synów wynosi 1 :1. 4. Wszystkie dzieci homozygotycznej chorej matki
są obeiążone. Diagnostyka prenatalna sehorzeń sprzężonych z
chromosomem X była przez dłuższy czas, do czasu wprowadzenia
diagnostyki molekularnej, połowiczna i polegała na oznaczaniu płci
płodu. Stwierdzając płeć żeńską wykluczano w ten sposób choroby.
Stwierdzenie płci męskiej prowadziło często do rezygnacji z ciąży,
bo wiązało się z przewidywaniem 50o/o prawdopodobieństwa choroby.
Równolegle do tego usiłowano pobierać do badania krew z pępow vny
lub naczyń łożyska płodu, głównie za pomocą fetoskopii. Od kilku
lat diagnostyka prenatalna oparta jest na genetyce molekularnej, a
głównie na wykorzystaniu zjawiska polimorfizmu długości fragmentów
restrykcyjnych DNA. Jako przykład diagnostyki prenatalnej chorób
sprzężonych z chromosomem X może służyć postępowanie we wspomnianej
już poprzednio hemofilii B. Choroba spowodowana jest brakiem
czynnika IX, białka uczestniczącego w procesie krzepnięcia krwi.
Odpowiadający jej gen jest zlokalizowany w chromosomie X, ale nie
wyjaśniono jeszeze natury mutaeji w genie uszkodzonym. Diagnostykę
prenatalną można przeprowadzić przez korelację niefunkejonalnego
genu z polimorfizmem długości fragmentów restrykcyjnych. Defektywny
gen wykrywa się przez związek z obecnością specyfricznych miejsc
restrykeji różniących się od tych od naturalnego genu. Podobnie
wykrywa się upośledzenie umysłowe sprzężone z chromosomem X,
chociaż gen odpowiedzialny nie jest znany. W diagnostyce
prenatalnej zastosowano polimorfizm długości fragmentów
restrykcyjnych DNA wykryty przez sondy zlokalizowane w pobliżu tego
miejsca. Za pomoeą podobn#;ch metod możliwa jest diagnostyka
prenatalna dystrofii mieśniowej typzi Duchenne'a, której locus leży
w krótkim ramieniu chrom#somu X. Stwierdzono polimorfizm związany
z locus choroby.

246
SCHOftZENIA O NIE USłALONEJ EłIOLOGII

Mukowiscydoza (fżbrosżs cżst%ca CF - zwyrodnienie torbielowate) -
jest genetycznie uwarunkowaną ehorobą o nie ustalonej dotychczas
etiologii. Jest to jedna z najczęściej spotykanych chorób
metabolieznych rasy białej. Częstość występowania szacowana jest
1:2500 żywo urodzonych. Cechą charakterystyczną tej choroby jest
dysfunkcja gruczołów zewnątrzwydzielniczych, co prow# dzi do
uszkodzenia płuc, trzustki, niektórych narządów jamy brzusznej, jak
również gurczołów potowych. Mukowiscydoza objawia się w różnych
postaeiach i nieznany jest czynnik lub czynniki odpowiedzialne za
zmiany chorobowe. Przez dłuższy #as diag,nostykę prenatalną
mvkowiscydozy przeprowadzano oceniając aktywność enzymów rzęskowych
'y-glutaznylotranspeptydazy (GGłP) i fosfatazy alkalicznej (AF).
Metody te nie dawały mnżliwości uzyskania pełnej diagnozy. Obecnie
znany jest już gen, którego defekt odpowiedzialny jest za powstanie
mukowiscydozy. Zlokalizowany jest w długich ramionach chromosomu 7.
Poznane zostały sekwencje nukleotydów sąsiadujące z tym genem i za
pomocą znacznika polimorficznego dokonano molekularnej analizy genu
mukowiscydozy.

FEłOSKOPIA

Fetoskopia jest stosunkowo nowym badaniem, w czasie którego w II
trymestrze ciąży płód m#że być w prosty sposób uwidoczniony i za
pomocą którego mogą być póbrane do badań krew i różne tkanki
płod4we. W ostatnim czasie badanie to przechodzi z fazy
eksperymentalnej i przekształca się w jedną z głównych i stosunkowo
bezpiecznych forxn badań w diagnostyce prenatalnej. Stosowane jest
głównie do stwierdzenia małych zewnętrznych wad anatomicznych,
których nie udaje się wykryć techniką USG, oraz do pobierania krwi
i tkanek płodowych oraz rozpoznawania specyficznych właściwoś"
genetyenych nie dających się identyfikować przez badanie płynu
owodniowego uzyskanego za pomocą amztiopunkcji. Pierwsze
doniesienie o pomyślnie zakflńczonych próbach obserwacjż płodu
wewnątrz macicy pochodzą z lat pięćdziesiątych (Westin, Mori).
Obserwacje te poezyniono za pomocą sondy wprowadzonej do kanału
szyjki ma"cy. Walenti (1973 r.) przed histerotomią wykonywaną w II
trymestrze ciąży wprowadzał d# pęcherzyka płod4wego nieco
zmodyfikowany cystoskop pediatryczny i pod bezpośrednią kontrolą
wzroku pobierał skórę płodu oraz krew z naczyń pępowinowych.
Screarngrour (1973 r.) użył optycznego endosk4pu i zbadał 6 płodów
obarczonych ryzykiem wady kręgosłupa, których matki chciały ciążę
kontynuować, jeśli badanie nie wykazałoby zmian. U jednego płodu z
powodu trudności technicznych nie udało się przeprowadzić badania
i ciążę przerwano. W drugim przypadku pacjentka poroniła samoistnie
w dwa dni po badaniu. W pozostałych przypadkach ciąże rozwijały się
prawidłowo - trzy pacjentki urodziły dzieci zdrowe, ale czwarte
urodziło się z rozszczepem kręgosłupa. Pierwsze badaazie w pełni
udane i wykonane w znieczuleniu miejscowym przez brzuszne wejście
do macicy było dziełem Hobbinsa (1974 r.). Użył on sztywnego
endosk4pu (1,7 mm) firmy Dyonics i pod bezpośrednią kontrolą wzroku
pobrał krew płodową z naczynia kosmka łożyskowego. L Tżywając tych
samych narzędzi, Rodeck i Campbell pabierali krew płod#247 wą z
naczyń pępowiny. Następnie stosowano tę technikę do bezpośredniej
wewnątrznaczyniowej transfuzji krwi w przypadkach konfliktu Rh. Gdy
wykonuje się fetosk#pię diagnostyczną, należy pacjentki przed
zabiegiem poinformować o celach badania oraz o możliwych
powikłaniach i komplikacjach. Następnie należy przeprowadziE
dokładne badanże ultrasonograficzne, określając wiek ciąży,
położenie łożyska, położenie płodu oraz wykluczyć duże wady
anatomiczne płodu. W wadach sprzężonych z chromosomem X należy
wykonać amniocentezę, ponieważ w razie stwierdzenia płodu płci
żeńskiej fetoskopia jest nieprzydatna. Chociaż fetoskopia powinna
być przeprowadzona w jak najwcześniejszej ciąży, to jednak małe
rozmiary macicy i niewielka objętość wód pł#dowych nie pozwalają
(ze względu na bezpieczeństwo) na wcześniejsze wejście fetosk4pem
niż przed 15 tygodniem ciąży. Optymalnym okresem dla badania
anatomicznych struktur płodowych jest okres między 15 a 18
tygodniem ciąży. Pobieranie krwi płodu zazwyezaj opóźniamy do 20
tygodnia ciąży, ponieważ naczynia pępowinowe bardziej krwawią z
miejsca nakłucia, a utrata krwi płodowej jest proporcjonalnie
większa. Po 20 tygodniu obraz staje się zaciemniony (z powodu
żmętnienia wód płodowych), jednak jeśli tn k#nieczne, np. w
przypadku wewnątrznaeyniowej transfuzji krwi w konflikcie Rh,
fetoskopia jest przeprowadzana nawet w III trymestrze ciąży.
Festoskop jest sztywną rurką o średnicy 1,9 mm z układem stałych,
samoskupiających soezewek i włóknooptycznym źródłem światła. Dzięki
niemu można uzyskae powiększenie do 30 razy, w zależności od
odległości oglądanej tkanki.

Wykonanie. W celu zmniejszenia do minimum ruchbw płodu podajemy
matce środki uspokajające. Badaniem ultrasonograficznym określamy
położenie płodu, położenie łożyska i zaznaczamy miejsce, w ktbre
będzie wprowadzony fetoskop. Umiejscowienie łożyska na przedniej
ścianie nie jest przeciwwskazaniem do fetoskopii. Badanie może byE
przeprowadzone przez delikatne wprowadzenie fetoskopu pod lub z
boku łożyska, a często w tych przypadkach łatwiejszy jest dostęp do
naczyń pępowinowych. Po znieczuleniu miejscowym w pełnej aseptyce
nacinamy skbrę na długości ok. 3 mm, wprowadzamy kaniulę fetoskopu
z prowadnicą. PrawidłowośE wprowadzenia prowadnicy sprawdzamy,
obserwując czysty, przezroczysty płyn owodniowy. Następnie
wprowadzamy do kaniuli fetoskop i obserwujemy płód, ewentualnie
wykonujemy biopsję tkanki płodowej. Po zabiegu pacjentki pozostają
pod obserwacją 1 dobę. Przed wypisem należy przeprowadziE kontrolne
badanie ultrasonograficzne, sprawdzając stan płodu i objętośE wód
płodowych. Pobieranie krwi płodowej. Krew płodową w II trymestrze
ciąży możemy otrzymaE z naczyń kosmkowych lub z naczyń
pępowinowych. Poezątkowo pobierano krew płodową z naczyń
kosmkowych, ale częste występowanie trudności technicznych oraz
zanieczyszczenie krwią matczyną spowodowały, że obecnie pobiera się
krew naczyń pępowinowych. Aby pobraE krew płodową, należy wkłuE się
do macicy tak, aby uniknąE uszkodzenia łożyska. Po uwidocznieniu w
fetoskopie naczyń pępowinowych igłę wprowadza się przez boczny
kanał rurki fetoskopowej, przepłukuje fizjologicznym roztworem NaCl
w celu wykluczenia obecności płynu owodniowego, pod bezpośrednią
kontrolą wzroku igłę wprowadza się do światła naczynia i pobiera
się prbbkę czystej krwi płodowej. Następnie sprawdza się, czy w
pobranej prbbce nie ma krwi matczynej. NieobecnośE jej potwierdza
się laboratoryjnie testem Kleihauera. Pobieranie krwi z naczyń
pępowinowych jest zwykle łatwiejsze technicznie, pobrana krew nie
zawiera na ogbł domieszki krwi matczynej, nie powoduje to większych
krwawień. Badanie otrzymanej w ten sposbb krwi płodowej pozwala na
szeroką diagno

248
stykę chorób, m.in.: 1) hemoglobinopatii, 2) koagulopatii, 3)
bloków metabolicz-ł nych, 4) "nfekcji płodu, 5) ni.egrawidłuwości
kariotypu, 6) konfliktu Rh - ery= troblastoza płodowa, 7) dystrof
mięśniowej Duchenne'a. Bezpośredni dostęp do krążenia płodoweg4 już
od II trymestru ciąży stwarza ogromne możliwości lecznicze np. w
grzyp.adku konfliktu Rh.

BADANIE PŁODU

Fetoskopia jest bardzo przydatnym badaniem, szczególnie w
przypadkach wątpliwości nasuwającyeh się w czasie badania
ultrasonograficznego. Również w razie stwierdzenia istnienia małych
nieprawidłowości struktur anatomicz= nych płodu, które nie dają się
rozpoznać ultrasonograficznie. Do najczęście# wykrywanych za pomocą
bezpośredniego oglądania płodu wad należą: defekty twarzy, rąk,
kręgosłupa oraz zaburzenia w różnicowaniu płci. W razie
stwierdzenia we krwi matki lub w płynie owodniowym zwiększone#:
zawartości a-fetoproteiny, a niestwierdzenia przy tym żadnyeh
nie#prawidłfl= wości badaniem ultrasonograficznym - fetoskopia jest
znakomitym badaniem uzupełniającym.

nie skóry płodu. Biopsja skóry jest stosowana do prenatalnej
diagnozy niektórych dziedzicznych schorzeń skóry, jak: pęcherzyca,
rybia łuska. W wielu chorobach zmiany skórne są częścią klinicznego
obrazu choroby, np. zespół Sj"grena; i w tych przypadkach biopsja
skóry za pomocą fetoskopii również znajduje za= sWsowanie. Biopsja
wątroby płodu. W niektórych przypadkach biopsja wątroby jest
konieczna dla diagnozy choroby, np. stwierdzenia braku
karbamoilotransferazy ornitynowej możliwe jest tylko w wątrobie.
Brak tego enzymu zaburza cykl moczni= kowy, a intoksykacja
amoniakiem powoduje zgon płodów męskich w I tygodniu żyeia.
Pierwsze próby wykrycia tego schorzenia za pomocą biopsji wątroby
za= kończyły się powodzeniem i badania te są kontynuowane. Za
pomocą tej techniki próbowano diagnozowania niedoboru innych
specyficznych dla wątroby enzymów np. w fenyloketonurii. Obecnie
fenyloketonuria oraz hiperamonemia typu, III mogą być diagnozowane
prenatalnie za pomocą analizy DNA.

POWIKŁANIA

Fetoskopia wykonywana jest już w wielu ośrodkach medycznych i
coraz#. powszechniej stosowana, je.dnak trudno wypowiedzieć się
ostatecznie na te= mat stopnia ryzyka. Możliwyxni powikłaniami są:
1) uszkodzenie dużych naczyń macirznych, 2) uszkodzenie jelit, 3)
krwawienia, 4) immunizacja u matek z Rh(-). Ryzyko utraty ciąży na
dotychczas żebranym materiale określa się na około 10, np. Rodeck
i Nikolaides na 618 przypadkach mieli 3 zgony płodów w ciągu 48
godzin od badania, tj. 0,5o/o. Pierwszy zgon wkrótce po badaniu# z
powodu odklejenia łożyska, drugi z powodu arrznżonżtżs (36 h po
fetoskopii poród samoistny), trzeci z powodu błędu technicznego,
który spowodował uszkodzenie naczyń łożyskowych i krwawienie. Z
pozostałych przypadków 2a/o poroniło w ciągu 5 tygodni po
fetoskopii, ale związek przyczynowy trudno określić, gdyż ogblny
wskaźnik samoistnych porodów w tym okresie# ciąży wynosi 1,5o/o.
Fetoskopię należy traktować jako znakomite badanie uzupełniające w
diagnostyce prenatalnej oprócz badania ultrasonograficznego i
amniopunkcji. Wydaje się jednak, że badanie to znajdzie w
przyszłości zastosowanie głównie w terapii. W ostatnim okresie
wskazanża do fetoskop znacznie się zawężają. Za

24#
stykę chorbb, m.in.: 1) hemoglobinopatii, 2) koagulopatii, 3)
bloków metabolicz= nych, 4) "nfekcji płodu, 5) nieprawidłowości
kariotypu, 6) konfliktu Rh - ery- troblastoza płodowa, 7) dystrofii
mięśniowej Duchenne'a. Bezpośredni dostęp do krążenia płodoweg4 już
od II trymestru ciąży stwarza- ogromne możliwości lecznicze np. w
przypadku konfliktu Rh.

BADANIE PŁODU

Fetoskopia jest bardzo przydatnym badaniem, szczególnie w
przypadkach wątpliwości nasuwających się w czasie badania
ultrasonograficznego. Również w razie stwierdzenia istnienia małych
nieprawidłowości struktur anatomicz= nych płodu, które nie dają się
rozpoznać ultrasonograficznie. Do najczęściej wykrywanych za pomocą
bezpośredniego oglądania płodu wad należą: defekty twarzy, rąk,
kręgosłupa oraz zaburzenia w różnicowaniu płci. W razie
stwierdzenia we krwi matki lub w płynie owodniowym zwiększone##
zawartości a-fetoproteiny, a niestwierdzenia przy tym żadnych
nieprawidł-o= wości badaniem ultrasonograficznym - fetoskopia jest
znakomitym badanie. uzupełniającym.

Badanie skóry płodu. Biopsja skbry jest stosowana do prenatalnej
diagnozy nie-któryeh dziedzicznych schorzeń skóry, jak: pęcherzyca,
rybia łuska. W wielu cho= robach zmiany skórne są częścią
klinicznego obrazu choroby, np. zespbł Sj"grena" i w tych
przypadkach biopsja skóry za pomocą fetoskopii również znajduje
zastosowanie. Biopsja wątroby płodu. W niektbrych przypadkach
biopsja wątroby jest konieczna dla diagnozy choroby, np.
stwierdzenia braku karbamoilotransferazy orni-ł tynowej możliwe
jest tylko w wątrobie. Brak tego enzymu zaburza cykl moczni= kowy,
a intoksykacja amoniakiem powoduje zgon płodów męskich w I tygodniu
życia. Pierwsze próby wykrycia tego schorzenia za pomocą biopsji
wątroby zakończyły się powodzeniem i badania te są kontynuowane. Za
pomocą tej techni= ki prbbowano diagnozowania niedoboru innych
specyficznych dla wątroby enzymów np. w fenyloketonurii. Obecnie
fenyloketonuria oraz hiperamonemia typu, III mogą byE diagnozowane
prenatalnie za pomocą analizy DNA.

POWIKŁANIA

Fetoskopia wykonywana jest już w wielu ośrodkach medycznych i
coraz: powszechniej stosowana, jednak trudno wypowiedzieć się
ostatecznie na temat stopnia ryzyka. Możliwymi powikłaniami są: 1)
uszkodzenie dużych naczyń macicznych, 2) uszkodzenie jelit, 3)
krwawienia, 4) immunizacja u matek z Rh(-). Ryzyko utraty ciąży na
dotychczas że#ranym materiale określa się na# około 10, np. Rodeck
i Nikolaides na 618 przypadkach mieli 3 zgony płodów w ciągu 48
godzin od badania, tj. 0,5o/o. Pierwszy zgon wkrótce po badaniu# z
powodu odklejenia łożyska, drugi z powodu łn1L7.0??,2t?.S (36 h po
fetoskopii poród samoistny), trzeci z powodu błędu technicznego,
który spowodował uszkodzenie naczyń łożyskowych i krwawienie. Z
pozostałyeh przypadków 2o/o poroniło w eiągu 5 tygodni po
fetoskOpii, ale związek przyczynowy trudno określić, gdyż ogblny
wskaźnik samoistnych porodów w tym okresie# ciąży wynosi 1,5o/o.
Fetoskopię należy traktować jako znakomite badanie uzupełniające w#
diagnostyce prenatalnej oprócz badania ultrasonograficznego i
amniopunkcji. Wydaje się jednak, że badanie to zzzajdzie w
przyszłości zastosowanie głównieł w terapii. W ostatnim okresie
wskazanża do fetoskopii znacznie się zawężają. Za

24#
#tosowanie sond molekularnych pozwala określić genotyp płodu na
pod-stawie analizy DNA w jądrach komórek z wód płodowych lub
komórek trofoblastu bez uciekania się do pobierania krwi
pępowinowej, łożyskowej za pomocą ultrasonografii. Biopsję skóry
płodu przeprowadza się pod kontrolą ltrasonograficzną. Za"iegi te
stoją na pograńiczu, lub nawet stanowią poeczątek chirurgii płodu.
Ewolucja diagnastyki prenatalnej w kierunku terapii i chirurgii
płodu jest optymistyczną wizją dla rozwoju genetyki klinicznej. Tak
wżęc nawet wiele lat prowadzona diagnostyka prenatalna ograni#rzona
w większości wypadków do wykrywania chorób, których nie
potrafiliśmy leczyć, przekształca się w medycynę terapeutyczną i
chirurgię płodu.

PODSUMOWANIE

#Omówiono znaczenie diagnostyki prenatalnej w profilaktyce
wrodzonych wad płodu. Zwrócono szczególną uwagę na schorzenia
wywołane aberracjami chromosomalnymi oraz wady ośrodkowego układu
nerwowego. Opisano sposób postępowania w prowadzeniu diagnostyki
prenatalnej ze zwróceniem :szczególnej uwagi na diagnostykę
prenatalną wad ośrodkowego układu nerwowego. Przedstawiono również
zasady rozpoznawania prenatalnie bloków metabolicznych. Zwrócono
uwagę, że postęp w zakresie diagnostyki prenatalnej polega na
wprowad#eniu ultrasonografii, udoskonaleniu metod barwie.nia
chromosomów, techniki hodowli chromosomów oraz wprowadzenia
mikrotechnik w batlaniach biochemicznych. Zastosowanie fetoskopii
rozszerzyło #akres wykrywanych prenatalnie schorzeń. XVI.
Zastosowanie metod genet#ki molekularnej w diagnost#ce chorób
genet#czn#ch

"Przem#siaw Czerskż

Współczesny stan wiedzy o organizacji genomu i strukturze genów
uzyskano dzięki opracowaniu technik izolacji fragmentów DNA, ich
oczyszczania i anaiizy oraz manipulacji nimi w żywych komórkach.
Metody te, określane jako techniki rekombinacjż DNA, są coraz
szerzej stosowane w diagnostyce chorób genetycznych. Jeśt to nowe
podejście, które różni śię zasadniczo od tradycyjnego p4stępowania.
To ostatnie opiera się na badaniu cech fen#typu i WI1'loskowaniu na
ich podstawie o genotypie. Diagnostyka z użyciem technik
rekombinacji DNA oparta jest na badanżu fizycznych nośników
informacji genetycznej i wnioskowaniu na tej podstawie o fenotypie.
Zasadniczą zaletą tego postępowania jest możliwość rozpoznania
chorób genetycznych w okresie przedobjawowym, zanim doszło do
ekspresji genów, a więc, zanim eeehy zakodowane w genotypie
ujawniły się w strukturze i/albo funkcjach organizmu. Jest to więc
postępowanie z wyboru w diagnostyce prenatalnej. W połączeniu z
biópsją kosmówki można rozpoznać choroby genetyczne płodu w 8 - 10
tygodniu ciąży. Można również wcześnie rozpoznawać choroby, które
ujawniają się w późniejszych okresach życia, jak np. pląsawica
Huntingtona (typowo po 38 roku życia) lub choroba Alzheimera (65
lat). Mflżna wreszcie rozpoznać predyspozycje do #horób, których
ujawnienie się wymaga współdziałania czynników środowiska. Postępy
w tej dziedzinie są niezwykle szy^bkie. Rośnie liczba jednostek
rozpoznawalnych z zastosowaniem technik rekombinacji DNA. Coraz
więcej odczynników, niekiedy w postaci zestawów diagnostycznych,
jest dostępnych #v handlu. Metody laboratoryjne ulegają
uproszczeniu i aut#matyzacji. Szczegółowe apisy uległyby szybko
dezaktualizacji. Toteż niniejszy rozdział ma na celu krótkie
przedstawienie zasad i zastosowań technik rekombinacji DNA w
diagnostyce genetycznej według stanu z początku 1987 roku. Należy
przewidywać, że w najbliższej przyszłości zostaną opracowane metody
terapii genowej oparte na tych technikach. Obecnie jednak
zastosowania te są w stadium prób doświadczalnyeh i omówienńe ich
przekracza ramy tego rozdziału.

ZASADY TECHNIK REKOMBINACJI DNA

8adania diagnostyczne mają na celu wykazanie obecności lub
nieobecności okre#lonych sekwencji nukleotydów zlokalizowanych w
określonych obszarach (domenach) genomu. Podstawowym materiałem do
badań jest DNA zvyiz#lowany z komórki. Rzadziej bada się DNA
zawarty w chromosomach.

2.51
Ostatnio podjęto próby zastosowania do celów klinicznych
ilflściowych badań ekspresji genów. Zawartość DNA w badanym
materiale można określać za pomocą masy lub liczby par nukleotydów.
Ten ostatni sposób dogodniejszy jest dla rozważań molekularnych.
Pozwala on na łatwe porównywanie długości odcinków DNA i białek,
pamiętając, że 1 tryplet =1 aminokwas w przypadku egzonów
kadujących białka. Pojedynczą parę oznacza się skrótem bp (z
angielskiego "base pair"), a lOs bp - skrótem kbp lub kb
(kilobases). Dla przykładu; zestaw diploidalny DNA człowieka
zawiera około 7 X 109 bp. Najczęściej podawaną liczbą dla genomu
człowieka (zestaw haploidalny) jest 3 X 10# bp. Pojedyncze kopie
genów mają ok. 2 kb. Powtarzalne sekwencje (repeatytywny DNA)
znajdujące się pomiędzy genami są długości okolo 0;3 kb. W
niektórych obszarach, np. heterochromatynie okolicy centromerów,
powtarzaln# sekwencje osiągają 106 bp. Za pomocą ekstrakcji
homogenatów komórkowych fenolem i precypitacji etanolem uzyskuje
się mieszaninę różnej wielkości odcinków DNA, czyli DNA genomiczny.
Składa się on z fragmentów zbyt dużych dla dalszej analizy :ub
manipulacji. Mniejsze fragznenty uzyskuje się przez trawienie
endonukleazami restrykcyjnymi (restryktazami). Są to swoiste
enzymy, uzyskiwane z bakterii lub grzybów. Restryktazy rozpoznają
określone sekwencje i rozkładają wiązania fosfodiestrowe pomiędzy
określonymi nukleotydami. Uzyskane fragmenty są więc częściowo
scharakteryzowane przez znane sekwencje w miejscu przecięcia nici
DNA (miejscu restrykcji). Bliższą charakterystykę fragmentów
uzyskuje się przez określenie ich wielkości za pomocą elektroforezy
w żelu agarozowym w obecności wzorca - fragmentów o znaneJ
wielkości lub określenia sekwencji nukleotydów. Do tych celów
trzeba jednak uzyskać dostateczną liczbę kopii fragmentów. Toteż
łączy się je z cząsteczkami DNA mającymi zdolność do powielania się
(replikaeji). Cząsteczki takie, zwane wektorami, wprowadza się do
komórek, w których ulegają namnożeniu wykorzystując aparat syntezy
DNA gospodarza. Uzyskuje się bibliotekę genów *, z której izoluje
się fragment (np. określony gen) za pomoćą techniki klonowania.
#'Uyklonowany odcinek DNA można oznakować za pflmocą radioaktywnych
izotopów lub cytochemicznych technik. Oznakowany fragment, czyli
sonda DNA (w piśmiennictwie anglosaskim "DNA probe"), może być
użyty przez zastosowanie techniki hybrydyzacji DNA/DNA do
indentyfikacji odcinka DNA, zawierająceg4 komplementarne sekwencje.
P#zwala to na st#vierdzenie obecności poszukiwanego genu lub jego
lokalizację. Znając sekwencję nukleotydów, można syntetyzować sondy
DNA, posługując się odpflwiednią mieszaniną enzymów i prekursorów.
Używa się w tym celv automatycznych przyrządów sterowanych
minikomputerami, w których koduje się żąd"ną sekwencję. Dostępne
aktualnie przyrządy pozwalają na syntezę pojedynczych nici długości
20 do 100 zasad. Inną techniką produkcji sond DNA jest ich synteza
na matrycy mRNA przy uży"u enzymów mających zdolność do
przepisywania informacji z mRNA na DNA, czyli transkryptaz
odwrotnych. Uzyskany tak komplementarny DNA określa się jako cDNA.
#'Vreszcie znakowanie mRNA i hybrydyzacja RNA/DNA mflgą być użyte
do poszukiwania genów.

* W starszym piśmiennictw#e spotyka się termin "bank genów",
obecnie używa się powszechnie nazwy "biblżoteka genów", rezerwując
określenie "bank genów" dla przechowywanej w komputerach informacji
o sekwencjach nukleotydów zbadanych dotychczas genów (np. program
"Genbank" w Bostonie, USA, MA).

252
Bardzo obiecującą, lecz wciąż jeszcze kosztowną metodą badańia
kariotypu ż geńomu, jest cytofotometria przepływowa wraz z
automatycznym sorto- waniem chromosomów. (Opis podano dalej pod
tytułem "Cytogenetyka prze- #ływowa".)

ZASłOSOWANIE ftESłRYKłAZ

Obecnie znanych jest ponad 500 restryktaz. Ponad 100 z nich jest
dostępnych w handlu, a ok. 25 używa się rutynowo. Enzymy te oznaeza
się skrótami. Pierwsza litera jest pierwszą literą nazwy rodzaju,
a dwie następne są dwoma początkowymi literami nazwy gatuziku
organizmu, z którego wyizolowano enzym. Czasem dodaje się czwartą
literę dla oznaczenia szczepu lub serotypu tego nrganizmu. Cyfra
rzymska oznacza chronologiczną kolejność uzyskania restryktazy z
tego samego organizmu. Dla przykładu restryktaza otrzymana z
Escherżchża colż RY 13 jest oznaczana jako Eco RI, z E. colż TB 14
- jako Eco Tl4I, z St7eptomyces albus jako Sal I, z Hae-wz.ophżlż#w
żtzfluenzae szczepu c lub d - jako Hinc I lub Hind I (Hind II, Hińd
III) itd. Wyróżnia się trzy typy restryktaz. Każdy z nich wymaga
nieco odmiennych warunków reakcji. Typ I i III mają dodatkową
aktywność metylaz. Typ II występuje w układzie z odrębną cząsteczką
białkową o aktywności metylazy. Typ I rozpożnaje określone
sekwencje nukleotydów, przecina jednak nić DNA w sposób przypadkowy
w odległoś" 400 do 7000 kb od rozpoznanej sekwencji. Jest więc mało
przydatny. Najczęściej używany typ II prze"na nić w abrębie lub w
pobliżu rozpoznanej sekwencji w określonym miejscu. Podobnie działa
typ III, miejsce przecięcia znajduje się 25 - 27 bp od rozpoznanej
sekwencji. Opracowano rówńież chemiczne i enzymatyczne metody
łączenia końców, które bez przekształcenia się rekombinują ze sobą.
A więc trawienie restryktazami fragmentów DNA o odmiennej treści
informacyjnej i mogących pochodzić z różnych organizmów, ale
zawierających odpowiednie miejsca restrykcji, prowadzi do uzyskania
ad#inków, które rekombinują ze sobą. Dysponując odpowiednim
zestawem enzymów i metod, można konstruować fragmenty DNA
zawierające określone geny ułożone w żądanej kolejności. Fragmenty
te możńa wykorzystać do dalszych badań lub produkcji odczynników do
badań w postaci sońd DNA (patrz niżej). Różnoro.dńość restryktaz
jest wykorzystywana do badania struktury genomu przez określanie
długości fragmentów DNA otrzymanych po trawieniu i mapowanie miejsc
restrykcjż. Stosuje się częściowe trawienie, pozwalające na
ujawnienie kolejnych miejsc restrykcji - jedno, dwa, trzy itd.,
albo trawienie pojedynczymi enzyxnami oraz ich mieszaniną (por.
ryc. 107). Kolejńość miejsc restrykcji podaną na tej rycinie można
potwierdzić znakując izotopami radioaktywnymi pojedyncze
"wystające" nici, dobierając reakcje tak, że znakowane są końce 5'
lub 3'. W tym przykładzie (ryc. 107) w ścieżce A (Eco RI) fragment
8 kb może być oznakowany tylko w pozycji 3', fragment 3 kb zarówno
w pozycji 5', jak i 3', a fragment 5 kb w pozycji 5' zakładając, że
fragment wyjściowy 16 kb ma tępe końce nie dające się oznakować.
Fragmenty uzyskane po trawieniu można jednocześnie znakować za
pomocą hybrydyzacji z sondami DNA swoistymi dla okreśIonych
chromosomów lub ich odcinków (np. określonych prążków) lub dla
poszczególnych genów. W końcowym wyniku uzyskuje się dane o
położeniu genów i miejsc

Ryc. 107. Mapowanie. Kolejność miejsc restrykcji z użyciem 2
enzymów. Fragment DNA długości 16 kb poddano całkowitemu strawieniu
przez Ecs RI (ścieżka A). Hind III (ścieżka ) i ich mieszaniną
(ścieżka C). Po elektroforezie w żelu agarozowym uzyskano fragmenty
długości jak na rycinie. Kolejność miejsc restrykcji Eco ft1 może
być: 8, 3, 5 lub 8, 5, 3. Hincl III daje tylko dwa fragmenty (10 i
6 kb), ma więc tylko jedno miejsce restrykcji. Mieszanina daje
fragment 6 kb oraz fragmenty 5 kb, 3 kb i 2 kb, łącznie 10 kb.
Kolejność miejsc restrykcji jest więc następująca: S Hin # III 10
(2 #-- 3 -# 5) g T T
(g #. 2) Eco R I 3 Eco ft I 5

restrykcji w stosunku do siebie. Badając przekazywanie genów i
miejsc restrykcji w kolejnych pokoleniach, mflżna ustalić stopień
sprzężenia pomiędzy genem i miejscem restrykcji, tj. sporządzić ich
mapę genetyczną, posługując się klasyczną metodą badania sprzężeń.
Jeżeli sprzężenie jest dostatecznie ścisłe, można posłużyć się
miejscem restrykcji jako znacznikiem (markerem) dla danego genu. Im
więcej miejsc jest sprzężonych z danym genem, tym większe jest
prawdopodobieństwo prawidłowego wykrycia genu w badanym materiale
z użyciem analizy miejsc restrykcji. Toteż badania nad
zastosowaniem tej metody w diagnostyce genetycznej koncentrują się
na poszukiwaniach sprzężeń miejsc restrykcji z genami warunkującymi
choroby. Jeżeli założyć, że kolejność zasad w DNA jest przypadkowa,
to sekwencje rozpoznawane przez restryktazy, jak np. Mbo I lub Tag
I, zł#żone z 4 nukleotydów, powinny występować co 4', tj. 256
nukleotydów, a złożone z 6, np. rozpoznawane przez Aat I lub Eco
RI. eo 46, tj. 4096 nukleotydów. Sekwencja zasad w DNA nie jest
jednak przypadkowa, związana jest bowiem z jego treścią
informacyjną i procesem ewolucji. Toteż odcinki uzyskane po
trawieniu są różnych długości, charakterystycznych dla danego
genomu. Mówi się o polimorfizmie długości odGinków pomiędzy
miejscami restrykcji, określanym angielskim skrótem RFLP
(restriction fragment length polymorphism). Przekazywańie sekwencji
DNA w czasie replikacji, rekombinaeji mejotycznej i zapłodnienia
leży u podłoża praw Mendla, toteż RFLP przekazywany jest zgodnie z
tymi prawami Jeffreys i wsp. wykazali w latach 1979 - 1983, że
powtarzane sekwencje satelitarnego DNA dają po trawieniu
restryktazami i elektroforezie w żelu agarozowym tak
charakterystyczny dla genomu obraz RFLP, że można użyć go do
identyfikacji poszczególnych osób, podobnie jak używa się odcisków
palców. Toteż mówi się potocznie o "odciskach palców DNA".
Znalazłfl to zastosowanie w medycynie sądowej w dochodzeniu
ojeostwa oraz do identyfikacji sprawców przestępstw. "Odciski
paIców DNA" podejrzanej osóby porównuje się z DNA fragmentów tkanek
znalezionych w miejscu przestępstwa. Wysoki stopień poliformizmu
satelitarnego DNA można wyjaśnić nagromadzeniem w czasie ewolucji
licznych mutacji. Ponieważ są to obszary nie kodujące, mutacje te
nie znajdują odbicia w fenotypie i nie podIegają selekcji, a więc
mogą przetrwać. W obszarach kodujących stopień polimorfizmu jest
mniejszy. Część mutacji bowiem upośledza zdolność do życia i nie
rozprzestrzenia się w popu

254
lacji. Mutacje w miejscu restrykcji (utrata lub pojawienie się
miejsca) mogąr być związane z wymianą pary nukleotydów (mutacja
punktowa), metylacją zasady (modyfikacja DNA), wymianą kilku par,
delecją, insercją lub inwersją. Badając miejsca restrykcji, można
niekiedy wykryć mutację punktową. Klasycznym przykładem jest
niedokrwistość sierpowatokrwinkowa związan# z obecności hemoglobiny
S. W łańcuchu na pozycji 6 kwas glutaminowy jest zastąpiony przez
walinę dzięki mutacji punktowej. W locus na chromosomie I1
za2niast sekwencji GAG występuje sekweneja GłG, co prowadzi do
utraty jednego z miejsc restrykcji Mst II (por. ryc. 108), która
rozpoznaje sekwencję CC TNAGG, gdzie N jest dowolną zasadą. DNA
znakujesię sondą swoistą dla genu -globiny i za pomocą
elektroforezy w żelu agarozowym w obecności wzorca bada się długość
fragmentów uzyskanych pa trawieniu (ryc. 108).

l. 15 kc

MSł ii
##5#
#.:nakowOnie sonch DhA

6

!pio; ';gl !giui

i 35 kb

#.15 F #

#znukowan e SOn#r # h#

#. Cl. ; A :7

#Gr # iwal) Ig#ui

# r OCrlS #A `pr #### #o"'Y#

r.nst r

# L oC US P S
i#emoglobin## s erpowatej ;

Ryc. 108. Schemat zmiany długości fragmentu DNA o trawieniu Mst II
związane# ze zmianą nekwencji GAG na GłG w niedokrwistości
sierpawatokrwinkowej, w której na pozycji B w łańcuchu -globiny
występuje walina (wal) zamiast kwasu glutaminowego (glu, pro-
prolina). Badany fragment oznakowano radioaktywną sondą DNA swoistą
dla locus na ehromosomie 11. Obok autoradiogram żelu agarozowego
DNA osoby z prawidłową hemoglobiną A, heterozygot AS i osoby z
niedokrwistością sierpowatokrwinkową (SS).

Podobne zjawiska związane są z szeregiem innych hemoglobinopatii,
np: mutacje punktowe w pewnej grupie -talassem. Inna grupa -
talassemiż związana jest z submikroskopowymi delecjami, które
również prowadzą dc zmian miejsc restrykcji. Badanie RFLP znalazło
zastosowanie w diagno~ styce prenatalnej hemoglobinopatii.
Różnorodność mutacji w określonyrn locus prowadzących do powstania
fenotypu choroby (różne mutacje locus -globiny dające odmiany
nieprawidłowych hemoglobin, związanych z pozornie jednolitą
jednostką -talassemi) narzuca konieczność badania DNA rodziców
przed podję"em diagnostyki prenatalnej. Badanie DNA jest łatwiejsze
niż badanie sekwencji aminokwasów w hemoglobinie, toteż badanie DNA
probanda i rodziny używane jest do określenia mutacji leżącej u
podłoża choroby. To samo dotyczy wielu innych chorób, jak np.
niektórych koagulopatii, pewnych postaci cukrzycy lub dystrofii
mięśniowej. Podane wyżej

255
;przykłady dotyczą ch.orób, w których mutaeje miej.sca restrykcji
występują w obrębie patologicznego genu. Zmiana miejsca restrykcji
może być nie tak bezpośrednio związana ze zmianą fenotypu, jak w
przypadku hemoglobiny S. Mutacja związana ze zmianą miejsca
restrykcji może dotyczyć intronu lub sekwencji kodujących odcinek
białka nieistotny dla jego czynności. Intrageniczne zmiany RFLP są
ściśle sprzężone z sekwencjami warunkującymi cechę choroby.
Niemniej, mog# pocllegać rekombinacji w czasie mejozy. Konieczne są
badania rodzin dotkniętych chorobą i populacji w celu określenia
stopnia sprzężenia. Na tej #odstawie określa się tzw. zawartflść
informacyjną polimorfizmu. Pojęcie ta wprowadzone przez Botsteina
i wsp. (1980 r.) służy do określenia prawdopodobieństwa trafnaści
rozp#znania na podstawie badania RFLP. W wielu wypadkach gen nie
obejmuje miejsc restrykcji, występują one natomiast w przyległych
sekwencjach na skraju genu. Zawartość informacyjna jest mniejsza
toteż poszukuje się kilku (najczęściej dwóch skrajnych) miejsc
restrykcji sprzężonych z badanym genem. Wreszcie można dysponować
sondą DNA

ł a b e I a 52. Zestawienie wybranych chorób genetycznych
rozpoznawanych za pomocą sond DNA i badania politnorfizmu długości
fragmentów uzyskanych po trawieniu restryktazami (RFLP)

A.Rozpoznawane sekwencje są położone w obrębie genu (bezpośrednie
rozpoznanie defektów intragenicznych) Koagulopatie (hemofilie,
niedabory czynników krzepnięcia)
Hemoglabinopatie (np. niedokrwistość sierpowatokrwinkowa, -
talassemie) Niedobór a-1-antytrypsyny Cukrzyca
Charoba Alzheimera
Niedobór hormonu wzrostu
Zaburzenia przemiany lipidowej usposabiające do chorób serca i
naczyń (atherosclerosis) Zespół Ehlersa i Danlosa flsteogen.esis
i#mperfecta Zespół Lescha i Nyhana Fenyloketonuria Ret"taoblastonaa
Dystrofie mięśniowe (Duchenne'a i pokreame)

B.Rozpoznawane miejsca restrykcji są sprzężone z genem (rozpoznanie
pośrednie z zastosowaniem RFLP) Koagulopatie
Hemoglobinopatie Cukrzyca (typ II)
Niedobór hormonu wzrostu (typ I)
Zaburzenia przemiany tłuszczowej (hipertriglicerydemia)
Pląsawica Huntingtona
Mukowiscydoza
Dystrofie mięśniowe

C.Sekwencje rozpoznawane sondą DNA i restryktazą są sprzężone z
genem (rozpoznanie pośrednie) Niedorozwój umysłowy sprzężony z
łamliwością chromosomu X Pląsawica Huntingtona Dystrofie mięśniowe
(dystrofia Duchenne'a, pokrewne i dystrofia miotoniczna; Zespół
Menkes Rett#n.oschisis

Uwaga: niektóre grupy chorób lub choroby wymienione są w różnych
częściact tabeli, gdyż te same mutacje mogą byE rozpoznawane za
pomocą różnych metoć albo odmienne mutacje leżące u podłoża tego
samego klinicznego obrazu charob# (np. a-talassemie, zespół Lescha
i Nyhana, dystrofia mięśniowa typu Duchenne'a wymagają rozpoznania
z zastosowaniem różnych metod.

256
swoistą dla sekwencji występujących w sąsiedztwie genu i z nim
sprzężonych oraz sprzężonym miejscem restrykcji. Diagnostyka
przedobjawowa, oparta na wykrywaniu genu na podstawie sprzężonych
sekwencji wykrywanych swoistą sondą DNA i/albo restryktazami,
wymaga odpowiedniego przygotowania genetyenego i matematycznego.
Badanie powinno obejmować kilku członków rodzżny. Rozpoznanie jest
probabilistyczne i acena wyników powinna być dokonana w odpowiednio
przygotowanym ośrodku. Przykłady chorób rozpoznawalnych za pomocą
sond DNA i badania RFLP podane są w tab. 52. CzęśE A - podaje
przykłady, w których bada się polimorfizmy w obrębie genu, B -
sprzężone, lecz położone poza obrębem genu i część C - przykłady,
w których wykorzystuje się sprzężenia sekwencji położonych poza
genem, jednej wykrywalnej za pomocą swoistej sondy DNA i drugiej za
pomocą restryktazy. Dla wykrycia obecności chorób wymienionych w
punktach B i C tab. 52 znajomośE molekularnej istoty choroby nie
jest konieczna. Wystarczy określić wzajemne położenie badanych
sekwencji i poszukiwanego genu na mapie genetycznej oraz ustalić,
że sprzężenia są dostatecznie ścisłe, aby służyć do celów
diagnostycznych.

KONSłIZUKCJA BIBLIOłEK I SOND DNA. KLONOWANIE

Jak to wspomniano na wstępie rozdziału, badania genetyki
moIekularnej wymagały uzyskania dużej ilośći jednakowych odcinków
ńaturalnego DNA. Metody opracowane w tym celu służą obecnie do
produkcji sond DNA do celów diagnostycmych. Materiałem wyjściowym
może być genomiczny DNA albo DNA poszczególnych chromosomów
uzyśkanych z międzygatunkowyeh hybryd komórkowych lub za pomocą
przepływowego sortera. Trawienie restryktazami pozwala na uzyśkanie
fragmentów wielkości kilkudziesięciu lub kilkuset bp. Dla uzyskania
dostatecznej liczby tych fragmentów wprowadza się je za pomocą
wektorów do żywych komórek, zazwyczaj bakterii (najczęściej E.
coli), ale również i komórek eukariotycznych, jak drożdże, komórki
myszy lub człowieka.

Ryc. 109. Schemat plazmidu pBR322. Oznaczono miejsca przecięcia
Aval przez szereg restryktaz i orienBall tacyjną wielkość plazmidu
(cyfry wewnątrz koła odpowiadają liczbie kb). Amp oznacza gen
odporności na ampicylinę, Tetna tetracyklinę, Ori - polożełth III
I Pvu II nie ośrodka replikacji DNA.

I iZat#y's t;enetyki 257
Jako wektłor może służyć cząstec'zka DNA, która: a) ma zdolność do
samodzielnego powielania się w cytoplazmie gospodarza, b) zawiera
znaczniki (markery), za pomocą których można ją zidentyfikować,
oraz c) zawiera odpowiednie miejsca restrykeji pozwalające na
uzyskanie lepkich końców. Jakc wektory mogą służyć występujące w
naturze w cytoplazmie bakterii bakteriofagi oraz plazmidy. Te
ostatnie są kolistymi fragmentami DNA, wielkości kilku kb.
Zawierają one ośrodek replikacji oraz kilka genów nadające
bakteriom - gospodarzom różne cechy, m.in. odpornośE na
ant#biotyki. Wykorzystując naturalne bakteriofagi i plazmidy
skonstruowano wiele sztucznych wektorów. W praktyce używa się
wektorów dostępnych w handlu luk własnej konstrukeji. Jako przykład
może służyć często używany plazmid p BR 322, przedstawiony na ryc.
109. Plazmid ten zawiera ośrodek replikaeji, jeden gen nadający
gosgodarzowi odporność na tetracyklinę i jeden gen nadający
odpornośi na ampicylinę oraz szereg miejsc restrykeji. Roztwór
cząstek plazmidu, wyizolowanych z bakterii goddaje się trawieniu
wybraną restryktazą. Uzyskujc się fragmenty liniowe zakońezone
lepkimi końcami. Inkubacja tych fragmentów z roztworem fragmentów
ba=danego DNA prowadzi do łąc#enia się zc sobą komplementarnych
końców. Badane fragmenty ulegają włączeniu dc plazmidu, który
ponownie przyjmuje postać kolistą. W praktyce często konieczne jest
przeprowadzenie dodatkowych reakeji tj. inkubacji roztworów w
odpowiednich warunkach z dodatkowymi enzymami (grzede wszystkim
enzymem swoistym, ligazą DNA), aby uzyskać włączenie obcego DNA i
zamknięcie koła plazmidu. Manipulacje są proste i sprowadzają się
do inkubacji probówek z adpowiednim roztworem we właściwe;
temperaturze przez określony czas. Rycina 110 przedstawia sehemat
reakeji, w wynik2x której powstają zrekombinowane plazmidy. Nadają
one ad#orność na tylko jeden antybiotyk zamiast na dwa, jak plazmid
wyj#ciowy. Odpowiedni szezep bakterii zostaje zakażony plazmidamż.
Hodowla tych bakterii na podłożach z antybiotykami i pozwala na
wyselekejonowanie kolonii, które zawierają zrekombinowane
plazmi.dy. Wysiewając bakterie w odpowiednżm stężeniu na płytki
Petriego z podłożem agarowym, otrzymuje się kolonie pochodzące z
pojedynezej komórki macierzystej, czyli klony. Wyselekejonowane na
właściwych podłożach pos#czególne klony zawierają zrekombinowane
plazmidy, do których włączone zostały odmienne fragmenty obcego
DNA. Pojedynezy klon może również zawierać odmienne zrekombinowane
plazxnidy. Zestaw hodowli komórkowych w których namnażane są
wektory zawierające pewien zestaw odmiennycl fragmentów obcego DNA,
nosi nazwę biblioteki genów lub fragmentów DNA Dysponując
odpowiednią liczbą bakterii, można część biblioteki użyć do
izolacji DNA wektorów. Wbudowane fragmenty można wyciąć
restryktazami rozdzielić według wielkości i określić sekweneję
nukleotydów. Stosując te chniki analityczne, preparatykę DNA i
powtarzanie rekombinacji i klonoł wania mnżna uzyskaE klon
bakterii, w którym powielają się wektory zał wierające pojedynezy
identyczny odcinek DNA, czyli wyklonować fragmen DNA. Fragment ten
m#żna oznakować izotopami radioaktywnymi lub cył tochemicznie i
użyć do identyfikacji komplementarnych sekweneji za pomoc# techniki
hybrydyzacj i. Mając do dyspozycji oznakowany fragment, czyli sondę
DNA, można wrócić #do biblioteki i w#braE z niej klony zawierające
interesujący fragment Po sprawdzeniu czystośeń klonów można je
powieliE i uzyskać pokaźną liczł bę identycznych odcinków DNA.
Sehemat postępowania w trakcie klonoł

258
p BR 323

D #y #A

Pst I

# * t
1 1

Ryc. 110. Plazmid pBR 322 poddano trawieniu Pst II lub Sal I,
których micjsca restrykcji znajdują się w genach odporności na
antybiotyki. Inkubacja z obcym DNA o odpowiednich lepkfch końcach
prowadzi do włączeńia fragmentów do jcdnego z tych genów i utraty
odporności na odnośny antybiotyk. W wyniku tej rekombinacji
powstają plazmidy nadające odporność tylko na jeden antybiotyk i
zawierające obcy DNA.

wania fragmentów eukariotycznego DNA z użyciem Z. coli praed#tawia
ryc. 110. Powyższy opis przedstawia zasadę izolacji i namnażania
kionu odeinka DNA. Do oznakowania wektorów używa się różnych
antygenów, np. nadających określone cechy metaboliczne lub
antygenowe. Stosuje się różne podłoża selekcyjne i metody
immunologiczne selekcje klonów. Jako wektory mogą służyć fagi,
różnorodne wirusy i wektory sztuezne, jest również wiele dostępnych
szczepów k.omórek - gospodarzy. Schemat postępowania jest
analogiczny. Jest ono pracochłorme. U#yskanie czystego klonu DNA
wymaga opracowania od kilkuset do kilkunastu tysięcy hodowli
komórkowych. Do konstrukcji bibliotek można również użyć DNA
otrzymany z aastosowaniem transkryptaz odwrotnych z mieszaniny
różnych mRNA. Można również wbudować do wektora syntetyany odcinek
DNA. W tym wypadku oznakowany odpowiednio materiał wyjściowy może
służyć jako sonda DNA do identyfikacji klonów, w których namnoży
śię zrekombinowany wektor. Postępowanie ulega znacznemu
uproszczeniu. Jeżeli użyć odpowiednżch szczepów komórek-gospodarzy
i wektorów, wprowadzony #en może ulegać transkrypcji i translacji.
Uzyskuje się produkcję określonego 'białka, które można wyżzolowaE
i 4czyścić. Metoda ta jest uży259 wana do produkcji wielu enzymów
(m.in. niektórych restryktaz, wielu enzymów przemysłowych,
stryptokinazy), biol#gżcznie czynnych białek (np. interferony,
czynniki krzepnięcia, antybiotyki) i hormonów (np. insulina, hormon
wzrostu). Wzrasta liczba i ilośE śradków leczniczych produkowanych
przy użyciu technik rekombinacji DNA. Sondy DNA lub RNA
wyprodukowane dzięki tym technikom znalazły zastosowanie w
diagnostyce chorób bakteryjnych i wirusowyeh oraz określaniu
odporności na antybiotyki.

TECHNIKI IiYBRYDYZAC Jl

W odpowiednich warunkach (pH, siła jonowa i temperatura środówiska)
pojedyncze nici DNA lub RNA wiążą się za pomocą wiązań wodorowych
z nićmi DNA lub RNA, zawierającymi komplementarne sekwencje
nukleotydów. Zjawisko to nosi nazwę hybrydyzacji. Podwójne nici
mogę się rozpadaE, czyli denaturować, przy zmianie warunków.
Najezęściej stosuje się denaturację termieną. Pojedyncze nici
uzyskane przez denaturację mogą ponownie łączyć się ze sobą
(renaturować, hybrydyzowaE) przy zmianie warunków (np. obniżeniu
temperatury). St"bilność podwójnych nici zależy od warunków
środowiska. Manipulując nimi można uzyskać hybrydyzację tylko nici
ściśle zgadnych ze sobą lub częściowo knmplementarnych. Podstawowe
etapy hybrydyzacji DNA w laboratorium są następujące: I. Badany
fragment podwójnej nici DNA poddaje się denaturacji i uzyskane
pojedyncze nici wiąże się ze stałym podłożem (np. błoną z
nitrocelulozy), 2. Następnie dodaje się roztwór pojedynczych nici
oznakowanych izotopami ra#ioaktywnymi lub chemicznie, eyli roztwór
sondy DNA (RNA). Sonda wiąże się z nićmi zawierającymi
komplementarne sekwencje w sposób bardziej lub mniej swoisty,
zależnie ód warunków. Zazwyczaj dąży się do uzyskania bardzo
swoistej h#brydyzacji. 3. Nie związane z badanym materiałem
fragmenty sondy usuwa się przez płukanie w odpowiednich roztworach.
4. Związane ze stałym podłożem kómpleksy podwójnych nici powstałe
na skutek hybrydyzacji wykrywa się za pomocą autoradiografii lub
odpowiedniego barwienia. Jest to tak zwana punktnwa techniki
bibułowa. Eardziej precyzyjną techniką jest metada opisana pxzez E.
M. Southerna. Terhnika ta początkowo służyła do badania hybryd
DNA/ftNA i z pewnymi modyfikacjami do badania białek. Southern
oznacza po ang9elsku "południowy". Toteż pobocznie mówi się o
technice bibułowej południowej (Southern blot), jeśli bada się
hybrydyzaeję DNA/DNA, północnej (Northern blot), jeśli bada się
hybrydy DNA/ /RNA, i zachodniej (Western blot), jeśli bada się
białka. Technika półudniowa obejmuje następujące etapy (ryc. Ill).
1. Izolacja i oczyszczenie DNA z komórek człowieka.
2. Trawienie restryktazami w celu uzyskania mieszaniny fragmentów
o dogodnej wielkości. 3. Rozdział elektroforetyczny fragmentów
według wielkości.
4. Przeniesienie fragmentów z żelu na filtr z nitrocelulozy lub z
nylonu; z zachowaniem ich rozmieszczenia; niezwykle 2legancka,
dzięki swej prostocie, metoda Southerna przedstawi#na jest na ryc.
112. 5. Denaturacja fragmentów DNA i hybrydyzacja z sondą (technika
południowa); nici RNA sa pojedyn#e, nie wymagają denaturacji,
przeprowadza sie tylko hybrydyzacj# (technika pó#nocna); w
przypadku białek (technika


Ryc. 111. Schemat klonowania genomicz- Ryc. 112. Schemat
postępowani.a #w "ponego DNA człowieka w komórkach ludniowej"
technice bibułowej ("SoutEschertchia co1% (patrz tekst). hern
blot"), patrz tekst.

zachodnia) przeprowadza się reakcję wiązania znakowanych
przeciwciał zwróconych przeciwko poszukiwanym grupom antygenowym.
6. Ustalenie poł4żenia fragmentów oznakowanych sondą lub
przeciwciałem z użycżem autoradiografii, reakcji barwnych lub
fluorescencji, zależnie od typu oznakowania sondy lub przeciwciała.
Hybrydyzację można przeprowadzać w roztworze. Następnie trzeba
wyizolować kompleks złożony z podwójnej nici DNA/DNA lub RNA/DNA.
Za pomocą określenia radioaktywności lub fotometrii można oznaczyć
liczbę hybrydyzujących sekwencji, np. fotokop badanego genu lub
mRNA. Wresz"e można przeprowadzać hybrydyzację żn sżtu w
mikroskopowych preparatach na szkiełku podstawowym lub w
preparatach płytek metafazalnych, sporządzanych tak samo jak dla
celów cytogenetycznych badań kariotypu. Przeprowadza się
denaturaeję, hybrydyzację, a następnie wykrywa się obecność i
lokalizację sondy za pomocą autoradiograf, metod cytochemicznych
lub fluorescencji. Hybrydyzacja żtz sżtu może służyć do lokalizacji
genów w chromosomach. Ann Henderson i wsp. (1973 r.) po raz
pierwszy zaśtosowali hy261 Filtr z nitro#wiozy --#-,

Rye. 113. Technika przenoszenia fragmentów rozdzielonych
elektroforetycmie w żelu agarozowym opracowana przez E. M.
Southerna. O brzegi naczynia z buforem opiera się płytę szklaną, na
którą nakłada się pasek bibuły filtracyjnej. Jego brzegi zanurza
się w buforze i pasek służy jako knot wysysający roztwór. Na pasek
nakłada się żel. Na nim umieszeza się duże warstwy bibuły
filtracyjnej, na które nakłada się warstwę ręczników papierowyeh,
odpowiednio przyciętych. Na wierzeh n#kłada się drugą płytę,
obciążoną odpowiednim eiężarem. Dzięki sile włoskowatości powstaje
prąd buforu, który wymywa fragmenty z żelu i osadza je na filtrze
z nitrocelulozy.

brydyzację RNA/DNA do lokalizacji genów człowieka. Wykazali oni, że
rybosomalny DNA hybrydyzuje z odcinkami DNA p#łożonymi w nóżkach
satelitów chromosomów akrocentrycznych. Stąd geny kodujące
rybosomalny RNA zlokalizowane są w tej okoliey. Sondy DNA są
obecnie szeroko stosowane do mapovsania genów w chromosomach. Jako
sond używa się wyklonowanych fragmentów genów, mRNA lub cDl\łA.
Jeśli sekweneje w obrębie mutacji są znane i mutacja jest punktflwa
lub dotyczy kilku zasad, rnożna posłużyć się sondami syntetycznymi.
Składają się one z kilkunastu lub dwudziestu paru nukleotydów
(sondy oligonukleotydowe). Sondy takie są używane w diagnostyce
hemoglobinopatii, np. -talassemii, w której opisano 23 mutacje
prowadzące do powstania obrazu choroby. Sondy takie służą również
d# diagnostyki prenatalnej niedoboru a-1-anty#rypsyny i ok. 30o/o
przypadków choroby lub nosicieli fenyloketonurii. W pzzypadkach
tych występuje mutacja na końcu 5' intronu 12 genu hydroksylazy
fenylolaninowej, polegająca na zastąpieniu guaniny przez adeninę.
W pozostałych przypadkach nie ustalono jeszeze rodzaju mutacji.
Niektóre choroby związane są z różnorodnymi mutacjami. Jako
przykład mogą służyć dystrofie mięśniowe typu Duchenne'a i
pokrewnych lub zespół Leseha i Nyhana. Ten ostatni związany jest z
niedoborem fosforybosyltransferazy hipoksantyno-guaninowej. Gen
tego enzymu jest duży, długości 44 kb, i w dotychezas zbadanych 18
przypadkach w każdym zmiana sekweneji była odmienna. Przykłady te
zostały przytoczone dla podkreślenia konieczności badań ro262 dziny
w przypadku ustalenia rozpoznania z użyciem metod wykrywających
mutacje punktowe. Jednocześnie przykłady te wykazują, że metod tych
nie mażna stosować jako testów przesiewowych dla wykrywania
nosicieli lub świeżych mutacji. Toteż z nielicznymi wyjątkami, jak
niektóre hemoglobinopatie, na razie bardziej przydatne są w
diagnostyce sondy większej długości i badania sprzężeń z ftFLP lub
ze zmianami w sekwencjach nie związanych bezpośrednio z istotą
chorób. Używa się m.in. sond anonimowych. Hybrydyzują one z DNA
określonych chromosomów lub prążków w ich obrębie, jednak bliżśza
struktura i funkcja odcinków wykrywanych sondami anonimowymi nie
jest znana. Sondy anonimowe mogą służyć w cytogenetyce do
wykrywania submikroskopowych delecji, insercji lub translokacji;
jak również w cytogenetyce przepływowej.

ZASłOSOWANIE SOND DNA I HYBRYDYZACJI

Najczęściej stosowaną metodą oznakowania sond jest wprowadzenie
izotopów radioaktywnych. Ogranicza to jednak możliwość szerokiego
zastosowania, gdyż laboratorium wykonujące takie badania musi
odpowiadać wymogom bezpieezeństwa pracy z materiałami
radioaktywnymi. Szerokie zastosowanie w rutynowych małych
laborat#riach będzie możliwe po opracowaniu dobryeh metod
z#akowania sond za pomocą związków wykrywanych reakcjami barwnymi
lub z zastosowaniem fluorescencji. Prowadzi się intensywne
poszukiwania takich metod. Jedną z nich jest wprowadzenie do końca
sondy bocznego łańcucha 16 tymidyn, do których włączono biotynę.
Łączy się ona w sposób swoisty z awidyną, kt&ra przyłączać może
kilka cząstek biotyny. Awidyna włączona do sondy ma jeszcze wolne
miejsca wiązania biotyny. Toteż kompleks sonda DNA/DNA
badany/biotyna/awidyna można wykryć dołączając do niego biotynę
sprzężoną z kilkoma cząsteczkami fosfatazy alkalicznej. Tę wykrywa
się za pomocą typowej reakcji barwnej z błękitem nitrotetrazolowym.
Kompleks można wylfrywać również za pomocą swoistych przeciwciał
zwróeonych przeciwko awidynie i sprzężonych z fluorochromem (metodą
immunofluorescencji). Ta ostatnia metoda używana jest w
cytogenetyce przepływowej. Niestety, sondy oznakowane
biotyną/awidyną są mniej swoiste i czułe niż sondy oznakowane
izotopami radioaktywnymi. Zastosowanie sond w diagnostyce
genetycznej jest duże. Szeroko stosuje się sondy DNA lub RNA w
diagnostyce bakterii i wirusów. Używa się hybrydyzacji
wyizolowanego z badanego materiału DNA lub RNA w roztworze lub
punktowej techniki bibułowej. Liczba mikroorganizmów wykrywanych
sondami stale rośnie. Wymienić można wirusy hepatżtżs A i B.
Epstein-Barr, cytomegalowirus, herpes, papillomawirusy, wirus
nabytego niedoboru odporności (AIDS) i wiele innych. Opracowano
sondy dla PZaz#rrodżu#n, faLciparun'c (malaria) i wielu leiszman;
w opracowaniu jest sonda do wykrycia trichinozy. I.ista bakterii
jest bardzo długa, obejmuje m.in. i Salłnonellae, Klebsżellae,
Le#żortellae i różne Mycobacterża, m.in. Mycobacterżu#n,
tuberculosżs. W tym ostatnim przypadku podkreślić należy, że
hodowla i próby biologiczne wymagają kilku tygodni, podczas gdy
wykonanie badania przy użyciu sondy DNA - kilku godzin. Wreszcie
dodać należy, że sekwencje genów odporności na antybiotyki s#
znane. Wiele firm op-racowuje obecnie zestawy sond do wykrycia tych
genów w badanych bakte

263
riach. Zestawy te powinny pozwolić na ustalenie odporności na
antybiotyki w ciągu godziny lub dwóch. Wreszcie sondy DNA i metody
jego rekombinacji znalazły szerokie zastosowanie w onkologii.
Sondami można wykrywać onkogeny i co ważniejsze, badać liczbę ich
kopii oraz lokalizację. Badanie amplifikacji onkogenów w raku sutka
służy do celów prognostycznych i pozwala na wyróżnienie okresu, w
którym powstają przerzuty. Omówienie zastosowań rekombinacji DNA w
diagnostyce onkologicznej wymaga odrębnego rozdziału i przekraeza
ramy niniejszego. Wspomnieć tylko należy o genie związanym z
retżnoblasto#m,a. Jest on położony na ramieniu długim chromosomu 13
w prążku ql4.1 i jego sekwencja jest znana. Delecja tego genu
powoduje nowotwór. Można więc podejrzewać, że jest to gen niezbędny
do kontroli i regulacji proliferacji komórek. Badanie sondą DNA
pozwala na ustalenie rozpoznania w okresie przedobjawowym.

CY'rOGrENEłYliA PftZEP#YWOWA

Cytogenetyka przepływowa wywodzi się z cytofotometr przepływowej.
Najprostsze urządzenie do pomiaru światła wzbudzonego
(fluorescencji) i światła wzbudzającego (zazwyczaj monochromatyczne
pr4mienrowanie w paśmie nadfioletu) przedstawiono na ryc. 114.
Szybkość przepływu chromosomów i pomiarów są tak dobrane, że
uzyskuje się wykres pochłaniania (emisji) na

Ryc. 114. Schemat cytofotometru przepływowego z urządzeniem do
sortowania ehromosombw. Płyn z zawiesiną chramosomów jest
wprowadzany pod ciśnieniem do komory przepływ#wej, z której wypływa
w postaci kropli. Wielkość kropli jest tak dobrana, żeby każda
zawierała tylko jeden chromosom. lirople przepływają przez promień
monochromatycznego światła lasera. Swiatło wzbudzające i światło
wzbudzonej fluorescencji jest mierzone przez fotopowielacze
(światło jest rozszczepione na dwa promienie i przepuszczane przez
odpowiednie filtry). Krople przepływają między dwiema płytkami o
wysokim ładunku elektrycznym sterowanym z minikomputera. Po
rozpoznaniu sygnału (natężenie i grofil liniowy pochłoni#tego lub
wzbudzonego światła) krople zawierające poszukiwane chromosomy są
odchylane elektrostatycznie i zbierane w naezyniach.

264
przestrzeni długości chromosomu. Sygna#y z układów pomiarowych są
zapisywane w komputerze. Ten sam komputer steruje wielkością i
znakiem ładunku elektrycznego na płytkach elektrostatycznie
odchylających krople ze strumienia kropli wtryskiwanych pomiędzy
płytki. M#żna odchylać krople zawierające chromosomy o wybranej
charakterystyce i zbierać je w naczyniach. Zasada urządzenia jest
prosta, ale wymaga ono skomplikowanych elementów elektronicznych i
jest kosztowne. Istnieją urządzenia kaskadowe, w których
sort,owanie jest powtarzane kilka razy. Mflżna wbwczas dokonać
seiekcji chromosomów według wielu kryteriów. Urządzenie na ryc. 114
pozwala na sortowanie z uwzględnieniem dwóch zmiennych. Ghrumosomy
do tych badań izoluje się z komórek znaj#ujących się w trakcie
mitozy przez zawieszenie w odpowiednim środowisku i wirowanie
różnicowe. Do scharakteryz.owania chromosmów można się posłużyE
pochłanianiem nadfioletu w DNA i posegregować je według zawartości
kwasów nukleinowych. M#żna również posłużyć się chromosomami
zabarwionymi barwnikami fluorescencyjnymi, np. używanymi w
mikroskopie do badania prążków. Wykres intensywności wzbudzonego
światła na przestrzeni długości chromosomu odpowiada wzorowi
prążków. Można więc uzyskae kariotyp prążkowy badanych
chrłom.osomów. Zawiesina chromosomów badana w ten sposób zawiera
przypadkow# mieszaninę chromosomów z różnych kflmórek. Toteż należy
zbadać duża liczbę chromosomów i przeprowadzić analizę statystyczną
wyników, aby uzyskać kariotyp badanej osoby. Operacje rachunkowe są
wykonywane w komputerze. Hybrydyzacja badanych chromosomów ze
swoistymi sondami DNA, oznakowanymi fluorescencyjnie, pozwala na
dalszą szaegółową charakterystykę. Niezależnie od celów anality#ych
(badania kariotypu i genu), urządzenia te mogą służyć do izolacji
poszczególnych prawidłowy#h lub nieprawidłowych chromosomów, które
mogą być następnie użyte do konstrukcji bibliotek DNA, jak to
opisano wyżej. Trzeba się zastrzec, że cytogenetyka przepływowa
wymaga jeszcze udoskonaleń. Metoda jest w praktyce jeszcze trudna
i nie zawsze tak precyzyjna, jakby wynikało z opi#u. Jest to metoda
przyszłości, pod warunkiem, że zostanie bardziej wystandaryzowana
i że aparatura będzie tańsza.

PODSUMOWANIE

Zastosnwanie rekombinacji DNA do metod diagnostycznych pozwala na
wyciąganie wniosków co do rozpoznania, częst# prognozy na podstawie
badania fizycznych nośników informacji genetyeznej (chromosomów,
DNA mRNA). W skró"e myślowym można powiedzieć, że na podstawie
genotypu wyciąga się wnioski o fenotypie. Gechy te nie muszą być
wyrażone. Rozpoznanie można ustalić w okresie przedobjawowym. Jest
to więc postępowanie z wybtrru w diagnostyce prenatalnej. S#ownik
najezęściej używan#ch terminów genet#czn#ch

Krzysztof Boczkowwski

Aberracja chromosomalna - nieprawidłowość w liczbie lub strukturze
chromosomu. Allele - alternatywne formy danego genu, zajmujące to
samo miejsce (locus) w parze chromosomów. Każdemu chromosomowi (z
wyjątkiem chromosomów X i Y u mężezyzny) odpowiada drugi
homologiczny chromosom, dlatego też każdemu genowi odpowiada drugi
gen, położony w identycznym miejscu w homologicznym chromosomie.
Geny położone w identycznyeh miejscach w homologicznych
chromosomach nazywamy allelami. Amniopunkeja - nakłucie pęcherza
płodowego przez powłoki brzuszne albo przez pochwę. Anafaza -
przedostatnia faza mitozy lub mejozy, w czasie której chromatydy
(lub chromosomy w I podziale mejotycznym) wędrują do przeciwległych
biegunów komórki.

Aneuploidia - brak albo nadmiar jednego lub kilku chromosomów w
stosunku do liczby podstawowej dla danego gatunku. Artygen -
substaneja wzbudzająca powstanie przeciwciała i/lub wykazująca
swoistą z nim reakeję. Asocjacja - stowarzyszenie - łączne
występowanie dwóch cech istotnie częstsze niż # losowe.

Biotyp (Johansse#, 1903) - grupa osobnikbw identycznych pod
względem składu genetycznego. Bi#valent - para homologicznych
chromosomów w okresie ich koniugacji podczas I podziału
mejotycznego. Liczba biwalentów odpowiada połowie liczby
chromosomów normalnej diploidalnej kombrki somatycznej.

Bliźnięta - dwa osobniki rozwijające się w przebiegu tej samej
ciąży i pochodzące z jednej komórki jajowej (bliźnięta
monozygotyczne) lub z dwóch komórek jajowych (bliźnięta
dizygotyczne). Bliźnięta monozygotyczne są jednakowe pod względem
genetycznym, natomiast stopień pokrewieństwa genetycznego bliźniąt
dizygotycznych jest taki sam jak między rodzeństwem.

Cecha (Bateson, 1909) - każda właściwośE (fenotypowa) organizmu:
bioehemiczna, anatomiczna, psychiczna itp. U jej podłoża leży
informacja genetyczna, której realizacja zależy jednak od warunków
środowiska. Cechę możemy określić jako autosomalną lub sprzężoną z
płcią (z chromosomem płciowym), dominującą lub recesywną,
jednogenową lub wielogenową itp. Centromer - heterochromatyczne
miejsce chromosomu, w którym łączą się jego chromatydy i do którego
przyczepiają się włókna wrzeciona kariokinetycznego podezas mitozy
lub mejozy. Nazywany jest rbwnież przewężeniem pierwotnym.

266
Chimera (Winkler, 1807) - mozaika idiotypowa, najczęściej roślinna,
rzadziej zwierzę, które ma tkanki dwbch lub więcej idiotypbw.
Chimery mogą powstaE w wyniku mutacji, somatycznej segregacji lub
przeszczepiania. U człowieka powstaje w wyniku podwójnego
zapłodnienia komórki jajowej albo wymiany między dwoma zygotami lub
ich połączenia albo przeszcżepienia tkanki czy narządu. Chromatyda
- jedna z dwu jednostek podłużnych, z jakich składają się
chromosomy od okresu syntezy aż do metafazy mitotycznej lub
metafazy II podziału mejotycznego; potem staje się chromosomem
potomńym. # Chromatyna - substancja jądra komórkowego barwiąca się
b"rwnikami zasadowymi i składająca się z chromosomów. Chromatyna
płciowa - chromatyna płciowa X (ciałko Barra) - płaskowypu#ła
grudka chromatyny, położona przy błonie jądrowej komórek żeńskich,
mających ponad jeden chromosom płciowy X. Odpowiada allocyklicznemu
chromosomowi X w stadium interfazy. Chromosom - struktura,
zawierająca ułożone kolejno geny, ktbre warunkują właściwości
dziedziczne we wszystkich proto- i eukariotycznych systemach
genetycznych. Chromosomy są strukturami samoodtwarzającymi się
(autoreplikacja), a ich liczba w komórce, kształt i organizacja są
charakterystycznymi cechami gatunkowymi. Ciałko Barra - patrz
chromatyna płciowa.
Ciałko Y - jasno fluoryzująca grudka widoczna w jądrach komórek
męskich, która powstaje w wyniku silnej fluorescencji części
dystalnej ramion długich chromosomu Y. Cis-trans efekt - gdy dwa
allele (pseudoallele) znajdują się obok siebie ńa tym samym
chromosomie (pozycja cżs) - ńie powodują one zmian fenotypowych;
natomiast gdy znajdują się na dwóch homologicznych chrqxnosomaćh
(pozycja trans) - powodują powstanie żmian fenotypowyeh. Crossing-
over - przekrzyżowanie - morfologiczny wyraz rekombinacji.
Cytogenetyka - dział genetyki badający chromosomy metodami
cytomorfologicznymi. Zajmuje się zarówno liczbą i kształtem
chromosomów, w. kt&rych zawarty jest materiał genetyczny, jak i
jego przekażywaniem w procesie mitozy i mejozy, oraz określaniem
nieprawidłowości chromosomalnych u osobnikbw.

Defekt wrodzony - anomalia obecna w chwili urodzenia, ktbra może
6yE spowodowanaczynnikami genetycznymi i/lub czynnikami
środowiskowymi z okresu prenatalnego. Dełecja - ubytek części
chromosomu.
Denaturacja DNA - tworzenie jednoniciowych łańcuchbw z podwójnej
(dwuniciowej) helisy DNA. De novo - powstanie osobnika mutacji,
np. aberracji chromosomalńej "na nowo" (nie została przekazana mu
przez rodziców). Dermatogłify - #vżóry listewek skórnych ń"
dłoniach i stópaćh, genetyczńie i' f#dywidualnie śwoiste. Diploid -
komórka lub organizm zawierający dwa zespoły homologicznycli
chromosomów (jeden od ojca, a drugi od matki); u człowieka liczba
diploidalna chromosomów wynosi 46. DNA - kwas dezoksyrybonukleinowy
- polimer złożony z dezoksyrybonukleot.ydów, w ktbrym zakodowana
jest informacja genetyczna komórki. Dominacja - uwidacznianie się
cechy w stanie heterozygotycznym, tzn. gdg allele są odmienne,
wówczas uwidacznia się cecha określana przez allel dominujący.
Dryfgenetyczny - losowa zmiana częstości genów w populacji, zarówno
ukierunkowana, jak i nie ukierunkowana, istoina żwłaszcza dla
małych populacji gdyż może doprowadziE do utrwalenia #edneg# z
ałleli i wykluczenia drugiegó, niezależnie od ich wartości
adaptacyjnej.

267
Duplikacja - podwojenie fragmentu chromosomu, ramion chromosomu (izochro-
mosom) albo całego chromosomu, lub kilku chromosombw
(aneuploidia).

Dziedziczność - przekazywanie informacji genetycznej przez rodziców
potomstwu. Genetyka jest nauką o dziedziczności.

E#zon - odcinek genu zawierający nukleotydy ulegające transkrypeji
w czasie syntezy białka.

Endonukleazy - enzymy atakujące łańcuchy kwas&w nukleinowych
wewnątrz łańcucha polinukleotydowego, patrz nukleazy. EksDresja -
wyrazistość, forma lub stopień ujawniania się określonego gen lub
#rupy genów w fenotypie nosiciela lub nosicieli, określana
jakościowo lub ilościowo. Epiaom - element genetyczny, będący
cząsteczką DNA, który nie jest koniecznym składnikiem kombrki.
Episom może istnieE w dwbeh stanach: 1) w stanie zintegrowanym - w
którym stanowi on część chromosomu #ospodarza replikujący się jako
częśE tego chromosomu oraz 2) w stanie autonomicznymw którym
replikuje się niezaletnie i niekiedy szybciej od chromosomu
gospodarza. Episom, który utracił zdolnośE łączenia się z
chromosomem, staje się plazmidem. Epistaza (Bateson, 1907) - forma
wspbłdziałania genbw, polegająca na oddziaływaniu jednego genu na
fenotypową ekspresję innego genu lub genów nieallelicznych w taki
sposbb, że fenotyp jest uwarunkowany tylko przez ten jeden gen.
Geny, których przejawianie slę zostaje zniesione pod wpływem innych
genbw nieallelicznych, określa się jako hipostatyczne lub
wykazujące hipostazę. Euchromatyna - chromosomy lub ich części, w
których cykl spiralizacji przebiega typowo, warunkując normalny
sposbb barwienia się barwnikami zasadowymi w odrbżnieniu od
heterochromatyny. Eu##nlka (Galton, 1883) - nauka o, poprawianiu
rasy ludzkiej".

Eukarionty - rośliny i zwierzęta zbudowane z kombrek zawierających
jądro oddzielone błoną jądrową od cytoplazmy. Euploidy - komórki,
tkanki lub organizmy z pełnym, typowym dla danego gatunku,
pojedynezym zestawem chromosomów (monoploidy) albo z jego
wielokrotnością (diploidy lub poliploidy), przy czym każdy
chromosom występuje tylko raz w danym zestawie. Fa - inaczej
bakteriofag, czyli wirus bakteryjny.
FI-F= - kolejne pokolenia potomne, wywodzące się od określonej pary
rodzicbw. Fenokopia - powstająca pod wpływem środowiska modyfikacja
fenotypu, naśladująca cechę lub cechy uwarunkowane genety-cznie.

FenotyD - a) strukturalne i czynnościowe właściwości organizxnu,
powstałe w wyniku współdxiałania genotypu i środowiska; b) dająca
się stwierdziE morfologicznie lub czynnościowo charakterystyka
określonej ceehy. Filogeneza - rozwój rodowy organizmbw, czyli
historia powstawania zarówno poszezególnych naturalnyctt grup
organizmów, jak i całe#o świata roślin i zwieł Tząt. - -

Gatunek - podśtawowa jednostka w systematyce roślin i zwierząt,
obejmująca organizmy mające wspblną pulę genbw oraz mogące
krzyżowaE się między sobą i mieE płodne potomstwo.

Gameta - dojrzała komórka rozrodeza (niekiedy tylko jądro
kom&rkowe) o haploidalnej liezbie chromosombw. Gen (Johannsen,
1909) - jednostka materiału genetycznego, zlokalizowana w
chromosomie i definiowana jako podstawowa jednostka funkeji,
rekombinacji oraz mutacji.

268
Gen kontrolujący - gen określający czas, czynnośE lub stopień
ekspresji genu strukturalnego. Gen letalny - gen, ktbry powoduje,
że organizm jest niezdolny do życia. Gdy żywotnośE organizmu jest
tylko osłabiona, leez nie dochodzi do śmierci, wbwezas gen
warunkujący ten stan jest zwykle nazywany półletalnym. Gen
regulujący - gen decydujący o tym, czy geny strukturalne danego
operonu podejmą transkrypeję lub translację. Gen strukturalny - gen
determinujący pierwotną strukturę (sekweneję aminokwasów) nowo
tworzonego białka. Genetyka - nauka o informacji genetycznej, o
ekspresji, czyli wyrażaniu się tej informacji, oraz o jej
przekazywaniu do kombrek potomnych. Genetyka medyezna - dział
genetyki człowieka zajmujący się zależnością między czynnikami
genetycznymi a ehorobą. Genom - wszystkie geny (stanu
haploidalnego) danej komórki, organizmu lub gatunku. Genotyp - a)
cała informacja genetyczna (zawarta w genach) danej kombrki,
organizmu lub gatunku; b) informacja genetyczna w danym miejscu
genowym. Genyaddytywne - geny wykazujące współdziałanie, ale nie
wykazująee ani epistazy, ani dominacji. Najezęściej geny te
wpływają na kształtowanie się cech ilościowych.

Haploid - komórka lub organizm z pojedynezym genomem, czyli
haploidalnym 2estawem chromosomów, oznaczanym zwykle literą n.
Hemizygotyczność - występowanie pojedynezych genów w genotypie
diploidalnym, np. genbw chromosomu X u mężezyzny. Heterochromatyna
- silnie barwiąca się w okresie interfazy i skondensowana
chromatyna. Heterozygotyczność - występowanie odmiennych alleli, w
takich samych miejscach homologicznych chromosombw.
Homozygotyczność - występowanie identycznych alleli, w takich
samych miejscach homologicznych chromosomów. Hybryda ż., hybryd m.
- wynik hybrydyzacji, czyli pomyślnego skrzyżowania lub połączenia
dwbeh odmiennych genetycznie osobników.

Idiotyp - całkowita suma dziedzicznych determinant obejmujących
genotyp (determinanty zlokalizowane w chromosomach jądra
komórkowego) oraz plazmotyp (determinanty pozajądrowe). Indukeja
genu lub operonu - proces uruchamiający ekspresję pojedynezego genu
lub szeregu genów wehodzących w skład operonu. Interfaza - częśE
cyklu życiowego komórki, zawarta między ukońezeniem jednego a
początkiem następnego podziału. Interferon - swoiste
drobnocząsteczkowe białko o aktywności przeciwwirusowej,
produkowane przez kombrki zakażone aktywnymi lub nieaktywnymi
DNAlub RNA-wirusami. Synteza interferonu jest indukowana przez
genom zakażonej kombrki-gospodarza jako synteza de novo. Mechanizm
dzialania interferonu polega na zahamowaniu syntezy cząstek wirusa
(białka i kwasu nukleinowego) we wezesnym okresie replikacji wirusa
w kombrce gospodarza. Intron - odcinek genu zawierający nukleotydy
nie ulegające transkrypeji w czasie syntezy białka. Insereja -
wstawienie do sekweneji DNA, pojedynezych czy pewnej liczby par
nukleotydbw. Inwersja - aberracja strukturalna w obrębie
chromosomu, polegająca na odwróceniu odcinka chromosomu, tak że
geny zawarte w tym odcinku leżą w nim w porządku odwrotnym, niż to
było pierwotnie. Inżynieria genetyczna - wprowadzenie do kombrek
organizmu biorcy ściśle zde

269
finiowanego odcinka DNA dawcy, odpowiadającego jednemu lub kilku geno-
mom bądź jednostkom transkrypeji, w eelu trwałego zmienienia
właściwości biorcy. Izochromosom - aberracja strukturalna powstała
wskutek nieprawidłowego, po- przecznego podziału centromeru
chromosomu macierzystego, co daje w wy- niku izochromosomy
składające się z dwu ramion homologicznych względem siebie - albo
krótkich albo długich.

Hariogram - zestaw chromosomów jednej dowolnie wybranej komórki.
Kariotyp - zestaw chromosombw typowych dla danego osobnika, grupy
osobników

lub gatunku, uszeregowany według umownej zasady, np. zależnie od
długości chromosomów, położenia centromeru itp. Klon- populacja
komórek lub organizmów pochodzących od pojedynezej komórki lub
wspólnego przodka drogą mitozy; reprodukeja klonu odbywa się
bezpłciowo. Klonowanie - reprodukeja bezpłciowa grupy komórek lub
całego organizmu z jednej, niezapłodnionej komórki.

Kod genetyczny - zasada zapisu, czyli kodowanie sekweneji
aminokwasowych w polipeptydach przez sekweneje nukleotydów w DNA i
w RNA. Kodominacja - występowanie alleli, które nie są związane
stosunkiem dominacji lub recesywności; produkty tych alleli są
wytwarzane niezależnie i ujawniają się fenotypowo. Kodon - triplet
nukleotydów, który warunkuje włączenie określonego aminokwasu do
określonego miesjca w łańcuchu polipeptydowym. Kodon inicjaeyjny -
kodon AUG (bądź GUG), który na początku zapisu o syntezie
polipeptydu w mRNA, stanowi sygnał do rozpoczęcia (inicjacji)
syntezy polipeptydu. Hodony nonsensowne - trzy kodony: amber (UAG),
ochre (UAA) i opal (UGA) nie rozpoznawane przez żaden rodzaj tRNA.
Umieszezone na końcu zapisu o syntezie polipeptydu stanowią kodony
terminacyjne - powodujące zakońezenie syntezy polipeptydu. Kodony
terminacyjne - patrz kodony nonsensowne.
Kompeteneja - zdolnośE komórek bakteryjnych do podjęcia,
zintegrowania i ekspresji informacji genetycznej, zawartej w
wielkocząsteczkowym DNA pokrewnych organizmów, czyli zdolnośE do
transformacji genetycznej w przebiegu różnicowania komórkowego.
Homplementarność - cecha charakterystyczna struktur, gdy jedna
odpowiada dru#iej, np. w p#pad# DNA każda z cech wyznacza strukturę
lub frakeję drugiej (dwa pasma w podwójnym łańcuchu DNA). W
przypadku genów działanie ich jest komplementarne, jeśli na skutek
ich interakeji dochodzi do powstania wspólnego efektu.
Homplementarność łaficuchbw w DNA (lub DNA i RNA) - występowanie w
dwóch łańcuchach kwasów nukleinowych takich sekweneji
nukleotydowych, które umożliwiają paw#tanie podwójnej helisy, w
której zasady G i C ora;# A i T(U) znajdują się naprzeciw siebie.

Letalność - występowanie genu lub genotypu, których ekspresja
prowadzi do śmierci ich nosicieli. Locus (loci) - miejsce
(miejsca).
Locus genetyczny - miejsce zajmowane przez gen w chromosomie lub na
mapie chromosomalnej, oznaczone metodami cytologicznymi lub
genetycznymi poprzez badanie rekombinacji genetycznej.

Mapa chromosomalna - linearny zapis lokalizacji genów w
chromosomie. Mapa genetyczna - graficzne przedstawienie pozycji
zajmowanych przez geny

270
w chromosomie, ustalone na podstawie częstości rekombinacji lub za
pomocą metod fizycznych. Mejoza - dwa sprzężone z sobą podziały
komórek płciowych, w wyniku których powstają komórki płciowe o
haploidalnej liczbie chromosomów, tzw. gamety. Metafaza - stadium
mitozy lub mejozy, w którym centromery wszystkich chromosomów
znajdują się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego.
Miejsce genowe - patrz locus.
Mitoza - podział komórek somatycznych, w wyniku którego powstają
dwie komórki potomne, mające taką samą liczbę chromosomów i
identyczną informację genetyczną jak komórka macierzysta. Monoploid
- komórka lub organizm z pojedynczym haploidalnym zestawem
chromosomów. Monosomia - aberracja liczbowa polegająca na braku
jednego (monosomia pojedyncza), dwóch (monosomia podwójna) lub
kilku (monosomia wielokłotna) niehomologicznych chromosomów.
Monozygotyzm - identycznośE genotypbw oraz daleko posunięte
podobieństwo fizyczne i behawioralne u bliźniąt powstałych z
jednego jaja zapłodnionego jednym plemnikiem. Mozaika chromosomalna
- obecność w organizmie przynajmniej dwu linii komórkowych, o
rbżnych liczbowo lub strukturalnie kariotypach, pochodzących od
pojedynczej zygoty i powstałych w wyniku procesów przebiegających
już po zapłodnieniu. Mozaikowość - obecność w organizmie komórek
lub tkanek różniących się genotypem lub idiotypem. Mutacja -
dziedziczna zmiana materiału genetycznego, która nie jest wynikiem
ani segregacji, ani rekombinacji; dominujące mutacje letalne nie są
przekazywane następnym pokoleniom. Mutacja nonsensowna - mutacja
polegająca na zamianie kodonu sensownego na kodon nonsensowny,
przerywająca translację, czyli syntezę pol#peptydu. Mutaeja
punktowa - mutacja dotycząca tylko jednej pary nukleotydbw #v DNA.
Mutac"a zmiany sensu - mutacja polegająca na zamianie kodonu
sensownego na inny kodon sensowny, który oznacza inny aminokwas.
mRNA - RNA matrycowy, czyli informacyjny, stanowiący bezpośrednią
matrycę dla syntezy polipeptydu.

Nierozdzielność - brak rozdziału lub nierównomierne rozdzielenie
się siostrzanych chromatyd (w czasie mitozy) lub homologicznych
chromosomów (w czasie mejozy). Nukleazy - enzymy hydrolizujące
(depolimeryzujące) kwas nukleinowy. Enzymy działające na DNA zwane
są dezoksyrybonukleazami (DNA-zami), a działające na RNA
rybonukleazami (RNA-zami). Nukleazy atakujące cząsteczki kwasbw
nukleinowych od końców 3' i 5' zwane są egzonukleazami, zaś
atakujące cząsteczki wewnątrz łańcucha - endonukleazami.

Ontogeneza - rozwój osobnika, poeząwszy od momentu powstania zygoty
aż do śmierci. Ontogenezą nazywamy rozwój osobniczy a filogenezą -
rozwój rodowy. Operator - odcinek operonu, leżący pomiędzy
promotorem a genami strukturalnymi, do którego dołącza się
represor, co powoduje unieczynnienie operonu. Operon - układ genów
strukturalnych i towarzyszących im odcinków DNA o funkcjach
regulujących, ktbry umożliwia wspólne działanie genów wchodzących
w skład operonu. Liczba genów strukturalnych wchodzących w skład
różnych operonów może wynosić od jednego do kilkunastu.

271
Penetracja - przenikliwość, częstość, z jaką dominujący lub
recesywny gen w sta-nie homozygotycznym, bądź grupa genów, ujawnia
się w fenotypie nosicieli. Plazmid - każda autonomicznie
występująca determinata dziedziczności przenoszona niezależnie od
chromosomów, w przeciwieństwie do episomów, które są elementami
genetycznymi połączonymi z chromosomami. Pleiotropia - zjawisko
warunkowania przez jeden gen kilku, pozornie nie związanych ze sobą
właściwości fenotypowych. Poligenia - kontrola pojedynezej cechy
fenotypu przez wieie współdziałajacych genów. Cechę taką określamy
jako poligenową lub wielogenową. Poliginia - połączenie jednego
męskiego i dwbeh lub więcej żeńskich jąder w isomórce jajowej.
Polimorfizm genetyczny - regularne i jednoczesne występowanie w tej
samej populacji dwbeh lub więcej odrębnych genotypów (bez form
przej#eiowych), których obecności nie można wytłumaczyć
powtarzającymi się mutacjami. Polimorfizm chromosnmów -
występowanie jednego lub kilku chromosomów, w obrębie danej
populaeji, w #wu lub więcej wykluczających się wzajeninie formach
strukturalnych. Polipeptyd - łańcuch ponad dziesięciu aminokwasbw
połączonych wiązaniem peptydowym. Cząsteczka białka składa się z
pojedynezego polipeptydu albo z kilku identycznych lub różnych
polipeptydów. Poliploidia - obecność więcej niż dwu kompletnych
haploidalnych zestawów chromosomów, np. triploidia - 3#,
tetraploidia - 4n, oktaploidia - 8n. Populacja - zbiór organizmów
należących do jednego gatunku, występujących na określonym obszarze
oraz mogąeych krzyżować się między sobą i mieć potomstwo. Proband -
przypadek wstępny - osoba, której dolegliwości lub anomalie
zwróciły uwagę badacza na rodzinę lub/i spowodowały identyfikację
rodziny jaka wykazującej ryzyko genetyczne. Prokarionty - bakterie
i sinice - których komórki nie mają obłonionych jąder i organelli
komórkowych. Przedstawiają bardziej pierwotny poziom organizacji
komórlsi niż eukarionty. Pseudoallel - każda z dwu flub więcej)
mutacji, które są alleliczne w sensie funkcjonalnym, ale nie
strukturalnym. Pseurloallele zajmują na mapie genetycznej rbżne
pozveje i wykazują mały stopień rekombinacji genetycznej. Takie
mutacje u heterozygot ujawniają się fenotypowo w pozycji trans,
nabomiast nie ujawniają sig w pozycji cis. Przeszezsp allo#eniczny
- homologiczny, przeszezep od osobnika tego samego ;atunku, lecz
innego genotypowo. Przeszezep autogeniczny - autoprzeszezep,
przeszezep w obrębie tego samego osobnika. Przeszezep heterogen#czn
y - ksenogeniczny, przeszezep od dawcy jednego gatunku do biorcy
innego gatunku.

Rasa - grupa w obrębie gatunku, ktbra stanowi populację lub zespół
populacji, charakteryzująca się określoną częstotliwością genów.
Recesywna - określenie cechy lub warunkującego ją allelu, którego
działanie uwidacznia się dopiero u homozygot. Regu,latorowy gen -
kodujący białko represorowe (lub inne białko regulacyjne),
kontrolujące ekspresję genu lub zespołu genów (operonu).
Rekombinaej2 - proces prowadzący do powstania chromosomów, komórek
lub orgarrizmbw, ła.czących dwie lub więcej cech (genów), pod
wzgl4dem których różnili się ich "rodzice". Renaturacia DNA -
tworzenie się dwuniciowej helisy DNA, odwrotność procesu
denaturacji. Reperacja DNA - protes enzyxnatyczny polegający na
usuwaniu wsz#lkich uszkodzeń DNA, powstałych sponhanicznle lub w
wyniku działania mutagenów.

212
gśeplikacja DN# - proces syntezy nowych łańcuchów DNA na matrycy,
którą sta# nowią stare łańcuchy. Restrykeja - zjawisko polegające
na przecinaniu obcego, np. wirusowego, DNA; przez enzymy
restrykcyjne. HNA - kwas rybonukleinowy, polimer złożony z
rybonukleotydów; od DNA różni się występowaniem rybozy (zamiast
dezoksyrybozy) i uracylu (zamiast tyminy), oraz jednołańcuchowością
ze zdolnością tworzenia niei komplementarnej do DNA.

Segregacja - rozdzielenie się alleli danej pary i przejście ich do
różnych komórek potomnych, co następuje podezas mejozy, a czasem
również mitozy (w wyniku mitotycznego crossing-over). Selekeja
(arwin, 1858) - zróżnicowanie i niegrzypadkowe odtwarzanie różnych
genotypów; najbardziej istotny czynnik ewolucji, powodujący
kierunkow# zmiany frekweneji genów i genotypów w populacji.
Socjobiologia - nauka badająca biologiczne podstawy wszelkich
zachowań socjalnych. Sprzężenie (Morgan, 1910) - łąezne
przekazywanie genów i uwarunkowanych przez nie cech fenotypowych,
spowodowane tym, że geny te są zlokalizowane blisk# siebie w tym
samym chromosomie lub w cząsteczce Iswasu nukleinowego. Spr#ężenie
z płcią (Morgan, 1914) - geny (i uwarunkowane przez nie cechy
fenotypowe) umiejscowione w chromosomaeh płciowych, określamy jako
sprzężone z płcią.

łeratogeny - czynniki środowiskowe powodujące powsianie z#:b-#irzeń
roz#vojowycl# u płodu. Transdukeja - przeniesienie informacji
genetycznej z jednej bakterii do innej z# pośrednictwem
wirulentnych lub umiarkowanyc?z bakteriofagów,. Transformacja -
przeniesienie informacji genetycznej w postaei fragmentu DiVA z
jednej komórki do drugiej oraz zintegrowanie jej z genomem komórk:.
Transformacja nowotworowa - zmiana komórki normalnej w nowotworowa,
ng. w wyniku integracji do chromosomu DNA wirusa onkogennego.
Transkrypeja (#rzepisanie) - biosynteza mRNA na odcinku DNA;
umożliwia przekazywanie informacji genetycznej zakodowanej w DNA na
mRNA. Translacja (przekład) - biosynteza łańeLacha peptydowego,
którego struktura I-rzędowa wyznaczana jest sekweneją nukleotydów
mftNA. '#ranslokacja - przemieszezenie odcinka chromosomu w nowe
położenie alba w obrębie tego samego chromosomu (tra.nslokacja
wewnętrzna), albo z jednego chromosomu do drugiego. Transłokacja
robertsonowska - połączenie centryczne ramion długich dwóch
akrocentrycznych chromosomów; jest ona zwykle translokacją
zrównoważoną. Translokacja zrównoważona - translokacja nie
powodująca zmian w fenotypie: Triploidia - obecnośe trzech
haploidalnych zestawów chromosomów. Trisomia - obecność trzech
homologicznych chromosoznów. tftNA - przenośnikowy RNA przenoszący
aminokwasy w proces:e translacji:

Uwarunkowanie eechy - wystąpienie ceehy zależy albo od jednej pary
alleli (u#va-runkowanie jednogenowe), albo od wielu genów
(uwarunkowańie wielogenowe), 1ub także od czynników środo###skowych
(uwarunkowanie wieloczyn= nikowe).

1B - Zarys genetyki
Wariancja - miara zmienności zbioru. Jest to suma kwadratów
odchyleń poszczególnych elementów zbioru od jego średniej.
Wariancja ma właściwości addytywności i można ją rozkładaE na
poszczególne elementy, np. wariancja eałkowita jest sumą wariancji
genetycznej i środowiskowej. Pierwiastek z wariancji jest to
odchylenie standardowe. #Vielogenowa cecha - patrz poligenia.
Wrodzona cecha lub wtaściwość - istniejąca w chwili urodzenia. Może
być spowodowana zarówno czynnikami teratogennymi, jak i
genetycznymi, przy ezym nie obejmuje wszystkich stanów
uwarunkowanych genetycznie (które mogą ujawnić się dopiero w wieku
późniejszym).

Zygota - komórka diploidalna powstała w wyniku połączenia się dwóch
#amet; zapłodniona komórka jajowa.
Po przeczytaniu Słownika porównaj następujące terminy:
Allel
Aneuploidia Biotyp
Chromatyda Cialko Barra Delecja
Dominacja Dziedziczny Egzon Episom
Euchromatyna Fenotyp
Filogeneza
Gameta Gatunek
Gen Gen
Genetyka Haploid
Homozygotyczność
Hybryda
Idiotyp
Kariogram Kodon Mitoza
Monosomia Mutacja
Penetracja Replikacja Sprzężenie Transdukcja Trisomia
Gen Euploidia Genotyp Chromatyna Ciałko Y Duplikacja Kodominacja
Wrodzony Intran Plazmid Heterochromatyna Fenokopia Ontogeneza
Zygota Rasa Cecha Genom Cytogenetyka Monoploid Heterozygotyczność
Chimera
Genotyp Kariotyp Kod g##netyczny Mejoza Trisomia Selekcja Ekspresja
Renaturacja Asocjacja Transkrypcja Triploidia
Chromosom
Translokacja Recesywność
Populacja Poligenia Genotyp Eugenika Diploid Hemizygotyczność
Mozaika chromosomalna Plazmotyp Idiogram
Interfaza
Dryf genetyczny
Restrykcja
Sprzężenie z płcią Translacja
Pleiotropia
Socjobiologia Poliploid
Mozaikowość
Translokacja


Wyszukiwarka