Choroby genetyczne, objawy i diagnostyka.
Choroby genetyczne nie są jak dotąd uleczalne, można jedynie leczyć ich objawy. Stają się przez to mniej groźne i poprawia się komfort życia chorych, co jest szczególnie ważne, gdy schorzenie wpływa na upośledzenie umysłowe, ruchowe bądź powoduje ból.
Badając chromosomy człowieka można stwierdzić jego płeć, a także wykryć obecność nieprawidłowości w liczbie i strukturze chromosomów, które mogą wywołać choroby. O płci osobnika decyduje chromosom Y, który warunkuje płeć męską, a jego brak - żeńską. Zdrowy mężczyzna ma więc dwa chromosomy płci - X i Y, a kobieta XX. Każdy chromosom u zdrowego człowieka ma dwie kopie - jest to tzw. para homologiczna. Dzięki temu każdy gen jest w dwu wersjach i w razie mutacji często ta normalna postać genu maskuje tą "chorą", nie pozwalając ujawnić się chorobie. Na chromosomie X znajduje się bardzo wiele genów i jest on konieczny do życia organizmu, natomiast Y nie jest niezbędny.
U kobiet, które mają dwa chromosomy X, jeden nie jest aktywny, a geny odczytywane są z tego drugiego. Nie funkcjonujący chromosom odkłada się w jądrze komórkowym w postaci grudki, która staje się widoczna po specjalnym wybarwieniu. Jest to tzw. Ciałko Barra. U kobiet o prawidłowym garniturze chromosomów widoczne jest jedno ciałko Barra, u mężczyzn nie widać żadnego. Metoda badania liczby ciałek jest najprostszym sposobem stwierdzenia mutacji w liczbie chromosomów X. Gdy chromosomów jest za dużo zwiększa się także liczba ciałek, a gdy za mało - ciałka nie występują.
Monosomia ma miejsce gdy zamiast pary chromosomów występuje tylko jeden chromosom X. Osoba taka ma więc 45 chromosomów (44+X), jest to tzw. Zespół Turnera. choroba występuje u dziewcząt, co jest oczywiste, ponieważ przy braku chromosomu Y zawsze wykształca się płeć żeńska. W badaniach nie obserwuje się ciałka Barra typowego dla zdrowych kobiet z dwoma chromosomami płci. Kobiety takie nie wykazują zwykle drugo- i trzeciorzędowych cech płciowych z powodu nieprawidłowego rozwoju jajników. Narząd rodny pozostaje jak u dziecka przez cale życie. Często obserwuje się także inne nieprawidłowości, takie jak niski wzrost (niewiele ponad metr) przy krępej budowie ciała, wady budowy.
Trisomia chromosomów X to zespół nadkobiety, zwany także zespołem supersamicy. Kobiety takie mają 47 chromosomów (44,XXX) i cechuje je rozwój wybujałych cech płciowych. Mutacja ta dotyka przeciętnie jedną na tysiąc kobiet. Podobna częstość występowania wśród mężczyzn, ma zespół Klinefeltera oraz zespół nadmężczyzny. Chorzy na zespół Klinefeltera mężczyźni mają o jeden chromosom więcej niż normalnie, a więc 47 chromosomów (44+XXY). Obecność chromosomu Y warunkuje płeć męską, jednak obserwuje się ciałko Barra. W okresie dojrzewania ujawniają się takie objawy jak ginekomastia (typowy dla kobiet rozwój sutka), niedorozwój jąder, kobiecy głos, rozkład tkanki tłuszczowej i owłosienia.
Mężczyźni z zespołem nadmężczyzny czyli supersamca mają kariotyp 44+XYY, a więc o jeden chromosom Y więcej niż zdrowi. Cechuje ich wysoki wzrost, często wykazują znaczną agresywność dlatego odsetek chorych wśród przestępców jest większy niż ogólnie w populacji. Zapewne ma to związek z wysokim poziomem męskich hormonów we krwi. Mężczyźni ci mogą posiadać zdrowe dzieci.
Mutacje liczbowe dotyczą nie tylko chromosomów płci, mogą polegać na nieprawidłowej liczbie każdego autosomu. Część z nich powoduje śmierć dziecka jeszcze przed narodzeniem lub zaraz po przyjściu na świat, niektóre pozwalają żyć, jednak warunkują upośledzenie umysłowe bądź fizyczne. Osoby chore zwykle nie mogą mieć zdrowego potomstwa bądź są bezpłodne. Najbardziej znaną mutacją jest trisomia 21 pary chromosomów - zespół Downa. Chory posiada 47 chromosomów, w tym trzy z 21 pary.
Choroba dotyka dziewczynki i chłopców. Zespół zwany jest czasem mongolizmem ze względu na rysy twarzy chorych zbliżone do typowych dla rasy mongolskiej. Schorzenie wywołuje zawsze niedorozwój umysłowy, nieprawidłowe proporcje ciała, język jest większy niż normalnie a dłonie mają zmieniony kształt i występuje charakterystyczny dermatoglif, tzw. małpia bruzda. Zespół Downa występuje częściej u dzieci starszych matek - im wyższy wiek matki prawdopodobieństwo urodzenia dziecka z zespołem wyższe. Wg niektórych badaczy matki po 45 roku życia mają tysiąckroć wyższe ryzyko wystąpienia tej wady u potomstwa niż matki przed 20 rokiem życia.
Zespół Edwardsa jest powodowany trisomią 18 pary chromosomów. Dzieci z tym zespołem zwykle nie dożywają roku, gdyż występuje cały szereg wad rozwojowych - dzieci są głuche, niedorozwinięte umysłowo i fizycznie, w szkielecie obserwuje się liczne nieprawidłowości.
Trisomia każdego z 22 autosomów powoduje liczne wady rozwojowe - w parze 13, 14 czy 15 są to rozszczep wargi i podniebienia, występowanie większej niż normalnie liczby palców (tzw. polidaktylia), liczne wady serca. Nie jest natomiast możliwe przeżycie dziecka z monosomią któregoś z autosomów. Monosomia uznawana jest więc za mutację letalną. Może natomiast wystąpić mutacja struktury chromosomu, a więc utrata jego fragmentu lub przemieszczenie na inny chromosom. Mutacje takie także prowadzą do zaburzeń rozwojowych, czasem o znacznym stopniu, zwykle jednak nie są letalne.
Liczne choroby genetyczne nie są spowodowane mutacjami chromosomów lecz mutacja punktową w obrębie jednego tylko genu. Niektóre z nich nie objawiają się w żaden sposób i nie mają negatywnego wpływu na funkcjonowanie organizmu. Inne mogą powodować zmiany, które obniżają komfort życia osób chorych, powodują często ból a nawet śmierć.
Najczęstsze są choroby metaboliczne polegające na zablokowaniu produkcji enzymów, które są niezbędne do przeprowadzenia konkretnych reakcji chemicznych w organizmie. Przykładem takiej choroby jest fenyloketonuria. Fenyloalanina jest aminokwasem, który w organizmie przechodzić może liczne przemiany metaboliczne. Służy do syntezy białek, barwników, ale także przekształcana jest w bardzo ważną dla organizmu tyrozynę. W fenyloketonurii enzym oksydaza fenyloalaninowa odpowiedzialny za taką przemianę nie jest obecny w organizmie. Jest to wynik mutacji punktowej. U takich osób fenyloalanina przechodzi alternatywne przemiany metaboliczne do fenylopirogronianu oraz fenylomleczanu, które to kwasy są silnie toksyczne dla układu nerwowego. Ich nagromadzenie w organizmie powoduje silne upośledzenie umysłowe i prowadzi w końcu do śmierci.
Fenyloketonuria może być leczona poprzez stosowanie specjalnej diety ubogiej w fenyloalaninę. Nalezy organizmowi dostarczać minimalną ilość fenyloalaniny, bowiem jest ona aminokwasem koniecznym do budowy wielu ważnych białek, jednak ograniczenie ilości powoduje mniejszą produkcję toksycznych kwasów. Zdaniem lekarzy dieta taka powinna być prowadzona co najmniej do czasu ukończenia intensywnego rozwoju mózgu, jednak liczni naukowcy zalecają kontynuowanie jej przez całe życie. Chorobę warunkuje gen recesywny. Rodzice będący heterozygotami nie wykazują żadnych objawów, choroba ujawnia się dopiero u homozygotycznego potomstwa. Statystycznie ocenia się, że co setny człowiek jest heterozygotą.
Alkaptonuria jest kolejną choroba genetyczna warunkowaną genem recesywnym, która polega na bloku metabolicznym. Niedobór enzymu oksydazy kwasu homogentyzynowego powoduje, że nadmierna ilość tego kwasu odkładana jest w stawach, naczyniach, powodując stany zapalne i niszczenie tkanek. Kwas homogentyzynowy wydalany jest także w moczu, a w zetknięciu z powietrzem występuje ciemne zabarwienie moczu.
Kretynizm tarczycowy jest schorzeniem, polegającym na niedoczynności tarczycy, która powoduje niedorozwój układu nerwowego. Choroba ta może mieć podłoże genetyczne w przypadku, gdy niedoczynność tarczycy wywołuje brak enzymu, który przekształca tyrozynę w hormony tarczycowe.
Albinizm także wywołany jest nieprawidłowymi przemianami metabolicznymi na skutek działania zmutowanego genu. Chorobę wywołuje niedobór enzymu tyrozynazy, który odpowiada za produkcję barwnika melaniny z cząsteczki DOPA. Melanina odpowiada za zabarwienie włosów, skóry, tęczówki w oku. Brak barwnika powoduje u albinosów bardzo jasna karnację, włosy oraz blady kolor oczu nieraz nawet różowy ze względu na prześwitujące naczynia krwionośne. Albinizm nie jest letalny, osoby nim dotknięte mają jednak znacznie obniżony komfort życia ze względu na brak odporności na promieniowanie słoneczne. Zdrowy człowiek opala się w wyniku działania słońca, podczas gdy albinos zwykle reaguje wystąpieniem zmian skórnych lub zapalenia.
Także daltonizm znacznie utrudnia życie osobom chorym. Choroba ta jest warunkowana genem recesywnym sprzężonym z płcią, a więc dotyka najczęściej mężczyzn. Osoby chore nie rozróżniają barw, najczęściej zielonej i czerwonej, co szczególnie utrudnia poruszanie się w ruchu drogowym.
Sprzężone z płcią są także inne schorzenia genetyczne. Warunkowany recesywnie jest zanik mięśni Duchenne. Atrofia dotka coraz to liczniejsze grupy mięśni ograniczając możliwości poruszania się, a w końcu prowadzi do śmierci, zwykle w wyniku uduszenia, gdyż nie pracują mięśnie oddechowe. Choroba ta jest często spotykana w Europie i jak dotąd nie stwierdzono jej przypadku u dziewcząt.
Inna mutacja geny nie sprzężonego z płcią wywołuje rdzeniowy zanik mięśni SMA. Choroba ta dotyka przeciętnie jedno na 15 do 20 tysięcy narodzonych dzieci. W zależności od postaci choroby może ona powodować zgon we wczesnym dzieciństwie (pierwsze lata życia), lub pozwala żyć przy wysokim upośledzeniu ruchowym, ale bez zaburzeń intelektualnych. Dzieci takie narażone są na silne skrzywienia kręgosłupa, bolesne przykurcze, muszą być intensywnie rehabilitowane przez całe życie.
Także mutacje genowe wywołują wiele chorób krwi. Przykładem jest sprzężona z płcią hemofilia. W wyniku braku czynnika krzepnięcia u osób chorych zaburzone jest krzepnięcie krwi. Powoduje to kłopoty np. w sytuacji odniesienia ran, gdy zatrzymanie krwotoku jest bardzo trudne. Hemofilia leczona jest doraźnie poprzez podawanie preparatów z czynnikami krzepnięcia, bądź przetaczanie krwi.
Innym przykładem chorób krwi jest sferocytoza wrodzona, polegająca na nieprawidłowej budowie czerwonych krwinek. W wyniku wadliwej budowy białek odpowiedzialnych za kształt erytrocytów, przyjmują one postać kulistą, przez co łatwo pękają w naczyniach krwionośnych. Skutkiem jest niedokrwistość.
Także anemia sierpowata warunkowana jest genetycznie, przez gen recesywny. Choroba polega na nieprawidłowym, sierpowatym kształcie erytrocytów, powodującym szybkie niszczenie komórek. Heterozygoty mogą żyć normalnie w warunkach odpowiedniego ciśnienia, bowiem np. w górach ich krwinki mogą zacząć przybierać kształt sierpowaty. Homozygoty w wyniku anemii umierają w młodości. Choroba ta powszechna jest w Afryce a stosunkowo rzadka w Europie.
Dotąd nie znaleziono sposobu na wyleczenie chorób genetycznych, choć badania trwają i być może w przyszłości, dzięki osiągnięciom inżynierii genetycznej stanie się to możliwe. Ocenia się że do 3% dzieci, które przychodzą na świat, dotkniętych jest zaburzeniami rozwojowymi, a z tego 85% jest warunkowanych genetycznie. Dzięki nowatorskim badaniom odkryto już umiejscowienie genów, których mutacje prowadzą do chorób genetycznych, dzięki czemu łatwiejsze jest wczesne diagnozowanie pacjentów. Obecnie wiele schorzeń genetycznych można wykryć już w brzuchu matki, co pozwala na bardzo wczesne podjęcie leczenia i rehabilitacji i zwiększa szanse chorego na dłuższe, bardziej komfortowe życie. Są to tak zwane badania prenatalne. Zwykle stosuje się amniocentezę czyli pobranie próby wód płodowych, ale także badanie kosmówki, a nawet wystarcza analiza krwi matki. Pewność wykrycia poważnych wad rozwojowych w zależności od sposobu badań waha się od 60 do 100%. Najbardziej pewne są badania wód płodowych, a ryzyko powikłań z nimi związane jest nieznaczne. Taka analiza daje stuprocentową wykrywalność np. zespołu Downa. Istnieje także możliwość wykluczenia ojcostwa w fazie rozwoju embrionalnego dziecka.
Wiele chorób ujawnia się dopiero w dorosłym wieku i mogą one do tego czasu zostać przekazane potomstwu. w takich przypadkach także badania genetyczne mogą uświadomić choremu ryzyko przekazania genu. Na przykład jest tak w przypadku Pląsawicy Huntingtona. Genetycy badają także dziedziczne tendencje od wystąpienia niektórych schorzeń, np. nowotworów piersi czy jelita grubego.
Badaniom genetycznym powinny poddawać się szczególnie osoby, w których rodzinach występowały choroby genetyczne, bowiem odziedziczenie wadliwego genu jest wtedy bardziej prawdopodobne. Naukowcy próbują wypracować metody diagnozowania genetycznego różnych nowotworów - piersi, jelita, jajników, prostaty, nerek czy mózgu. Celem takich analiz jest doprowadzenie do sytuacji, w której materiał genetyczny pacjenta zostaje zbadany i daje pełny obraz ryzyka wystąpienia różnych chorób.
Uważa się obecnie, że choroby nowotworowe nie są warunkowane genetycznie, jednak skłonność do ich wystąpienia ma podłoże genetyczne. Na to, czy choroba wystąpi ma jednak wpływ także środowisko zewnętrzne i sposób życia pacjenta. Dlatego osoby, w których rodzinie nowotwory często diagnozowano powinny mieć szanse wczesnego odkrycia ryzyka.
Ocenia się, że około milion Polaków wykazuje tendencje do zachorowania na raka piersi oraz jelita grubego. W Polsce powstaje wiele ośrodków zajmujących się badaniami genetycznymi dla potrzeb onkologii - w Krakowie, Łodzi, Gdańsku, Gliwicach, Warszawie, Bydgoszczy i innych. Ważne jest stwierdzenie, że częstość występowania chorób genetycznych zwiększa się.
Dlatego nie powinno się tylko skupiać na sposobach ich diagnozowania i leczenia, ale także zadbać o środowisko naturalne, którego zanieczyszczenie w znaczny sposób wpływa na stan zdrowia człowieka. W otoczeniu bowiem znajduje się cały szereg czynników mutagennych, które mogą powodować występowanie mutacji w genach człowieka.