Генетична хетерогенност
Определен анормален фенотип може да се дължи на повече от един генотип. Генетичната хетерогенност е често срещано и важно явление. В клиниката концепцията за генетична хетерогенност е от съществено значение за диагностика, лечение и медицински съвети. Изясняването на механизмите на хетерогенността на заболяването също е необходимо за разбирането на възможните начини за модифициране на човешкия геном. Хетерогенността се установява чрез три подхода - клиничен, биохимичен и генетичен (табл. 305-1).
Таблица 305-1.- Критерии за генетична хетерогенност
Компоненти на кръвта, урината и цереброспиналната течност
ДНК-РНК или ДНК-ДНК хибридизация
Прояви при хетерозиготи
Допълване в смесена клетъчна култура или в хетерокариони
Биохимични подходи. Най-често първата индикация за хетерогенността на заболяването са резултатите от химични и биохимични изследвания. Тези изследвания варират по обхват и сложност, от идентифициране на отделни съединения в кръв, урина или цереброспинална течност до извършване на молекулярна хибридизация. Можете да дадете примери за нарушения, чиято хетерогенност е показана с помощта на всеки от четирите вида биохимични изследвания, дадени в таблица. 305-1. По този начин синдромът на кетозна хипергликемия, характеризиращ се с епизодична кетоацидоза, протеинова непоносимост и хипергликемия, както се вижда от резултатите от химичните анализи на кръвта и урината, се оказа присъщ на няколко метаболитни нарушения на органичните киселини: а-метилацетооцетна ацидемия, пропионова ацидемия и метилмалонова ацидемия. При пациенти от различни семейства с вродена несфероцитна хемолитична анемия се определя дефицит на различни гликолитични ензими в еритроцитите.Хетерогенността на GM2-ганглиозидозите остава неизвестна, докато лизозомната хексозаминидаза не бъде разделена на A и B изоензими и не е възможно отделно да се определи тяхната активност при пациенти с болести на Tay-Sachs и Sandhoff. Друг подход е свързан с директното изследване на гените, а не на техните продукти. Резултатите от експерименти за молекулярна хибридизация на ДНК и РНК доказаха съществуването на два основни вида b-таласемия: b°, която се характеризира с ясно отсъствие на b-глобинова иРНК, и b +, която се характеризира с, макар и намалени, но все още определени нива на b-глобинова иРНК. Тъй като броят на наличните сонди за човешки гени от все повече и повече локуси се увеличава, може да се очаква ДНК-ДНК хибридизацията да се използва широко като начин за откриване на хетерогенност. Тези методи вече са показали своята полезност при демонстриране на хетерогенността на a- и b-таласемии, синдром на Lesch-Nyhan, фенилкетонурия и дефицит на орнитин транскарбамилаза.
Генетични подходи. Генетичните методи също са важни за откриване на хетерогенност (виж Таблица 305-1). Едно от най-ранните и убедителни доказателства за хетерогенност идва от проучване на семейна двойка. И двамата съпрузи страдат от нервна глухота, унаследена по автозомно-рецесивен начин. Нито едно от техните деца не е страдало от глухота, което ясно показва разликата и, очевидно, не-алелността на тези мутации, които са причинили глухота при родителите. В редица случаи хетерогенността се доказва от различен начин на унаследяване на фенотипно подобни (или идентични) разстройства. Например, болестите на Gunter и Hurler са разделени въз основа на това, че първата се унаследява като Х-свързана черта, а втората като автозомно рецесивен белег. Като това в моментаИзвестни са най-малко три форми на спастична диплегия: едната се унаследява като автозомно доминантна, втората се унаследява като автозомно рецесивна, а третата се унаследява като Х-свързана черта. В няколко случая хетерогенността е установена за първи път чрез рецесивен фенотип в облигатни хетерозиготи. Например, хетерогенността на цистинурията е показана от факта, че всички облигатни хетерозиготи, членове на едно и също семейство, отделят повишени количества цистин и лизин, докато анализът на урината на облигатни хетерозиготи, членове на други семейства, не разкрива аномалии. Четвъртият генетичен метод за откриване на хетерогенност е анализът на връзката. Тези изследвания позволиха да се раздели наследствената елиптоцитоза на две форми, едната от които е тясно свързана с Rh-локуса на кръвната група, а другата не е свързана. И накрая, хетерогенността се установява чрез комплементационен анализ. Общата стратегия за тези проучвания е проста. Фибробластите на двама пациенти се култивират в един и същи контейнер или се комбинират в хетерокариони. Ако анормалният фенотип, характерен за двете клетъчни линии, персистира в културата, тогава се счита, че дефектът е идентичен и при двата пациента. Ако настъпи корекция в смесена култура, тогава дефектите в оригиналните линии трябва да са различни. Този подход е използван за идентифициране на хетерогенността на широк спектър от заболявания, включително мукополизахаридози, CM2 ганглиозидози, метилмалонова ацидемия, пропионова ацидемия, ксеродерма пигментоза и повишена екскреция на кетокиселини с разклонена верига. Теоретично положителните резултати от тестовете за комплементация могат да се дължат на един от двата механизма: междугенна комплементация, в която участват два различни локуса, или интералелна комплементация, в която дваразлични мутации в един и същ локус се коригират взаимно. В повечето случаи при положителен комплементационен тест вероятно има междугенен механизъм.
Съставни хетерозиготи. Някои индивиди с това метаболитно разстройство са по-скоро сложни хетерозиготи, отколкото истински хомозиготи. Сложните хетерозиготи са индивиди, които получават различни, а не идентични, мутантни алели за определен локус от всеки родител. Първите идентифицирани съставни хетерозиготи са индивиди с хемоглобиново SC заболяване. Те наследяват гена за хемоглобин S от единия родител и гена за хемоглобин С от другия. Тези пациенти имат двойна доза мутация в синтеза на b-глобиновата верига и следователно не образуват нормални b-вериги. Те са клинично и химически различни от истинските SS или CC хомозиготи. Съставни хетерозиготи са открити и сред пациенти с цистинурия, иминоглицинурия, дефицит на галактозо-1-фосфат уридилтрансфераза, L-идуронидаза, метилмалонил-КоА мутаза и цистатионин синтетаза. При някои, но не при всички комбинирани хетерозиготи, тежестта на състоянието не е по-ниска от тази при истинските хомозиготи, което зависи от природата на наследените мутантни алели.