Для открытых наследственных энзимопатий характерно несколько общих особенностей, которые учитываются при клинической диагностике, расшифровке биохимического дефекта и выделении новых генетических форм.
1. Мутации соответствующих генов влияют на структурно-функциональное состояние фермента различными путями, что зависит от типа мутации и её локализации в гене.
2. Мутация может затрагивать биосинтез фермента, приводя к снижению его интенсивности.
3. Часто мутации касаются активности фермента, не отражаясь на абсолютном его содержании. Степень снижения активности может
- 22 -
быть разной при различных энзимопатиях. Разработанные в последнее время чуствительные методы позволяют в большинстве случаев обнаружить даже небольшую остаточную активность ферментов. Снижение активности или её отсутствие может быть связано не с изменением самого фермента, а с мутационным дефектом кофактора, если фермент активируется кофактором.
4. У гетерозиготных носителей мутантного гена присутствие нормального аллея обеспечивает сохранение примерно 50% активности фермента по сравнению с её нормальным уровнем. Поэтому наследственные дефекты ферментов клинически проявляются у гомозигот, патологические состояния наследуются, следовательно, по аутосомно-рецессивному или сцепленному с
Х-хромосомой рецессивному типу. Недостаточная активность фермента у гетерозиготного носителя может быть обнаружена путём непосредственного определения активности фермента в клетках по изменённому количеству метаболита после нагрузки организма соответствующим субстратом.
5. Большинств ферментов существует в виде двух или более изоферментов. Мутации могут затрагивать состояние одного из них, и если этот изофермент имеет тканеспецифическое распределение, дефект на клеточном уровне проявится лишь в тех клетках, которые содержат изофермент.
6. Разные мутации (независимые случаи заболевания) по данному ферменту, происходящие в разных кодонах гена, могут затрагивать разные физико-химические свойства фермента, отражаясь на его термоустойчивости, кинетических параметрах, электрофоретической подвижности и других свойствах.
Физико-химическая характеристика фермента является основой выделения генетических вариантов мутации, установления генетической гетерогенности энзимопатии.
7. Для данной энзимопатии степень снижения активности фермента у разных больных может коррелировать с тяжестью клинических проявлений, поэтому по каждой из нозологических форм всегда имеется спектр различающихся по тяжести проявлений. Проявление каждой энзимопатии зависит от специфической функции фермента, характера дополнительных нарушений обмена, обусловленных основным ферментным дефектом.
- 23 -
8. Биохимический патогенез энзимопатий определяется значением фермента в данном метаболическом пути, характером его функционирования. Можно выделить следующие в катаболизме:
а) накопление субстрата, который должен расщепляться мутантным ферментом; избыток субстрата может обнаруживаться чаще всего в крови и моче, а также в клетках при дефектах лизосомных ферментов;
б) недостаточное содержание продуктов обмена данного субстрата, вторичные сдвиги в содержании метаболитов других ступеней данного метаболического пути;
в) активация минорных путей биосинтеза со сдвигами в активности ферментов и субстратов смежных метаболических путей.
9. Наследственные дефекты индивидуальных ферментов редки, для разных ферментов частота дефектов различна, в целом же они составляют значительную часть моногенных наследственных дефектов.
Ниже, на примере нескольких энзимопатий, относящихся к разным видам обмена веществ, высказанные положения будут рассмотрены.
БОЛЕЗНИ , СВЯЗАННЫЕ
С НАРУШЕНИЕМ УГЛЕВОДНОГО
ОБМЕНА.
К наследственным заболеваниям углеводного обмена относится галактоземия, фруктозурия, рецессивная врождённая семейная негемолитическая желтуха, хроническая идеопатическая желтуха, рецессивная негемолитическая желтуха, доминантная идеопатическая желтуха, болезнь Гирке и сахарный диабет, являющийся самым распространённым заболеванием углеводного обмена. Сахарный диабет характеризуется повышенным содержанием сахара в крови.
Гипергликемия является одним из существенных симптомов диабета. При этом заболевании уровень сахара в крови варьируется от 130 до 600 мг. При концентрации сахара в крови выше 350-400 мг наступает коматозное состояние.
Стёртые или лёгкие формы диабета могут протекать при
- 24 -
нормальном уровне сахара в крови. Поэтому в таких случаях единичная или двойная нагрузка глюкозой имеет диагностическое значение. При диабете одновременно с гипергликемией наблюдается и резко выраженная гиперлипемия, вызываемая сверх мобилизацией жиров из жировых запасов. У больных значительно снижается способность синтезировать липиды в эритроцитах по сравнению со здоровыми людьми. По-видимому, у больных диабетом важную роль играют нарушения ферментативной деятельности системы, учавствующей в образовании жира. В перспективе, для лечения людей, больных диабетом, будут использовать ферменты, которые осуществляют окисление жирных кислот в тканях. Сахарный диабет, связанный с нарушением углеводного обмена, распространён по планете неравномерно. В таких странах, как США, Канада, Новая Зеландия, Австралия, Россия, Швеция, Дания, Норвегия, Голландия, Япония, Португалия, Израиль, Испания, Германия это заболевание распространено настолько широко, что считается социальной болезнью. В мире насчитывается около 40 миллионов человек, страдающих сахарным диабетом.
Заболевание диабетом встречается и у домашних животных, достигает средней частоты 1:1000 и проявляется во всех возрастах. Смертность увеличивается с возрастом. Наследственный характер сахарного диабета подтверждается многочисленными данными. Описаны родословные семей, в которых заболеванию сахарным диабетом были подвержены целые поколения.
В 1956 году ученый Каза обнаружил наличие диабета: из 16 обследованных людей в 4 случаев у двух братьев, в двух случаях у одного из родителей, в трёх случаях у одного дяди и одного племянника. В семьях обнаруживались случаи как гипергликемии, так и гипогликимии. Однако формы наследования при диабете в настоящее время в достаточной мере не выражены.
БОЛЕЗНИ , СВЯЗАННЫЕ
С НАРУШЕНИЕМ ОБМЕНА ЛИПИДОВ.
К наследственным нарушениям липоидного обмена относится несколько форм такого рода заболеваний, которые
- 25 -
МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.
ПО “ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ”
Тема:
 |
УЧЕНИЦЫ 11 КЛАССА “ А ”
СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ № 3
ЛЫСОВОЙ ТАТЬЯНЫ.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
КУРЗАНОВА ОЛЬГА ПЕТРОВНА .
г. БРЯНСК
1999 г.
рассматриваются как ретикула-эндотелиоз с нарушением обменных процессов.
Среди них различают болезнь Гоше и болезнь Нимана-Пика с поражением ретикулярной ткани. Болезнь Гоше характеризуется отложением в клетках ретикуло-эндотетия цероброзидов. В здоровом организме человека цереброзид в значительном количестве встречается только в мозгу (8-10% всех липидов); в печени и селезёнке он отсутствует. При болезни Гоше цереброзиды составляют 6-8% сухого веса печени и селезёнки. Установлено, что в цереброзиде, накапливающемся при болезни Гоше в селезёнке, в качестве сахарного компонента имеется не галактоза, а глюкоза.
Различают острую и хроническую формы болезни. Острой формой болезни поражаются главным образом дети в возрасте около 6 месяцев, хронической – дети более старшего возраста. Для болезни Гоше характерно изменение со стороны селезёнки и костей. Кожа лица имеет коричневую окраску, а на нижних конечностях появляются серые или коричневые пигментации. Костный мозг увеличивается в объёме благодаря разрастанию в нём клеток Гоше и принимает, особенно в диафизе бедра, бутылкообразную форму. Наблюдается также остеопороз костей позвонков, голени, бедра, что является причиной частых переломов и вывихов. В пунктате грудной клетки обнаруживаются клетки Гоше. Со стороны крови имеется нормоцитарная анемия с тромбоцитопенией (до 17000 тромбоцитов), лейкопенией (до 900 лейкоцитов). Болезнь Гоше относится к редким заболеваниям. В мировой практике зарегистрировано 310 случаев этого заболевания. Заболевание носит нередко семейный характер – заболевают два и более членов семьи, чаще всего несколько сестёр. Преимущественно болеют женщины.
БОЛЕЗНИ , СВЯЗАННЫЕ С НАРУШЕНИЕМ
АМИНОКИСЛОТНОГО ОБМЕНА .
К наследственным болезням аминокислотного обмена относится фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения). Заболевание характеризуется умственной отсталостью о обусловлено недостаточной активностью фенилаланина
- 26 -
гидроксилазы, ненормально высоким уровнем фенилаланина в моче и крови, а также наличием фенилпировиноградной кислоты в моче.
У больного с мочой выделяется большое количество фенилаланина, а также продуктов патологического обмена в виде фенилпировиноградной кислоты и фенилмолочной кислоты. При фенилкетонурии количество фенилпировиноградной кислоты в моче за сутки может достичь 2 г. В основе данного заболевания лежит отсутствие в печени нормального фермента (фенилаланин-оксидазы), который при нормальном процессе синтеза является необходимым продуктом превращения фенилаланина в тирозин. Вследствие этого обмен фенилаланина сдвинут в сторону образования посредством трансаминирования фенилпировиноградной кислоты, которая в организме не распадается с необходимой интенсивностью и выделяется с мочой. Наследуется фенилкетонурия по аутосомно-рецессивному типу.
БОЛЕЗНИ, СВЯЗАННЫЕ С НАРУШЕНИЕМ
МИНИРАЛЬНОГО ОБМЕНА.
Некоторые болезни минерального обмена имеют наследственный характер. К ним относится гепатолентикулярная дегенерация (болезнь Вильсона-Коновалова). Болезнь поражает членов одной семьи, поэтому большинство авторов относит это заболевание к семейному. Болезнь характеризуется развитием цирроза печени, в сочетании с деструктивными процессами в головном мозгу и спинном.
Профессор Н.В.Коновалов на основании собственных исследований раскрыл этиологию и патогенез гепатолентикулярной дегенерации и выделил новые формы этого заболевания. В некоторых случаях, болезнь обусловлена нарушением белкового и минерального обмена и при этом вызывается как экзогенными, так и наследственными факторами. Профессор Н.В.Коновалов внёс много нового в отношении установления роли наследственного фактора в этиологии этого заболевания. Он приходит к выводу, что гепатолентикулярная дегенерация является наследственным заболеванием, так как в его происхождении обязательно участие
- 27 -
конституциональных особенностей целого организма, неразрывно связанных с наследственными качествами.
Конституционными особенностями, создающими предрасположение к заболеванию, являются функциональные гипотонические расстройства кровообращения, повышенная склонность к аллергическим реакциям, нарушение медного или аминокислотного обмена.
В основе наследственного типа гепатолентикулярной дегенерации лежит дефект в цепи энзиматического синтеза белка церулоплазмина, содержащего медь с ферментативными свойствами аксидазы. Уровень церулоплазмина в крови понижен. Учёным Бирном была проведена работа для выяснения того, какой дефект обмена наследует первично и вторично – обмен меди или обмен аминокислот при гепатолентикулярной дегенерации. С этой целью автор изучил взаимосвязь между обменом меди и обменом аминокислотами у больных гепатолентикулярной дегенерацией, а также у их братьев и сестёр. Применяя радиоактивный метод исследования (радиоактивную медь), автор установил, что уменьшение у больных содержания церулоплазмина в сыворотке обусловлено нарушением синтеза церулоплазмина. Количественным определением аминокислот в моче было выяснено, что нормальная их экскрекция может наблюдаться, несмотря на уменьшение количества церулоплазмина в сыворотке. Академик В.П.Патрунов провёл изучение обмена меди и аминокислот у 10 клинически здоровых родственников из 7 семей больных гепатолентикулярной дегенерацей, в эту группу входило 9 братьев и сестёр в возрасте от 9 до 28 лет и их мать 51 года. У всех отмечались те или иные изменения в обмене меди и аминокислот. Наиболее постоянным было увеличение содержания в моче двух аминокислот – тирозина и треонина. Ни в одном случае одновременно не отмечалось повышенного выделения цистина, серина, треонина и тирозина, лизина, валина, фенилаланина и лецитина, что, по данным В.П.Патрунова, обнаруживалось у всех больных гепатолентикулярной дегенерацией. Наличие тех или иных изменений в обмене аминокислот у родственников больных не является идентичным нарушением аминокислотного обмена при выраженной картине заболевания. Гепатолентикулярная
- 28 -
дегенерация наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
БОЛЕЗНИ, СВЯЗАННЫЕ С НАРУШЕНИЕМ
ПУРИНОВОГО И ПИРИМИДИНОВОГО
ОБМЕНА.
К типу наследственных болезней пуринового и пиримидинового обмена прежде всего следует отнести подагру. В распространении подагры имеют большое значение социальные факторы, неполноценное питание, частое употребление алкоголя и курение.
Клиническая картина подагры в ХХ веке, отличается от подагры, описанной в прошлом. Так, вместо острых приступообразных форм наблюдается хроническое течение. Подагра – следствие нарушения нуклеинового обмена, связанного с усиленным выделением мочевой кислоты и её солей, отложением уратов в хрящах и других тканях. При этом заболевании отмечается повышенный синтез мочевой кислоты. Выделяемый с мочой 6-сукцинаминоикрин является промежуточным продуктом синтеза аденина (пуринового основания ДНК) и 8-окси-7-метилгуанина. Это свидетельствует о том, что расстройство обмена при подагре, прежде всего, связано с нарушением правильного соотношения предшественников аденина и гуанина в появлении и развитии подагры неодинаково. Семейное предрасположение при подагре подтверждается изучением многочисленных родословных. Характер наследования предполагается доминантный. К этому же типу наследственных заболеваний относится ксантинурия, сопровождающаяся повышенным выделением ксантина с мочой и уменьшением количества мочевой кислоты в сыворотке и моче.
НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ
С НЕВЫЯСНЕННЫМ ПЕРВИЧНЫМ
БИОХИМИЧЕСКИМ ДЕФЕКТОМ.
Подавляющее число моногенных наследственных болезней – это болезни с неизвестным первичным биохимическим дефектом. Для многих из них установлены те или иные обменные нарушения в
- 29 -
организме на уровне патологических метаболитов, однако, остаётся неясным место обнаруживаемых биохимических отклонений в патогенезе болезни или последовательность отклонений. В других случаях нет никаких сведений о биохимических отклонениях в организме. Как правило, невыясненность биохимической природы мутаций сопровождает патологию таких функций, для которых остается до конца невыясненной их биохимическая основа. Это даёт основание надеяться на раскрытие в будущем биохимической основы многих мутаций, которые пока описываются на уровне клинических и патологоанатомических проявлений. Ниже на нескольких нозологических формах будет дано представление о моногенных болезнях этой группы.
МУКОВИСЦИДОЗ .
Это очень распространённая болезнь, с которой неизбежно имеют дело педиатры. Она встречается с частотой 1:2500 новорождённых. Развивается уже у новорождённых или детей раннего возраста, проявляясь преимущественно лёгочной и кишечной патологией. Среди детей с хронической лёгочной патологией муковисцидоз встречается в 20% случаев. Установлено, что в основе патогенеза всех форм муковисцидоза лежит исходное наследственное поражение экзокринных желез и железистых клеток организма: секретирующих клеток бронхов, поджелудочной железы, кишечника, потовых желез и печени. Общим моментом патологии желез внешней секреции является нарушение их функций – выделение густого, изменённого по составу секрета. Это ведёт к застойным изменениям в соответствующих органах, последующим воспалительным и склеротическим процессам. В секретах организма при муковисцидозе изменяется соотношение фракций его белково-углеводных компонентов; наблюдается снижение реабсорбции электролитов в выводных протоках потовых желез; поджелудочная железа не выделяет нужного количества фермента. Природа отклонений в составе секретов является сложной. Учитывая многообразие эндокринных желез, специфику их секреций и сложность состава секрета, можно предполагать, что мутация касается не одного гена. Различаются несколько форм
- 30 -
муковисцидоза. У новорождённых может развиться непроходимость кишечника, обозначаемая как мекониальный илеус. Это проявление тяжёлой формы муковисцидоза, встречающееся у 10-20% больных муковисцидозом новорождённых. Патологические изменения в лёгких при муковисцидозе имеют место у 85-95% всех больных и проявляются либо в преимущественно легочной форме этой болезни, либо в смешанной лёгочно-кишечной форме. Заболевание начинается в грудном возрасте, как острое воспалительное. В начале развивается острая пневмония. В последующем пневмонии становятся повторными, затяжными и хроническими. Обязательным компонентом патологии становятся бронхиты, позднее развивается энфизема и пневмосклероз.
При кишечной форме муковисцидоза доминируют симтомы нарушения пищеварительных функций поджелудочной железы и кишечника. Нарушенная усвояемость пищи приводит к дистрофии. У 20% больных муковисцидозом в клинической картине могут преобладать симптомы гепатита, жировой дистрофии, а позже и билиарного цирроза печени. Муковисцидоз наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
АХОНДРОПЛАЗИЯ.
Ахондроплазия (хондродистрофия). Из-за сниженной способности больных иметь потомство в 80-95% случаев это заболевание связано с заново возникающими мутациями. Как большинство доминантных мутаций, ахондроплазия встречается редко. Это одна их наследственных болезней костной системы, клиническая картина её обусловлена аномальным ростом и развитием хрящевой ткани, главным образом в эпифизах трубчатых костей и оснований черепа. Хрящевые зоны этих костей могут быть гипопластичными или аномально гиперплазированными, результатом чего является резкое недоразвитие костей в длину. О биохимической природе этой формы хондродистрофий ничего неизвестно, если не считать сведений о различных отклонениях активности ряда ферментов, значение которых остаётся пока неясным. Патология роста костей определяет характерную клиническую картину, полностью
- 31 -
оформляющуюся в половозрелом возвасте:
1) низкий рост (до 120 см) при сохранении нормальной длины
туловища;
2) бугристая мозговая часть черепа, характерное лицо;
3) сильное укорочение верхних и нижних конечностей, особенно за
счёт бедренной и плечевой костей, деформированных и
утолщенных.
Ахондроплазия зачастую сочетается с пороками психики, нулевым уровнем интеллекта и умственной отсталостью. Основа болезни – нарушение процесса окостенения на границах эпифизов и диафезов костей. Ахондроплазия представляет собой пример наследственной болезни с твёрдо установленным доминантным типом наследования.
МЫШЕЧНЫЕ ДИСТРОФИИ
(МИОПАТИИ) .
К ним относятся группа из нескольких поражений поперечно-полосатых и гладких мышц, объединяемая общим патологическим проявлением – дистрофическими, обычно прогрессирующими процессами в мышечных волокнах и мышечной ткани в целом.
Гистологическое изучение биопсий мышц даёт картину глубоких дистрофических изменений мышечных волокон, со специфическими особенностями для разных форм миопатии. При электромиографических исследованиях обнаружены характерные сдвиги в характеристике мышц. Первичный биохимический дефект остаётся нераспознанным ни для одной из форм , хотя установлены разнообразные сдвиги в метаболизме мышц с повышением содержания в крови и моче некоторых ферментов и метаболитов. В основе развития меопатий лежат нарушения обмена в мышечных клетках, изменение синтеза нуклеиновых кислот, значительное преобладание ускоренного распада белков мышц над изменённым их синтезом. Мышцы при миопатии истончены, часть волокон замещена жировой тканью. Основные признаки
8-09-2015, 21:04