Адамның гендік аурулары
КІРІСПЕ
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1. Адамның гендік аурулары
1.1 Гендік аурулардың тұқымқуалаушылығы
1.1.2 Гендік аурулардың типтері
1.2 Фенилкетонурия ауруы
1.2.1 Фенилкетонурия ауруының генетикасы
1.2.2 ФКУ ауруының классификациясы
1.2.3. Фенилкетонурияның клиникалық сипаттамалары
1.2.4 ФКУ кезіндегі зат алмасудың бұзылуы
1.2.5 ФКУ.дың биохимиялық диагностикасы
1.2.6 ФКУ алдын.алу және емделуі
1.2.7 Аналық фенилкетонурия
1.3 Фенилкетонурияны зерттеу әдістері
1.3.1 Биохимиялық әдістері
1.3.2 Диагностиканың молекулалық. генетикалықәдістері
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу материалдары
2.2. Зерттеу объектісі
2.3 Зерттеу әдісі
3. З ЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
3.1 Иммунофлуориметриялық зерттеу нәтижелері
3.2 Ретроспективті талдау нәтижелері
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1. Адамның гендік аурулары
1.1 Гендік аурулардың тұқымқуалаушылығы
1.1.2 Гендік аурулардың типтері
1.2 Фенилкетонурия ауруы
1.2.1 Фенилкетонурия ауруының генетикасы
1.2.2 ФКУ ауруының классификациясы
1.2.3. Фенилкетонурияның клиникалық сипаттамалары
1.2.4 ФКУ кезіндегі зат алмасудың бұзылуы
1.2.5 ФКУ.дың биохимиялық диагностикасы
1.2.6 ФКУ алдын.алу және емделуі
1.2.7 Аналық фенилкетонурия
1.3 Фенилкетонурияны зерттеу әдістері
1.3.1 Биохимиялық әдістері
1.3.2 Диагностиканың молекулалық. генетикалықәдістері
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу материалдары
2.2. Зерттеу объектісі
2.3 Зерттеу әдісі
3. З ЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
3.1 Иммунофлуориметриялық зерттеу нәтижелері
3.2 Ретроспективті талдау нәтижелері
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Адамның молекулярлы негізді тұқым қуалайтын ауруларын зерттеу және олардың әлем бойынша таралуы медициналық генетиканың және адам генетикасының актуальды мәселесі. Фенилкетонурия – фенилаланингидроксилаза ферментінің тұқымқуалаушылық арқылы жоқтығына негізделгенауыр аутосомды-рецессивті аурулардың кең тараған түрі . (РАН – фенилаланин гидроксилаза). Фенилаланиннің токсикалық әсері және жинақталуы есебінен және оның туындылары ұлпаларды, соның ішінде бас ми ұлпаларында жинақталуыарқылы көрінеді және ауру жоғары деңгейде ақыл есінің төмендігімен және ауыр психикалық көріністермен сипатталады. Фенилкетонурия фенилаланиннің алмасуының бірнеше генетикалық гетерогенді формаларының бұзылысын біріктіреді.
Әртүрлі елдердің денсаулық сақтау практикасына фенилкетонурияны енгізуі арқылы осы ауруды зерттеу және жиілігін есептеу мүмкін болып отыр. ФКУ жиілігі әртүрлі елдерде жалпылама скрининг нәтижесі бойынша орта есеппен 1:10000, бірақ популяция санына байланысты өзгеріп отырады: 1:2600 –ден 1:120000 дейінгі жаңа туған нәрестелерде. Фенилкетонурия жиілігі популяцияға байланысты өзгеріп отырады: Турцияда 1:4370 басталып,Жапонияда 1:80 500 дейін жетеді [1]. Негізінен фенилкетонурияның көп кездесетін түрі диетотерапиямен емделетін классикалық формасы. ВН4тәуелді формасына жалпы гиперфенилаланин скринингы бойынша анықталған аурулардың 1-3% сай келеді екен[2, 3].
Қазақстанда фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі Березина мәліметтеріне сүйенсек, 1:6980 құрайды. Қазақстанда фенилкетонурия ауруында стандартты түрде саналатын РАН генінің мутациясы басқа елдердің популяциясымен салыстырғанда айырмашылығы жоғары. ФКУ науқастардың көпшілігі компаунд-гетерозиготалылар, оларды көбінесе R408W және R261Q, IVS12ntl мутациялары кездеседі. Бұдан басқа, РАН генінің 7 экзонында полиморфзимі анықталған, бұл полиморфизм РАН белогының функциялық өзгерісін туындатпайды. R408W және R261Q мутациялары дені сау қазақ отбасыларынан анықталмаған,бұл қазақ ұлтының популяциясында гетерозиготалы тасымалдаушылардың аз екендігін байқатады. Этникалық құрам жағынан Қазақстан Республикасында аурудың кездесу жиілігі 100 000 халыққа шаққанда 0,69 қазақ отбасында және орыстарда 1,56 құрады
Классикалық фенилкетонурия аутосомды-рецессивті жолмен тұқым қуалайды және 12 -хромосоманың ұзын иығында q22-q24 аймағында орналасқан фенилаланингидроксилаза генінің мутациясымен шақырылады. Белок кодтайтын тізбек 90кб және 13 экзоннан құралады. РАН генінде ауру тудыратын көптеген өзгерістер болады, оның ішінде миссенс (64%), сплайсинг (13%) және нонсенс (6%) және нейтральды мутация (6%). 20 –ға жуық миссенс- мутациялар СрG динуклеотидтерінің жоғарымутагенділігін тудырады. Қалған мутациялар делеция немесе инсерцияның әртүрлі типтерінен туындайды.
Әртүрлі елдердің денсаулық сақтау практикасына фенилкетонурияны енгізуі арқылы осы ауруды зерттеу және жиілігін есептеу мүмкін болып отыр. ФКУ жиілігі әртүрлі елдерде жалпылама скрининг нәтижесі бойынша орта есеппен 1:10000, бірақ популяция санына байланысты өзгеріп отырады: 1:2600 –ден 1:120000 дейінгі жаңа туған нәрестелерде. Фенилкетонурия жиілігі популяцияға байланысты өзгеріп отырады: Турцияда 1:4370 басталып,Жапонияда 1:80 500 дейін жетеді [1]. Негізінен фенилкетонурияның көп кездесетін түрі диетотерапиямен емделетін классикалық формасы. ВН4тәуелді формасына жалпы гиперфенилаланин скринингы бойынша анықталған аурулардың 1-3% сай келеді екен[2, 3].
Қазақстанда фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі Березина мәліметтеріне сүйенсек, 1:6980 құрайды. Қазақстанда фенилкетонурия ауруында стандартты түрде саналатын РАН генінің мутациясы басқа елдердің популяциясымен салыстырғанда айырмашылығы жоғары. ФКУ науқастардың көпшілігі компаунд-гетерозиготалылар, оларды көбінесе R408W және R261Q, IVS12ntl мутациялары кездеседі. Бұдан басқа, РАН генінің 7 экзонында полиморфзимі анықталған, бұл полиморфизм РАН белогының функциялық өзгерісін туындатпайды. R408W және R261Q мутациялары дені сау қазақ отбасыларынан анықталмаған,бұл қазақ ұлтының популяциясында гетерозиготалы тасымалдаушылардың аз екендігін байқатады. Этникалық құрам жағынан Қазақстан Республикасында аурудың кездесу жиілігі 100 000 халыққа шаққанда 0,69 қазақ отбасында және орыстарда 1,56 құрады
Классикалық фенилкетонурия аутосомды-рецессивті жолмен тұқым қуалайды және 12 -хромосоманың ұзын иығында q22-q24 аймағында орналасқан фенилаланингидроксилаза генінің мутациясымен шақырылады. Белок кодтайтын тізбек 90кб және 13 экзоннан құралады. РАН генінде ауру тудыратын көптеген өзгерістер болады, оның ішінде миссенс (64%), сплайсинг (13%) және нонсенс (6%) және нейтральды мутация (6%). 20 –ға жуық миссенс- мутациялар СрG динуклеотидтерінің жоғарымутагенділігін тудырады. Қалған мутациялар делеция немесе инсерцияның әртүрлі типтерінен туындайды.
1 Blau N., van Spronsen F.J., Levy H.L. Phenylketonuria. Lancet. 2010; 376: 1417–1427
2 Baranov A.A., Borovik T.E., Ladodo K.S., Bushueva T.V., Maslova O.I., Kuzenkova L.M. et al. Spetsializirovannye produkty lechebnogo pitaniya dlya detei s fenilketonuriei. Metod. pis’mo [Specialized Health Products for Children with Phenylketonuria. Methodological Letter]. Moscow, 2012. 83 p.
3 Harding C.O., Blau N. Advances and challenges in phenylketonuria. J. Inherit. Metab. Dis. 2010; 33 (6): 645–648.
4 Оразгалиева М.Г. Анализ гена фенилаланингидроксилазы у больных фенилкетонурией и в популяциях республики казахстан // дис.канд.биол.наук. – Уфа. – 2005
5 Стамбеков С.Ж., Петухов В.Л. Молекулалық биология. Оқулық/ҚР. Новосибирск: Семей МУ, 2003. –216 бет.
6 Дети, Б. & Valle, Д. Генетика, биология и болезни. Анну. Rev. геномики Hum. Genet. 1, 1-19 (2000).
7 Хименес-Санчес, Г., Дети, Б. & Valle, Д. в метаболических и молекулярных основ наследственных заболеваний (ред Scriver, Cr, Beaudet, Al, Sly, WS & Валле, Д.) 167-174
8 Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, York,2001.
9 http://humbio.ru/humbio/har/00541c86.htm
10 Әбилаев С.А. Молекулалық биология және генетика. Шымкент.2008,544 с.
11 http://vmede.org/sait/?page=5&id=Genetika_stomat_yanushevish_2009&menu=Genetika_stomat_yanushevish_2009
2 Baranov A.A., Borovik T.E., Ladodo K.S., Bushueva T.V., Maslova O.I., Kuzenkova L.M. et al. Spetsializirovannye produkty lechebnogo pitaniya dlya detei s fenilketonuriei. Metod. pis’mo [Specialized Health Products for Children with Phenylketonuria. Methodological Letter]. Moscow, 2012. 83 p.
3 Harding C.O., Blau N. Advances and challenges in phenylketonuria. J. Inherit. Metab. Dis. 2010; 33 (6): 645–648.
4 Оразгалиева М.Г. Анализ гена фенилаланингидроксилазы у больных фенилкетонурией и в популяциях республики казахстан // дис.канд.биол.наук. – Уфа. – 2005
5 Стамбеков С.Ж., Петухов В.Л. Молекулалық биология. Оқулық/ҚР. Новосибирск: Семей МУ, 2003. –216 бет.
6 Дети, Б. & Valle, Д. Генетика, биология и болезни. Анну. Rev. геномики Hum. Genet. 1, 1-19 (2000).
7 Хименес-Санчес, Г., Дети, Б. & Valle, Д. в метаболических и молекулярных основ наследственных заболеваний (ред Scriver, Cr, Beaudet, Al, Sly, WS & Валле, Д.) 167-174
8 Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, York,2001.
9 http://humbio.ru/humbio/har/00541c86.htm
10 Әбилаев С.А. Молекулалық биология және генетика. Шымкент.2008,544 с.
11 http://vmede.org/sait/?page=5&id=Genetika_stomat_yanushevish_2009&menu=Genetika_stomat_yanushevish_2009
КІРІСПЕ
Адамның молекулярлы негізді тұқым қуалайтын ауруларын зерттеу және олардың әлем бойынша таралуы медициналық генетиканың және адам генетикасының актуальды мәселесі. Фенилкетонурия - фенилаланингидроксилаза ферментінің тұқымқуалаушылық арқылы жоқтығына негізделген ауыр аутосомды-рецессивті аурулардың кең тараған түрі . (РАН - фенилаланин гидроксилаза). Фенилаланиннің токсикалық әсері және жинақталуы есебінен және оның туындылары ұлпаларды, соның ішінде бас ми ұлпаларында жинақталуы арқылы көрінеді және ауру жоғары деңгейде ақыл есінің төмендігімен және ауыр психикалық көріністермен сипатталады. Фенилкетонурия фенилаланиннің алмасуының бірнеше генетикалық гетерогенді формаларының бұзылысын біріктіреді.
Әртүрлі елдердің денсаулық сақтау практикасына фенилкетонурияны енгізуі арқылы осы ауруды зерттеу және жиілігін есептеу мүмкін болып отыр. ФКУ жиілігі әртүрлі елдерде жалпылама скрининг нәтижесі бойынша орта есеппен 1:10000, бірақ популяция санына байланысты өзгеріп отырады: 1:2600 - ден 1:120000 дейінгі жаңа туған нәрестелерде. Фенилкетонурия жиілігі популяцияға байланысты өзгеріп отырады: Турцияда 1:4370 басталып, Жапонияда 1:80 500 дейін жетеді [1]. Негізінен фенилкетонурияның көп кездесетін түрі диетотерапиямен емделетін классикалық формасы. ВН4 тәуелді формасына жалпы гиперфенилаланин скринингы бойынша анықталған аурулардың 1-3% сай келеді екен [2, 3].
Қазақстанда фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі Березина мәліметтеріне сүйенсек, 1:6980 құрайды. Қазақстанда фенилкетонурия ауруында стандартты түрде саналатын РАН генінің мутациясы басқа елдердің популяциясымен салыстырғанда айырмашылығы жоғары. ФКУ науқастардың көпшілігі компаунд-гетерозиготалылар, оларды көбінесе R408W және R261Q, IVS12ntl мутациялары кездеседі. Бұдан басқа, РАН генінің 7 экзонында полиморфзимі анықталған, бұл полиморфизм РАН белогының функциялық өзгерісін туындатпайды. R408W және R261Q мутациялары дені сау қазақ отбасыларынан анықталмаған,бұл қазақ ұлтының популяциясында гетерозиготалы тасымалдаушылардың аз екендігін байқатады. Этникалық құрам жағынан Қазақстан Республикасында аурудың кездесу жиілігі 100 000 халыққа шаққанда 0,69 қазақ отбасында және орыстарда 1,56 құрады
Классикалық фенилкетонурия аутосомды-рецессивті жолмен тұқым қуалайды және 12 -хромосоманың ұзын иығында q22-q24 аймағында орналасқан фенилаланингидроксилаза генінің мутациясымен шақырылады. Белок кодтайтын тізбек 90кб және 13 экзоннан құралады. РАН генінде ауру тудыратын көптеген өзгерістер болады, оның ішінде миссенс (64%), сплайсинг (13%) және нонсенс (6%) және нейтральды мутация (6%). 20 - ға жуық миссенс- мутациялар СрG динуклеотидтерінің жоғарымутагенділігін тудырады. Қалған мутациялар делеция немесе инсерцияның әртүрлі типтерінен туындайды. Қазіргі кезде РАН генінің 490жуық әртүрлі мутациялары анықталған, кездесуі және жиілігі жоғары гетерогенділікпен сипатталады. [4].
Европалық популяцияда жоғары деңгейде таралған РАН генінің мутациясы миссенс-мутация R408W болып табылады. Генетикалық дефект 12 экзонда С (цитозин) - ның Т (тимин) - мен алмасуымен байланысты.
Бітіру жұмысының мақсаты. Алматы қаласындағы перзентханаларда туылған нәрестелерге фенилкетонурия ауруына неонатальды скрининг жүргізу.
Жұмыстың негізгі міндеттері:
1. Иммунофлуориметриялық талдаудың принциптерін игеру
2. Нәрестелердің қан құрамындағы фенилаланин аминқышқылының концентрациясын анықтау
3. Ретроспективті талдау жүргізу
Зерттеу жұмысының өзектілігі: Қазіргі кезде фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі жылдан жылға артуда, яғни фенилкетонурия ауруын нәресте кезінде жалпылама скрининг кезінде анықтау маңызды болып табылады. Егер адам организмінде фенилаланин аминқышқылының концентрациясы қалыпты мөлшерден (2 мгдл) жоғары болса, нәрестенің болашақта ақыл-есі дұрыс дамымайды. Сондықтан нәрестеден сәби кезінен фенилкетонурия ауруы анықталса, науқаста бала күнінен арнайы фенилаланин аминқышқылы жоқ диета түріне үйретіп, фенилаланин аминқышқылының концентрациясын қалыпты мөлшерден асырмау қажет. Егер нәрестеде жалпылама скрининг кезінде фенилкетонурия ауруы анықталмаса, нәрестенің келешекте дамуы бұзылып, ақыл ой кемістігі болады.
Ғылыми жаңалығы: Алматы қаласындағы перзентханаларда туылған нәрестелерге жалпылама неонатальды скрининг жүргізілді. Скрининг нәтижесінде Алматы қаласы бойынша фенилкетонурия ауруымен туылған нәрестелер анықталды. Ауру бойынша оң көрсеткіш берген нәрестелерден қайталама тесттер алынып, генетик мамандарына ұсынылды.
Анықталған нәрестелер бойынша Алматы қаласындағы фенилкетонурия ауруының жалпы кездесу жиілігі анықталды. Аурудың кездесу жиілігі Қазақстан бойынша төмен болып саналады. Сонымен қатар ауру анықталған нәрестелердің ұлты жағынан қазақ ұлтынан кездеспейтіндігі анықталды.
4.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.Адамның гендік аурулары
Гендік аурулар - гендік мутацияларға негізделген, клиникалық көрінісі жағынан әртүрлі аурулар тобы. Адамда генетикалық жолмен пайда болатын түрлі аурулар мен кемістіктердің саны жыл сайын артып отыр, соған байланысты тұқым қуалайтын патологияның жаңа түрлері белгілі болып отыр. Егер 2008 жылғы ОМІМ анықтамалығына сәйкес 4000 жуық тұқым аурулар тіркелсе, олардың 84% 1990 геннің мутациясына негізделген. [5]
Дүниеге келіп жатқан сәбилердің шамамен 5%-да генетикалық материалдың өзгеруіне байланысты болатын әртүрлікемістіктер кездеседі. Мұндай ауруларға әдетте тұқымқуалаудың үш типі сипатталған: аутосомды-доминантты, аутосомды-рецессивті, Х-пен тіркескен немесе голландрлі немесе У-пен тіркескен [6]
Моногенді аурулардың жалпы таралымы жаңа туған сәбилерге 10:1000, соның ішінде аутосомды-доминатты, аутосомды-рецессивті және Х-пен тіркескен тұқымқуалаудың түрлеріне 7:2, 5:0, 4 қатынастары сай келеді. Тұқым қуалайтын аурулардың моногендік түрлері Г.Мендель заңдарына сәйкес жүреді. Гендік аурулардың бір ерекшелігі олардың гетерогенділігінде. Ол аурудың фенотиптік көрінісі әртүрлі гендердегі мутацияға немесе бір геннің ішіндегі түрлі мутацияларға байланысты екендігін көрсетеді [7].
Моногенді аурулар - бір ғана гендік мутация негізіндегі этиологиясы бойынша ауру топтары. Дәл қазіргі күні моногендік аурулардың 5000 жуық нозологиялық бірліктерін анықтады. Ол жаңа туған сәбилердің 3-6% анықталған, ал құрылым бойынша 5 жасқа дейінгі балалардың 10-14% өлімге ұшырайды [8-9].
Гендік аурулар көбінесе зат алмасудың кемшілігіне байланысты көрінеді. Гендік аурулар Мендель заңдылығына сәйкес тұқым қуалайды. Бұл аурулар жаңадан немесе алдыңғы ұрпақтардан тұқымқуалайтын мутациялар болуы мүмкін. Мұндай жағдайда патологиялық гендер организмнің барлық клеткаларында кездеседі. Бірақ гендік мутациялар зиготаның бөлінуі кезінде әртүрлі сатысында бір ғана клеткадар туындайды, организм осы ген бойынша теңбілдікке ие болады. Бір клеткаларда осы геннің қалыпты аллелі қызмет етсе, енді бірінде мутантты аллельдер қызмет етеді. Егер мутация доминантты болса, онда сәйкес келетін клеткаларда фенотиптік көрініс береді және мутантты линияның туындауына себепші болады [10-11].
Гендік мутациялар - генетикалық құбылыстармен немесе хромосомалық өзгерістермен байланыссыз, кенеттен, секрімелі түрде болатын фенотиптік өзгерістерді, тек қана жекелеген гендердің құрылымында болатын ауытқушылықтармен түсіндіріледі. Ол хромосомалардың белгілі бір бөлігіндегі ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер тізбегінің өзгеруінің нәтижесі болып табылады. Гендік мутациялар доминантты, жартылай доминантты және рецессивті болып келуі мүмкін. Мутациялардың көпшілігі рецессивті болады. Рецессивті мутациялар гетерозиготалылар білінбегенімен, олар түрдің жеке дарабастарында оларға ешбір зиянсыз түрде ұзақ сақтала береді, ал болашақта тек гомозиготалы жағдайға ауысқанда ғана байқалады [12].
Гендік аурулар - клиникалық көрінісі жағынан ұқсас емес, гендік мутациялар негізіндегі аурулар тобы. Гендік аурулардың жалпы кездесу жиілігі адамдар популяциясында 2-4% құрайды. Гендік мутациялар адамдарда тұқымқуалайтын патологиялардың әртүрлі формасының себептері болады. Қызіргі кезде тұқымқуалайтын аурулардың 3000-ға жуық түрі белгілі. Гендік аурулардың ең жиі кездесетін түрі - ферментопатия [13].
Ферментопатия - белгілі ферменттің белсенділігінің бұзылуы нәтижесінде немесе болмау себебінен туындайтын патологиялық жағдайдың немесе аурулардың жалпы атауы. Бұл терминнің дамуына биологиялық және аналитикалық химияның жетістіктері үлкен үлес қосты, олар изофермент пен оның метаболиттерінің концентрациясын сұйықтықтарда және организм ұлпасында анықтауға мүмкіндік берді. Ал генетика саласы ферментопатияның себебін адамдардың тұқым қуалайтын аурулар картасын сызу арқылы анықтады [14].
Сонымен бірге гендік ауруларды құрылымдық, транспорттық және эмбриональды белоктар туындатуы мүмкін. Патологиялық мутациялар онтогенздің әртүрлі сатысында қалыптасуы мүмкін. Оның көп бөлшегі жатырішілік (25% тұқымқуалайтын патология) және пубертатты кезеңге (45%) дейін көрінеді. Патологиялық мутациялардың шамамен 25% пубертатты және бозбалалық кезеңде көрінеді, тек қана 10% моногенді аурулар 20 жастан асқанда дамиды [15].
Кез келген гендік аурудың біріншілік көрінісі мутантты аллельмен байланысты.
Гендік аурулардың негізгі сызбанұсқасы мынадай қатарды құрайды:
Мутантты аллель --өзгертілген біріншілік өнім -- клеткадағы биохимиялық процестердің тізбегі -- мүшелер -- организм [16]
Молекулалық деңгейде геннің мутациясы нәтижесінде келесіде варианттар мүмкін:
* Аномальды белоктың синтезі
* Гендік өнімнің шектен тыс өндірілуі
* Біріншілік өнімнің болмауы
* Біріншілік өнімнің қалыпты мөлшерден аз өндірілуі
Молекулалық деңгейде біріншілік тізбектерде аяқталмай, ары қарай клеткалық деңгейде жалғасын табады. Мутантты генге және аурудың түріне байланысты клетканың тек қана жеке бөліктеріне - лизосома, митохондрия, пероксисомаға, сонымен бірге адамның мүшелеріне әсері болуы мүмкін. Гендік аурулардың клиникалық көрінісі, ауырлығы және даму жылдамдығы организмдегі генотипке тәуелді, науқастың жасына, сыртқы орта жағдайларына (тамақтануына, стресстік жағдайларға, шаршауға) және басқа факторларға байланысты [17]
4.1 Гендік аурулардың тұқымқуалаушылығы
Гендік аурулардың төрт түрлі тұқым қуалау сипаты белгілі. Тұқым қуалау түріне байланысты оларды: аутосомды-доминантты, аутосомды-рецессивті және Х немесе У хромосомамен тіркескен жеп жіктеледі.
Тұқым қуалаудың доминантты-аутосомды түрінде мутантты ген аутосомамен байланысты, ол гомозиготалы (АА) және гетерозиготалы (Аа) жағдайда көрінеді. Бұл ауру аутосомды-рецессивті тұқымқуалауға қарағанда, гомологиялық хромосомаларды бір мутантты және бір қалыпты аллельге ие гетерозиготалыларда көрінеді. Анықтама бойынша, аутосомды-доминантты аурулар 44 аутосоманың бірінде орналасады, ауру ерлер мен әйелдерді зақымдайды. Мейоз кезеңінде хромосомалар тәуелсіз бөлінетіндіктен, гетерозиготалы науқастардың балаларында мутантты аллель 50% шамасында болады [18].
Әрбір науқастың ата-аналарының бірі осы аурудың түрі бойынша гетерозиготалы (басқа: ауру сперматозоидта немесе жұмыртқа клеткасында дамыған жаңа мутациямен шақырылады, ата-аналарында фенотиптік көрінісі болмаған мутантты аллельдің болуы)
Науқас балаларына 50% шамасында ауруды береді
Тек қана гомозиготалы сау балаларында ғана сау ұрпақ туылады;
Ерлер мен әйелдердің ауыру қатынасы теңдей, яғни ауру жыныс таңдамайды;
Кейбір жағдайларда аутосомды-доминатты ауру тұқымқуалау арқылы емес жаңа мутациялармен шақырылады. Мұндай мутациялардың көбінесе функцияны бұзбайды немесе рецессивті сондықтан фенотиптік көрініс бере алмайды. Тек қана кейбір мутациялар ғана доминантты. Жыныс клеткаларында болған мутацияның нәтижесіндегі науқастың балалары әдетте сау болып туылады, себебі мутация тек бір ғана клеткада немесе бірнеше клеткада ғана орын алған. Пролиферация ерекшеліктеріне байланысты мутация көбінесе кеш бөліну кезде ғана пайда болады. Одан бөлек, адас көптеген ұрпақ қалдырады, сондықтан оның балалары жаңа мутацияның тасымалдаушылары болуы екіталай [19].
Аутосомды-доминантты гендермен бақыланатын патологиялардың ерекшелігі доминантты белгінің көрініс беру деңгейі көпшілігінде әр адамда әртүрлі болып келуі мүмкін. Ол генотиптің жеке ерекшеліктері мен сыртқы факторлардың әсерлеріне байланысты болады. Бұл сырқаттың клиникалық белгісі аурудың әртүрлі деңгейде болатындығынан және тиісті симптомдардың өзгеріп отыратындығынан айқын көрінеді. Гендік аурулардың клиникалық белгісі және олардың ауыртпалығы мен жедел дамуы организм генотипінің ерекшеліктеріне, ауру адамның жасына, сыртқы орта жағдайларына т.б. факторларға байланысты болады.
Аутосомды-рецессивті тұқым қуалауда зерттелетін белгі тек қана ұрпақта ғана клиникалық көрініс береді, ал ата-аналарында ол фенотиптік көрініс байқалмайды. Мұндай аурулардың 1600 жуық түрі белгілі. Қалып аллельдің олуына байланысты мұның экспрессиясы мүмкін емес, сондықтан науқастар әдетте гомозиготалы жағдайда болады. Егер аурудың екі түрлі геннің экспрессиясымен анықталса, науқас екі рецессивті аллель бойынша дигетерозиготалы болуы мүмкін. Табиғат популяциясында летальды рецессивті гендер сирек кездеседі [20]
Аутосомды-рецессивті аурудың себептері тек қана гомозиготалыларда немесе аралас гетерозиготалыларда, яғни бір геннің екі аллелі бойынша өзгерген адамдарда көрінеді. Аутосомды-рецессивті аурулар әдетте фермент дефекттеріне негізделген, сирек - белок құрылымдарының ақауларына. Сондықтанда көбінесе зат алмасудың туа біткен бұзылысын осы аурулар қатарына жатқызады [21].
Тұқым қуалайтын аутосомды-рецессивті аурулардың пайда болу жиілігі, мутантты геннің ел арасына таралу деңгейіне тікелей байланысты. Мұндай аурулардың жиілігі әсіресе изоляттарда және қандас-туыс адамдардың некелесу пайызы жоғары халықтарда артып кетеді. Мұндай неке ұрпақ үшін зиянды болады. Мысалы, балалар арасындағы кем ақылдылық туыстық некелесуде басқаларға қарағанда 4 есе көп болады. Аутосомды-рецессивті түрде тұқым қуалайтын ауруларға орақ тәрізді - клеткалы анемия және бірқатар зат алмасуға байланысты аурулар - фенилкетонурия, галактоземия, альбинизм т.б. жатады. Жыныспен тіркесіп тұқым қуалайтын ауруларды анықтайтын мутантты ген Х немесе У хромосомада орналасады [22].
Х-пен тіркескен доминантты тұқым қуалауға мынадай белгілер тән: бұл аурумен еркектер де, әйелдер де ауырады, бірақ ауру әйелдер еркектерге қарағанда екі есе көп болады, ауру әрбір ұрпақ сайын қайталанып отырады; егер шешесі ауру болса ауру баланың туу мүмкіндігі оның жынысына қарамастан 50% тең болады, балалар тек егер ата-анасының біреуі ауру болса ғана ауырады [23].
Х-пен тіркескен доминантты тұқым қуалайтын жалпы 370 түрлі ауру белгілі. Аурудың аурылығы жынысқа тікелей байланысты. Аурудың толық формасы еркектерде көрінеді, себебі олар гені бойынша гетерозиготалы. Егер мутация рецессивті Х - хромосоманы қозғаса, онда гетерозиготалы әйелдер сау, бірақ олар осы ген бойынша тасымалдаушы, ал гомозиготалы жағдайда летальдылыққа алып келеді. Егер мутация доминантты Х - хромосоманы қозғаса, онда әйелдерді аурудың жеңіл формасымен ауырады. Аурудың маңызды ерекшелігі - әкеден балаға берілмейді, себебі ер бала әкесінің тек У хромосомасын алады [24].
Х-пен тіркескен ауруларды шақырушы гендер Х-хромосомада орналасқан, сондықтан мұндай аурулар әртүрлі жыныс иегерлерінде әртүрлі көрінеді. Әйелдерде Х-хромосомасы екеуболғандықтан, мутантты геннің көріннуі әртүрлі факторларға тәуелді: әйел мутантты ген бойынша гетерозиготалылығына немесе гомозиготалылығына, доминантты немесе рецессивті мутацияға. Қосымша фактор - аналық организм клеткасында Х-хромосомасының кездейсоқ инактивациясы. Еркектерде Х-хромосома біреу ғана, сондықтан оларда мутация көбінесе толығымен көрінеді, ол доминатты немесе рецессивті мутациялыққа байланысты емес.
Голландрлі немесе У-пен тіркескен тұқым қуалаудың түрі әкеден тек ұлдарына берілетінігімен сипатталады, ол ешқашанда қыздарына берілмейді. У-хромосомамен ер адамдарда аяқ башпайлары арасындағы тері жарғақтарын, аталық бездің дамуы, дененің, аяқ-қолдың және тістерінің өсу қарқыны, гипертрихоз т.б. тұқым қуалайды [25].
Жынысқа байланысты болып келетін аутосомды белгі келесі ұрпақтарда тек еркектерде, соның ішінде тек гетерозиготалыларда көрініс береді, алайда бұл белгі бойынша гетерозиготалы әйел өзі ауру болмағанымен оны ұлдарына бере алады.
Адамда болатын гендік ауруларға көптеген зат алмасу аурулары да жатады. Олар аминқышқылдары, көмірсулар, липидтер, стероидтар, пуриндер мен пиримидиндер, билирубиндер т.б. алмасуларының өзгеруіне байланысты болады. Мысал ретінде белгілі бір зат алмасу реакцияларының өзгеруіне байланысты болатын кейбір гендік ауруларды қарастырайық.
Аминқышқылдары алмасуының бұзылуына байланысты болатын тұқым қуалайтын гендік ауруларға фенилкетонурия, гистидинемия т.б. жатады. Фенилкетонурия жаңа туған 1000 сәбидің арасында біреуден кездеседі. Фенилкетонурияның бірнеше түрі болатындығы белгілі, олар аурудың қиындылығына қарай ажыратылады [26].
2.1 .2 Гендік аурулардың типтері
Фенилкетонурия ауруының негізінде фенилаланиннің тирозинге айналуының биохимиялық кезеңдерінің бірінің өзгеретіндігі жатады. Ол кезде организмде фенилаланин жинақталады да оның алмасуының жеңілдеу жолы бірінші орынға шығып, нәтижесінде фенилпируват пайда болады. Бірақ ол одан әрі қарай ешбір өзгеріске ұшырамастан баланың қаны мен ұлпаларына жинақталып организмді улайды, содан соң зәр арқылы сыртқа шығады. Фенилпирожүзім қышқылы нейротропты у болып табылады және ол орталық жүйке жүйесі аксондарының маңайында миелинді қабықшаның түзілуіне кедергі келтіреді. Ми ұлпалары дамуының өзгеруі үш жастан бастап балаларда кем ақылдылықтың болуына және жүйке қызметінің бұзылуына алып келеді. Бұл ауру аутосомды-рецессивті жолмен тұқым қуалайды, оған жауапты ген адамның 12-ші хромосомасында орналасқан [27].
Гистидинемия гистидаза ферменті синтезінің бұзылуына байланысты болады, ол гистидиннің улы зат болып есептелетін имидизолпирожүзім қышқылына айналуына алып келеді. Аурудың клиникалық белгісі психикалық жағынан дамудың баяулауы, неврологиялық тартылу, сөйлеу мен есту кемістігінің пайда болуы болып табылады. Тұқым қуалаудың аутосомды-рецессивті түріне жатады, гені 12-ші хромомсомада орналасқан.
Көмірсулар алмасуының бұзылуының нәтижесінде гликогендік ауру галактоземия т.б. пайда болады. Гликогендік ауру гликогеннің түзілуі мен ыдырауының бұзылуына байланысты. Гликоген глюкозадан ашығу кезінде пайда болады; қалыпты жағдайда ол қайтадан глюкозаға айналып организмге сіңіп кетеді. Ал бұл процесс бұзылған кезде адамда әртүрлі тұқым қуалайтын гликогеноздар дамиды [28].
1.2 Фенилкетонурия ауруы
1.2.1 Фенилкетонурия ауруының генетикасы
ФКУ - РАН генінің молекулярлы дефектісімен туындайтын кең таралған аутосомды-рецессивті ауру және ерте кезеңде адекватты емдеу қабылдамаған науқас адамда ақыл есінің төмендігімен сипатталады. ФКУ биохимиялық негізі фенилаланингидроксилаза ферментінің дефициті есебінен тирозинде L-фенилаланиннің қалыпты гидроксилденуінің бұзылуы, фенилаланиннің жиналуына және оның еруіне қосымша активтілік жол болып табылады. Фениалалнингидроксилазаның дефициті гиперфенилаланинемия болып табылады, ол өз кезегінде орталық нерв жүйесіне (ОНЖ) токсикалық әсер етеді және бас миының зақымдалуына алып келеді [29].
Ауру алғаш рет 1934жылы норвежск дәрігері Феллингпен сипатталған. 1938 жылы ол науқастың қанында және зәрінде ФА-нің құрамының жоғарылауын демонстрациялап аурудың биохимиялық маркерін теңестірді. 1953 жылы Джервис ФКУ науқастарының бауыр ұлпасында ФА тирозинге айналуы катализденбейді. Бұл ашылу ФКУ кезінде метаболитикалық дефектті орналастырумен қатар ФА гидроксилденуінің ары қарайғы СО2 мен суға дейінгі тотығуға керектігі анықталды. Пенроуз, Монро және Джервис шежіресін зерттеу барысында ФКУ аутосомды-рецессивті типте тұқымқуалайтынын анықтады. 1954 жылы Бикель, Геррард және Хикманс ФКУ-ды емдеудің алғашқы талдаулары барысында сынадай қорытындыға келді [30]. ФАді тағаммен бірге қабылдауды шектесе қандағы деңгейі қалыпқа келеді және науқастың психомоторлы дамуын жақсартады. Олар неонатальды кезеңде диетотерапияны енгізу арқылы емдеудің нәтижелі болады деп пайымдады.
60 жылдардың басында 1961 жылы Гатри қандағы ФА концентрациясын анықтау үшін микробиологиялық тест ойлап тапты және ол қолданыла бастағаннан кейін ФКУ жалпылама диагностикасын анықтау мүмкін болды. Осыдан кейін әлемнің әртүрлі елдерінде ФКУ ерте сатысында диагностикалау мақсатында және басқа да тұқымқуалайтын дефекттерді анықтау мақсатында он миллионға жуық жаңа туған нәрестелер тексерілген. Скринингті программалардың негізгі мақсаты - симптоматикалық кезеңге дейін диагнозды қою және мүшелер мен жүйелердің қызметінің бұзылысына дейін емдеуді тағайындау.
Еліміздің әдебиеттерінде ең алғаш рет ФКУ 1965 жылы сипатталған. [18]. Осыдан кейін ФКУ бойынша скрининг мәліметтері жарияланған, нәтижелер тұқымқуалайтын патология КСРО территориясында кең таралғандығын көрсетті. [31].
Қазіргі кезде ФКУ-ды диагностикалау мақсатында жаңа туған нәрестелерді жалпылама тексеру денсалық сақтауы жоғары деңгейлі елдердің көпшілігінде медициналық қызмет көрсетуге енгізілген. [32].
ФКУ-ға неонотальды скрининг ГФА (гиперфенилаланемия) - ның доброкачественный қатарын анықтауға мүмкіндік береді. Жаңа туған нәрестелерге скрининг жасау қызметі 35 жыл ішінде ФКУ популяциядағы жиілігін және геногеографиясын анықтауға мүмкіндік берді. ФКУ адам генетика популяциясында ақпартталған модельдердің бірі болды.
ФКУ-нің кең таралуы еуропеоидты нәсілдерде екені анықталды, бірақта олардың жиілігі әртүрлі аймақтарда және этникалық топтарда өзгереді. (кесте.1) [33-37].
Кесте 1 - Әлем елдеріндегі фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі.
Мемлекеттер
Фенилкетонурияның жиілігі
Ресей
1 : 7297
Түркия
1 : 4370
Жапония
1 : 80500
Ирландия
1 : 4500
Югославия
1 : 7300
Италия
1 : 12280
Грекия
1 : 18640
Қазақстан
1:6980
Австралия
1:9000
Австрия
1:12340
Бельгия
1:6000
Болгария
1:12000
Ұлыбритания
1:12000
Солтүстік Ирландия
1:10000
Шотландия
1:6000
Германия
1:7000
Грекия
1:24000
Израиль
1:19000
Қытай
1:16500
АҚШ
1:8000
Дания
1:9000
Канада
1:25000
Норвегия
1:15000
Адам организмінде фенилаланиннің метаболизмі және фенилаланингидроксилаза белогінің құрылымы
Фенилаланин - алмастырылмайтын аминқышқылы, тирозиннің биосинтезі үшін алғышарт болып табылады, ол өз кезегінде катехоламиндердің және тиероидты гормондардың биосинтезі үшін алғышарт болып табылады. Фенилаланин метаболизмінің алғашқы сатысы - тирозин түзіліп оның гидроксилденуі. Бауырда фенилаланиннің гидроксилденуі үшін кем дегенде екі белокты фактор қажет. [Mitoma, 2001]. Бұл факторлар фенилалалнингидроксилаза (РАН) және дигидроптеридинредуктаза (DHPR) ферменті ретінде анықталды. Келесі зерттеулер нәтижесі бойынша, фенилаланин гидроксилденуі күрделі процесс, бұл процесске кем дегенде 6 түрлі фермент және олардың кофакторлары қатысады. Фа гидроксилденуінің лимитті реакциясы - L-фенилаланиннің L-тирозинге дейінгі тотығуы фенилаланингидроксилаза ферментімен катализденеді. Осыған байланысты молекулалық оттектің бір атомы тирозин түзіп фенилаланинге қосылады, ал келесі екінші атомы су молекуласын түзеді. Осыған байланысты РАН аралас қызметті оксигеназа болып табылады. L-фенилаланиннен және молекулалық оттектің басқасына РАН гидроксилдену реакциясы тетрагидробиоптерин (ВН4) кофакторының болуын талап етеді. Фенилаланиннің птеридинді кофакторы 4α-карбинол аминге дейін тотығады. Оның регенерациясы екі сатыда жүзеге асырылады. Алдымен 4α-карбиноламин хиноидты дигидробиоптеринге айналады және 4α-карбиноламин дегидратазаның қатысуымен суға айналады. Бұл фермент фенилаланингидроксилазаны стимулдайтын белок ретінде танылған. Кейіннен, дегидратация реакциясына қатысуымен қатар, бұл белок фенилалалнингидроксилазаны стимулдайды. [38]
Адамның фенилаланингидроксилаза ферменті 3 түрлі негізгі доменнен тұрады: негізгі каталитикалық домені (143-410 аминқышқыл қалдықтары), тетрамерлейтін домен (411-512 аминқышқыл қалдықтары) және реттеуші домен (1-142 аминқышқылдық қалдықтар).
Қызметтік жағынан белсенді фенилаланингидроксилаза тетрамерлі және димерлі формалармен тең қатынастағы гомоолимер. [Hufton et al, 2005] . рН төмендеуі сонымен қатар L-фенилаланиннің қосылуы белоктың тетрамерлі жағына қарай теңесуіне алып келеді [39].
Адамның фенилаланингидроксилаза гені
Комплементарлы ДНҚ-ны клондау мақсатымен егеуқұйрықтың бауырының РАН белогі бөлініп алынды және осы белокқа моноклональды антиденелер алынды. Егеуқұйрықтың бауырынан аРНҚ РАН бөліп алу үшін полисомды иммунопреципитация әдісі қолданылды. Ары қарай кері транскрипция көмегімен бөлінген аРНҚ-дан кДНҚ алынды. Клондаудан кейінгі олардың ішіндегі ең үлкені РАН247 мен белгіленгені оның ұзындығы 2448 п.н. ол 223 позициядан басталып 1579 позициямен аяқталады ( Сурет 1 ) [40].
452 аминқышқыл
ATG (223) TAA (1579)
2448 п.о.
Сурет 1 - һРАН247 адамның РАН кДНҚ клонының сызбанұсқасы.
Бұл ашық шеңбер 452 аминқышқылдан және шамамен алғанда молекулярлы салмағы 51,862 кДа құрайды. [Kwock et al, 2001]. Молекулярлы генетиканың әдістерін қолданғанға дейін РАН генін кодтайтын гендер саны белгісіз болған. Адам-егеуқұйрықтан алынған гибридті клеткадан бөлініп алынған РАН генін геномды ДНҚ Саузерн гибридизациясы бойынша орналастырды. Гибридизацияға зонд негізінде адамның РАН кДНҚ-сын қолданды. Ген 12 хромосоманың ұзын иығына q22-q24 аймағына локализденді. (2-сурет) Саузерн гибридизациясының көмегімен адамның РАН генінің құрылымдық бірлігі анықталды. Адамның гендер құрамынан кДНҚ-ның гибридизациясымен РАН генін басып кететін 4 клон алынды. Клонды картирлеу адамның РАН гені шамамен 10500 п.н. мөлшерді құрайтынын және ол 57-ден 892 п.о. ұзындықтағы әртүрлі көлемдегі интрондармен бөлінген 13 экзоннан тұратынын анықтауға мүмкіндік берді. [Dilella et al, 2004]. 6-13 экзондар жинақы түрде орналасқан және қысқа интрондармен бөлінген. РАН гені шамамен 2,4 т.п.о. мөлшердегі аРНҚ түзу арқылы гепотоциттерде транспортталады. РАН генінің интрондары канондық GT және AG динуклеотидтерімен бастылып аяқталады. Әрбір интронның соңғы 17 нуклеотид 3' соңы тек қана бір AG динуклеотидтен құралады және пиримидиндерге бай. [1]
VNTR
STR
10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 13
Cурет 2 - РАН генінің сызбанұсқалық моделі. Сандармен экзондар белгіленген. STR - микросателитті қайталама тандемдерінің локализациясы бөлімі. VNTR - минисателитті қайталама тандемдерінің локализациясы бөлімі
РАН генінің мутациясы
1988 жылы Scriver өзінің авторларымен бірге әртүрлі фенотиптік көрініс негізінде РАН генінің жетіспеушілігі, молекулярлық деңгейдегі гетерогенділігі жатқанын айтты. РАН генінің мутациясын зерттеу қазіргі күні осы геннің 490 түрлі мутациясын анықтады [41]. РАН генінің көптеген өзгерістері бірнуклеотидті алмастырулар, оның ішіне миссенс (61,9%), нонсенс (5,3%) мутацияларын, спалайсинг және нейтралды полиморфизмдерде кіреді [42]. Шамамен 20 миссенс мутацияларын жоғарымутагенді СрG динуклеотидтері шақырады. Ал қалған мутациялар делеция немесе инсерцияның әртүрлі типтерінің нәтижесінде туындайды.
Сурет 3 - Фенилкетонуриямен ауыратын адамдардағы РАН гені мутациясының таралуы [43].
Миссенс мутация ферментінің аминқышқыл қалдықтарының зақымдалуы және аздаған аминқышқылдардың делециясын бес топқа жіктеледі: 1)белсенді ортаның аминқылдары мутациясы ; 2) белоктың құрылымына жауапты аминқышқылдардың мутациясы; 3) мономердегі домен аралық мутация; 4) N- соңғы автореттеуші тізбекпен байланысқан аминқышқылдардың мутациясы; 5) димердің немесе тетрамердің өзара қарым-қатынасына жауапты аминқышқылдардың мутациясы [44].
Бірінші топқа аминқышқылдарды қоздырушы яғни белсенді ортаны түзе отырып, кофактордың темір атомымен байланысуына немесе субстратқа және ферменттің каталитикалық белсенділігіне жауап беретін мутациялар жатады. Ереже бойынша айтарлықтай РАН ферменттік белсенділігін төмендетіп олар классикалық фенилкетонурияға алып келеді. Мысалы: оңтүстікевропалық елдерде жиі кездесетін Р218 L мутациясы гиперфенилаланиннен ауыр фенилкетонурияға вариацияланатын фенотиптік көрініске алып келеді. Пролин аминқышқылы темір атомының ішінде орналасыып белсенді орталық формасын түзуге қатысады. Пролиннің ригидті лейцинге ауыстыру ферменттің белсенділігін 1% -ға дейін төмендетіп белсенді орталықтың конформациясын өзгертеді.
Екінші топқа негізінен реттеуші және каталитикалық домендерді түзуші аминқышқылдарды қоздырушы мутациялар жатады. Бір аминқышқылын басқасына ауыстыру доменнің құрылымының бұзылысына алып келеді және гиперфенилаланиннің немесе фенилкетонурияның әртүрлі типіне алып келеді. Аргинин-158 глутамин-280-нің тұзды көпіршесімен және тирозин-268-дің сутекті байланысымен байланысқан, бұл екі байланыста белсенді орталықтың формасын сақтауға керек. Сондықтан аргининді глутаминге немесе триптофанға алмастыру (R158Q және R158W )белсенді ортаның құрылымына айтарлықтай зақым келтіреді. R158Q мутациясы РАН белсенділігін 90% дейін төмендетуге алып келеді. Аргинин-252 аспарагин қышқылымен тұзды көпір түзеді және аланин-313 карбониль қышқылымен сутекті байлыныс түзіп каталитикалық доменнің төзімді құрылымын қалыптастырады. Аргининді басқа аминқышқылға алмастыру каталитикалық доменнің тұрақтылығын бұзады және сонымен бірге ферменттің белсенділігін төмендетеді [45]
Мутацияның үшінші тобы ферменттің толық құрылымын және олардың арасындағы өзара байланысты бұзатын аминқышқыл қалдықтарының әртүрлі домендерімен байланыстарды қоздырады. R408W мутациясы ФКУ-дың қатаң метаболикалық фенотипіне алып келеді және ферменттің белсенділігін 1-2,7% дейін төмендетеді, яғни аргинин-408-дің көлемді триптофанға алмасуы тетрамеризация және каталитикалық доменді бірге ұстап тұратын сутектібайланысты торды өзгертеді [46].
Төртінші топ мутациялары N-терминалды автореттеуші тізбекпен байланысты бұзыды, белсенді орталықтың жұмысқа қабілеттілігін төмендетеді. Мысалы, тирозин-377 N-терминалды автореттеуші тізбекпен каталитикалық доменді байланысқа түсіреді және серин-23-тің реттеуші доменімен және триптофан-326-мен сутекті байланыс арқылы байланысады. Бұл субстраттың белсенді орталықтың реттелуі үшін маңызды. Ү377С мутациясы белсенді орталықтың жұмысын зақымдай отырып осы маңызды сутекті байланыстарды бұзады [47].
Бесінші топтың мутациялары ферменттің құрылымын бұзады және оның белсенділігін төмендетеді РАН-тағы тетрамердегі мономерлерді немесе димерлердің өзара қарым-қатынасын бұзады. R297H және R297C мутациялары димердің тұрақтылығын бұзатын және осының нәтижесінде РАН тұрақсыздық қалыптасады да сутектік байланыс бұзылуына алып келеді [48].
1.2.2 ФКУ ауруының классификациясы
Қазіргі кезде ФКУ классификациясы бойынша әртүрлі пікірталастар өткізіліп жатыр. Геном бойынша түсіндірілуіне дейін аурудың ауырлығы және зақымдалу деңгейі қандағы фенилаланиннің мөлшеріне тәуелді, сонымен қатар ферменттің белсенділігімен тығыз байланысты деп есептелінді. Осындай қорытынды негізінде гиперфеиналалнинемия классификация қатары ұсынылды. Бірақ фенилаланин мқлшері бірдей ауру адамдарда аурудың клиникалық көрінісі және терапевтикалық нәтижесі әртүрлі. Сондықтан ФКУ классификациясын шартты деп атауға болады [49].
Медико-генетикалық кеңесте ФКУ классификациясының C.R. Scriver және S. Kaufman (2001) ұсынған шартты классификациясы қабылданған.
ФКУ классикалық түрі (І тип, фенилаланингидроксилазаның жетіспеушілігі) - фенилаланиннің мөлшері 20 мгдл жоғары (1200мкмольл).
ФКУ орташа түрі - фенилаланиннің деңгейі 10,1 - 20 мгдл (600 - 1200мкмольл), сонымен қатар фенилаланиннің деңгейі 8,1 - 10 мгдл, егер баланың қанында қалыпты физиологиялық белок рационында тұрақты болса.
Гиперфенилаланин жеңіл түрі - фенилаланиннің деңгейі 2,1 - 8,0 мгдл (126 - 480 мкмольл). Гиперфенилаланин формасы әдетте арнайы емделуді қажет етпейді, бірақ мұндай балалар өмірінің алғашқы жылдары дәрігердің бақылауында болып, ай сайын қандағы фенилаланин мөлшерін бақылып тұруы қажет (кесте 2) [50].
Кесте 2 - Фенилаланингидроксилаза жетіспеушілігіне негізделген фенилкетонурия классификациясы.
Аурудың түрі
Қан сарысуындағы фенилаланиннің мөлшері
мкмольл
мгдл
Дені сау балалар
0-120
0-2
Жеңіл гиперфенилаланинемия (ГФА)
120-600
2-10
Жеңіл фенилкетонурия
600-900
10-15
Орташа ауыр формадағы феникетонурия
900-1200
15-20
Классикалық формадағы феникетонурия
1200
20
Примаптеринурия - балаларда жеңіл гиперфенилаланинемиямен болатын атиптік фенилкетонурия, зәрде көп мөлшерде примаптерин болады және оның туындылары, ал егер қалыпты концентрацияда жұлынның нейромедиаторлы метаболиттер сұйықтығында кездеседі. Қазіргі кезге дейін энзимдік нәтижесі анықталмаған.
Аналық фенилкетонурия - әйелдердің арасындағы интеллекттің төменделуімен сипатталады, бұл фенилкетонуриямен ауыратын және жасөспірім кезінде арнайыланған диетаны қолданбаған әйелдерде кездеседі. Аналық фенилкетонурияның патогенезі толығымен зерттелмеген, бірақ келесі ұрпақта тұрақты түрде фенилаланиннің интоксикациясы және оның метаболизм өнімдерінің болмауы болжамдалған [51-53].
Гиперфенилаланиннің транзиторлы формасы нәрестелік кезеңде ғана болады. Нәрестелік кезеңде уақытша фенилаланин аминқышқылының мөлшерінің жоғарылауы, бұл көп жағдайда нәрестенің ферментативті жүйесінің толық дамымауына негізделген. Қан сарысуындағы фенилаланин мөлшерінің жоғарылауы тирозинемиялық жағдайға алып келуі мүмкін. Мұндай жағдайдың туындауына алдын-ала туылу және ананың жүктілік мерзімінде белокты заттарды көп қолдануына байланысты туындайды.
Негізінен жалпы аналық фенилкетонурияның патогенезі фенилкетонурияның басқа формаларымен ұқсас келеді. Ананың құрсағындағы фенилаланиннің мөлшерін ұрықпен теңестіреді. Осы аминқышқылдың мөлшері ананың фенилаланин мөлшеріненде аса жоғары болады [54].
1.2.3. Фенилкетонурияның клиникалық сипаттамалары
Жаңа туған сәбилердің өмірінің алғашқы айларында ФКУ-дың кез келген түрінің ешқандай клиникалық белгілері байқалмайды. Классикалық ФКУ-дың ерте белгілері жоғары қозғыштық және қозғалу жағынан гипербелсенділік, көгергеннің иісі шығатын зәр және тердің иісімен сипатталады. Әсіресе ерте жастағы балалардың миы метаболизм өзгерісіне сезімтал болып келеді, сондықтан аурудың негізгі белгілері әлсіздік болып саналады. Сонымен қатар классикалық фенилкетонурия рецессивті көрініс береді, яғни фенилаланингидроксилазаның фенилаланинді тирозинге дейін өндіре алмауы. Конверсия ( өндіру ) - химиялық реакция, аминқышқылдардың қасиетін өзгертіп қайта өндіру процесі. Осының нәтижесінде организмде фенилаланиннің және оның қалыпты жағдайдан ауытқыған өнімдерінің ( фенилсірке, фенилпирожүзім, фенилсүт қышқылы ) жинақталуы жүреді [55].
Көптеген фенилкетонуриямен ауыратын науқастарда психикалық бұзылыстар: аутизм, субстроп немесе қозу байқалады. Сонымен қатар фенилкетонурия кезінде қыртыс және қыртысасты бөлімдері, яғни сөйлеудің моторлы бұзылыстары көрінеді.
Фенилкетонурия кезінде дірілдеу әлсіздіктен кейінгі екінші орынды алатын симтомдардың бірі. Шамамен фенилкетонуриямен ауыратын балалардың 13 эпилептикалық талмалармен азап шегеді. Көптеген фенилкетонуриямен ауыратын балалар - сары шашты ашық түсті көк көзді, яғни ауру балалар терінің пигментациясынан айырылған. Сонымен бірге тері қыртыстарының экзем түріде және дерматит түрінде бұзылыстары болады.
Фенилкетонурияның клиникалық полиморфизмі және генетикалық гетерогенділігіне фенилаланин-4-гидроксилаза молекуласының мутационды өзгерістері әсер етеді, яғни молекулалы аномалиямен және бұзылыстардың ауырлығы арасында нақтыланған байланыс болады. Сонымен, мысалы қытай популяциясында R408Q мутациясы гомозиготалы жағдайда жеңіл клиникалық формада кездеседі, ал сол популяцияда R408W және F299C мутациясы аурудың ауыр формасына алып келеді [56]. Әдебиеттік мәліметтерге сүйенсек, мутациясы бойынша гомозиготалылар аурудың ауыр формасын туындатады, бірақ ешқандай клиникалық белгісіз, бұл тек қана кейібр жеке тұлғаларда ғана кездесетін құбылыс. Мысалы, Superti-Furga et.fl. 2003 жылы және Kleiman 2005 жылы R261Q мутациясы бойынша фенилаланин аминқышқылының мөлшері жоғары, бірақ ешқандай клиникалық көріністері жоқ әйел адамдарды анықтады. Алайда осы гомозиготалы мутациясы бар әйелдердің балаларында фенилкетонурия ауруы бойынша ауыр клиникалық көріністер байқалған [57].
Фенилаланингидроксилаза жетіспеушілігі кезінде гиперфенилаланиннің клиникалық фенотипі және биохимиялық гетерогенділігі аурудың көптеген түрлерінде көрінеді.
Фенилкетонуриямен ауыратын нәрестелер гендік мутацияның гомозиготалы тасымалдаушылары, яғни фенилаланингидроксилаза ферментін синтездеуші ген бойынша және ферилаланин аминқышқылының алмаусына жауап беретін геннің тасымалдаушылары болып табылады. Аталған ферменттің белсенділігі бұзылғаннан кейін фенилаланин концентрациясы қан құрамында және көптеген мүшелерде жылдам жоғарылайды. Айта кететін жайт, осы аминқышқылдың бас миында жинақталуы ми қатпарларындағы нерв талшықтарының өліміне және интоксикациясына алып келеді [58].
Классикалық фенилкетонурияға гиперфенилаланині бар жеке тұлғалар жатады, нақтырақ айтсақ, қан құрамында фениаланин мөлшері 1200 μМ жоғары және фенилаланинсіз диеталық емдеусіз аурудың ауыр түрі басталу қауіпі бар емделушілер жатады. Классикалық ффенилкетонурияның өзі ауыр және же-ден ңіл формалы болып екіге бөлінеді. Қан құрамындағы фенилаланин мөлшері 800-ден 1200 μМ жететін емделушілер жеңіл формасына жатады. Бұл жеке тұлғалар әлі де арнайы диетаны қажет етпейді, бірақ оларға құрамында фенилаланин аминқышқыл бар тағамдарды көп қолдануға болмайды. Ал гиперфениаланемиямен ауыратын емделушілердің қан құрамында фенилаланин аминқышқылының мөлшері 250-ден 800 μМ жетеді және олар диеталық терапиясыз ешқандай клиникалық қалыпты жағдайда болады. [59].
Классикалық фенилкетонурия (І типті фенилкетонруия). Аурудың манифестациясы өмірінің алғашқы жылдарында әдетте 2-6 ай кезінде көрінеді. Аурудың алғашқы көріністері баланың әлсіздігі, қоршаған ортаға деген қызығушылығының төмендігі, кей жағдайда жоғары деңгейде тітіркенгіштік, тынышталмау, бұлшықет тонусының бұзылуы, талмалар, аллергиялық дерматиттің белгілері. Нақты түрде статикомоторлы және психосөйлеу кештетеді, микроцефалия және гироцефалияның түзілуі мүмкін. Фенотиптік ерекшеліктеріне терінің гипопигментациясы, шаштың пигментациясы, көздің сыртқы мөлдір қабығының гипопигментациясы тән. Науқастың зәрінен өзіне тән тышқандық иісі болады [60].
Фенилкетонурияның клиникалық көріністерінде маңызды орынды эпилептикалық талмалар алады. Бұл талма науқастардың тең жартысында кездеседі және кей жағдайда аурудың алғашқы белгісі ретінде қызмет атқарады. Талмалар тұрақты мінещге ие және антиконвулсантты терапияға нашар беріледі. Арнайы емдеу болмаған жағдайда ауру жай өсе береді. Психологиялық статустың болуын ойнау және белгілі бір затқа деген қызығушылықтың болмауына байланысты бұзылады.
Егер балада гиперфенилаланемия нәресте кезінде неоталтды скрининг арқылы анықталса және ол бала диетаға толығымен отырса, онда неврологиялық статустың бұзылуы байқалады [61]
ІІ типті фенилкетонурия өмірінің алғашқы жылдарында ақ анқыталады. Клиникалық көріністерне психомоторлы дамудың бұзылысы, жоғарылаған тітіркену, ашушаңдық, гипотония, спастикалық тетрапарез, эпилепсия, микроцефалия, лихорадка жатады. Фенилкетонyрияның ІІ типтегі формасының ерекшелігі нейрондардың өлімі, орталық қыртыстағы, ақ заттағы, базальды ганглилерде және таламустағы васкуляризация және калицификаиция байланысты, сонымен қатар фолаттардың метаболизмі бұзылады. Егер ауру өршіге берсе бала 2-3 жасында өлімге душар болады[62].
ІІІ типті фенилкетонурия. Пирувоилтетрагидроптеринсинтетазаны ң жетіспеушілігі негізі көрінісі болып табылады, бұл базальды ганглийде доаминнің жетіспеушілігіне алып келеді. Экстрапирамиданың жетіспеушілігі постуральды тұрақсыздыққа, гипокинезияға, гиперсаливацияға, жұту процестерінің бұзылысына алып келеді. 6-пирувоилтетрагидроптеринсинтетазы ның екі түрлі фенотиптік жетіспеушілігі бар. Ең көп кездесетіні ауыр орталық формасы (80%) бұл форма арқы сұйықтығындағы биогенді аминдердің жылдам түсіп кетуімен байланыст, екінші түрі бірыңғай, перифериялық формасы қалыпты мөлшердегі медиаторлармен және бірыңғай ГФА мен байланысты [63].
ФА мөлшерін ерте кезден төмендету ауыр жағдайларға алып келуі мүмкін, егер диетотерапия бойынша ұсыныстарды дұрыс сақтамаған жағдайда, интеллекттің төменгі коэффициенті, сөйлеу процесінің кешеуілдеуі, есте сақтау қабілетінің бұзылуы, назар аудару және мңнез құлықтың бұзылыстары болады.
Ересек науқастар диетаны толығымен ұстамаған жағдайда неврологиялық және психологиялық жағдайдың өзгерістері туындауы мүмкін. Егер науқас арнайыланған фенилаланинсіз аминоқышқылды қоспаларды қолданбай тек қана жоғарыбелокты заттарды тыюмен ғана шектелсе, онда науқаста дәрумендер бойынша, микро және макроэлементтердің жетіспеушілігі болады.
ФКУ-мен ауыратын жүкті әйелдер жүктілік мерзімінде арнайы фенилаланинсіз диетаны сақтамаған жағдайда болашақ балада ақыл есінің төмендігі және жүрек кемістігінің болуы сияқты ауыр клиникалық көріністер байқалады. Мұндай клиникалық көріністер болмау үшін фенилкетонуриямен науқастанған ана ұрықтануға дейінгі мерзімде жіне жүктілік мерзімінде қатаң түрде фенилаланинсіз диетаны сақтай білгені дұрыс [64].
1.2.4 ФКУ кезіндегі зат алмасудың бұзылуы
Адам организміне түсетін белокты тағамдардың 5-тен 8 % дейінгісі фенилаланин аминқышылынан тұрады. Қалыпты жағдайда фенилаланин аминқышқылының аз бөлігі сол белокты өндіру үшін қолданылады, ал қалған көп бөлігі басқа аминқышқылына - тирозинге айналады. Бір күндік ең аз қолданылатын фенилаланин мөлшері: балаларда 90 мгкг бір күнде, әйелдерде 0,22г, ал ерлерде 0,3-1,1г құрайды [65].
Фенилкетонуриямен ауыратын науқастарда фенилаланиннің тирозинге айналуында бұзылыстар болады, фенилаланин аминқышқылының мөлшері организмде сұйық ортада он есе ұлғаяды да, ал тирозин концентрациясы керісінше сонша есе төмендейді. Фенилкетонуриямен ауыратын науқастарда фенилаланин аминқышқылының негізгі айналу жолы оынң фенилпирожүзім қышқылына трансаминделуі және декарбоксилаза және трансаминаза ферменттерінің қатысуымен фенилэтиламинге декарбоксилденуі. Науқастың организмінде фенилаланин аминқышқылының жинақталуы екіншілік зат алмасу поцестерінің бұзылысына алып келеді, біріншіден, тирозин және триптофанның бұзылысы туындайды. Тирозин организмдегі белоктардың қалыптасуына жауап береді, яғни меланин, норадреналин, адреналин, тироксиннің негізі ретінде қызмет атқарады.
Фенилкетонурия кезінде ми ұлпаларының және ақыл есінің кемістігі жағынан бұзылыстары әлі нақты анықталмаған. Ақыл есінің кемістігі жағынан көп функционалды процестің әсерінен болады деген болжам бар. Бауырда фенилаланингидроксилаза ферментінің жоқтығынан фенилаланиннің тирозинге қалыпты айналмауына кедергі жасайды. Сондықтан фенилаланин тек қана белок синтезі кезінде қолданылады, ал қалған қалдықтары бауыр клеткаларында жинақталады да қан айналымына түседі, ол жерде фенилаланин аминқышқлының қалдықтары ми ұлпаларына токсинді болып табылады. Бүйрек фенилаланин аминқышқылының көп мөлшерінің реабсорбциясын жүзеге асыра алмағандықтан ол сыртқа зәрмен бірге шығады. Осы фенолкетонның зәрде болуына байланысты ауруға фенилкетонурия деген атау берілген. [66]
1.2.5 ФКУ-дың биохимиялық диагностикасы
Фенилкетонурия ауруының диагнозын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Адамның молекулярлы негізді тұқым қуалайтын ауруларын зерттеу және олардың әлем бойынша таралуы медициналық генетиканың және адам генетикасының актуальды мәселесі. Фенилкетонурия - фенилаланингидроксилаза ферментінің тұқымқуалаушылық арқылы жоқтығына негізделген ауыр аутосомды-рецессивті аурулардың кең тараған түрі . (РАН - фенилаланин гидроксилаза). Фенилаланиннің токсикалық әсері және жинақталуы есебінен және оның туындылары ұлпаларды, соның ішінде бас ми ұлпаларында жинақталуы арқылы көрінеді және ауру жоғары деңгейде ақыл есінің төмендігімен және ауыр психикалық көріністермен сипатталады. Фенилкетонурия фенилаланиннің алмасуының бірнеше генетикалық гетерогенді формаларының бұзылысын біріктіреді.
Әртүрлі елдердің денсаулық сақтау практикасына фенилкетонурияны енгізуі арқылы осы ауруды зерттеу және жиілігін есептеу мүмкін болып отыр. ФКУ жиілігі әртүрлі елдерде жалпылама скрининг нәтижесі бойынша орта есеппен 1:10000, бірақ популяция санына байланысты өзгеріп отырады: 1:2600 - ден 1:120000 дейінгі жаңа туған нәрестелерде. Фенилкетонурия жиілігі популяцияға байланысты өзгеріп отырады: Турцияда 1:4370 басталып, Жапонияда 1:80 500 дейін жетеді [1]. Негізінен фенилкетонурияның көп кездесетін түрі диетотерапиямен емделетін классикалық формасы. ВН4 тәуелді формасына жалпы гиперфенилаланин скринингы бойынша анықталған аурулардың 1-3% сай келеді екен [2, 3].
Қазақстанда фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі Березина мәліметтеріне сүйенсек, 1:6980 құрайды. Қазақстанда фенилкетонурия ауруында стандартты түрде саналатын РАН генінің мутациясы басқа елдердің популяциясымен салыстырғанда айырмашылығы жоғары. ФКУ науқастардың көпшілігі компаунд-гетерозиготалылар, оларды көбінесе R408W және R261Q, IVS12ntl мутациялары кездеседі. Бұдан басқа, РАН генінің 7 экзонында полиморфзимі анықталған, бұл полиморфизм РАН белогының функциялық өзгерісін туындатпайды. R408W және R261Q мутациялары дені сау қазақ отбасыларынан анықталмаған,бұл қазақ ұлтының популяциясында гетерозиготалы тасымалдаушылардың аз екендігін байқатады. Этникалық құрам жағынан Қазақстан Республикасында аурудың кездесу жиілігі 100 000 халыққа шаққанда 0,69 қазақ отбасында және орыстарда 1,56 құрады
Классикалық фенилкетонурия аутосомды-рецессивті жолмен тұқым қуалайды және 12 -хромосоманың ұзын иығында q22-q24 аймағында орналасқан фенилаланингидроксилаза генінің мутациясымен шақырылады. Белок кодтайтын тізбек 90кб және 13 экзоннан құралады. РАН генінде ауру тудыратын көптеген өзгерістер болады, оның ішінде миссенс (64%), сплайсинг (13%) және нонсенс (6%) және нейтральды мутация (6%). 20 - ға жуық миссенс- мутациялар СрG динуклеотидтерінің жоғарымутагенділігін тудырады. Қалған мутациялар делеция немесе инсерцияның әртүрлі типтерінен туындайды. Қазіргі кезде РАН генінің 490жуық әртүрлі мутациялары анықталған, кездесуі және жиілігі жоғары гетерогенділікпен сипатталады. [4].
Европалық популяцияда жоғары деңгейде таралған РАН генінің мутациясы миссенс-мутация R408W болып табылады. Генетикалық дефект 12 экзонда С (цитозин) - ның Т (тимин) - мен алмасуымен байланысты.
Бітіру жұмысының мақсаты. Алматы қаласындағы перзентханаларда туылған нәрестелерге фенилкетонурия ауруына неонатальды скрининг жүргізу.
Жұмыстың негізгі міндеттері:
1. Иммунофлуориметриялық талдаудың принциптерін игеру
2. Нәрестелердің қан құрамындағы фенилаланин аминқышқылының концентрациясын анықтау
3. Ретроспективті талдау жүргізу
Зерттеу жұмысының өзектілігі: Қазіргі кезде фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі жылдан жылға артуда, яғни фенилкетонурия ауруын нәресте кезінде жалпылама скрининг кезінде анықтау маңызды болып табылады. Егер адам организмінде фенилаланин аминқышқылының концентрациясы қалыпты мөлшерден (2 мгдл) жоғары болса, нәрестенің болашақта ақыл-есі дұрыс дамымайды. Сондықтан нәрестеден сәби кезінен фенилкетонурия ауруы анықталса, науқаста бала күнінен арнайы фенилаланин аминқышқылы жоқ диета түріне үйретіп, фенилаланин аминқышқылының концентрациясын қалыпты мөлшерден асырмау қажет. Егер нәрестеде жалпылама скрининг кезінде фенилкетонурия ауруы анықталмаса, нәрестенің келешекте дамуы бұзылып, ақыл ой кемістігі болады.
Ғылыми жаңалығы: Алматы қаласындағы перзентханаларда туылған нәрестелерге жалпылама неонатальды скрининг жүргізілді. Скрининг нәтижесінде Алматы қаласы бойынша фенилкетонурия ауруымен туылған нәрестелер анықталды. Ауру бойынша оң көрсеткіш берген нәрестелерден қайталама тесттер алынып, генетик мамандарына ұсынылды.
Анықталған нәрестелер бойынша Алматы қаласындағы фенилкетонурия ауруының жалпы кездесу жиілігі анықталды. Аурудың кездесу жиілігі Қазақстан бойынша төмен болып саналады. Сонымен қатар ауру анықталған нәрестелердің ұлты жағынан қазақ ұлтынан кездеспейтіндігі анықталды.
4.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.Адамның гендік аурулары
Гендік аурулар - гендік мутацияларға негізделген, клиникалық көрінісі жағынан әртүрлі аурулар тобы. Адамда генетикалық жолмен пайда болатын түрлі аурулар мен кемістіктердің саны жыл сайын артып отыр, соған байланысты тұқым қуалайтын патологияның жаңа түрлері белгілі болып отыр. Егер 2008 жылғы ОМІМ анықтамалығына сәйкес 4000 жуық тұқым аурулар тіркелсе, олардың 84% 1990 геннің мутациясына негізделген. [5]
Дүниеге келіп жатқан сәбилердің шамамен 5%-да генетикалық материалдың өзгеруіне байланысты болатын әртүрлікемістіктер кездеседі. Мұндай ауруларға әдетте тұқымқуалаудың үш типі сипатталған: аутосомды-доминантты, аутосомды-рецессивті, Х-пен тіркескен немесе голландрлі немесе У-пен тіркескен [6]
Моногенді аурулардың жалпы таралымы жаңа туған сәбилерге 10:1000, соның ішінде аутосомды-доминатты, аутосомды-рецессивті және Х-пен тіркескен тұқымқуалаудың түрлеріне 7:2, 5:0, 4 қатынастары сай келеді. Тұқым қуалайтын аурулардың моногендік түрлері Г.Мендель заңдарына сәйкес жүреді. Гендік аурулардың бір ерекшелігі олардың гетерогенділігінде. Ол аурудың фенотиптік көрінісі әртүрлі гендердегі мутацияға немесе бір геннің ішіндегі түрлі мутацияларға байланысты екендігін көрсетеді [7].
Моногенді аурулар - бір ғана гендік мутация негізіндегі этиологиясы бойынша ауру топтары. Дәл қазіргі күні моногендік аурулардың 5000 жуық нозологиялық бірліктерін анықтады. Ол жаңа туған сәбилердің 3-6% анықталған, ал құрылым бойынша 5 жасқа дейінгі балалардың 10-14% өлімге ұшырайды [8-9].
Гендік аурулар көбінесе зат алмасудың кемшілігіне байланысты көрінеді. Гендік аурулар Мендель заңдылығына сәйкес тұқым қуалайды. Бұл аурулар жаңадан немесе алдыңғы ұрпақтардан тұқымқуалайтын мутациялар болуы мүмкін. Мұндай жағдайда патологиялық гендер организмнің барлық клеткаларында кездеседі. Бірақ гендік мутациялар зиготаның бөлінуі кезінде әртүрлі сатысында бір ғана клеткадар туындайды, организм осы ген бойынша теңбілдікке ие болады. Бір клеткаларда осы геннің қалыпты аллелі қызмет етсе, енді бірінде мутантты аллельдер қызмет етеді. Егер мутация доминантты болса, онда сәйкес келетін клеткаларда фенотиптік көрініс береді және мутантты линияның туындауына себепші болады [10-11].
Гендік мутациялар - генетикалық құбылыстармен немесе хромосомалық өзгерістермен байланыссыз, кенеттен, секрімелі түрде болатын фенотиптік өзгерістерді, тек қана жекелеген гендердің құрылымында болатын ауытқушылықтармен түсіндіріледі. Ол хромосомалардың белгілі бір бөлігіндегі ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер тізбегінің өзгеруінің нәтижесі болып табылады. Гендік мутациялар доминантты, жартылай доминантты және рецессивті болып келуі мүмкін. Мутациялардың көпшілігі рецессивті болады. Рецессивті мутациялар гетерозиготалылар білінбегенімен, олар түрдің жеке дарабастарында оларға ешбір зиянсыз түрде ұзақ сақтала береді, ал болашақта тек гомозиготалы жағдайға ауысқанда ғана байқалады [12].
Гендік аурулар - клиникалық көрінісі жағынан ұқсас емес, гендік мутациялар негізіндегі аурулар тобы. Гендік аурулардың жалпы кездесу жиілігі адамдар популяциясында 2-4% құрайды. Гендік мутациялар адамдарда тұқымқуалайтын патологиялардың әртүрлі формасының себептері болады. Қызіргі кезде тұқымқуалайтын аурулардың 3000-ға жуық түрі белгілі. Гендік аурулардың ең жиі кездесетін түрі - ферментопатия [13].
Ферментопатия - белгілі ферменттің белсенділігінің бұзылуы нәтижесінде немесе болмау себебінен туындайтын патологиялық жағдайдың немесе аурулардың жалпы атауы. Бұл терминнің дамуына биологиялық және аналитикалық химияның жетістіктері үлкен үлес қосты, олар изофермент пен оның метаболиттерінің концентрациясын сұйықтықтарда және организм ұлпасында анықтауға мүмкіндік берді. Ал генетика саласы ферментопатияның себебін адамдардың тұқым қуалайтын аурулар картасын сызу арқылы анықтады [14].
Сонымен бірге гендік ауруларды құрылымдық, транспорттық және эмбриональды белоктар туындатуы мүмкін. Патологиялық мутациялар онтогенздің әртүрлі сатысында қалыптасуы мүмкін. Оның көп бөлшегі жатырішілік (25% тұқымқуалайтын патология) және пубертатты кезеңге (45%) дейін көрінеді. Патологиялық мутациялардың шамамен 25% пубертатты және бозбалалық кезеңде көрінеді, тек қана 10% моногенді аурулар 20 жастан асқанда дамиды [15].
Кез келген гендік аурудың біріншілік көрінісі мутантты аллельмен байланысты.
Гендік аурулардың негізгі сызбанұсқасы мынадай қатарды құрайды:
Мутантты аллель --өзгертілген біріншілік өнім -- клеткадағы биохимиялық процестердің тізбегі -- мүшелер -- организм [16]
Молекулалық деңгейде геннің мутациясы нәтижесінде келесіде варианттар мүмкін:
* Аномальды белоктың синтезі
* Гендік өнімнің шектен тыс өндірілуі
* Біріншілік өнімнің болмауы
* Біріншілік өнімнің қалыпты мөлшерден аз өндірілуі
Молекулалық деңгейде біріншілік тізбектерде аяқталмай, ары қарай клеткалық деңгейде жалғасын табады. Мутантты генге және аурудың түріне байланысты клетканың тек қана жеке бөліктеріне - лизосома, митохондрия, пероксисомаға, сонымен бірге адамның мүшелеріне әсері болуы мүмкін. Гендік аурулардың клиникалық көрінісі, ауырлығы және даму жылдамдығы организмдегі генотипке тәуелді, науқастың жасына, сыртқы орта жағдайларына (тамақтануына, стресстік жағдайларға, шаршауға) және басқа факторларға байланысты [17]
4.1 Гендік аурулардың тұқымқуалаушылығы
Гендік аурулардың төрт түрлі тұқым қуалау сипаты белгілі. Тұқым қуалау түріне байланысты оларды: аутосомды-доминантты, аутосомды-рецессивті және Х немесе У хромосомамен тіркескен жеп жіктеледі.
Тұқым қуалаудың доминантты-аутосомды түрінде мутантты ген аутосомамен байланысты, ол гомозиготалы (АА) және гетерозиготалы (Аа) жағдайда көрінеді. Бұл ауру аутосомды-рецессивті тұқымқуалауға қарағанда, гомологиялық хромосомаларды бір мутантты және бір қалыпты аллельге ие гетерозиготалыларда көрінеді. Анықтама бойынша, аутосомды-доминантты аурулар 44 аутосоманың бірінде орналасады, ауру ерлер мен әйелдерді зақымдайды. Мейоз кезеңінде хромосомалар тәуелсіз бөлінетіндіктен, гетерозиготалы науқастардың балаларында мутантты аллель 50% шамасында болады [18].
Әрбір науқастың ата-аналарының бірі осы аурудың түрі бойынша гетерозиготалы (басқа: ауру сперматозоидта немесе жұмыртқа клеткасында дамыған жаңа мутациямен шақырылады, ата-аналарында фенотиптік көрінісі болмаған мутантты аллельдің болуы)
Науқас балаларына 50% шамасында ауруды береді
Тек қана гомозиготалы сау балаларында ғана сау ұрпақ туылады;
Ерлер мен әйелдердің ауыру қатынасы теңдей, яғни ауру жыныс таңдамайды;
Кейбір жағдайларда аутосомды-доминатты ауру тұқымқуалау арқылы емес жаңа мутациялармен шақырылады. Мұндай мутациялардың көбінесе функцияны бұзбайды немесе рецессивті сондықтан фенотиптік көрініс бере алмайды. Тек қана кейбір мутациялар ғана доминантты. Жыныс клеткаларында болған мутацияның нәтижесіндегі науқастың балалары әдетте сау болып туылады, себебі мутация тек бір ғана клеткада немесе бірнеше клеткада ғана орын алған. Пролиферация ерекшеліктеріне байланысты мутация көбінесе кеш бөліну кезде ғана пайда болады. Одан бөлек, адас көптеген ұрпақ қалдырады, сондықтан оның балалары жаңа мутацияның тасымалдаушылары болуы екіталай [19].
Аутосомды-доминантты гендермен бақыланатын патологиялардың ерекшелігі доминантты белгінің көрініс беру деңгейі көпшілігінде әр адамда әртүрлі болып келуі мүмкін. Ол генотиптің жеке ерекшеліктері мен сыртқы факторлардың әсерлеріне байланысты болады. Бұл сырқаттың клиникалық белгісі аурудың әртүрлі деңгейде болатындығынан және тиісті симптомдардың өзгеріп отыратындығынан айқын көрінеді. Гендік аурулардың клиникалық белгісі және олардың ауыртпалығы мен жедел дамуы организм генотипінің ерекшеліктеріне, ауру адамның жасына, сыртқы орта жағдайларына т.б. факторларға байланысты болады.
Аутосомды-рецессивті тұқым қуалауда зерттелетін белгі тек қана ұрпақта ғана клиникалық көрініс береді, ал ата-аналарында ол фенотиптік көрініс байқалмайды. Мұндай аурулардың 1600 жуық түрі белгілі. Қалып аллельдің олуына байланысты мұның экспрессиясы мүмкін емес, сондықтан науқастар әдетте гомозиготалы жағдайда болады. Егер аурудың екі түрлі геннің экспрессиясымен анықталса, науқас екі рецессивті аллель бойынша дигетерозиготалы болуы мүмкін. Табиғат популяциясында летальды рецессивті гендер сирек кездеседі [20]
Аутосомды-рецессивті аурудың себептері тек қана гомозиготалыларда немесе аралас гетерозиготалыларда, яғни бір геннің екі аллелі бойынша өзгерген адамдарда көрінеді. Аутосомды-рецессивті аурулар әдетте фермент дефекттеріне негізделген, сирек - белок құрылымдарының ақауларына. Сондықтанда көбінесе зат алмасудың туа біткен бұзылысын осы аурулар қатарына жатқызады [21].
Тұқым қуалайтын аутосомды-рецессивті аурулардың пайда болу жиілігі, мутантты геннің ел арасына таралу деңгейіне тікелей байланысты. Мұндай аурулардың жиілігі әсіресе изоляттарда және қандас-туыс адамдардың некелесу пайызы жоғары халықтарда артып кетеді. Мұндай неке ұрпақ үшін зиянды болады. Мысалы, балалар арасындағы кем ақылдылық туыстық некелесуде басқаларға қарағанда 4 есе көп болады. Аутосомды-рецессивті түрде тұқым қуалайтын ауруларға орақ тәрізді - клеткалы анемия және бірқатар зат алмасуға байланысты аурулар - фенилкетонурия, галактоземия, альбинизм т.б. жатады. Жыныспен тіркесіп тұқым қуалайтын ауруларды анықтайтын мутантты ген Х немесе У хромосомада орналасады [22].
Х-пен тіркескен доминантты тұқым қуалауға мынадай белгілер тән: бұл аурумен еркектер де, әйелдер де ауырады, бірақ ауру әйелдер еркектерге қарағанда екі есе көп болады, ауру әрбір ұрпақ сайын қайталанып отырады; егер шешесі ауру болса ауру баланың туу мүмкіндігі оның жынысына қарамастан 50% тең болады, балалар тек егер ата-анасының біреуі ауру болса ғана ауырады [23].
Х-пен тіркескен доминантты тұқым қуалайтын жалпы 370 түрлі ауру белгілі. Аурудың аурылығы жынысқа тікелей байланысты. Аурудың толық формасы еркектерде көрінеді, себебі олар гені бойынша гетерозиготалы. Егер мутация рецессивті Х - хромосоманы қозғаса, онда гетерозиготалы әйелдер сау, бірақ олар осы ген бойынша тасымалдаушы, ал гомозиготалы жағдайда летальдылыққа алып келеді. Егер мутация доминантты Х - хромосоманы қозғаса, онда әйелдерді аурудың жеңіл формасымен ауырады. Аурудың маңызды ерекшелігі - әкеден балаға берілмейді, себебі ер бала әкесінің тек У хромосомасын алады [24].
Х-пен тіркескен ауруларды шақырушы гендер Х-хромосомада орналасқан, сондықтан мұндай аурулар әртүрлі жыныс иегерлерінде әртүрлі көрінеді. Әйелдерде Х-хромосомасы екеуболғандықтан, мутантты геннің көріннуі әртүрлі факторларға тәуелді: әйел мутантты ген бойынша гетерозиготалылығына немесе гомозиготалылығына, доминантты немесе рецессивті мутацияға. Қосымша фактор - аналық организм клеткасында Х-хромосомасының кездейсоқ инактивациясы. Еркектерде Х-хромосома біреу ғана, сондықтан оларда мутация көбінесе толығымен көрінеді, ол доминатты немесе рецессивті мутациялыққа байланысты емес.
Голландрлі немесе У-пен тіркескен тұқым қуалаудың түрі әкеден тек ұлдарына берілетінігімен сипатталады, ол ешқашанда қыздарына берілмейді. У-хромосомамен ер адамдарда аяқ башпайлары арасындағы тері жарғақтарын, аталық бездің дамуы, дененің, аяқ-қолдың және тістерінің өсу қарқыны, гипертрихоз т.б. тұқым қуалайды [25].
Жынысқа байланысты болып келетін аутосомды белгі келесі ұрпақтарда тек еркектерде, соның ішінде тек гетерозиготалыларда көрініс береді, алайда бұл белгі бойынша гетерозиготалы әйел өзі ауру болмағанымен оны ұлдарына бере алады.
Адамда болатын гендік ауруларға көптеген зат алмасу аурулары да жатады. Олар аминқышқылдары, көмірсулар, липидтер, стероидтар, пуриндер мен пиримидиндер, билирубиндер т.б. алмасуларының өзгеруіне байланысты болады. Мысал ретінде белгілі бір зат алмасу реакцияларының өзгеруіне байланысты болатын кейбір гендік ауруларды қарастырайық.
Аминқышқылдары алмасуының бұзылуына байланысты болатын тұқым қуалайтын гендік ауруларға фенилкетонурия, гистидинемия т.б. жатады. Фенилкетонурия жаңа туған 1000 сәбидің арасында біреуден кездеседі. Фенилкетонурияның бірнеше түрі болатындығы белгілі, олар аурудың қиындылығына қарай ажыратылады [26].
2.1 .2 Гендік аурулардың типтері
Фенилкетонурия ауруының негізінде фенилаланиннің тирозинге айналуының биохимиялық кезеңдерінің бірінің өзгеретіндігі жатады. Ол кезде организмде фенилаланин жинақталады да оның алмасуының жеңілдеу жолы бірінші орынға шығып, нәтижесінде фенилпируват пайда болады. Бірақ ол одан әрі қарай ешбір өзгеріске ұшырамастан баланың қаны мен ұлпаларына жинақталып организмді улайды, содан соң зәр арқылы сыртқа шығады. Фенилпирожүзім қышқылы нейротропты у болып табылады және ол орталық жүйке жүйесі аксондарының маңайында миелинді қабықшаның түзілуіне кедергі келтіреді. Ми ұлпалары дамуының өзгеруі үш жастан бастап балаларда кем ақылдылықтың болуына және жүйке қызметінің бұзылуына алып келеді. Бұл ауру аутосомды-рецессивті жолмен тұқым қуалайды, оған жауапты ген адамның 12-ші хромосомасында орналасқан [27].
Гистидинемия гистидаза ферменті синтезінің бұзылуына байланысты болады, ол гистидиннің улы зат болып есептелетін имидизолпирожүзім қышқылына айналуына алып келеді. Аурудың клиникалық белгісі психикалық жағынан дамудың баяулауы, неврологиялық тартылу, сөйлеу мен есту кемістігінің пайда болуы болып табылады. Тұқым қуалаудың аутосомды-рецессивті түріне жатады, гені 12-ші хромомсомада орналасқан.
Көмірсулар алмасуының бұзылуының нәтижесінде гликогендік ауру галактоземия т.б. пайда болады. Гликогендік ауру гликогеннің түзілуі мен ыдырауының бұзылуына байланысты. Гликоген глюкозадан ашығу кезінде пайда болады; қалыпты жағдайда ол қайтадан глюкозаға айналып организмге сіңіп кетеді. Ал бұл процесс бұзылған кезде адамда әртүрлі тұқым қуалайтын гликогеноздар дамиды [28].
1.2 Фенилкетонурия ауруы
1.2.1 Фенилкетонурия ауруының генетикасы
ФКУ - РАН генінің молекулярлы дефектісімен туындайтын кең таралған аутосомды-рецессивті ауру және ерте кезеңде адекватты емдеу қабылдамаған науқас адамда ақыл есінің төмендігімен сипатталады. ФКУ биохимиялық негізі фенилаланингидроксилаза ферментінің дефициті есебінен тирозинде L-фенилаланиннің қалыпты гидроксилденуінің бұзылуы, фенилаланиннің жиналуына және оның еруіне қосымша активтілік жол болып табылады. Фениалалнингидроксилазаның дефициті гиперфенилаланинемия болып табылады, ол өз кезегінде орталық нерв жүйесіне (ОНЖ) токсикалық әсер етеді және бас миының зақымдалуына алып келеді [29].
Ауру алғаш рет 1934жылы норвежск дәрігері Феллингпен сипатталған. 1938 жылы ол науқастың қанында және зәрінде ФА-нің құрамының жоғарылауын демонстрациялап аурудың биохимиялық маркерін теңестірді. 1953 жылы Джервис ФКУ науқастарының бауыр ұлпасында ФА тирозинге айналуы катализденбейді. Бұл ашылу ФКУ кезінде метаболитикалық дефектті орналастырумен қатар ФА гидроксилденуінің ары қарайғы СО2 мен суға дейінгі тотығуға керектігі анықталды. Пенроуз, Монро және Джервис шежіресін зерттеу барысында ФКУ аутосомды-рецессивті типте тұқымқуалайтынын анықтады. 1954 жылы Бикель, Геррард және Хикманс ФКУ-ды емдеудің алғашқы талдаулары барысында сынадай қорытындыға келді [30]. ФАді тағаммен бірге қабылдауды шектесе қандағы деңгейі қалыпқа келеді және науқастың психомоторлы дамуын жақсартады. Олар неонатальды кезеңде диетотерапияны енгізу арқылы емдеудің нәтижелі болады деп пайымдады.
60 жылдардың басында 1961 жылы Гатри қандағы ФА концентрациясын анықтау үшін микробиологиялық тест ойлап тапты және ол қолданыла бастағаннан кейін ФКУ жалпылама диагностикасын анықтау мүмкін болды. Осыдан кейін әлемнің әртүрлі елдерінде ФКУ ерте сатысында диагностикалау мақсатында және басқа да тұқымқуалайтын дефекттерді анықтау мақсатында он миллионға жуық жаңа туған нәрестелер тексерілген. Скринингті программалардың негізгі мақсаты - симптоматикалық кезеңге дейін диагнозды қою және мүшелер мен жүйелердің қызметінің бұзылысына дейін емдеуді тағайындау.
Еліміздің әдебиеттерінде ең алғаш рет ФКУ 1965 жылы сипатталған. [18]. Осыдан кейін ФКУ бойынша скрининг мәліметтері жарияланған, нәтижелер тұқымқуалайтын патология КСРО территориясында кең таралғандығын көрсетті. [31].
Қазіргі кезде ФКУ-ды диагностикалау мақсатында жаңа туған нәрестелерді жалпылама тексеру денсалық сақтауы жоғары деңгейлі елдердің көпшілігінде медициналық қызмет көрсетуге енгізілген. [32].
ФКУ-ға неонотальды скрининг ГФА (гиперфенилаланемия) - ның доброкачественный қатарын анықтауға мүмкіндік береді. Жаңа туған нәрестелерге скрининг жасау қызметі 35 жыл ішінде ФКУ популяциядағы жиілігін және геногеографиясын анықтауға мүмкіндік берді. ФКУ адам генетика популяциясында ақпартталған модельдердің бірі болды.
ФКУ-нің кең таралуы еуропеоидты нәсілдерде екені анықталды, бірақта олардың жиілігі әртүрлі аймақтарда және этникалық топтарда өзгереді. (кесте.1) [33-37].
Кесте 1 - Әлем елдеріндегі фенилкетонурия ауруының кездесу жиілігі.
Мемлекеттер
Фенилкетонурияның жиілігі
Ресей
1 : 7297
Түркия
1 : 4370
Жапония
1 : 80500
Ирландия
1 : 4500
Югославия
1 : 7300
Италия
1 : 12280
Грекия
1 : 18640
Қазақстан
1:6980
Австралия
1:9000
Австрия
1:12340
Бельгия
1:6000
Болгария
1:12000
Ұлыбритания
1:12000
Солтүстік Ирландия
1:10000
Шотландия
1:6000
Германия
1:7000
Грекия
1:24000
Израиль
1:19000
Қытай
1:16500
АҚШ
1:8000
Дания
1:9000
Канада
1:25000
Норвегия
1:15000
Адам организмінде фенилаланиннің метаболизмі және фенилаланингидроксилаза белогінің құрылымы
Фенилаланин - алмастырылмайтын аминқышқылы, тирозиннің биосинтезі үшін алғышарт болып табылады, ол өз кезегінде катехоламиндердің және тиероидты гормондардың биосинтезі үшін алғышарт болып табылады. Фенилаланин метаболизмінің алғашқы сатысы - тирозин түзіліп оның гидроксилденуі. Бауырда фенилаланиннің гидроксилденуі үшін кем дегенде екі белокты фактор қажет. [Mitoma, 2001]. Бұл факторлар фенилалалнингидроксилаза (РАН) және дигидроптеридинредуктаза (DHPR) ферменті ретінде анықталды. Келесі зерттеулер нәтижесі бойынша, фенилаланин гидроксилденуі күрделі процесс, бұл процесске кем дегенде 6 түрлі фермент және олардың кофакторлары қатысады. Фа гидроксилденуінің лимитті реакциясы - L-фенилаланиннің L-тирозинге дейінгі тотығуы фенилаланингидроксилаза ферментімен катализденеді. Осыған байланысты молекулалық оттектің бір атомы тирозин түзіп фенилаланинге қосылады, ал келесі екінші атомы су молекуласын түзеді. Осыған байланысты РАН аралас қызметті оксигеназа болып табылады. L-фенилаланиннен және молекулалық оттектің басқасына РАН гидроксилдену реакциясы тетрагидробиоптерин (ВН4) кофакторының болуын талап етеді. Фенилаланиннің птеридинді кофакторы 4α-карбинол аминге дейін тотығады. Оның регенерациясы екі сатыда жүзеге асырылады. Алдымен 4α-карбиноламин хиноидты дигидробиоптеринге айналады және 4α-карбиноламин дегидратазаның қатысуымен суға айналады. Бұл фермент фенилаланингидроксилазаны стимулдайтын белок ретінде танылған. Кейіннен, дегидратация реакциясына қатысуымен қатар, бұл белок фенилалалнингидроксилазаны стимулдайды. [38]
Адамның фенилаланингидроксилаза ферменті 3 түрлі негізгі доменнен тұрады: негізгі каталитикалық домені (143-410 аминқышқыл қалдықтары), тетрамерлейтін домен (411-512 аминқышқыл қалдықтары) және реттеуші домен (1-142 аминқышқылдық қалдықтар).
Қызметтік жағынан белсенді фенилаланингидроксилаза тетрамерлі және димерлі формалармен тең қатынастағы гомоолимер. [Hufton et al, 2005] . рН төмендеуі сонымен қатар L-фенилаланиннің қосылуы белоктың тетрамерлі жағына қарай теңесуіне алып келеді [39].
Адамның фенилаланингидроксилаза гені
Комплементарлы ДНҚ-ны клондау мақсатымен егеуқұйрықтың бауырының РАН белогі бөлініп алынды және осы белокқа моноклональды антиденелер алынды. Егеуқұйрықтың бауырынан аРНҚ РАН бөліп алу үшін полисомды иммунопреципитация әдісі қолданылды. Ары қарай кері транскрипция көмегімен бөлінген аРНҚ-дан кДНҚ алынды. Клондаудан кейінгі олардың ішіндегі ең үлкені РАН247 мен белгіленгені оның ұзындығы 2448 п.н. ол 223 позициядан басталып 1579 позициямен аяқталады ( Сурет 1 ) [40].
452 аминқышқыл
ATG (223) TAA (1579)
2448 п.о.
Сурет 1 - һРАН247 адамның РАН кДНҚ клонының сызбанұсқасы.
Бұл ашық шеңбер 452 аминқышқылдан және шамамен алғанда молекулярлы салмағы 51,862 кДа құрайды. [Kwock et al, 2001]. Молекулярлы генетиканың әдістерін қолданғанға дейін РАН генін кодтайтын гендер саны белгісіз болған. Адам-егеуқұйрықтан алынған гибридті клеткадан бөлініп алынған РАН генін геномды ДНҚ Саузерн гибридизациясы бойынша орналастырды. Гибридизацияға зонд негізінде адамның РАН кДНҚ-сын қолданды. Ген 12 хромосоманың ұзын иығына q22-q24 аймағына локализденді. (2-сурет) Саузерн гибридизациясының көмегімен адамның РАН генінің құрылымдық бірлігі анықталды. Адамның гендер құрамынан кДНҚ-ның гибридизациясымен РАН генін басып кететін 4 клон алынды. Клонды картирлеу адамның РАН гені шамамен 10500 п.н. мөлшерді құрайтынын және ол 57-ден 892 п.о. ұзындықтағы әртүрлі көлемдегі интрондармен бөлінген 13 экзоннан тұратынын анықтауға мүмкіндік берді. [Dilella et al, 2004]. 6-13 экзондар жинақы түрде орналасқан және қысқа интрондармен бөлінген. РАН гені шамамен 2,4 т.п.о. мөлшердегі аРНҚ түзу арқылы гепотоциттерде транспортталады. РАН генінің интрондары канондық GT және AG динуклеотидтерімен бастылып аяқталады. Әрбір интронның соңғы 17 нуклеотид 3' соңы тек қана бір AG динуклеотидтен құралады және пиримидиндерге бай. [1]
VNTR
STR
10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 13
Cурет 2 - РАН генінің сызбанұсқалық моделі. Сандармен экзондар белгіленген. STR - микросателитті қайталама тандемдерінің локализациясы бөлімі. VNTR - минисателитті қайталама тандемдерінің локализациясы бөлімі
РАН генінің мутациясы
1988 жылы Scriver өзінің авторларымен бірге әртүрлі фенотиптік көрініс негізінде РАН генінің жетіспеушілігі, молекулярлық деңгейдегі гетерогенділігі жатқанын айтты. РАН генінің мутациясын зерттеу қазіргі күні осы геннің 490 түрлі мутациясын анықтады [41]. РАН генінің көптеген өзгерістері бірнуклеотидті алмастырулар, оның ішіне миссенс (61,9%), нонсенс (5,3%) мутацияларын, спалайсинг және нейтралды полиморфизмдерде кіреді [42]. Шамамен 20 миссенс мутацияларын жоғарымутагенді СрG динуклеотидтері шақырады. Ал қалған мутациялар делеция немесе инсерцияның әртүрлі типтерінің нәтижесінде туындайды.
Сурет 3 - Фенилкетонуриямен ауыратын адамдардағы РАН гені мутациясының таралуы [43].
Миссенс мутация ферментінің аминқышқыл қалдықтарының зақымдалуы және аздаған аминқышқылдардың делециясын бес топқа жіктеледі: 1)белсенді ортаның аминқылдары мутациясы ; 2) белоктың құрылымына жауапты аминқышқылдардың мутациясы; 3) мономердегі домен аралық мутация; 4) N- соңғы автореттеуші тізбекпен байланысқан аминқышқылдардың мутациясы; 5) димердің немесе тетрамердің өзара қарым-қатынасына жауапты аминқышқылдардың мутациясы [44].
Бірінші топқа аминқышқылдарды қоздырушы яғни белсенді ортаны түзе отырып, кофактордың темір атомымен байланысуына немесе субстратқа және ферменттің каталитикалық белсенділігіне жауап беретін мутациялар жатады. Ереже бойынша айтарлықтай РАН ферменттік белсенділігін төмендетіп олар классикалық фенилкетонурияға алып келеді. Мысалы: оңтүстікевропалық елдерде жиі кездесетін Р218 L мутациясы гиперфенилаланиннен ауыр фенилкетонурияға вариацияланатын фенотиптік көрініске алып келеді. Пролин аминқышқылы темір атомының ішінде орналасыып белсенді орталық формасын түзуге қатысады. Пролиннің ригидті лейцинге ауыстыру ферменттің белсенділігін 1% -ға дейін төмендетіп белсенді орталықтың конформациясын өзгертеді.
Екінші топқа негізінен реттеуші және каталитикалық домендерді түзуші аминқышқылдарды қоздырушы мутациялар жатады. Бір аминқышқылын басқасына ауыстыру доменнің құрылымының бұзылысына алып келеді және гиперфенилаланиннің немесе фенилкетонурияның әртүрлі типіне алып келеді. Аргинин-158 глутамин-280-нің тұзды көпіршесімен және тирозин-268-дің сутекті байланысымен байланысқан, бұл екі байланыста белсенді орталықтың формасын сақтауға керек. Сондықтан аргининді глутаминге немесе триптофанға алмастыру (R158Q және R158W )белсенді ортаның құрылымына айтарлықтай зақым келтіреді. R158Q мутациясы РАН белсенділігін 90% дейін төмендетуге алып келеді. Аргинин-252 аспарагин қышқылымен тұзды көпір түзеді және аланин-313 карбониль қышқылымен сутекті байлыныс түзіп каталитикалық доменнің төзімді құрылымын қалыптастырады. Аргининді басқа аминқышқылға алмастыру каталитикалық доменнің тұрақтылығын бұзады және сонымен бірге ферменттің белсенділігін төмендетеді [45]
Мутацияның үшінші тобы ферменттің толық құрылымын және олардың арасындағы өзара байланысты бұзатын аминқышқыл қалдықтарының әртүрлі домендерімен байланыстарды қоздырады. R408W мутациясы ФКУ-дың қатаң метаболикалық фенотипіне алып келеді және ферменттің белсенділігін 1-2,7% дейін төмендетеді, яғни аргинин-408-дің көлемді триптофанға алмасуы тетрамеризация және каталитикалық доменді бірге ұстап тұратын сутектібайланысты торды өзгертеді [46].
Төртінші топ мутациялары N-терминалды автореттеуші тізбекпен байланысты бұзыды, белсенді орталықтың жұмысқа қабілеттілігін төмендетеді. Мысалы, тирозин-377 N-терминалды автореттеуші тізбекпен каталитикалық доменді байланысқа түсіреді және серин-23-тің реттеуші доменімен және триптофан-326-мен сутекті байланыс арқылы байланысады. Бұл субстраттың белсенді орталықтың реттелуі үшін маңызды. Ү377С мутациясы белсенді орталықтың жұмысын зақымдай отырып осы маңызды сутекті байланыстарды бұзады [47].
Бесінші топтың мутациялары ферменттің құрылымын бұзады және оның белсенділігін төмендетеді РАН-тағы тетрамердегі мономерлерді немесе димерлердің өзара қарым-қатынасын бұзады. R297H және R297C мутациялары димердің тұрақтылығын бұзатын және осының нәтижесінде РАН тұрақсыздық қалыптасады да сутектік байланыс бұзылуына алып келеді [48].
1.2.2 ФКУ ауруының классификациясы
Қазіргі кезде ФКУ классификациясы бойынша әртүрлі пікірталастар өткізіліп жатыр. Геном бойынша түсіндірілуіне дейін аурудың ауырлығы және зақымдалу деңгейі қандағы фенилаланиннің мөлшеріне тәуелді, сонымен қатар ферменттің белсенділігімен тығыз байланысты деп есептелінді. Осындай қорытынды негізінде гиперфеиналалнинемия классификация қатары ұсынылды. Бірақ фенилаланин мқлшері бірдей ауру адамдарда аурудың клиникалық көрінісі және терапевтикалық нәтижесі әртүрлі. Сондықтан ФКУ классификациясын шартты деп атауға болады [49].
Медико-генетикалық кеңесте ФКУ классификациясының C.R. Scriver және S. Kaufman (2001) ұсынған шартты классификациясы қабылданған.
ФКУ классикалық түрі (І тип, фенилаланингидроксилазаның жетіспеушілігі) - фенилаланиннің мөлшері 20 мгдл жоғары (1200мкмольл).
ФКУ орташа түрі - фенилаланиннің деңгейі 10,1 - 20 мгдл (600 - 1200мкмольл), сонымен қатар фенилаланиннің деңгейі 8,1 - 10 мгдл, егер баланың қанында қалыпты физиологиялық белок рационында тұрақты болса.
Гиперфенилаланин жеңіл түрі - фенилаланиннің деңгейі 2,1 - 8,0 мгдл (126 - 480 мкмольл). Гиперфенилаланин формасы әдетте арнайы емделуді қажет етпейді, бірақ мұндай балалар өмірінің алғашқы жылдары дәрігердің бақылауында болып, ай сайын қандағы фенилаланин мөлшерін бақылып тұруы қажет (кесте 2) [50].
Кесте 2 - Фенилаланингидроксилаза жетіспеушілігіне негізделген фенилкетонурия классификациясы.
Аурудың түрі
Қан сарысуындағы фенилаланиннің мөлшері
мкмольл
мгдл
Дені сау балалар
0-120
0-2
Жеңіл гиперфенилаланинемия (ГФА)
120-600
2-10
Жеңіл фенилкетонурия
600-900
10-15
Орташа ауыр формадағы феникетонурия
900-1200
15-20
Классикалық формадағы феникетонурия
1200
20
Примаптеринурия - балаларда жеңіл гиперфенилаланинемиямен болатын атиптік фенилкетонурия, зәрде көп мөлшерде примаптерин болады және оның туындылары, ал егер қалыпты концентрацияда жұлынның нейромедиаторлы метаболиттер сұйықтығында кездеседі. Қазіргі кезге дейін энзимдік нәтижесі анықталмаған.
Аналық фенилкетонурия - әйелдердің арасындағы интеллекттің төменделуімен сипатталады, бұл фенилкетонуриямен ауыратын және жасөспірім кезінде арнайыланған диетаны қолданбаған әйелдерде кездеседі. Аналық фенилкетонурияның патогенезі толығымен зерттелмеген, бірақ келесі ұрпақта тұрақты түрде фенилаланиннің интоксикациясы және оның метаболизм өнімдерінің болмауы болжамдалған [51-53].
Гиперфенилаланиннің транзиторлы формасы нәрестелік кезеңде ғана болады. Нәрестелік кезеңде уақытша фенилаланин аминқышқылының мөлшерінің жоғарылауы, бұл көп жағдайда нәрестенің ферментативті жүйесінің толық дамымауына негізделген. Қан сарысуындағы фенилаланин мөлшерінің жоғарылауы тирозинемиялық жағдайға алып келуі мүмкін. Мұндай жағдайдың туындауына алдын-ала туылу және ананың жүктілік мерзімінде белокты заттарды көп қолдануына байланысты туындайды.
Негізінен жалпы аналық фенилкетонурияның патогенезі фенилкетонурияның басқа формаларымен ұқсас келеді. Ананың құрсағындағы фенилаланиннің мөлшерін ұрықпен теңестіреді. Осы аминқышқылдың мөлшері ананың фенилаланин мөлшеріненде аса жоғары болады [54].
1.2.3. Фенилкетонурияның клиникалық сипаттамалары
Жаңа туған сәбилердің өмірінің алғашқы айларында ФКУ-дың кез келген түрінің ешқандай клиникалық белгілері байқалмайды. Классикалық ФКУ-дың ерте белгілері жоғары қозғыштық және қозғалу жағынан гипербелсенділік, көгергеннің иісі шығатын зәр және тердің иісімен сипатталады. Әсіресе ерте жастағы балалардың миы метаболизм өзгерісіне сезімтал болып келеді, сондықтан аурудың негізгі белгілері әлсіздік болып саналады. Сонымен қатар классикалық фенилкетонурия рецессивті көрініс береді, яғни фенилаланингидроксилазаның фенилаланинді тирозинге дейін өндіре алмауы. Конверсия ( өндіру ) - химиялық реакция, аминқышқылдардың қасиетін өзгертіп қайта өндіру процесі. Осының нәтижесінде организмде фенилаланиннің және оның қалыпты жағдайдан ауытқыған өнімдерінің ( фенилсірке, фенилпирожүзім, фенилсүт қышқылы ) жинақталуы жүреді [55].
Көптеген фенилкетонуриямен ауыратын науқастарда психикалық бұзылыстар: аутизм, субстроп немесе қозу байқалады. Сонымен қатар фенилкетонурия кезінде қыртыс және қыртысасты бөлімдері, яғни сөйлеудің моторлы бұзылыстары көрінеді.
Фенилкетонурия кезінде дірілдеу әлсіздіктен кейінгі екінші орынды алатын симтомдардың бірі. Шамамен фенилкетонуриямен ауыратын балалардың 13 эпилептикалық талмалармен азап шегеді. Көптеген фенилкетонуриямен ауыратын балалар - сары шашты ашық түсті көк көзді, яғни ауру балалар терінің пигментациясынан айырылған. Сонымен бірге тері қыртыстарының экзем түріде және дерматит түрінде бұзылыстары болады.
Фенилкетонурияның клиникалық полиморфизмі және генетикалық гетерогенділігіне фенилаланин-4-гидроксилаза молекуласының мутационды өзгерістері әсер етеді, яғни молекулалы аномалиямен және бұзылыстардың ауырлығы арасында нақтыланған байланыс болады. Сонымен, мысалы қытай популяциясында R408Q мутациясы гомозиготалы жағдайда жеңіл клиникалық формада кездеседі, ал сол популяцияда R408W және F299C мутациясы аурудың ауыр формасына алып келеді [56]. Әдебиеттік мәліметтерге сүйенсек, мутациясы бойынша гомозиготалылар аурудың ауыр формасын туындатады, бірақ ешқандай клиникалық белгісіз, бұл тек қана кейібр жеке тұлғаларда ғана кездесетін құбылыс. Мысалы, Superti-Furga et.fl. 2003 жылы және Kleiman 2005 жылы R261Q мутациясы бойынша фенилаланин аминқышқылының мөлшері жоғары, бірақ ешқандай клиникалық көріністері жоқ әйел адамдарды анықтады. Алайда осы гомозиготалы мутациясы бар әйелдердің балаларында фенилкетонурия ауруы бойынша ауыр клиникалық көріністер байқалған [57].
Фенилаланингидроксилаза жетіспеушілігі кезінде гиперфенилаланиннің клиникалық фенотипі және биохимиялық гетерогенділігі аурудың көптеген түрлерінде көрінеді.
Фенилкетонуриямен ауыратын нәрестелер гендік мутацияның гомозиготалы тасымалдаушылары, яғни фенилаланингидроксилаза ферментін синтездеуші ген бойынша және ферилаланин аминқышқылының алмаусына жауап беретін геннің тасымалдаушылары болып табылады. Аталған ферменттің белсенділігі бұзылғаннан кейін фенилаланин концентрациясы қан құрамында және көптеген мүшелерде жылдам жоғарылайды. Айта кететін жайт, осы аминқышқылдың бас миында жинақталуы ми қатпарларындағы нерв талшықтарының өліміне және интоксикациясына алып келеді [58].
Классикалық фенилкетонурияға гиперфенилаланині бар жеке тұлғалар жатады, нақтырақ айтсақ, қан құрамында фениаланин мөлшері 1200 μМ жоғары және фенилаланинсіз диеталық емдеусіз аурудың ауыр түрі басталу қауіпі бар емделушілер жатады. Классикалық ффенилкетонурияның өзі ауыр және же-ден ңіл формалы болып екіге бөлінеді. Қан құрамындағы фенилаланин мөлшері 800-ден 1200 μМ жететін емделушілер жеңіл формасына жатады. Бұл жеке тұлғалар әлі де арнайы диетаны қажет етпейді, бірақ оларға құрамында фенилаланин аминқышқыл бар тағамдарды көп қолдануға болмайды. Ал гиперфениаланемиямен ауыратын емделушілердің қан құрамында фенилаланин аминқышқылының мөлшері 250-ден 800 μМ жетеді және олар диеталық терапиясыз ешқандай клиникалық қалыпты жағдайда болады. [59].
Классикалық фенилкетонурия (І типті фенилкетонруия). Аурудың манифестациясы өмірінің алғашқы жылдарында әдетте 2-6 ай кезінде көрінеді. Аурудың алғашқы көріністері баланың әлсіздігі, қоршаған ортаға деген қызығушылығының төмендігі, кей жағдайда жоғары деңгейде тітіркенгіштік, тынышталмау, бұлшықет тонусының бұзылуы, талмалар, аллергиялық дерматиттің белгілері. Нақты түрде статикомоторлы және психосөйлеу кештетеді, микроцефалия және гироцефалияның түзілуі мүмкін. Фенотиптік ерекшеліктеріне терінің гипопигментациясы, шаштың пигментациясы, көздің сыртқы мөлдір қабығының гипопигментациясы тән. Науқастың зәрінен өзіне тән тышқандық иісі болады [60].
Фенилкетонурияның клиникалық көріністерінде маңызды орынды эпилептикалық талмалар алады. Бұл талма науқастардың тең жартысында кездеседі және кей жағдайда аурудың алғашқы белгісі ретінде қызмет атқарады. Талмалар тұрақты мінещге ие және антиконвулсантты терапияға нашар беріледі. Арнайы емдеу болмаған жағдайда ауру жай өсе береді. Психологиялық статустың болуын ойнау және белгілі бір затқа деген қызығушылықтың болмауына байланысты бұзылады.
Егер балада гиперфенилаланемия нәресте кезінде неоталтды скрининг арқылы анықталса және ол бала диетаға толығымен отырса, онда неврологиялық статустың бұзылуы байқалады [61]
ІІ типті фенилкетонурия өмірінің алғашқы жылдарында ақ анқыталады. Клиникалық көріністерне психомоторлы дамудың бұзылысы, жоғарылаған тітіркену, ашушаңдық, гипотония, спастикалық тетрапарез, эпилепсия, микроцефалия, лихорадка жатады. Фенилкетонyрияның ІІ типтегі формасының ерекшелігі нейрондардың өлімі, орталық қыртыстағы, ақ заттағы, базальды ганглилерде және таламустағы васкуляризация және калицификаиция байланысты, сонымен қатар фолаттардың метаболизмі бұзылады. Егер ауру өршіге берсе бала 2-3 жасында өлімге душар болады[62].
ІІІ типті фенилкетонурия. Пирувоилтетрагидроптеринсинтетазаны ң жетіспеушілігі негізі көрінісі болып табылады, бұл базальды ганглийде доаминнің жетіспеушілігіне алып келеді. Экстрапирамиданың жетіспеушілігі постуральды тұрақсыздыққа, гипокинезияға, гиперсаливацияға, жұту процестерінің бұзылысына алып келеді. 6-пирувоилтетрагидроптеринсинтетазы ның екі түрлі фенотиптік жетіспеушілігі бар. Ең көп кездесетіні ауыр орталық формасы (80%) бұл форма арқы сұйықтығындағы биогенді аминдердің жылдам түсіп кетуімен байланыст, екінші түрі бірыңғай, перифериялық формасы қалыпты мөлшердегі медиаторлармен және бірыңғай ГФА мен байланысты [63].
ФА мөлшерін ерте кезден төмендету ауыр жағдайларға алып келуі мүмкін, егер диетотерапия бойынша ұсыныстарды дұрыс сақтамаған жағдайда, интеллекттің төменгі коэффициенті, сөйлеу процесінің кешеуілдеуі, есте сақтау қабілетінің бұзылуы, назар аудару және мңнез құлықтың бұзылыстары болады.
Ересек науқастар диетаны толығымен ұстамаған жағдайда неврологиялық және психологиялық жағдайдың өзгерістері туындауы мүмкін. Егер науқас арнайыланған фенилаланинсіз аминоқышқылды қоспаларды қолданбай тек қана жоғарыбелокты заттарды тыюмен ғана шектелсе, онда науқаста дәрумендер бойынша, микро және макроэлементтердің жетіспеушілігі болады.
ФКУ-мен ауыратын жүкті әйелдер жүктілік мерзімінде арнайы фенилаланинсіз диетаны сақтамаған жағдайда болашақ балада ақыл есінің төмендігі және жүрек кемістігінің болуы сияқты ауыр клиникалық көріністер байқалады. Мұндай клиникалық көріністер болмау үшін фенилкетонуриямен науқастанған ана ұрықтануға дейінгі мерзімде жіне жүктілік мерзімінде қатаң түрде фенилаланинсіз диетаны сақтай білгені дұрыс [64].
1.2.4 ФКУ кезіндегі зат алмасудың бұзылуы
Адам организміне түсетін белокты тағамдардың 5-тен 8 % дейінгісі фенилаланин аминқышылынан тұрады. Қалыпты жағдайда фенилаланин аминқышқылының аз бөлігі сол белокты өндіру үшін қолданылады, ал қалған көп бөлігі басқа аминқышқылына - тирозинге айналады. Бір күндік ең аз қолданылатын фенилаланин мөлшері: балаларда 90 мгкг бір күнде, әйелдерде 0,22г, ал ерлерде 0,3-1,1г құрайды [65].
Фенилкетонуриямен ауыратын науқастарда фенилаланиннің тирозинге айналуында бұзылыстар болады, фенилаланин аминқышқылының мөлшері организмде сұйық ортада он есе ұлғаяды да, ал тирозин концентрациясы керісінше сонша есе төмендейді. Фенилкетонуриямен ауыратын науқастарда фенилаланин аминқышқылының негізгі айналу жолы оынң фенилпирожүзім қышқылына трансаминделуі және декарбоксилаза және трансаминаза ферменттерінің қатысуымен фенилэтиламинге декарбоксилденуі. Науқастың организмінде фенилаланин аминқышқылының жинақталуы екіншілік зат алмасу поцестерінің бұзылысына алып келеді, біріншіден, тирозин және триптофанның бұзылысы туындайды. Тирозин организмдегі белоктардың қалыптасуына жауап береді, яғни меланин, норадреналин, адреналин, тироксиннің негізі ретінде қызмет атқарады.
Фенилкетонурия кезінде ми ұлпаларының және ақыл есінің кемістігі жағынан бұзылыстары әлі нақты анықталмаған. Ақыл есінің кемістігі жағынан көп функционалды процестің әсерінен болады деген болжам бар. Бауырда фенилаланингидроксилаза ферментінің жоқтығынан фенилаланиннің тирозинге қалыпты айналмауына кедергі жасайды. Сондықтан фенилаланин тек қана белок синтезі кезінде қолданылады, ал қалған қалдықтары бауыр клеткаларында жинақталады да қан айналымына түседі, ол жерде фенилаланин аминқышқлының қалдықтары ми ұлпаларына токсинді болып табылады. Бүйрек фенилаланин аминқышқылының көп мөлшерінің реабсорбциясын жүзеге асыра алмағандықтан ол сыртқа зәрмен бірге шығады. Осы фенолкетонның зәрде болуына байланысты ауруға фенилкетонурия деген атау берілген. [66]
1.2.5 ФКУ-дың биохимиялық диагностикасы
Фенилкетонурия ауруының диагнозын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz