Lékařská genetika

Lékařská genetika je široce interdisciplinární obor preventivní medicíny, který se zabývá prevencí a diagnostikou závažných dědičných nemocí a vad

V návaznosti na jiné obory medicíny se lékařská genetika snaží o ovlivněnílidské reprodukce a o zdravý vývoj nové generace.

Definice

V minulosti se pouze u minority onemocnění předpokládala genetickásouvislost.

V současné době se pouze u minority onemocnění nepředpokládá určitágenetická závislost či podstata.

Význam

J. G. Mendel (1822-1884) - významný včelař, meteorolog a zakladatel vědního oboru genetiky

Historie

1865 - Mendelovy zákony:

• zákon o jednotce dědičnosti: dědičné vlastnosti jsou determinovány neděli-telnými jednotkami informace (které nyní nazýváme geny). Alely je jednou z forem genů

• zákon dominace: alely se vyskytují u každého jedince v páru, ale účinek jedné alely může být překryt dominantní párovou alelou

• zákon segregace: během tvorby gamet se každý pár alel rozejde (oddělí), takže libovolná gameta nese pouze jednu alelu z každého páru. Páry se obnovují při fertilizaci

• zákon volné kombinovatelnosti: různé geny řídí rozdílné fenotypické znaky a alely různých genů se kombinují navzájem nezávisle

Historie

• 1944 - funkce DNA• 1953 - struktura DNA• 1957 - 46 chromosomů u člověka• 1957 - léčba fenylketonurie• 1959 - M. Down - 47, XX, +21• 60. Léta - založeno několik genetických laboratoří• 1965 - 100. výročí Mendelových zákonů - UNESCO

Historie- svět

•1967 - společnost lékařské genetiky

• 1967 - věstník MZ- genetika – obor

• 1970 - normalizace - likvidace odborníků (Prof. Sekla, Prof. Brunecký), popírána jedinečnost člověka, zatajovány skutečnosti o životním prostředí, útlum výuky

• postupný rozvoj oboru, síť genetických poraden, rozvoj laboratoří, výuka

Historie- ČR

• klinická genetika• cytogenetika• molekulární cytogenetika

Hlavní specializační oblasti lékařské genetiky

• zabývá se diagnózou dědičných chorob a stará se o jejich medicínské, soci-ální a psychologické aspekty

• vhodná péče směřuje nejen k pomoci postiženému, ale je směřována k dalším členům rodiny a to nejen současným, ale i budoucím - genetické poradenství

Klinická genetika

• genetická poradna – ambulance

• laboratoře cytogenetické (prenatální, postnatální, molekulárně cytogenetické, onkocytogenetické)

• laboratoře molekulárně genetické (monogenně podmíněná onemocnění, onkogenetika, identifikace jedinců)

Genetické pracoviště

• genetické poradenství – konzultace, genealogie

• cytogenetické vyšetření

• molekulárně cytogenetické vyšetření

• DNA / RNA analýza

Genetická vyšetření

Definice:

preventivní postupy, které můžeme nabídnout před (optimálně plánovanou) graviditou

Primární genetická prevence

• plánované rodičovství- snaha partnerského páru, aby otěhotnění a porod nastaly v nejvhodnější době. Plánované rodičovství může mít pozitivní nebo negativní charakter: - pozitivní plánované rodičovství: cílená snaha o otěhotnění. - negativní plánované rodičovství:–snaha a opatření vedoucí k zábraně

nežádoucího otěhotnění (antikoncepce).

• reprodukce v optimálním věku- z biologického a genetického hlediska je pro první otěhotnění optimální věk ženy mezi 20. až 24. rokem. Před 20. rokem života bývají ženy v naší zemi sice biologicky schopny otěhotnět, průměrný reprodukční věk dívek v České republice nastává ve 14 až 16 letech, ale v této době nebývají ještě zcela duševně připraveny na těhotenství a mateřství

Primární genetická prevence

- s přibývajícím věkem ženy, nad 30 let, pravděpodobnost prvního otěhotněníklesá

- těhotenství žen starších 35 let jsou spojena se zvýšeným rizikem těhotenských komplikací (samovolné potraty, vysoký tlak, preeklampsie, metabolické poruchy, poruchy nitroděložního vývoje plodu)

- po 35. roce života ženy je riziko vývojových vad plodů 1,0 %, po 40. roce 1,8 %, po 45. roce až 6,0 %. Starším ženám se častěji než mladým matkám rodí děti s Downovým syndromem. Vyšší věk partnera se na vzniku vývojových poruch plodu sice podle dnešních informací projevuje, ale ne tak významně jako u ženy

Primární genetická prevence

• prevence spontánních a indukovaných mutací prostřednictvím zdravého životního stylu

• genetické poradenství – specializovaná konzultace a genealogická studie partnerů, případně zařazení specializovaných laboratorních vyšetření, kterámohou potvrdit či vyloučit některá podezření na genetickou zátěž v rodině

Primární genetická prevence

• antikoncepce, sterilizace, adopce, dárcovství gamet

• očkování proti rubeole

• prevence rozštěpových vad doporučením podávání kyseliny listové v dávce cca 0,8 mg všem ženám plánujícím těhotenství po dobu 3 měsíce před kon-cepcí a do konce 12 týdne gravidity

• prekoncepční a perikoncepční péče především gynekologická

Primární genetická prevence

• konzultace ošetřujícího lékaře o aktuálním zdravotním stavu partnerůvzhledem k plánovanému rodičovství, především tam, kde je, nebo v minu-losti byla, nutná dlouhodobá farmakoterapie

• vyšetření získaných chromosomových aberací u osob plánujících rodičov-ství, které jsou v riziku kontaktu se škodlivinami, ať už v souvislosti s pra-covním prostředím, nebo v souvislosti s terapií (chemikálie, záření, chemo-terapie, radioterapie, imunosuprese )

Primární genetická prevence

• konzultace ošetřujícího lékaře u žen léčených pro většinou dlouhodobá, chronická a závažná onemocnění (diabetes melitus typu I., epilepsie, psychó-za, hypertenze, Crohnova choroba, astma bronchiale, apod. ) jednak ve vztahu gravidity a základního onemocnění ženy, jednak ve vztahu nutnéfarmakoterapie a gravidity

Primární genetická prevence

Definice:

Postupy v graviditě- prenatální diagnostika a postnatální diagnostika

Sekundární genetická prevence

• prospektivní genetické poradenství / prevence prvního výskytu/• včasná diagnostika postiženého plodu• prenatální diagnostika• prenatální screening vrozených vývojových vad a chromosomových aberací

(soubor pravidelných ultrazvukových vyšetření a biochemický screening )• prenatální terapie pokud je možná• preimplantační diagnostika

Sekundární genetická prevence

• předčasné ukončení těhotenství dle přání rodiny a dle platných zákonných možností

• postnatální screening• zábrana klinické manifestce dědičného onemocnění v předklinickém období• presymptomatický screening• postnatální péče a terapie• retrospektivní genetické poradenství / patologický stav se již v rodině

vyskytl

Sekundární genetická prevence

• genetická konzultace, vyšetření laboratorní a klinická• klinická diagnóza - genetická prognóza• návrh preventivních opatření• návrh prenatální diagnostiky- pokud je možná• vyhledávání dalších osob v riziku• kontakt na specializovaná pracoviště• informovaný souhlas pacienta

Postup genetického vyšetření

• geneticky determinované poruchy jsou příčinou patologie u 3-5% novoro-zenců

• až 80% samovolných potratů ( 15% z poznaných těhotenství) je podmíněno genetickou poruchou

• geneticky determinované poruchy se manifestují v průběhu celého života

Incidence vývojových vad a geneticky podmíněných chorob

Alela - funkčně odlišná forma jednoho genu

Crossing-over - vzájemná výměna segmentů mezi chromatidami homologních chromosomů, charakteristická pro profázi prvního meiotického dělení

DNA (deoxyribonukleová kyselina) - molekula kódující geny odpovědné za strukturu a funkci živého organizmu a umožňující přenos genetické informace z generace na generaci

Základní genetickáterminologie

Dominantní znak- znak je dominantní, jestliže se fenotypicky projeví u heterozygotů

Dominantní alela- uplatňuje se vždy bez ohledu na genetickou informaci druhé alely

Expresivita - rozsah exprese genetického defektu. Je li expresivita variabilní, projev znaku kolísá od lehkého až po těžký, ale u jedinců majících odpovídající genotyp není nikdy úplně bez projevu

Základní genetickáterminologie

Fenotyp - je znak podmíněný genotypem nebo interakcí genotypů s faktory zevního prostředí

Gen - je základní jednotka zodpovědná za dědičné vlastnosti. Je to konkrétníúsek molekuly DNA, který je zahrnutý do syntézy polypeptidového řetězce nebo molekuly RNA a který obsahuje kód pro tento polypeptid, nebo RNA

Genealogie - sestavení rodokmenu - shromažďování genetických informací

Základní genetickáterminologie

Základní genetickáterminologie

sňatek

rozvod

konsanguinita

monozygotní dvojčata

dizygotrní dvojčata

žádné potomstvo

potrat

mrtvě narozené dítě

muž

žena

postižený

neznámé pohlaví

nepenetrujícípřenašeč

přenašeč

proband

zemřelý jedinec

Genealogické schéma - symboly

Genom - haploidní nebo diploidní komplement veškeré DNA - soubor všech genů v jedné buňce. Rozlišujeme genom jaderný a mitochondriální. Je kompletní sekvence DNA obsahující veškerou genetickou informaci gamety, jedince, populace nebo druhu

Lidský genom - soubor genů buňky, zahrnuje geny v jádře i geny mimojaderné (mitochondrie)

Základní genetickáterminologie

Genotyp - soubor všech alel organismu, specificky uspořádaných v jednom geonomu. Je individuální dvojice alel příslušného genu v konkrétních buňkách

Homologní chromosomy - pár chromosomů, jeden zděděný od otce, jeden od matky, které se spolu párují v průběhu prvního meiotického dělení, probíhámezi nimi crossing – over, oddělují se v anafázi prvého meiotického dělení. Homologní chromosomy jsou obecně podobné velikosti a tvaru, jak se jeví ve světelném mikroskopu, a obsahují stejné lokusy, kromě dvou pohlavních chromosomů X a Y, které jsou pouze částečně homologní

Základní genetickáterminologie

Homozygot - jedinec, který zdědil po rodičích tutéž alelu. Jedinec, nebo genotyp s identickými alelami v daném lokusu v páru homologních chromosomů

Heterozygot - jedinec, který zdědil různé alely daného genu. Jedinec, nebo genotyp se dvěma odlišnými alelami v určitém lokusu párových homologních chromosomů

Základní genetickáterminologie

Chromosom - jedna z vláknitých struktur v buněčném jádře, obsahuje chro-matin a nese genetickou informaci ( DNA ). Představuje funkční celek dědič-ného záznamu genetické informace v buňce, schopný samostatné funkce při přenosu informací. Každý chromosom se skládá z jedné dlouhé lineární mole-kuly DNA, na kterou jsou navázány bílkoviny, které umožňují svinutí tenkého vlákna DNA do kompaktnější struktury. Komplex DNA a těchto proteinů se označuje jako chromatin. Každá lidská somatická buňka obsahuje dvě kopie každého chromosomu, z nichž jedna sada pochází od otce (22) a druhá od matky (22). Tyto chromosomy se označují jako homologní, autozomy. Jediný nehomologní pár je tvořen pohlavními chromosomy (gonosomy) X (materiá-lní) a Y (paternální)

Základní genetickáterminologie

Základní genetickáterminologie

Základní genetickáterminologie

Submikroskopická stavba chromosomu

p- krátká raménka

centromera

q- dlouhá raménka

Inbreeding - křížení blízce příbuzných jedinců. Potomci blízkých příbuzných se nazývají inbredi

Karyotyp - je chromosomální výbava jedince . Soubor všech chromosomův jádře buňky. Karyotyp se zjišťuje na základě cytogenetického barvení, kterévyužívá různé barvitelnosti sekvencí bohatých na A – T páry a G – C páry nukleotidů, v důsledku čehož se na chromosomech objevují charakteristicképroužky

Základní genetickáterminologie

Základní genetickáterminologie

Karyotyp 46,XY

Konsanguinita - pokrevní příbuznost partnerů majících společného předka

Korelace - statistická metoda používaná u souborů párových měření. Pozitivníkolerace, čím větší je hodnota prvního párového měření, tím větší je i u druhého měření v páru. Negativní korelace je opačná: čím větší je prvé měření, tím menší je druhé

Lokus - je místo, kde je umístěn gen, má svou specifickou polohu na chromosomu

Základní genetickáterminologie

Mutace - se v lékařské genetice užívá ve dvou smyslech: někdy k označenínové genetické změny, která dosud nebyla v příbuzenstvu známa, někdy spíše k označení alely, která způsobuje onemocnění. Mutace je náhle vzniklá, nesouměrná, trvalá změna vlastností, nebo znaku

Malformace - postižení vzniklé prenatálně ve většině případů do 3. měsíce těhotenství. Předpokládá se spíše negenetická etiologie. Malformace jsou často součástí přesně definovaných syndromů. Na vzniku některých se podílípůsobení teratogenů v počátku gravidity. Malformace může postihnout jen některé orgány nebo části těla, většinou však postihuje více systémů

Základní genetickáterminologie

Penetrace - / část /, podíl jedinců bez jakýchkoli klinických příznaků, nesoucích genotyp, o kterém je známo, že vyvolá onemocnění. Na rozdíl od expresivity

Polygenní dědičnost - je určená mnoha geny na různých lokusech s malými aditivními efekty. Nezaměňovat s komplexní ( multifaktoriální) , při které se mohou uplatňovat genetické faktory stejně jako environmentální

Proband - postižený člen rodiny podle kterého je rodina zjištěna a od kterého se sestavuje rodokmen geneticky podmíněné choroby

Základní genetickáterminologie

Rodokmen - v klinické genetice rodinná anamnéza dědičné afekce, nebo schéma rodinné anamnézy znázorňující členy rodiny, jejich příbuznost s probandem a jejich fenotypy s ohledem na příslušnou dědičnou afekci

Recesivní alela - svou genetickou informaci za přítomnosti dominantní alely nemůže uplatnit

Stigmatizace - odchylka od fenotypu

Základní genetickáterminologie

Syndrom - soubor příznaků, které se vyskytují u určitého genetického posti-žení a jsou pro něj charakteristické. Příčina je společná, např. genová mutace, chromosomové aberace, specifický teratogen. Rozpoznání syndromu a zařa-zení jedince – probanda pod syndrom je nejnesnadnější a přitom nejdůležitějšíúkol klinického genetika. Umožňuje totiž stanovení přesné diagnózy, vyslovit prognózu co se týče kvality a délky života, léčitelnosti a genetickou prognózu. Je typické, že pokud má dítě určitý syndrom, vypadá jinak než jeho rodiče. Naopak je nápadně podobné jiným dětem stejně postiženým

Základní genetickáterminologie

Vrozená anomálie - vývojová vada přítomná při narození, nikoli nevyhnutelněgenetického původu

Znak- definovatelná vlastnost organismu

Základní genetickáterminologie

1. monogenně podmíněné nemoci

2. multifaktoriálně dědičné nemoci

3. polygenně podmíněné nemoci

4. mitochondriální genetické choroby

5. vrozené chromosomální aberace

Genetická onemocnění

Monogenní dědičnost

Dominantní Recesivní

Autosomální autosomálně dominantníAD

autosomálně recesivníAR

X – vázaný(vázaná na

pohlaví)

X – dominantníXD

X – recesivníXR

Základní čtyři typy monogenní dědičnosti

1. Jak muži, tak ženy exprimují alelu a mohou ji předávat rovným dílem synům i dcerám

2. Každý postižený jedinec má postiženého rodiče. Přímým přenosem ve třech generacích je prakticky diagnostikována dominance

3. V postižených rodinách je poměr postižených a nepostižených dětí téměřvždy 1:1

4. Jestliže jsou oba rodiče nepostižení, pak všechny jejich děti jsou nepostižené.

5. Významnou část izolovaných případů mají na svědomí nově vzniklémutace

Autosomálně dominantnídědičnost

Autosomálně dominantnídědičnost

Rodokmen

Autosomálně dominantní dědičnost

sňatek

rozvod

konsanguinita

monozygotní dvojčata

dizygotrní dvojčata

žádné potomstvo

potrat

mrtvě narozené dítě

muž

žena

postižený

neznámé pohlaví

nepenetrujícípřenašeč

přenašeč

proband

zemřelý jedinec

Genealogické schéma - symboly

Autosomálně dominantnídědičnost

Příklady:

• dominantně dědičná otoskleróza: progresivníhluchota jako následek nadměrného růstu kostí ve vnitřním uchu

• achondroplazie: malá postava, bederní hyper-lordóza, zkrácené končetiny, prohloubený kořen nosu

Autosomálně dominantnídědičnost

Příklady:

• Marfanův syndrom: prodloužené končetiny, luxace čoček, gotické patro, pectus excavatum, srdeční vady

• familiární hypecholesterolémie - koncentraci v krvi vyšší než 5 mmol/l

• dentinogenesis imperfecta (selhání utvářenízubního dentinu)

Autosomálně dominantnídědičnost

• polycystické ledviny

• mnohočetné exostózy: kostěnévýrůstky na povrchu kostí

• Huntingtonova choroba: progresivnídegenerace centrálního nervového systému

• neurofibromatóza: tumorům podobnévýrůstky na kůži a v nervovém systému

Autosomálně dominantnídědičnost

• myotonická dystrofie: multisystémováporucha, která postihuje kosterní i hladkésvaly, ale také oči, srdce, endokrinní a centrální nervový systém

• kongenitální sférocytóza: hemolytickáanémie se sféroidními erytrocyty

Autosomálně dominantnídědičnost

• familiární adenomatózní polypóza: prekanceróza v tlustém střevě

• dominantně dědičná slepota

• dominantně dědičná kongenitálníhluchota

1. Postižení jsou jak muži, tak ženy

2. V rodokmenu je patrný zvrat a typický je model exprese horizontální

3. Postižené děti se mohou narodit zdravým rodičům (obvykle v poměru jedno postižené ku třem nepostiženým)

4. Jestliže oba rodiče jsou postižení, pak všechny jejich děti jsou postižené

5. Postižení jedinci mají obvykle se zdravými partnery pouze zdravé děti

Autosomálně recesivnídědičnost

Autosomálně recesivnídědičnost

RodokmenAutosomálně recesivní dědičnost

sňatek

rozvod

konsanguinita

monozygotní dvojčata

dizygotrní dvojčata

žádné potomstvo

potrat

mrtvě narozené dítě

muž

žena

postižený

neznámé pohlaví

nepenetrujícípřenašeč

přenašeč

proband

zemřelý jedinec

Genealogické schéma - symboly

Příklady:

• recisivní dědičná mentální retardace

• cystická fibróza: postihuje řadu orgánových systémů, ale především plíce a slinivku břišní;neléčená je letální

• kongenitální hluchota

Autosomálně recesivnídědičnost

• fenylketonurie: metabolické onemocněníspočívající v poruše přeměny aminokyseliny fenylalaninu na tyrosin, které je způsobenénefunkčním jaterním enzymem fenylalanin hydroxylázou (PAH)- modré oči, blonďaté vlasy, bledá kůže, neklid (z nedostatku melaninu),

- agresivita, apatie, křeče, mentální retardace, Downový syndrom ( toxicita fenylalaninu)

Autosomálně recesivnídědičnost

Guthrieho test po porodu - hladinafenylalaninu v krvi (z patičky)

• spinální muskulární atrofie: onemocnění buněk předních rohů míšních. SMA postihuje příčněpruhované svaly (svaly ovládané vůlí), pomocínichž například lezeme, chodíme, ovládáme hlavu a krk a polykáme:- typ I (akutní): diagnóza je u dětí s tímto typem

obvykle stanovena před 6 měsíci věku- typ II (chronický): Diagnóza typu II je téměř

vždy stanovena před dvěma roky věku dítěte

Autosomálně recesivnídědičnost

• recesivní slepota

• kongenitální adrenální hyperplazie: dědičný enzymatic-ký defekt v syntéze kortizolu- z nedostatku kortizolu dochází k nadprodukci

ACTH, což vede k hyperplazii nadledvin

- v závislosti na postiženém enzymu dochází buď k nadprodukci androgenů (virilizace, předčasnápseudopuberta) nebo nedostatečné tvorbě androgenůse selháním pubertálního vývoje u obou pohlaví

Autosomálně recesivnídědičnost

1. Incidence choroby je mnohem vyšší u mužů než u žen2. Mutovaná alela je předávána postiženým mužem všem jeho dcerám, ale

ty ji neexprimují3. Heterozygotní přenášeč-žena předává alelu polovině svých synů, kteří ji

exprimují, a polovině svých dcer, které ji neexprimují4. Mutovanou alelu nikdy nepředává otec synovi

Dědičnost vázaná na pohlaví: X-vázaná recesivní dědičnost

Dědičnost vázaná na pohlaví: X-vázaná recesivní dědičnost

RodokmenX-recesivně vázaná

dědičnost

sňatek

rozvod

konsanguinita

monozygotní dvojčata

dizygotrní dvojčata

žádné potomstvo

potrat

mrtvě narozené dítě

muž

žena

postižený

neznámé pohlaví

nepenetrujícípřenašeč

přenašeč

proband

zemřelý jedinec

Genealogické schéma - symboly

Příklady:

• hemofilie A: způsobuje selhání krevní srážlivosti v důsledku deficitu koagulačního faktoru VIII

• hemofilie B: způsobuje selhání krevní srážlivosti v důsledku deficitu koagulačního faktoru IX

• daltonismus (barvoslepost)• Beckerova a Duchenneova muskulární dystrofie: progresivní úbytek

svalové síly• syndrom fragilního chromosomu X: hlavní příčina těžkých poruch učení u

chlapců

Dědičnost vázaná na pohlaví: X-vázaná recesivní dědičnost

• deficit enzymu G6PD: dědičná hemolytická anémie, kde je předčasnádestrukce erytrocytů způsobena sníženou aktivitou nebo stabilitou enzymu glukóza-6-fosfátdehydrogenázy (G6PD)

• agamaglobulinémie (X-vázána): byla poprvé popsána v roce 1952 dr. O. Brutonem. Byla to vůbec první objevená porucha imunitního systému, dnes také známá pod jménem svého objevitele jako Brutonova agamaglobuliné-mie. Jde o vrozenou poruchu, při které pacienti nejsou schopni produkovat protilátky. Protilátky jsou nedílnou součástí imunitního systému a hrajídůležitou roli v obraně proti některým mikroorganizmům

Dědičnost vázaná na pohlaví: X-vázaná recesivní dědičnost

1. Postižení muži s normálními partnerkami nemají žádné postižené syny a žádné normální dcery

2. Synové i dcery přenašeček mají 50% riziko, že zdědí postižený genotyp. Typický rodokmen je stejný jako u autosomálně dominantní dědičnosti

3. U málo častých fenotypů je výskyt postižených žen asi dvojnásobný oproti postiženým mužům, ale postižené ženy mají obvykle mírnější, byťvariabilní expresi fenotypu

4. V některých případech je onemocnění letální pro mužské potomky a může se projevit opakovanými spontánními potraty plodů mužského pohlaví

Dědičnost vázaná na pohlaví: X-vázaná dominantní dědičnost

Příklady:

• hypofosfatémie (vitamin D rezistentní rachitida)

• incontinentia pigmenti: postihuje kůži, vlasy, zuby a nehty. To je také známé jako Bloch Sulzber-ger onemocnění (u mužů letální)

Dědičnost vázaná na pohlaví: X-vázaná dominantní dědičnost

• Rettův syndrom: neurologická vada, která se vyskytuje téměř výhradně u dívek (u mužů letální).Hlavním a zvláště těžce postihujícím rysem je apraxie (dyspraxie), tj. neschopnost ovládat tělo a provádět tak motorické pohyby

• oro-facio-digitální syndrom ( u mužů letální)

Dědičnost vázaná na pohlaví: X-vázaná dominantní dědičnost

Mezi patologické stavy s multifaktoriální dědičností patří:

A. Typické kvantitativní znaky

B. Typické prahové (kvalitativní znaky)

Multifaktoriální dědičnost

A.Typické kvantitativní znaky:

do této skupiny patří znaky, kde genotyp lze kvantitativně hodnotit. Například tělesná výška, krevní tlak, IQ apod. Výsledkem společného působení poly-genního komplexu a exogenních faktorů je potom souvisláškála výskytu jednotlivých fenotypů v populaci – kontinuální variabilita vyjádřena Gausso-vou křivkou distribuce. Patologický stav zde vznikáplynule překročením určité hodnoty, většinou dané na základě zkušeností ( IQ norm. rozpětí 70 – 130 apod. )

Multifaktoriální dědičnost

B. Typické prahové ( kvalitativní znaky):

U multifaktoriálně dědičných znaků s kvalitativní variabilitou fenotypu se také předpokládá kontinuální vliv příčinných faktorů. U této skupiny však můžeme jen konstatovat, že byl překročen „ práh“ u daného jedince, cožznamená projev vrozeného defektu nebo onemocnění. Distribuce fenotypu má diskontinuální charakter. Fenotypy jsou potom alternativního rázu –normální – podprahové nebo patologické – nadprahové

Multifaktoriální dědičnost

1. Znaky kvantitativní – geny polygenního komplexu a exogenní faktory mají aditivní účinek, distribuce fenotypů v populaci má kontinuálnícharakter, vznik patologického stavu je plynulý po překročení „ prahu“

2. Prahové ( kvalitativní ) znaky – geny polygenního komplexu a exogennífaktory mají v podprahových hodnotách latentní charakter, po překročeníprahu vzniká patologický stav

3. Příbuzenské vztahy a inbreeding zvyšují výskyt těchto patologických stavů, s klesajícím stupněm příbuznosti klesá hodnota korelace.

4. Počet postižených mezi příbuznými pacienta závisí na četnosti patologického stavu v populaci

Multifaktoriální dědičnost-charakteristika

5. U onemocnění s možností zhodnotit závažnost postižení je větší riziko pro příbuzné pacienta s těžší formou nemoci

6. V případě intersexuálních rozdílů je vyšší riziko pro příbuzné pacienta toho pohlaví, u kterého je onemocnění vzácnější

7. Podrobná analýza patologického procesu musí vyloučit všechny případy s jiným typem dědičnosti ( genetické syndromy, chromosomové aberace apod.)

Multifaktoriální dědičnost-charakteristika

Kontinuální odchylky-příklady:

• výška• barva kůže• inteligenční kvocient (IQ)

Multifaktoriální dědičnost

Malformace-příklady:

• rozštěp rtu s/bez rozštěpu patra• pylorostenóza• spina bifida a anencefalie• rozštěp patra• vrozené srdeční vady

Multifaktoriální dědičnost

Vyplývá ze společného působení dvou nebo několika kauzálních genů, každý s minoritním efektem, a všechny působí společně (geny malého účinku)

Příklady:

• onemocnění venčitých tepen• esenciální hypertenze• non-inzulin dependentní diabetes mellitus• revmatoidní artritida• epilepsie

Polygenní dědičnost

• schizofrenie• psoriáza• inzulin dependentní diabetes

mellitus• sclerosis multiplex• lepra• tuberkulóza• spalničky (morbilli)

Polygenní dědičnost

1. Stav je typicky přenášen matkou na všechny její děti2. Stav není nikdy přenášen muži

Příklady:

• LHON - leberova hereditární optická neuropatie (typ progresivní slepoty)• MELAS - mitochondriální myopatie, encefalopatie, laktátová• acidóza a mozkové příhodě podobné• MERRF - myoklonická epilepsie s potrhanými červenými • svalovými vlákny• KSS - Keransův-Sayerův syndrom

Mitochondriální dědičnost

Je-li pečlivě sestavený rodokmen, přesná diagnóza probanda, vyšetřeni dalšíčlenové jeho rodiny, lze odpovědět tazatelům na otázku jaké je riziko, že budou mít sami nebo jejich děti stejné postižení resp. jaká je naděje, že budou zdraví. Málokdy je možné podat absolutně jednoznačnou odpověď. Tento fakt je těžko pochopitelný i pro lékaře jiných oborů. Stanovení genetického rizika však záleží na druhu informací, které jsou konkrétně k dispozici. Tím je také daná přesnost genetické prognózy.V genetice se používají termíny: vysoké nebo nízké riziko, pravděpodobnost, procento. Někteří autoři preferují poměrné riziko např. 1:4, ¼, jiní procenta např. 25%

Stanovení genetického rizika

Empirické riziko - je stanoveno na základě známých dat a praktických zkušeností, které jsou ( často ne snadno ) získávány populačními studiemi, porovnáváním dat. Toto riziko se týká většiny ne mendelovských nemocí

Mendelovské riziko - toto riziko můžeme stanovit u známých nemocí, klinicky zcela jasných, o kterých víme, že se dědí podle Mendelových zákonů( AR, AD, XR, XD)

Základní kategorie genetického rizika

Modifikované genetické riziko - používáme u nemocí s mendelovskou dědičností o kterých ale víme, že se vyskytují s variabilní expresivitou a penetrací

Složené ( složité ) genetické riziko - nejednoznačně rozřešitelná situace, jedná se o mutaci de novo, různé typy mendelovské dědičnosti. Většinou se vyskytne jako nová AD mutace, pak riziko stejného postižení pro další děti je prakticky nulové. Bohužel byla v některých rodinách zcela výjimečněpopsaná dědičnost AR, pak je riziko 25%. Rodina musí být seznámena s oběma extrémními variantami

Základní kategorie genetického rizika

Definice:

klinická cytogenetika se zabývá analýzou chromosomů (jejich počtem a morfologií) a vztahem mezi nálezy chromosomových aberací a fenotypový-mi projevy

vznik moderní lidské cytogenetiky se datuje od roku 1956, kdy byly vyvi-nuty efektivní metodiky chromosomální analýzy a bylo stanoveno, že nor-mální počet lidských chromosomů je 46

Klinická cytogenetika

Klinická cytogenetika

DNA rozptýlená v buněčném jádře

Chromosomy- spiralizovanémolekuly DNA

chromatin - komplex DNA s chromosomovými proteiny(pojem používaný pro interfázi, kdy se většina chromatinu nacházív rozvolněném stavu)

chromosom - chromatin spiralizovaný v mitóze(mitóza proces dělení buňky, při kterém docházík rozdělení genetického materiálu mezi 2 dceřinébuňky)

Jaderní materiál

během buněčného cyklu sechromatin nachází v různýchfázích spiralizace :

- nízký stupeň spiralizace vinterfázi

- postupná kondenzace běhemmitózy

- maximální kondenzace v metafázi mitózy

Chromatin a chromosomy během buněčného cyklu

soubor chromosomů jedince nebo buňky s označením jejich počtu, druhu pohlavních chromosomů a případných aberací

lidský karyotyp se skládá ze 46 chromosomů, z toho 22 párů autosomů(nepohlavních chromosomů) a 2 gonosomů (pohlavních chromosomů)

chromosomový pár je tvořen homologními chromosomy, z nichž jeden je zděděn od otce a druhý od matky, nepárové chromosomy jsou nehomologní(somatické diploidní buňky)

Karyotyp

46,XX - normální ženský karyotyp 46,XY - normální mužský karyotyp

druh pohlavních chromosomůpočet chromosomů v jádrech buněk jedince

Zápis karyotyp

Normální karyotyp

normální mužský karyotyp 46,XY normální ženský karyotyp 46,XX

vrozené chromosomové aberace (VCA)

- početní- strukturní

Chromosomové abnormality(aberace)

• problémy časného růstu a vývojeneprospívání, opoždění vývoje, dysmorfická facies, mnohočetné malforma-

ce, malá postava, obojetný genitál, mentální retardace

• narození mrtvého plodu a úmrtí novorozencevýskyt chromosomových abnormalit je vyšší u případů narození mrtvého plodu (téměř 10%) než u živě narozených dětí (asi 0,7%), zvýšený výskyt také u dětí, které umírají v novorozeneckém období (okolo 10%)

Klinické indikace k postnatálnímu stanovení

karyotypu (VCA)

• problémy s fertilitouženy s amenoreou, infertilní páry, opakované spontánní aborty, partneři před IVF

• rodinná anamnézaznámá nebo suspektní chromosomová abnormalita u příbuzných

• dárci gamet, děti k adopci

Klinické indikace k postnatálnímu stanovení

karyotypu (VCA)

• významně se podílejí na mnoha případech poruch reprodukce, vrozených malformací, mentálních retardací

• cytogenetické poruchy jsou přítomny přibližně u 1% živě narozených dětí

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

abnormality počtu chromosomů

Aneuploidie - nejčastější a klinicky velmi významný typchromosomových poruch

- abnormality počtu chromosomů v páru- tento stav je vždy spojen s poruchou fyzického nebo mentálního vývoje

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

trisomie - nejčastější porucha (přítomnost nadbytečného chromosomu v páru)

trisomie autosomů - (trisomie celého chromosomu je jen vzácně slučitelná se životem)

- Downův syndrom 47,XX,+21 (47,XY,+21)- Edwardsův syndrom 47,XX,+18 (47,XY,+18)- Patauův syndrom 47,XX,+13 (47,XY,+13)

trisomie gonosomů - (fenotypové důsledky jsou méně závažnénež u trisomie autosomů)

- Klinefelterův syndrom 47,XXY (muž)

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

Downův syndrom, 47,XX,+21 Edwardsův syndrom, 47,XX,+18 Patauův syndrom, 47,XX,+13

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

Klinefelterův syndrom 47,XXY

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

monosomie - méně častá porucha (chybění 1 chromosomu v páru)- monosomie gonosomu X (Turnerův syndrom)

45,X (žena), častý výskyt

strukturní abnormality chromosomů

• méně časté než aneuploidie

• dochází k přestavbám a následně ke změnám morfologie chromosomů

• předpokladem je vznik zlomů na chromosomech

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

• balancované přestavby - v sadě chromosomů je zachováno normální množ-ství chromosomového materiálu (žádný materiál nechybí ani nepřebývá)

- většinou nemají fenotypové vyjádření (nejsou přítomny poruchyfyzického nebo mentálního vývoje), v buňkách je přítomen veškerý chromosomový materiál, i když v odlišném uspořádání

• nebalancované přestavby - část chromosomového materiálu v karyotypu chybí (parciální, částečná monosomie) a část přebývá (parciální trisomie)

- většinou dochází k fenotypovým abnormalitám

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

translokace - nejčastější ze strukturních aberací, předpokladem je vznik dvou zlomů, každý na jednom chromosomu

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

výměny segmentů mezi dvěma chromosomy

translokace u svých nositelů většinou nezpůsobují abnormální fenotyp, ale jsou spjaty s vysokým rizikem vzniku nebalancovaných gamet a s tím souvisejících potratů nebo narození potomků s nebalancovaným karyotypem (parciální monosomie jednoho a parciální trisomie druhého chromosomu)

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

rodiče normálnífenotyp, matka nositelka translokace

dítě postižené, po matce zdědilo1 derivovaný chromosom pocházejícíz translokace

rodič dítě

46,XX,t(16;21)(q22;q22.1) 46,XY,der(21)t(16;21)(q22;q22.1)

inverze - na jednom chromosomu vzniknou 2 zlomy, segment mezi nimi se otočí o 180° a opět se začlení do chromosomu

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

inverze u svých nositelů většinou nezpůsobují abnormální feno-typ, ale jsou spjaty s vysokým rizikem vzniku nebalancovaných gamet a narození abnormálních potomků

delece - vznik zlomů a ztráta úseku chromosomu, který způsobujevznik nebalancovaného karyotypu (parciální monosomie)

Vrozené chromosomovéaberace (VCA)

Zápis karyotypu

47,XX,+21

46,XX,t(8;21)

45,X 47,XXY - chybějící nebo nadbytečný gonosom v karyotypu (početní změna)

46,XX,inv(1)

46,XX,del(5p) - delece v karyotypu (strukturní změna)

- nadbytečný autosom v jádrech buněk (početní změna)

- inverze v karyotypu (strukturní změna)

- translokace v karyotypu (strukturní změna)

• molekulární cytogenetika aplikuje metody molekulární biologie na cytoge-netické úrovni, vizualizuje a lokalizuje genetický materiál v buňkách

• pracuje s metafázními chromosomy nebo interfázními jádry

• potvrzuje a upřesňuje nálezy klasické cytogenetiky (metody klasickécytogenetiky – základní vyšetřovací metody, metody molekulární cytogeti-ky - metody s vyšší rozlišovací schopností)

• začátek rozvoje - přelom 60.- 70. let 20. století

Molekulární cytogenetika

Molekulární cytogenetika

• metodou klasické cytogenetiky (ve světelném mikroskopu) lze na chromo-somech rozlišit strukturní změny pouze o určité velikosti (>5 Mb)

• změny menší lze detekovat metodami s vyšší rozlišovací schopností-meto-dami molekulární cytogenetiky

Molekulární cytogenetika

• molekulárně cytogenetickými technikami nelze nahradit klasickékaryotypování (před použitím metod molekulární cytogenetiky je třeba vědět, co chceme hledat – při klasickém karyotypování vidí-me karyotyp jako celek za nízkou cenu, vysoká cena molekulárněcytogenetických metod)

• oblasti uplatnění FISH- klinická cytogenetika (postnatální vyšetření u sterilních párů,

postižených dětí a dospělých s podezřením na genetickou příčinu onemocnění, genetická analýza pro účely umělého oplodnění,

prenatální diagnostika karyotypu plodu) - nádorová cytogenetika- výzkum(evoluční studie karyotypu, mapování genomu…)

Molekulární cytogenetika

In situ hybridizace (ISH) je metoda umožňující přesnou detekci a lokalizaci specifických úseků DNA na chromosomech nebo v interfázním jádře pomocívazby specifických krátkých molekul DNA - sond, které jsou označeny většinou fluorescenční značkou.

fluorescenční značkasonda (molekula DNA)

in situ - na původním místě (cílový úsek vizualizujeme na původním místě na chromosomu nebo v interfázním jádře – pozorujeme na podložním sklíčku ve fluorescenčním mikro-skopu; (DNA analýza – izolujeme DNA, konkrétní úseky namnožíme (amplifikace), analy-zujeme odděleně od ostatního genetického materiálu - jen část genu)

Molekulární cytogenetika

vyhodnocení a zpracování signálu – FISH - fluorescenční mikroskop napojený na počítač – vizualizace a kvantifikace (signál září v tmavémpoli) – modrá barvička (DAPI) obarvuje všechny chromosomy, červený signál = fluorescenčně značená sonda

potvrzení přítomnosti translokace v karyotypu

trisomie chromosomu 21 (Downův syndrom)

FISH na metafázních chromosomech FISH na interfázních jádrech

Molekulární cytogenetika

Komparativní genomová hybridizace-CGH:metoda odhaluje nebalancovaný genetický materiál (chybění - nadbytek DNA)

Zeleně označeny úseky na chro-mosomech, které jsou v karyotypu maligního klonu zmnoženy, čer-veně označeny chybějící úseky chromozomů

Molekulární cytogenetika

Spektrální karyotypování - SKY, Multi-color FISH – M-FISH:

SKY - mitóza po hybridizaci se směsí sond značených fluoro-chromy

SKY - seřazené chromosomy po úpravěobrazu

Molekulární cytogenetika

Mnohobarevné pruhovaní – M-band:

přestavby v rámci jednoho chromosomu (inverze, delece)