Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1990), страница 4

Так, например, задержки развития у детей могут быть связаны с самыми разнообразными врожденными дефектами метаболизма, возникающими из-за генетически обусловленных повреждений ферментов. Среди умственно отсталых детей, которые содержатся в больницах, около 1'г' страдают фенилкетонурией.

Впервые это патологическое состояние было обнаружено Феллингом в 1934 г. при исследовании двух сибсов, моча которых отличалась характерным мышиным запахом и повышенным содержанием фенилпирувата 1!0803. Это открытие навело на мысль, что и другие случаи умственной отсталости связаны с врожденными нарушениями метаболизма. Однако многочисленные исследования мочи умственно отсталых больных почти не дали результатов. Хотя и были открыты некоторые другие заболевания, например гомоцистинурия (см. ниже), в большинстве случаев умственной отсталости врожденных нарушений метаболизма, которые можно было бы обнаружить подобным способом, не было. Заболевания соединительной ткани и костной системы, как правило, не связаны с врожденными дефектами метаболизма, однако есть исключения. Гомоцистинурия— ' заболевание, обусловленное нарушением метаболизма серусодержащей аминокислоты метионина вследствие недостаточности цистатионсинтазы печени.

Симптомы можно объединить в три основные группы; 1) аномалии соединительной ткани и органов зрения -остеопороз, паучьи пальцы, воспаление коленных суставов, деформация хрусталика; 2) нарушения функций центральной нервной системы в 50ог' случаев умственная отсталость; 3) тромбозы артерий и вен. Часть перечисленных симптомов совпадает с описанными при синдроме Марфана, который наследуется доминантно, но иногда встречается как спорадический случай вследствие вновь возникающей мутации.

Вот почему синдром Марфана ле~ко может быть принят за гомоцистинурию. Но даже отвлекаясь от этого обстоятельства, просто зная общую симптомато- логию рецессивных ферментативных дефектов, трудно предположить, что все столь разные симптомы обусловлены дефектом одного конкретного фермента. Клиническая диагностика наруигсний метаболизма.

Болезни, вызванные наследственными нарушениями метаболизма, встречаются довольно редко. Это значит, что даже активно работающий педиатр за все время своей практики встретится лишь с несколькими случаями, поэтому трудно ожидать от каждого врача постановки правильного исчерпывающего диагноза и, тем более, правильного лечения. В США и Европе существует несколько педиатрических центров, специализирующихся в области диагностики (в том числе пренатальной) и лечения отдельных заболеваний или небольших групп болезней, обусловленных наследственными повреждениями ферментов, Такая узкая специализация позволяет обеспечить высочайший на сегодня уровень медицинского обслуживания. Однако долг каждого врача независимо от области его специализации (будь то общая терапия, педиатрия или медицинская генетика) — правильно диагностировать заболевания, вызванные наследственными нарушениями метаболизма, Ранняя диагностика важна не только в отношении болезней, для которых существует специальное лечение (разд.

4.2.2.9), но и в тех случаях, ко~да необходимо предотвратить рождение больных детей (пренатальная диагностика). Методы изучения фсрмснтатионых наруигений. При изучении ферментативных нарушений пользуются методами энзимологии. Для выяснения генетической природы того или иного дефекта важны пе только количественные изменения активности фермента, но и качественные различия в характеристиках нормального и измененного фермента. Так, например, у больных детей с синдромом Леша — Найхана (30800) 111633 была обнаружена повышенная термолабильносгь гнпоксантин-гуанин — фосфорибозилтрансферазы, а у детей с болезнью Фабри (сопряженной с дефектами фермеи- 14 4. Действие генов Табзжна 4.2. Биохимические дефекты у человека, прн котоРых обнаруживается перекрестно-реагируюшин материал, что указывает на мутационное юменение фермента илн белка 1!21) Недостач очность нсевдохолннэстеразын («молчащий» фенотип) Метахроматнческая лейкодистрофия Гликогеноэ Мак-Ардлан Ганглиозндоэ Зандхоффа Синдром Леша — Найхана Неусноенне фруктозы 1 типа Фенилкетонурня Галактоэемия Недостаточность фибриногена Мукополнсохарцноз 111 В Недостаточность протромбина Недостаточность проконнертннан Гемофилия А" Гемофилия В" Недостач очность фактора Стьюарта — Правера Недостаточность фермента, стабилизирующего фнбрнн Недостаточность фактора С4 Недостаточность сахарозонзомальтазы Болезнь Тел †Сак о Олновны также случая бвэ первкрвогно-реагирующего матери»»в.

тов лнзосом) — необычная термостабнльность (3-галактозидаэы. Часто разница между нормальным и дефектным ферментом выявляется на уровне белков, например по изменению электрофоретнческой подвижности. В таких случаях у измененного белка потеря или снижение каталитических свойств далеко не всегда сопровождаются изменением его иммунологических характеристик, т.е. белок сохраняет способность связываться с антителами против нормального фермента.

Впервые такой перекрестно-реагирующий материал (ПРМ, англ. СКМ) описан у бактерий (трнптофансинтаза у Е. сой). Подобные перекрестно-реагирующие белки часто обнаруживают прн наследственных нарушениях ферментов у человека (табл. 4.2): онн играют важную роль в выявлении гетерознгот -носителей гемофилии А (разд.

42.2.8). У человека в отличие от бактерий чаще встречаются качественные изменения фермента, чем случаи полной илн почти полной его утраты. Это означает, что боль- шннство известных в настоящее время ферментатнвных дефектов у человека вызвано мутациями в структурных генах, а не в регуляторных участках, как у бактерий.

Эти факты весьма важны для понимания принципов регуляции генов высших организмов, в том числе и у человека (разд. 4.7). Приведенный ниже метод имеет особое значение для анализа повреждений ферментных систем. Изучение фермвнтативных нарушвлий в культуре фибробластов человека. В 1940 1950 гг., когда удалось получить ответы на ключевые вопросы генетики бактерий, многим ученым казалось, что изучение индивидуальных клеток высших организмов позволит увеличнзь разрешающую способность генетического анализа эукариот на несколько порядков (162). Условии культивирования клеточных линий были разработаны несколькими годами раньше.

Однако нсе линии клеток. способные размножаться и культуре неопределенно долгое время, либо получены из злокачественных опухолей, как одна нз наиболее распространенных линийНеца, либо нри культивировании утрачивают способность к контактному торможению, т.е. «трансформируются». Генетически такие клетки отличаются от нормальных: они почти всегда анеуплондньн причем число хромосом в наборе колеблется внутри одной клеточной линни и даже внутри конкретной культуры.

Трансформированные клетки непригодны дня генетического анализа, необходимо разработать методы, поэноляюгние культивировать нормальные, эуплоидные клетки. Количественные биохимические эксперименты, например измерение активности ферментов, имеют смысл, только если рост клеток можно тщательно контролировать. Полезно рассмотреть принципы этих методов, поскольку они применимы н Лля анализа клеток нз амннотнческой жидкости.

Возможные трудности. Метод культивирования фибробластов сопряжен с рядом зрудносгей. Эти клетки плохо растут или вовсе не растут на химически определенных средах. Приходится добавлять сыворотку, содержащую полный набор необходимых питательных веществ. Как правило, для этого используют эмбриональную сыворотку теленка.

К сожалению, очень трудно раз н навсегда стандартизировать условия культивирования; необходимо постоянно контролировать и уточнять такие параметры. как рН, содержание глюкозы и др. Фибробласты нельзя культивировать н жид- 4. Действие генов 1б кой среди они растут только в виде монослоя клеток. прикрепленных к твердой поверхности. Вот почему отбирать пробы, как это делается лрн рабозе с суспензионными культурами, в данном случае нельзя. Приходится вести параллельно много культур небольшого объема. Это приводит к дополнительным вариациям, которые с трудом поддаются контролю.

Следует помнить также, что для фибробластов в отличие от стабилизированных опухолевых линий число клеточных делений ограниченно н, следовательно, ограниченны возможности наращивания биомассы. Рост Яибробластов «культуре. Материал, полученный при биопсии кожи и предназначенный для хромосомного анализа, измельчают, помещают в чашки Петри с питательной средой. Чашки содержат в инкубаторе с 5«гмным СОи Эзо позволяет поддерживать постоянный рН.

Приблизительно через 15 дней фнбробласты начинают расти на поверхности среды и в конечном итоге формируют моносзой. Клетки отделяют от поверхности обработкой трнпсином и после центрнфугировання переносят в свежую среду. Развитие культуры происходит циклично.