C5 Boli Genetice Si Metabolice

  • Published on
    09-Sep-2015

  • View
    231

  • Download
    10

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Pediatrie an V

Transcript

  • Boli genetice si de metabolism

    As.Univ.Dr.Cerasela Jardan

    *

  • Boli genetice

    Includ afectiuni determinate de mutatii genetice si anomalii cromozomialeGenetica medicala include si boli multifactoriale conditionate genetic sau cu predispozitie genetica (factorii genetici au o contributie variabila)

    *

    *

  • Clasificarea bolilor genetice

    Boli cromozomialeBoli monogenice

    -mutatii ale unei singure gene cu efect major

    -se transmit mendelian

    Boli mitocondriale

    -mutatii in genomul mitocondrial cu afectarea productiei de energie

    -60 de boli rare

    Boli multifactoriale

    -distributie familiala

    -nu se transmit mendelian

    -interventia unor factori ereditari care interactioneaza cu factori de mediu

    Boli prin mutatii somatice

    -erori de replicare ale ADN-ului

    *

    *

  • Boli cromozomiale

    Produse de modificari in nr si structura cromozomilor vizibile la microscopFrecventa anomaliilor prin studii la n.n este de 9-10 n.n viiAnomaliile neechilibrate (prezenta suplimentara sau absenta unor segmente cromozomiale) determina sdr plurimalformativeAnomaliile echilibrate (modificarea pozitiei unuia sau mai multor segmente cromozomiale) nu modifica fenotipul dar genereaza tulburari de reproducere

    *

    *

  • Metode de explorare

    Analiza clinica si paraclinica a fenotipului persoanelor afectateStudiul familiei in vederea stabilirii persoanelor afectate, a modului de transmitere a caracterelor ereditare (autozomal dominant(AD), autozomal recesiv(AR), transmitere legata de sex si a ereditatii multifactoriale)Analiza cromozomilor

    *

    *

  • Analiza cromozomilor

    Cromozomii = organite nucleare ce fixeaza intens coloranti bazici si transporta materialul geneticSunt usor de analizat in stadiul de metafaza al mitozei deoarece se afla in acelasi plan in placa ecuatorialasi sunt bine indizidualizatiIn acest stadiu sunt alcatuiti din 2 cromatide unite la centromer si delimitate la capete prin telomere

    *

    *

  • Structura Cromozomilor

    *

  • Structura Cromozomilor

    *

  • Structura Cromozomilor

    CromatidaCentromerBrat scurt (p)Brat lung (q)

    *

  • Structura Cromozomilor

    Benzile cromozomice sunt specifice fiecarui cromozom (markeri citologici ai structurii interne heterogene a cromozomilor)

    Benzile G -obtinute prin digestia controlata cu tripsina si colorate cu Giemsa; benzile Q colorare cu quinacrina; benzile R ( dispozitie inversa a benzilor G)

    *

  • Structura Cromozomilor

    Benzile cromozomice sunt specifice fiecarui cromozom (markeri citologici ai structurii interne heterogene a cromozomilor)

    Benzile G -obtinute prin digestia controlata cu tripsina si colorate cu Giemsa; benzile Q colorare cu quinacrina; benzile R ( dispozitie inversa a benzilor G)

    *

  • Distributia genelor in benzile G

    1. Se poate vedea ca in benzile G numarul de gene e mai scazut ca in interbenzi

    2. In regiunea centromerului lipsesc gene exprimate

    *

  • Morfologia cromozomilor

    Metacentric centromer median (raportul bratelor este egal : q/p=1,0-1,7)Submetacentric centromerul este plasat catre unul din capete (raportul bratelor=1,7-3,0)Subtelocentric centromerul este situate in regiunea subterminala (raportul bratelor = 3,0-7,0)Acrocentric centromerul este plasat aproape terminal (raportul bratelor= 7,0- infinit)

    *

  • Metode de obtinere a cromozomilor

    *

  • Sisteme de Cariotipare

    *

  • Citogenetica moleculara

    Tehnica FISH: hibridizare prin complementaritate a unei sonde ADN cu o anumita regiune a unui cromozomPentru a fi evidentiate dupa hibridizare, sondele sunt marcate cu un fluorocrom(vizibil la microscopul in UV)Tehnica M-FISH sau SKY utilizeaza combinatii specifice de sonde marcate. Diferentele sunt la captura imaginii (secventiala in M-FISH sau captura unica si analiza semnalului capturat) Tehnica CGH analiza variatiilor numarului de copii ale unor segmente ADN

    *

    *

  • FISH

    *

  • FISH

    Del 5q

    Del 5q

    Deletia de 5q detectata de 5p (verde) (control) si 5q (rosu) proba specifica

    *

    *

  • Whole chromosome paint cromozom 1

    Whole arm paint cromozom 1

    Whole cromosome paint

    *

  • Cariotip

    Cariograma aranjarea sistematizata a cromozomilor unei celule

    ISCN (International System for Human Cytogenetics Nomenclature) a stabilit o serie de abrevieri

    Cariotip (formula cromozomiala) descrierea alfa-numerica a cromozomilor unei cariograme

    Formula de baza are 3 itemi separati de virgula:

    primul precizeaza nr de cromozomi (46);

    al doilea constitutia cromozomilor sexuali (XX, XY);

    al treilea anomaliile de nr si structura ale autozomilor ;

    Ex: 46,XX,t(9;22),+8

    In urma tehnicilor de bandare fiecare brat cromozomial poate fi divizat in mai multe regiuni, iar o regiune in benzi si subbenzi.

    Ex : 1q21.1 cromozom 1, brat lung, regiunea 2, banda 1, subbanda 1.

    *

    *

  • Cariotip-bandare GTG

    *

    *

  • Anomalii cromozomiale

    Celulele somatice normale sunt diploide (n=46) Celulele sexuale normale sunt haploide (n=23)Anomalii cromozomiale numerice Anomalii cromozomiale structurale

    *

    *

  • Poliploidiile

    Poliploidiile = prezenta in plus a unuia sau mai multor seturi haploide de cromozomi ( 3n =69 triploidie; 4n=92 tetraploidie)

    cauza dispermia (fecundarea unui ovul de doi spermatozoizi); rar, fertilizarea unui gamet normal (n) de un gamet diploid (2n): spermatozoid (diandrie), ovul (diginie); produc modificari majore ale fenotipului, de obicei cu efect letal

    *

    *

  • Aneuploidii

    Monosomii = prezenta in celula somatica a

    unui singur cromozom, in locul unei perechi de

    cromozomi(2n-1); singura monosomie

    compatibila cu viata monosomia X

    Trisomii = prezenta in celula somatica a 3 exemplare ale aceluiasi cromozom (2n+1)in locul perechii normale ( majoritatea trisomiilor complete sunt incompatibile cu viata exceptie trisomia 21,18 si 13 numai in mozaic)

    In cazul anomaliilor gonosomale sunt posibile tetrasomii/pentasomii

    *

    *

  • Anomalii structurale

    Ruperea cromozomilor si reunirea anormala a capetelor cromozomilor ruptiAnomalii ce implica un singur cromozom

    -deletii (terminale; interstitiale)

    -cromozomi inelari

    -duplicatii

    -inversii (pericentrice, paracentrice)

    -izocromozomi(prezenta in dublu exemplar a unuia dintre brate)

    Anomalii ce implica 2 cromozomi

    -translocatiile(reciproce, robertsoniene (implica 2 cromozomi acrocentrici))

    -insertiile

    *

    *

  • Rearanjamente cromozomiale echilibrate

    Translocatiile= transferul de segmente cromozomiale intre doi cromozomi

    *

    *

  • Rearanjamente cromozomiale echilibrate

    Inversiile=ruperea cromozomului in doua puncte urmata de rotirea fragmentului intermediar cu 180 si reunirea fragmentelor

    *

    *

  • Anomalii neechlibrate

    Deletia=pierderea unui fragment cromozomial

    *

    *

  • Consecintele fenotipice

    a) consecintele anomaliilor cromozomiale neechilibrate

    -dezechilibrul genetic determina o serie de semne : tulburari de crestere prenatala si postnatal, dismorfism craniofacial, anomalii congenitale majore multiple, displazii, dermatoglife anormale, alterari ale SNC, tulburari ale functiei gonadale

    b) anomalii echilibrate

    -fenotip normal consecinte reproductive serioase (3-6% cupluri sterile sau cu avorturi spontane AV)

    *

    *

  • Afectiuni pediatrice datorate anomaliilor cromozomiale

    A) Boli cromozomiale autozomale

    -trisomiile autozomale

    -sindroamele cu deletii autozomale

    -sindroame cu microdeletii si microduplicatii

    B) Sindroame cu anomalii ale cromozomilor sexuali

    C) Tulburari de reproducere de cauza cromozomiala

    *

    *

  • Trisomia 21 (Sindromul Down)

    Incidenta: 1:650-1:800 n.n viiFenotip caracteristic :

    N.N ( talie, greutate mici; hipotonie musculara; hiperextensibilitate, capul: brahicefalie,occiput turtit, fontanele largi; fata rotunda,plata,epicantus (repliu unghi intern ochi), fante palpebrale oblice in sus si in afara, nas mic turtit, gura deschisa, protuzia limbii, gat scurt;maini scurte, late, brahidactilie, clinodactilie deget V.

    Sugar-copil (unele semne devin evidente: microcefalie cu occiput turtit, iris pestrit (pete Brushfield), hipoplazia etajului mijlociu al fetei) malfomatii viscerale (cardiovasculare,digestive,renale) intarziere in dezvoltarea psiho-motorie

    *

    *

  • Sindromul Down

    *

    *

  • Trisomia 21 (Sindromul Down)

    Analiza citogenetica este obligatorie in fiecare caz, pe baza ei se calculeaza riscul de recurenta(RR) si se acorda sfatul genetic

    -trisomie libera /omogena RR 1% (femei 30 ani RR acelasi cu cel determinat de varsata materna)

    -trisomie prin mozaic RR

  • Cariotip-trisomie 21

    *

    *

  • Cariotip - t(21;21)

    *

    *

  • Trisomia 21 (Sindromul Down)

    Patogenie trisomia cromozomului 21 sau mai exact a regiunii 21q22 (numita DSCR-Down Syndrome Critical Region) aici se gasesc genele care prin efect de dozaj produc majoritatea semnelor clinice caracteristice S. Down.Evolutie/prognostic: infectii respiratorii frecvente, dezvolta leucemii, epilepsie, tulburari vizuale, >40 ani dementa senila precoce

    *

    *

  • Sindromul cri du chat

    Produs printr-o deletie a bratului scurt al cromozomului 5 (5p-)Incidenta: 1/50 000 de nasteriSimptomatologie : plans caracteristic, dismorfism cranio-facial:microcefalie,facies round, hipertelorism,epicantus,urechi jos inserate, retard mental (RM) sever, malformatii cardiace si genito-urinareEvolutie/prognostic : evolutie cu RM sever, supravietuire variabilaMajoritatea cazurilor sunt sporadice doar 15% sunt urmasii unui parinte purtator al unei translocatii echilibrate

    *

    *

  • Sindromul cri du chat

    *

    *

  • Sindromul Turner

    Incidenta:1/2500-3000 n.n de sex femininSimptomatologie:

    neonatal:talie, greutate mici; limfedem fata dorsala a mainilor si picioarelor;gat scurt, exces de piele pe ceafa, pterigium coli (pliu cutanat pe fata laterarala a gatului), distanta intermamelonara mare

    postpubertar:hipostatura, amenoree primara, absenta secretiei hormonilor sexuali feminini(estrogen/progesteron); organe genitale externe aspect infantil

    Malformatii congenitale: renale si cardiace

    Inteligenta normala sau la limita inferioara a normalului

    *

    *

  • Sindromul Turner

    Analiza citogenetica:

    Testul cromatinei X (testul Barr)

    Analiza cromozomiala obligatorie

    Evolutie/prognostic:depistarea precoce permite folosirea unei terapii eficace cu hormoni de crestere si prepubertar cu estrogeni. Pot apare:tiroidite autoimune, HTA, DZ, obezitate

    *

    *

  • Sindromul Turner

    Etiopatogenie:

    -2% din sarcini prezinta monosomie X

    -cauzele monosomiei nu se cunosc

    -AV spontane a 95% din embrionii cu monosomie X se datoreaza probabil haploinsuficientei

    -nu se stie explicatia ca desi letalitatea in utero a monosomiei X este mare, n.n cu aceeasi anomalie supravietuiesc fara probleme majore

    *

    *

  • Sindromul Turner

    *

    *

  • Sindromul Klinefelter

    Trisomia XXY (trisomie gonosomala)Incidenta 1/1000 n.n de sex masculin Simptomatologie:

    copilarie: statura inalta, aspect gracil, dificultati de adaptare scolara

    pubertate: talie inalta pe seama mb inferioare, testicule de mici dimensiuni, absenta spermatogenezei si a secretiei de testosteron, ginecomastie, intelect la limita inferioara, tulburari de invatare

    Analiza citogenetica : 47,XXY (85%); mozaicuri (46,XY/47,XXY)

    *

    *

  • Sindromul Klinefelter

    *

    *

  • Bolile monogenice

    Sunt afectiuni produse de mutatii ale unei singure gene; aceste mutatii se transmit mendelian: AD, AR sau legate de X = boli mendeliene ( repertoriate in catalogul Mendelian Inheritance of Man (MIM)

    *

    *

  • Metode de explorare

    Diagnostic molecular = noi tehnologii de diagnostic care au drept obiect de studiu ADN-ul si ARN-ul celular, urmarind identificarea mutatiilor si polimorfismelor genice implicate in producerea bolilor

    Tehnici de baza:

    -izolarea ADN

    -sectionarea cu enzime de restrictie

    -separarea fragmentelor prin electroforeza (EF) in gel

    -amplificarea in vitro a secventei ADN (PCR)

    -hibridizarea acizilor nucleici (metoda de transfer Southern)

    *

    *

  • Structura ADN

    *

  • Izolarea ADN-ului genomic

    Din tesuturi sau culturi celulare, cel mai des se utilizeaza sange perifericMetoda de izolare consta in inlaturarea proteinelor (cu ajutorul detergentilor si proteinazei K); a lipidelor (prin extractia fenol-cloroform), a ARN-ului (prin tratare cu RN-aza)

    *

    *

  • Sectionarea cu enzime de restrictie

    Enzimele de restrictie au un grad inalt de specificitate; scaneaza ADN-ul si se opresc cand recunosc o secventa nucleotidica specifica = situs de restrictieER fragmenteaza ADN-ul intr-un numar definit, caracteristic si reproductibil de fragmente = harta de restrictieClivarea ADN-ului unor persoane diferite din populatie cu aceeasi ER fragmente cu lungimi diferite rezultand un polimorfism al lungimii fragmentelor de restrictie(RFLP) marker in diagnosticul unor boli genetice

    *

    *

  • Separarea fragmentelor ADN prin electroforeza

    Datorita gruparilor fosfat incarcate negativ, in prezenta unui camp electric, fragmentele vor migra spre anodO data cu esantionul ADN se pun sa migreze si markeri ADN cu marime cunoscuta; ofera posibilitatea calcularii lungimii moleculelor din esantionEF in gel de agaroza -separa fragmente ADN 0,1-20kbEf in gel poliacrilamida-(3,5%) frg 1000-2000kb sau (20%) 6-100 nucleotide EF in camp electric pulsatil -frg 5Mb

    *

    *

  • Clonare acelulara a ADN (PCR)

    Amplificare exponentiala a ADN-ului pornind de la cantitati miciPrincipiul extensiei unei amorse (primer sau amplimer)2 oligonucleotide care reproduc o secventa de 15-25 nucleotide situate la capatul 3' a celor doua catene ale segmentului de ADN; declanseaza sinteza ADN dupa matrita fragmentuluiTehnologie automatizata in 3 etape:

    I denaturarea ADN la (95 C)

    II pozitionarea/hibridizarea primer-ului (50-60 C);

    III polimerizarea nucleotidelor sub actiunea ADN- polimerazei termostabile (72 C)

    *

    *

  • PCR

    *

    *

  • Metoda Southern blot

    Extragerea ADN genomic Fragmentarea prin clivare cu ERSepararea fragmentelor in gel de agarozaDenaturarea in mediu alcalin a frg bicatenareTransferarea moleculelor monocatenare pe un suport solid(filtru de nitroceluloza sau nylon)Hibridizarea frg cu o sonda monocatenara specifica unei gene sau marker genotipic , marcata radioactivSpalarea: heteroduplexul puternic fixat pe filtruPunerea in evidenta a duplexului dupa contactul filtrului cu un film foto (autoradiografie)Evidentiaza 2 tipuri de mutatii : deletii sau insertii genice > 50-100pb; mutatii punctiforme

    *

    *

  • Metoda Southern blot

    *

    *

  • Valoarea tehnicilor de biologie moleculara

    Permit detectarea mutatiilorMutatia = orice modificare in secventa sau aranjarea nucleotidelor din ADNMutatiile au consecinte genotipice (asupra expresiei genei) depind de tipul si localizarea in structura genei (la nivelul transcriptiei, procesarii mARN, al translatiei)Mutatiile au efect fenotipic (asupra proteinelor)- mutatiile in diferite regiuni din structura genei produc o modificare a structurii proteinei ( pierderea functiei, castig...