Bolile genetice Boli ereditare Mostenite fie sub aceeasi forma fie ca susceptibilitate, predispozitie

Tipuri de boli ereditare 1. Bolile cromozomiale Monosomii (45, X; 5p-) Trisomii (47XXY; sindroamele Down, Edwards, Patau) 2. Bolile monogenice Autozomale: - dominante - recesive Gonozomale: 3. Bolile multifactoriale (boli cardiace, autoimune) 4. Bolile mitocondriale 5. Boli cauzate de mutatii dinamice

CURIOSI?

Bolile genetice erau considerate raritati, intalnite intamplator de catre medici evidentierea lor este o urmare: a diminuarii frecventei bolilor ce nu au origine genetica si a dezvoltarii tehnologiei necesare studiului cromozomial si genic/molecular impactul asupra sanatatii populatiei nu este nesemnificativ se cunosc peste 10.000 de boli conditionate genetic Afecteaza cel putin 5 – 8% dintre nou-nascuti (nn)

Bolile genetice Au devenit o importanta cauza de morbiditate si mortalitate Sunt boli cronice Genereaza handicap fizic si/sau psihic Sunt o problema majora de sanatate publica Impun actiuni concrete si eficace de diagnostic (dg.), un program national de profilaxie, bazat pe sfat genetic, screening pre- si neonatal, registre nationale si dg. presimptomatic in familiile cu risc crescut

Genetica medicala este o parte a geneticii umane este in Romania o specialitate clinica distincta se ocupa de: dg. si ingrijirea pacientilor cu boli genetice familile pacientilor anual aproximativ 12.000 nn vor fi afectati de boli genetice inainte de varsta de 25 ani in Romania acest fapt a necesitat crearea unei retele nationale de Centre de Genetica Medicala Regionale si Cabinete Judetene

BOLILE MONOGENICE SUNT AFECTIUNI PRODUSE DE MODIFICARI (MUTATII) ALE UNEI SINGURE GENE SE TRANSMIT IN SUCCESIUNEA GENERATIILOR RESPECTA TRANSMITEREA MENDELIANA FIIND DE ACEEA NUMITE SI BOLI MENDELIENE ONLINE MENDELIAN INHERITANCE IN MAN (OMIM) initiat de regretatul prof. Victor McKusick cuprinde circa 12.000 de intrari (gene) si explica evolutia cercetarilor corelatiei dintre fenotip si genotip se estimeaza a fi peste 4000 de boli genetice cauzate de defecte monogenice Genomic imprinting si disomia uniparentala schimba modul de transmitere Amplificarile genice anormale = mut. Dinamic Iulie 2008 la 86 a murit Mc Kusick

BOLILE MONOGENICE Sunt numite boli moleculare, daca se cunosc mutatia genica si proteina pe care aceasta o codifica Majoritatea devin evidente clinic deja din perioada neonatala sau din copilarie (ex.fenilcetonuria, mucoviscidoza) Dupa pubertate debuteaza clinic doar aprox. 10% dintre bolile mongenice cunoscute (ex.distrofia musculara Becker) 1% devin manifeste clinic dupa sfarsitul perioadei reproductive (ex. boala Huntington) Desi rare, frecventa lor globala la copii este de aprox. 2 – 3% Era medicinii moleculare

In continuare numai cateva dintre bolile monogenice

PREVALENTA UNOR BOLI MONOGENICE HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIALA (AD) 1 la 500 nou-nascuti ANEMIA FALCIFORMA (AR) 1 la 650 nn afroamericani RINICHIUL POLICHISTIC (AD) 1 la 1.250 nn MUCOVISCIDOZA/FIBROZA CHISTICA (AR) 1 la 2.000 nn caucazieni COREEA HUNTINGTON (AD) 1 la 2.500 nn DISTROFIA MUSCULARA DUCHENNE/BECKER (XR) 1 la 7.000 nn HEMOFILIA (XR) 1 la 10.000 nn FENILCETONURIA (AR) 1 la 12.000 nn SINDROMUL MARFAN (AD) 1 la 20.000 nn

Caracteristicile bolilor autozomal recesive Ele se manifesta la persoanele homozigote pentru mutatia cauzatoare a patologiei De obicei persoana afectata are parinti sanatosi clinic, dar heterozigoti, purtatori ai mutatiei Un cuplu format din heterozigoti pentru una si aceeasi mutatie, are un risc de 25% de a avea un copil afectat de boala produsa de acea mutatie Transmisia nu este pe verticala, caci sare generatii, dar este pe “orizontala”, putandu-se manifesta la mai multe persoane intr-o generatie

Genotipul descendentilor Fenotipul descendentilor Parinti Genotipul descendentilor Fenotipul descendentilor 1) AA x AA 100% AA (homozygotes) 100% A 2) AA x Aa 50% AA ; 50% Aa (homo-; heterozygotes) 3) AA x aa 100% Aa (heterozygotes) 4) Aa x aa 50% Aa; 50% aa (homo-; heterozygotes) 50% A; 50% a 5) Aa x Aa 25% AA; 50% Aa; 25% aa (homo-; heterozygotes) 75% A; 25% a 6) aa x aa 100% aa (homozygotes) 100% a

Hemoglobinopatiile reprezentate in principal de talazemii si anemia falciforma (drepanocitoza, sicklemia – ‘sickle- cell anaemia’) sunt raspandite pe tot globul aproape 5% din populatia globului este purtatoare de gene responsabile de aparitia hemoglobinopatiilor in fiecare an aproape 300.000 de copii se nasc cu hemoglobinopatii, dintre care peste 200.000 sunt bolnavii din Africa cu drepanocitoza mondial sunt insa mai multi purtatori de modificari generatoare de talazemii decat de drepanocitoza prezenta mutatiei punctiforme ( A  T = transversie) in codonul 6 al genei ß-globinei este insa foarte mare in anumite zone, ceea ce are drept urmare o rata crescuta a drepanocitozei comparativ cu talazemiile (prin casatorii se intalnesc mai frecv. heterozigotii)

Anemia falciforma De exemplu, in Nigeria 24% din populatie poarta mutatia, iar prevalenta anemiei este de aproape 20 la 1000 nn. Ceea ce inseamna ca numai in Nigeria, se nasc anual aproape 150 000 de copii bolnavi! Boala este prezenta mai ales in Africa Sahariana, India, Arabia Saudita si tarile din jurul Mediteranei Initial s-a crezut ca originea mutatiei este in Peninsula Araba, de unde s-ar fi raspandit catre Asia si Africa. Astazi se stie, ca au fost cel putin 4 evenimente mutationale diferite, 3 in Africa si al patrulea fie in Arabia Saudita fie in centrul Indiei. Aceste evenimente independente au avut loc in urma cu 3.000 - 6.000 de generatii, adica cu aproximativ 70-150.000 de ani. Distributia reflecta faptul ca boala confera avantaj selectiv impotriva malariei, cauzata de Plasmodium (malariae, falciparum, etc) Vivax, ovale

Moleculele de Hb din eritrocite transporta oxigen catre toate tesuturile. Hb (S) = hemoglobina anormala, ce cristalizeaza in interiorul hematiei conferindu-i forma de secera, ea pierzand capacitatea de a se deforma pentru a strabate capilarele sanguine; aa 6 al β-globinei (ac. glutamic) este inlocuit de valina Aceste celule in forma de secera sunt fragile, nu pot transporta suficient O2 si nu pot traversa peretele capilarelor, pentru a ajunge la tesuturi.... producand dureri (osoase,viscerale), anemie,  stare generala alterata, ajungand fara tratament chiar la deces. Ocluzia capilarelor de catre hematiile anormale conduce la microinfarcte Hemoliza este urmata de splenomegalie si scaderea imunitatii infectii bacteriene (a se vedea cursul 9!)

RFLP-uri produse din fragmente ale genei pt beta globina Diagnostic molecular Folosind enzime de restrictie (endonucleaze) RFLP-uri produse din fragmente ale genei pt beta globina RFLP = restriction fragment length polimorphism /polimorfismul lungimii fragmentului de restrictie http://www.bio.davidson.edu/Courses/Molbio/MolStudents/spring2003/Williford/assignment1_home.htm

Diagnostic prenatal si sfat genetic pentru cupluri la risc Tratamentul Analgezice in crizele vasculo-ocluzive dureroase Penicilina, alte antibiotice mai ales pana la varsta de 5 ani Acid folic zilnic Transfuzii Transplant medular Alte tratamente: Hidroxiuree, cianat Terapia genica: speranta de a reactiva genele in vederea sintezei HbF, cu afinitate mare pentru oxigen Diagnostic prenatal si sfat genetic pentru cupluri la risc

http://thalassemianme. webs http://thalassemianme.webs.com/apps/blog/show/3949609-life-span-of-thalassemia-major-patients

Talazemiile Hemoglobinopatii cauzate de mutatii ale genelor β si α globinei, de pe cz.16 si respectiv 11, ce au ca urmare sinteza deficitara a lantului polipeptidic corespunzator Predomina in jurul Mediteranei, in Tailanda, Malaezia, Filipine si Africa Exista 3 mecanisme de aparitie a α – talazemiilor; Deletii mari al ambelor gene α (α1 si α 2) Crossing-over inegal Foarte rar mutatii: fie de tip nonsens (apare un codon ‘stop’ pozitionat anormal), fie de tip ‘frameshift’ (decaleaza cadrul de lectura)

Relatia dintre severitatea talazemiei (fenotip) si numarul de gene α nefunctionale (genotip) genotip (cz. 16/ cz. 16) normal α1 α2 / α1 α2 Purtator “silentios”; htz. α2 α1 - / α1 α2 Caracter α – talazemic; htz. α2 si α1 - - / α1 α2 Caracter α – talazemic; homoz. α2 α1 - / α1 - Hemoglobinoza H (Hb H = β4) Anemie hemolitica; neletala α1 - / - - Hidrops fetal (Hb Bart = 4 lanturi gamma) - - / - -

Aceeasi clasificare dupa Ed Uthman, MD Genele mutante sunt “bad guys” http://web2.airmail.net/uthman/hemoglobinopathy/hemoglobinopathy.html

α – talazemia Deletia dublu homozigota conduce la deces perinatal: - FAT NASCUT MORT - DECES NEONATAL PRECOCE Celelalte forme nu sunt grave, deoarece se mai sintetizeaza Hb A In cazul hidropsului fetal, Hb fetala majoritara este un tetramer al lanturilor γ numit Hb Bart, pe cand in cazul hemoglobinozei tetramerul prezent la adulti este β4 Hb Bart are capacitate extrem de redusa de transport a oxigenului, astfel tesuturile fetale sunt putin oxigenate prin oxigenul dizolvat in sangele periferic. Asociaza o anemie severa. Pompa miocardica, deja deficitar oxigenata, utilizeaza un surplus de energie pentru a face sa circule putinul oxigen dizolvat in sangele periferic; acest travaliu conduce la o insuficienta cardiaca, ce se manifesta prin edeme importante (“hidrops fetal”), ce sunt incompatibile cu supravietuirea.

HIDROPS FETAL

β- Talazemiile Spre deosebire de cele α, care sunt mai ales produse prin deletii, acestea apar in urma mutatiilor punctiforme Intre 1982 – 1992 s-au studiat si descoperit peste 90 de mutatii diferite, ce pot determina β – talazemii, demonstrand heterogenitatea alelica (diferite mutatii produc acelasi fenotip) prezenta in acest caz. De fapt, majoritatea pacientilor cu β – talazemie majora sunt heterozigoti compusi, mostenind de la fiecare parinte cate o alela β – talazemica purtatoare a unei mutatii diferite. Mutatiile sunt dispersate pe toata lungimea genei β – globinei, inclusiv la nivelul promotorului (exceptie face ‘cutia’ CCAAT)

Tipuri de mutatii in beta-talazemii: Mutatii la nivelul promotorului (substitutii) precum: Prima cutie CACCC are ultima CT A doua cutie CACCC are a doua CT si a treia C G In cutia ATAA apare substitutia A  G Mutatii (in principal la nivelul exonilor) de tip ‘nonsens’ (TAA, TAG,TGA pozitionati anormal) ‘frame-shift’ (decaleaza cadrul de lectura) Ele se produc precoce in secventa ADN a.i.mai mult de ½ din structura proteica este absenta, conducand la un produs genic nefunctional, extrem de instabil, ce este degradat rapid in hematii. Persoanele homozigote pt aceasta mutatie au β0- talazemie Mutatii la nivelul situsurilor de clivare GT si AG conduc tot la β0- talazemii In tarile mediteraniene exista o mutatie in intronul 1 pozitia 110, G A; astfel apare un nou situs acceptor de matisare (AG), ARNm matur va contine 19 nucleotide suplimentare (≠ de multiplu de 3) producandu-se un decalaj al cadrului de lectura. Surprinzator, desi in 90% din cazuri este luata in considerare pozitia cu mutatia, raman 10% din ARNpm care vor citi corect a.i. un individ chiar homozigot pt aceasta mutatie, va avea un fenotip β+- talazemic, deoarece se poate detecta o cantitate redusa de β- globina.

In talazemia intermediara: fie ambele gene ale β – globinei sunt anormale, fie una este anormala si cealalta lipseste

Beta talazemia majora (anemia Cooley) Boala nu se evidentiaza la nastere, ci progresiv in cursul primului an de viata apare o anemie severa, urmare a scaderii Hb F si respectiv deficitului din ce in ce mai mare de β – globina. Ca raspuns la aceasta anemie, maduva osoasa – in care hematiile sunt distruse, adica inainte ca ele sa ajunga in sange – este sediul unei eritropoieze care este intensa dar ineficienta. Ficatul si splina se maresc (hiperplazie); Hipotrofie staturo-ponderala, anomalii scheletice si fragilitate osoasa (oase subitri), facies usor mongoloid Analizele de laborator arata o anemie hemolitica, hipocroma cu sideremie crescuta, poliglobulie si microcitoza Ficatul si splina = sedii ale unei eritropoieze extramedulare Gr. Haima, haimatos = sange, iar gr. lysis = dizolvare, distructie  hemoliza = eritrocitoliza = fenomen de distrugere a globulelor rosii cu eliberarea Hb

Modificari craniene (bose) datorita expansiunii maduvei rosii hematogene la acest nivel Icter: o colorare galbena a pielii si sclerei

TABLOUL CLINIC – ANEMIA COOLEY SPLENOMEGALIE ANEMIE (nr. redus de hematii) HEPATOMEGALIE ICTER MODIFICARI OSOASE (fracturi frecvente) Rx: hiperplazia maduvei osoase la nivelul craniului MODIFICARI ALE FORMEI SI MARIMII FETEI SI CRANIULUI http://www.unc.edu/courses/2007spring/nurs/842/001/Week%205/Thalessemia.html

http://medicinembbs.blogspot.com/2011/01/thalassemia.html

Beta talazemia majora (anemia Cooley) Fara tratament decesul survine inainte de varsta de 10 ani, cu alterarea starii generale, paloare, lipsa poftei de mancare, cu anemie severa si infectii grave. Complicatiile ce conduc la deces sunt: ciroza, insuficienta hepatica si cea cardiaca. Cu tratament se poate atinge varsta adulta

TRATAMENT TRANSFUZII TRANSPLANT MEDULAR TERAPIE CU CHELATORI AI FIERULUI (Deferoxamine) Acid Folic Splenectomie Terapie genica in vederea stimularii sintezei de gamma globina SFAT GENETIC

Tratamentul β -talazemiei Tratamentul conventional: Transfuzii (risc in timp, de acumulare a Fe ce se depune in diferite organe: inima, ficat, pancreas) Deferoxamina (Desferal) – chelator al Fe, favorizeaza excretia urinara a acestuia Tratamente posibile: Grefa medulara (din 1981, dar nr. mic de pacienti gasesc donor corespunzator; procedura in sine este si ea riscanta) Transplant de celule stem din cordonul ombilical http://www.thalassemia.com/cord_blood.html

Splenectomia evidentiaza o splina giganta de 1 kg Splenomegalie; Splenectomia evidentiaza o splina giganta de 1 kg http://www.genome.gov/10001221

Dar trata- mentul nu este lipsit de complicatii Rareori ajung la varsta adulta http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra050436

Tratamentul β -talazemiei Tratamentul genic (speranta pt. viitor): Transferul unei gene normale de β – globina in celulele stem, imature ale maduvei osoase, care sunt precursorii tuturor celorlalte celule sanguine. O alta forma de terapie genica ar putea implica folosirea unor medicamente sau a altor metode de reactivare a genelor γ – globinei in vederea producerii de Hb F – ceea ce ar compensa deficitul de Hb A al pacientilor