Genetik Hastalıkların Tanısında Laboratuvar

GENETİK HASTALIKLARIN
TANISINDA BİYOKİMYASAL TESTLER
Doç. Dr. Mustafa ALTINIŞIK
ADÜTF Biyokimya AD
Aydın, 2008
Genler:
Kalıtım birimleri
Protein sentezini kodlayan DNA dizilimleri
Genetik hastalıklar:
Genlerdeki mutasyonların sonucu olarak
ortaya çıkan patolojik durumlar
Mutasyon somatik hücrelerde etkili olursa
edinsel hastalık ortaya çıkar
Mutasyon germ kökenli hücrelerde etkili
olursa otozomal (dominant veya resesif) veya
cinsiyete bağlı (tipik olarak X kromozomu ile
ilgili) kalıtılan kalıtsal hastalık ortaya çıkar
Genetik hastalıklar,
Üç grup altında incelenirler:
-Kromozomal bozukluklar
-Monogenik bozukluklar
-Poligenik (multifaktöryel) bozukluklar
Kromozomal bozukluklar:
Kromozomların sayı veya dizilimindeki
değişiklikler nedeniyle eksik veya fazla genetik
materyal oluşması
Çoğu (hepsi değil) edinsel hastalıklara neden
olur ve kalıtılmaz
Anöploidi: Bir veya daha fazla kromozomun kaybı veya fazlalığıdır.
Trizomi, bir kromozomun 2 yerine 3 kopyasının bulunması.
Monozomi, bir kromozomun çift yerine tek kopya olması…
Monogenik bozukluklar:
Bir genin veya gen lokusunun hatası
Kalıtsal hastalık ile sonuçlanması en olası
bozukluk
Mutasyonların çoğunluğu
Tek nükleotid eklenmesi (nokta mutasyonu)
Daha fazla nükleotidin eklenmesi veya çıkarılması (çerçeve kayması
mutasyonu)
Poligenik (multifaktöryel) bozukluklar:
Fiziksel ve kimyasal faktörlerle bozulmuş
çok sayıda genin etkileşimi sonucu oluşan
bozukluklar
Ailelerden görülür
Kalıtım modeli öngörülemez ve tekrarlama riski
tipik Mendelyen genetik bozukluklara bağlı olarak
%25-50’den azdır
Alzheimer hastalığı, koroner arter hastalığı, belirli kanserler, tip II
diabetes mellitus, hipertansiyon gibi kompleks hastalıkların poligenik
(multifaktöryel) bozukluk olduğu düşünülmektedir
Genom, genotip, fenotip:
İnsan genomu: Her çekirdekli hücrede 22
çift otozom ve 1 çift seks kromozomu (diploid
sayı-diploid hücre)
Kromozomların içindeki bireysel gen
dizilimleri genotipi oluşturur
Bir genin değişik şekilleri alel olarak
adlandırılır
Çiftteki aleller aynı dizilime sahipse
homozigot, farklı dizilime sahipse heterozigot
alellerdir
Sperm ve ovum, bir sonraki döle aktarmak için
gereken genetik materyalin yarısını taşırlar
(haploid sayı-haploid hücreler)
Sperm ve ovum’un birleşmesi, erken
embriyonik hücrelerde görülen 23 çift
kromozomu oluşturur
Genotipin ekspresyonu ile fenotip ortaya
çıkar
Hastalık fenotipleri göz önüne alındığında;
Baskınlık (dominans), kromozomun belirli
lokusunda heterozigot alellerin varlığı
sonucunda görülen fenotipik özelliktir.
Etkilenmiş bireyler otozomal dominant hastalık
genine ve normal gene sahiptir
Çekiniklik (resesif), kromozomun belirli
lokusunda homozigot alellerin varlığı
sonucunda görülen fenotipik özelliktir
Aleller otozomlar üzerinde yerleşmişse
fenotipler otozomal dominant özellikler
veya otozomal resesif özellikler olarak
adlandırılır; eğer X kromozomu üzerinde
yerleşmişse X’e bağlı dominant
özellikler veya X’e bağlı resesif
özellikler olarak adlandırılır
Geleneksel kalıtım modelleri:
Otozomal dominant kalıtım modeli:
1. Özellikler dikey olarak (soyağacında üstten alta) ebeveynden
çocuğa aktarılır
2. Kadın ve erkekler kalıtım açısından eşit şansa sahiptir
3. Özelliğe sahip olan bireyin bunu çocuklarına geçirme olasılığı
%50’dir
4. Özelliğe sahip olmayan bireylerin çocukları da özelliğe sahip
olmaz
5. Özelliğe sahip bireylerin aileleri de özelliğe sahiptir
Bazen, otozomal dominant bozukluğu olan bir
üyeye sahip ailenin soyağacı listelenen 5
özelliği izlemez
Otozomal resesif kalıtım modeli:
1. Soyağacında özellik yatay olarak görülür
2. Homozigot alele sahip etkilenmiş bireylerin etkilenmemiş
heterozigot ebeveynleri vardır
3. Heterozigot ebeveynlerin homozigot, etkilenmiş çocuk sahibi
olma olasılığı %25’dir
Kistik fibrozis, orak hücreli anemi, PKU, Tay
Sach’s hastalığı, otozomal resesif kalıtım
modeli gösteren hastalıklardır.
Enzim bozukluklarının (doğuştan metabolik
hastalıklar) çoğu otozomal resesiftir
X’e bağlı kalıtım modeli:
1. Taşıyıcı kadın %50 olasılıkla normal X kromozomunu kız veya
erkek çocuğa aktarır
2. Etkilenmiş erkeklerin tüm erkek çocukları sağlam, tüm kız
çocukları ise taşıyıcıdır
3. Taşıyıcı kadın %25 olasılıkla etkilenmiş erkek çocuk,
etkilenmemiş erkek çocuk, taşıyıcı olmayan kız çocuk ve taşıyıcı
kız çocuk sahibi olur
Hemofili, Duchene müsküler distrofisi (DMD) ve
frajil X sendromu X’e bağlı bozukluk
örnekleridirler
Geleneksel olmayan kalıtım modelleri:
Uniparental dizomi: Bir bireyin her iki
kromozom kopyasının bir ebeveyninden
gelmesi durumunda…
İmprinting: Çocukta genin anneden veya
babadan kalıtılması ile belirlenen tercihli
ekspresyon
Mozaizm: İki veya daha fazla hücre tipi
varlığında birinin normal, diğerinin anormal
genetik yapıya sahip olması
Antisipasyon: Üçlü tekrarların genişlemesine
bağlı olarak hastalık başlangıcının beklenenden
daha erken olması
Mitokondriyal kalıtım modeli:
mtDNA tümüyle ovum’un sitoplazmasındadır ve
kalıtım şekli dikeydir
Yaklaşık 50 zararlı mtDNA bozukluğu erkek ve
kzı çocukları etkiler
Özel kalıtsal hastalıklar:
-Neoplastik hastalıklar
-Kardiyovasküler hastalıklar
Faktör V mutasyonu
-Nöromüsküler hastalıklar
-Nörolojik hastalıklar
Huntington hastalığı
Frajil X sendromu
Ailesel erken başlangıçlı Alzheimer hastalığı
-Doğuştan metabolik hastalıklar
Lizozomal depo hastalıkları
-Diğer sık rastlanan kalıtsal bozukluklar
Herediter hemokromatoz
Kistik fibrozis
Kalıtsal hastalıkların klinik özellikleri:
Bir çoğu klinikte anormallik yaratmaz
Genetik danışmanlık, prenatal tanı ve gebeliğin sonlandırılması
açısından önemlidir
Uygulanacak tedavi, geri dönüşümsüz klinik sonuçları veya ölümü önler
Kalıtsal hastalıkların klinik laboratuvarda
değerlendirilmesi:
-Kromozom analizleri
-DNA analizleri: Gen dizilimleri kalıtsal
hastalıklardaki mutasyonların belirlenmesi
-Enzim aktivitesi yokluğu veya azlığının
belirlenmesi
-Öncül proteinlerde konsantrasyon artışının
belirlenmesi
-Birikmiş metabolitin değerlendirilmesi
-Enzim-substrat reaksiyon ürününün eksikliğinin
belirlenmesi
Prenatal tarama testleri:
Yüksek risk gruplarında;
-Daha önce hasta bir çocuk doğurmuş olan
kadınlar
-Taşıyıcılığın yüksek olduğu etnik gruplar
Sadece bazı hastalıklar için:
Amniosentez veya korionik villus biopsisiyle alınan
fibroblastlar kültüre ekilir, üreyen hücrelerde
metabolik defekt gösterilir.
Yenidoğanda tarama testleri:
Doğumdan sonraki 6-9. günlerde topuktan süzgeç
kağıdına alınan kan, 4-6. haftalarda alınan idrarda
-Fenilketonüri
-Hipotiroidizm
-Galaktozemi
-Kistik fibrozis için…
Pozitif test yenilenmeli, nicel testler yapılmalı
Bebeklik veya erken çocuklukta tarama testleri:
Kusma
Gelişme geriliği
Hepatosplenomegali
Uzun süren sarılık
Mental retardasyon, epileptik nöbet
Çamaşır veya çarşaflarda özel koku veya renk
Hipoglisemi
Metabolik asidoz
Tedaviye dirençli raşitizm
Böbrek taşları varlığında…
Doğuştan metabolizma bozukluklarının tanısı
için dolaylı tarama testleri:
-Üre döngüsü bozukluklarında plazma amonyak
düzeyi ölçümü
-Amino asit metabolizması bozukluklarında plazma
ve idrarda amino asit kromatografisi
Dallı zincirli amino asit metabolizma
bozukluğunda idrarda organik asit aranması
Karbohidrat metabolizması bozuklukları ve
laboratuvar:
-Glikojen depo hastalıkları (tip I-IX glikojenoz)
-Galaktozemi
-Fruktoz metabolizması bozuklukları
Kalıtsal fruktoz intoleransı
Esansiyel fruktozüri
Genellikle hipoglisemi ve kas güçsüzlüğü ile
karakterizedirler
Amino asit metabolizması bozuklukları ve
laboratuvar:
Fenilketonüri: Fenilalanin hidroksilaz eksikliği veya
yokluğu
Guthrie tarama testi: Bacillus subtilis adlı
organizmanın emdirildiği disk şeklindeki filtre
kağıdına topuk kanının uygulanmasıyla
mikroorganizmanın üremesi testin pozitif olduğu
anlamına gelir. Test, kan fenilalanin düzeyi
ölçümüyle doğrulanmalıdır
Alkaptonüri: Homogentisik asit oksidaz eksikliği
İdrarla homogentisik asit atılır; idrar
bekletilince koyulaşır
Ardıç ağacı şurubu idrar hastalığı (Maple syrup
Urine Disease, MSUD): Dallı zincirli amino asitlerin
metabolizması sırasında oluşan ketoasitleri
dekarboksile eden enzim eksikliği
İdrarla atılan ketoasitler, idrarın karakteristik
ardıç ağacı şurubuna benzeyen kokusundan
sorumludurlar
Laboratuvar araştırmaları sırasında hastalarda
metabolik asidoz ve hipoglisemiye rastlanır
Tanı, plazmada aşırı miktarda yükselmiş dallı
zincirli amino asit düzeylerinin saptanmasıyla konur
Organik asidemiler ve laboratuvar:
Amino asit, karbohidrat ve lipid metabolizması
sırasında sentezlenen düşük molekül ağırlıklı
karboksilik asitlerin birikmesi
Hipoglisemi, ketozis, laktik asidozis ve
hiperammonemi görülür
Tanı, idrarda özgün organik asit düzeyinin
saptanması ve enzim aktivitelerinin belirlenmesiyle
konur
Hiperammonemiler ve laboratuvar:
Üre döngüsünde yer alan enzimlerden birinin
eksikliğine bağlı
Kan amonyak düzeyi yüksekliği
Reye sendromu ve laboratuvar:
15 yaşın altındaki çocuklarda, genellikle bir ust
solunum yolu enfeksiyonunu takiben kusma,
konvülsiyon ve koma
Serum transferazları ve amonyak düzeyi
yüksekliği, metabolik asidoz, uzamış protrombin
zamanı ve hipoglisemi başlıca laboratuvar
bulgularıdır
Kistik fibrozis ve laboratuvar:
Kistik fibrozis membran iletkenlik düzenleyicisindeki
(CFTR) kusur nedeniyle
Salgıların su içeriği azalmıştır ve normalden
daha koyu kıvamda bulunurlar
Tanı, karakteristik klinik bulgularla ve ter klor
konsantrasyonunun 60 mmol/L’nin üstünde
olmasıyla konur
Lizozomal depo hastalıkları ve laboratuvar:
Lizozomlardaki hidrolitik enzimlerin bir veya daha
fazlası tarafından yıkılabilecek lizozomal
metabolitlerin birikmesi sonucu…
-Niemann-Pick hastalığı (sfingomiyelin lipidoz):
Sfingomyelinaz eksikliği
-Gaucher hastalığı (glukozilseramid lipidoz): βglukozidaz eksikliği
-Krabbe hastalığı (galaktozilseramid lipidoz):
Galaktozilseramid β-glukozidaz eksikliği
-Fabry hastalığı: α-galaktozidaz eksikliği
-Tay Sach’s hastalığı (GM2-gangliozidoz): β-Nasetil Glukozaminidaz A (NAG-A) eksikliği
İlaç duyarlılıkları ve laboratuvar:
-Suksametonyum duyarlılığı: Psödokolinesteraz
aktivitesi düşüklüğü…
-Bazı sıtma ilaçları ve K vitamini analoglarına
bağlı hemolitik kriz: Glukoz-6-fosfatdehidrogenaz
aktivitesi eksikliği