 |
Методы диагностики хромосомных заболеваний
|
|
|
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
модуля «Медицинская генетика»
по дисциплине «Неврология, медицинская генетика, нейрохирургия»
для специальности 060101– Лечебное дело (очная форма обучения)
К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ № 2
ТЕМА: «Хромосомные заболевания»
Утверждены на кафедральном заседании
протокол № ____ от «___»____________ 20__ г.
Заведующий кафедрой
д.м.н., профессор ___________ _ Н.А. Шнайдер
Составители:
д.м.н., доцент _________ ___ Д.В. Дмитренко
к.м.н., ассистент ____________ Е.А. Шаповалова
ассистент _________ __ Ю.Б. Говорина
ассистент ________ ___ К.А. Газенкампф
Красноярск
Занятие № 2
Тема: «Хромосомные заболевания».
1. Форма организации учебного процесса: практическое занятие. Разновидность занятия: дискуссия, демонстрация, анализ проблемных ситуаций. Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, метод проблемного изложения, частично-поисковый (эвристический).
2. Значение темы (актуальность изучаемой проблемы).
Хромосомные болезни – большая группа врожденных наследственных болезней с множественными врожденными пороками развития, в основе которых лежат хромосомные или геномные мутации (т.е. хромосомные аномалии). Наиболее часто встречающийся синдром трисомии 21, клинически описан в 1866 г. В 60-х г.г. благодаря введению цитогенетических методов выделилась клиническая цитогенетика, показавшая роль хромосомных и геномных мутаций в развитии патологических синдромов, патологии внутриутробного периода (спонтанные аборты, выкидыши). Кроме того, оказалась значимой роль хромосомных изменений в опухолевом росте, особенно при лейкозах. Число описанных хромосомных аномалий приближается к 1000, из них более 100 имеют клинически хорошо очерченную картину, являясь синдромами.
|
|
|
Цели обучения:
2.1 Общая цель: научить студентов выявлять пациентов с хромосомной патологией, правильно оценивать факторы риска рождения ребенка с хромосомной патологией.
Обучающийся должен обладать:
¾ способностью и готовностью проводить патофизиологический анализ клинических синдромов, обосновывать патогенетически оправданные методы (принципы) диагностики, лечения, реабилитации и профилактики хромосомных заболеваний;
¾ способностью и готовностью оценивать факторы риска рождения ребенка с хромосомной патологией.
Учебная цель.
Обучающийся должен знать:
¾ классификацию хромосомных заболеваний;
¾ генетические аспекты формирования хромосомных заболеваний;
¾ клинические проявления наиболее распространенных хромосомных заболеваний (синдром Дауна, синдром Эдвардса, синдром Патау, синдром Шерешевского-Тернера, синдром Клайнфельтера, синдром Вольфа-Хиршхорна, синдром Лежена, синдром Уильямса, синдром Ди Джорджи, синдром Ангельмана, синдром Прадера-Вилли);
¾ методы диагностики хромосомных заболеваний (цитогенетические): показания, правила проведения, интерпретация результатов;
¾ пренатальную диагностику хромосомных заболеваний и ВПР (неивазивные и инвазивные) методы: показания, сроки проведения, показания к прерыванию беременности;
¾ принципы и методы лечения хромосомных заболеваний;
¾ принципы реабилитации при наиболее часто встречающихся хромосомных заболеваниях;
¾ нормативную документацию, принятую в здравоохранении (законы Российской Федерации, технические регламенты, международные и национальные стандарты, приказы, рекомендации, терминологию, действующие международные классификации), правила заполнения документации.
Обучающийся должен уметь:
|
|
|
¾ анализировать наследственные факторы заболеваний;
¾ собрать анамнез заболевания с выявлением факторов риска рождения детей с хромосомными болезнями;
¾ оценить развитие интеллектуально-мнестических функций;
¾ определить наличие врожденных пороков развития, характерных для наиболее часто встречающихся хромосомных синдромов (синдром Дауна, синдром Эдвардса, синдром Патау, синдром Клайнфельтера, синдром Шерешевского-Тернера, синдром Вольфа-Хиршхорна, синдром Лежена, синдром Уильямса);
¾ использовать в лечебной деятельности методы первичной и вторичной профилактики наследственных заболеваний и ВПР;
¾ сформулировать показания к избранному методу лечения с учетом этиотропных и патогенетических средств;
¾ провести реабилитационные мероприятия при наиболее часто встречающихся хромосомных заболеваниях;
¾ заполнить бланки: направление на кариотипирование, ДНК-диагностику, на УЗИ-скрининг плода и биохимический скрининг.
Обучающийся должен владеть:
¾ навыками анализа наследственных факторов и факторов внешней среды в развитии заболеваний;
¾ навыками общения с коллегами, взрослым населением, их родственниками;
¾ алгоритмом постановки предварительного диагноза наследственно го заболевания с последующим направлением пациента к соответствующему врачу-специалисту;
¾ методами медико-генетического консультирования;
¾ методами общеклинического обследования, интерпретацией результатов лабораторных, инструментальных методов диагностики;
¾ методами лечения хромосомных заболеваний;
¾ навыками заполнения нормативной документации.
3. Место проведения практического занятия учебная комната.
4. Оснащение занятия:
¾ Презентации: «Синдром Клайнфельтера», «Синдром Шерешевского-Тернера», «Основные трисомные синдромы: синдром Дауна, синдром Эдвардса, синдром Патау».
¾ Таблица «Классификация хромосомных заболеваний».
¾ Альбом «Клинические проявления основных хромосомных заболеваний».
¾ Плакаты: «Денверская классификация хромосом», «Хромосомные болезни: правила написания кариотипа», «Деление клеток».
¾ Схемы кариотипов (раздаточный материал).
|
|
|
¾ Методические рекомендации.
5. Структура содержания темы.
Хронокарта практического занятия
| № п/п | Этапы практического занятия | Продолжительность (мин) | Содержание этапа и оснащенность |
| 11. | Организация занятия | Проверка посещаемости и внешнего вида обучающихся | |
| 22. | Формулировка темы и целей | Озвучивание преподавателем темы и ее актуальности, целей занятия | |
| 33. | Контроль исходного уровня знаний | Тестирование | |
| 44. | Раскрытие учебно-целевых вопросов по теме занятия | Изложение основных положений темы Фронтальный опрос | |
| 55. | Самостоятельная работа обучающихся (текущий контроль) | Решение ситуационных задач Работа с историями болезней Написание кариотипа Заполнение бланков: направление на кариотипирование, ДНК-диагностику, на УЗИ-скрининг плода и биохимический скрининг. | |
| 66. | Итоговый контроль знаний | Тестирование Решение ситуационных и нетиповых задач | |
| 77. | Задание на следующее занятие | Учебно-методические разработки следующего занятия, и методические разработки для внеаудиторной работы по теме | |
| Всего: |
6. Аннотация.
Хромосомные болезни – большая группа врожденных наследственных болезней с множественными врожденными пороками развития, в основе которых лежат хромосомные или геномные мутации (т.е. хромосомные аномалии).
Суммарный вклад хромосомных аномалий во внутриутробную гибель у человека составляет 45%. При этом, чем раньше прерывается беременность, тем чаще выявляются хромосомные аномалии (у 2-4 недельных абортусов в 70%). Частота хромосомных заболеваний среди перинатально погибших плодов составляет 6%.
В основу классификации хромосомных болезней положены тип хромосомной аномалии и характер дисбаланса хромосомного материала соответствующего кариотипа. Исходя из этих принципов, хромосомные аномалии делятся на три группы:
- нарушение кратности полного гаплоидного набора хромосом;
- численные нарушения по отдельным хромосомам;
- структурные перестройки хромосом.
Первые две группы относятся к геномным мутациям, а третья группа - к хромосомным мутациям. Кроме этого, необходимо учитывать тип клеток, в которых произошла мутация (в гаметах или зиготе), а также иметь в виду, была ли мутация унаследована или она возникла впервые. Таким образом, при постановке диагноза хромосомной болезни необходимо учитывать:
|
|
|
- тип мутации;
- конкретную хромосому;
- форму (полная или мозаичная);
- наследуемый или ненаследуемый случай.
Можно выделить два основных типа структурных перестроек: внутрихромосомные и межхромосомные. В свою очередь, перестройки могут быть сбалансированными (т.е. в геноме присутствуют все локусы, однако их расположение в хромосомах отличается от исходного - нормального) и несбалансированными. Несбалансированные перестройки характеризуются утратой или удвоением участков хромосомы. Внутрихромосомные перестройки, связанные с перестройками внутри одного плеча хромосомы, называются парацентрическими. Крайние участки без центромеры называются фрагментами, и они обычно утрачиваются в ходе митоза.
Делеция - утрата части хромосомы, происходящая в результате двух разрывов и одного воссоединения, с утратой сегмента, лежащего между разрывами.
Дупликация - удвоение сегмента хромосомы, в результате чего клетка организма становится полиплоидной по данному сегменту. Если дупликация находится непосредственно за исходным участком хромосомы, это называется тандем-дупликацией. Кроме того, дупликации могут быть локализованы в других участках хромосомы. Большинство таких перестроек летальны, а те люди, которые с ними выжили, как правило, не способны воспроизвести потомство.
В случае инверсии участок хромосомы разворачивается на 180°, и разорванные концы соединяются в новом порядке. Если в инвертированный участок попадает центромера, такую инверсию называют перицентрической. Если инверсия затрагивает только одно плечо хромосомы, она называется парацентрической. Гены в инвертированном участке хромосомы располагаются в обратном порядке по отношению к исходному в хромосоме.
К межхромосомным перестройкам относят транслокации - обмен сегментами между хромосомами. Различают следующие типы транслокаций:
- реципрокная транслокация, когда две хромосомы взаимно обмениваются сегментами (сбалансированная транслокация); как и инверсия, она не вызывает аномальных эффектов у носителя;
- нереципрокная транслокация - когда сегмент одной хромосомы переносится в другую;
- транслокация типа центрического соединения - когда после разрывов в околоцентромерном районе соединяются два фрагмента с центромерами таким образом, что их центромера соединяется, образуя одну. Взаимное объединение двух акроцентрических хромосом из групп D и G приводит к образованию одной мета- или субметацентрической хромосомы. Такую транслокацию называют робертсоновской.
|
|
|
Большинство хромосомных болезней возникает спорадически в результате геномной и хромосомной мутации в гаметах здоровых родителей или на первых делениях зиготы. Хромосомные изменения в гаметах приводят к развитию так называемых полных, или регулярных, форм нарушения кариотипа, а соответствующие изменения хромосом на ранних стадиях развития эмбриона являются причиной возникновения соматического мозаицизма или мозаичных организмов (наличие в организме двух или более клеточных линий с разным числом хромосом).
Мозаицизм может касаться как половых хромосом, так и аутосом. У человека чаще всего мозаичные формы обнаруживаются в системе половых хромосом. Мозаики, как правило, имеют более «стертые» формы заболевания, чем люди с измененным числом хромосом в каждой клетке. Так, ребенок с мозаичным вариантом болезни Дауна может иметь фактически нормальный интеллект, но физические признаки этого заболевания все равно остаются. Число аномальных клеток может быть различным: чем их больше, тем более ярко выражен симптомокомплекс той или иной хромосомной болезни. В некоторых случаях удельный вес аномальных клеток так невелик, что человек кажется фенотипически здоровым.
Аномалии хромосом, связанные с нарушением плоидности, представлены триплоидией и тетраплоидией, которые встречаются преимущественно в материале спонтанных абортусов. Отмечены лишь единичные случаи рождения детей-триплоидов с тяжелыми множественными ВПР, несовместимыми с нормальной жизнедеятельностью. Триплоидия может возникать как вследствие дигении (оплодотворение диплоидной яйцеклетки гаплоидным сперматозоидом), так и вследствие диандрии (обратный вариант) и диспермии (оплодотворение гаплоидной яйцеклетки двумя сперматозоидами).
Хромосомные болезни, связанные с нарушением числа отдельных хромосом в наборе, представлены либо целой моносомией (одной из двух гомологичных хромосом в норме) либо целой трисомией (тремя гомологами).
Целая моносомия у живорожденных встречаются только по хромосоме X (синдром Шерешевского-Тернера), поскольку большинство моносомий по остальным хромосомам набора (Y хромосоме и аутосомам) погибают на очень ранних этапах внутриутробного развития и достаточно редко встречаются даже в материале спонтанных абортусов.
Целые трисомии у живорожденных встречаются по X, 8, 9,13,14,18,21 и 22 хромосомам. Наибольшая частота хромосомных нарушений - до 70% отмечается у ранних абортусов. Трисомии по 1,5,6,11 и 19 хромосомам встречаются редко даже в абортивном материале. Более часто целые моно- и трисомии по ряду хромосом набора встречаются в мозаичном состоянии как у спонтанных абортусов, так и у детей с множественными ВПР.
Методы диагностики хромосомных заболеваний
Основным методом диагностики хромосомных нарушений является цитогенетическое обследование или кариотипирование. Хромосомный набор (кариотип) одинаков во всех соматических клетках организма (46 хромосом), за исключением уменьшенного вдвое набора в половых клетках. В течение всей жизни индивидуума кариотип не изменяется.
Правила записи кариотипа (см. «Кариотипирование: метод. рекомендации для внеаудиторной работы студентов спец. 060103- педиатрия»/ Н. А. Шнайдер, Е. А. Козулина, Д. В. Дмитренко// Красноярск: КрасГМУ, 2010).
Показания для проведения цитогенетического обследования:
¾ подозрение на хромосомное заболевание по клинической симптоматике (для подтверждения диагноза);
¾ наличие у ребенка множественных врожденных пороков развития;
¾ многократные (более двух) спонтанные аборты, мертворождения или рождения детей с врожденными пороками развития;
¾ нарушение репродуктивной функции неясного генеза у женщин и мужчин (первичная аменорея, бесплодный брак и др.);
¾ существенная задержка умственного и физического развития у ребенка;
¾ пренатальная диагностика (по возрасту, в связи с наличием транслокации у родителей, при рождении предыдущего ребенка с хромосомной болезнью);
¾ подозрение на синдромы с хромосомной нестабильностью (учет хромосомных аберраций и сестринских хроматид);
¾ патология плода, выявленная при УЗИ.
Спектроскопический анализ хромосом (SKY). При этом методе используются флюоресцентные красители, имеющие сродство к определенным участкам хромосом. При использовании набора специфических зондов с разными красителями каждая пара хромосом имеет свои уникальные спектральные характеристики. Особенность метода - использование интерферометра, аналогично используемого для измерения спектра астрономических объектов. Незначительные вариации в спектральном составе, не различимые человеческим глазом, учитываются при компьютерной обработке, и затем программа назначает каждой паре хромосом легко распознаваемые цвета. Результат в виде цветного изображения чаще используется в цифровой форме. Анализ кариотипа значительно облегчается, поскольку гомологичные хромосомы имеют один и тот же цвет, а аберрации становятся легкоразличимыми. Кроме того, спектральное кариотипирование используется для выявления транслокаций, не распознаваемых традиционными методами.
В настоящее время для того чтобы исключить хромосомный дисбаланс как возможную причину репродуктивных проблем, кариотипирование проводится на самом современном уровне с использованием компьютерных программ хромосомного анализа, получением четкого графического изображения хромосом. Однако серьезные трудности представляют «маркерные» и «атипичные» хромосомы, не идентифицируемые обычными цитогенетическими методами, несбалансированные транслокации, интерстициальные и концевые делеции (потери) или вставки хромосомного материала и другие аномалии. Лишь в начале 90-х годов прошлого столетия с появлением молекулярно-цитогенетических методов проблема диагностики хромосомных болезней стала близка к разрешению.
Метод FISH-анализа (Fluorescence in situ hybridization) позволяет объективно выявлять индивидуальные хромосомы и их отдельные участки на метафазных пластинках (хромосомы в состоянии максимальной конденсации и визуализации) или интерфазных ядрах (деконденсированные хромосомы, без четкой морфологической структуры) на основе особенностей их молекулярно-генетического строения. Объектом исследования в данном случае являются особенности нуклеотидного состава конкретной хромосомы или ее отдельного участка.
Классический метод FISH-анализа основан на гибридизации известной по нуклеотидному составу ДНК-пробы с участком тестируемой хромосомы и с последующим выявлением результата гибридизации по метке – флуоресцентному сигналу в ожидаемом месте. Метод FISH-анализа превратился в необходимую аналитическую процедуру в ходе цитогенетического исследования и стал востребованным сегодня в пре- и постнатальной диагностике.
Основные преимущества FISH-анализа:
¾ высокая разрешающая способность (на препаратах можно выявлять те хромосомные нарушения, которые не визуализируются в обычный световой микроскоп);
¾ точность диагностики (размер проб может варьировать от 90-100 тыс. до нескольких миллионов пар нуклеотидов, так что в качестве мишени могут быть не только отдельные гены или хромосомные участки, но и целая хромосома).FISH-анализ позволяет выявить, к примеру, несколько аномальных клеток среди тысяч клеток с нормальным генотипом.
|
|
|
