GENETİK HASTALIKLARIN TANISINDA BİYOKİMYASAL TESTLER

Doç. Dr. Mustafa ALTINIŞIKADÜTF Biyokimya AD

Aydın, 2008

Genler:Kalıtım birimleriProtein 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 oluşmasıÇoğu (hepsi değil) edinsel hastalıklara neden olur ve kalıtılmazAnöploidi: 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 bozuklukMutasyonların çoğunluğuTek 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 bozukluklarAilelerden görülürKalıtım modeli öngörülemez ve tekrarlama riski tipik Mendelyen genetik bozukluklara bağlı olarak %25-50’den azdırAlzheimer 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 çıkarHastalık 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 aktarılır2. Kadın ve erkekler kalıtım açısından eşit şansa sahiptir3. Özelliğe sahip olan bireyin bunu çocuklarına geçirme olasılığı %50’dir4. Özelliğe sahip olmayan bireylerin çocukları da özelliğe sahip olmaz5. 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 görülür2. Homozigot alele sahip etkilenmiş bireylerin etkilenmemiş heterozigot ebeveynleri vardır3. 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 aktarır2. Etkilenmiş erkeklerin tüm erkek çocukları sağlam, tüm kız çocukları ise taşıyıcıdır3. 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 ekspresyonMozaizm: İki veya daha fazla hücre tipi varlığında birinin normal, diğerinin anormal genetik yapıya sahip olmasıAntisipasyon: Üçlü tekrarların genişlemesine bağlı olarak hastalık başlangıcının beklenenden daha erken olması

Mitokondriyal kalıtım modeli:mtDNA tümüyle ovum’un sitoplazmasındadır ve kalıtım şekli dikeydirYaklaşık 50 zararlı mtDNA bozukluğu erkek ve kzı çocukları etkiler

Özel kalıtsal hastalıklar:-Neoplastik hastalıklar-Kardiyovasküler hastalıklar

Faktör V mutasyonu-Nöromüsküler hastalıklar-Nörolojik hastalıklar

Huntington hastalığıFrajil X sendromuAilesel erken başlangıçlı Alzheimer hastalığı

-Doğuştan metabolik hastalıklarLizozomal depo hastalıkları

-Diğer sık rastlanan kalıtsal bozukluklarHerediter hemokromatozKistik fibrozis

Kalıtsal hastalıkların klinik özellikleri:Bir çoğu klinikte anormallik yaratmazGenetik danışmanlık, prenatal tanı ve gebeliğin sonlandırılması açısından önemlidirUygulanacak 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 gruplarSadece 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:KusmaGelişme geriliğiHepatosplenomegaliUzun süren sarılıkMental retardasyon, epileptik nöbetÇamaşır veya çarşaflarda özel koku veya renkHipoglisemiMetabolik asidozTedaviye dirençli raşitizmBöbrek 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 intoleransıEsansiyel 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 eksikliğiİdrarla 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): β-glukozidaz eksikliği-Krabbe hastalığı (galaktozilseramid lipidoz): Galaktozilseramid β-glukozidaz eksikliği-Fabry hastalığı: α-galaktozidaz eksikliği-Tay Sach’s hastalığı (GM2-gangliozidoz): β-N-asetil 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