GENETİK HASTALIKLARIN TANISINDA BİYOKİMYASAL TESTLER

1. GENETİK HASTALIKLARIN TANISINDA BİYOKİMYASAL TESTLER Doç. Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD Aydın, 2008

2. Genler: Kalıtım birimleri Protein sentezini kodlayan DNA dizilimleri

3. Genetik hastalıklar: Genlerdeki mutasyonların sonucu olarak ortaya çıkan patolojik durumlar

4. 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

5. Genetik hastalıklar, Üç grup altında incelenirler: -Kromozomal bozukluklar -Monogenik bozukluklar -Poligenik (multifaktöryel) bozukluklar

6. 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…

7. 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)

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. Mitokondriyal kalıtım modeli: mtDNA tümüyle ovum’un sitoplazmasındadır ve kalıtım şekli dikeydir Yaklaşık 50 zararlı mtDNA bozukluğu erkek ve kzı çocukları etkiler

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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.

22. 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

23. 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…

24. 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

25. 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

26. 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

27. Alkaptonüri: Homogentisik asit oksidaz eksikliği İdrarla homogentisik asit atılır; idrar bekletilince koyulaşır

28. 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

29. 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

30. Hiperammonemiler ve laboratuvar: Üre döngüsünde yer alan enzimlerden birinin eksikliğine bağlı Kan amonyak düzeyi yüksekliği

31. 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

32. 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

33. 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

34. İlaç duyarlılıkları ve laboratuvar: -Suksametonyum duyarlılığı: Psödokolinesteraz aktivitesi düşüklüğü… -Bazı sıtma ilaçları ve K vitamini analoglarına bağlı hemolitik kriz: Glukoz-6-fosfatdehidrogenaz aktivitesi eksikliği