Ασθένειες ως αποτέλεσμα μεταλλάξεων 🏥
🧬 Ετερογένεια των ασθενειών
Μεγάλος αριθμός ασθενειών στον άνθρωπο είναι αποτέλεσμα μεταλλάξεων. Οι περισσότερες δεν είναι αποτέλεσμα ενός μόνο τύπου μετάλλαξης· μπορεί να είναι αποτέλεσμα αντικαταστάσεων, ελλείψεων ή προσθηκών διαφορετικού αριθμού βάσεων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μεγάλη ετερογένεια των συμπτωμάτων ανάμεσα σε άτομα που πάσχουν από την ίδια ασθένεια.
🩸 Γενετικές διαταραχές στις αιμοσφαιρίνες
Τα ερυθρά αιμοσφαίρια του ανθρώπου περιέχουν κυρίως μια πρωτεΐνη, την αιμοσφαιρίνη. Κάθε μόριο έχει σφαιρικό σχήμα και αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες ανά δύο όμοιες, καθεμιά συνδεδεμένη με μία ομάδα αίμης.
- HbF (εμβρυϊκή): σύσταση (δύο α και δύο γ αλυσίδες).
- HbA (κύρια στην ενήλικη ζωή): σύσταση .
- HbA₂ (μικρές ποσότητες στον ενήλικο): σύσταση .
- Τα ενήλικα άτομα συνθέτουν και πολύ μικρή ποσότητα () HbF.
Στο γονίδιο της πολυπεπτιδικής αλυσίδας β έχουν βρεθεί περισσότερες από 300 διαφορετικές μεταλλάξεις. Αν μια μετάλλαξη επηρεάζει αμινοξέα σημαντικά για τη λειτουργικότητα (π.χ. κοντά στην περιοχή πρόσδεσης της αίμης), δημιουργείται σοβαρό πρόβλημα. Υπάρχουν όμως και μεταλλάξεις που περνούν σχεδόν απαρατήρητες ή δημιουργούν μόνον ήπια αναιμία.
🔴 Θαλασσαιμία
Η θαλασσαιμία οφείλεται σε ελαττωμένη σύνθεση είτε των α είτε των β αλυσίδων και οδηγεί αντίστοιχα σε α- ή β-θαλασσαιμία.
β-θαλασσαιμία
Χαρακτηρίζεται από μεγάλη ετερογένεια (πολλά διαφορετικά είδη γονιδιακών μεταλλάξεων: αντικαταστάσεις, ελλείψεις, προσθήκες). Τα συμπτώματα κυμαίνονται:
- από σοβαρή αναιμία (παντελής έλλειψη β αλυσίδας, συνεπώς και HbA),
- έως λιγότερο σοβαρή αναιμία (ελάττωση σύνθεσης β αλυσίδας, συνεπώς σύνθεση HbA σε πολύ μικρή ποσότητα).
Τα ομόζυγα άτομα εμφανίζουν σοβαρή αναιμία. Η αντιμετώπιση γίνεται με συχνές μεταγγίσεις αίματος, οι οποίες προκαλούν υπερφόρτωση με σίδηρο (αντιμετωπίζεται με φαρμακευτική αποσιδήρωση). Στα ομόζυγα παρατηρείται συχνά αύξηση της HbF, που υποκαθιστά μερικώς τη λειτουργία της HbA. Τα ετερόζυγα (φορείς) εμφανίζουν ήπια αναιμία και αυξημένη σύνθεση HbA₂ (διαγνωστικός δείκτης). Κληρονομείται με αυτοσωμικό υπολειπόμενο τύπο· όταν και οι δύο γονείς είναι φορείς, ο κίνδυνος εμφάνισης είναι 25%.
Η συχνότητα των ετερόζυγων ατόμων με δρεπανοκυτταρική αναιμία ή β-θαλασσαιμία είναι αυξημένη σε περιοχές όπου εμφανιζόταν ελονοσία (Μεσόγειος, Δυτική και Ανατολική Αφρική, Ν.Α. Ασία). Οι φορείς είναι ανθεκτικοί στην προσβολή από το πλασμώδιο (πρωτόζωο) που προκαλεί την ελονοσία, επειδή τα ερυθροκύτταρά τους δεν ευνοούν τον πολλαπλασιασμό του — πλεονέκτημα επιβίωσης και αναπαραγωγής.
α-θαλασσαιμία
Τα γονίδια που κωδικοποιούν την α αλυσίδα είναι διπλά (δύο γονίδια α σε κάθε ομόλογο χρωμόσωμα, σύνολο τέσσερα γονίδια α). Η α-θαλασσαιμία είναι, σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις, αποτέλεσμα ελλείψεων ολόκληρου του γονιδίου α. Όσο περισσότερα γονίδια α λείπουν (ένα, δύο, τρία ή τέσσερα) τόσο βαρύτερα τα συμπτώματα. Η έλλειψη επηρεάζει όλες τις αιμοσφαιρίνες, επειδή η α αλυσίδα είναι συστατικό όλων.
🧪 Διαταραχές του μεταβολισμού
Οι μεταβολικές οδοί ακολουθούν στάδια, καθένα ελεγχόμενο από κάποιο ένζυμο. Έχουν περιγραφεί περίπου 200 διαταραχές του μεταβολισμού. Μεταλλάξεις σε γονίδια που κωδικοποιούν τέτοια ένζυμα προκαλούν κληρονομικές ασθένειες όπως η φαινυλκετονουρία και ο αλφισμός, που κληρονομούνται με αυτοσωμικό υπολειπόμενο τύπο.
Φαινυλκετονουρία (PKU)
Η φαινυλκετονουρία (PKU = Phenyl Keton Urea) προκαλείται από την έλλειψη του ενζύμου που στα φυσιολογικά άτομα μετατρέπει το αμινοξύ φαινυλαλανίνη σε τυροσίνη, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση φαινυλαλανίνης.
Στα ομόζυγα για το υπολειπόμενο μεταλλαγμένο γονίδιο παρεμποδίζεται η φυσιολογική ανάπτυξη και λειτουργία των κυττάρων του εγκεφάλου, με συνέπεια διανοητική καθυστέρηση. Αν ανιχνευθεί νωρίς (νεογνική ηλικία), τα συμπτώματα μπορούν να αποφευχθούν με κατάλληλο διαιτολόγιο εφ' όρου ζωής με περιορισμένη φαινυλαλανίνη.
Αλφισμός
Ο αλφισμός οφείλεται στην έλλειψη ενός ενζύμου απαραίτητου για το σχηματισμό της χρωστικής μελανίνης. Υπάρχει έλλειψη της χρωστικής στο δέρμα, στα μαλλιά και στην ίριδα του οφθαλμού. Εμφανίζει ετερογένεια (άλλα άτομα παντελή έλλειψη ενεργότητας του ενζύμου, άλλα μειωμένη ενεργότητα).
Η φαινυλκετονουρία και ο αλφισμός είναι δύο διαδοχικά «εμπόδια» στην ίδια μεταβολική οδό: φαινυλαλανίνη → τυροσίνη → μελανίνη. Το πρώτο εμπόδιο (στη μετατροπή φαινυλαλανίνης σε τυροσίνη) δημιουργεί τη φαινυλκετονουρία, ενώ το δεύτερο εμπόδιο (στην πορεία προς τη μελανίνη) δημιουργεί τον αλφισμό. Και τα δύο εμπόδια οφείλονται σε έλλειψη του αντίστοιχου ενζύμου, εξαιτίας μεταλλάξεων στο γονίδιο που το κωδικοποιεί.