Cursul I

Genetica – stiinta a ereditatii si variabilitatii

1.1. EREDITATEA = proprietate individuala:- Transmiterea caracterelor individuale / specie la urmasi - Similitudinea biologica dintre genitori si descendenţi - Stocarea, exprimarea, transmiterea informatiei ereditare- Functie fundamentala pentru viata

1.2. VARIABILITATEA = ansamblu fenomenelor ce produc diferenele genetice si fenotipice- proprietate individuala: - diferenta genetica intre indivizi / populatii - Cauze: mutatiile, recombinarile genetice si migratiile - Consecinte => structuri genetice unice si caracteristice

Genotipul= constitutia genetica a unei persoane; reprezinta totalitatea informatiei genetice continuta la nivel de gene sau ansamblul specific de alele ce formeaza genomul unei persoane. Genomul= totalitatea informatiei genetice continuta in setul haploid cromosomial sau ansamblul intreg de gene (alele) ale unui organism. Genomica= disciplina a biologiei moderne; are ca obiect de studiu functionarea unui organism la nivel genomului sau, nu limitata la nivelul unei singure gene.Haplotip = succesiunea de alele identificate pe acelasi cromosom si a caror ordine este cunoscuta.

Proteomul = ansamblul de poteine prezente la nivelul unei celule, unei parti din celula sau grup de celule, in conditii determintate si la un moment dat.Proteomica= stiinta care studiaza proteomul; interactiunea dintre proteine, dintre proteine si AND sau ARN; studiaza functiile fiecarei proteine.Transcriptomul = ansamblul de ARN mesager rezultat al transcriptiei unei parti din genomul unui tip de celule sau a unui tesut.

Fenotipul=totalitatea caracterelor morfologice, fiziologice, biochimice şi psihologice ale unei persoane determinate de intracţiunea genotip - factorii ambientali;

- unicitatea fiintei umane.Cariotipul= ansamblul de cromosomi din nucleul unei celule sau a unui individ specific dintr-o specie data.- Cariotipul = reprezentarea fotografica a cromosomilor din nucleul unei celule.

A1 B8 CW1 DW6 DR2

A2 B7 CW2 DW5 DR3

A9 B5 CW5 DW1 DR7

A3 B12 CW4 DW2 DR4

A1 B8 CW1 DW6 DR2

A B C D

A9 B5 CW5 DW1 DR7

A C

A1 B8 CW1 DW6 DR2

A3 B12 CW4 DW2 DR4

A D B C B D

A2 B7 CW2 DW5 DR3

A9 B5 CW5 DW1 DR7

A2 B7 CW2 DW5 DR3

A3 B12 CW4 DW2 DR4

Genetica Medicală – defini ţii

• Ştiinţă a variaţiei biologice umane, care stabileşte o legătură între sănătate şi boală

• Studiul etiologiei, patogenezei şi istoriei naturale a bolilor, care au o origine cel puţin parţial genetică

• Aplicaţie a geneticii în medicină sau în practica medicală

• Tot ce în genetică este medical şi tot ce în medicină este genetic (Mc Kusick)

PARTITURA

ADN

GENOM

ORCHESTRA

mARN

TRANSCRIPTOM

SIMFONIA

PROTEINE

PROTEOM

DIRIJOR

MEDIU

mutaţii factori ambientali

mutaţii

Genetica medicala, disciplina fundamentala, clinica si medico-sociala

• Genetica umana = ereditatea si variabilitatea fiintei umane Genetica umana/medicala - disciplina fundamentala- Structurile, Mecanismele si Legile

Stocarii Transmiterii Expresiei Variabilitatii informatiei genetice necesara pt.:

- formarea, dezvoltarea si functionarea organismului uman

- Rol important pentru baza conceptuala a medicinii

- Medicina ← biologie si genetica moleculara

• Genetica medicala = disciplina clinica:

- Relatia ereditate-boala - Rolul mutatiilor in etiologie → boala sau predispozitie la boala>10.000 boli determinate sau condiţionate genetic- Afectează 5-8% din nou-nascuti- Boli cu o mare diversitate → toate specialitatile medicale- Specialitate clinica distincta - diagnosticul si ingrijirea pacientilor / familiilor afectate prin:-sfat genetic-diagnostic prenatal-screening neonatal-diagnostic presimptomatic

• Genetica medicala = disciplina medico-sociala Bolile genetice = problema majora de sanatate publica- Numeroase > 10.0000- Frecvente -> 5-8% dintre nou nascuti - Consecinte grave pentru individul afectat / familie- Caracter cronic si invalidant

• o povara importanta pentru societate

• influenteaza negativ morbiditatea si mortalitatea • necesita cheltuieli medicale importante

? - Sistem national de depistare si prevenire precoce

Individualitatea genetica si biologica

• Individualitatea genetica= genotipul fiecarui individ in parte, rezultat din combinarea informatiei genetice de la parinti

Individualitatea biologica= fenotipul fiecarui individ in parte, rezultat din interactiunea permanenta dintre genotip si factorii de mediu ( naturali, psihologici, socio-culturali)- unicitatea fiintei umane=> intractiunii dintre zestrea genetica si factorii ambientali-genotipul- determina potentialul pt. dezv. caracterelor in functie de factorii ambientali specifici

• Impactul medical al individualitatii biologice:

-Diferenţele de răspuns la agresiunile mediului<= vulnerabilitatea diferită -Determinismul bolilor comune <= interacţiunea structura genetică-factori de mediu-Manifestările variabile şi gravitatea diferită <= aceiaşi boala la pacienţi diferiţi-Răspunsul diferit la acelaşi tratament <= bolnavi afectati de aceeaşi boală “Nu există boli ci numai bolnavi"

Importanta geneticii in medicina moderna Genetica medicala

-Bolile genetice Caracterele generale ale bolilor genetice

• 1. Sunt boli determinate prenatal (majoritar) • 2. Sunt deseori boli familiale • 3. Se transmite ereditar boala sau predispozitia la boala• 4. Factorii genetici intervin in marea majoritate a patologiei• 5. Acopera toate specialitatile medicale • 6. Constitue o problema majora de sanatate publica

ŞTIINŢE CLINICE

PATOLOGIA

METABOLOM

PROTEOM

TRANSCRIPTOM

DIA

GN

OS

TIC

TE

RA

PIE

GENOM

Boli cromosomiale - aditie (castig) de material genetic - pierdere de material genetic

Boli monogenice- mutatia unei gene cu rol major din genomul nuclear- transmitere mendeliana- unele pot fi influentate de mediu ( interventie terapeutica)

Boli somatice dobandite ( cancerele, bolile autoimune, senescenta)

GENOMUL UMAN:• genomul nuclear• genomul mitocondrial

Genomul uman

• Genom = ansamblul secventelor genice ale unui individ sau specii • 1980 – Proiectul Genomul Uman (Human Genome Organisation) (debut

1999)

• 3,3 miliarde pb (7 pg/ celula) • 2,9 Gb – eucromatina• 5% ADN codant – genele dispersate in genom

Genomul nuclear

• 99% din genomul celular• Organizat la nivelul cromosomilor• Existenta claselor de ADN

- nerepetitiv- moderat repetitiv- inalt repetitiv

a) ADN nerepetitiv (60%) – secvente unice/genom (eucromatina) - 2% alcatuieste exonii, restul – necodant (introni)

b) ADN moderat repetitiv (30%)- secvente de 300-1000 bp- repetitii pana la mii de ori- dispersate- codante pt. ARNr si ARNtc) ADN inalt repetitiv (10%)- secvente f scurte (2-200 bp)- repetari de milioane de ori “in tandem”- nu se transcriu- VNTR (14-65 bp)- STR (1-13 bp)

D3

THO1

D21

D18PentaE

D5

D13

D7

D16CSF

PentaD

AMG

vWA

D8

TPOX

FGA

Genomul mitochondrial

• Nu contine histone• 93% - secvente codante• Fara ADN repetitiv• 37 de proteine structurale• Nu contin introni• Se transcrie continuu (transcriptul mai multor gene)• Mutatiile - Heteroplasmie • Boli cu debut tardiv si evolutie progresiva

Schita secventei genomului uman

- 35000 de gene- structura complexa si pot codifica sinteza unui nr. mare de produsi genici

- Codifica ~ 1.280 familii de proteine-Distributie inegala a genelor; cromosomii:17, 19, 22, 4, 8, 13, 18, 21¯-1,4 milioane SNP-uri= polimorfism populational f. accentuat= unicitatea fiintei umane-Regiuni bogate / sarace in GC-Insule CpG la capatul 5’ al genelor

- Rata de recombinare meioticaa cr omologi in p si subtelomeric, abs la niv centromerului

- Rata mutatiilor de 2x in meioza masculina- >1/2 AND secv. repetitive de diferite tipuri

Cromosomii ca unitate genomicaSemnificatie

- ADN interfazic: eucromatina si heterocromatina-Forma condensata a unei molecule de ADN

Cromosomii ca unitate genomicaMorfologie – elemente comune tuturor cromosomilor

Cromatidele = molecule de ADN replicate semiconservativ-Centromerul = constrictia primara:-Pozitie fixa si specifica fiecarui cromosom-Contine o secventa specifica de ADN-inalt repetitiv-Secventa comuna + specifica cromosomilor-Imparte cromatida in2 brate – lung (q) si scurt (p) = clasificare-Telomerele: mentin stabilitate, asigura replicarea, initiaza sinapsa, fixeaza molecula

-Benzile G (Giemsa) = intens colorate = heterocromatina -Benzile Q (Quinacrina) = intens colorate = heterocromatina -Benzile R (reverse) = colorate = eucromatina -Benzile C (centromerice) = heterocromatina constitutiva-Markeri specifici cromosomiali = idiograma

-Functii = stocarea informatiei geneticeFunctii = transportul informatiei genetice <= diviziuni celulare-Functii = amestecul materialului ereditar = recombinari meiotice

Setul cromosomial umanNumar si clasificare

-23 perechi -Clasificarea morfologica = metacentrici, submetacentrici, acrocentrici-Clasificarea internationala = 7 grupe A-G

Omologia cromosomilorPerechile = Omologi-Identici ca forma si marime-Identici ca si continut genic-Diferiti ca origine Clasificarea functionala-Autosomi-cromosomi somatici-22 perechi-Gonosomi-heterosomi-cromosomi de sex-1 pereche

CONCEPTIA CLASICA DESPRE STRUCTURA GENEI

Gena - unitate de structura a materialului genetica). Locus - loci

• pozitia fixa a genei pe cromosom• loci auto-somali• loci hetero-/gono- somali

-b). Gene alele. Polialelia• alele "standard"

– (normale / tip "salbatic") • alele mutante • mutatii → alele multiple

→ polialelie (populatie)

-c) Homozigot, heterozigot, hemizigot

• Homozigot = alele identice / locus (NN sau AA) • Heterozigot = alele diferite / locus => simplu (NA), compus (A1A2)

Hemizigotia Hemizigot = XY - genele autosomale de pe X nu au echivalent pe Y

d). Dominant, codominant, recesiv• Dominanta

– alela ce se manifesta la heterozigoti - se noteaza N / A

• Recesivitatea – alela se exprima numai la homozigoti

- se noteaza n / a • Codominanta

– ambele alele se exprima la heterozigoti- grupa AB

Fenomenele de linkage si crossing-over -a) Inlantuirea genica = linkage

• Gene nealele -loci apropriati pe acelasi cromosom-segregare in diviziunea celulara

• Inlantuire genica ~ linkage ~ haplotip-loci vecini ↔

• inlantuire completa • inlantuire incompleta

b) Incrucisarea cromosomica - recombinarea genica omoloaga

• teoretic G-F→ AaBb + aabb => ½ AaBb, ½ aabb• practic G-F → AaBb + aabb => ¼ AaBb, ¼ Aabb, ¼ aaBb, ¼ aabb

A1 B8 CW1 DW6 DR2

A2 B7 CW2 DW5 DR3

A9 B5 CW5 DW1 DR7

A3 B12 CW4 DW2 DR4

A1 B8 CW1 DW6 DR2

A B C D

A9 B5 CW5 DW1 DR7

A C

A1 B8 CW1 DW6 DR2

A3 B12 CW4 DW2 DR4

A D B C B D

A2 B7 CW2 DW5 DR3

A9 B5 CW5 DW1 DR7

A2 B7 CW2 DW5 DR3

A3 B12 CW4 DW2 DR4

• frecventa CO intre 2 loci ┴ distanta fizica dintre ele =>– % rec. <= 1cM = loci separati prin CO la 1% din gameti

-CONCEPTIA ACTUALA DESPRE STRUCTURA GENEI

Anatomia unei gene care codifica o proteina Structura informationala discontinua a genei

a) Regiunea centrala a genei

a-1. Situsul de initiere -a-2. Regiunea 5’UTR -a-3. Exonii -a-4. Intronii -a-5. Secventa 3'UTR -a-6. Situs poliadenilare

• -a-1. Situsul de initiere (start) al transcrierii = SIT /Inr • -a-2. Regiunea 5’UTR – transcrisa dar netranslata - contine

– cateva sute de nucleotide– secventa consens (comuna diverselor gene) 5'-CCAGCCATG-3' – codonul initiator ATG - codifica primul aminoacid in polipeptid

• -a-3. Exonii

-secvente transcrise in mARN precursor si pastrate in mARN matur-codifica domenii structural-functionale ale proteinei-numar si lungime = variabile de la o gena la alta

• -a-4. Intronii-transcrisi in mARN precursor, decupati si indepartati ulterior-numar si marime = variabile / dimensiuni introni > exoni-incep cu 5' GT si se termina cu AG 3‘-rol = matisare alternativa => diversificare proteine

• pot contine gene suprapuse (in catena opusa)• pot contine secvente cu rol reglator in functia genei =

insule CpG

• -a-5. Secventa 3'UTR necodanta = transcrisa dar netranslata =>incepe cu unul din codonii stop (TAA, TAG, TGA) => stop sinteza

– la capatul 3' - (AATAAA) = situsul de terminare al transcriptiei– la 15-30 pb in aval → clivare mARN de pe matrita

• -a-6. Situs poliadenilare → mARN-200-poliA = stabilitate mARN

b) R egiunile laterale sau secventele de reglare a genei

b-1. Regiunea laterala 5' = promotor -amonte de ORF = 3 regiuni-colectie secvente modulare = identitate structurala si

functionala -organizare - principiul “amestecarii si armonizarii”

(mix and match)• 1. Miezul promotorului • 2. Regiunea promotor proximala • 3. Regiunea promotor distala

-b-2. Regiunea laterala 3' -netranscrisa -imprecis delimitata si cunoscuta -secvente semnal → procesarea, stabilitatea si durata de

viata a mARN

-b-1. Regiunea laterala 5' = promotor– Miezul promotorului

– Regiunea promotor proximala – Regiunea promotor distala

Regiunea promotor distala

• Determina activare / blocare masiva a transcriptiei prin– Elemente de expresie genica specifica (OCT)

• Specificitate tisulara / stadiu de dezvoltare ← TF specific tisulari– Elemente de raspuns (RE) → modulare expresie genica indusa

• Raspunde la stimuli externi sau semnale de comunicare – hormoni, morfogeni– Activatori (enhancers) si inhibitori (silencers) = RE +/- functia

↔• limitata de secvente "izolatoare" ("insulators") • localizare / orientare variabila

Gene comune si gene specifice

-a. GENE COMUNE 1/5 gene la om > 90% expresie bazala continua => ubiquitare housekeeping genes => ex: metabolism intermediar + lant respirator-b. GENE SPECIFICE4/5 din gene = expresie limitata => diferentiere celularalimitare spatiala = specifica tisular / tip celular / clonal limitare temporala = expresie asociata orarului ontogenetic

Gene unice si familii de gene

Gene unice sau cvasiunice-Gene unice / cvasiunice (pereche alelica) = majoritatea genelor-Gene duplicate -in evolutie=> -omologie inalta => -exprimare =>

-secventiala in timp-specifica tisular, intracelular

Familii si superfamilii de gene

-a). Familii clasice - structura cvasiidentica – inactive/active, dispersate/grupate – cromosom (clusters) / mai multi cromosomi -b). Familii ce codifica produse cu domenii mari identice (conservate)TF => homeobox gena tinta => embriogeneza-c). Familii ce codifica produse cu un motiv scurt de a.a. identici-functie similara -d). Superfamilii <= evolutie divergenta => structuri si functii diferite-"motiv" structural identic (conformatie) -interventie in procese corelate

Cursul II

Functiile materialului ereditar

-Functia de stocare a informatiei genetice-Functia de exprimare a informatiei genetice -Functia de perpetuare a informatiei genetice -Functia de variabilitate a informatiei genetice

I Functia de stocare a informatiei genetice

• ADN controleaza embriogeneza, dezvoltarea, cresterea, metabolismul si reproducerea.

• Succesiunea de nucleotide determina structura proteinelor (succesiunea aminoacizilor) – secventa aminoacizilor determina caracteristicile proteinelor

• Codon (triplet de nucleotide) – cod genetic – succesiunea codonilor - ordinea aminoacizilor in proteina

II Functia de exprimare a informatiei genetice

• Exprimarea informatiei ereditare (secventa de nucleotide) - sinteza de proteine – transcriptie.

• ADN – copiere pe ARNmesager – “copiere” a tripletelor de nucleotide (codoni) - proteine

Conceptia clasica despre functia genei- Heterogenitatea genetica

• 1. Heterogenitatea de locus • mutatii in loci diferiti • fenotipuri clinice similare• Tipuri de transmitere diferite ale aceluiasi caracter

patologic• 2. Heterogenitatea alelica

• mutatii in acelasi locus • fenotipuri clinice similare – difera intensitatea de

manifestare a caracteruui patologic (DMD, DMB)• 3. Heterogenitatea clinica

• mutatii diferite in aceeasi gena• boli diferite • Gena RET (maladia Hirschprung sau MEN 1 si 2)

Conceptia actuala despre functia genei-Codul genetic

Proprietatile codului genetic– triplet– degenerat = avantaj– nesuperpozabil – fara virgule (decalari)– universal

Reglarea exprimarii genelor

• 1. Reglarea pretranscriptionala (epigenetica)• 2. Reglarea transcriptionala• 3. Reglarea posttranscriptionala• 4. Reglarea translationala

• 5. Reglarea posttranslationala

-Functia de perpetuare a informatiei geneticePerpetuarea la nivel molecular-Replicarea semiconservativa a ADN

Perpetuarea la nivel celular si individual-Diviziunea meiotica si mitotica-Fecundarea

Tipuri de ereditate

1. Ereditatea monogenica mendeleana

-2. Ereditatea monogenica non-mendeleana

-3. Ereditatea poligenica si multifactoriala

Moduri de transmitere ereditara

Mendelian

• Autosomal dominant• Ereditatea mitocondriala• Ereditatea multifactoriala• Sporadic

Non-Mendelian

• Amprenta genomica• Ereditatea mitocondriala• Ereditatea multifactoriala• Sporadic

caracterele monogenice= caractere mendeliene- monogenia= o genă , un caracter- polimorfismul genic

- caracterele mongenice se deosebesc prin:- modul de transmitere: aD, Ar, rX, DX

Mecanismul de transmitere depinde de :- natura genei- localizarea genei pe cromosomi: autosomi şi heterosomi

Modul de transmitere la nivel familial (arbore genealogic sau pedigree) este influenţat de:

-numărul redus de membrii al unei familii-mutaţiile de novo-interreleţiile genice-penetranta incompleta-debutul la varsta adulta-consangvinizarea- limitate/influentate de sex-anticipatia-amprenta genomica- heterogenitatea genetica- decesul prenatal al purtătorilor de genotipuri şi fenotipuri morbide -dificulăţile realizării diagnosticului corect- lipsa informaţiilor complete şi corecte

-Ereditatea monogenica non-mendeliana- Muta t iile instabile sau dinamice

Mutatiile instabile sau dinamice• Expansiunea tripletelor - premutatia => mutaţie completa => fenotip

clinic – CGG – FRAX, CTG – MD, CAG – HD

• Premutatie = nr. repetitii > limita => instabilitate • Fenotipul corelat cu:

– marimea expansiunii– varsta de debut– anticipaţie clinica = varsta debutului scade in generatiile

familiale

D isomia uniparental a

Disomia uniparentala• Isodisomie = doi cromosomi identici de la un parinte • Heterodisomie = doi cromosomi diferiti de la un parinte • Efecte patologice

– homozigotie pentru gene recesive sau gene amprentate

Amprentarea genomica • expresia genei mutante difera in functie de origine (♀♂)• 100 gene amprentate: 7q ♀, 11p♂, 14q ♀, 15p♀, 15q♂• Exemple: coreea Huntington, boala Steinert, sindroamele prader-

Willi si Angelman

Mozaicismul• Individ cu cel puţin 2 linii celulare diferite genetic (origine

postzigotica) • Cromosomial (aneuploidie) sau genic => clona celulara anormala• Momentul ontogenetic => proportia clonelor => severitatea

fenotipului• Mozaicismul somatic => fenotip segmental (in „pete”) / cancer • Mozaicism germinal (gonadic) => boli genetice la copii <= parinti

normali

T ransmiterea pe linie maternă

Ereditatea mitocondriala• ADN mitocondrial <= mutatii => transmise de la mama la toti

descendentii

Ereditatea poligenica si multifactoriala

Caractere normale Caractere anormale

- culoarea pielii si a parului

- culoarea ochilor- inaltimea- dermatoglifele- coeficientul de

inteligenta- habitusul- fizionomia fetei- personalitatea

individului

- despicatura labio-palatina- defectele de tub neural- malformatiile congenitale de

cord- luxatia congenitala de sold- schizofrenia- boala coronariana- diabetul zaharat- cancerul de san, cancerul de

colon

Stabilirea naturii genice a unui caracter familial non-mendeliana. Masurarea agregarii familiale

-concordanta, discordanta;-agregarea familiala=frecv.bolii la rudele probandului comparativ cu cea din populatia generala;Rata riscului relativ (λr) = prevalenta bolii la rudele probandului/prev. bolii in populatia generala; (λr) =1 riscul egal cu cel de la nivelul populatiei generale;

Rata de risc relativ (λr) pentru rudele probanzilor cu unele boli familiale (multifactoriale)

Boala Gradul de inrudire λr

Autism Gemeni monozigoti; Frati 2000;150

Diabet zaharat tip I Gemeni monozigoti; Frati 80; 12

Psihoza maniaco-depresiva Gemeni monozigoti; Frati 60; 7

Schizofrenia Gemeni monozigoti; Frati 48; 12

Stabilirea naturii genice a unui caracter familial non-mendelian-b. Studiul gemenilorConcordanta unor trasaturi intre gemenii monozigoti si dizigoti

CaracterProcentul de concordanţăGemeni monozigoţi

Gemeni dizigoţi

Diabet zaharat insulino-independent

100 10

Inaltimea 95 52IQPsoriazisEpilepsia idiopatica

907270

60156

Psihoza maniaco-depresiva 67 5Schizofrenia 53 15Diabet zaharat insulino-dependent

50 5

Astmul bronsic 47 24Luxatia congenitala de sold 40 3Despicatura labio-palatina 38 8Artrita reumatoida 34 7Piciorul stramb congenital 33 3Hipertensiunea arteriala 25 7Stenoza pilorica 15 2Cancerul cu aceeasi localizare

7 3

Spina bifida 6 3

Boala Frecventa%

Heritabilitate

SchizofrenieAstm bronsicDespicaturi labiale±palatineStenoza piloricaSpondilita anchilozantaPicior strambBoala coronarianaHipertensiune esentialaLuxatie congenitala de soldAnencefalie si spina bifidaUlcer pepticBoala congenitala de cord

1,04,00.10,30,20,13,05,00,10,34,00,5

858076757068656260603735

Heritabilitatea (h2) partea din varianta fenotipica a unui caracter

cantitativ determinata geneticgradul de asemanare dintre rude

Concordanta la MZ – concordanta la DZ h2 = --------------------------------------------------

Concordanta la DZ0 = genele nu contribuie la variatia fenotipica totala a caracterului1 = genele sunt responsabile exclusiv de determinismul acelui caracter

Estimarea heritabilitatii in diferite boli

Surse de variabilitate ereditaraa. Migratiile-b. Recombinarile genetice -c. Mutatiile

a. Migratiile

• Transfer de gene – Flux genetic intre populatii, diferite genetic

Recombinarile intragenice

Recombinarile intra-cromosomice (Anafaza I) -Recombinarile inter-cromosomice (Metafaza I)

Recombinarile genomice ( fecundare )

Polimorfismele genetice

- 99,9% din secventa ADN – identica la toti indivizii- “suntem ceea ce suntem” - 0,1% din secventa de ADNPolimorfismele genetice variante prezente la cel putin 1% dintr-o populatie

Polimorfismele ADN- cromosomiale

Polimorfismele ADN SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) – “snips” - in medie: 1 SNP/ 1 kilobaza => aprox. 3-4 milioane SNPs/ genom haploid- de obicei, fara rasunet in plan fenotipic- 1% din SNPs afecteaza regiuni codante si regulatoare ó implicatii in patologia umana???

……. G G T A A C T G …………. G G C A A C T G …...

SNP – doua tipuri majore- tran z it ie - substitut ie intre purine (A, G) sau p i rimidine (C, T) - 2/3 din totalul SNPs -

- transversi e - substituti e intre o purin a si o p i rimidin a .

VNTR (Variable Number of Tandem Repeats)

STR (Short Tandem Repeats)

C opy number variation (CNV)

Variatii in numarul de copii ale unei gene

- Deletii- Amplificari

Anomaliile cromosomiale si patologia asociata

Bolile cromosomiale

• Cauza majora de morbiditate• Cauza majora de mortalitate• Cauza tulburarilor de reproducere• Anomaliile neechilibrate-fenotip anormal (av.;n-n mort)

-anomaliile autosomale mai grave• Anomaliile de structura echilibrate - fenotip normal

-tulburari de reproducere: blocarea gametogenezei gameti anormali

Tipurile si mecanismele de producere a anomaliilor cromosomiale-criterii de clasificare:

1.momentul aparitiei -constitutionale - dobandite2.nr.de cel.afectate - omogene - in mozaic3.tipul de cromosom : -autosomale - gonosomale4.tipul de celule afectate -somatice - germinale5.modul de afectare a materialului genetic

-numerice: poliploidii; aneuploidii-structurale: echilibrate; neechilibrate-disomia uniparentala

Anomaliile cromosomiale numericea).Poliploidiile - marea majoritate a embrionilor sunt eliminati

-triploidia:3n=69 cr. - cauza:dispermia-tetraploidia:4n=92cr - eroare in I diviziune a zigotului desi ADN-ul e

replicat

b.)Aneuploidiile:-monosomia:2n-1; viabila: 45,X-trisomia: 2n+1;viabile: cr.21,13.18, 8 (in mozaic) si cele gonosomale-tetrasomia 2n+2-pentasomia 2n+3

Cauzele aneuploidiilor omogene:-nedisjunctia cromosomiala in meioza I: gameti disomici (24cr) sau nulisomici (22 cr)-nedisjunctia cromatidiana in meioza II-intarzierea anafazica in meioza - pierderea unui cr -gameti nulisomici

Cauzele aneuploidiilor in mozaic: erori ale mitozei-nedisjunctia cromatidiana: 47/45 sau 47/46/45 cr-intarzierea anafazica: 46/45 cr-corectia unei trisomii omogene la zigot: 47/46 cr

Anomaliile cromosomiale structurale-pot implica un cromosom sau doi cromosomi1.Deletiile-terminale; interstitiale (marea majoritate)-microscopice: peste 5 Mb-submicroscopice: sub 5 Mb - FISH-exemple: sindr.Wolf Hirschhorn; sindr. Cri du chat; sindr.Di George; sindr.Williams

Sindromul velo-cardio-facial (SVCF)Incidenta:1/2000-1/4000 nn

Fenotip: malformatii cardiace: tetralogie Fallot, DSV, stenoza a. pulmonara

-DCF: microcefalie,nas lung si proeminent,retrognatism-anomalii ale palatului: DLP,insuficienta velo-palatina (vorbire

nazalizata)-hipocalcemie neonatala-aplazia timica + infectii grave (imunodeficienta cel T)=sindrom.Di

George-retard mental usor sau moderat

FISH: 1.deletie 22q11 (85% din cazuri) - necesara investigarea parintilor-risc de recurenta 50% daca anomalia provine de la unul dintre

parinti. -nu exista o corelatie intre marimea deletiei si fenotip

2.deletie 10q (15% din cazuri)

Sindromul Williams

Fenotip: -stenoza aortica supravalvulara-laxitate articulara-hipercalcemie-hipostatura-dismorfie faciala-retard mental

FISH: - deletie 7q11.23-gena elastinei

2.Cromosomii inelari (r) - foarte instabili-cazuri cu r(X);r(21);r(18);r(15);r(22)3.Duplicatiile: - se produc datorita crossing-overului inegal4.Inversiile(inv) 1/1000 - paracentrice si pericentrice- anomalii echilibrate fara consecinte fenotipice- pot produce tulburari reproductive: sterilitate,avorturi spontane,nasterea unor copii malformati5.Izocromosomii(i) - I(Xq); I(12p)6.Cromosomii marker - greu de identificat:cr 15,cr X

Sindromul Cat-Eye

• Colobom irian• Despicatura palatina• Malformatii cardiace, renale• Atrezie anala• FISH: duplicatie 22q11

7.Translocatiile reciproce (t) - 1/400 indivizi-t(11,22) e cea mai frecventa-fenotip normal,dar apar tulburari de reproducere si sterilitate8.Translocatia robertsoniana(rob) - intre cr. acrocentrici-1/1000 indivizi-pot produce gameti si descendenti anormali9.Insertiile(ins) - de pe un cr. pe un cr. neomolog-anomalii rare ce duc la tulburari de reproducere10.Cromosomii dicentrici(dic) - f.rari

Disomiile uniparentale: - anomalii caracterizate prin prezenta unei perechi de cromosomi mosteniti de la acelasi genitor-apar prin procese de “corectare” (“salvare”) a unor aneuploidii omogene-pot realiza starea de homozigotie pentru gene recesive-exemple:sindr.Angelman (2 cr 15 de la tata);

sindr.Prader-Willi (2 cr. 15 de la mama); sindr Beckwith-Wiedemann (2 cr 11 de la tata)

Sindromul Prader Willi

Fenotip: - hipotonie neonatala-obezitate-hipogonadism-retard mental moderat-tulburari de comportament

FISH: - deletia 15q 11-q13-cromosom patern pierdut

Sindromul Angelman

Fenotip: - microcefalie-retard mental sever-tulburari de mers si echilibru-absenta vorbirii-tulburari de comportament, crize de ras

FISH: - deletie 15q11-q13 -cromosom matern pierdut

Sindromul Beckwith Wiedemann

Fenotip: - DCF-macroglosie-macrostomie-defecte ale peretelui abdominal-visceromegalie

FISH: - duplicatia 11p.15 Sindromul poate fi produs si prin disomie uniparentala paterna 11p15

Anomaliile cromosomiale dobandite

-apar in celulele somatice sub actiunea agentilor mutageni,spontan,in sindroamele de instabilitate cromosomiala,in tumori si leucemii-ag.mutageni: rad.ionizante,subst.chimice - del, t, dic, r-in sindr.de instabilitate cr. - rupturi cromosomiale sau cromatidiene, figuri triradiale; risc crescut de cancerizare-in leucemii apar anomalii clonale: t(15,17),t(9,22)-in retinoblastom - deletia 13q14

Tulburarile de reproducere de cauza cromosomiala-tulburarile de reproducere - problema medicala frecventa-10% dintre cupluri nu pot avea copii-10-20% dintre embrioni sunt eliminati prin avort spontan- la 1% dintre cupluri se produc avorturi spontane repetate

Cauze: - genetice-malformative-endocrine-imunologice-externe (de mediu)

Sterilitatea feminina

Cauze:-sindr.Turner, trisomie X, translocatii X- autosomi pot produce disgenezii ovariene

-regiunile critice : Xq26-q28; Xq13-q22-gene pt. dezvoltarea ovarelor

Sterilitatea masculinaCauze :1.Anomaliile cromosomiale de numar :

-47,XXY; trisomia 21; trisomia 82.Microdeletiile Yq - 3-18% dintre barbatii cu azoospermie si 5-10% dintre barbatii cu oligozoospermie severa-absenta completa a celulelor germinale (SCOS)

-blocarea spermatogenezei-regiunea critica: Yq11.23-AZF (Azoospermia Factor) - PCR3.Anomaliile cromosomiale echilibrate:-translocatii reciproce si robertsoniene (rob13;14); insertii-inversiile cr.1,2,3,5,6,7 si 9Spermograma anormala=explorare genetica

Avorturile spontane si nou-nascutii morti

-primele 28 de saptamani=avort-precoce (0-8 saptamani) - 50% au anomalii cromosomiale-tardive (9-27 saptamani) - 4-7% au anomalii cromosomiale

-dupa saptamina 28=n-n mort - 5-10% au anomalii cromosomialeTipuri de anomalii cromosomiale: - monosomia X, trisomia 16

-triploidii + anomalii placentare (mola hidatiforma)-anomalii structurale neechilibrate

Avorturile spontane recurente: -5% dintre ele sunt consecinta segregarii unei translocatii echilibrate la unul dintre parinti

-necesitatea explorarii citogenetice a cuplului.

Mutatiile geniceTipuri si mecanisme de producere a mutatiilor

• Definitie – modificarea secventei de baze azotate dintr-o gena • Clasificare – dupa extensie

– Mutatii simple (microleziuni) => punctiforme / extinse– Recombinari genice aberante (macroleziuni) =

alelice/nealelice • Clasificare – dupa m ecanism de producer e

– Substitutii = inlocuirea simultana a n-pb grupate • => conversie genica

– Deletii = pierdere n-pb / parti din gena (exoni) / intreaga gena– Insertii = aditie n-pb / insertii largi

• transpozitie, amplificare, duplicatie• Caracteristica muta t iilor

– stabile sau instabile = expansiuni de codoni in timpul replicarii

Mutatia

Modificari permanente, transmisibile in succesiunea generatiilor, ale secventelor nucleotidice sau aranjarii ADN-ului

Mutatii in sens negativ (majoritatea) - pierderea functiei (boli colagen-AR) - castig de functie – b Charcot Marie Tooth (duplicatia genei pt mielina periferica)

Mutatii in sens pozitiv (f rare-evolutie) - deletia specifica CCR5 – imunitate homozogoti pt HIV, intarzierea aparitiei SIDA heterozogoti (sec 14 imunitate ciuma bubonica

Tipuri de substitutii:-transitii: purina inlocuita cu o purina sau oprimidina cu o primidina

A-T → G-C

- transversii: purina inlocuia cu o pirimidin sau inversA-T → C-G or T-A

• Substitutii in introni - modifica locul de decupaj al intronilor, excizia in ARNm se face aberant – splice site mutations (exon in plus sau minus)

Mecanisme de producere a substitutiilor- spontan (replicarea ADN) – imperecherea gresita a

nucleotidelor- factori mutageni- depurinare, dezaminare, demetilare, radiatii

ionizante, radiatii UV

Mutatii punctiforme :substituti i de baze azotate

1. Mutati i conservative, silentioase, neutre sau mute

5’ AUG UUU ACA AAA CUG UAA 3’ met- phe- thr- lys- leu- COOH5’ AUG UUU ACC AAA CUG UAA 3’

met- phe- thr- lys- leu- COOH

2. M utati i missens

5’ AUG UUU ACA AAA UAA 3’ met-phe-thr- lys-COOH5’ AUG UUU AUA AAA UAA 3’ met-phe-Ile- lys-COOH

Efectul substitutiilor de baze azotate: - mutatii missens

- codonul nou insera un aminoacid gresit in lantul polipeptidic

-poate genera un codon stop prematur

-afecteaza transcriptia =>ARN trunchiat-afecteaza procesul de maturarea a ARNm

3. M utati i n on sens

5’ AUG UUU AUA AAA CUC UAA 3’ met- phe- Ile- lys- leu- COOH

5’ AUG UUU AUA UAA CUC UAA 3’ met- phe- Ile-COOH

Mutatii cu schimbarea cadrului de lectura

1. Inserti i - nu sunt egal sau multiplu de 3pb

5’ AUG UUU CUC AUC ACC 3’ met- phe- leu- Ile- thr

5’ AUG AUU UCU CAU CAC 3’ met- Ile- Ser- His- His

2. Deleti i- nu sunt egal sau multiplu de 3pb

5’ AUG UUU CUC AUC ACC 3’ met- phe- leu- Ile- thr

5’ AUG UUC UCA UCA CC 3’ met- phe- ser- ser-

Efectul insertiilor si deletiilor - pot interesa portiuni reduse sau extinse de la nivelul genei sau gena intreaga- Deletiile sau insertiile ce intereseaza un numar redus de pb determina: - mutatii cu schimbarea cadrului de citire

----ACGGCAUUUCGCACG-------ACGGCAUUUCCGCACG-------ACGCAUUUCGCACG-----

Consecintele genotipice si fenotipice ale mutatiilor genice

-a. Mutatii in genomul nuclear si mitocondrial-b. Consecintele mutatiilor asupra informatiei si expresiei genice

-efectul tipului de mutatie-efectul localizarii intragenice a mutatiei

-c. Efectul fenotipic al mutatiilor patogene-pierdere de functie-castig de functie-achizitia unor proprietati noi de catre proteina mutanta-expresia inadecvata a genei

-d. Corelatii dintre genotip si fenotip-o gena - o boala-o gena - mai multe boli-ereditatea digenica-mai multe gene - o boala-o mutatie - boli diferite-mutatii in aceiasi gena - boli diferite

Nomenclatura mutatiilor

• Glu6Val (E6V) – codon 6 – glutamina – valina (siclemie)• Gln39X (Q39X) – codon 39 – glutamina - codon stop (siclemie)

• C677T (677C>T) – pozitia 677 citozina – timina (hiperhomocisteinemie - risc crescut BCV

• IVS = mutatie in intron (IVS23 +1 G>C – intron 23 , nucleotid 1 - guanina - citozina

• Deletii

- 1335-1338 del – deletie intre nucleotidele 1335-1338

Sau

- 1335-1338 del TTGA

Insertii- 1328-329insTGCA

Bolile monogenice reprezinta cam 10.000 de entitati

Debutul clinic:

majoritatea în perioada neonatală sau în copilărie ~ 10% - debut clinic după pubertate ~ 1% - debut după sfârşitul perioadei reproductive Frecvenţa globală la copii ~ 2-3%

Boală moleculară = se cunoaşte mutaţia + lanţul patogenetic 1500 de boli monogenice pot fi încadrate în această categorie In medicină => reclasificarea bolilor

diagnostic molecular, prenatal sau presimptomatic sfat genetic mai precis selecţia celor mai adecvate metode de tratament mecanismele moleculare ale proceselor biologice normale

EFECTELE MUTATIILOR DPDV AL AFECTARII PRODUSULUI CODIFICAT

MUTAŢII CU PIERDEREA FUNCŢIEI

Transmitere recesivă sau dominantă (datorita haploinsuficienţei) Efectele fenotipice depind de nivelul activităţii reziduale a produsului

genic

MUTAŢII CU CÂŞTIG DE FUNCŢIE 1. care cresc nivelul de expresie (supraproductie de produs)

relativ rare transmitere dominantă

2. care amplifică funcţia normală a unei proteine relativ frecvente transmitere dominantă

MUTAŢII CU DOBÂNDIREA UNEI FUNCŢII NOI

dobândirea unei funcţii noi ± funcţia normală remanieri cromosomiale somatice => neoplazii

MUTAŢII ASOCIATE CU EXPRESIA HETEROCRONICĂ SAU ECTOPICĂ

Mutaţii în regiunile reglatoare => expresia anormală din punct de vedere temporal din punct de vedere spaţial

dezvoltare neoplaziilor (transcrierea unor gene embrionare in celulele somatice adulte).

Bolile monogenice reprezinta cam 10.000 de entitati

Debutul clinic:

majoritatea în perioada neonatală sau în copilărie ~ 10% - debut clinic după pubertate ~ 1% - debut după sfârşitul perioadei reproductive Frecvenţa globală la copii ~ 2-3%

Boală moleculară = se cunoaşte mutaţia + lanţul patogenetic 1500 de boli monogenice pot fi încadrate în această categorie In medicină => reclasificarea bolilor

diagnostic molecular, prenatal sau presimptomatic sfat genetic mai precis selecţia celor mai adecvate metode de tratament mecanismele moleculare ale proceselor biologice normale

BOLI MOLECULARE

Clasificare:

- După clasa careia ii apartine produsul genic

Dupa modul de expresie proteinele pot fi:

Proteine "de întreţinere sau menajere" (housekeeping) prezente la nivelul tuturor ţesuturilor rol fundamental în menţinerea structurii şi funcţiilor celulare la om circa 10.000 – 15.000 de gene codifică proteine housekeeping reprezintă circa 90% din cantitatea proteinelor oricărei celule mutaţiile sunt incompatibile cu supravieţuirea

rareori întâlnite drept cauză a unor boli genetice bolile manifestare clinică la nivelul ţesuturilor în care gena se

exprimă la nivel maxim

Proteine specializate prezente numai în anumite ţesuturi

rol în determinarea caracteristicilor fiecărui ţesut diferenţiat reprezintă circa 10% din proteinele celulare mutaţiile afectează ţesutul în care gena se exprimă

afectarea secundară a altor ţesuturi sau organe manifestare clinică neexplicata în organe în care gena nu se

exprimă

In funcţie de activitate proteinele se impart in:

Enzime Proteine implicate în transport Proteine structurale

Proteine implicate în controlul homeostaziei Proteine implicate în comunicarea intracelulară Proteine implicate în controlul dezvoltării şi diferenţierii

Genetica dezvoltarii si defectele de dezvoltare

• Anomaliile congenitale - 3-5% dintre n-n• problema majora de sanatate publica

• peste 2000 de sindroame malformative

• etiologie necunoscuta - mutatii in genele dezvoltarii

A.Categorii de gene implicate in controlul dezvoltarii:1.Gene care codifica molecule de semnalizare si receptorii acestora (4 familii majore)

• 1.a FGF-gp cu rol in migrarea celulara,cresterea si diferentierea celulara

• -mutatii-acondroplazia, sindrom Apert• 1.b Familia genelor Wnt cu rol in fomarea• creierului,muschilor,gonadelor,scheletului,cordului si a rinichiului• 1.c Familia Hedgehog - gena Shh-mutatia

- holoprozencefalie-7q36 -DLP -hipotelorism - nesepararea emisferelor cerebrale

• 1.d Superfamilia genelor TGF-ß-rol in dezvoltarea scheletului• -mutatii - brahidactilia

2.Gene care codifica factori de transcriptie fam. HOX (39 de gene),PAX(9 gene),EMX,MSX,HMG (high mobility group),SOX(20),TBX(15)

• -gena SOX 9-este exprimata in creasta genitala la ambele sexe ; mutatia-displazia campomelica

• - defecte scheletice - inversiune sexuala(XY)

• -gena PAX 3; mutatia - sindr.Waardenburg:mesa alba frontala,heterocromie iriana,surditate senzoriala.

• -gena SOX 10 ; mutatia - sindr.Waardenburg-Shah (SW4)• - b.Hirschsprung

3.Gene care codifica proteine ale matricei extracelulare

- mutatii-gena fibrilinei-sindr.Marfan -gena elastinei-stenoza aortica

supravalvulara

B.Anomaliile congenitale

Def. =Modificari morfologice(structurale) ale unui organ,ale unei parti de organe sau regiune anatomica produse de tulburari de dezvoltare prenatala (erori de morfogeneza) prezente la nastere,evidente sau nu in aceasta perioada.

Clasificarea anomaliilor congenitale1.Clasificarea patogenetica-4 tipuri - malformatii,disruptii,deformatii,displazii

congenitale

a.Malformatii congenitale - organul nu se dezvolta normal,se produc precoce(15-60 zile),f.rar in per.fetala (FP) sau perinatala(PCA)

-diferentiere incompleta-DSV,sindactilia , DLP,agenezia,aplazia

-diferentiere anormala-polidactilia

b.Disruptiile congenitale-produse prin distrugerea secundara,extrinseca si tardiva a unei structuri fetale formate normal.

-ag.extrinseci-ischemie,infectii,bride amniotice-se exprima prin anomalii congenitale multiple

c.Deformatiile congenitale-anomalii de forma sau pozitie produse prin compresia sau deformarea unei regiuni normale

-cauze: uter mic/malformat-oligohidramnios : picior stramb congenital

-reversibiled.Displaziile congenitale-det. de organizarea celulara anormala a unui tesut-mutatii monogenice risc mare de recurenta-DEC,displazii scheletice

Pot exista grade diferite de suprapunere-termenul mai larg de anomalii congenitale.

2.Clasificarea clinicaa.Anomalii congenitale izolate (simple)- eroare unica in morfogeneza unui camp de dezv. (unitate)- monotopic – genereaza structuri adiacente- politopic – genereaza structuri multiple la distanta unele de alteleA. defecte de camp de dezvoltareB. secventeA1.defecte de camp monotopic - anomalii unice (DSV) sau complexe mai multe anomalii in acelasi organ (DSV+DSA;tetralogia Fallot)A2.defecte de camp politopic - anomalii multiple ce deriva dintr-un singur camp de dezvoltare - ex.defectul arc.branhiale 3 si 4 SVCF-Sindr.Di George

B.secventele-o anomalie primara determina in cascada anomalii secundare (aparent anomalii multiple)

-malformativa Pierre-Robin - micrognatie ascensionarea limbiipalatul nu se inchide FP+glosoptoza

-deformativa Potter-malformatie urinara oligohidramnios compresie fetala luxatie de sold, picior stramb congenital,hipoplazie pulmonara

-disruptiva - bride amniotice amputatii digitale, despicaturi faciale

b.) Anomalii congenitale multipleb1.Sindroame plurimalformative - grupeaza mai multe anomalii congenitale majore si/sau minore corelate intre ele printr-o etiopatogenie comuna

-ex.sindr.cromosomiale(Down) sindr.monogenice(Marfan) sindr.teratogene(alcoolismul fetal)

b.2 Asociatiile malformative - anomaliile se asociaza fara o corelatie patogenica intre ele acronimex.Asociatia VATER-anom.vertebrale,anale,traheo-esofagiene si renale Asociatia CHARGE-coloboma,heart disease,atresia choanae,retarded growth,genital anomalies

3.Dupa gravitate

Anomalii:-letale:anencefalia -majore:omfalocel -medii:criptorhidia

-minore-variante populationale;15% dintre n-n < 60 : fata,gat,membre,cap (ex.filtrum lung/scurt,urechi

jos inserate,clinodactilia) -asocierea anomaliilor minore : sindr.specifice

Cauzele anomaliilor congenitale-identificare dificila-50%-etiologie necunoscuta-45%-cauze genetice-5%-cauze negeneticeCauzele genetice1).anomalii cromosomiale neechilibrate-6%

-trisomii/monosomii complete sau partiale2).mutatii monogenice-7,5%

-microcefalia-Ar-hidrocefalia-Xr-polidactilia/brahidactilia-Ad-sindr.Apert - craniostenoza,sindactilie/Ad-sindr.Roberts - DL/DP,focomelie-Ar

3).ereditatea multifactoriala-20-30%-malf.cardiace:DSV,DSA,PCA-malf.SNC: spina bifida,encefalocel-malf.genito-urinare:agenezie renala,hipospadias

4).-microdeletii submicroscopice/-disomii uniparentale/mutatii noi

Cauze negenetice

-agenti externi = factori teratogeni- doza/timp/susceptibilitatea genetica a mamei si fatului

a.agenti biologici -TORCHb. agenti chimici - alcoolul

-anticonvulsivantele-talidomida,streptomicina,androgeni etc.

c.agenti fizici - radiatiile ionizante,hipertermia prelungitad.bolile materne - DZ,fenilcetonurie,LES

Profilaxia anomaliilor congenitaleProfilaxia primara

-educatia sanitara-rolul medicului de familie-cunoasterea starii de sanatate a femeii-suplimentarea cu acid folic -1tb/zi - 3 lunI inaintea conceptiei si 3

luni dupa aceea scaderea DTN-vaccinarea antirubeolica-evitarea agentilor infectiosi in trimestrul I de sarcina-renuntarea la fumat,alcool,medicamente

Profilaxia secundara - dg.prenatal

-depistarea neonatala precoce a defectelor congenitale

SEXUALIZAREA NORMALA

-procesul normal de sexualizare-reglat genetic si hormonal-formarea primordiilor gonadale(S3-S4) S7-sexualizarea masculina-cr.Y-TDF-Yp

-SRY(1990)-determinismul si diferentierea sexuala:gene+fact.de transcriptie+hormoni+receptoriFormarea gonadelor primordiale

-genele SF-1,WT1,LHX9 mutatii-nu se dezvolta gonadele+anomalii ale suprarenalei/rinichiFormarea testiculelor-SRY(Yp11.3) - celule Sertoli -SRY inhiba gena DAX1(cr.X) si activeaza gena SOX9 (cr.17) care are rol in organizarea cordoanelor testiculare-SOX9 activeaza gena AMH care codifica hormonul antimullerian cu rol in regresia ductelor mulleriene si coborarea testiculelor-diferentierea cel.Leydig-genele AMH si SF1Formarea ovarelor-gene:DAX1(ambele alele –ovar normal) si WNT4-DAX1 inhiba gena SOX9-WNT4 inhiba caile ce conduc la diferentierea cel.Leydig

Controlul diferentierii sexualeS8-formarea testiculului-producere de hormoni,enzime si receptori-diferentierea ductelor wolffiene in cai genitale interne masculine necesita testosteron secretat de cel.Leydig-regresia ductelor mulleriene este data de hormonul antimullerian secretat de cel.Sertoli

-masculinizarea OGE se face prin actiunea DHT care are o afinitate crescuta pentru receptorii de androgeni codificati de o gena situata pe Xq11 mutatia-sindr.de insensibilitate la androgeni(s.Morris).-cel.Leydig-insulin like-hormon 3 –coborarea testiculelor -mutatii-criptorhidie bilaterala-alte gene implicate in coborarea testiculelor:HOX10 si HOX11

La sexul feminin-procese spontane si pasive fara interventie hormonala

RETARDUL MENTAL(RM)

RM- afectiune cronica frecventa (2-3% din populatie)Def.-perturbare semnificativa a abilitatilor cognitive si adaptative cu debut sub 18 ani

Clasificare-mai multe criterii :-dupa severitate-RM usor-QI=70-50 -RM sever-QI< 50

-dupa fenotip-RM izolat -RM specific sau sindromic-in f-ctie de etiologie -1.RM produs de mediu -cauze infectioase -alcoolismul -fact.imunologici 2.RM de cauze genetice –boli mon.(RMXL) - boli cromosomiale -clasice -anomalii subtel 3.RM idiopatic - multifactorial

Ereditatea mitocondriala

Fosforilarea oxidativa mitocondriala

ADNmt = ADN bicatenar, circular = 16.569 p.b. necomplexat cu histone

Ñ ADNmt = 0,5% din ADN celular (500-2000 mitocondrii / celula)è molecula ADNmt = 1 / 8.000 dintr-un cromosom mijlociuè 2-10 molecule ADNmt / mitocondrie ~ functia celulei

Ñ Genomul mitocondrial uman = 37 de gene fara introni ce codifica:- 13 polipeptide din matrice (complexe respiratorii, ATP-aze etc.)- 22 tipuri ARNt - 2 molecule mARNÑ Ereditatea mitocondriala = citoplasmatica = uniparentala (materna)è genomul mitocondrial al zigotului = genom ovul

Mutatiile ADNmtÑ Rata inalta

è lipsa histonelor = vulnerabilitate la actiunea agentilor mutageniF in matrice radicali liberi de oxigen

è ADN polimeraza γ = fidelitate inferioara polimerazelor α si β è lipsa sistemului de reparare a mutatiilor

Ñ Incidenta crescuta la nivelul tesuturilor aceluiasi organismè creste cu varsta è acumulare deficiente redox = senescentaDiversitatea mutatiilor - ADNmt normal ± alele ADNmt mutante

è mitoza è repartitie mitocondrii in celulele fiice - la intamplare

F heteroplasmie è clone = mozaic mitocondrii normale / mutante è explica specificitatea tisulara/aspectul foarte divers è variabilitatea anomaliilor enzimatice / moleculare

F homoplasmie = celula cu mitocondrii cu acelasi tip de mutatie

è mutatii avantajoase - sub presiunea selectieiF creste randamentul de fosforilare = reducerea cantitatii de caldura è selectate in climatele calde

F scade randamentul de fosforilare = cresterea cantitatii de caldura è selectate in climatele reci

è mutatiile detrimentale = manifestari clinice variabile ce depind de è gradul heteroplasmiei, tipul celular / genele afectate

F scaderea eficientei fosforilarii < = specificitate tisulara

F sensibilitate - SNC, muschi striati, rinichi, glande endocrine, ficat

Efectul fenotipic al mutatiilor ADNmt

Ñ Fenotipul ç cantitatea de ADNmt din tesuturi - diferita la mama si copil ç segregarea aleatoare a moleculelor de ADNmt in ovogenezaè in eredopatologia umana = 120 de boli cauzate de mutatiile ADNmt

F trasatura comuna = deficitul balantei energeticeF perturbari majore ale activitatii celulare è scaderea capacitatii functionale / tisulare è majoritatea - deteriorare functii sisteme nervos/muscular è unele boli debutul = acumulare mutatii mici + factor declansator

ex. antibioterapie la cei cu susceptibilitate la surditate

Ñ Fenotipul bolilor mitocondriale è aparenta necorelare a semnelor si simptomelor F afectarea unor organe ce provin din foite embrionare diferiteF afectarea unor organe cu functii diferite

Ñ Fenotip clinic

è faliment al cresterii ponderale si al dezvoltariiè tubulopatie proximalaè tubulopatie distalaè pancitopenieè diabet zaharat insulinodependentè nanism

è cardiomiopatieè insuficienta hepaticaè coma cetoacidozica

Boli mitocondriale cu manifestari dominant neuromusculare

1. Neuropatia optica ereditara (boala Leber)

Ñ Etiologie - 10 alele mutante è tranzitia GèA in codonul 340 al genei ND4 = 70% din cazuriè tranzitia GèA in codonul 52 al genei ND 1 = 20% din cazuriè mutatia Met-14.484-Val in codonul 64 al ND 6è mutatia 15.257 in gena citocromului b

Ñ Fenotip clinic - variabil - depinde de gradul de heteroplasmieè manifestari oftamologice = nevrita retrobulbara è neuropatii periferice, distonie, mielopatie demielinizantaè defecte de conducere la nivelul sistemului excitoconductor cardiacè cataracta, rinichi polichistic, obezitate generalizata, statura mica

2. Boala Leigh

Ñ Etiologie = mutatia 8.993 = transversie T-G gena subunit. 6 a ATP-sintetazeiè substitutie Leu/Arg = blocare sinteza ATP

Ñ Fenotip clinic = variabil ~ gradul de heteroplasmieè manifestari oftamologice = amauroza, retinita pigmentara è manifestari neurologice = surditate, ataxie, convulsii

3. Oftalmoplegia externa cronica progresiva

Ñ Etiologie = mutatii diverse in genele ce codifica

F subunitatea 2 a citocrom C oxidazeiF subunitatile 6 si 8 a ATP-azei Ñ Fenotip clinic: ptoza palpebrala, tulburari miopatice la nivelul membrelor

4. Epilepsia mioclonica cu fibre musculare rosii in lambouri

Ñ Etiologier = tranziþie AèG in pozitia 8.344 in gena tARN-LysF lipsa traducerii la nivel mitocondrial

Ñ Fenotip clinic = variabil - depinde de gradul de heteroplasmieè mioclonie intensa, ataxie progresiva, convulsii generalizate, dementa

Boli mitocondriale cu manifestari degenerative

1. Boala Parkinson

Ñ Etiologie = mutatii genom nuclear/mitocondrial in ADNmt din ganglionii bazaliè raport ADN normal / ADN mutant de 10X mai mare la bolnavi

Ñ Fenotip clinic è afectare neuroni dopaminergici din putamen, n. caudat si s. neagraF radicali liberi generati de MAOè reducerea activitatii complexului I in neuroni, fibre musculareè fenomene neurologice tipice, facies tipic

2. Scleroza laterala amiotroficaÑ Etiologie = mutatii A-D cu penetranta inalta in gena SOD F rata inalta de mutatii pe ADNmtÑ Fenotip clinic = degenerare motoneuroni somatici (trunchi si maduva)

3. Boala AlzheimerÑ Etiologie = mutatii in ADNmt din cortex Ñ Fenotip clinic = reducerea activitatii PDH si a complexului I, deficit energetic

4. Cardiomiopatia dilatativaÑ Etiologie = deletii variate in ADNmt Ñ Fenotip =variabil - cardiomiopatie cu evolute variabila la varste tinere

5. Diabet zaharat insulino-dependentÑ Etiologie = mutatii ADNmt din celulele β-insulare Ñ Fenotip clinic -variabil è intoleranta la glucoza

Senescenta

Ñ Etiologie è acumulare de mutatii in genomul mitocondrial F deficit de ATP - progresiunea semnelor senescenteiè deletii ~ 5Kb in ADNmt din substanta neagra, putamen si n. caudatè deletii ~ 3Kb in ADNmt din fibrele musculare scheleticeè deletii ~ 3,6Kb in ADNmt din fibrele musculare cardiaceè mutatii in ADNmt din piele, rinichi, ficat, diafragm etc.

Ñ Fenotipè dereglari in functionarea lantului respiratorè scaderea cu 50% a ratei de sinteza a mARN si tARN in tesuturile afectate è apoptoza celulara + senescenta

TERAPIA GENIC Ă

Strategii de tratament1. Corectarea fenotipului clinic - Tratamentul simptomatic: strategia principală- Metode farmacologice şi chirurgicale- Defectul genetic nu este corectat- Manifestările clinice sunt ameliorate

2. Corectarea tulburărilor metabolice- Restricţia substratului: fenilalanina în fenilcetonurie- Utilizarea de căi metabolice alternative pentru îndepărtarea

metaboliţilor toxici: boala Wilson - Penicilamina- Inhibiţia metabolică: statinele în hipercolesterolemia familială- Înlocuirea produsului deficitar: tiroxina în hipotiroidismul congenital

3. Tratament ce acţionează asupra proteinei mutanteA. Stimularea funcţiei proteinei mutanteB. Înlocuirea proteinei defective: fibroză chistică, hemofilie, deficit de alfa-1-antitripsină, boala Gaucher, deficitul de ADA4. Modularea expresiei genice

- Atunci când mutaţia permite existenţa unui anumit nivel de activitate reziduală a funcţiei proteinei în cauză

5. Transplantul de organ, implantarea de celule diferenţiate sau celule stem

Agenţi terapeutici obţinuţi prin tehnologia ADN recombinant- Proteine recombinante: obţinute prin exprimarea unei gene umane

introduse într-un microorganism sau în animale transgenice- Vaccinuri modificate genetic- Anticorpi monoclonali şi recombinanţi: terapia antitumorală,

antivirală, antiagregantă

Terapia genicăI. Terapia genică somatică

- Manipularea celulelor pacientului în afara organismului- Modificarea celulelor în organism

1. Terapia genică de înlocuire: corectarea mutaţiilor cu pierderea funcţiei

- Transferul unei gene normale

- Componente necesare: - gena transferată - celulele ţintă - vectorii de transfer

- Tipuri de vectori: - virali:retrovirusuri, adenovirusuri - non-virali: liposomii2. Terapia genică de blocare: corectarea mutaţiilor cu câştig de funcţieA. Oligonucleotide antisens: blochează matisarea sau translaţia

- Terapie antisens antivirală, antineoplazică, antiaterogenă, afecţiuni inflamatorii

B. Ribozime: degradează secvenţe ARNm specifice care conţin mutaţiaC. ARN interferent: efect de inhibare specifică a expresiei geniceII. Terapia genică germinală

- Modifică celulele viitorului organism şi ale descendenţilor acestuia

Vectorii viraliPosibil risc de infectie (inlaturarea genelor de patogenitate)Reactii imune (memoria imuna data de infectii anterioare)Protejeaza satisfacator genele terapeutice

AdenovirusuriRetrovirusuriHerpes simplexLentivirusuri

Vectori non-viraliNu prezinta potential patogenMai putin eficiente in ceea ce priveste transferul in celule al genei terapeuticeSpecificitate tisulara mai redusa

LiposomiPolimeri cationiciElectroporareMicro-injectare

- Terapie experimentală

Boli ereditare candidate pentru terapie genică

- Deficitul de ADA- Hemofilia - DMD- Fibroza chistică- Hipercolesterolemia familială

Terapia genică în bolile neereditareModalităţi generale de terapie genică în cancer

- Distrugerea celulelor canceroase- Stimularea activităţii de distrugere a celulelor canceroase se

către celulele NK- Protejarea ţesuturilor normale de efectele chimio şi

radioterapiei- Inactivarea oncogenelor- Inserţia unor gene supresoare tumorale

PROBLEME ETICE ÎN GENETICA MEDICALĂ

Principiile generale ale bioeticii- Autonomia: consimţământ informat- Nonvătămarea şi beneficiul- Confidenţialitate şi intimitate

Datoriile medicilor confruntaţi cu boli genetice:- Furnizarea de informaţii cu privire la concepţie- Comunicarea existenţei unor factori genetici de risc- Acordarea de sfat genetic- Colaborarea interdisciplinară

Probleme etice în diagnosticul prenatal- Oferă opţiune reproductivă informată- Servicii performante şi sigure

- Asigură consilierea pretestare: sfat genetic

- Stabilirea riscului- Prezentarea alternativelor de testare- Comunicarea consecinţelor diagnosticului prenatal- Oferirea datelor despre testul acceptat- Informarea pretestare- Alegerea opţiunilor reproductive

Testarea presim p tomatică - Mutaţiile predispozante nu produc obligatoriu boala!

Tes t area genetică la copii: autonomia viitoare a copilului

LP 1

Molecula de ADN - doua lanturi (dublu helix) ,compuse dintr-un numar mare de compusi chimici , numite nucleotide - fiecare nucleotida - 3 unitati: o molecula de zahar, un grup de fosfati si unul sau patru compusi diferiti contin baze azotate. Nucleotidele dintr-un brat al lantului sunt intr-o asociere specifica cu nucleotidele corespunzatoare din celalalt brat al lantului ADN (complementaritate) asociere A- T / G- C ADN-ul poarta instructiunile pentru producerea de proteine. (AA- proteine)O secventa de trei baze nucleotide, numite un triplet,este codul genetic care specifica un anumit amino-acid.

Replicare – dublarea cantitatii de ADN - duplicarea moleculelor de ADN, purtătorul informaţiei genetice. Este un proces „semiconservativ”, în care molecula ADN se dubleaza si se distribuie la celulele fiiceTranlatie – transformarea informatiei genetice in AA (aminoacizi) respective proteine

Eucromatina – secvente AND unice, rareori repetitive, bogate in geneHeterocromatina AND inalt repetitive, sarac in gene

GENETICA: ramură a biologiei care studiaza:

ereditatatea variabilitatea reproducerea organismelor vii

GENETICA UMANĂ:- studiază genotipul şi fenotipul uman în corelaţie cu factorii ambientali

GENETICA MEDICALĂ:-ramură a geneticii umane,studiază:-dezvoltarea fiinţei umane în condiţii normale şi patologice

- V. McKusick: ” tot din medicină ce este geneticşi tot din genetică ce este medical”

GENOTIPUL:- constituţia genetică a unei persoane;- totalitatea informaţiei genetice conţinută la nivel de gene.

GENOMUL:- genele conţinute în setul haploid cromosomial.

FENOTIPUL:- totalitatea caracterelor morfologice, fiziologice, biochimice şi psihologice ale unei persoane determinate de intracţiunea genotip - factorii ambientali

GENOMUL UMAN: genomul nuclear genomul mitocondrial

Cromozomii umani

- set cromozomial specific de specie (forma, numar si dimensiune)

Nota bene: nr. şi mărimea cs-lor nu sunt direct proporţionale cu complexitatea şi gradul de evolutivitate pe scară filogenetică

omul 46 cscalul, cobaiul 64 cscrapul 104 cs

- cs. “lamp brush”/ovocitele unor batracieni 800-1000µ=1mm

cs umani 1,5 - 10µ- forma cs: literelor V, X, Y, O “ring cs”

Constricţii secundare

Situsuri fragileRol: în progresia tumorală rupturi la acest nivel inactivarea unor gene supresoare de tumori X Fragil

TelomereleTelomerele sunt formate din:

- secvenţe scurte, repetate în tandem TTAGGG

Funcţiile telomerelor:- menţin stabilitatea cromosomilor- asigură replicarea completă

a cromosomilor- pierderea telomerelorà deleţii terminale, translocaţii

CLASIFICAREA INTERNATIONALA A CROMOSOMILOR UMANI 1960Dupa pozitia centromerului (Patau) – metacentrici, submetacentri, acrocentriciDupa lungime (Denver) – mari, mijloci, mici

Nomenclatura cromozomilor (benzi, regiuni, etc)

Analiza cromosomilor umaniMetode citogenetice

Determinarea cariotipului Determinarea cromatinei sexuale FISH

Metoda directa Analiza tesuturilor cu indice mitotic mare (maduva osoasa hematogena, ganglioni

limfatici, tesuturi tumorale maligne, lichidul de ascita sau lichidul pleural, vilozitati coriale, studiul cromosomilor meiotici la spermatocite, etc)

Etape: - punctie biopsie (maduva ososasa hematogenadin stern sau calcaneu la copil), se aspira apoximativ 1 ml maduva intr-o seringa prealabil heparinata - introducerea probei intr-un tub steril care contine mediu nutritiv necesar supravietuirii celulelor - blocarea diviziunii celulare (cochicina) - prelucrarea probei si citirea la ME (rezultate in aprox 3-12 ore)

Metoda indirecta Efectuarea de culturi celulare “in vitro”, in vederea introducerii celulelor spre

starea blastica (numar mare de mitoze)

Tipuri de celule care pot fi studiate: - limfocite din sange venos periferic - fibrocite si fibroblasti din tesut embrionar sau tegument -celule epiteliale fetale (amniocite) - celule din tesut trofoblastic - maduva hematogena

Analiza cromatinei sexuale

Cromatina sexuala X

- starea condensata interfazica a unuia din cei 2 cr X la femei (inactivare genica partiala) - heterocromatinizarea= mecanism de compensare de doza, echilibrare a materialului genetic intre cele 2 sexe, apare in embriogeneza timpurie - aprox 40 gene inactivate (X lk) si o zona distala a bratului p ramasa activa (reg pseudoautosomala ce realizeaza crossing-over cu regiunea pseudoautosomala de pe cr Y

Consecintele heterocromatinizarii: - compensarea dozajului genic intre cele 2 sexe - expresivitatea variabila la sexul feminin a genelor X lk - mozaicismul celular pentru organismele de sex feminin

Grupa A cr 1, 2, 3Grupa B cr 4, 5Grupa C cr 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12Grupa D cr 13, 14, 15Grupa E cr 16, 17, 18Grupa F cr 19, 20Grupa G cr 21, 22Cromozomii de sex: X/ Y

LP2Indicatii pentru efectuarea cariotipului - prenatal -postnatal

- vârsta maternă >35 ani (în majoritatea ţărilor europene) -varsta tatalui > 40(55) ani-mutatii ale genelor dominante - existenţa în antecedente a unui copil sau făt cu o anomalie cromozomială de numărsau de structură

Varsta maternal - diagnosticul prenatal ar trebui să fie accesibil tuturor femeilor care vor depăşi această vârstă în momentul naşterii. Acest prag de vârstă este în mare măsură arbitrar şi efectuarea acestor investigaţii trebuie avută în vedere şi la femei mai tinere. O persoană cu translocaţie echilibrată are risc pentru : avorturi spontane recurente, infertilitate sau urmasi cu fenotip anormal. Exp. Mama:21/14;21/13;21/15/21/21/21/22->10-15%Tata:21/14;21/13;21/15/21/21/21/22->3-5%

- suspiciunea unor sindroame de instabilitate cromosomiala - defectele de tub neural ; anomalii congenitale de cord in antecedente - istoric obstetrical pozitiv - istoric familial de boala monogenica(teste biochimice,analiza ADN, determinarea sexului fetal) -reproducerea umana asistata - la cerere - existenţa în antecedente a unui copil sau făt cu o anomalie cromozomială de numărsau de structură

Diagnostic prenatal in Sindromul Down: analiza cariotipului screening seric matern: dublu test: 10 sapt.PAPP (scade) si HCG libere ( creste); triplu test: -fetoproteina (nivel redus), iar gonadotrofinele coriale ( nivel crescut) şi estriolul neconjugat (nivel redus) quadruplul test:AFP, uE3, HCG si inhibina A (16 sapt.)Ecografic: edem nucal, femur scurt, absenta oaselor nazale

Decelarea unor malformatii ale fatului prin alte tehnici de diagnostic (fetoscopie, ecografie) decelarea timpurie a sexului (selectarea sexulului)

- suspiciunea unor sindroame de instabilitate cromosomiala

Indicatiile diagnosticului de preimplantare:

- selectia sexului-> boli X-recesive-diagnosticul:

- unor boli monogenice: mucoviscidoza, DMD, hemofilie- boli cromosomiale: sindrom Down- anomalii cromosomiale echilibrate-> descendenti cu monosomii si trisomii

partialeIMPORTANTA DIAGNOSTICULUI PRENATAL

Beneficiul social, care constă în profilaxia anomaliilor cromosomiale, în situaţia cazurilor cu rezultate pozitive la testarea genetică, prin acordarea sfatului genetic şi posibilitatea efectuării avortului selectiv.

B. Alte beneficii importante ale diagnosticului prenatal

1. Stabileşte finalitatea sarcinii. 2. Este folositor cuplurilor pentru a decide dacă păstrează sarcina sau nu.3. Poate indica unele complicaţii ce pot apare la naştere.

4. Este util pentru stabilirea conduitei pe toată durata sarcinii rămasă până la naştere.5. Pregăteşte psihic cuplul pentru naşterea unui copil cu o boală sau deficienţă genetică.6. Poate fi util pentru îmbunătăţirea şanselor sarcinii de a fi dusă la termen prin intermediul tratamentului fetal.

LP 3Diagnostic genetic postnatalIndicatii pentru efectuarea postnatala a cariotipului : 1. nou-nascut cu sindrom plurimalformativ2. ambiguitate de organe genitale externe3. intarziere in dezvoltarea psiho-somatica in perioada de sugar, mica si marea copilarie4. anomalii in dezvoltarea caracterelor sexuale secundare la pubertate sau postpubertate5. sterilitatea cuplului6. avorturi spontane recurente7. cuplu cu un copil cu sindrom cromosomial diagnosticat8. retardul psihic

Indicatiile diagnostocului citogenetic postnatal Nou nascut

- toti nou-nascutii cu sindrom dismorfic, malformativ, retard psiho-motor cu exceptia cazurilor in care exista o alta cauza (embriopatii teratogene, sindroame genetice) - ambiguitate sexuala - nou nascut mortAmbiguitatea sexuala

46xy/46xx – hermafroditism adevarat (ovotestis)

46xx – fenotip masculin – translocatie gena SRY pe cromozomnul X

46xy – fenotip feminin – sdr rezistenta androgen

Sindromul deficitului receptorilor pt. androgeni (s. testicului feminizant, pseudohermafroditismul masculin) cariotip: 46,XYtransmitere: autosomal recesiv, X-recesiv, legat de cr.Y (10-20%)

Copil - retard crestere - retard mental izolat sau asociat altor simptome in special subiecti cu tulburari de comportament si dismorfie faciala (debilitati mentale indiferent de grad cu cauze nedeterminate dupa ce se exclud cauzele de suferinta fetala, meningo-encefalite postnatale, boli metabolice)intarziere in dezvoltarea psiho-somatica in perioada de sugar, mica si marea copilarie Sindromul X-fragil

Adolescent - retard de crestere - retard pubertar (lipsa sau intarzierea aparitiei caracterelor sexule secundare, amenoree primara (lipsa menarhei), amenoree secundara precoce, ginecomastie, spermograma anormala, anomalii ale OGE

Adult - antecedente heredo-colaterale pentru anomalii cromozomiale (depistarea unei anomalii cromozomiale echilibrate sau neechilibrate, care se poate transmite la descendenti) - cupluri cu tulburari de reproducere (infertilitate, mai mult de 2 avorturi spontane, embrioni sau nou-nascuti vii plurimalformati) - FIV cuplu purtator de anomalie cromozomiala cu un copil cu sindrom cromosomial diagnosticat

Cancer si hemopatii maligne - confirmarea diagnosticului, prognostic si evolutie t(2;5)(p23;q35)- limfom anaplastic t(8;14)(q24;q32)- limfom Burkitt t(11;22)(q24;q12)- sarcom Ewing t(9;22)(q34;q11) Cr Philadelphia- LMC

LP 4Genetica de laborator

CARIOTIPULCe este cariotipul?Ce este bandarea cromozomiala?

Tipuri de benzi cromosomiale:

1. Benzile G (Giemsa) se evidenţiază prin: - denaturare proteolitică (tripsinizare) - colorare Giemsa - se evidenţiază zonele bogate în A şi T - sunt 300-400 benzi G - sunt formate din heterocromatina facultativă - se supraspun cu benzile Q

2. Benzile Q se evidenţiază prin: - tratare cu quinacrină - evidenţiază secvenţele formate din A şi T - sunt formate din heterocromatina facultativă

3.Benzile R (reverse) se evidenţiază prin: - denaturare şi renaturare termică -colorare Giemsa - sunt dispuse complementar (în reversie) faţă de benzile G - evidenţiază secvenţele C = G

4.Benzile C (cromatină constitutivă) se evidenţiază prin: - denaturare termică şi cu NaOH - colorare Giemsa - se evidenţiază centromerii, constricţiile secundare,1/3 (regiunea distală) a Yq

Analiza cromosomilor umaniMetode citogenetice

Determinarea cariotipului Determinarea cromatinei sexuale FISH

Metoda directa Analiza tesuturilor cu indice mitotic mare (maduva osoasa hematogena, ganglioni

limfatici, tesuturi tumorale maligne, lichidul de ascita sau lichidul pleural, vilozitati coriale, studiul cromosomilor meiotici la spermatocite, etc)

Etape: - punctie biopsie (maduva ososasa hematogenadin stern sau calcaneu la copil), se aspira apoximativ 1 ml maduva intr-o seringa prealabil heparinata - introducerea probei intr-un tub steril care contine mediu nutritiv necesar supravietuirii celulelor - blocarea diviziunii celulare (cochicina) - prelucrarea probei si citirea la ME (rezultate in aprox 3-12 ore)

Metoda indirecta Efectuarea de culturi celulare “in vitro”, in vederea introducerii celulelor spre

starea blastica (numar mare de mitoze)

Tipuri de celule care pot fi studiate: - limfocite din sange venos periferic - fibrocite si fibroblasti din tesut embrionar sau tegument -celule epiteliale fetale (amniocite) - celule din tesut trofoblastic - maduva hematogena

Analiza cromatinei sexuale

Cromatina sexuala X

- starea condensata interfazica a unuia din cei 2 cr X la femei (inactivare genica partiala) - heterocromatinizarea= mecanism de compensare de doza, echilibrare a materialului genetic intre cele 2 sexe, apare in embriogeneza timpurie - aprox 40 gene inactivate (X lk) si o zona distala a bratului p ramasa activa (reg pseudoautosomala ce realizeaza crossing-over cu regiunea pseudoautosomala de pe cr Y

Consecintele heterocromatinizarii: - compensarea dozajului genic intre cele 2 sexe - expresivitatea variabila la sexul feminin a genelor X lk - mozaicismul celular pentru organismele de sex

Notiuni generale genetica molecularaHibridizarea acizilor nucleici (principiul complementaritatii)Tehnica PCR – definitie, utilitate

Tehnica FISH (definitie, utilitate) - se bazeaza pe utilizarea unei sonde moleculare, adica o mica secventa de ADN (sau ARN), a carei localizare normala este cunoscuta in genom si care este marcata chimic (Fluorescent !!!) astfel incat sa poata fi reperata

- acesta sonda este pusa in contact cu cromozomii unei mitoze (sau nuclei interfazici) si apoi se va hibridiza (se va fixa) specific la nivelul secventei sale complementare

- se poate vizualiza apoi sonda la microscop, pozitionarea identificand precis regiunea cromozomiala pe care este complementara FISH interfazic FISH metafazic (M FISH) Tipuri de sonde FISH (centromerice, telomerice, locus specifice)

LP 5 Anomalii cromozomiale

Anomalii cromosomiale numericeSetul cromozomial uman normal: DIPLOID- 2n, 46 cr HAPLOID- n, 23 cr Patologic: POLIPLOIDIE (prezenta in plus a unuia sau m multor seturi haploide) TRIPLOIDIA-3n, 69 cr (dispermie, diandrie, diginie) TETRAPLOIDIA- 4n, 92cr

Fiziologic - hepatocite-celule tetraploide -maduva osoasa-cel octaploide

ANEUPLOIDIA

MONOSOMIA – pierderea unui cromozom (2n-1) TRISOMIA – prezenta in exces a unui cromozom (2n+1) TETRASOMII, PENTASOMII – anomalii ale gonosomilor (48XXXX, 49XXXXX)

Aneuploidii omogene- erori produse in meioza (nedisjunctie cromatidiana)Aneuploidii in mozaic- erori produse in mitoza (nedisjunctie cromatidiana ce determina mozaicuri 47/45)

Monosomia: 2n-1; viabila: 45 X (s Turner)Trisomia: 2n+1; viabile:cr.21, 13, 18, 8 (in mozaic) si cele gonosomaleTetrasomia 2n+2

Pentasomia 2n+3

Trisomii autosomale: Trisomia 21- Sindrom Down47,xy (XX),21+ frecventa:1/600 nnManifestările clinice: - nou-născuţii:

- hipotonie severă, hiperlaxitate ligamentară, letargie (somnolenţă), dismorfism cranio-facial:.

- malformaţii viscerale: defecte de septare atrială şi ventriculară, canal atrioventricular, atrezie anală şi duodenală, megacolon.

- malformaţii ale membrelor: un singur pliu palmar ( furcă simiană), clinodactilie. - QI = 25 şi 75. - bărbaţii cu sindrom Down sunt sterili- fetele sunt fertile.-boli asociate: boli tiroidiene, leucemie, diabet zaharat şi boala Alzheimer. Prognostic: 4% din pacienţii cu sindrom Down ating vârsta de 50 ani. - infectii respiratorii recurente- 15-20% decesul este cauzat de malformaţiile cardiace severe şi de leucemiile acute.

Trisomia 18- Sindrom Edwards47, XX(XY), 18+Frecventa:1/8000 nnManifestările clinice:- trăsăturile discriminatorii ale sindromului Edwards sunt: occipitalul proeminent, degetele mâinii flectate pe palma în poziţie caracteristică şi calcaneu proeminent (picior în piolet).

Trisomia 13- Sindrom Patau47, XY (XX), 13+Frecventa: 1/5000-1/10000Manifestările clinice:- microcefalie, holoprozencefalie, hidrocefalie, cheiloschizis sau cheilopalatoschizis, microftalmie, anoftalmie, micrognatie, surditate, hexadactilie, picioare deformate, malformatii cardiace severe, rinichi în potcoavă, retard somatic şi mintal.

Prognostic: decesul survine în 90% din cazuri datorită malformaţiilor cardiace.- durata de viaţă 3-4 luni; aproximativ 10% supravieţuiesc până la vârsta de 1 an.

Diagnostic: - analiza cariotipului - analiza ADNDiagnostic prenatal: analiza cariotipului din amniocite sau biopsia de

vilozitatea corială. Profilaxia: diagnostic prenatal şi consult genetic Tratament: nu există.

Trisomii heterosomale: Trisomia XXY-Sindrom Klinefelter47, XXY;frecventa:1/1000 Statura inalta, ginecomastie, infertilitate…

Trisomia XYY: 47, XYY Trisomia XXX: 47, XXX

Cauzele aneuploidiilor omogene: nedisjunctia cromosomiala in meiozaI:gameti disomici(24cr) sau nulisomici(22

cr) nedisjunctia cromatidiana in meioza II intarzierea anafazica in meioza- pierderea unui cromozom - gameti nulisomici

Anomalii de structura

Translocatia echilibrata schimb reciproc de segmente intre cromozomi neomologi (fenotip normal, dar cu

tulburari de reproducere)

Translocatia neechilibrata (nereciproca) Insertia (material genetic in exces, deci fenotip modificat) Translocatii nereciproce ce implica transferul unui fragment cromozomial de pe un cromozom pe un alt cromozom neomolog

Translocatia Robertsoniana pierderea bratelor scurte a 2 cr omologi sau neomologi acrocentrici si fuzionarea

br. lungi

Cromozomii dicentrici (cu 2 centromeri)

Inversia ruperea cromozomilor in 2 puncte urmata de rotirea fragmentului intermediar cu

180 gr si reunirea fragmentelor (paracentrice, pericentrice)

Izocromozomii prezenta sau absenta unuia dintre bratele cromozomiale (eroare mitotica-clivarea

transversala a centromerilor), cel mai frecvent la cromozomnul X

Cromozomii marker

Cromozomi inelari (pierderea telomereleor cu fuzionarea cromatidelor) foarte instabili r(X), r(21), r(18)

Deletia5p- (Sdr. Cri du chat)

Hipotrofie; Plânset caracteristic; Malformaţii interne; RM.

4p- (Sdr. Wolf Hirschhorn) Hipotrofie; Craniu – “coif grecesc” Malformaţii interne; RM.

Microdeletia 15 - cromozom paternS Prader Willi

Alimentaţie dificilă la copil mic; Obezitate marcată; Extremităţi mici; RM.

Microdeletia 15 – cromozom matern S. Angelman

Facies caracteristic; Mişcări de marionetă; RM cu crize de râs.

Anomalii cromozomiale dobandite - cancert(2;5)(p23;q35)- limfom anaplastic t(8;14)(q24;q32)- limfom Burkitt t(11;22)(q24;q12)- sarcom Ewing t(9;22) - cromozomul PHILADELPHIA

Situsuri fragile Instabilitate cromozomiala >>> anomalii cromozomiale structurale Risc crescut de a dezvolata neoplazii

Situsuri fragile Aprox 120 situsuri fragile/ genom Transmitere mendeliana CODOMINANTA Replicare intarziata a regiunilor AT (inalt repetitive) > condensare tardiva si

incompleta in metafaza > situs fragil

Sdr. X fragil Situs fragil Xq; Semne clinice: Facies caracteristic; Macroorhidism; RM moderat cu elemente autiste;

LP 6GonozomopatiiCromosomopatii heterosomale (Disgonosomii) Sindromul Klinefelter

Epidemiologie: incidenţă: 1/1000 nou-născuţi de sex masculin;vârsta de debut: pubertate;Etiologie:

- 80% cromosom X suplimentar ( mat.în 56%; pat. 44% ) -20% mozaicisme (46XY/47,XXY sau 46XY/48XXXY).-citogenetic: 47,XXY;48,XXXY; 49,XXXXY; 48,XXYY. -testul Barr

este pozitiv. sex ratio: 1M: 0F.Manifestări clinice:

-debut la pubertate.- semnul constant şi distinctiv: hipogonadismul caracterizat prin: atrofia testiculară (disgenezia tubilor seminiferi) azoospermie, ginecomastia (30% din cazuri), eunucoidism - QI = de 80-90Prognostic: speranţa de viaţă nu este afectată.- infertilitate 100%.Diagnostic predictiv: - testul Barr - analiza cariotipului.

Diagnostic prenatal: analiza cariotipului din amniocite şi biopsia de vilozitate corială.Profilaxie: diagnostic prenatal şi consult genetic Tratament: hormonal (testosteron, de la vârsta de 10-11ani), chirurgical (corecţia ginecomastiei şi a hipospadiusului), psihoterapie.

Sindromul Turner, monosomia X, Epidemiologie: incidenţă: 1/3000 nou-născuţi de sex feminin; vârsta de debut: în perioada intrauterină, dar fenotipul este complet constituit doar la pubertate;Etiologie:

-55% din cazuri, 45,X (Xpat). - 10%mozaicism – 45,X/46,XX

- 20%izocromosom Xq[ 46,Xi(Xq)]- 5% cromosom inelar [ 46Xr(X)]- 5%deleţie [ 46,X del(Xp) ]- 5%altele - haploinsuficienţa genei RPS4X ce codifică sinteza proteinei ribosomale S4

legată de cromosomul X.-testul Barr este negativ.

Manifestările clinice:- neonatal sindromul Turner este caracterizat prin: dismorfism craniofacial,

limfedem al mâinilor şi picioarelor, cutis laxa, distanţă intermamelonară mare;- la pubertate: absenţa caracterelor sexuale secundare, amenoree primară, sterilitate, retard în dezvoltare, gât scurt, palmat. - 8% din paciente au menarhă tardivă, cu cicluri neregulate- 5-10% au păr pubian şi sâni (cele cu mozaicisme). - rar, unele paciente cu sindrom Turner produs de mozaicism (45,X/46,XX) procrează, dar exisă risc mare pentru avort spontan.

Prognostic: sterilitate în majoritate cazurilor, fertilizare in vitro (la cele care au uterul dezvoltat), complicaţii survenite datorită tratamentului hormonal cronic ( pentru menţinerea ciclurilor menstruale).

Diagnostic :-testul Barr (rol orientativ)- analiza cariotipului.

Diagnostic prenatal: testul Barr şi analiza cariotipului din amniocite. Profilaxie: consult genetic şi diagnostic prenatal.Tratament:

-corectarea retardului somatic prin administrarea de hormon de creştere (vârsta de 4-5 ani);- apariţia caracterelor sexuale secundare prin administrarea de estrogeni (13-14 ani până la instalarea telarhei şi creşterea uterului până la dimensiunea normală)

Sindromul triplo X Epidemiologie:

incidenţă: 0.1% din nou-născuţii de sex feminin;vârsta de debut: neonatal (cele cu retardare mintală severă) sau la pubertate; Etiologie:

- 95% Xmat.- 5% Xpat.-citogenetic: 47,XXX; 48;XXXX;-testul Barr: pozitiv cu doi sau trei corpusculi;

sex ratio: 0M:1F Manifestări clinice: -majoritatea femeilor cu triplo X au fenotip normal (rar, similar cu cel din sindromul Turner), sunt fertile

- QI = 80-90.- un număr redus prezintă: dismorfism cranio-facial, anomalii scheletale , retardare mintală ( QI=20-80) şi amenoree primară, sterilitate.

Prognostic: cele fertile au întotdeauna copii normali, rar cu diverse anomalii congenitale.

Sindromul XYYEpidemiologie:

incidenţă: 0,1% din nou-născuţii de sex masculin; vârsta de debut: neonatal ( retardare mintală şi hipoplazia organelor genitale externe);Etiologie:

-Y suplimentar este 100% pat. (meioza II)- citogenetic: 47,XYY; 48,XYYY; 49,XXYYY.- corpuscul F (cromatina Y): pozitiv

Manifestări clinice: - 2-3% sunt retardaţi mintal sau manifestă un comportament antisocial, criminal. - sunt imaturi emoţional şi au comportament impulsiv.- majoritatea bărbaţiilor cu sindrom Y se integrează în societate.- alte manifestări clinice: statură înaltă, hipoplazia organelor genitale externe, criptorhidie, hipospadias.

LP 7/8Legile lui Mendel

Prima lege – legea segregarii - orice individ primeste in mod egal material -- genetic de la ambii parinti (gene) - genele parentale segrega (meioza) - gametii sunt puri genetic (o singura gena din perechea de alele)

A doua lege – legea asortarii independente - genele ce alcatuiesc diferite perechi de alele, se asorteaza (combina) independent una fata de cealalta atunci cand formeaza gameti - genele ce determina un caracter segrega independent de genele care determina alt caracter

Caracterele monogenice = caractere mendeliene

monogenia = 1 cuplu de gene aleleà un caracter fenotipic

caracterele mongenice se deosebesc prin modul de transmitere/mecanism: natura caracterului: FT clinic localizarea genei pe cromozomi: autozomi şi gonozomi : aD, ar, Xr, XD,Y

Transmitere nemendeliană : mitocondrială

Stabilirea modului de transmitere a unei boli la nivel familial (arbore genealogic sau pedigree) este dificilă fiind greu de încadrat corect ţinând cond de:

numărul limitat de membri al unei familii mutaţiile “de novo” heterogenitatea genetică decesul prenatal al purtătorilor de genotipuri şi fenotipuri morbide lipsa informaţiilor complete şi corecte dificulăţi în realizarea diagnosticului

corect

Bolile mendeliene produc: moarte prematură (30-40% din decese în copilărie) eşecuri reproductive handicap social (50% din cazurile de surditate, cecitate, retard mental în

copilărie)

Debut 6-8% în copilărie 1% la pubertate 1% după 45 ani

Tipuri de ereditate mendelianaAutosomal dominantaAutosomal recesivaGonosomala dominanata Gonosomala recesiva

Transmiterea autosomal dominanta

1. starea de sănătate a părinţilor: bolnavi= BB, Bs cel puţin unul ! sănătoşii nu pot avea descendenţi bolnavi =REGULA +EXCEPŢII !! 2.

modalitatea de exprimare a bolii în FT: homozigot şi heterozigot 3. sexul afectaţilor: F=M % egale

(se exprimă în fenotip la ambele sexe în aceiaşi proporţie)4. genele autosomal dominante se transmit în generaţiile

succesive = pedigree vertical Continuitatea b. (prezenţa fenotipului morbid la nivelul fiecărei generaţii)

Nr. Mare de bolnavi !5. risc de recurenţă în descendenţă (segregare GT vs FT) BB ´ BB=4BB

BB ´ Bs=2BB + 2BsBs ´ Bs =BB + 2Bs + ss Există copii NORMALI !Bs ´ ss =2Bs + 2ss risc 50% la fiecare sarcină !BB´ ss =4Bs

6. boala se poate tramsmite de la tată → băiat; ♀à♂; ♂ ß♀ mamă → fiică

Sindromul Marfan1/60.000 nnM./genei pt fibrilină 1(componentă a matricei extracelulară)/FBN1 15q21.1Tb clinic : afectare 1. scheletică 2. oculară

3. cardiovasculară

Huntington/coreea1/20.000; a-DM/g HD/4p16.3 pt huntingtină muatie dinamica, repetitii trinucleotide, fenomenul se ´ spermatogeneză Boala. neurologică degenerativă progresivădebut 40-50 anitulb neurologice motorii severe (coreee)+tulb cognitive şi de personalitate +halucinaţii+ tulb. psihice + QI↓ incoordonare motrică şi demenţă) inexorabil decesNu există tratament !

Transmiterea autosomal recesiva

1. starea de sănătate a părinţilor: sanatosi, purtatori Bb2. modalitatea de exprimare a bolii în FT: homozigot 3. sexul afectaţilor: F=M % egale 4. genele AR nu se transmit în generaţiile succesive (‘sare’ peste 1, 2 generatii) 5. risc de recurenţă în descendenţă NN+Nm = NN, Nm, NN, Nm 0% Nm+Nm = NN, Nm, mN, mm 25%

NN+mm = 4 x Nm 0% Nm+mm = Nm, Nm, mm, mm 50% nn + nn = 4 x nn 100% 6. anomalii prin lipsă (hipofuncţie, deficit enzimatic), mai grave comparativ cu bolile transmise autosomal dominant 7. bolile recesive prezintă frecvent penetranţă completă şi variabilitate clinică redusă (CONSANGVINITATE)8. mutaţiile nou apărute sunt rare, heterogenitatea alelică este frecventă

Fibroza chistica (mucoviscidoza) AR , 1:2500, purtatori sanatosi 1/25 Gena CF, cr 7 – proteina CFTR transport transmembranar clor 70% mutatii – absenta AA fenilalanina din pozitia 508 a proteinei CFTR

(508delF)

Transmiterea mendeliana legata de sex

Transmiterea X lk dominanata Ambele sexe afectate, femeile cu fenotip mai putin pregnant (forme blande de

boala) Urmasii de sex masculin ai unui barbat cu o afectiune XlkD vor fi sanatosi, fiicele

in schimb vor fi toate afectate Femeile heterozigote – f usoare de boala Femeile homozigote – f grave de boala

Transmiterea X LK recesiva

Indivizii de sex masculin sunt cei afectati (HEMIZIGOTI), femeile fiind purtatoare si rar afectate (in cazul in care tatal este bolnav si mama purtatoare pt aceeasi alela mutanta)

Femeile sunt purtatoare

Tatii transmit boala la nepoti prin fiicele purtoatoare

Haemophilia Haemophila A – cea mai severa coagulopatie ereditara (i: 1: 5000 males) XR

Deficienta factor VIII (Haemophilia B –f. IX ), rol in coagularea intrinsec - activarea prothrombin in thrombin, fibrinogenul in fibrina

Mutatia genei – br Q al cr X (mutatie punctiforma) Echimoze, hematoame, hemoragii retinieneSindromul X-fragilmutatie dinamica-repetitie trinucleotide - (alela normala 60 CGG, mutatie>200)

Retard mental (IQ scazut) Facies lung Frunte inalta Macroorhidism

Sfatul genetic Act medical realizat cu scopul :

Formulării diagnosticului Stabilirii prognosticului Stabilirii riscului pentru descendenţi Stabilirii caracterului ereditar al bolii Instituirii unei strategii terapeutice adecvate Acordarea unui sfat genetic membrilor familiei

Ancheta familială

� Stabilirea modului de transmitere a bolii

� Diagnostic presimptomatic

� Identificarea heterozigoţilor

� Diagnostic prenatal

� Acordarea sfatului genetic

PRINCIPII GENERALE:

-diagnostic corect-elucidarea heterogenitatii clinice si etiologice-prezenta ambilor parinti-analiza dosarului medical-explicatiile -->nivelul intelegerii-atentie la comunicarea riscului-caracter nedirectional = consultantii hotaresc

Lp 9-14 Patologie genetica dentaraPATOLOGIA DEZVOLTARII CRANIO-FACIALE

Anomaliile cranio-faciale – grup de diverse deformatii aparute in dezvotarea capului si oaselor faciale Aceste anomalii sunt congenitale si sunt foarte variate ca severitate: de la usoare (adesea nediagnosticate ) pana la foarte severe (necesita interventia chirurgicala).

CAUZA:- mutatii genice- ambientale: (medicamente si chimicale)

- diferite alimente, expunerea la alcool, fumatul- deficit de acid folic: diverse anomalii congenitale inclusiv

cheiloschisis+/- palatoschisis

Cele mai frecvente anomalii faciale: FISURA DE BUZA SI/ SAU DE PALAT- cele mai frecvente anomalii craniofaciale CRANIOSINOSTOZELE - suturile craniene se inchid precoce generand probleme ale cresterii creierului MICROSOMIA HEMIFACIALA– anomalie congenitala caracterizata prin: anomalii ale ezvoltarii partii inferiare a fetei: hipolplazie mandibulara, microtie uni sau bilaterala, anomalii ale buzelor si maxilei ( sindrom Goldenhar).Cauza: accidente vasculare fetale. MALFORMATII VASCULARE– semne presente la nastere, formate din vase de sange ce determina probleme fiziologice si estetice. Pot aparea la nivelul tuturor sistemelor organismului uman. Exemple: limfangioame, malformatii arteriovenoase, gigantism vascular HEMANGIOAMELE–tip de semne prezente nastere; cele mai frecvente tumori benigne ale pielii. Hemangioamele pot fi prezente la nastere sub forma unor semne rosii sau apar in primele luni de viata postnatala. PLAGIOCEFALIA– asimetrie a craniului generata de presiuni repetate asupra acestei regiuni a corpului. Sutura oaselor craniene se realizeaza normal. Cauzele plagiocefaliei sunt:cauzele restrictive ale cresterii intrauterine, prematuritatea, torticolisul, dormitul pe spate. Capul este oblic.Fisura de buza+/- palat

CRANIOSINOSTOZESindrom Crouzon

Autosomal dominant Incidenta:1/25000 Craniosinostose hipoplazie maxilara Anomalii oculare hipoacuzie prognathism mandibular cheiloschisis Dinti supranumerari Eruption ectopica a primului molar de pe maxilar (47%) IQ= normal

Sindrom ApertMicrosomia hemifaciala sau sindromul Goldenhar

Majoritatea sunt sporadic retardare mintala

Microcefalie asimetrie faciala marcata Microdontia Intarziere in dezvoltarea dintilor Absenta unor dinti Hipoplazia sau aplazia ramurilor mandibulare Hipoplasia palatului si a limbii

Microsomia hemifaciala sau sindromul GoldenharPlagiocefalia

Hemangiomul si limfangiomul

Microstomia- cauzata de: hiperplazia mezenchimului mugurilor maxilari si mandibulari

Micrognatia -deficit de dezvoltare a mandibulei cu sau fara afectarea formei saleEtiologie: factori genetici: trisomiile 15,17,Turner, nanism hipofizar; traumatismeAspect facial: Etaj inferior micsorat, menton retras, corp mandibular redus, profil de pasare

Secvenţa Pierre-Robin- hipoplazie mandibulară, microstomie, limba deplasată posterior obturează căile respiratorii, fisură palatină

Sindrom Meckel Encepalocel, microcefalie cheilopalatoschizis, cardiomiopatie congentala, rinichi polichistic, moarte

perinatala Etiologie: mutatii ale genelor:MKS1 (17q). MKS2 (11q),

MKS3 (8q)Mod de transmitere: autosomal recesiv

Macrostomia-hipoplazia mezenchimului de pe mugurii mandibulari si maxilari--caracter patologic in unele sindroame (sindromul Treacher-Collins)

Buze proeminente- hipertrofia mezenchimului extremitatilor mugurilor faciali-izolata sau in sindroame: Coffin, displazia hipohidrotica ectodermala

Macroglosia-hiperplazia tuberculilor linguali- reabsortia defectuoasa a mezenchimului provenit din arcul branhial II-simptom al unor sindroame: Down, cretinsmul gusogen, Hurler, Scheie

PROGNATISM

Retrognatia maxilara (micrognatia maxilara progenia falsa)-decalaj sagital determinat de insuficienta dezvoltare a maxilarului superior, falsa proeminare a mandibulei-micrognatie, fisuri labio-palatine, aplazia incisivilor laterali, hipodontii pe arcada superioara

Prognatismul mandibular (progenia)- decalaj sagital intermaxilar datorita hiperdezvoltarii mandibulare sau pozitionarii anterioare a mandibulei (propulsie) cu ocluzie frontala inversa de la canin la caninIncidenta: 0,3/1000Mod de transmitere:autosomal dominant (familia de Habsburg)- exces de crestere a mandibulei (Macrognatie)- deficit de dezvoltarea a maxilarului- macroglosie-relatii intermaxilare anormale

Prognatismul alveolar-alimentatia artificiala a nou-nascutului-sugerea degetelor

Sindromul Coffin - incidenta:1/40000-1/50000- X-dominant: Xp22Manifestari clinice: retard in crestere cu debut postnatal, retardare psihomotorie severa, facies caracteristic, hipoplazie maxilara, hipodontie, anomalii sheletaleSindromul Treacher-Collins-Franceschetti (disostoza mandibulofacială) Incidenţă: 1/10000-1/50000; autosomal dominant. Etiologie: mutaţii ale genei TCOF1 (5q32); Manifestări clinice: brahicefalie, faţă asimetrică, hipoplazie manbibulară şi malară, coloboma pleoapelor, malformaţii ale canalului auditiv, surditate, macrostomie cu buze subţiri, anomalii cardiace

Sindromul Crouzon (disostoza craniofacială)Incidenta: 1/25000. Se transmite autosomal dominant.FGFR-10 (10q). Simptomatologie: brachicefalie, frunte proeminentă, globi oculari proeminenţi, hipertelorism, strabism, buze subţiri, hipoplazia maxilarului, surditate

Sindromul oro-facio-digital II Microcefalie, micrognatie, hipoplazia oaselor zygomatice, cheilo+/- palatoschisis, anchiloglosie, polidactilie, sindactilie, criptorhidism, limba fisurată

autosomal recesivSindromul Apert (acrocefalosindactilia)hipoplazie medio-faciala, hipertelorism,palatoschizis,sindactilie la degetele de la maini si picioare, retard mintal-autosomal dominant; 5q

Anomalii numerice, de forma si de volum ale dintilor

Anomalii de numar hiperdontia (dinti supranumerari)    hipodontia (absenta congenitala a dintilor) 

.Anomalii de marime Microdontia     Macrodontia Dinti fuzionati    Dinti geminate

Anomalii de forma    Dens Evaginatus (extra cusp)   Dens in Dente (tooth within a tooth)   Taurodontism    Dilaceratia

Anomalii ale enamelului  Amelogensis Imperfecta   Anomalii ale dentunei    Dentinogenesis Imperfecta (DI)  O steogenesis Imperfecta   Dentin Dysplasia    Odontodysplasia (Ghost Teeth)

Anomalii ale cementului dentar

Anomalii numericeHiperdontia ( dintii supranumerari)-cresterea numarului de dinti peste complementul normal-intereseaza ambele dentitii-forma: conici, tarus, tuberculati-localizare:

- meziodens - dinte supranumeral mic, conic sau tarus, erupe pe linia mediană in premaxila,

- paramolar- dinte supranumerar care respecta morfologia unui molar si erupe in zona laterala

- dismolar- erupe distal fata de molarul 3- frecvent apar unilateral, izolat sau asociat cu alte anomalii- 5maxila :1 mandibula- sex ratio:2M:1F- multifactorial, asociate cu sindroame: oro-facio-digital tipI (X-dominant), disostoza cleidocraniană (autosomal dominant)

HiperdontieDinti supranumerari (hiperdontia)MeziodensParamolarDinte supranumerar cu localizarea paramolara

OligodontiaAnodontia totala- absenta totala a dintilor datorita lipsei formarii mugurilor dentari-asociata cu displazia ectodermala=sindromul Christ-Siemens-Touraine: glandele sudoripare absente, sistemul pilar redus, hiperkeratoze, eczeme, deficit glandular salivar, hiposecretie lacrimala, anomalii SNC, QI=moderat ; X-recesiv (Xq12)Alte cauze; sifilis congenital, alcoolism matern, rahitism

Hipodontia (anodontia partiala, oligodontia)- intereseaza frecvent dintii permanenti, mai frecventa pe maxila, mai frecvent afectati:incisivii laterali si caninul si la grupul dentar: molarul 3, premolarul 2, incisivul lateral- autosomal dominant

Sindromul Robinson - autosomal dominant, hipodontie, anomalii ale unghilor, sindactilie, surditate

Anomalii de forma/ volumSindromul Papillon-Lefevre

AR Distrugerea tes. periodontal cu edentatie precoce Hipercheratinizarea palmelor si plantelor

Papillon-LefevreDisplazie cleidocraniana-macrocefalie, fata mica, palatoschisis, hiperdontie, anomalii ale claviculelor, anomalii vertebrale-autosomal dominant AD

Sindromul Ellis van Creveld ( displazia condroectodermala) forma de nanism dismorfic asociat cu anomalii cardiace.

Incidenta: 1/60000. Debut: intrauterin

Etiologie: autosomal recesiv AR; mutaţii ale genei: EVC (4p16). Manifestari clinice: statura mica disproporţionata, torace mic, dinti hipoplazici, polidactilie postaxiala, genu valgum la picioare, anomalii cardice congenitale .

Agenezia dintilor de la sfarsit de serie (molarii de minte, premolarii 2 si incisivii laterali) este considerata de origine filogenetica (evolutia fiintei umane)

Displazie condroectodermala Sindromul van der Woude Incidenta: rara

Debut: neonatal.

Mod de transmitere: autosomal dominant.ADEtiologie: mutatii ale genelor: IRF6 (1q32), VWS2(1q34), VWSM

(17p11).

Manifestari clinice: gropite în buza inferioara, hipodontie, cheiloschizis, paltoschizis, val palatin bifid

Dinţii geminaţi -autosomal recesiv -apar prin sciziunea mugurelui dentar şi pot fi uniţi sau separati la nivel radicular

Dinţii fuzionati- coalescenta a doi dinti invecinaţi normali sau cu unul supranumerar

-procesul are loc in perioada embrionara-autosomal dominantDinti geminati

Dinti concrescutiDinti invaginati (dens invaginatum)-incidenta:1-5%-autosomal dominant- malformatie caracterizată prin dezvoltarea unui dinte in interiorul camerei pulpare a unui dinte normal-afecteaza ambele dentitii, dar mai frecvent pe cea permanenta- sunt interesati incisivilor laterali si canini-dens in dinte coronar sau dens in dinte radicular- frecvent apar bilateral

Dinti evaginati (dens evaginatum)-incidenta: rara- aparitia unui cuspid supranumerar cu aspect de tubercul pe suprafata ocluzala- tuberculul este acoprit cu smalt subtire, camera pulpara fina extinsa in dentina tuberculului-frecvent la: premolarii permanenti, rar la molarii, canii şi incisivii laterali permanentiMacrodontia (megadontia) -anomalie de marime a coroanei-marirea exagerata a dimensiunilor coroanei dentare-morfologia normala-dentitia permanenta:incisivii superiori si premolarii secunzi-frecvent simetric-incidenta:1/100-asociata cu: 45,X, 47,XXX, 47,XXY,

Microdontia-reducerea dimensiunii dintelui- forma normala sau modificata: conic, tarus-incisivii laterali superiori, molarii de minte-rar generalizata -autosomal dominant; 70% sporadic

Taurodontia-alungirea camerei pulpare ca urmare a deplasarii podelei in canalul radicular; in formele severe camera pulpara este extinsa pana aproape de apex- asociat cu: microdontia, sindromul Ellis van Creveld, 47,XXY, acondroplazia-autosomal dominant ADIncisivi Hutchinson->mici, smalt friabil, aspect de butoias,marginea incizala distrofica are forma de semiluna (Sifilis congenital )

Dilaceratia

Anomalii de structuraDISTROFIILE DENTARE

anomalii dentare de structura

Ce este amelogeneza imperfecta? Anomalie ereditara caracterizata prin coloratie galbena, bruna a dintilor, aparuta

ca urmare a hipoplaziei, hipomaturarii sau hipocalcificarii smaltului.

Rezulta ca urmare a unor anomalii de formare, dezvoltare a ameloblastelor in timpul amelogenezei

Cantitatea de smalt este cu mai mult de 40% mai mica fata de valoarea normala Incidenta:1/20000

Mod de transmitere Autosomal dominant Autosomal recesiv X-linkat dominant X-linkat recesiv Doar 5% din cazuri sunt cu transmitere X-linkata

Procesul de formare a smaltului consta: Formarea matricii organice a smaltului si a dentinei (amelogeneza si

dentinogeneza): Smaltul este format:

- 30% din proteine - 90% amelogenina-1% enamelina-alte proteine

Mineralizarea smaltului:-substante mineraleàcalcosferite àprismele de smalt

Anomaliile: formarii matricii organice a smaltului si a dentinei (amelogeneza si dentinogeneza):

- hipoplazie- hipomaturare

mineralizarii smaltului:- hipocalcifiere- displazii

Amelogenina Proteina cu rol in formarea si dezvoltarea normala a dintilor Rol in formarea smaltului si a cementului dentar Smaltul este format:

- 30% din proteine- 90% amelogenina - cristale minerale

Gene: AMELX – Xp22 AMELY – cr. Y

Enamelina Rol important in dezvoltarea smaltului dentar Peste 1% din proteinele din smalt

Gena: ENAM- 4q22

Amelogeneza imperfecta In functie de modul de transmitere si aspectele clinice:

Tipul I, hipoplazic; generalizat/localizat, neted/rugos, matricea smaltului redusa, mineralizare normala, smaltul: dur, subtire; AD, AR. X-linked

Tipul II hipomaturation; pigmentat/non-pigmentat, difus/snow capped; smalt subtire neted, galben-brun, AD, AR, X-linked

Tipul III hipocalcifiat sau hipomineralizat; difus; matricea normala, calcifierea deficitara, smalt moale, rugos, permeabil, fragil, AD/AR

Tipul IV Hipomatur-hipoplastic or hipoplastic-hipomatur cu taurodontism; ADAmelogeneza imperfecta tipul I hipoplazic: Subtipurile:

Prin agenezie de smalt – Ar Hipoplazic local I – AD Hipoplazic local II – Ar Hipoplazic cu perforatii – AD Hipoplazic cu granulatii – AD Hipoplazic neted I – AD Hipoplazic neted II - XD

Amelogeneza imperfecta tipul I sau hipoplazic Forma cea mai usoara de AI 60-70% din totalitatea AI Exista 7 subtipuri Nu se transmite X-recesiv Radiologic smaltul este net radioopac fata de dentina

Amelogeneza imperfecta tipul I sau hipoplazic Smalt cu duritate pastrata dar foarte subtire Dinti de obicei mai mici ca dimensiune Suprafata rugoasa (sau neteda in subtipurile neted I si II) Prezenta unor gropite sau santuri pe suprafata dintelui

Amelogeneza imperfecta tipul II sau hipomatur

Smalt de grosime normala, dar ceva mai moale decat normal In 1/3 incizala poate apare aspectul de “sapca de zapada” Poate fi perforat la examinare cu sonda Aspect poros al smaltului

Amelogeneza imperfecta tipul II sau hipomatur

Hipomatur – Xr Hipomatur pigmentat - Ar Tip sapca de zapada - Xr

Amelogeneza imperfectă ( tip hipomatur )- caracterizată prin heterogenitate genetică şi - anomalii ale smalţului dentar.- incidenţă: rară;- debut: odată cu erupţia dentară (6luni);

Mod de transmitere: X-dominant; Xp22.4-p22.1; Xq22-q28; amelogenina (Xp).- sex ratio: M>F.

Manifestările clinice: - anomalii ale smalţului dentar (grosime, suprafaţă şi culoare). - datorită hipomineralizării smalţul dentar este friabil. - la femei este gros, cu denivelări (creste) orizontale, galben-cenuşiu, opac. - la bărbaţii: smalţul dentar este subţire, neted strălucitor cu benzi verticale de smalţ normal.

Profilaxie: consult genetic.Tratament: profilaxia cariei.

AmeIogeneza imperfecta tipul III sau hipocalcificat/ hipomeneralizatSubtipuri:

Subtipul I - AD (forma mai usoara) Subtipul I - Ar (forma severa)

Doar 10% din totalul cazurilor 2 subtipuri Transmitere AD sau Ar Radiologic smaltul apare mult mai radiotransparent decat dentina

AmeIogeneza imperfecta tipul III sau hipocalcificat/ hipomeneralizat Smalt de grosime normala dar foarte moale Abrazie rapida a stratului de smalt care lasa dentina dezgolita Coloratie galbena inca de la eruptie Sensibilitate termica deosebita

Amelogeneza imperfecta tip III sau hipocalcifiat/hipomineralizat Mod de transmitere: autosomal dominant/recesivGena: enamelinei (4q21)

Manifestari clinice: smalt subtire si neted, lucios, dur, sensibili la cald/ rece, de culoare galbuie sau galbui-maroniu

Amelogeneza imperfecta tipul hipoplazic hipomatur cu taurodontie Denumit si tipul IV Se transmite autosomal dominant Reprezinta o combinatie a primelor doua tipuri (hipoplazic si hipomatur) Asociata cu taurodontie

Diagnostic diferential Anomalii de structura dentara dobandite:

- Fluoroza- Deficite de nutritie- Infectii- Traumatisme

Afecteaza de obicei doar una din dentitii! FlourozaSifilisTutun

Diagnostic Examinare clinica

- Vizuala- Cu sonda - Cu lampa fluorescenta

Istoric familial Examen radiologic Examen histopatologic (EM?)

Dentinogeneza imperfecta(dentina opalescenta ereditara) Incidenta: 1/8000Sex ratio:1M:1FMod de transmitere: autosomal dominantGena:DGI (4q13)enamelinaManifestari clinice:afecteaza ambele dentitii- culoare:albastruie sau maronie, opalescenti-smaltul tinde sa se desprindaexpunand dentina care este moale si se abrazeaza rapid; la dentitia permanentaeste hipomineralizat, subtire, friabil.Dentinogeneza imperfecta

Dentinogeneza imperfectaDisplazia dentinara tipIDisplazia dentinara tip IIOsteogeneza imperfecta (OI)- determinata de mutatii ale genelor: COL1A1 (17q) codifica sinteza procolagenului 1 si COL1A2 (7q) ce codifica procolagenul 2.- Incidenta:1/15000-1/40000; - Se transmite autosomal dominant, foarte rar autosomal recesiv.

Manifestarile clinice: osteogeneza imperfecta tip III: deformari osoase la nastere

datorate fracturilor în uter sau în primul an de viata urmare a fracturilor din timpul nasterii, statura mica, sclerotica bleu, dentinogeneza imperfecta, surditate.

OdontodisplaziaOdontodisplazia regionala

COMPONENTA GENETICA A FISURILOR LABIO-PALATINE

CHEILOSCHISIS (Fisura labială)-lipsa de coalescenta a mugurilor maxilari cu cei nazali mediani- + procesele palatine ale maxilarului=> fisura de palat- lipsa de coalescenta = aplazia, hipolazia mugurilor, persistenta epiteliului de

acoperire- -afecteaz buza superioara, poate fi unilaterala ( în 80% din cazuri; mai frecvent

localizată în partea stânga a fetei) sau bilaterala- izolată sau sindromică- Incidenta: 1/1000: 50%-> buza superioara; 25% din cazuri izolata; 30% din

fisurile orofaciale.- Mod de transmitere: multifactorial si autosomal dominant ( izo -lata)- -risc de recurenta: un parinte afectat: 4%; un parinte si un frate afectat:12%; ambii

parinti afectati: 35%;

CHEILO-PALATOSCHISIS (fisură labială şi palatină)- fisura labială asociată cu fisura palatină:2-11%- 230 de sindroame -sporadice-incidenţă: 1-2/1000- sex ratio: 2M:1FEtiologie: multifactorial şi autosomal dominant - antiepilepticele, alcoolul, toxoplasmoza, hipervitaminoza A, nitraţii, solvenţii organici, drogurile (cocaina, heroina)

Sindrom Patau (trisomia 13)PALATOSCHISIS (Fisura palatină)-eşecul închiderii palatului datorită defectelor de sudare a celor doi muguri nazalii mediani şi dintre aceştia şi mugurii maxilari - izolat- sindromic: peste 150 de sindroame- incidenţă:2/1000; 30% din fisurile orofaciale; 50% asociat cu alte anomalii congenitale- sex ratio : M<F-malnurtiţie, infecţii nazofaringiene, ale urechii medii, dificultăţi de fonaţieEtiologie: multifactorială, monogenic Xr (Xq21); aD (6pter)

Sindromul oro-facio-digital IMicrocefalie, micrognatie, hipoplazia oaselor zygomatice, cheilo+/-palatoschisis,

anchiloglosie, polidactilie, sindactilie, criptorhidism, limba fisurată

autosomal recesivPictures: Cleft LipPictures: Cleft Palate