Одним из проявлений беспрецедентного прорыва в накоплении медико-генетической информации во второй половине XX в. явилось открытие большого числа новых наследственных болезней обмена (НБО) с примерной скоростью 100 новых единиц в 10 лет. Скорость их открытия, выраженная генетическая гетерогенность, клинический полиморфизм, низкая частота большинства из них чрезвычайно затрудняют утилизацию этой информации клиницистами в их диагностической практике, клинические проявления НБО столь многообразны, что нет такой медицинской специализации, которая бы не имела дела со своим специфическим спектром НБО.
Между тем в отечественной медицине не имеется на сегодняшний день современного руководства по этому обширному классу заболеваний, НБО являются не только заболеваниями (преимущественно очень тяжелыми), требующими решения всего комплекса медицинских проблем – диагностики, лечения, профилактики. Они являются также уникальными биологическими моделями естественных ошибок метаболизма, которые являются бесценным инструментом познания сложнейшего метаболизма человека в норме. Именно на этих моделях в последние десятилетия была уяснена роль - как физиологическая, так и патологическая - огромного числа метаболитов, установлена множественная связь метаболических путей друг с другом, расшифрованы или уточнены многие метаболические пути.
Согласно современным концепциям медицинской генетики к наследственным болезням обмена веществ человека (синоним - "молекулярные болезни") относят обширный класс моногенно наследующихся заболеваний, обусловленных мутациями структурных генов, под контролем которых осуществляется синтез белков, выполняющих различные функции: структурные, транспортные, ферментного катализа, иммунной защиты. Исходя из того, что к 1988 году было известно около 4500 моногенных болезней человека (каталог Маккьюсика), а первичный биохимический дефект для первой НБО (метгемоглобинемия) был расшифрован только в 1946 года и в 1952 году - для второй (недостаточность глюкозо-6-фосфатазы при болезни Гирке) очевидно, что исследование НБО является бурно развивающейся ветвью современной медицинской генетики. На организменном уровне исследований НБО объектом изучения является клинико-биохимический фенотип больного, на клеточном – мутантные белки, на молекулярном – мутантные гены.
Примером наследственных дефектов обмена углеводов является галактоземия. Одним из путей обмена моносахаридов в организме является превращение 0-галактозы, которая поступает в организм с пищей (образуется в кишечнике при ферментивном гидролизе пищевой лактозы), в 0"глюкозу. Процесс превращения состоит из нескольких этапов и может прерваться при недостаточности фермента галактоэо-1-фосфатуридилтрансфераэы.
Чаще всего мутация ведет к недостаточной активности фермента (10-12% нормального уровня). Биохимический патогенез болезни включает накопление галактозы в разных тканях и в крови, что ведет к нарушению использования глюкозы в печени, почках и головном мозгу. Галактоземия встречается среди новорожденных с частотой 1 на 35-150 тыс. рождений. Заболевание развивается после рождения при вскармливании младенца, поскольку с молоком поступает лактоза – источник неметаболируемой галактозы. В результате у ребенка возникают рвота и понос, приводящие к обезвоживанию организма, и постепенное развитие умственной отсталости на фоне общей дистрофии. Если с помощью соответствующей диеты ребенок поправляется, в дальнейшем с возрастом появляется второй метаболический путь превращения галактозы в глюкозу – при участии фермента уридилтрансфераэы.
Наследственные аминоацидопатии (наследственные дефекты обмена аминокислот) составляют самую большую группу наследственных дефектов обмена. К началу 1985 года их список насчитывал около 60 различных нозологических единиц, и хотя каждая из них встречается редко (1:20000 - 1:100000 новорожденных) , в сумме они составляют значительную часть наследственных дефектов обмена.
Фенилкетонурия клинически была впервые описана в 1934 году, однако лишь спустя 19 лет было установлено, что этот наследственный дефект связан с недостаточностью фенилаланин-4-гидроксилаэы. В норме избыток фенилаланина, поступившего с пищей и не использованного для синтеза белка, с помощью указанного фермента превращается в тирозин. У больных фенилкетонурии эта аминокислота накапливается в крови. Повышение уровня содержания фенилаланина само по себе не опасно, но оно стимулирует необычные реакции, в результате которых в организме накапливается кетопроизводные фенилаланина. Они и вызывают повреждения нервной ткани у новорожденных и развитие умственной отсталости в дальнейшем. Поэтому если вовремя обнаружить наличие этой болезни и исключить из пищи фенилаланин, ребенок будет развиваться нормально.
Примером наследственных дефектов циркулирующих белков является серповидно-клеточная анемия. Белковая часть любых гемоглобинов (НЬ) человека состоит из двух цепей глобина, причем каждый построен из двух полипептидных цепей. Гемоглобин человека построен из двух альфа- и двух бетацепей. При серповидно-клеточной анемии валин в бета-положении заменяется на глуталиновую кислоту. Эта замена обуславливает пониженную растворимость гемоглобина. Гетерозиготные носители НЬS в обычных условиях клинически здоровы, т. к. в крови содержится и нормальный HЬA; аномалия начинает проявлять себя лишь в условиях пониженного давления (в горах). У гомозигот с ранних лет развивается характерная картина хронической анемии с расстройствами кровообращения и тромбозами. Гемоглобин HbS часто обнаруживается у населения регионов, где распространена малярия, так как он является нечувствительным к малярийному плазмодию.
К наследственным болезням связанных с нарушением обмена, относят также наследственные нарушения жирового обмена. Жиры являются важнейшей составной частью всех клеток организма. Значительное их количество содержится в головном мозге, поэтому наследственные нарушения жирового обмена часто сопровождаются поражением центральной нервной системы. Одним из тяжелых заболеваний, связанных с наследственным нарушением жирового обмена, является амавротическая идиотия Тея-Сакса, характеризующаяся прогрессирующим снижением зрения и слабоумием в сочетании с другими неврологическими симптомами. Семейный характер болезни проявляется возникновением амавротической идиотии у братьев и сестер, в то время как родители здоровы.
В происхождении сахарного диабета большую роль играет наследственность; другим важным фактором в развитии заболевания является систематическое переедание, избыточное употребление с пищей легкоусвояемых углеводов. Сахар в крови является основным раздражителем клеток, синтезирующих инсулин, и постоянный повышенный уровень сахара крови при переедании может вести к функциональному истощению этих клеток. В ряде случаев диабет сахарный обусловлен поражением поджелудочной железы воспалительного, сосудистого, травматического и другого характера. Нередко заболевание развивается после нервно-психических перегрузок и потрясений, инфекционных заболеваний.
Имеется ряд наследственных заболеваний, при которых происходит нарушение обмена желудочного пигмента – билирубина отмечается при гемолитической болезни новорожденных, характеризующейся усиленным арзрушением эритроциов и выходом в кровь большого количества билирубина, который в концентрации, превышающей физиологическую, становится токсичным для клеток центральной нервной системы и вызывает их повреждение, что проявляется в последующим отставании ребенка в физическом и умственном развитии...