Genetyczne podłoże niektórych chorób psychicznych

Marta Zawadzka
GENETYCZNE PODŁOŻE NIEKTÓRYCH CHORÓB PSYCHICZNYCH.

W 1931 r. Hammerling udowodnił po raz pierwszy, że materiał
genetyczny znajduje się w jądrze komórkowym. W 1944 r. Avery wyizolował z jądra komórkowego DNA. W 1953 r. James Watson, Francis Crick i Rosalinda Frankiln opracowali strukturę DNA (nagroda Nobla w dziedzinie biologii 1953r.) Od tego momentu rozpoczęły się naukowe badania nad szczegółową budową i znaczeniem materiału genetycznego. Pojęcie GEN znane było od 1909 r. wprowadził je W.L.Johansen. Dzisiejsza definicja genu brzmi następująco: jest to fragment DNA odpowiedzialny za powstanie produktu, najczęściej jednej cząsteczki białka, powstającego na skutek ekspresji genu, czyli transkrypcji lub biosyntezy białka. Białka są odpowiedzialne za cechy organizmu ludzkiego, a więc wygląd, wzrost, kolor oczu itp. Jeżeli na terenie
genu pojawi się niekontrolowana zmiana zwana mutacją może dojść do
nieprawidłowej ekspresji czyli odczytania genu. Pociąga to za sobą wadę genetyczną mogącą być przyczyną choroby. Pomimo tego, iż wiadomo, że to wadliwe geny są sprawcami licznych chorób, w tym liczną grupę stanowią choroby psychiczne, nie do końca wiadomo, które geny i w jakim stopniu wpływają na zaburzenia. Zaburzenia psychiczne są spowodowane przez zaburzone procesy biologiczne. Podatność organizmu na wystąpienia zaburzeń psychicznych ma dwa źródła:
1. dziedziczenie jako skutek działania genów przechodzących z rodziców
na dzieci;
2. jest nabyta w wyniku oddziaływania środowiska.
Podstawowym zadaniem genetyków jest opracowanie metod mających na
celu badanie i diagnozowanie podłoża chorób psychicznych oraz lokalizację wadliwych genów. Jedną z metod jest analiza rodowodów. Na podstawie wywiadów rodzinnych ustala się częstotliwość występowania zaburzenia w minionych pokoleniach, a także, czy są one przekazywane potomstwu. Jeżeli predyspozycja genetyczna do wystąpienia zaburzenia jest dziedziczona, to powinno ono częściej występować wśród krewnych niż wśród przeciętnej populacji.
Podstawowe analizy rodowodów opierają się na:
> Porównywaniu par bliźniąt (jednojajowe prawie identyczne pod względem genetycznym, dwujajowe są w 50% identyczne), jeśli predyspozycje do zaburzenia są dziedziczne, to zgodność
występowania zaburzenia u bliźniąt jednojajowych powinna być większa niż u dwujajowych.
> Porównywaniu dzieci rodziców z zaburzeniami, wychowanych przez rodziców adopcyjnych, z dziećmi z przeciętnej populacji.
Jeśli predyspozycja do wystąpienia zaburzenia jest dziedziczona, to
dzieci rodziców z zaburzeniami powinny częściej przejawiać to samo zaburzenie (wyeliminowany jest w przypadku adopcji wpływ uczenia się zachowania od rodziców biologicznych na powstanie zaburzonego zachowania.)
> Szukaniu genu odpowiedzialnego za predyspozycję. Materiał pobiera się od dzieci i rodziców z zaburzeniami. Bada się gen, którego lokalizacja w chromosomie jest znana, wśród chorych i zdrowych członków rodziny. Np. badano geny w chromosomie 11 pod kątem powodowania predyspozycji do zaburzenia depresyjnego dwubiegunowego.
> Przeprowadzaniu badań nad zwierzętami w celu rozpoznania genów odpowiedzialnych za działanie niektórych substancji biochemicznych zwanych neuroprzekaźnikami. Następnie poszukuje się ich odpowiedników u osób z zaburzeniami i w ich rodzinach.
> Podawane są jeszcze inne przyczyny w dziedziczeniu chorób psychicznych. Piętno genomowe odgrywa rolę np. w zespole Angelmana i Pradera-Willego. Z puli genów kilkadziesiąt zachowuje się nietypowo- aktywną formę dziedziczy się tylko od jednego z rodziców drugi wnosi nieaktywną kopię genu. Mutację można dziedziczyć tylko od jednego rodzica bezpośrednio.
> Mutacje dynamiczne, czyli takie, które mogą zmieniać się podczas
przekazywania materiału genetycznego np. podczas powstawania gamet. Takie mutacje powodują min. chorobę Huntingtona, zespół kruchego chromosomu X oraz ataksje mózgowo-rdzeniowe. Często choroba nasila się w następnych pokoleniach.
> Mutacje zawierające się w DNA mitochondrialnym też mogą być przyczyną chorób dziedzicznych. Mitochondria dziedziczy się zawsze po matce, dlatego mogą być one przyczyną zaburzeń dziedziczonych niezgodnie z regułami dziedziczenia klasycznego.
> Nie zawsze za zmiany odpowiada jeden gen. Zdarza się, że aby wystąpił efekt chorobowy musi być kilka genów, których efekty
indywidualne nie muszą być duże, ale w sumie dają zaburzenia.
Jeśli choroba powodowana jest przez mutację (stwierdzono na podstawie
rodowodów) w jednym genie, to odnalezienie tego genu może umożliwić pełne zrozumienie przyczyn choroby i opracowanie skutecznej terapii. Terapie genowe (obecnie w fazie badań eksperymentalnych) mogą być w przyszłości metodą leczenia licznych chorób psychicznych. Obecnie pomimo zmapowania prawie całego genomu, nadal nie jest dokładnie wiadomo gdzie leżą poszczególne geny. Pomocne w odnalezieniu i lokalizacji okazują się techniki klonowania.
Należy zastanowić się również nad wpływem środowiska na geny wywołujące zaburzenia. Podatność biologiczna na wystąpienie zaburzeń
psychicznych można analizować jako skutek działania genów dziedziczonych z pokolenia na pokolenie oraz współdziałania środowiska. Być może w przypadku braku czynników środowiskowych np. stresu geny nie ujawnią się i choroba nie wystąpi. Jeśli jedno z bliźniąt jednojajowych choruje, a drugie nie oznacza to, że inaczej zadziałało środowisko. Należy dodać, iż wpływ środowiska zaznacza się już w życiu prenatalnym. Brak lub niedobór określonych substancji chemicznych sprawia, że ekspresja następuje, np. niedobory pewnych hormonów wpływają na rozwój płodu. Na rozwój układu nerwowego mają wpływ geny, ale również niedożywienie, alkoholizm czy długotrwały stres matki. Często skutki są widoczne u dzieci dopiero w momencie wchodzenia w okres dojrzewania.
Wzajemne oddziaływanie pomiędzy genami a środowiskiem jest dwukierunkowe. Z jednej strony środowisko ma wpływ na zmianę aktywności genów, z drugiej to geny wpływają na analizę i postrzegania środowiska (doświadczenia Plomina z bliźniętami jednojajowymi wychowywanymi oddzielnie i ich spostrzeżenia na sytuacje stresujące czy stosunek do rodziców.)
Większość teorii dotyczących etiologii takich zaburzeń jak schizofrenia i depresja jedno- i dwubiegunowa zakłada, ze stres wywołuję chorobę lub nasila jej objawy.
W świetle najnowszych badań nie ma jednego genu odpowiedzialnego za
objawy schizofrenii, autyzmu, alkoholizmu, depresji, dysleksji. Dla wielu z nich są znane lokalizacje przypuszczalnych genów, ale nie ma pewnych dowodów dla żadnego z nich. Ponadto udowodniono również, że posiadanie pewnych określonych genów wpływa na prawdopodobieństwo wystąpienia choroby, ale nie przesądza o jej wystąpieniu.
Charakterystyka znanych chorób psychicznych w aspekcie związanych z nimi genów.
Schizofrenia – o wywołanie schizofrenii podejrzewa się przynajmniej 20
różnych miejsc w chromosomach. Niektóre z nich opisano już wcześniej jako „geny schizofrenii”, ale nadal nie ustalono ich właściwej lokalizacji w chromosomach. Nie ma dokładnych danych, nie mniej jednak komponenta genetyczna jest w przypadku schizofrenii najbardziej prawdopodobna.
Choroba dwubiegunowa – prawdopodobnie podejrzewa się dziedziczenie sprzężone z płcią. Być może ma tutaj również wpływ piętno genomowe lub mechanizmy dziedziczenia mitochondrialnego.
Agresja – badania przeprowadzone na pewnej holenderskiej rodzinie,
w której pojawiały się tego typu zaburzenia udowodniły zaburzenia
metabolizmu monoamin. Prawdopodobną przyczyną jest mutacja powodująca
zburzenia w genie odpowiedzialnym za syntezę oksydazy monoamin.
Alkoholizm – prawdopodobny wpływ genów jest tak samo silny jak
wpływ środowiska.
Autyzm – jest kilka różnych genów, które podejrzewa się o udział
w powstawaniu tej choroby. Potwierdzają to badania nad bliźniętami
jednojajowymi, których wykazano nawet do 95% zgodności w różnych
badaniach.
Anoreksja i bulimia – potwierdzono wpływ uwarunkowań genetycznych
na wystąpienie choroby. Nie bez znaczenia jest presja środowiska promująca szczupłą sylwetkę ciała jako atrakcyjniejszą.
Dysleksja – nie ma dokładnych badań potwierdzających istnienie genu
uwarunkowań dyslektycznych.
Zespół Williamsa – choroba ta jest powodowana mutacją związaną z mikrodelecją w jednym z chromosomów. Powoduje ona zaburzenia pamięci i inne objawy min. niski poziom inteligencji.
Zespół Wolframa – choroba autosomalna recesywna o znanym i zsekwencjonowanym genie. Powoduje ona następujące zaburzenia: cukrzycę, głuchotę, ryzyko depresji, psychozy, agresji i demencji.
Znajomość ludzkiego genomu powinna przyspieszyć ustalenie, które z podejrzanych rejonów ludzkiego DNA naprawdę zawierają geny odgrywające
rolę w etiologii chorób psychicznych. Należy mieć na uwadze, że postęp
w naukach genetycznych i medycznych jest niesamowicie szybki, a badania zakrojone na globalną skalę. Zanim jednak zostaną opracowane metody skutecznego blokowania wadliwych genów, pozostaje mieć nadzieję, że miliony dolarów przeznaczane na ten cel nie zostaną zmarnowane.