SKRIPT Humangenetik - DocCheck Campus

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SKRIPT Humangenetik - DocCheck Campus

Vorlesungsskript Humangenetik

1) allgemeine Humangenetik

a. Gene in der Medizin

• 1940: Sichelzellanämie = strukturelle Veränderung im Hämoglobin

• 1956: erste physikalische Karte des menschlichen Genoms (46 Chromosomen)

• 1977: erstes humanes Gen kloniert

WS 2008

• 1986: erste Genmutation CGD, DMD (Duchenne-Muskel-Dystrophie), RB (Retinoblastom)

b. Humangenomprojekt

• Aufklärung erblich bedingter Erkrankungen

• bessere Diagnostik (Prädikation)

• Therapie (Prävention)

• Forschung zu Biologie des Menschen, Evolution und Herkunft des Menschen, Biotechnologie

und Landwirtschaft

c. medizinische Bedeutung

• Art der Erkrankung Lebenszeit Prävalenz

monogene Erkrankung ~ 1%

Chromosomenaberration ~ 0,75 %

angeborene Fehlbildung 2-5%

� gesamt ~ 4% aller Neugeborenen haben genetische Erkrankung

• aufgeklärte monogene Erkrankungen und Anzahl der Merkmale

autosomal 2177

x-gebunden 199

y-gebunden 2

mitochondrial 26

� gesamt 2344 klinische Merkmale

• in medizinischen Bereichen

o Innere: Cardiomyopathien, Thalassämie, M. Osler, Hämophilie

o Pädiatrie: psychomotorische Retardierung, Kleinwuchs, cystische Fibrose (häufigste

autosomal rezessive Erkrankgung)

o Geburtshilfe: pränatale Diagnostik

o Gynäkologie: Aborte, Kinderwunsch, Carcinome (5-10% familiär)

o Urologie: Klinefelter Syndrom

o Psychiatrie: Schizophrenie, Autismus, Demenz

o Neurologie: Muskeldystrophien, Neuropathien, Epilepsien

o Ophtalmologie: Glaukom, Strabismus (Schielen)

o Chirurgie: angeborene Fehlbildungen, Carcinome, Aortenaneurysma

• Warum sollten Ärzte Kenntnisse in Genetik haben

o die meisten häufigen Erkrankungen haben eine genetische Komponente

o neue nosologische Klassifikationen (Einteilung der Krankheiten) basieren häufig auf

genetischen Befunden

o Genetik bietet besonders aussagekräftige diagnostische und prognostische Testverfahren

o genetische Analysen und Befunde sind heute normaler Bestandteil med. Behandlung

o Pharmakotherapie beginnt durch genetische Varianten beeinflusst zu werden

d. Größe des Genoms

• Hefe 14Megabasenpaare

• Fruchtfliege 170Mb

• Mensch 3Gigabasenpaare

• Maus 2,6Gb

� Genomgröße kann nicht Unterschied für verschiedene Spezies sein

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e. Anzahl der Protein-kodierenden Gene

• Hefe 6.144

• Drosophila 13.338

• Mensch


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3) dominante

a. Neurofibromatose 1 (NF1)

• Eine der häufigsten monogenen Erkrankungen

• Ca. 1:2.500-3.000 Neugeborenen (seltener als Diabetes)

• Vollständige Penetranz (jeder mit Mutation erkrankt auch)

• Lebenserwartung 10-15 Jahre verringert

WS 2008

• Variable Expressivität (bei gleicher Krankheit treten verschiedene Merkmale unterschiedlich

stark auf)

• Hauptmerkmale

o Café au Lait Flecken bei > 99% der Patienten, von Geburt bis Pubertät wachsend und

dunkler werdend

o Freckling (Sommersprossen unter Axillen) bei ~ 2/3 der Patienten von Geburt bis Pubertät

o Periphere Neurofibrome (geschwulstartige weiche Struktur) bei > 99% v.a. postpubertär,

oberflächlich oder tiefer unter Haut gelegen � z.B. Beinlängendifferenz

o Lisch-Knötchen (Iris) bei 90-95% ab dem 3. Lebensjahr

o Lernschwierigkeiten bei ~ 30%

• Komplikationen

o Orthopädische Probleme: Skoliose

o Internistische Probleme: GI-Trakt, Hypertonie, je nach Sitz der Neurofibrome

o Gehirntumore: gutartige Optikusgliome (Ausfälle durch Einengung) v.a. im Kindesalter

o Plexiforme Neurofibrome: v.a. in Schwangerschaft und Pubertät können

Verschlimmerungen und Entartungen zu Sarkomen auftreten

• NF1-Gen

o 17q11.2, cDNA 8450 bp, genom. ~350kb, 79 Exons � großes Gen

o Genprodukt: Neurofibromin (Protein)

o Genfunktion: GTPase-aktivierendes Protein � GDP

o Verschiedene gewebsspezifische Isoformen durch alternatives Splicen

• NF1-Mutationen

o Autosomal dominante Mutationen

o 50% Neumutationen v.a. paternal (auf männlichen Chromosomen)

o Tumorsuppressorgen: second hit in Tumoren

o Familiär: Wiederholungsrisiko 50% weil autosomal dominanter Erbgang

o Mutationstypen: 25% nonsense, 19% Splicing-Mutation, 12%Leserasterverschiebung, 6%

Misssense oder Leserastererhaltend, je 1% Deletion des gesamten Gens und Translokation

� Mutationseffekte von NF1: loss of function! (Verlust der Genaktivität)

b. Noonan-Syndrom

• Hauptmerkmale

o Kraniofaziale Anomalien: Hypertelorismus, Antimongoloide Lidachsen (von innen oben nach

außen unten), Ptosis, tiefsitzende Ohren, Pterygium colli (Flügelfell, überschüssige Haut am

Hals)

o Herzfehler: Pulmonalstenose, hypertrophe Kardiomyopathie, Septumdefekte

o Kleinwuchs (wachsen zu langsam)

o Thorax-Deformitäten: Hohl- oder Trichterbrust

o Neonatale Lymphödeme

o Milde Entwicklungsverzögerung

• aktivierende Mutationen

� Gain of function

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c. Weitere aktivierende Punktmutationen und folgende Krankheiten

Abb.

WS 2008

• Achondroplasie, Hypochondroplasie, thanatophore Dysplasie werden durch unterschiedliche

Mutationen im gleichen Gen (FGFR3) verursacht, sie sind allelisch.

• Pfeiffer-Syndrom oder Kraniosinostose

o durch Mutationen im FGFR1 und FGFR2 verursacht = Lokus-/ Genortheterogenität

o Hauptmerkmale: vorzeitige Verschmelzung der Schädelnähte, Nase eingesunken, Stirn

vorstehend, Augen stark aus Orbita hervortretend

• Mutationen in Genen, deren Produkte überlappende Funktionen haben oder im gleichen

Signalweg wirken, können klinisch verwandte Erkrankungen verursachen

d. Osteogenesis Imperfecta = Glasknochenkrankheit

• Hauptmerkmale

o Massiv verformte Extremitäten (Frakturheilung in Fehlstellung)

o Strahlendurchlässige Knochen

o Blauer Schimmer der Skleren (da lichtdurchlässigere Augen � Kapillarbett scheint durch)

• O.i. letalis: sterben schon pränatal, Schwangerschaftsabbruch

• Mutationsformen

• Mutationseffekt: dominant negativ (ein defekter Partner reicht aus)

4) rezessiv

a. cystische Fibrose (CF) = Mukoviszidose

FGFR = fibroblast growth factor receptor (Tyrosin-Kinase-Rezetpor)

1: thanatophore Dysplasie I

2: Achondroplasie (klein-wüchsig, Röhrenknochen verkürzt; Wiederholungsrisiko 2/3)

3: Hypochondroplasie (< 1,5m)

4: thanatophore Dysplasie II

1+4: respirat. Insuffizienz, nicht mit Leben vereinbar, „Telefonhörer“-Extremitäten

Misssense Mutation (mild): unnormale Expression � Spiralisierungsstörung

Major Mutation (schwer): keine Expression, alfa2-Ketten im Überschuss � Abbau

• pulmonale Manifestation

o chronische Obstruktion, Bronchiektasien (aufgebrochener Bronchus)

o zähflüssiger Mukus, chronische Entzündung

o Infektionen mit Straphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa

o Fortschreitende Zerstörung � respiratorische Insuffizienz � Cor pulmonale

• gastrointestinale Manifestation

o Mekoniumileus bei Neugeborenen (mechanischer Ileus wg. Schleimpfropf mit Nekrose)

o Pankreasfibrose: Exokrine Insuffizienz � Sekretion der Verdauungsenzyme vermindert,

endokrine Insuffizienz � Diabetes mellitus

o Malabsorption, Autodigestion � Kachexie

• Sonstige Merkmale

o Schleim und Schweiß von Patienten mit hohem Na+Gehalt

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• Entstehung: variable Sekretion � blockierte Kanäle � Mukosaveränderungen � Infektion und

Entzündung � CF

• Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)

o 27 Exons, 2 ATP-Bindungsstellen

o Cl-Kanal pumpt Cl- aktiv heraus (Ionentransport)

o CFTR-OLA-Assay zur Diagnostik

• Mutationstypen im CFTR-Gen

o I: keine Synthese des Transportproteins

o II: kein Transportprotein

o III: Kanal bleibt zu

o IV: Restfunktion des Cl-Transporters (Bindung vermindert, Leitfähigkeit gestört)

o V: reduzierte Synthese

• C F mit milder Lungenerkrankung = milde klassische CF

o Späte Manifestation

o Prankreassuffizienz

o Normale bis grenzwertige Schweißteste

o Bronchiektasien

• Atypische C F

o Diagnose bei 7% der Pat erst mit 10 (15) Jahren

o Milde Lungenerkrankung

o Congenitale bilaterale Vas-deferenz-Aplasie

o Idiopathische chronische Pankreatitis (evtl. Erstmanifestationsgrund)

• CBAVD = congenital bilateral absence of vas deferens

o Kongenitale Aplasie des Samenleiters (vas deferens); Spermien können wegen Verklebung

nicht heraus transportiert werden

o Geschlechtsspezifische Sonderform der Mukoviszidose (nur bei Männern)

o CFTR-Restfunktion auf 15-30% reduziert

o Klasse 4 Mutationen: Leitfähigkeitsstörung (R117H)

o Klasse 5 Mutationen: reduzierte Synthese, 5 T-Allel (Intron 8)

• Indikation zur Diagnostik

o Neugeborene mit Mekoniumileus

o Säuglinge und Kleinkinder mit Gedeihstörungen, rezidivierenden Bronchitiden oder

Nasenpolypen, unklare Hepatopathie

o Erwachsene mit männlicher Infertilität(Verschlussazoospermie), unerklärliche chronische

Bronchitis, zunehmende Degeneration der Gallengangsepithelien (fibrotische

Leberschäden, Gallensteine, biliäre Zirrhose)

• Diagnostische Methoden

o Iontophoretischer Schweißtest: Na+ und Cl- Ionen > 60 mmol/l (ab 3. Monat)

o Nasenpotentialdifferenzmessung: < -35-40mV

o Rektumbiopsie: Chloridsekretion

o C FTR-Mutations-Analyse: Erfassung von >90% (~95%) der Mutationen

b. Verfahren zur Mutationssuche (am Bsp. CF)

• Screening: suboptimale Möglichkeit zur Mutationsfindung, nicht ausreichend für Diagnostik

o DNA-Konformationsanalyse

� Doppelstrang ohne Mutation = Homoduplices (beide gleich)

� Doppelstrang mit 1 Mutation = Heteroduplices (1 normal, 1 mit Mutation) � instabil

� Heteroduplices dissoziieren unter denaturierenden Bedingungen (Temp, pH, Urea)

schneller als Homoduplices und zeigen verändertes Laufverhalten in Elektorphorese

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o DNA-Konformationsänderungen

� Single Strand Conformation Polymorphism (SSCP)

- Doppelstrang � Kochen und Harnstoff � Einzelstrang � Abkühlen und PCR

- CFTR Exon 3 – Arginin gegen Stop-Kodon am Genort 75 (R75X), L88S, G85E, P67L,

E60X, R75Q � Banden wie Wildtyp, da Informationsänderung so gering, dass

Auswirkungen auf Bandenmuster erkennbar wären

� Temperature Gradient Gel Elektrophoresis (TGGE)

- Temporal TGGE – ∆F508 und seltene Mutationen (2105-2117del13insAGAAA)

- Exon 10 und 13 beteiligt

- Auftrennung der PCR-Produkte temperaturabhängig

- Mutation und Wildtyp unterscheiden sich um 6/3bp

� Denaturing Gradient Gel Eletkrophoresis (DGGE)

- Auftrennung der PCR-Produkte in 9%igem Gel mit Gradient Urea/Formaledhyd

�Bandenmuster

- Heteroduplices erkennbar

� Denaturing High Pressure Liquid Chromatogrophy (dHPLC)

- Identische Peaks mit Kontrolle entsprechen Homoduplices

- Abweichende Peaks von Kontrolle entsprechen Heteroduplices

• Mutationsnachweis: diagnostische Verfahren � Sensibilität höher

o DNA-Sequenzanalyse

� De novo Synthese nach Zugabe von fluoreszenzmark. Nukleotiden � Basensequenz

� Nonsense Mutationen durch Überlagerung von 2 Farben (=2 versch. Nukleotide) an

nur einer Position

� Rasterverschiebung bei sauberen verschiedenfarbigen Doppelpeaks durch Deletion

o Restriktinosverdauung

� Restriktionsenzyme spalten DNA an bestimmter Erkennungsfrequenz (Primer)

� Liegt Mutation vor, so unterscheiden sich die Bandenmuster vom unverdauten/

Wildtyp durch zusätzliche Banden

� Intron-Mutation verursacht milde CF

� Duplex-PCR – 21kb große genomische Deletion (Exons 2+3 � kein Ansatz für Primer �

keine Amplifikation� nur 1 Strang wird analysiert � keine Detektion der Mutation)

bei 1% der deutschen CF-Patienten und


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• Mosaik durch Lyonisierung

o Augenhintergrund bei Konduktorin für X-gebundenen okulären Albinismus

o Verteilung der hypohidortischen Hautbezirke bei Konduktorin für die anhidrotische

Ektodermaldysplasie

o Streifige Muster über Rücken im Stärketest

o Nicht Schwitzen (keine Ausführungsgänge)

o Bei Zähnen und Haaren Mangel

o Konduktorin nur teilweise Ausführungsgänge

• Non-random X-Inaktivierung

o Diagnostische Bedeutung z.B. bei X-gebundener mentaler Retardierung (XLMR):

verschobene X-Inaktivierung bei der gesunden Mutter richtungsweisend

o Restriktionsverdau: CAG-Repeat im Androgenrezeptorgen, Schnittstelle für

methylierungssensitives Restriktionsenzym Hpall (Methylierung = Inaktivierung)

o DNA-geladen � wandert zum + Pol, große Moleküle wandern langsamer

• Ablauf der X-Inaktivierung

o Blastozystenstadium: in allen Zellen des extraembryonalen Gewebes Inaktivierung des

paternalen X

o Etwas später: im Embryo proper random X-Inaktivierung

o Beibehaltung der Inaktivierung, Aufhebung nur bei der Keimzellbildung

o Mechanismen: Hypoacetylierung der Histone oder Methylierung von CpG Inseln

o Initiierung durch das Gen XIST auf dem X das inaktiviert wird

o XIST produziert eine große Menge an mRNA, die das X-Chromosom umhüllt

o Nach der Inaktivierung wird XIST methyliert und damit inaktiviert

o Es gibt Gene, die der X-Inaktivierung entkommen

b. Diagnostisches Vorgehen

• Indexpatienten-Analyse

o Deletionsnachweis

� Southern-Blot:

- Nachweis für fehlendes Gen ohne DNA-Amplifikation durch Auftrennung

verschieden großer Fragmente

- Deletionen werden durch fehlende Bande aufgezeigt

- Nachteile: hoher DNA-Verbrauch (pränatal aus Fruchtwasser schwierig), keine

Amplifikation des interessierenden Abschnitts; historisch (wird ersetzt)

- Vorteile: Nachweis größerer genomischer Deletionen/Duplikationen,

Längenbestimmung variabler und schlecht mit PCR amplifizierbarer Fragmente

(z.B. expanderte CGG-Repeats bei FraX)

� Multiplex-PCR: liefert Bereiche in denen Deletion vorliegt

� FISH = Fluoreszenz in situ Hybridisierung

� MLPA = multiple ligation probe amplification: denaturierte DNA wird mit Mischung von

40 Proben (aus je 2 Oligonukleotiden 1 synthetisches und 1 M13 derived)

hybridisiert/ligiert

o Muskelbiopsie: Morphologie, Immunhistologie, Westernblot

o Sequenzierung: Nachweis von Punktmutationen

• Familienanalyse: indirekte Analyse

• Indirekte Analyse

o Verwendung von Polymorphismen

o Mikrosatelliten: x-gebundener Marker, tandemartige Repeats (1-4bp), [CA]n-Sequenz

instabil, Fluoreszenzmessung

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o SNPs: single nucleotide polymorphisms

c. X-gebunden rezessiv

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• X-gebunden rezessive Vererbung

o Heterozygote Frauen sind klinisch unauffällige Konduktorinnen (je nach X-Inaktivierung)

o Söhne von Konduktorinnen zu 50% betroffen

o Töchter von Konduktorinnen zu 50% auch Konduktorinnen

o Söhne betroffener Männer gesund, Töchter betroffener Männer Konduktorinnen

• Rot-Grünblindheit (1:100) 8% der Männer

o Ishihara-Tafeln: rote 12 auf blauem Grund (autosomal), rote 6 auf grünem Hintergrund

o Rot-Grün-Sehen: trichromatisches Sehen, 3 verschiedene Photorez. in Zapfenzellen

o Deuteranopie = Grünblindheit, Protanopie = Rotblindheit (häufiger), Rot-Grün-Blindheit

• Muskeldystrophie Duchenne/Becker (1:3.000)

o Gowers-Zeichen = Abstüzen am eigenen Körper (Kraft für Aufrichten des Körpers fehlt)

o Vergleich von Duchenne und Becker

� Häufigkeit 1:3.500 1:20.000

� Manif.alter 3-5 Jahre > 7 Jahre

� Musk.schwäche 19%,v.a. Proximal zunehmend; 14%

~ 9-13.Lj. ab 16.-80.Lj. Laufen nicht mehr möglich

� Kardiomyopath. + + linker Ventrikel dilatiert häufig

� CK > 10 fach > 5 fach

� Lebenserwart. 15-25 Jahre ~40 Jahre

o Immunhistochemie an Muskelbiopsat

� Normal: regelmäßige Struktur um Muskelfasern

� Pathologisch: Teilweise Dystrophin oder keines mehr

o Dystrophin-Gen: sehr groß, ca. 2400kb

Duchenne Becker

Größere Deletionen Ca. 60% Ca. 60%

Duplikationen Ca. 5% Ca. 5%

Punktmutationen Überwiegend Nonsense- und Überwiegend Misssense- oder

• Hämophilie A (1:10.000)

o Schweregrade

Frameshift-Mutationen Splice-Mutationen ohne Frameshift

Faktor VIIIc-

Konzentration

< 1% des

Normalen

1-5% des

Normalen

5-40% des

Normalen

o Mutationen

Klassifi- Klinische Zeichen Pat.kationanteil

Schwer Spontane Gelenk- und Muskeleinblutungen,

Blutungen nach Verletzung/chirurg. Eingriffen

48%

Moderat Blutung nach geringem Träume in Gelenken und

Muskel, starke Blutung nach chirurg. Eingriff/Unfall

31%

Mild Keine Spontanblutungen, Blutung nach chir. Eingriff,

Zahnextraktion und Unfall

21%

Art der Mutation Anteil (%)

Punktmutation 47,5

Intron-22-Inversion 35,7

Kleine Deletionen/Inversionen 10,2

Große Deletionen (> 50 kb) 3,0

Splice-Site-Mutationen 2,6

Intron-1-Inversion 1,0

• Mentale Retardierung (ca. 10% durch XLMR, ca 25% mehr Männer mit MR als Frauen)

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d. X-gebunden dominant

• Alle Töchter betroffen, alle Söhne gesund

• Phosphatdiabetes

o Rachitis-ähnliches Bild (Vitamin D resistente hypophosphatämische Rachitis)

o Ursache: Defekt der tubulären Phosphatrückresorption

WS 2008

• Ornithin-Transkarbamylase-Defekt (OCT) (1:14.000)

o Ursache: Störung im Harnstoffzyklus � Hyperammonämie

o Männlich: im Neugeborenenalter meist progrediente Lethargie, gefolgt von Koma; später

Gedeihstörungen, chron. Neurolog. Symptomatik, zerebrale Krampfanfälle,

Verhaltensauffälligkeiten

o Weiblich (Heterozygot): variable Symptomatik, klinisch nicht manifest, plötzliche Krisen

(z.B. wenig Kohlenhydratzufuhr � Proteinabbau � Ammoniakanstieg) � Tod

o Therapie: reichlich Kohlenhydrate, Fasten vermeiden

e. X-gebunden dominant mit Letalität Hemizygoter

• Nur Frauen betroffen (häufig Aborte)

• Incontinentia pigmenti Bloch-Sulzberger

o Hauptmerkmale: Hautläsionen, Hyperpigmentierung, unregelmäßiger Zahnstatus

o Blaschko-Linien (nicht gleich Dermatome) entsprechend der Embryonalentwicklung

o Stadieneinteilung

� Bullöses Stadium: 1. Lebenswochen, linear angeordnete Bläschen

� Verruköses Statium: 1. Lebensmonate, warzenartige Hautläsionen

� Hyperpigmentiertes Stadium: 1. Lebensjahre bis Erwachsenenalter, streifenförmig

marmorierte Hyperpigmentierungen

� Atrophisches Stadium: im Erwachsenenalter, Hypopigmentierung, Verlust von

Hautdrüsen, Alopezie

• Rett-Syndrom

o Insbesondere bei Mädchen, bei Jungen selten und meist atypisch

o Normale Entwicklung in den 1. Lebensmonaten

o Postnatale progrediente Mikrocephalie (sekundär)

o Regression der Entwicklung ab 3. Monat bis 3. Lj z.B. Sprechen, Laufen

o Typische repetitive Bewegungen der Hände (Waschen, Wringen, Klatschen)

o Ausschluss bei Hinweise für Speichererkrankung (Stoffwechselproduktablagerung)

o Mutationen und Deletionen im MECP2-Gen

• XLMR = x-ligated mental retadierung

o Duplikation der MECP2-Region (überlappend auf X-Chromosom)

o Frauen haben 100% X-Inaktivierungsverschiebung

f. Sonderformen

• SHOX = short stature homeobox gene

o Gene der pseudo-autosomalen Region auf kurzem Arm von X und Y

o Sind X-Inaktiverung nicht unterlegen

o Kleinwuchs und Madelung’sche Deformität (Bayonett-Stellung: Handgelenk bayonett-

o förmig, Retroversion radial) bei Leri-Weill-Syndrom (Mutation Xp22.3 im SHOX-Gen)

o Brachmetacarpalie und Cubitus valgus

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6) Autosomale Trisomien

a. Pränatale Diagnostik

• Giemsa-Färbung der Chromosomen � G-Bänderung

WS 2008

• Chromosomenpräparation aus Blut:

o Heparinröhrchen + Mitosestimulator + Colchicinderivat � Mitoseende in Metaphase

o Färben, auf Objektträger, Mikroskopieren � Karyogramm (46, XY)

• Nicht-invasive Screeningverfahren

o Nackentransparenzmessung: 12.-14.SSW, Nackenfalte (entspricht Lymphflüssigkeit) bis 2,3

mm normal; verändert bei Herzfehler, Trisomie 21

o Hormonmessung (= Ersttrimester-Screening): 16.SSW, Bestimmung von AFP (Anencephalie,

Spina bifida Diagnostik) und PAPP-A (vorher: β-HCG, AFP und konjugierte Östriole);

Rechtsverschiebung der Ergebniskurve z.B. bei Trisomie 21

o Fehlbildungsultraschall: 20. SSW, nicht gut geeignet für Trisomie 21 Diagnostik, keine 100%

Aussage über Gesundheit; Messung von Scheitelsteiß-, Femurlänge, Kopfumfang…

� Adjustiertes Risiko (keine Aussage über Vorliegen sondern nur erhöhte

Wahrscheinlichkeit)

• Pränataldiagnostik

Untersuchung Chorionzottenbiopsie Amniozentese Nabelschnurpunktion

Zeitpunkt 12. SSW 16. SSW 20. SSW

Zellgewinnung Gewebeentnahme Fruchtwasser- Punktion der

entnahme

Nabelschnur

Zellkultur Direktpräparat und Langzeitkultur Lymphozyten-

Kurzzeitkultur

präparation

Dauer bis zur

Analyse

1-3 Wochen 10-14 Tage 10-14 Tage

Fehlgeburtenrate

0,5-1% 0,5% 1-2%

Anwendung Muskeldystrophie, Trisomie 21 selten

fragiles X-Syndrom Screening

• Schwangerschaftsabbruch §218: nach 12. SSW nur noch aus medizinischer Indikation

• Präimplantationsdiagnostik

o In Deutschland verboten

o Vorteile: weniger invasiv und belastend als SS-Abbruch, höhere in vitro fertilisationsrate

o Nachteile: In vitro fertilisationsprozedur erforderlich, Analyse nur 1 Zelle, hohe Fehlerrate

bzw. kein Ergebnis, pränatale Diagnostik notwendig

b. Trisomie 21 – Down Syndrom (1:700)

• Häufigste Behinderung auf der Grundlage einer chromosomalen Veränderung; m:w = 1,3:1

• Merkmale

o Mikro-, Brachyzephalie, rundes Gesicht, Kurzer breiter Hals (Nackenödem) mit

überschüssiger Nackenhaut, Flache Nasenwurzel, kleine Ohren

o Nach außen ansteigende Lidachse, Epikanthus (Umschlagfalte am inneren Augenwinkel)

o Offener Mund wegen schlaffem Muskeltonus, große Zunge, hoher schmaler Graumen

o 4-Fingerfurche über ganze Hand

o Sandalenlücke (größerer Abstand zw. Großer und 2. Zehe)

o Hypotonie und Überstreckbarkeit der Gelenke

o Fehlbildungen

� Angeborene Herzfehler insbesondere AVSD,VSD/ASD (Ventikel-/Antrumseptumdefekt)

� Gastrointestinale Fehlbildungen: Pankreas anulare, Duodenalatresie

� Hör- und Sehstörungen: Katarakt, Myopie

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WS 2008

o Im Alter: Augenabstand weniger weit, Ohren größer, Brushfield-Spots (durch zusätzliches

Chromosom 21 � Ablagerungen in Augen), frühes Altern, präsenile Demenz, Alzheimer

• Typische Erkrankungen

o Geistige Behinderung: variabel, nicht vorhersagbar (sozial gut integrier- und förderbar)

o Kleinwuchs

o Häufige Infekte, erhöhtes Leukämierisiko

o Hypothyreose

• Ursachen

o 94% freie Trisomie 21: ca 90% maternal vererbt (Meiose I ¾, Meiose II 1/4);

Neukombination, meiotische Nondisjunktion

o 3,6% Translokationtrisomie (Robertsonsche Trisomie): betrifft akrozentrische

Chromosomen, ca. 75% neu aufgetreten, 25% familiär

o 2,4% Mosaik-Trisomie: postzygotische Fehlverteilung; Ursache: mitotische Non-Disjunktion

oder meiotische Non-Disjunktion und trisomic zygote rescue; Hauptursache für Trisomie 8

• Risiko

o Altersrisiko: je älter Mutter, desto häufiger Trisomie (ca. ab 35. Lj)

o Wiederholungsrisiko: theoretisch nicht erhöht, aber Risiko eines Keimzellmosaiks

c. Trisomie 18 – Edwards Syndrom (1:3.000)

• w:m =3-4:1, verminderte Lebenserwartung, 90% < 1 Jahr (oft Fehlgeburt)

• Merkmale

o Prä- und postnataler Minderwuchs

o Mikro-, Dolichozephalie (eher langer Kopf)

o Flaches Gesichtsprofil, dreieckiges Gesicht, Mikroetrognathie (Kinn fehlt)

o Faunenohren (Umschlagfalten fehlen)

o Beugekontrakturen der Finger und Zehen (Kamptodaktylie=fehlende Streckfähigkeit)

o Wiegenkufenfüße oder Tintenlöscherfüße (Fußgewölbe platt mit viel Gewebe)

o Schwere Gedeihstörung (zu klein)

o 90% Herzfehler (insbesondere VSD)

o Hufeisenniere, initiale Hypertonie

o Krampfleiden, zerebrale Differenzierung

• Ursachen:

o 85% freie Trisomie 18: Non-Disjunktion besonders maternal

o Seltener Mosaiktrisomie (10%)

o Partielle Trisomie bei Translokationstrisomie (5%)

d. Trisomie 13 – Pätau-Syndrom (1:5-6.000)

• w:m = 1:1; Lebenserwartung 4-6 Monate

• Merkmale

o Prä- und postnataler Minderwuchs

o Mikrophthalmie (zu kleines Auge), Lippen-Kiefer-Gaumenspalte doppelseitig

o Mittelliniendefekte: Holoprosencephalie, Arhinenzephalie (Mikrozephalie)

o Schwerste psychomotorische Retardierung

o Skalp-Defekte

o Postaxiale Hexadaktylie

o Herzfehler, Zystennieren

• Ursachen

o 75 % freie Trisomie 13: nondisjunktion insbesondere maternal

o 20% Strukturaberrationen mit Translokationstrisomie (40% familiär!)

o Mosaiktrisomie (5%)

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e. Aneuploidien anderer Autosomen

• Autosomale Monosomien (z.B. 14 und 21) nicht lebensfähig

WS 2008

• Trisomien außer 13, 18 und 21 selten bei lebenden Kindern, im Mosaik lebensfähig (z.B.

Mosaiktrisomie 8+9 mit tiefen Fußlinien)

• Häufigste Trisomie nach Befruchtung ist 16, 60% der Frühaborte haben Chromosomenanomalie

• Triploidie (1:30.000)

o Ursachen: 1n und 2 Spermien (je 1 n), 2n und 1nSpermium, 1n und 2nSpermium

o 2% aller Zygoten � hohes Fehlgeburtenrisiko

o Z.B. 69, XXX oder 69 XXY

o Hypergynie oder Digynie

� Befruchtung nach maternaler Meiose I Störung

� Maternales Imprinting, verminderte Bildung plazentarer Anteile, extremer fetaler

Wachstumsrückstand, Makrozephalie

� Diskrete Fehlbildungen

o Hyperandrie oder Diandrie

� Befruchtung 1 Eizelle mit 2 Spermien

� Paternales Imprinting, vermehrte Bildung plazentarer Anteile: partielle Blasenmole mit

hypertrophem Synzytiotrophoblasten, mäßiges fetales Untergeswicht, Mikrozephalie

o Totale Syndaktylie II/III und III/IV

o In Schwangerschaft: Gestoserisiko deutlich erhöht

• Tetraploidie wegen DNA-Verdopplung ohne Zellteilung

7) Chromosomenmutationen

a. Strukturelle Chromosomenaberrationen � Veränderung der Chromosomenstruktur

• Deletion

o Verlust eines Chromosomenfragments terminal (1 Bruch)

� Verlust vom Telomer � instabiles Chromosom

o Verlust eines Chromosomenfragments interstitiell (2 Brüche)

� Zentromer eingeschlossen � zentrisches Chromosomenfragment

� Zentromer ausgeschlossen � azentrisches Fragment � Verlust bei Mitose und

Meiose, da Spindel nicht ansetzen kann � meist letal

� Kann man Ringchromosombildung einhergehen � Fehlbildungen

• Ringchromosom

• Duplikation

o Verdopplung eines Chromosomensegments im haploiden Chromosomensatz

o Ursache: illegitimes Crossing-over

o Folgen: Gameten die zur partiellen Trisomie führen, Isochromosom Entstehung (X-

Duplikation) � Partielle Mono- oder Trisomie mit Retardierung, Optikusatrophie

• Inversion

o Drehung eines Chromosomensegments nach 2 Bruchereignissen um 180° innerhalb eines

Chromosoms und Wiedereinbau

o Folgen: Anomalie, Letalität bei perizentrischer Inversion

• Insertion

o Inkorporation eines Chromosomensegments

• Translokation

o Änderung der Position eines oder mehrerer Chromosomensegmente

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Vorlesungsskript Humangenetik

WS 2008

o Reziprok: 2 verschiedene Chromosomenstücke abbrechen (2 Brüche) und wechselseitig

austauschen (stabil wenn je 1 Zentromer, sonst instabil und letal)

o Nicht reziprok: 1 Stück bricht ab und wird auf anderes Chromosom übertragen; vielfältige

Folgen von unauffällig bis schwerer Fehlbildung

o Zentrische Fusion = Robertson Translokation: bei 2 akrozentrischen Chromosomen brechen

kurze Arme in Zentromernähe und Chromosomen verschmelzen � 2 lange Arme, nur 45

Chromosme, genetische Info von kurzem Arm fehlt � phänotypische normal

• Balancierte Translokation/Insertion

o Zytogenetisch kein Überschuss oder Mangel chromosomalen Materials

o Oft normaler Phänotyp, aber Risiko für einen unbalancierten Karyotyp bei nachkommen

o Auffälliger Phänotyp möglich durch submikroskopische Deletion im Bruchbereich oder

Disruption eines einzelnen Gens im Bruchbereich (monogene Erkrankung)

• unbalancierte strukturelle Chromosomenaberrationen

o Entwicklungsretardierung, ggf. Anfälle

o Mehr oder weniger typische faziale Anomalien oder körperliche Stigmata

o Wachstumsstörungen

o Fehlbildungen

• Zytogenetische Auflösung

o 500 Bandenniveau: ab 5-10 Mb

o 850 Bandenniveau (high resolution): ab 3 Mb

b. Mikrodeletionen

• Im weiteren Sinn:

o < 5Mb, variable Bruchpunkte, häufig Beziehung zwischen Deletionsgröße und

Ausprägungsgrad

o Bsp.: Wolf-Hirschhorn, Cri-du-Chat, Miller-Dieker, Mowat-Wilson, Monosomie 1p36, ATR-

16

• Klassische Mikrodeletionen

o Ungleiches Crossing-over zwischen Repeatsequenzen, rekurrente Bruchpunkte

o Relativ häufig

o Bsp.: DiGeorge/Shprintzen, Williams-Beuren, Smith-Magenis, Prader-Willi/Angelman, NF-1-

Mikrodeletion, Langer-Giedion

• Nachweis mittels FISH (siehe S. 9.)

c. DiGeorge/Shprintzen-Syndrom, VCFS, CATCH22 (1:5.000)

• CATCH22 = cardiac defect, abnormal facies, thymic hypoplasie, cleft palate, hypocalcemia

• VCFS = velocardiofaziales Syndrom

• Lokalisation: del (22q11.21-11.23)

• Merkmale

o A- oder Hypoplasie des Thymus und der Parathyroidea � Hypocalcämie 60%

o Zellulärer Immundefekt

o Hypothyreose

o Herzfehler 75%

o Dysmorphes Gesicht, Lippen-/Gaumen-/Kieferspalte

o mentale Retardierung 38%

• Monosomie 22q11.2

d. Williams-Beuren-Syndrom (WBS)

• Lokalisation: del (7q11.23) (Mikrodeletion)

• Symptome

o Koboldgesicht, dysmorph mit breiter Stirn, kurze Lidspalte, volle Lippen, hypoplast. Zähne

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Vorlesungsskript Humangenetik

o Kleinwuchs

o Leichte geistige Behinderung

o Supravalvuläre Aortenstenose, peripher Pulmonalarterienstenose, Herzfehler

e. Wolf-Hirschhorn-Syndrom/partielle Monosomie 4p/4p-Syndrom (1:50.000)

• W:m = 2:1

• Lokalisation: 4 p (Deletion auf Chromosom 4 kurzer Arm)

WS 2008

• Merkmale

o Gedeihstörung prä- und postnatal, Daumenhypoplasie

o Mikrozephalie, schwere geistige Behinderung, Anfallsleiden

o Typische Facies „greek helmet“: kurzes Philtrum, Mikrogenie, hohe Stirn, Hypertelorismus,

antimongoloide Lidachsen, Iriskolobome, breite gebogene Nase, Lippen-Kiefer-Gaumen-

Spalte, Rieger-Anomalie, dysplastische Ohren

o Urogenitalfehlbildung, Herzfehler

• Tod meist im Kindesalter wegen Fehlbildungen

f. Cri-du-chat-Syndrom/partielle Monosomie 5p (1:50.000)

• Lokalisation: 5p (Deletion)

• Merkmale

o Katzenschrei (eigentümliches Wimmern, schrilles schreien)

o Craniofaziale Dysmoprhiezeichen mit Mikrozephalie: rundes Gesicht, Hypertelorismus,

antimongoloide Lidachsen, Epikanthus, breite flache Nasenwurzel, Mikrogenie,

dermatologische Veränderungen, Zahnstellungsanomalie, hoher spitzer Gaumen,

tiefsitzende dysplastische Ohren � im Alter nur noch abgeschwächt

o Geistige Behinderung, psychomotorische Entwicklungsstörung

o Variable Fehlbildungen: Hirn, Niere, Herz

g. Mowat-Wilson-Syndrom

• Ursache

o 80% Stopmutation im ZFHX1B-Gen

o 20% Deletion des ZFHX1B-Gens

• Merkmale: Retardierung, typische Facies, Herzfehler, M. Hirschsprung, urogenitale Anomalien

h. HMSN1 und HNPP

Hereditäre motorisch-sensible Neuropathie Typ I Hereditäre Neuropathie mit Neigung zur

= Charcot-Marie-Tooth

Druckläsion

Progressiv demyelinisierende peripher NP mit Milde demyelinisierende Form der NP mit

langsam fortschreitende Schwäche + Atrophie remittierendem Verlauf und großer

der Muskeln an unterer Extremität, aufsteigend Symtpomvariabilität; Hereditäre NP mit

zur oberen

Drucklähmungen

Ptosis, Diplopie Evtl. Zeichen einer milden Polyneuropathie

PMP22-Duplikation PMP22-Deletion (heterozygot)

Autosomal dominant Autosomal dominant

i. Potocki-Lupski-Syndrom Duplikation 17p11.2

j. Molekulare Karyotypisierung

• Haploinsuffizienz

o Verlust einer Kopie ist ausreichend für die Manifestation des Phänotyps

o Dosis-sensitive Gene

• SNP array

• Array-CGH (comperative genome hybridisation)

• SNP/Oligo Arrays

� Deletionen/Duplikationen werden in hoher Auflösung mit molek. Karyotypisierung erkannt

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Vorlesungsskript Humangenetik

8) Geschlechtsdifferenzierung

a. Begriffe

WS 2008

• Geschlechtsdeterminierung: Festlegung des chromosomalen/gonadalen/somatischen

Geschlechts

• Geschlechtsdifferenzierung: Entwicklung der Geschlechtsorgane

• Geschlechtsidentifizierung: Entwicklung des Sexualverhaltens

b. Prinzip der Geschlechtsdifferenzierung

• Primordiale Keimzellen wandern aus Dottersack in Genitalleisten des Embryo

• Genitalleiste – SF1, WT1, LHX9 � bipotente/indifferente Gonaden –

o TDF, SOX9 � Testis

o DAX1, WNT4a � Ovar

• Virilisierung

o DH-Testosteron � Samenvesikel, Vas deferens, Phallus, Prostata

o MIF � Rückbildung Müllerscher Gang

• Default-Option

o Tuben, Uterus, Vagina

o Rückbildung Wolfscher Gang

• SRY-TDF

o SRY = sex determining region on Y: Y-chromosomales Gen; kodiert für TDF

o TDF = testis determinierender Faktor

o wichtigster Regulator für Geschlechtsdeterminierung

o wirkt als Transkriptionsfaktor auf z.B. SOX 9

• 46-XX-Männer (1:10-20.000 Männer)

o Männlicher Phänotyp bei weiblichem Karyotyp

o Insbesondere Translokation der SRY-Region auf X-Chromosom bei XY-Crossover in

väterlicher Meiose

o Klinisch auf Klinefelter Syndrom

o Hormonsubstitution

• 46-XY-Frauen/Swyer-Syndrom (1:100.000 Frauen)

o Weiblicher Phänotyp bei männlichem Karyotyp

o Deletion/Mutation des SRY oder Genverlust bei XY-Crossover in väterlicher Meiose

o Gonadendysgenesie, Stranggonaden, keine Hormonbildung, weibliche innere und äußere

Genitalia

o Keine sekundäre Geschlechtsentwicklung, primäre Amenorrhoe, keine/geringe

Brustentwicklung und Schambehaarung; Infertilität

o Hohes Entartungsrisiko für Keimgewebe

c. Gonadenfehlbildungen

• Gonadendysgenesie: Fehlen funktionstüchtiger Keimzellen, Stranggonaden

• Hermaphroditismus: Zwitterbildung, Intersexualität

o H. verus/gonadaler echter Hermaphroditismus

� nebeneinander von Testes- und Ovargewebe (u.a. XX/XY-Mosaik) meist intraabdom.

� Gemischt oder unilateral verschieden

� Sehr selten

� Äußerliches Genital meist intersexuell aber auch männlich oder weiblich

� Pubertät: Gynäkomastie, Menstruation (ggf. als Hämaturie)

� Postpubertär: Degeneration des Hodengewebes

� Ursachen:

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WS 2008

o H. spurius: Keimdrüsen eines Geschlechts und Geschlechtsmerkmale des anderen

(Pseudohermaphroditismus)

o H. masculinus

� testikulär: Hodenagenesie = Rückbildung der primären Hodenanlage

- inadäquate Virilisierung

- Fehlen/Mutationen wichtiger Gene/genomischer Regionen:

SOX9 (campomele Dysplasie: Skeletteanomalie mit gebogenen Femuren und

Tibiae , hypoplastischen Skapulae und Beckenknochen; Geschlechtsumkehr bei

46XY da keine Oozyten im Keimgewebe), SRY, DAX1, WNT4, Region 9p24

WT1 (Denys-Drash-Syndrom: 95% Mutation im WT1-Gen, intersexuelles Genitale

bei 46XY, kindliche Glomerulopathie mit diffuser mesangialer Sklerose; manchmal

embryonaler Nieren-/=Wilmstumor),

� Störung der Androgenbiosynthese ( 20)

- DHT = Faktor für Differenzierung des äußeren Genitals/Urogenitalsinus

- Typischerweise intermediäres äußeres Genitale, aber auch weiblich oder (fast)

männlich: Hypospadie

- Ähnlich z.B. 17/20 Lyase Mangel, 17β-Hydroxisteroid-Dehydrogenase-Mangel

� Störung der Androgenwirkung / Androgenresistenz (1:2-20.000)

- Androgenrezeptordefekt (früher: testikuläre Feminisierung)

- 46 XY aber intaktes SRY (sozial Frauen); Gen Xq11-12, X-chrom.rez.

- Männliche Gonaden im Brauchraum (Entartungsrisiko), äußerlich weiblich, 2/3

Vagina äußerlich vorhanden, kein Uterus, keine Eileiter, Infertilität, keine Brust

- Hohe Testosteronwerte, hypergonadotroper Hypergonadismus

- Besonderheit: keine/spärliche Achsel- und Schambehaarung � hariless woman

o Pseudohermaphroditismus masculinus

� Karyotyp 46 XY und männliche Gonaden

� äußere Geschlechtsmerkmale intersexuell bis weiblich

� Ursache: embryonale Virilisierungsstörung

� Minimalform: Hypospadie

o Pseudohermaphroditismus femininus

� Karyotyp 46 XX und weibliche Gonaden/inneres weibliches Genitale

� Virilisierung äußerer Geschlechtsmerkmale

� Ursache: meist in Embryonalzeit Androgenüberschuss

- Exogen: androgenhaltige Medikamente

- Endogen: NNR-Tumor mit Androgenproduktion

- Störung der Kortisolbiosynthese = adrenogenitales Syndrom (AGS; bei Mädchen

Virilisierung äußerer Geschlechtsmerkmale mit/ohne Salzverlust)

• CYP21-Hydroxylasemangel (1: 6.400)

o Klassisches AGS, autosomal rezessiv, Heterozygotenfrequenz 1:40

o Mutationen im CYP21-Hydroxylase-Gen (Deletion, Genkonversion, Punktmutation)

o Late onset

� Kryptisch oder nichtklassisch

� Manifestation ab Schulalter

� Erhöhte Spiegel von 17OH-Progesteron im Blut bzw. Nachweis erhöhter

Ausscheidungsprodukte im Urin

o Adrenogenitales Salzverlustsyndrom

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Vorlesungsskript Humangenetik

WS 2008

� Ausgeprägte Hyponatriämie und Hyperkaliämie

� Starke Virilisierung der Mädchen (3-5)

� Therapie: sofortige Substitution von Kortisol und Mineralkortikoiden

o Unkompliziert

� ohne Aldosteronmangel (kein Salzverlust); Virilisierungserscheinungen (1-5 nach

Prader) bei Mädchen (Jungen: Pseudopubertas praecox)

� Therapie: Kortisolsubstiution

• CYP11-Hydroxylasemangel

o Intersexuelles Genitale bei weiblichen Betroffenen

o Vorzeitige Geschlechtsreifung bei männlichen Betroffenen

o Bluthochdruck, da 11-Deoxykortikosteron erhöht (mineralkortikoide Wirkung)

d. Gonosomale Aneuploidien

• Ullrich-Turner-Syndrom 45, XO (1:2500-3.000)

o 45, XO häufiger als Mosaike z.B. 45X/46XX/ 47XXX; Deletionen oder Ringchromosome

o Merkmale

� Neonatal: Lymphödeme an Hand- und Fußrücken

� Kleinwuchs, Pterygium colli, Brachymesophalangie

� Gonadendysgenesie (Stranggonaden), ausbleibende Pubertät, Infertilität

� Angeborene Herzfehler: oft Aortenisthmusstenose

� Nierenfehlbildungen: Hufeisenniere, einseitige Niere

� Normale Intelligenz

o Therapie: Langzeitgabe von Wachstumshormon

• Klinefelter-Syndrom 47,XXY (1:1.000)

o Merkmale

� Hypergonadotroper Hypogonadismus

� meist Infertilität (Azoo- oder Oligospermie) durch Hodenatrophie

� normale Intelligenz

� Verhaltensauffälligkeiten wenn unbehandelt

o Phänotyp

� Relativer Großwuchs (Extremitäten), Osteoporose

� Fehlende oder verminderte Ausprägung der sekundären Geschlechtsmerkmale

� Gynäkomastie (-30%), femininer Habitus, hohe Stimme

o Karyotypen: 80% 47 XXY; 48 XXYY und XXXY, 49 XXXXY; Mosaike: 47XXY/46XY oder XX,

47XXY/46XY/45X, 47XY/46XY/46XX

• 48, XXXX und 49 XXXXX

o Intellektuelle Einschränkung stärker

o Fertilität deutlicher herabgesetzt

o Meist Teilungsfehler in erster/zweiter Meiose oder früher postzygotischer Mitose

o Fehler unabhängig von mütterlichem Alter

• Triple-X 47, XXX (1:1200 Frauen)

o Merkmale

� Pubertät und Fertilität unauffällig

� Zyklusstörungen und frühe Menopause

� Intelligenz vergleichbar der Normalbevölkerung, 10 IQ-Punkte unter Geschwistern

� Entwicklung: häufiger Sprachprobleme und Lernschwäche

o Karyotyp: 47XXX

• 47,XYY-Konstitution (1:1.000 Männer)

o Unauffällig männlich

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Vorlesungsskript Humangenetik

o Relativer Großwuchs

o Normale Fertilität

o Normale Intelligenz, evtl. Verhaltensauffälligkeiten

WS 2008

• AZF-Deletionen

o Verlust von Genen, die für Azoospermiefaktoren kodieren

o AZFa 5%, b16%, c 60% bzw. Kombinationen

o Äußerlich Männer, Karyotyp 46XY

o Spermatogenese gestört, Infertilität bei Azoospermie/ausgesprägter Oligospermie; bei 50%

der AZFc-Deletionsträger Spermien nachweisbar; AZF a und b Azoospermie

o Ggf. Kinderwunsch durch IVF erfüllbar

9) Triplett- oder Repeatexpansionserkrankungen

a. Trinukleotiderkrankungen

• Antizipation: Repeatlänge nimmt von Generation zu Generation zu; häufig Korrelation zwischen

Repeatlänge und Manifestationsalter der Erkrankung

• Prämutation mit intermediärer Repeatlänge

• Prämutation expandiert zur Vollmutation

• Translation und Aggregation der Proteine zu Inclusion bodies (Chorea und spinocereb. Ataxie)

• Repeat-Expansions-Mechanismen

o Slipped-Strand-Misparing

o Fehlende Repeat Unterbrechungen

• Effekte der Repeat-Expansion

o Große Expansion im nicht-kodierenden Bereich: loss of function (Fra-X, Friedrich’sche

Ataxie), veränderte RNA-Funktion (myotone Dystrophie 1/2); vor allem über weibliche

Keimbahn zunehmend

o Hemmung der Transkription (Fra-X und Myotone Dystrophie)Mäßige Expansion im

kodierenden Bereich (Poly-Glutamin-Bereiche): gain of function (Huntington,

Spinocerebelläre Ataxie 1/2); vor allem über die männliche Keimbahn zunehmend

• Übersicht genetische Erkrankungen mit erhöhter Anzahl von Trinukleotiden

Krankheit Erbgang Repeat Stabil Instabil Lokalisation

Fragiles-X X CGG 6-54 200->1000 Xq27.3

Myotone Dystrophie AD CTG 5-35 50-4000 19q13

Friedrich’sche Ataxie AR GAA 7-22 200-1700 9q13-21.1

Huntington AD CAG 6-35 36->100 4p16.3

Spinocerebelläre Ataxie 1 AD CAG 6-38 39-83 6p23

Spinocerebelläre Ataxie 2 AD CAG 14-31 32-77 12q24

b. Fragiles X-Syndrom = Martin-Bell-Syndrom (1:4.000)

• X-chromosomaler Erbgang, häufigste Ursache geistiger Behinderung

• Frauen wenn überhaupt leichter betroffen, variabler Phänotyp

• typische Merkmale

o postpubertärer Makroorchidismus

o lange abstehende Ohren, prominentes Kinn (im Alter zunehmend), hohe Stimme,

autistische Züge, Wegschautendenz

o Hyperaktivität, sterotype Handbewegung

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Vorlesungsskript Humangenetik

WS 2008

• FMR1-Funktion

o FMRP bindet an RNA � Regulation der Translation von Genprodukten, die an der

Synapsenentwicklung beteiligt sind

o Wichtig für die synaptische Plastizität (Lernen und Gedächtnis)

o Vollmutation � Methylierung des Promotors � Transkription verhindert � loss of

function

o (CGG)n Repeats im FMR1-Gen mit n = 10-50 normal, n = 50-200 als Prämutation und n >

200 bei Fragile-X-Erkrankten

• Klinische Manifestation bei verschiedenen Fra-X-Mutationen

Mutationstyp Repeat FMR 1 Männer Frauen

Punktmutation 55-200 unmethyliert Normal Normal

Vollmutation > 200 Vollständig methyliert 100% betroffen 50% normal

• Vollmutation:

o intelektuelle Fähigkeiten weniger stark eingeschränkt als bei Männern

o 53-71% im Grenzbereich oder Bereich geistiger Behinderung

o bei Lernbehinderung/normalem IQ: Verhaltensauffälligkeiten häufiger

o Männer mit Vollmutation : in Keimzellen ausschließlich Prämutationen � keine Weitergabe

der Vollmutation an Töchter

• Prämutation:

o 1:113 Frauen, i.d.R. keine intellektuellen Defizite; prämature Menopause ( 1000 Repeats

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Vorlesungsskript Humangenetik

d. Myotone Dystrophie 2 =DM 2 = PROMM = proximale myotone Myopathie

• Autosomal dominant vererbte Multisystemerkrankung

• Manifestation im Erwachsenenalter

WS 2008

• Klinik

o V.a. proximale Muskelschwäche, Muskelatrophie, weniger stark myotone Reaktionen,

Muskelschmerzen

o Katarakt, Herzrytmusstörungen

o Hypogonadismus, Diabetes mellitus

• Ursache: CTG-Repeat-Expansion im Intron 1 des ZNF9-Gens (3q21)

o Normal: 0-27 Repeats

o Pathologisch: 75-11.000 Repeats

o Keine Korrelation zwischen Repeatlänge und Manifestationsalter

e. Friedrich’sche Ataxie

• Autosomal rezessiver Erbgang

• Einzige autosomal rezessive Trinukleotid-Erkrankung, daher keine Antizipation

• Manifestation < 25 Jahre

• Symptome

o Progrediente Ataxie, Verlust von Tast- und Vibrationssinn

o „Friedrich Fuß“, Dysarthrie

o Kardiomyopathie, Diabetes mellitus

• Degeneration v.a. der Hinterstränge, Hinterwurzeln und spinocerebellären Bahnen

• GAA-Repeat im Intron 1 des Frataxin (mitochondriales Ferritin)-Gens: Repeatlänge nimmt zu �

Frataxin-Expression sinkt � loss of function

• Pathogenese: Eisen gebunden an Transferrin über Transferrinrezeptor durch Zellmembran und

intrazellulär endozytiert, freigesetzt, ins Mitochondrium aufgenommen � Anreicherung

f. Chorea Huntington = Huntingtonsche Erkrankung (1:10.000)

• Autosomal dominanter Erbgang mit kompletter Penetranz (100%)

• Neurodegen. Erkrankung mit Untergang der Neurone im Nucleus caudatus + Putamen (Striatum)

• Manifestationsgipfel 35.-45.Lj, Mittlere Krankheitsdauer 15 Jahre

• Homzygote gleichermaßen betroffen wie Heterozygote

• Verlauf

o Beginn: Koordinationsstörungen, kleine unwillkürliche Bewegungen, Gemütsveränd.

o Später: zunehmende Schwierigkeiten der willkürlichen Bewegung, Choreatische

Hyperkinesien, Dysarthrie und Dysphagie

o Zuletzt: schwere motorische Störungen, aggressives Verhalten, Änderungen der

Persönlichkeit, Demenz

• Ursache: CAG-Repeat-Expansion im Exon 1 des Huntingtin-Gens

o Normal: 40 Repeats

• Polyglutamintrakte

o CAG kodiert für Q = Gln = Glutamin

o gain of function mutation

o fehlerhafte Proteinfaltung, abnorme Protein-Protein-Interaktion

o Aggregation zu Inclusion bodies = Einschlusskörperchen

• Expansion v.a. über männliche Keimbahn

• Schwache Korrelation zwischen Repeatlänge und Erkrankungsalter

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Vorlesungsskript Humangenetik

WS 2008

• Prädiktive Diagnostik

o Bei erstgradigen Verwandten eines Betroffenen

o Bei Huntington nur im Rahmen einer genetischen Beratung

� Initiales Beratungsgespräch (Aufklärung Erkrankung, Stammbaumerhebung, Risiko,

Vorgehen); zeitlicher Abstand zur Blutentnahme

� Befund über Ergebnis vorliegend � Ratsuchender wird informiert

� Befundmitteilung nur in Anwesenheit einer Vertrauensperson

� Psychologische Beratung

g. Spinocerebelläre Ataxien = SCA

• Autosomal dominanter Erbgang

• Neurologische Symptome

o Ataxie (Gang-, Stand-, Extremitäten-), Dysarthrie, Spastik

o Okulomotorische Störung, extrapyramidalmotorische Symptome

o Periphere Neuropathie, Epilepsie, Probleme mit Sphinkter, kognitiv

o Typ 2: sehr langsame saccadenartige Augenbewegungen

• Häufigkeiten: SCA3>>SCA1/SCA2/SCA6/SCA7/SCA8 > andere

• Expansion in der männlichen Keimbahn

• Gain of function mutation

• Pathomechanismus: fehlerhafte Proteinfaltung, abnorme Protein-Protein-Interaktion


h. Androgenrezeptor Xq21

• Punktmutation 46 XY � loss of function

Testikuläre Feminisierung (Androgenresistenz)

• CAG-Repeats (kodierend) � gain of function

o Morbus Kennedy

o X-chromosomal rezessiv

o Motorische Neuropathie: Schwäche, Atrophie, Faszikulationen, v.a. proximale

Muskelgruppen, bulbäre Beteiligung (Dysarthrie, Dysphagie), häufig Gynäkomastie,

Hodenatrophie

i. Mitochondriale Erkrankungen

• 93% kodierend für 37 Gene

• 24 rRNA- und t-RNA-Moleküle

• 13 Untereinheiten der Atmungskette (insgesamt > 80)

� Kooperation zwischen nukleärem und mitochondrialem Genom

• Maternale Vererbung: DNA nur über Eizelle weitergegeben

• Neurologische Manifestationen: Myopathie, Kopfschmerz, Demenz, Ataxie, Dystonie, Blindheit…

• Systemische Manifestationen: Kardiomyopathie, Panzytopenie, Hepato-/Nephropathie…

• Homoplasmie: jedes Mitochondrium einer Zelle trägt die krankheitsverursachende Mutation

Heteroplasmie: Zellen enthalten eine Mischung aus Mitochondrien mit und ohne Mutation

10) Genomisches Imprinting = Geninaktivierung

a. Genomisches Imprinting

• Abdruck oder Prägung

• Nur 1 elterliches Allel wird exprimiert

• Epigenetischer Prozess (elternspezifische DNA Methylierung)

• Fehlt aktives Allel � Nullisomie

• Aktives/inaktives Genom

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Vorlesungsskript Humangenetik

Chromatin Transkriptionell aktiv Transkriptionell inaktiv

Chromatinstruktur Offene, ausgedehnte

Konfirmation

WS 2008

Hoch kondensierte Konformation;

besonders erkennbar in

heterochromatischen Regionen

DNA-Methylierung Relative unmethyliert, besonders Methyliert, einschließlich

an Promotorregionen

Promotorregion

Histonacetylierung Acetylierte Histone Deacetylierte Histone

• Uniparentale Disomie

o beide Chromosomen eines homologen Chromosomenpaares stammen von einem Elternteil

o paternale UPD15 � AS; maternale UPD15 � PWS

• Methylierungstest für AS/PWS

o Mittels Southern-Blot

o Mittels PCR

� Methylierungssensitive PCR nach Vorbehandlung mit Bisulfit � nichtmethyliertes

Cytosin � Uracil, methyliertes Cytosin � methyliertem Cytosin

� 1. Primer jeweils spezifisch für väterliches/mütterliches Allel, 2. Primer gemeinsam

� Aktives Gen � nicht methyliert � Produkt

Inaktives (deletiertes) Gen � methyliert (fehlend) � kein Produkt

• Defekte im Imprinting-Center

o Mütterliches und väterliches Chromosom vorhanden

o Falsche chromosomale Signale elterlichen Ursprungs

o Methylierung des mütterlichen Chromosoms ist als ob es väterlichen Ursprungs wäre bzw.

umgekehrt

o Führt zu Inaktivierung des müttlerlichen/väterlichen Allels

o Ursache sind Mutationen im regulatorischen Element, dem Imprinting-Center

b. Angelman-Syndrom = AS

• Merkmale

o Psychomotorische Retardierung

o (fast) fehlender Spracherwerb bei besserem Sprachverständnis

o Ataxie

o Häufiges grundloses Lachen/Lächeln, leicht erregbar, mit Winken, Händeklatschen

o Krampfanfälle und EEG-Veränderungen, Mikrozephalie

o Großer Mund, weiter Zahnabstand

• Ursache: bei 70% der Patienten Deletion 15q11-q13 immer maternal

o Verlust von ca. 5 Mill. Basenpaaren

o Fast immer Neumutation; Ungleiches Crossing-over in der Meiose

• Punktmutation in UBE3A

o UBE3A kodiert eine E3 Ubiquitinproteinligase

o Mitglied des Proteasomenkomplexes, der Proteine degradiert

o UBE3A ist nur zell- bzw. entwicklungsspezifisch imprinted und wird in Lymphozyten

biparental exprimiert, im Gehirn nur maternal

o Keimbahnmutation bei 75% der familiären Fälle, auch bei sporadischen Fällen

o Elterliche Mosaike möglich oder Mutter Anlageträgerin

Äthiologie Maternale Paternale Imprinting- -fehler UBE3A- andere

Deletion UPD

Mutation

IC-Deletion, Keine IC-

Rearrangement Deletion

Häufigkeit Ca. 70% Ca. 1% Ca. 0,5% Ca. 3,5 % Ca. 5% Ca. 20%

WDrisiko < 1% < 1% < 50% < 1 % 1-50% ?

22


Vorlesungsskript Humangenetik

• Diagnostik

Deletion UPD I.M. UBE3A

Konventionelle Zytogenetik + + - -

FISH + - - -

Methylierungstest + + + -

Sequenzierung

c. Prader Willi-Syndrom = PWS

- - - +

• Merkmale

o Neonatale Hypotonie

o Mäßige geistige Behinderung

o Hypogonadismus

o Hyperphagie und Fettsucht

o Kleinwuchs, kleine Hände und Füße

o Hypopigmentierung

• Ursache: bei 70% der Patienten Deletion 15q11-q13 immer paternal

o Verlust von ca. 5 Mill. Basenpaaren

o Fast immer Neumutation

o Ungleiches Crossing-over in der Meiose

Äthiologie Paternale

Deletion

Maternale

UPD

Imprinting- Fehler Balancierte

Translokat.

IC-Deletion Keine IC-Del.

WS 2008

Häufigkeit Ca. 70% Ca. 29% Ca. 0,1% Ca. 0,8 % (Weltweit 5 Fälle)

WDrisiko < 1% < 1% < 50% < 1 % < 1%

• Diagnostik

Deletion UPD I.M. UBE3A

Konventionelle Zytogenetik - - - -

FISH + - - -

Methylierungstest + + + -

Sequenzierung - - - +

d. Beckwith-Wiedemann-Syndrom

• Bei 3 oder mehr der folgenden Kriterien

o Makrosomie, -glossie

o Viszeromegalie, Bauchwanddefekt:

Omphalozele,

Nabelhernie, Diastasis recti

o Hemihyperplasie

o Embryonale Tumore

o Adrenokortikale Zytomegalie

o Ohrbesonderheiten

o Nierenabnormalitäten

o Neonatale Hypoglykämie

o Gaumenspalten

o Positive Familienanamnese

• Domäne 1: DMR 1 (differentially methylated region) enthält H19 und IGF2, liegt näher am

Telomer

Domäne 2: DMR 2 enthält KCNQ1, CDKN1C, KCNQ1OT1, liegt näher am Zentromer

11) Kopplung und Zwillinge

a. Begriffe

• Monogene Erkrankungen: Mutation in einem Gen � dominant oder rezessiv

• Positionsklonierung: Familien � Lokalisation � Klonierung � Gene � Mutation

Genkartierung Gen-Identifikatoin

• Kopplung besteht zwischen Loci; Kopplungsanalyse: z.B. mit Mikrosatelliten

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Vorlesungsskript Humangenetik

WS 2008

• Assoziation zwischen Allelen (an gekoppelten Loci)

o Studiendesign: Trio (Transmission disequilibrium test (TDT), Fall-Kontroll-Studien

o Kausaler Zusammenhang (Risikofaktoren)

o Kopplungsgleichgewicht (Mitfahrer)

o Populationsschichtung oder –stratifikation

o Typ I Fehler: Problem der multiplen Testung, unabhängig Replikation erforderlich

o Funktionelle Validierung erforderlich

• SNP = Single nucleotide Polymorphism

o Häufig – 1SNP pro 800bp, evolutionär stabil, manchmal krankheitsverursachend

o Ca. 10 Mill. SNPs im menschlichen Genom davon etwa 3 Mill. häufig/bekannt

o Geeignet als genetischer Marker, leicht detektierbar mit Hilfe von Arrays

o Geeignet für Assoziationsstudien

o Genotypisierung mittels TAQMAN-Technik

• Linkage Disequilibrium (LD) = Kopplungsgleichgewicht: blockartiges Muster im menschlichen

Genom

• Genetische Karten: Beobachtung von Rekombinationsereignissen

• Lod-Score

o Logarithmus des odds-ratio, statistisches Maß für Kopplung

o Wahrscheinlichkeit dass Kopplung vorliegt geteilt durch die Wahrscheinlichkeit, dass keine

Kopplung vorliegt

o Lodscore >3 Annahme von Kopplung, Lodscore < -2 Ausschluss von Kopplung

• Blutsverwandtschaft (Konsanguinität) und Identity by descent (IBD = Kopplung)

Verwandtschaftkoeffizient R = (1/2)^5 *4 = 1/8 = 12,5%

• Homozygositätskartierung und gekoppelter Marker

Abb.

b. MOPD II = Microcephalic Osteodysplastic Primordial Dwarfism Type

• PCNT-Mutation

• Folgen: 6/26 milde bis schwere geistige Behinderung, 10/26 Moyamoya, Hirninfarkt/-blutung

• Todesursachen: Kariomyopathie, Diabetes, Dyslipidämie, Subarachnoidalblutung

c. Abstammungsuntersuchung (Vaterschaftstest)

• 9-15 verschiedene hochpolymorphe Marker (ungekoppelt)

• 3 Inkompatibilitäten = Ausschluss biologischer Vaterschaft

• Bei Kompatibilität: Wahrscheinlichkeit, dass ein anderer Mann aus der Bevölkerung zufällig in

Frage kommt

d. Zwillinge

• Entstehungsmöglichkeiten

Tag der Spaltung 2.-4. Tag 4./5.-7. Tag 7.-13. Tag

Stadium der

2-4 Zellstadium Morula Stadium Ammnion voll

Entwicklung

ausgebildet

Plazenta doppelt einfach einfach

Chorion doppelt einfach einfach

Amnion doppelt doppelt einfach

Anteil Ca. 30% Ca. 70% Ca. 2 %

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Vorlesungsskript Humangenetik

• Zwillingsübereinstimmung mit verschiedenen Vererbungsmöglichkeiten

WS 2008

Monozytogene Zwillinge Dizytogene Zwillinge

Autosomal dominant 100% 50%

Autosomal rezessiv 100% 25%

Multifaktorielles Erbe mit

Umwelteinflüssen

40-60% 4-8%

• Komplexe Erkrankungen und ihr Konkordanz-/Übereinstimmungsraten in Zwillingsstudien

Phänotyp MZ DZ MZ/DZ

Atopie 50 4,4 11

Klumpfuß 23 2,3 10

Neurodermitis 77 15 5,1

Psoriasis 61 13 4,7

Tuberkulose 52 22 2,3

o Diabetes, Bluthochdruck, Epilepsie, Asthma, Neurodermitis, Multiple Sklerose,

Schizophrenie, manisch depressive Erkrankung, Autismus, Sarkoidose, entzündliche

Darmerkrankung, …

o Lambda sibs Λs

� Risiko für Geschwister

� Ausmaß der familiären Häufung

� Λs =Frequenz bei Geschwistern/allgemeines Risiko (= Bevölkerungsfrequenz)

o Hypothesen zur Ursache komplexer Erkrankungen

� Common disease – common variant: für häufige Erkrankungen häufige Allele an einer

begrenzten Zahl von Genorten prädisponieren

� Erhebliche Lokusheterogenität und starke allelische Heterogenität

o Statistische Analysen bei Kopplungsanalysen

� Parametrische Methoden:

- Model spezifiziert, erhöhte Power

- größere Stammbäume

� Nicht-parametrische Methoden:

- modelfrei, robust, geringe Power

- Allel-sharing, Geschwisterpaar-Analyse: Suche nach genetischer Konkordanz bei

phänotypisch konkordanten Geschwistern; erwartetes Allel-Sharing für

Wahrscheinlichkeit, dass Geschwister kein, ein oder zwei Allele gemeinsam erben

= ¼ : 1/2 : ¼

o Genetische Faktoren komplexer Erkrankungen sind meist klein

� Betreffen selten die kodierende Sequenz

� Betreffen meist die Genexpression

� Betreffen das Spektrum der physiologischen Funktion

� Stehen unter Selektion

� Keine Effekte = schwer nachzuweisen

o Validierte genetische Risikofaktoren für Herzinfarkt

Gen Produkt RR Bemerkung

ALOX5AP 5-Lipoxygenase activating protein 2 Island

MHC2TA MHC II transcriptor 1,3

TNFSF4 OX 40 ligand 1,3 Frauen

0,9

LTA4H Leukotriene A 4 Hydrolase 1,2

6

Männer

Europäer

Afroamerikaner

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Vorlesungsskript Humangenetik

WS 2008

o Gene in denen Mutationen zu erhöhten Risiken für multifaktoriell erbliche Krankheiten

führen

• Genetik versus Umwelt – Daten aus einer Adoptionsstudie

Schizophrenie in biologischer

Familie = Genetik

Schizophrenie Adoptivperson 15,8% 1,8%

Nichtschizophrenie Adoptivperson

(Kontrolle)

e. Psoriasis

2,1% 1,7%

• Chronisch entzündliche Hauterkrankung

• 2-3% der kaukasischen Bevölkerung

• 40% positive Familienanamnese

• 70% Konkordanz bei MZ

• Nachweis: nicht parametrische Analyse mit Genehunter + (Kopplungsanalyse)

• PSORS6 auf Chromosom 19

12) Fetopathien

a. Teratogene Faktoren

Schizophrenie in Adoptivfamilie

= Umwelt

• Contergan – Thalidomid

o Hersteller: Chemie Grünethal, 1957-61; Medikament gegen Übelkeit, Schlaflosigkeit, am

wirksamsten gegen Lepra; völlig sicher, auch für Kinder geeignet; Teratogenität durch

Versuche an Affen ausgeschlossen

o Embryopathie (heute Brasilien wegen Einsatz gegen Lepra)

� 35. Tag: Anotie, Facialisparese

� 38.-40. Tag: Phokomelie (53% Arme, 25% Arme und Beine, 11% Ohren…)

� 41.-45. Tag: innere Organe

� 44.-47. Tag: Herz

� 47.-48. Tag: Triphalangie der Daumen und Analstenose

� Später keine Fehlbildungen, geistige Entwicklung normal

• Arzneimittel mit teratogenem Potential

o ACE-Hemmstoffe Anurie

o Androgene Virilisierung

o Antimetabolite multiple Fehlbildungen

o Kumarinderivate Warfarin-Embryopathie

� Ähnlich der Chrondodysplasia punctata

� Verkürzte Extremitäten, Hypoplastische Nase

� Mikrophthalmie, 1/3 mentale Retardierung, Gehirnfehlbildungen

� Totgeburten, Blutungen

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Vorlesungsskript Humangenetik

o Lithium Herz- und Gefäßmissbildungen

o Penicillamin Cutis laxa

o Retinoide multiple Fehlbildungen

o Tetrazykline Gelbfärbung der Milchzähne (>15.SSW)

o Antikonvulsiva Spina bifida, multiple Fehlbildungen

• Umwelt

o Minamata-Krankheit: Methylenquecksilbervergiftung (Fische), Mikrozephalie,

Zerebralparese

o Polychlorierte Biphenyle (PCB): Wachstums- und Entwicklungsretardierung,

Pigmentstörungen

o Hyperthermie: Sauna, heißes Bad >10min � spinale Defekte?

WS 2008

• Ionisierende Strahlung

o Atombombenabwürfe: Mikrozephalie, Retardierung v.a. 20 Zigaretten/Tag

Spontanabort 30 70

Plazenta prävia 25 92

Vorzeitige Lösung 23 86

Frühgeburt 36 47

Perinatale Mortalität 10 100

Gewicht < 2500g 52 130

b. Infekte in der Schwangerschaft

• Rötelnembryopathie (Gregg-Syndrom): Herzfehler, Katarakt, Innenohrschwerhörigkeit

• CMV: Choreoretinitis, Hepatosplenomegalie, Thrombozytopenie, Mikrozephalie

• Toxoplasmose, Syphilis, Herpes, Ringelröteln

13) Tumorgenetik

- Tumorentstehung ist ein genetischer Prozess, der in vielen Schritten erfolgt

- Familiäre Tumoren, Keimbahn-Mutationen, immer auch somatische Mutationen

- Gleiche Veränderungen:

o Tumorsuppressorgene – Verlust der Zellzykluskontrolle

o Onkogenaktivierunger – Wachstumssteigerung

o Gestörte DNA-Reparatur - Mutationssteigerung

a. Transformation einer normal in eine Tumorzelle

• Mutation in etwa 6 Genen in einer Zelle erforderlich; der Organismus besteht aus 10^13 Zellen

• Typische Mutationsrate = 10^-7

• Es gibt Mechanismen, die Tumorentstehung begünstigen

b. Mechanismen der Tumorentstehung

• Mutationen verursachen Zellproliferation, die dann ein Ziel für weitere Mutationen ist

• Mutationen stören Genomstabilität auf DNA- oder chromosom. Niveau � Mutationsrate steigt

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Vorlesungsskript Humangenetik

c. Wachstumsfaktoren

• Kontrolle der Zellteilung

• Typen von Wachstumsfaktoren

• Aktivierung eines Wachstumsfaktor-Rezeptors

• Ras-Proteine als Signalüberträger

• Mechanismen der Onkogen-Aktivierung

d. Proto-Onkogene

• regulieren Zellproliferation

• gain of function Mutation

• Arten

o Wachstumsfaktoren: SIS; INT, HST

o Wachstumsfaktor-Rezeptoren: ERB-B, FMS, KIT, RET

o Proteine mit GTPase Aktivität (intrazelluläre Signaltransduktion): RAS-Familie

o Rezeptor-Tyrosinkinasen: SCR, ABL, YES, FRG, FES

o DNA-bindende Transkriptionsfaktoren: FOS, JUN, ERB-A, MYB, REL, ETS

o Zellzyklusfaktoren: Cyclin D, BCL-2, Telomerase

• Mechanismen der Onkogen-Aktivierung

WS 2008

Mechanismus Onkogen Tumor

Ampflifikation ERBB2 Brust, Ovar, Magen, Lunge, Colon

NMYC Neuroblastom

Punktmutation HRAS Blase, Lunge, Colon, Melanom

KIT GI-Tumore, Mastozytose

Chromosomales Rearrangement > Genfusion BCR-ABL T(9;22)(q34;q11) CML

Translokation in transkriptionel aktiver Region

e. Tumorsuppressorgene

MYC T(8;14), Burkitt Lymphom

• Inhibieren Ereignisse, die zu Tumoren führen

o Überwachung und Regulation des Zellzyklus

o Apoptose von aberranten Zellen

o Überwachung von korrekter Replikation, Reperatur und Segregation von DNA

• Loss of function Mutationen

• Verlust der Heterozygotie im Tumor: LOH-Loss of Heterozygosity mit Sonde für Tumorprädispositionierendes

Gen

• Somatische und germinale Mutation

f. Retinoblastom (1:3-25.000)

• Familiäre Tumorerkrankung, autosomal dominant

• 90% innerhalb der ersten 3 Jahre

• Punktmutation oder Deletion im RB1-Gen

g. Li-Fraumeni-Syndrom

• Familiäre multiple Tumore

• Mutation im p53 Gen

• Modell der Funktion des p53Gens

h. Kolonkarzinom

• Äthiologie: sporadisch ~ 80%, familiär ~20%

• HNPCC = Lynch-Syndrom

o 5-6% der familiären Kolonkarzinome

o Uterus, Ovar, Magen, Dünndarm, Urintrakt

o 80% mutationspositiv in den Mismatchrepair-Genen MLH1, MSH2/6

(Mikrosatelliteninstabilität, Immunhistochemie)

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Vorlesungsskript Humangenetik

o Diagnostik

� Nachweis der Mikrosatelliteninstabilität im Tumor

� Sequenzierung der Mismatch-Repair-Gene

o Amsterdam und Bethesda Kriterien zur Klassifizierung

WS 2008

• FAP = familiäre adenomatöse Polyposis coli

o ~2% der familiären Kolonkarzinome

o Mutation im APC-Gen auf Chromosom 5q autosomal dominant bei > 95%, MUTYH-

Genmutation autosomal rezessiv bei 100 kolorektale adenomatöse Polypen oder < 100 Polypen aber

erstgradiger Verwandter mit FAP (Weichteiltumore, Desmoidtumore, CHRPE,

Zahnanomalien)

o APC im Wnt-Signalweg

Abb.

In Abwesenheit von Wnt wird β-Catenin vom Axin Komplex abgebaut.

Bei Bindung von Wnt an Rezeptor (frizzled) oder durch APC Mutationen wird der

β-Catenin-Abbau blockiert.

Β-Catenin gelangt so vermehrt in den Zellkern und aktiviert die Zielgene von

Wnt.

• Mehrschnittmodell der Tumorgenese nach Vogelstein

Abb.

• Kolonkarzinom-Risiko

o FAP bis 50.Lj. 93%

o HNPCC: Kolon 80%, Dünndarm 80%, Uterus 42% (MLH1)/60% (MSH2)

• Andere Kolonkarzinom-Syndrom

o Turcot-Syndrom (Polyposis + ZNS-CA): 2/3 APC-Gen, 1/3Mismatchrepairgene

o Peutz-Jeghers Syndrom (Hamartome): STK11Gen

o Familiäre Juvenile Polyposis (4-14 Jahre): SMAD4Gen

o Morbus Cowden und Bannayan-Zonana-Syndrom: PTEN-Gen

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