书城科普读物探究式科普丛书-生命的基因密码:遗传
49517800000016

第16章 难以想象——遗传疾病(1)

第一节遗传疾病的概述

在本书的第一节中我们就已经介绍过遗传,一般体现为父代与子代之间的相似,如子女的相貌、体型等与父母的一般都极为相似。

例如父母身高对子女身高的影响,子女身高与父母平均身高之间的遗传度为0.75,即人的高度有75%的可能性取决于遗传因素,而我们所知道的环境、营养、运动等因素却只占25%。遗传对骨骼发育影响占80%,环境、营养、运动等因素仅占20%。父母体型对子女体型也有重要影响。体型、躯干和四肢的比例受遗传影响较大。例如,无论是在日本东京还是在美国洛杉矶长大的日本儿童,由于生活水平相近,身高都一样,但腿的长度却比身高相等的欧洲儿童的腿短。在同等生活条件下生长的非洲和欧洲儿童的平均身高相近;但非洲儿童的腿均比欧洲儿童的长。由此可见,体型发育明显受种族遗传的影响。此外,体重也往往受到遗传的影响,父母体重正常,他们子女体重超重或肥胖的可能性为7%,单亲超重或肥胖,其子女超重或肥胖的可能性是40%,双亲均超重或肥胖,他们子女超重或肥胖的可能性则高达80%,这充分表明父代对子代的遗传作用。

那么,这些和我们要介绍的遗传病有什么关系呢?

我们知道,疾病是环境因素(外因)和机体(内因)相互作用而形成的一种特殊的生命过程,伴有组织器官形态、代谢和(或)功能的改变。遗传因素是构成内因的主要因素。可以认为,任何疾病的发生都是环境因素与遗传因素相互作用的结果,但具体是怎样引发疾病,还要对环境因素与遗传因素作用具体分析,大致可以分为以下三种情况:一是环境因素起主要作用的疾病;二是遗传因素起主导作用的疾病;三是环境因素与遗传因素都很重要,二者相互作用。遗传因素提供了产生疾病的必要的遗传背景,环境因素促使疾病表现出相应的症状和体征。但三种情况之间并无严格的界限,例如维生素C缺乏症(坏血病)是环境因素起主导作用的疾病。这是因为人类普遍缺乏体内合成维生素C必需的古洛酸糖内酯氧化酶,所以必需外源性维生素C,因此维生素C缺乏症也可看成是此酶遗传性缺乏所引起的结果。对于任何疾病的表现而言,都是基因因素与环境因素相互作用的结果,遗传因素起主导作用的疾病,也都有环境因素参与的结果。如果是由遗传因素起主要作用而引起的疾病,通常被认为是遗传病。

遗传病是遗传性疾病的简称,是指生殖细胞或受精卵的遗传物质包括基因和染色体,在数量、结构或功能上发生改变,包括基因突变或染色体畸变,并引起上代向下代传递者,称为遗传性疾病。

遗传病有三个特点:一是垂直传递。遗传病不同于传染病的水平传递,而是具有上代往下代传递的特点,但不是每个遗传病的家系中都可有这一现象,因为有的患者是首次突变产生的病例,是家系中的首例;有些遗传病特别是染色体异常的患者,由于活不到生育年龄或不育,也就看不到垂直传递的现象。二是有遗传物质的变异(主要是指基因、染色体的突变或染色体畸变),是为遗传病的物质基础。三是必须是生殖细胞或受精卵的遗传物质发生改变,才有可能遗传到下一代。

如果人在遭受电离辐射后可能产生放射病,此时,皮肤细胞、骨髓细胞等体细胞的遗传物质会发生改变,但放射病不能传给下一代。所以必须说明是生殖细胞或受精卵中的遗传物质发生改变,如果体细胞遗传物质突变传给了体细胞的子细胞,这种情况可以认为是一种体细胞遗传病,因此可以将肿瘤看成是一种体细胞遗传病。

人体生殖细胞或受精卵的细胞核中,均含有由脱氧核糖核酸(DNA)构成的基因及染色体,决定胎儿的发育成长。当基因和染色体不正常时,就可能发生遗传疾病。引发遗传疾病的变异基因和染色体可能有三种情况:基因有缺陷;染色体的数目和形状异常;多个基因同时发生异常。由基因和染色体异常而引起的遗传病有:一是显性遗传疾病;二是隐性遗传疾病;三是突变与X染色体有关的遗传疾病。

第二节遗传疾病的分类

1.单基因遗传病

(1)常染色体显性遗传疾病

常染色体显性遗传病是位于常染色体上的显性致病基因引起的,由于它的特别性,所以常常具有以下特点:

①只要体内有一个致病基因存在,就会发病。双亲当中有一个是患者,就会遗传给他们的子女,子女中半数可能发病。若双亲都是患者,其子女有2/3可能发病(患者均为杂合体),若患者为致病基因的纯合体,子女便会全部发病。

②此病与性别无关,男女发病的机会均等。

③在一个患者的家族中,可以连续几代出现此病患者。但有时因内外环境的改变,致病基因的作用不一定表现(外显不全),一些本应发病的患者可以成为表型正常的致病基因携带者,而他们的子女仍有1/2的可能发病,出现隔代遗传。

④无病的子女与正常人结婚,其后代一般不再有此病。

常染色体的遗传病主要有以下几种类型:

家族性高脂蛋白血症

血浆中一种或多种脂蛋白异常的现象所引起的疾病即为高脂蛋白血症。高脂蛋白血症有原发性和继发性两类,原发性患者多为遗传的。高脂蛋白血症在生物化学上可分5型,分别为:Ⅰ型,高乳糜微粒血症;Ⅱ型,高β脂蛋白血症;Ⅲ型,宽β型高脂蛋白血症;Ⅳ型,高前β脂蛋白血症;Ⅴ型,高前β脂蛋白及乳糜微粒血症。

家族性高胆固醇血症

其中Ⅱ型及Ⅲ型与冠状动脉粥样硬化性心脏病关系最密切。

高脂蛋白血症Ⅱ型患者的生化特点是血浆中β脂蛋白大量增加,胆固醇和磷脂也增加,甘油三脂正常或微增。这些胆固醇和脂质在动脉管内沉着,内膜呈现局限性增厚,形成斑块,然后发生崩溃,形成溃疡和软化,分解出一种黄色粥样物质,故称“粥样硬化”。

此后有纤维组织增生,并可有钙质沉着,或发生局部血栓形成,内膜凹凸不平,管腔狭窄,使管壁硬化。若硬化发生于大动脉,对血液供应不会产生影响;若发生于中型动脉(如冠状动脉、脑动脉、肾动脉等),则引起相应脏器供血不足,甚至发生梗阻。所以高脂蛋白血症Ⅱ型的最危险并发症是早发的冠状动脉粥样硬化,常并发心绞痛与心肌梗死。

马尔芬氏综合征

此病也叫蜘蛛指症。致病基因携带者可在儿童少年期发病,也可在青春期或成年的早、晚期发病。患者一般身材较高,四肢细长,脊柱后侧凸,关节松弛,胸部凹陷或突起,两臂伸开长度大于身高,脚、手大,指(趾)细长,头长;肌肉系统发育较差,皮脂少;眼部有晶体上颞部半脱位,虹膜震颤,近视,自发性视网膜剥离;患者60%~80%有心血管系统疾病,如二尖瓣机能障碍、主动脉瘤、肺动脉中层变性伴发破裂,房室间隔缺损等。美国着名女排选手海曼,身高1.96米,四肢修长,近视。在比赛中因血管瘤破裂而死,最后专家确诊为马尔芬氏综合征。

威尔逊氏综合征

由于基因突变引起患者体内铜代谢障碍所致。致病基因携带者在10岁之前发育一切正常,往往在10~20岁之间突然发作,会出现脑中心退化,肝细胞被纤维组织代替从而造成肝硬化,角膜中间出现色环,眼球震颤,肌张力亢进,尿液中含有大量末端双羧氨基酸的肽和氨基酸残基等。

亨丁顿氏舞蹈病

此病是一种完全符合孟德尔氏遗传的显性遗传病。患者20岁前很少发病,20岁后发病率逐渐增高。发病时,最初表现为情绪波动,随后出现舞蹈性动作,癫痫发作,体力和智力不断减退,进行性痴呆。常于症状出现后的4~20年间死亡。此病有明显的家族遗传史,只要双亲之中有一个是患者,他们的子女中的发病概率至少有1/2。

结肠息肉

此病有明显家族遗传倾向,患者最早可在20岁左右发生恶变,结肠上长有大小不等的肉瘤,引起胃肠出血和腹泻,息肉恶变的可能性较大,需进行结肠切除手术。同此病相类似的另一种肠道遗传病是空肠息肉,患者的早期在口、唇周围及口腔黏膜和手指上会出现色素斑点,到成年就会出现消退的趋势。良性息肉主要分布在空肠,但也偶发在肠道的其他部位,或膀胱及呼吸道,伴有腹部绞痛、胃肠出血和肠套叠等并发症。在儿童期可发病。

阵发性心动过速

此病有明显的家族史,可连续几代遗传。可在任何年龄阶段出现阵发性心动过速,病理多属器质性,也有纯功能性的。

体质性低血压

此病患者往往是一些体质瘦弱的人,女子要比男子多。多数患者无自觉症状,少数有疲倦、健忘、头晕、头痛等。这些症状常因某些疾病或营养不良所致。

椭圆形红细胞增多症

此病是由两个不同位点上的基因各自控制的疾病,患者有50%或更多的红细胞呈椭圆形、卵圆形、香肠形和杆状(正常人最多为10%),这种异形红细胞最早可出现在3~4个月龄婴儿的外周血液循环中。此病患者在儿童少年多无症状表现,但存在不同程度的溶血,而且病人有肝、脾肿大、腹水、黄疸等症状。

肌强直性营养不良

此病的遗传表现为母亲如果有此病,其子女患病的可能性也就越大。有的患者在儿童期发病,而更多的是在成年初期发病。

最常见的症状是颌部和手部肌肉松弛、收缩困难,肌肉萎缩、无力,面容无表情,而且还可发生白内障。男性有额秃,睾丸萎缩;女性则有闭经,痛经和卵巢囊肿。尚可有胃肠道平滑肌功能障碍,部分病人智力衰退甚至痴呆。

先天性肌强直

此病主要症状为普遍性肌强直和肌肥大,多数在出生时或儿童早期即发病,少数至青春期发病。患者肢体僵硬,动作笨拙,静止不动后或在寒冷环境中症状加重,反复运动可暂时减轻症状。坐或站立一段时间后,不能立即吓时,可引起全身肌肉的强直性收缩;跌倒时不能将手伸出撑住地面及时爬起;与人握手后要较长时间才能松开。打喷嚏后,双眼仍紧闭;发笑后,面部表情肌不能及时恢复;温暖的环境能使肌强直减轻。症状严重程度可因人而异,最轻者甚至无自觉主诉,仅在家系调查中发现。个别病人在肌肉多次收缩后症状不见减轻,反而加重,称为反常性肌强直。病人全身肌肉发育良好,常伴肥大。此病预后良好,多数随年龄增长而症状减轻,对寿命并无影响。

周期性麻痹

此病根据致病基因携带者受刺激后机体的血钾水平的不同表现可以分为以下不同种类。一种类型是在激烈运动后长时间休息、食用高碳水化合物、焦急忧虑、遇到寒冷或服用多种药物(包括胰岛素、肾上腺素、乙醇、一些无机物、皮质激素和甘草属植物)等情况下,可促发机体低血钾麻痹。而另一种类型是激烈运动时、服用氯化钾以及使用某些麻醉剂可引起高血钾性麻痹。

胱氨酸尿症

此病主要是由肾小管对胱氨酸、赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸的重吸收发生障碍所致。患者尿中有上述4种氨基酸排出,但无任何症状。

由于胱氨酸易生成六角形结晶,故可发生尿路结石(胱氨酸结石)。

尿路结石可引起尿路感染和绞痛。纯合子患者4种氨基酸排泄量均可增加,杂合子患者胱氨酸和赖氨酸排泄量仅有少量增加。

遗传性球形细胞增多症

此病是一种慢性溶血性贫血,主要特征是黄疸、脾大、红细胞球形改变、脆性增加。新生儿期发病时可有严重贫血和黄疸症状,婴儿期除轻度或中度贫血外往往不会出现其他症状,幼儿及年长儿发病时,其主要症状是轻度黄疸及贫血。如过度劳累、受冷感冒可使黄疸加重,而且还伴有发热、呕吐、腹痛、肝脾压痛、无力、心跳加快、气促,脾脏增大可达肋下2.8厘米,肝脏略有增大。在血液学检查中,可以看见红细胞直径变小,胞体变圆,网织红细胞增高5%~20%,红细胞脆性增高可达0.40%~0.68%,自身溶血试验呈阳性。

常染色体显性遗传病的种类很多,除此之外,比较常见的还有软骨发育不全症、短指畸形、肾性糖尿病、先天性白内障、夜盲症、青光眼、视网膜母细胞瘤、先天性眼睑下垂、多指畸形、多囊肾、遗传性神经性耳聋、过敏性鼻炎、牙齿肥大症、多胎妊娠及尿崩症等。

2.常染色体隐性遗传

常染色体隐性遗传病致病基因在常染色体上,其基因性状是隐性的,也就是说只有纯合子时才显示病状。此种遗传病父母双方均为致病基因携带者,因此往往见于近亲婚配者的子女。子代有1/4的概率患病,子女患病概率均等。许多遗传代谢异常的疾病,属常染色体隐性遗传病。按照“一个基因、一个酶”的概念,这些遗传代谢病的酶或蛋白分子的异常,来自各自编码基因的异常。常见的常染色体隐性遗传病有溶酶体贮积症,如糖原贮积症、脂质贮积症、粘多糖贮积症;合成酶的缺陷如血γ球蛋白缺乏症、白化病;苯丙酮尿症、肝豆状核变性及半乳糖血症等。

由于常染色体隐性遗传病是由位于常染色体上的隐性致病基因所引起的,所以具有以下特点:

一是患者是致病基因的纯合体,虽然其父母不一定发病,但都是致病基因的携带者(杂合体)。

二是患者的兄弟姐妹中,约有1/4的人患病,男女发病的几率均等。

三是家族中不出现连续几代遗传,患者的双亲、远祖及旁系亲属中一般没有同样的病人。

四是近亲结婚时,子代的发病率明显升高。

(1)先天性葡萄糖、半乳糖吸收不良症