Ознакомительная версия. Доступно 22 страниц из 107
без каких-либо затруднений на протяжении всей жизни большинства людей, но по плохо изученным причинам у пожилых людей он может начать склеиваться в токсичную форму, образуя большие бляшки, окруженные мертвыми или умирающими клетками мозга.
Генетики также указывают на важность APP, PSEN1 и PSEN2, так как примерно в 5 % случаев симптомы болезни Альцгеймера проявляются в возрасте до шестидесяти пяти лет. Раннее начало этого заболевания вызывается доминантными мутациями в генах APP, PSEN1 или PSEN2, которые приводят к усиленной выработке бета-амилоида, изменению активности гамма-секретазы или изменению бета-амилоида таким образом, что он становится более токсичным. Большинство мутаций, вызывающих раннее начало болезни Альцгеймера, происходит в PSEN1. В настоящее время известно около 200 таких мутаций. Фильм «Все еще Элис», снятый по одноименному роману, рассказывает историю Элис Хауленд (собирательный образ), профессора лингвистики Колумбийского университета в Нью-Йорке, у которой в возрасте пятидесяти лет было диагностировано раннее начало болезни Альцгеймера из-за доминантной мутации PSEN1. Из трех детей Элис двое решили пройти генетический тест, чтобы выяснить, носители ли они этой мутации и, следовательно, могут ли заболеть. Один тест оказался положительным, а другой отрицательным. Еще одна дочь Элис не захотела ничего узнавать и отказалась от теста.
Точно так же, как болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера — это заболевание, связанное со склеиванием белков, при котором белки, которые ранее вели себя нормально, начинают слипаться и становятся токсичными. Симптомы заболевания зависят от того, где образуются агрегаты и, следовательно, какие виды клеток они повреждают. Например, потеря мозговых клеток, контролирующих мышцы, приводит к болезни Паркинсона. Болезнь Альцгеймера начинается с повреждения гиппокампа, ответственного за кратковременную память. Затем повреждение распространяется на соседние области, которые отвечают за характеристики личности, проявление эмоций и владение языком. Если мутация превращает белок в токсичный, как при раннем начале болезни Альцгеймера и Хантингтона, то она доминантна.
Рассмотренные выше пути, которыми изменения в ДНК вызывают заболевание, можно назвать прямолинейными: они либо доминантны (болезнь Хантингтона), либо рецессивны (муковисцидоз), либо связаны с полом, когда мутантный ген находится в Х-хромосоме и поэтому проявляется только у мужчин (как при гемофилии). Однако последствия большинства изменений последовательности в ДНК гораздо сложнее. Некоторые люди могут не заболеть, даже если они носители мутации, которая может вызвать болезнь. Например, известно, что сотни мутаций в гене BRCA1 повышают риск развития рака молочной железы или яичников[425]. Теперь мы можем проводить скрининг на наличие мутаций BRCA1, чтобы женщины с повышенным риском развития рака молочной железы могли пройти профилактическую мастэктомию. Однако мутации BRCA1 отличаются от экспансий CAG в хантингтине тем, что вероятность заболеть раком молочной железы к семидесяти годам, если у вас есть мутация BRCA1, составляет всего около 60 %, тогда как при мутантном хантингтине она увеличивается до 100 %. Таким образом многие носители никогда не заболеют раком молочной железы. Это явление называется неполной пенетрантностью, когда не каждый человек с токсичной мутацией на самом деле заболевает. То же самое справедливо в отношении многих других мутаций.
При таких заболеваниях, как болезнь Хантингтона, гемофилия и муковисцидоз, заболевание напрямую вызывается мутацией в одном гене. Однако большинство заболеваний многофакторные, когда на вероятность заболеть влияют вариации во многих генах, а также образ жизни и факторы окружающей среды. То есть такие заболевания, как болезни сердца, шизофрения, рак и диабет второго типа, как правило, носят наследственный характер, но разобраться, как именно несколько SNP связаны с каждым заболеванием, непросто. Так что наследование тех же проблем со здоровьем, что и у ваших родителей, ни в коем случае не гарантировано.
Болезнь Альцгеймера — пример как простого, так и многофакторного генетического заболевания. Известно, что около 5 % случаев болезни Альцгеймера диагностируются у людей моложе шестидесяти или шестидесяти пяти лет, как в случае Августы Д. Раннее начало болезни Альцгеймера вызывается доминантными мутациями в PSEN1, PSEN2 или APP. Однако подавляющее большинство случаев болезни Альцгеймера начинаются в возрасте старше шестидесяти пяти лет, при этом вероятность заболевания неуклонно возрастает с возрастом. Такие пациенты имеют нормальные гены APP, PSEN1 или PSEN2. Существуют генетические связи со многими другими генами, влияющими на позднее начало болезни Альцгеймера. В этих генах нет SNP, которые дают 100-процентную вероятность заболеть, — скорее существует множество SNP, которые влияют на вероятность заболевания. Например, мутация в гене CLU на 16 % повышает вероятность позднего развития болезни Альцгеймера. Результаты МРТ показали, что изменения в CLU влияют на белое вещество головного мозга, которое передает нервные импульсы между нейронами[426], что объясняет его связь с болезнью Альцгеймера.
Наиболее важные SNP для позднего начала болезни Альцгеймера находятся в гене APOE в хромосоме 19, причем вариант ε4 является особенно проблематичным. Наличие обоих ваших генов APOE в качестве ε4 существенно увеличивает ваши шансы заболеть болезнью Альцгеймера, и она, вероятно, начнется в более молодом возрасте[427]. При этом действие APOE ε4 значительно, но не абсолютно: большинство людей с вариантом ε4 не заболевают болезнью Альцгеймера. Таким образом, болезнь Альцгеймера с поздним началом полигенна — на нее влияют вариации во многих генах.
Если вариант APOE ε4 настолько вреден, что приводит к болезни Альцгеймера, то почему он так распространен? Разве естественный отбор не должен был удалить его из нашей ДНК? Один из аргументов заключается в том, что генетические варианты, влияющие только на пожилых людей, не влияют на репродуктивные функции, и у носителей уже будут дети до того, как проявятся вредные последствия APOE ε4. Однако все не так просто. Люди с APOE ε4 с большей вероятностью будут ухаживать за родителями или бабушками и дедушками, поскольку их родственники также с большей вероятностью будут носителями APOE ε4. Следовательно, наличие APOE ε4 может ухудшить физическое здоровье в более молодом возрасте, поскольку опекунство бывает очень обременительным. В качестве альтернативы APOE ε4 может иметь некоторые благоприятные эффекты, которые противодействуют развитию болезни Альцгеймера. В исследованиях изучалось, как SNP APOE коррелирует с сердечно-сосудистой системой, репродукцией, развитием плода, последствиями черепно-мозговой травмы, структурой и функциями мозга. В целом, хотя ε4 явно негативно влияет на тонус организма в пожилом возрасте, он вполне может быть полезен для плода, младенца или молодежи[428]. Поэтому и сохраняется вариант ε4.
Если посмотреть примерно на двадцать наиболее важных SNP, которые, как было обнаружено, влияют на вероятность развития болезни Альцгеймера, можно довольно точно прогнозировать, появится ли эта болезнь, и если да, то в каком возрасте. Хотели бы вы это узнать, учитывая, что болезнь Альцгеймера — это чудовищная смертельная болезнь, от которой нет лечения? Если вы подвержены высокому риску, вы можете
Ознакомительная версия. Доступно 22 страниц из 107
