Информация

6.3: Спорадические и ненаследственные болезни - Биология

6.3: Спорадические и ненаследственные болезни - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Не все охарактеризованные человеческие черты и заболевания приписываются мутантным аллелям в одном локусе гена. Многие болезни, которые имеют наследственный компонент, имеют более сложные модели наследования из-за (1) участия нескольких генов и / или (2) факторов окружающей среды. С другой стороны, некоторые негенетические заболевания могут казаться наследственными, поскольку они поражают нескольких членов одной семьи, но это происходит из-за того, что члены семьи подвергаются воздействию одних и тех же токсинов или других факторов окружающей среды (например, в своих домах).

Наконец, заболевания с похожими симптомами могут иметь разные причины, некоторые из которых могут быть генетическими, а другие нет. Одним из примеров этого является БАС (боковой амиотрофический склероз); примерно 5-10% случаев наследуются по паттерну БА, в то время как большинство остальных случаев, по-видимому, спорадическийдругими словами, не вызвано мутацией, унаследованной от родителя. Теперь мы знаем, что разные гены или белки поражаются наследственными и спорадическими формами БАС. Физик Стивен Хокинг (рис. ( PageIndex {10} )) и бейсболист Лу Гериг страдали спорадическим БАС.


Гены и зависимости

1 Лаборатория нейрогенетики, Национальный институт злоупотребления алкоголем и алкоголизмом, Национальные институты здравоохранения, Роквилл, Мэриленд, США.

D Goldman

1 Лаборатория нейрогенетики, Национальный институт злоупотребления алкоголем и алкоголизмом, Национальные институты здравоохранения, Роквилл, Мэриленд, США.

Наркомания - это разнообразный набор общих, сложных заболеваний, которые до некоторой степени связаны между собой общими генетическими и этиологическими факторами окружающей среды. Они часто имеют хронический характер с рецидивирующим / ремиттирующим течением. Генетические исследования и другие анализы, проясняющие происхождение зависимости, помогают избавиться от зависимости, что приводит к более быстрому лечению. Знание генетических факторов в этиологии и реакции на лечение может позволить индивидуализировать профилактику и лечение, а также идентифицировать новые терапевтические цели.

Зависимости - это хронические рецидивирующие психические расстройства, характеризующиеся компульсивным и неконтролируемым употреблением наркотиков или действий с дезадаптивными и деструктивными последствиями. Хотя использование вызывающих привыкание агентов носит волевой характер, зависимость приводит к потере волевого контроля. Употребление и злоупотребление законными и незаконными психоактивными веществами является приоритетом общественного здравоохранения во всем мире, и его последствия простираются от уровня отдельного человека до семьи, сообщества и общества. Всемирная организация здравоохранения в своем Докладе о состоянии алкоголя в мире за 2004 год (http://www.who.int/substance_abuse/publications/global_status_report_2004_overview.pdf) подсчитала, что 2 миллиарда человек потребляют алкогольные напитки, и 76,3 миллиона из них употребляют алкоголь. беспорядок. Во всем мире насчитывается 1,3 миллиарда потребителей табака (http://www.who.int/substance_abuse/facts/global_burden/en/index.html). По оценкам Организации Объединенных Наций, в конце 1990-х годов около 185 миллионов человек во всем мире - 4,3% людей в возрасте 15 лет и старше - употребляли запрещенные наркотики (http://www.unodc.org/unodc/en/data-and- анализ / WDR.html).

Зависимость характеризуют три явления: тяга (озабоченность / ожидание), переедание / интоксикация и абстиненция / отрицательный аффект. 1 Импульсивность и положительное подкрепление часто преобладают на первых стадиях, стимулируя мотивацию к поиску наркотиков, а компульсивность и отрицательное подкрепление преобладают на конечных стадиях цикла зависимости. Лекарственные средства, вызывающие привыкание, вызывают адаптивные изменения в экспрессии генов в областях вознаграждения мозга, включая полосатое тело, 2, представляя механизм толерантности и формирования привычки с тягой и негативным воздействием, которые сохраняются долгое время после прекращения употребления. Эти нейроадаптивные изменения являются ключевыми элементами рецидива. Когда человек становится зависимым, его клинические возможности становятся нецелевыми и эффективны лишь частично. В какой степени процессы, связанные с началом и поддержанием употребления наркотиков, подвержены влиянию унаследованных вариаций, чтобы можно было разработать новые методы лечения и профилактические стратегии, более ориентированные на отдельных людей?


Симптомы и причины

Какие виды круглых червей, их причина, как они передаются и их симптомы?

  • Аскаридоз
    • Как передается: В основном передается при плохой гигиене. Обычно он содержится в человеческих фекалиях и передается из рук в рот.
    • Симптомы: Никаких симптомов, живые черви в стуле, хрипы, кашель, лихорадка, сильная боль в животе, рвота, беспокойство, нарушение сна.
    • Как передается: Анкилостомы передаются на землю с фекалиями человека. Передается при ходьбе босиком по загрязненной почве.
    • Симптомы: Диарея, едва заметная боль в животе, кишечные спазмы, колики, тошнота и тяжелая анемия. У людей с хорошим здоровьем могут вообще отсутствовать какие-либо симптомы.
    • Как передается: Обнаруженная в толстой и прямой кишке инфекция острицы развивается из яйца остриц. Он передается, когда самка остриц откладывает яйца в задний проход и вокруг него. Когда вы касаетесь яиц пальцами, яйца попадают в ваш рот и попадают в кишечник. Эти яйца также могут цепляться за постельное белье, одежду, игрушки, дверные ручки, мебель и смесители на срок до двух недель. Острица - самая распространенная из всех паразитарных инфекций аскариды.
    • Симптомы: Симптомы отсутствуют до очень легких симптомов. Зуд вокруг ануса или влагалища может усилиться после откладки яиц.
    • Как передается: Стронгилоидоз встречается в тропических, субтропических и умеренных регионах. Он приобретается при прямом контакте с зараженной почвой. Он проникает через кожу человека, а затем попадает в кишечник.
    • Симптомы: Симптомы отсутствуют до очень легких симптомов. Умеренные инфекции могут вызывать жжение в животе, тошноту, рвоту и чередование диареи и запора. Тяжелые инфекции включают анемию, потерю веса и хроническую диарею.
    • Как передается: В отличие от других видов круглых червей, трихинеллез не является кишечной инфекцией. Это инфекция, поражающая мышечные волокна. Это вызвано недоваренной колбасой, свининой, кониной, моржем и медвежьим мясом и вызывает серьезные проблемы с мышечными волокнами. Он передается через потребление этого мяса.
    • Симптомы: Симптомы отсутствуют до очень легких симптомов. Симптомами инфекции желудка являются диарея, спазмы в животе и усталость. Когда личинки попадают в мышечные волокна, вы можете почувствовать боли в мышцах, высокую температуру, отек глаз и лица, инфекцию глаз и сыпь.
    • Как передается: Власоглав передается при контакте с ним на руках, при употреблении в пищу соприкасающейся с ним пищи или при выращивании на загрязненной им почве. Это третий по распространенности аскарид, поражающий людей.
    • Симптомы: Обычно симптомы отсутствуют. Хотя тяжелые инфекции могут вызывать спорадические боли в животе, кровавый стул, диарею и потерю веса.

    Аскариды заразны?

    да. Круглые черви заразны при контакте с инфицированным стулом людей или животных. Аскариды также могут заразиться при контакте с инфицированными поверхностями (обычно с почвой и грязью).

    Можно ли заразиться круглыми червями от домашних и других животных?

    да. Если у вашего питомца круглые черви, вы можете контактировать с яйцами или личинками в их фекалиях. Яйца и личинки могут выжить в самых разных средах. Зараженный питомец может быстро распространить болезнь на большой площади. Поговорите со своим ветеринаром о том, как защитить себя и своего питомца от круглых червей.


    Фасцикуляции также могут быть обнаружены у лиц без неврологических заболеваний. В 1963 году Рид и Курланд предупредили, что наличие фасцикуляций не обязательно является прелюдией к началу прогрессирующего и смертельного заболевания из-за поражения нижних мотонейронов. 8 С тех пор несколько авторов исследовали эту тему, определив доброкачественный фасцикуляционный синдром (BFS), который чаще всего поражает молодых медицинских работников 9,10, у которых в некоторых случаях уже развилась одышка. 11 В недавно опубликованном интересном проспективном исследовании в Австралии изучались случаи, когда 20 врачей (20 последовательных случаев) жаловались на фасцикуляции. 9 Четырнадцать из них были очень обеспокоены диагнозом БАС. В основном фасцикуляции находились в нижних конечностях с нормальной мышечной силой. В электрофизиологическом исследовании потенциалы фасцикуляций были простого типа, моторная проводимость была нормальной, никаких признаков денервации или нейрогенных изменений моторных единиц не было.

    Эти авторы, в согласии с другими, пришли к выводу, что физические упражнения, стресс, усталость и злоупотребление кофеином могут ускорить или усугубить эту картину. Среди других шести человек в выборке пять пациентов проявили синдром спазма-фасцикуляции (синдром Денни-Брауна) и только один страдал от БАС.

    Некоторые авторы заявляют, что для установления клинического диагноза BFS необходимо минимум пять лет из-за эволюции, в некоторых случаях, болезни двигательных нейронов. 12–14

    Работа Фермонта и другие. 15 сообщили о распространенности и распределении фасцикуляций у здоровых взрослых. Потенциалы изучены с помощью ультразвука у 58 человек из разных возрастных групп. Субъекты также были опрошены с помощью анкет об обострении употребления кофеина и физической активности. Из общей выборки у 43% были фасцикуляции, особенно в отводящей мышце большого пальца стопы. В нижних конечностях фасцикуляции обнаруживались редко. У пожилых людей было больше фасцикуляций, чем у молодых. Авторы отметили, что некоторые физические нагрузки, когда они очень интенсивны, могут усугубить симптомы в нижних конечностях.


    Материалы и методы

    Антитела.

    Антикатепсин D, анти-c-Jun и анти-Egr-1 были из Санта-Крус, анти-Iba-1 были из Wako, анти-CD44 были из Cell Signaling, антивиментин был из Dako, анти-GAPDH, антидесмоплакин, анти-HMOX-1, анти-Prdx6, анти-ALDH1A1 и анти-IGF1 были получены от Abcam. Белок анти-теплового шока 27 (hsp27) был от Novus, антикластерин был от Chemicon, антицистатин C был от Upstate, а анти-α-актин был от Sigma.

    Человеческие случаи.

    Ткань мозга была получена из банка мозга Института невропатологии (HUB-ICO-IDIBELL Biobank) в соответствии с соответствующими рекомендациями местных комитетов по этике. Все процедуры с участием людей соответствовали Хельсинкской декларации 1964 года и более поздним поправкам к ней или сопоставимым этическим стандартам. Невропатологическое обследование и характеризация проводились в каждом случае на образцах, залитых парафином. Подробная невропатология, воспалительный профиль и демография когорты описаны в других источниках (58, 59). В контрольных образцах не было выявлено никаких инфекционных, метаболических или опухолевых заболеваний. Никакой корреляции между посмертной задержкой или временем хранения образца и уровнями анализируемых белков и мРНК не наблюдалось. Были использованы случаи, соответствующие возрасту и полу. Для анализа qPCR, 12 контрольных образцов (п = 12, 6 мужчин / 6 женщин), соответствующих лицам среднего возраста 65 ± 9 лет и 12 выборкам посмертных sCJD (п = 12,7 мужчин / 5 женщин) от пациентов подтипа болезни MM1 со средним возрастом 66 ± 8 лет. Для вестерн-блоттинга 6 контролей (п = 6, 3 мужчины / 3 женщины, средний возраст 63 ± 11 лет) и 6 посмертных sCJD MM1 (п = 6, 4 мужчины / 2 женщины, средний возраст 65 ± 9 лет).

    Модель мышей sCJD – tg340-PRNP129 мм

    Мышиную линию tg340, экспрессирующую примерно 4-кратный уровень человеческого PrP MM129 (Met по кодону 129) на фоне нулевого PrP мыши, получали, как описано ранее (60). Контрольные или посмертные ткани головного мозга (10% [вес / объем] гомогенатов) подтипа MM1 пациента с sCJD были инокулированы мышам в возрасте 6-10 недель в правую теменную долю с использованием одноразовой иглы для подкожных инъекций 25 калибра. За мышами наблюдали ежедневно, а их неврологический статус оценивали еженедельно. Животных умерщвляли на пресимптоматической (120 dpi) и симптоматической (180 dpi) стадиях. Время выживания рассчитывали и выражали как среднее значение дня выживания после инокуляции для всех мышей, получивших положительный результат по PrP Sc. Степень инфицирования определяли как долю мышей, получивших положительный результат по PrP Sc, от всех инокулированных мышей. Все эксперименты на животных проводились в соответствии с национальными стандартами Франции и Директивой Совета Европейского сообщества 86/609 / EEC. Протокол эксперимента был одобрен комитетом по этике Национального института агрономических исследований Тулузы / Национальной ветеринарной школы Тулузы. Для анализа РНК-seq и qPCR для иммуноблоттинга использовали 4 животных на группу и временную точку, анализировали образцы от 3 до 4 животных на группу и временную точку.

    Очистка РНК.

    РНК очищали с использованием набора для выделения РНК miRVANA, следуя протоколу производителя. РНК обрабатывали набором ДНКаз (Qiagen) в течение 15 мин для устранения загрязнения геномной ДНК. Целостность РНК оценивали по соответствующему номеру целостности РНК (значение RIN), определяемому с помощью биоанализатора Agilent 2100 (Agilent).

    РНК-Seq и дифференциальный анализ экспрессии генов.

    Библиотеки готовили с использованием набора TruSeq RNA Sample Preparation v2 (Illumina). Качество библиотеки оценивали с помощью биоанализатора Agilent 2100 и набора Qubit dsDNA HS Assay Kit. Секвенирование РНК выполняли, как описано в ссылке. 61. Все исходные данные о РНК-seq были депонированы в Omnibus по экспрессии генов Национального центра биотехнологической информации, номер доступа GEO. GSE90977. Вкратце, данные RNA-seq были подвергнуты внутреннему процессу контроля качества. Качество считывания оценивалось с помощью FastQC (v0.10.1) для выявления циклов секвенирования с низким средним качеством, загрязнением адаптера или повторяющимися последовательностями из ПЦР-амплификации. Качество совмещения было проанализировано с помощью SAMtools flagstat (v0.1.18) с параметрами по умолчанию. Последовательности были выровнены по геному с использованием выравнивания с разрывом, поскольку транскрипты РНК подвержены сплайсингу, и считывание может, таким образом, охватывать 2 удаленных экзона. Чтения были выровнены по всему Mus musculus генома mm10 с использованием выравнивателя STAR (62) (2.3.0e_r291) с параметрами по умолчанию, создание файлов сопоставления (формат BAM). Счетчики считывания для всех генов и всех экзонов (аннотация Ensembl v72) были получены с использованием FeaturesCount (http://bioinf.wehi.edu.au/featureCounts/). Для визуализации данных файлы BAM были преобразованы в файлы WIG и BigWig с помощью функции MEDIPS «MEDIPS.exportWIG» с окном 50 бит / мин и нормализацией оборотов в минуту. Для анализа дифференциальной экспрессии подсчет считываний, созданный с помощью FeaturesCount, сравнивался между группами с помощью DESeq2 (63). Гены с логарифмом ≥ 0,52 Отсечка FC и регулировка FDR п ≤ до 0,05 считались дифференциально выраженными.

    Проверка дифференциальной экспрессии генов.

    КПЦР в реальном времени (RT-qPCR).

    Образцы РНК подвергали обратной транскрипции с использованием набора High Capacity cDNA Archive (Applied Biosystems). Анализы кПЦР выполняли в двух экземплярах на образцах кДНК в системе LightCycler 480 (Roche). Реакции были установлены с использованием анализа экспрессии генов 20x TaqMan (SI Приложение, Таблица S7) и 2xTaqMan Universal PCR Master Mix (Applied Biosystems). FC определяли с использованием уравнения 2 -ΔΔCT. Средние значения FC были проанализированы с помощью соответствующих статистических тестов, указанных на соответствующих рисунках, с использованием GraphPad Prism 6.01.

    Иммуноблоттинг.

    Ткани человека и мыши лизировали в буфере для лизиса, содержащем 100 мМ Tris pH 7, 100 мМ NaCl, 10 мМ EDTA, 0,5% Nonidet P-40 и 0,5% дезоксиколат натрия плюс ингибиторы протеаз и фосфатаз. После центрифугирования при 14000 × грамм в течение 20 мин при 4 ° C супернатанты определяли количественно на концентрацию белка (Bradford, Bio-Rad), смешивали с буфером для образцов SDS / PAGE, кипятили и подвергали 8-15% SDS / PAGE. Гели переносили на мембраны из ПВДФ и обрабатывали для специфической иммунодетекции с использованием электрохемилюминесцентного реагента. Для сравнительного анализа вестерн-блоттингом анализировали 10 случаев заболевания людей и 3 образца мышей на каждое состояние.

    Статистический анализ.

    Для экспериментов кПЦР и вестерн-блоттинга распределение нормальности анализировали с помощью теста Д’Агостино и Пирсона. Манн – Уитни U тесты были использованы для сравнения 2 групп образцов. Для статистических расчетов использовали GraphPad Prism 6.01. Различия между группами считались статистически значимыми при *п & lt 0,05, **п & lt 0,01 и ***п & lt 0,001.

    Конвейеры биоинформатики для идентификации событий редактирования РНК.

    Контроль качества и обработка исходных данных RNA-seq.

    Данные РНК-секвенирования высокой глубины (от 26 до 58 миллионов считываний на образец, в среднем 33 миллиона считываний на образец, номер доступа GEO GSE90977) были подвергнуты анализу контроля качества с использованием программного обеспечения FastQC. Последовательности адаптеров, а также первые 6 оснований 5'-конца и первые 3 основания 3'-конца каждого считывания были обрезаны с использованием программного обеспечения Trim Galore (http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/ проекты / trim_galore /). Загрязнение последовательности адаптера было удалено, и ложноположительные вызовы редактирования РНК, происходящие из-за смещения случайного гексамерного праймера, были сведены к минимуму (64, 65), обрезка исключила считывания, отображающие длину менее 20 оснований. Обработанные чтения были сопоставлены с эталонным геномом мыши (mm10) с использованием программного обеспечения TopHat2 (66) (https://ccb.jhu.edu/software/tophat/index.shtml). Более высокие скорости картирования были разрешены путем предоставления набора аннотаций известных генов для эталонного генома mm10. Считывания с множественным сопоставлением были исключены, и допускалось до 3 несоответствий на считывание. Высокая доля полученных считываний (от 98,7 до 99%, в среднем 98,8%) была сопоставлена ​​с контрольной последовательностью мыши. Соответствующие данные для каждого из проанализированных образцов представлены в SI Приложение, Таблица S8. Вызов однонуклеотидных вариантов для идентификации возможных событий редактирования РНК был выполнен с использованием 2 подходов, основанных на наборах REDItools (67) и VarScan (68) соответственно. Для набора REDItools был проведен первоначальный анализ коррекции Блата (с использованием сценария REDItoolBlatCorrection.py) для выявления неоднозначных чтений выравнивания, а затем сценарий REDItoolDenovo.py использовался для вызова возможных событий редактирования РНК. Для пакета VarScan функция mpileup2snp использовалась для обработки файлов накопления, созданных программным обеспечением SAMtools (http://samtools.sourceforge.net/pileup.shtml). Истинные события редактирования РНК и исключение ложных срабатываний были достигнуты за счет: 1) сопоставления и пороговых значений базового качества 20 и 25 соответственно 2) минимального охвата 10 чтений, из которых по крайней мере 3 содержат вариацию 3) a п значение ниже 0,05 для FDR для REDItoolDenovo.py (Benjamini) и точного теста Фишера для VarScan и 4) минимальная частота редактирования 0,01. Аннотации были выполнены с использованием программного обеспечения ANNOVAR (http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/) (69), обеспечивающего dbSNP v142. Информация о цепочке была извлечена из файлов ENSEMBL.gtf (набор генов мыши) и аннотирована с использованием пользовательских р скрипты и refGenome р упаковка. Исключение SNP, выбор цепи и дальнейший статистический анализ для извлечения и обработки возможных событий редактирования РНК C-to-U и A-to-I выполнялись с использованием настраиваемых р скрипты (процедура кратко описана в SI Приложение, Рис. S5). Репозиторий github, содержащий используемые внутренние скрипты, доступен по ссылке https://github.com/athanadd/CJD-mice.

    Создание глобальных профилей редактирования РНК и идентификация по-разному редактируемых транскриптов между контрольными группами животных и группами sCJD.

    Опосредованные ADAR и APOBEC события редактирования РНК, предсказанные Varscan и RedITools в каждой фенотипической группе (контроль, sCJD) и временной точке (120 dpi, 180 dpi), были использованы для создания соответствующих опосредованных ADAR и APOBEC editomes. Чтобы свести к минимуму ложноположительные события редактирования РНК, было установлено произвольное пороговое значение в 2 образца, включая предсказанное событие редактирования РНК в каждой группе образцов. Полученные профили визуализировали с помощью индексов, отображающих распределение событий редактирования внутри каждой фенотипической группы на момент времени. Сравнение двойных фенотипов проводилось по частотам редактирования РНК для каждой временной точки для выявления статистически значимых различий в паттернах частоты редактирования РНК между контрольными животными и животными с sCJD с использованием двустороннего непарного критерия Стьюдента. т тестовое задание. п значения & lt0.05 считались значимыми. Дифференциально отредактированными считались транскрипты, которые вызывались по крайней мере одним из наших биоинформатических наборов, были обнаружены более чем у 50% животных по крайней мере одной из исследуемых групп фенотипов и отображали частоты редактирования ≥0,01, а также п ≤ 0,05 при двойном сравнении фенотипов.


    Смотреть видео: Наследственные болезни. Видеоурок по биологии 9 класс (February 2023).