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  • Humangenetik: Methoden der Humangenetik
  • Golnik
  • 21.06.2018
  • Allgemeine Hochschulreife
  • Biologie
  • 11
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  • Klasse K II
    https://www.tutory.de/w/a7d3f2f0
    Methoden der Humangenetik

    Die Phenylketonurie (PKU) ist eine genetisch be-dingte Stoffwechselerkrankung, bei der durch eine Genmutation das Enzym Phenylalaninhydroxylase nicht in funktionstüchtiger Form produziert werden kann. Dadurch ist die normalerweise von der Phenyl-alaninhydroxylase katalysierte Umsetzung des mit der Nahrung aufgenommenen Phenylalanins in Ty-rosin nicht möglich, wodurch sich einerseits Phenyl-alanin im Körper anhäuft, während dem Organismus andererseits Tyrosin und die daraus erzeugten Pro-dukte fehlen (Stoffwechselblock). Das überschüssige Phenylalanin wird im Körper zu Phenylbrenztrauben-säure und anderen Produkten umgesetzt, die zu schweren Störungen der geistigen Entwicklung füh-ren. Die normalerweise aus Tyrosin erzeugten Stoff-wechselprodukte Melanin (dunkler Farbstoff in Haut und Haaren) und Thyroxin (Hormon, das u. a. eine bedeutende Rolle für die normale Entwicklung des heranwachsenden Körpers spielt) sind bei unbehan-delten PKU-Kranken kaum vorhanden, weshalb Albi-nismus (auffallend helle Haut und Haare) sowie Kre-tinismus (Kleinwüchsigkeit) zu den Symptomen die-ser Krankheit zählen.

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    Stellen Sie die im obigen Text geschilderten Zusammenhänge in einem übersichtlichen Schema dar!
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    Leiten Sie ab, welche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um bei einer früh erkannten PKU-Erkran-kung eine möglichst normale Entwicklung des Körpers zu gewährleisten!

    Die PKU ist eine der häufigsten genetisch bedingten Erkrankungen: etwa 1 von 8000 Neugeborenen ist davon betroffen. Je früher die Krankheit diagnosti-ziert werden kann, desto erfolgreicher können die sonst damit verbundenen Auswirkungen vermieden werden. Deshalb wird im Rahmen des Neugebore-nenscreenings allen Säuglingen innerhalb der ersten drei Tage nach der Geburt Blut entnommen, um die Konzentration des darin enthaltenen Phenylalanins und Tyrosins zu bestimmen.  

    Die nebenstehende Grafik zeigt das Ergebnis einer solchen Untersuchung. Die blau umrandeten Kästen markieren den Normbereich; die roten Punkte die im konkreten Fall gemessenen Werte.

    Ergebnisse der Blutuntersuchung
bei einem Neugeborenen
    Ergebnisse der Blutuntersuchung
    bei einem Neugeborenen
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    Erläutern Sie, wie man anhand der Messwerte für die Blutkonzentration von Phenylalanin bzw. Tyrosin Aussagen über eine mögliche PKU-Er-krankung machen kann!
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    Interpretieren Sie die im nebenstehenden Dia-gramm dargestellten Befunde!
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    Pränataldiagnostik

    Stoffwechselerkrankungen wie z. B. die PKU können mithilfe der Pränataldiagnostik (vorgeburtliche Dia-gnostik) auch bereits beim Ungeborenen festgestellt werden. Dazu benötigt man Zellen des Kindes, die man in diesem Fall durch eine Amniozentese ge-winnt. Da man hierbei mit einer Kanüle die Frucht-blase ansticht, um daraus Fruchtwasser (mit darin befindlichen Zellen des Kindes) zu entnehmen, ge-hört die Amniozentese – wie auch die Chorionzotten-biopsie oder die Nabelschnurpunktion – zu den inva-siven Methoden der Pränataldiagnostik, wohingegen etwa Ultraschalluntersuchungen oder Blutuntersu-chungen bei der Mutter zu den nicht-invasiven Me-thoden gezählt werden. Die Entscheidung, ob und welche Pränataldiagnostik eingesetzt wird, liegt bei den Eltern.

    Ultraschallbild eines 4 Monate alten Fetus
    Ultraschallbild eines 4 Monate alten Fetus
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    Informieren Sie sich über die pränataldiagnosti-schen Methoden des Ultraschalls, der Amnio-zentese, der Chorionzottenbiopsie und der Na-belschnurpunktion! Stellen Sie zu diesen Metho-den zusammen, wie sie durchgeführt werden und welche Erkenntnisse man mit ihrer Hilfe ge-winnen kann! Achten Sie darauf, möglichst aktu-elle Quellen zu benutzen!
    Risiko einer Fehlgeburt

    Bis etwa 2006 wurde bei den invasiven Me-thoden ein Fehlgeburtsrisiko von etwa 1 % angegeben. Seither haben Studien jedoch gezeigt, dass mit den modernen Methoden kein erhöhtes Risiko für eine Schädigung des Kindes oder für eine Fehlgeburt besteht.

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    Diskutieren Sie den Einsatz der Pränataldiagnostik! Berücksichtigen Sie dabei auch die im Folgenden ge-gebenen Impulse!

    „Was, wenn sich herausstellt, dass das Kind nicht gesund ist? Lehnen wir es dann ab? Ist seine Gesund-heit also eine Voraussetzung dafür, dass wir es lieben können?“

    „Heutzutage sind viele Erkrankun-gen und Schädigungen sehr gut diagnostizierbar – allerdings gibt es für viele noch immer keine erfolgreichen Therapien.“

    „Nun haben wir den Befund! Unser Kind ist gesund! Welch ein Glück! –

    Wieso nur quält mich jetzt so ein schlechtes Gewissen?“

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    Heterozygotentest

    Genetisch bedingte Krankheiten (Erbkrankheiten) be-ruhen auf der Mutation eines Gens, das für ein be-stimmtes Protein, zumeist ein Enzym, codiert. Auf der Grundlage dieser mutierten Genvariante kann das betreffende Protein nicht in funktionstüchtiger Form produziert werden. Da alle Körperzellen jedoch einen diploiden Chromosomensatz und somit für jedes Gen zwei Allele besitzen, ist die Chance sehr hoch, dass zumindest eines der Allele die intakte An-leitung zur Synthese des Proteins enthält. Das be-treffende Protein wird in dem Fall, dass eines der Al-lele mutiert, das andere Allel jedoch intakt ist, zwar nur in etwa halb so großer Menge hergestellt wie bei einer Person, die zwei intakte Allele besitzt, dennoch ist es auf jeden Fall vorhanden und aktiv, weswegen sich bei der betreffenden Person in der Regel keine Krankheitssymptome feststellen lassen. Diese treten nur auf, wenn beide Allele des Gens mutiert sind und daher das codierte Protein gar nicht in funktions-tüchtiger Form synthetisiert werden kann.

    Wir können derartige Erbkrankheiten also als domi-nant-rezessive Erbgänge betrachten, bei denen die „Krankheit“ – d. h. das mutierte Allel – rezessiv (a) und die „Gesundheit“ – d. h. das intakte Allel – dominant (A) wirken. Zur phänotypischen Ausprä-gung der Krankheit kommt es nur im homozygot re-zessiven Fall (aa), während sich im homozygot domi-nanten (AA) sowie im heterozygoten Fall (Aa) die Gesundheit „durchsetzt“ und keine Krankheitssymp-tome zu beobachten sind.

    Personen, die phänotypisch gesund sind, können al-so die Genotypen AA oder Aa besitzen. Im homozy-goten Fall können sie auch stets nur ein dominantes „Gesundheits-Allel“ an ihre Kinder weitergeben; im heterozygoten Fall jedoch besteht eine 1:1-Chance, dass die Kinder dieser Person das „Gesundheits-“ bzw. das „Krankheits-Allel“ erben. Hat auch der Part-ner der betreffenden Person einen heterozygoten Genotyp, so wird sich statistisch gesehen bei einem Viertel der gemeinsamen Kinder der Genotyp aa (homozygot rezessiv) ergeben – diese Kinder wären dann auch phänotypisch krank.

    Um bei Personen, die phänotypisch gesund sind, zu ermitteln, ob sie den Genotyp AA oder den Genotyp Aa besitzen, bedient man sich einer Methode, die als Heterozygotentest bezeichnet wird. Hierbei misst man die Konzentration des Substrats bzw. des Pro-dukts des betreffenden Enzymproteins im Körper der Testperson und vergleicht das Ergebnis mit dem von Erkrankten und von anderen Gesunden.

    Die Phenylketonurie (PKU) ist eine rezessiv vererbte Krankheit. Sie zeigt sich im Phänotyp, wenn bei-de Allele für das Enzym Phenylala-ninhydroxylase mutiert sind, so-dass im Körper keine funktions-tüchtige Phenylalaninhydroxylase synthetisiert werden kann. Fehlt dieses Enzym, kann das mit der Nahrung aufgenommene Phenyl-alanin nicht in Tyrosin umgesetzt werden. Um den PKU-Genotyp ei-nes phänotypisch gesunden Men-schen abzuleiten, wird dem Pro-banden eine hohe Dosis Phenyl-alanin verabreicht; anschließend wird ihm im Abstand von zwei Stunden Blut entnommen, und dessen Tyrosinkonzentration be-stimmt. Die Ergebnisse werden mit den Werten von PKU-Kranken und anderen Gesunden verglichen (siehe nebenstende Grafik).

    Tyrosinkonzentration im Blut nach Phenylalanin-Aufnahme. 
PKU-Kranke können Phenylalanin nicht in Tyrosin umwandeln; homo-zygot Gesunde setzen Phenylalanin schnell zu Tyrosin um; bei Hetero-zygoten ist dies aufgrund der geringeren Menge an Phenylalaninhy-droxylase nur langsam möglich.
    Tyrosinkonzentration im Blut nach Phenylalanin-Aufnahme.
    PKU-Kranke können Phenylalanin nicht in Tyrosin umwandeln; homo-zygot Gesunde setzen Phenylalanin schnell zu Tyrosin um; bei Hetero-zygoten ist dies aufgrund der geringeren Menge an Phenylalaninhy-droxylase nur langsam möglich.
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    Genetische Beratung

    Eine humangenetische Beratung, oft auch als ge-netische Beratung bezeichnet, dient dazu, gene-tisch (mit-)bedingte Erkrankungen oder Risiken für Erkrankungen zu erkennen und zu verstehen. Sie wird von Fachärzten für Humangenetik […] durchge-führt, die eine spezielle Erfahrung mit erblichen Krankheiten haben, sowohl in der Diagnostik als auch in der Betreuung von betroffenen Personen und Familien. Eine humangenetische Beratung wird non-direktiv durchgeführt, es werden also keine Empfehlungen gegeben. Vielmehr sollen Hintergrün-de erklärt und Missverständnisse ausgeräumt wer-den, damit die Betroffenen in der Lage sind, selber die für sie richtigen Entscheidungen zu treffen.

    Eine humangenetische Beratung kann beispielsweise bei unerfülltem Kinderwunsch oder bei gehäuften Krebserkrankungen in der Familie hilfreich sein. Bei Vorliegen einer erblich bedingten Krankheit in einer Familie wird über deren Verlauf sowie über Präven-tionsmöglichkeite oder Behandlung aufgeklärt; bei Kinderwunsch kann über die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer genetisch bedingten Krankheit bei einem Kind gesprochen werden. Wenn bei einer Schwangerschaft beim heranreifenden Kind der Ver-dacht auf eine genetische Krankheit gestellt wurde, kann eine humangenetische Beratung dabei helfen, dass die Bedeutung der Befunde richtig verstanden wird und damit Entscheidungen vermieden werden, die später bereut werden könnten.

    Eine humangenetische Beratung sollte stets wertfrei sein. Wertende Begriffe wie „genetische Kompatibili-tät“ oder „defekte Gene“ werden im Rahmen einer humangenetischen Beratung vermieden.

    Genetische Beratung ist in Deutschland eine Leis-tung aller gesetzlichen Krankenkassen und privaten Krankenversicherungen und wird daher von diesen bezahlt, wenn der Hausarzt oder ein Facharzt einen entsprechenden Überweisungsschein ausstellt.

    Quelle:

    Wikipedia, Humangenetische Beratung, 20.06.2018

    Wo gibt’s so etwas?

    Genetische Beratungs-

    stellen in Deutschland

    Stammbäume

    Bei einer genetischen Beratung wird oft auch ein Stammbaum erstellt. Hierbei handelt es sich um eine grafische Darstellung der Mitglieder einer Fami-lie, wobei markiert wird, welche von ihnen Merk-malsträger der jeweils zur Frage stehenden Erb-krankheit waren oder sind. In einem solchen Stamm-baum stehen Kästchen für männliche und Kreise für weibliche Personen. Ein ausgefülltes Symbol kenn-zeichnet eine Person als Merkmalsträger; leere Sym-bole stehen für Personen, bei denen keine Sympto-me zu beobachten waren oder sind – die ausgefüll-ten bzw. leeren Symbole stellen somit den Phänotyp der Personen dar. In einem Stammbaum stehen die einzelnen Generationen untereinander: Die letzte Zeile zeigt die derzeit jüngste Generation. Durch Ver-bindungslinien wird verdeutlicht, wer mit wem Kin-der hervorgebracht hat (waagerechte Linie zwischen einer männlichen und einer weiblichen Person) bzw. wer das Kind welchen Paares ist (senkrechte Linien). Aufgrund eines Stammbaues kann in vielen Fällen der Genotyp der ratsuchenden Person(-en) abgelei-tet werden. Dies ermöglicht u. a. die Berechnung des Erkrankungsrisikos potentieller Kinder.

    Beispielstammbaum einer Familie.
    Beispielstammbaum einer Familie.

    Das Paar 8/9 erwägt ein weiteres Kind und hat die genetische Beratungsstelle aufgesucht, um sich zu den Risiken einer Erkrankung dieses Kindes beraten zu lassen. Die Frau (8) ist Betroffene, ihre Mutter (2) sowie ihr Bruder (6) ebenso. Ihr Vater (1) und ihre Schwester (7) sind gesund; auch ihr Mann (9) und seine Eltern (3/4) sowie das erste Kind des Paares (13) sind nicht betroffen, während ihre Schwägerin (5) und deren Kinder (10–12) Merkmalsträger sind.