BỘ Y TẾ BỆNH HỌC PHÂN TỬ Sách đào tạo sau đại học y dược Mã số W 01 Z 16 Chủ biên PGS TS TẠ THÀNH VĂN NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC HÀ NỘI 2011■ CHỈ ĐẠO BIÊN SOẠN Vụ Khoa học và Đào tạo, Bộ Y tê CHỦ BIÊN PGS TS[.]
BỘ Y TẾ BỆNH HỌC PHÂN TỬ Sách đào tạo sau đại học y dược Mã số: W.01.Z.16 Chủ biên: PGS TS TẠ THÀNH VĂN NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC HÀ NỘI -2011 ■ CHỈ ĐẠO BIÊN SOẠN: Vụ Khoa học Đào tạo, Bộ Y tê CHỦ BIÊN: PGS TS Tạ Thành Văn NHỪNG NGƯỜI BIỀN SOẠN: PGS TS Tạ Thành Vàn TS Trần Vân Khánh TS Trần Huy Thịnh TS Lê Minh Khôi TS Nguyễn Thị Bàng Sương THAM GIA TỔ CHỨC BẢN THẢO: TS Nguyền Mạnh Pha TS Phi Nguyệt Thanh © Bản quyền thuộc Bộ Y tê (Vụ Khoa học Đào tạo) LỜI GIỚI THIỆU Đào tạo nguồn nhân lực cán y tê có trình độ cao mối quan tâm hàng đầu ngành Y tế Song song với việc đầu tư sở vật chất cho sờ đào tạo, Bộ Y tê đặc biệt trọng tăng cường phương tiện dạy học, đó, việc biên soạn giáo trình, tài liệu giảng dạy đặc biệt ưu tiên Sách “Bệnh học phân tử" biên soạn nhằm phục vụ chủ yếu cho việc đào tạo sau đại học Trường đại học Y Dược dựa chương trình khung Trường Đại học Y Hà Nội tài liệu để đào tạo đại học tham khảo, tự học cho nghiên cứu viên, bác sĩ lâm sàng làm việc chuyên ngành Nội, Nhi Kỹ thuật y học Cuôn sách cung cấp cho độc giả kiên thức chuyên sâu vê chê bệnh sinh mức độ phân tử số bệnh lý: từ thương tổn gen dẫn đến rôi loạn q trình điểu hịa hoạt động gen đế tống hợp protein bất thường, giảm chức cuối làm thay đổi chức sinh học hình thái tê bào, quan toàn thê Các kiến thức sở lý luận giúp lý giải làm sáng tỏ sớ khoa học phương pháp, kỹ thuật chẩn đoán định hướng điều trị can thiệp lời khuyên di truyền cho bệnh Cuốn sách biên soạn PGS TS Tạ Thành Văn nhóm nhà khoa học giàu kinh nghiệm lĩnh vực Hóa sinh học phân tử tê bào Sách Hội đồng chuyên môn Bộ Y tế thẩm định theo Quyết định sô 5048/QĐ-BYT ngày 22 tháng 12 năm 2010 gồm chuyên gia thuộc chuyên ngành Hóa sinh, Miễn dịch, Sinh lý bệnh, Nhi khoa, Nội khoa Sinh học di truyền Cuôn sách ban hành làm tài liệu sử dụng thức phục vụ đào tạo sau đại học đại học ngành Y tế Đồng thời, sách tài liệu tham khao hữu ích cho cán làm việc trung tâm nghiên cứu y sinh Bộ Y tê xin chân thành cảm ơn GS TSKH Phan Thị Phi Phi, Chủ tịch Hội đồng thẩm định, PGS TS Đào Kim Chi PGS TS Nguyễn Thị Hà, ủy viên phản biện nhà khoa học ủy viên Hội đồng đọc, đóng góp nhiều ý kiến quý báu đế sách hoàn thiện Đây lần xuất đầu tiên, sách chắn chỉnh lý, bố sung cập nhật lần xuất tiếp sau Chúng mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp độc giả để sách hoàn chỉnh cho lần xuất sau VỤ KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TÊ' LỜI Mỏ ĐẦU Y học đại bước dài khoảng thập kỷ trớ lại đây, sau kiện nhà khoa học hoàn tất việc giải mã gen người Cơ chê bệnh sinh sáng tỏ mức độ phân tủ, làm tiên đê cho việc chấn đoàn va điêu trị can thiệp trúng đích nhằm giải tận gốc nguyên nhân bệnh Cuốn sách “Bênh học phản tử" biên soạn dành cho học viên bậc sau đại học đại học thuộc chuyên ngành Nội Nhi Trường đại học Y Dược Đồng thời, sách tài liệu tham khảo hữu ích cho bác sĩ lâm sàng thuộc chuyên ngành khác nhà nghiên cứu lĩnh vực Y sinh Nội dung sách không sâu mô tả triệu chứng, phương pháp thăm khảm, kỹ thuật chẩn đoán phác đồ điểu trị cụ thể Song viêt cuổn sách cung cấp cho độc giả kiến thức chuyên sâu vè chê bệnh sinh mức độ phân tư sô bệnh lý: từ thương tổn gen dẫn đèn rối loạn q trình điểu hịa hoạt động gpn để tống hợp protein bất thường, giảm chức cuối làm thay đổi chức nâng sinh học hình thái tê bào, quan toàn thể Các kiến thức sơ lý luận giúp lý giải làm sáng tỏ sở khoa học phương pháp, kỹ thuật chẩn doán định hướng điểu trị can thiệp lòi khuyên di truyền cho bệnh Cuốn sách “Bệnh học phân tử" xuất lần đầu, chủ yếu đề cập đến bệnh học phân tử sô bệnh lý thương tổn hệ thông di truyền Chắc chắn lần tái sau, nội dung sách mở rộng bao gồm nhóm bệnh lý quan khác cập nhật thêm phát chê bệnh sinh bệnh Thay mặt nhóm tác giả, xin bày tỏ biết ơn tới đồng nghiệp dành thời gian đọc tháo góp ý chi tiết vê nội dung cách trình bày Lời cảm ơn xin dành cho cán Vụ Khoa học Đào tạo, Bộ Y tê, Nhà xuất Y học giúp đỡ nhóm tác giả q trình hồn thiện ch sách Chúng xin trân trọng cám ơn Dự án “Các bệnh phổ biến Việt Nam” thuộc Chương trình hợp tác nghiên cứu Việt Nam-Thụy Điển (SIRA/SAREC) hợp tác đê xuất sách Hà Nội, ngày 19 tháng năm 2011 PGS TS TẠ THÀNH VĂN MỤC LỤC Lời giới thiệu Lời mở đầu Chương I Những kiến thức chung Tạ Thành Văn A Thành phần hóa học vàcâu trúc acid nucleic Thành phần hóa học acidnucleic Câu trúc hóa học acid nucleic B Cấu trúc gen yếu tõ điểu hòa hoạt động gen tê 9 12 18 bào có nhân Gen điêu khiên gen tăng cưịng 18 Mơi tương tác gen điêu khiển intron 23 Các tín hiệu thối hóa mRNA q trình polyadenin hóa 24 Kiểm sốt q trình chép 25 Các tượng liên quan 26 c Các phương pháp phân tích gen 26 Phân tích cấu trúc đa hình thái chuỗi đơn 27 Phản ứng nôi chuỗi 30 Hệ thông khuếch đại đột biến bền với nhiệt 32 Khuếch đại phân đoạn cấu trúc đa hình thái 33 Phân tích kiểu gen “một ống nghiệm Tm” 34 Phương pháp sử dụng enzym giới hạn phân tích chuỗi gen đa hình thái 36 Khuếch đại ngẫu nhiên DNA đa hình thải 37 Phân tích thể đa hình thái Alu PCR đa mồi 38 Phân tích lặp lại minisatelite 38 10 Microsatelite 40 43 Chương II Một sổ bệnh lý phân tử Hội chứng tăng IgM bẩm sinh Tạ Thành Văn 43 Tạ Thành Văn, Trần Huy Thịnh 53 Nguyễn Thị Hăng Sương, Trần Vân Khánh 67 Bệnh Hemophilia A Bệnh Thalassemia Hội chứng Williams-Beuren Lê Minh Khôi 8.1 Hội chứng Wiskott-Aldrich Lê Minh Khôi 89 Hội chứng DiGeorge Lê Minh Khôi 99 Hội chứng Marfan Lê Minh Khôi 109 Hội chứng nhiễm sắc thể X dễ gãy 122 Nguyễn Thị Băng Sương, Trần Ván Khánh Hội chứng Down Nguyễn Thị Băng Sương, Trần Vân Khánh 132 Hội chứng Turner Nguyễn Thị Băng Sương, Trần Vân Khánh 142 Bệnh loạn dưỡng Duchenne Becker 152 Trần Ván Khánh, Tạ Thành Vần Hội chứng Prader-Willi Hội chứng sa sút trí tuệ bệnh Alheimer Lê Mình Khơi 170 Tạ Thành Văn 186 Bệnh lý thối hóa tủy Trần Vân Khánh, Tạ Thành Vần 198 Bệnh tạo xương bất toàn Trần Vân Khánh, Tạ Thành Văn 208 Bệnh tăng sản thượng thận bẩm sinh thiếu enzym 21-hydroxylase 217 Trần Huy Thịnh, Tạ Thành Văn Ung thư biểu mô tuyến giáp Tạ Thành Văn 229 Chương I NHỮNG KIÊN THỪC BẢN CHUNG A THÁNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CẤU TRÚC ACID NUCLEIC Nucleotid hợp chất sinh học tham gia vào nhiều q trình chuyến hóa tê bào Chúng phương tiện dự trữ vận chuyển lượng, đáp ứng hóa học tê bào đối vởi hormon chất kích thích khoảng gian bào, thành phần cấu trúc cúa coenzym hay chất chuyển hóa trung gian, Song điều quan trọng phải kể đến nucleotid thành phần cấu tạo nên acid nucleic: deoxyribonucleic acid (DNA) ribonucleic acid (RNA), sở vật chất thông tin di truyền THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ACID NUCLEIC Câu trúc hóa học acid nucleic Phoebus Levine Alexander Todd đưa năm đầu nhũng năm 50 kỷ trước Acid nucleic chuôi polymer thang (phô biến) nucleotid nôi với cầu nối phosphat vị trí 3’ 5’ hai phân tử đưòng liên tiếp NH, 0—p —ũ — đầur Hình 1.1 Thành phẩn mõ hình cấu trúc dinucleotid (adenyl-3’, 5'-cytidyl-3','- phosphat (ACp)) oil OH D e oxynb onucle otid Ribonucleotid Hình 1.2 Cấu trúc hóa học ribonucleotid deoxyribonucleotid Các gốc phosphat chuỗi polynucleotid nhóm phosphodieste gốc acid, mà pH sinh lý, acid nucleic chuỗi anion Phân tử DNA chuỗi xoắn kép, có lượng cân gốc adenin thymin (A = T) guanin cytosin (G = C) Phân tử RNA thường chuỗi xoắn đơn, ngoại trừ RNA cúa số virus có cấu trúc xoắn kép Trong đó, DNA sơ' virus lại có cấu trúc xoắn đơn Tuy nhiên, phân tử DNA xâm nhập vào tế bào chủ nhân lên, hình thành cấu trúc xoắn kép Một số DNA RNA có chứa dẫn xuất base, đặc biệt vi sinh vật Đó dần xuất methyl hóa, dẫn xuất tạo bỏi enzym đặc hiệu RNA dễ dàng bị thủy phân môi trường kiềm đê tạo hỗn hợp 2’ 3’ nucleotid DNA khơng có nhóm 2’-OH nên bền vững môi trường kiêm phân tử DNA bên vững so với RNA Base ’ Câu nỗi glycosidic OH - ribose H = deoxyribose nucleosid —i -nucleotide monophosphate —j nucleotide diphosphate ! L - nucleotide triphosphate -j Cylosin Uracil Thymin Hình 1.3 Thành phẩn, tên gọi base nitd, nucleosid nucleotid Nucleotid este phosphat đường pentose, base mtơ liên kiêt với Cj đường Trong ribonucleotid, đường pentose D-ribose, deoxyribonucleotid (hay gọi deoxynucleotid) có DNA lại 2’- io deoxy-D-ribose Gốc phosphat có thê gắn ỏ vị trí C3- C5 nguyên tử đương đê tạo hoậc 3’-nucleotid 5’-nucleotid Phức hợp nêu khơng có gơc phosphat dược gọi nucleosid Liên đồn Hóa tinh khiết ứng dụng quốc tê (International Union of Pure and Applied Chemistry, viết tắt IUPAC) quy dinh chữ viết tắt cho nucleotid chữ thông dụng quy định cho base: A, G, c, T/U (báng ỉ.iỵ Các mã thường dùng thiết kê mồi Bàng 1.1 Các mã nucleotid theo quy định IUPAC Mã nucleotid theo IUPAC Base A Adenin c Cytosin G Guanin T(hoặc U) Thymỉn (hoặc Uracil) R A G Y c T (U) s G c w A T (U) K G T (U) M A c B c G T (U) D A G T (U) H A c T (U) V A c G N Bất kỳ base 11 2.2 Hướng diều trị Việc điều trị bệnh tăng sản thượng thận bẩm sinh tiến hành từ nhiêu năm thực tê cịn nhiều thách thức bệnh yêu cầu kiêm soát lúc liên tục loạt chức tiết sinh lý thê Điêu trị bệnh tăng sản thượng thận bẩm sinh cần phải bổ sung đầy đủ glucocorticoid suốt đời đế ngán chặn tiết mức androgen tuyến thượng thận Tuy nhiên, việc điều trị đủ liêu glucocorticoid cần kiểm soát hêt sức chặt chẽ, bô sung không đủ lượng glucocorticoid dẫn tói việc tiẽt mức androgen thiếu hụt hormon tuyến thượng thận, bô’ sung mức glucocorticoid lại dẫn tới béo phì, hội chứng Cushing chứng lỗng xương ỏ người già Đơi với bệnh nhi thể muôi, cần bố sung mineralocorticoid Điều trị ngăn ngừa tình trạng nam hóa bảo vệ khả nàng sinh sản trẻ gái bị nam hóa quan sinh dục ngoài, cần phải phẫu thuật chỉnh hình, cắt bỏ tun thượng thận tiến hành ỏ số bệnh nhân tăng sản thượng thận bấm sinh trưóc có điểu trị steroid Việc cắt bỏ tuyến thượng thận ngăn chặn tiết mức androgen có gây thiếu hụt hormon tuyến thượng thận Tuy nhiên, việc gây thiếu hụt hormon ảnh hưởng so với việc thừa hormon Van Wyk Ritzen theo dõi 18 bệnh nhân tăng sản thượng thận bấm sinh sau cắt bỏ tuyến thượng thận nhận định phẫu thuật cắt bỏ tuyên thượng thận phương pháp an toàn, hiệu Bệnh nhân sau phẫu thuật có chất lượng sổhg tốt hơn, biểu việc tiết mức androgen giảm đi, béo phì gặp khơng có biến chứng nguy hiểm sau phẫu thuật Hầu hết bệnh nhân có nồng độ ACTH cao thừa sắc tố sau cắt bỏ tuyến thượng thận, đặc biệt mà nồng độ hydrocortison giảm xuống