Das TAY-SACHS-Syndrom

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er wurde sogar als überdurchschnittlich intelligent einge- stuft. Allgemeines Krankheitsbild/Tests Da es keine Behandlungs- oder Heilungsmöglichkeiten für das TAY-SACHS- Syndrom gibt, wurde intensiv nach einem vorgeburtlichen Testverfahren gesucht. 25 Man stellt fest, daß Kranke verstärkt GM2-Ganglioside in den Geweben (z. B. vor al- lem im Gehirn, in Niere, Herz und anderen Organen) speichern und dadurch Nerven- und Muskelzellen absterben. Geistiger Entwicklungsstillstand, progressive Muskel- schwäche bis hin zur Lähmung und fortschreitende Erblindung sind die Folge. Die mangelhafte Aktivität eines Enzyms, der HEXOSAMINIDASE, ist hierfür verant- 30 wortlich (dadurch kommt es zu keinem vollständigen Abbau der Ganglioside). Bei Kranken fehlt die HEXOSAMINIDASE A vollständig, bei Heterozygoten ist sie auf etwa 50 % reduziert. Biologie Klausurersatzleistung Nr.2 Freiwillige Klausurersatzleistung Nr.1 Stellen Sie die Auswirkungen und die molekularbiologischen Grundlagen des TAY- SACHS-Syndroms dar. Stützen Sie Ihre Erläuterungen auf wenigsten zwei Skizzen oder Abbildungen. Hanna Das TAY-SACHS-Syndrom ist eine autosomal-rezessive vererbbare Genmutation (Siehe Abb. 1), die zu einer Zerstörung des zentralen Nervensystems führt. Im folgendem werden die Auswirkungen dieser Erkrankung und die molekularbiologischen Grundlagen des TAY-SACHS-Syndroms dargestellt. Die genetisch veranlagte Krankheit wurde erstmals von dem Augenarzt Warren Tay und dem Neurologen Bernard Sachs 1881 bzw. 1898 beschrieben. Die Neugeborenen scheinen zunächst gesund und entwickeln sich normal. Ab dem dritten Monat setzten die ersten Symptome, wie der kirschrote Fleck in der Netzhaut, welcher bei 95% der Patienten auftritt, ein. Hinzu kommen Schreckreaktionen auf Schallreize, eine zunehmende Muskelschwäche, der Verlust des Sitz- und Stehvermögens, der psychomotorische Abbau sowie zunehmende Schwerhörigkeit, Blindheit, Lähmungen und Spasmen. Die Betroffenen haben meist ein Puppenartiges Gesicht, lange Wimpern und eine blasse durchscheinenden auffällig rosafarbene Gesichtsfarbe. Die meisten sterben zwischen ihrem 3. Und 5. Lebensjahr. Der Grund für das Syndrom ist der Aktivitätsverlust des Enzyms Hexosaminidase A. Die verantwortliche Mutation liegt auf dem Chromosom 15. Dieses Enzym kommt normalerweise in den Lysosomen vor. An diesen Organellen werden große Moleküle gespalten, damit diese wieder in den Zellzyklus eingegliedert werden. Das bei den Betroffenen fehlende Enzym Hex-A wird benötigt, um das Gangliosid GM2 zu spalten. GM2 stellt einen Lipidbestandteil der Nervenzellmembran dar. Ohne das Enzym Hexosaminidase A sammelt sich das Gangliosid in den Neuronen des Gehirns und in der Netzhaut an. Dies führt zur Aufblähung und schließlich zum Untergang der entsprechenden Nervenzellen (Siehe Abb. 2). So kommt es im Krankheitsverlauf zum kirschroten Fleck in der Netzhaut, dem Verlust der kognitiven Fähigkeiten, sowie dem Verlust der Bewegungsfähigkeit und Blindheit. Träger des Gens prodozieren lediglich die Hälfte der Menge von Hex-A. Bei ihnen treten allerdings keine Symptome auf. Die Auf Chromosom 15 liegende Genmutation hat ein Aktivitätsverlust des Enzyms Hexosaminidase A zur Folge. Dies führt zur Ablagerung von des Gangliosid GM2. Somit kommt es im Krankheitsverlauf zum kirschroten Fleck in der Netzhaut, dem Verlust der kognitiven Fähigkeiten, sowie dem Verlust der Bewegungsfähigkeit und Blindheit. Erklären Sie anhand eines Stammbaumschemas, welche Vererbungsmodi für das TAY-SACHS-Syndrom in Frage kommen und welcher Erbgang wahrscheinlicher ist. Nehmen Sie hier Bezug auf den Informationstext. Biologie Klausurersatzleistung Hanna Durch einen Miteinbezug eines Stammbaums eines Erkrankten, lässt sich feststellen wie eine Erkrankung vererbt wird. Im Folgenden werden die Vererbungsmodi sowie der wahrscheinlichste Erbgang für das TAY-SACHS-Syndrom anhand der im Fallbeispiel dargestellten Familienmodells erklärt. In dem Fallbeispiel sind die Eltern der drei Söhne durch den Großvater der Mutter und den Vater des Vaters verwandt, dass diese Brüder waren (Siehe Skizze 1). Beide Elternteile sind gesund. Außerdem gab es in der Familie bisher keinen Vorfall des TAY-SACHS-Syndroms. Es gibt die Möglichkeit, dass die Mutation auf Chromosom 15 autosomal oder gonosomal, sowie dominant oder rezessiv vererbt wird. Es kann direkt ausgeschlossen werden, dass der Erbgang dominant ist, da keines der Elternteile erkrankt ist. Die Krankheit kann sowohl autosomal, wie auch gonosomal vererbt werden. Wird die Krankheit autosomal vererbt, so müssen beide Eltern Träger des Gens sein. Sollte die Krankheit gonosomal vererbt werden, dann müsste diese über das X- Chromosom vererbt werden, weil sonst nur der Vater Träger des Gens wäre. In diesem Fall würde keines der Kinder erkranken. Wenn die Krankheit über das X- Chromosomen vererbt wird, können lediglich Mädchen erkranken und auch dies nur, wenn der Vater und die Mutter Träger sind und sie das mutierte Chromosom der Mutter erben. Dies liegt daran, dass die Jungen nur das X-Chromosomen der Mutter erben würden, somit nur Träger wären und die Krankheit nicht ausbrechen würde. Das TAY-SACHS-Syndrom wird rezessiv-autosomal vererbt, da alle anderen Vererbungsmodi durch den Stammbaum aus dem Fallbeispiel ausgeschlossen werden konnten. Nr.3 Erläutern Sie, mit welchem Verfahren man VOR der Geburt des ersten Kindes die Erkrankungsrisiken abschätzen könnte und welche ethischen Fragestellungen daran geknüpft sind. Mit dem Verfahren der Pränataldiagnostik lassen sich vor der Geburt des ersten Kindes feststellen, ob ein Erkrankungsrisiko für verschiedene Behinderungen vorliegt. Allerdings sind an diese Risikoeinschätzung mehrere ethische Fragestellungen verknüpft. Im Folgenden werden einige Verfahren der Pränataldiagnostik näher und die daran gebundenen ethischen Fragestellungen erläutert. Die Pränataldiagnostik beschäftigt sich mit der Untersuchung an Feten und schwangeren Frauen. Bei der Pränataldiagnostik wird zwischen nichtinvasiven und invasiven Methoden unterschieden. Nichtinvasive Methoden greifen nicht in den Körper von Mutter und Kind ein. Zu diesen Methoden zählen der Ultraschall, der Bluttest und Ersttrimester-Screening sowie die Nackentransparenzmessung. Diese Methoden sind zwar risikoarm, liefern aber keine genaue Diagnose in Bezug auf eine Krankheit. Bei diesen Verfahren können lediglich Vermutungen aufgestellt werden. Biologie Klausurersatzleistung Hanna Die invasiven pränatalen Untersuchungen greifen in den Körper von Mutter und Kind ein, ermöglichen allerdings eine zuverlässigere Diagnose. Dennoch können auch die hier angewandten Methoden das Ausmaß der Behinderung nicht genau bestimmen. Zu diesen Methoden gehören die Fruchtwasseruntersuchung, die Nabelschnurpunktion und die Chorionzottenbiopsie. Bei diesen Methoden liegt ein erhöhtes Risiko vor, dass es zu Komplikationen oder ähnlichem kommt. Vor allem hängen an den invasiven Methoden ethische Fragestellungen, denen sich jedes Paar vor der Untersuchung stellen sollte. Eine der ersten Fragen ist, ob die Gefahren und das Risiko, welches bei den Methoden eingegangen wird, das Ergebnis wert sind. Wichtig zu wissen ist, dass es bei der Pränataldiagnostik keine Garantie gibt, dass das Ergebnis richtig ist. Sollte mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit feststehen, dass das Kind in irgendeiner Art krank zu Welt kommen könnte, müssen sich die Eltern entscheiden, ob sie es abtreiben wollen oder nicht. Hierbei muss beachtet werden, dass das Kind leicht oder schwer erkrankt, aber auch gesund sein kann. Dies liegt daran, dass die Pränataldiagnostik lediglich ein Risiko für eine Krankheit einschätzten kann. Die Fragen, die in diesem Fall aufkommen können, können sein: Muss das eigene Kind perfekt sein um es uneingeschränkt lieben zu können? Hat nicht jedes Lebewesen ein Recht auf ein Leben, auch wenn es kurz oder beeinträchtigt ist? Zusammenfassend kann man sagen, dass es verschiedene pränatal diagnostische Methoden gibt, die vor der Geburt des ersten Kindes angewandt werden können. Die invasiven Methoden können eine sichere Diagnose diagnostizieren, als die nichtinvasiven, dennoch sind diese mit einem hohen Risiko verbunden. Außerdem kann falsch diagnostiziert werden. Hinzu kommt, dass auch invasive Methoden der Pränataldiagnostik nicht die Schwere einer Erkrankung genau bestimmen können. Die Eltern müssen sich vor, in und nach der Behandlung vielen ethischen Fragestellungen stellen. Es ist also vernünftig zuvor ausreichend mit dem Arzt zu sprechen und alle aufkommende Fragen zu klären. Biologie Anhang Abbildungen und Skizzen: Abb. 1 Autosomal rezessiver Erbgang VATER Anlageträger KIND KIND KIND KIND nicht betroffen Anlageträgerin Anlageträger Betroffen Abb. 2 MUTTER Anlageträger Nicht betroffen Betroffen (doppelte Anlage) Anlageträger (einfache Anlage) Skizze 1 6 Klausurersatzleistung Copyright © The Companies the Pared for production or display Stammbaum der Familie Lysosome Gesunde Nervenzelle Vollgestopfte Lysosomen Von Tay-Sachs betroffene Nervenzelle O = Fraw = Mann - erkrankt Hanna Biologie Quellen: Kursbuch (12.1.2021): Handbuch Kursunterricht, Genetik; 2. Auflage, 2010, S. 275 Buch, Biologie (12.1.2021): Autoren: William S. Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A. Spencer; Biologie, Genetik; 8. Auflage; Verlag: Pearson Stadium; 2007, S.895 Buch, Biochemie & Pathobiochemie (12.1.2021): Autoren: Georg Löffler, Petro Petrides; 7. Auflage; Verlag: Springer, 2003, S.625 Spektrum (12.1.2021): https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/tay-sachs-krankheit/65579 Spektrum (12.1.2021): Klausurersatzleistung https://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/tay-sachs-syndrom/11656 Chemie-Lexikon (12.1.2021): https://www.chemie.de/lexikon/Tay-Sachs-Syndrom.html Hand-in-Hand (12.1.2021): http://www.tay-sachs.net/de/tay-sachs/was-ist-tay-sachs Orphanet (12.1.2021): https://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC Exp.php?Lng=DE&Expert=845 Die Chemie-Schule (12.1.2021): https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Tay-Sachs-Syndrom Netdoktor (13.1.2021): https://www.netdoktor.de/schwangerschaft/praenataldiagnostik/ Abb. 1 (15.1.2021): Hanna https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Autosomal recessive de.svg Abb. 2 (15.1.2021): https://palliativkinder.at/wp-content/uploads/2018/08/tay-sachs- zelle.jpg