In diesem Video geht es um die Stammbaumanalyse, ein wichtiges Instrument zur klinischen Beurteilung und Beratung von Patienten mit potenziell auftretenden Erbkrankheiten. Es handelt sich dabei um Stammbäume von Familien, die das Auftreten von Erbkrankheiten in mehreren Generationen von verwandten Individuen aufzeigen. Die Vererbung von Merkmalen, und damit auch von solchen, die Krankheiten hervorrufen, folgt mit einzelnen Ausnahmen gewissen Gesetzmäßigkeiten, die auch durch die Analyse eines Stammbaums beobachtbar sind.
Erkannt wurden diese durch Gregor Mendel in Kreuzungsexperimenten mit der Erbsenpflanze und sind heutzutage bekannt als die drei Mendelschen Regeln. Solltet ihr zu diesem Zeitpunkt auf jeden Fall bereits kennen. Schauen wir uns exemplarisch einen Stammbaum einer Familie an, in der die Erbkrankheit Chorea Huntington auftritt.
Welche grundlegenden Kenndaten können einem Stammbaum entnommen werden. Dieser Stammbaum zeigt die Eltern sowie deren Nachkommen, die wiederum mit ihrem jeweiligen Partner bzw. Partnerin Kinder gezeugt haben.
Das weibliche Geschlecht ist gekennzeichnet durch einen Kreis, Männer weisen das Viereck als Symbol auf. Betroffene Merkmalsträger sind hier durch die dunkle Farbe hervorgehoben. Erinnert euch daran, dass die Ausprägung von Merkmalen durch Gene bestimmt wird.
Gene wiederum als ganz bestimmte DNA-Abschnitte, die auf paarweise vorliegenden Chromosomen lokalisiert sind. Paarweise, weil ein Chromosom von der Mutter und eins vom Vater stammt. Jedes Individuum besitzt ein jeweiliges Gen, also in zweifacher Ausführung, und in zwei unterschiedlichen Varianten, auch Allele genannt. Im Fall von dominant-rezessiven Erbgängen wird ein Allel gegenüber dem anderen dominant vererbt.
Das heißt, es setzt sich gegenüber dem anderen Allel durch und bestimmt den Phänotypen, das heißt das äußere Erscheinungsbild eines Individuums. Das dominante Allel wird mit einem Großbuchstaben versehen und das Rezessive Allel, das Allel, das gegenüber dem dominanten Allel unterdrückt wird, mit einem Kleinbuchstaben. Findet die Vererbung auf einem der 22 Autosomen statt, spricht man auch von einer autosomalen Vererbung. Ist hingegen das 23. Chromosomenpaar betroffen, das Geschlechtschromosom bzw. Gonosom, spricht man von einer gonosomalen Vererbung.
Hierzu folgt ein weiteres Video als zweiter Teil. Die entscheidende Frage der Humangenetiker nachgehen ist, inwiefern das Allel, das verantwortlich ist für die Ausprägung der Krankheit, dominant oder rezessiv ist. Nehmen wir an, die Krankheit wird hervorgerufen durch ein dominant auftretendes Allel.
In diesem Fall macht es keinen Unterschied, ob ein Organismus zwei dominante Allele besitzt, Homozygot in Bezug auf dieses Merkmal also ist, oder ein dominantes und ein rezessives Allel und damit Heterozygot wäre. Of course, Aufgrund der Dominanz von Groß A würde es auch im heterozygoten Zustand betroffener Merkmalsträger sein. Einzig für den Fall, dass jemand zwei rezessive Allele besitzt, wäre er gesund.
Diese drei möglichen Genotypen bei einem Menschen zeigen also, die Wahrscheinlichkeit selbst krank zu werden ist gar nicht so gering. Genau umgekehrt verhält es sich für den Fall, wenn die Krankheit durch ein rezessiv auftretendes Allel in Erscheinung tritt. Im Fall von zwei dominanten Allelen besitzt ein Organismus erst gar nicht erst das krankmachende Allel und ist gesund.
Im heterozygoten Zustand, Groß-A, Klein-A, wird dieser ebenfalls nicht krank, weil sich das dominante, gesunde Allel gegenüber Klein-A durchsetzen würde. Nur im Fall von zwei rezessiven Allelen würde ein Betroffener erkranken. Die Wahrscheinlichkeit zu erkranken scheint im Fall einer autosomal-rezessiven Erkrankung also geringer.
Für die beliebte Aufgabe, den zugrunde liegenden Erb. Erbgang anhand eines vorgegebenen Stammbaums abzuleiten, existieren eine Reihe von Schlüsselmerkmalen, die man auf ein Fallbeispiel anwenden kann. Das Beispiel eines Stammbaums einer Familie, in der die Krankheit Chorea Huntington auftritt, zeigt beispielsweise das Vererbungsmuster eines seltenen Dominantenalliets. Schlüsselmerkmale, anhand derer sich ein solcher dominanter Erbgang ableiten lässt, sind folgende. Jede betroffene Person hat einen betroffenen Elternteil.
Etwa die Hälfte der Nachkommen eines betroffenen Elternteils ist ebenfalls betroffen. Der Phänotyp tritt bei beiden Geschlechtern gleichermaßen auf, zeigt also den autosomalen Vererbungsweg. Nachkommen eines gesunden Familienmitglieds weisen die Erkrankung nicht auf.
Wir können anhand dieser Merkmale mit Sicherheit sagen, dass es sich um einen autosomal dominanten Erbgang handelt. Häufig werdet ihr in diesem Zusammenhang auch den Genotyp der einzelnen Personen des Stammbaums ermitteln müssen. Wenn ihr das macht, ist es eigentlich unerheblich, wo im Stammbaum ihr anfangt.
Fangen wir chronologisch oben bei der ersten Generation an und erinnern uns, in einer dominanten Vererbung kann das Allel Groß A sowohl Homozygot oder Heterozygot vorliegen. In beiden Fällen ist die Person betroffener Merkmalsträger. Die gesunde Frau hingegen... kann nur den Genotypen aa besitzen. Alle gesunden Personen einer dominanten Vererbung können nur den rezessiven Genotypen aa haben, weil dieser als einziger einen gesunden Phänotypen hervorbringt.
Bei der Vererbung erhalten die Nachkommen jeweils ein Allel von jedem Elternteil. Die Mutter kann also nur ihr a vererben, wohingegen der Vater für den Fall, dass er heterozygot ist, sowohl Groß-A als auch Klein-A weitergeben. Die erste Tochter ist betroffene Merkmalsträgerin.
Sie hat von ihrem Vater also ein dominantes Allel erhalten. Auch im Fall der beiden Söhne vererbt die Mutter ihr Klein-A und der Vater sein dominantes Groß-A. Weil die zweite Tochter der beiden gesund ist und nur den Genotypen Klein-A, Klein-A aufweisen kann, muss der Vater auch ein rezessives Allel besitzen, das er weiter vererbt. Er kann also nur heterozygot sein, Groß-A, Klein-A also besitzen.
Würde er homozygot sein, zweimal Groß-A, wären alle Nachkommen zwangsweise betroffene Merkmalsträger, weil sie automatisch das krankmachende Allel Groß-A bekämen. In Generation 3 erhalten alle Betroffenen das jeweils dominante Allel des betroffenen Elternteils, wohingegen alle gesunden Personen jeweils das rezessive Allel erhalten. Jetzt, wo die Genotypen aller Personen bekannt sind, lässt sich für einen autosomal dominanten Erbgang ein weiteres Merkmal ableiten.
In den meisten Fällen ist ein Elternteil heterozygot für das krankheitsverursachende Allel und damit krank, wohingegen der andere Elternteil, das rezessive Allel, homozygot trägt und gesund ist. Autosomal-rezessive Erbgänge zeigen im Gegensatz zu autosomal dominanten Erbgängen ganz andere Vererbungsmuster. Wie der exemplarische Stammbaum einer Familie zeigt, in der die Stoffwechselkrankheit Mukoviszidose auftritt.
Charakteristisch für autosomal-rezessive Erbgänge wie im Fall von Mukoviszidose sind folgende Aspekte. Bei betroffenen Personen sind meistens beide Eltern nicht betroffen. Jedes Kind hat ein statistisches Erkrankungsrisiko von 25%.
Beide Geschlechter sind gleichermaßen betroffen. Auch hier ist es prinzipiell egal, wo man bei der Bestimmung des Genotyps anfängt. Man kann allerdings vorab den Genotypen der beiden Betroffenen aufschreiben, denn nur bei zwei rezessiven Allelen tritt die Erkrankung im Phänotyp in Erscheinung.
Beide Eltern des betroffenen Mädchens aus der dritten Generation müssen also das rezessive Allel in ihrem Genotypen tragen, schließlich vererben sie es ihrer kranken Tochter. Weil sie selbst nicht krank sind, müssen sie neben dem rezessiven Allel auch ein dominantes, gesundes Allel besitzen. Für die Geschwister des an Mukoviszidose erkrankten Mädchens sind die Genotypen Groß-A-Groß-A oder Groß-A-Klein-A möglich. In beiden Fällen sind sie gesund. Personen, die die Erbanlage für die Erkrankung in sich tragen, dieses Merkmal aber nicht selber aufweisen, wie zum Beispiel die Eltern des betroffenen Mädchens, bezeichnet man auch als Konduktoren.
Sie führen als Konduktoren das verantwortliche rezessive Allel mit und übertragen damit die Krankheit. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich auch die übrigen Genotypen bestimmen. Zusammenfassend lässt sich also sagen, für den Fall anhand eines Stammbaums den zugrunde liegenden Erbgang ableiten zu müssen, sprechen folgende Charakteristika für einen autosomal dominanten Erbgang. Erkrankte finden sich in mehreren Generationen des Stammbaums.
Es besteht keine Bevorzugung eines bestimmten Geschlechts. Und die Erkrankung tritt nicht unter Nachkommen eines gesunden Familienmitglieds auf. Sollte dies doch der Fall sein, also ihr in einem Stammbaum sehen, dass gesunde Eltern einen kranken Sohn oder eine kranke Tochter hervorbringen, ist der zugrunde liegende Erbgang immer automatisch ein autosomal-rezessiver. Während die Wahrscheinlichkeit zu erkranken bei einem autosomal-dominanten Erbgang bei 50% liegt, ist die Wahrscheinlichkeit für autosomal-rezessive Erbgänge mit 25% geringer.