Heterozygote Merkmale und Krankheiten

Heterozygot ist ein Begriff, der in der Genetik verwendet wird, um zu beschreiben, wenn zwei Variationen eines Gens (bekannt als Allele) an derselben Stelle (Locus) auf einem Chromosom gepaart sind. Im Gegensatz dazu ist homozygot, wenn es zwei Kopien desselben Allels am selben Locus gibt.

Der Begriff heterozygot ist abgeleitet von „hetero-„, was „verschieden“ bedeutet, und „-zygot“, was sich auf eine befruchtete Eizelle (Zygote) bezieht.

Bestimmen von Merkmalen

Menschen werden als diploide Organismen bezeichnet, weil sie an jedem Locus zwei Allele haben, wobei ein Allel von jedem Elternteil vererbt wird. Die spezifische Paarung der Allele führt zu Variationen in den genetischen Merkmalen eines Individuums.

Ein Allel kann entweder dominant oder rezessiv sein. Dominante Allele sind solche, die ein Merkmal auch dann ausdrücken, wenn es nur eine Kopie gibt. Rezessive Allele können sich nur ausdrücken, wenn es zwei Kopien gibt.

Ein solches Beispiel sind braune Augen (dominant) und blaue Augen (rezessiv). Wenn die Allele heterozygot sind, würde sich das dominante Allel über das rezessive Allel ausdrücken, was zu braunen Augen führt. Gleichzeitig würde die Person als „Träger“ des rezessiven Allels betrachtet werden, was bedeutet, dass das Allel mit blauen Augen an Nachkommen weitergegeben werden könnte, auch wenn diese Person braune Augen hat.

Allele können auch unvollständig dominant sein, eine intermediäre Form der Vererbung, bei der keines der Allele vollständig über das andere exprimiert wird. Ein Beispiel hierfür könnte ein Allel sein, das dunkler Haut entspricht (in dem eine Person mehr Melanin hat), gepaart mit einem Allel, das heller Haut entspricht (in dem weniger Melanin vorhanden ist), um einen Hautton irgendwo dazwischen zu erzeugen.

Entwicklung der Erkrankung

Abgesehen von den körperlichen Merkmalen eines Individuums kann die Paarung heterozygoter Allele manchmal zu einem höheren Risiko für bestimmte Erkrankungen wie Geburtsfehler oder autosomale Störungen (Krankheiten, die genetisch vererbt werden) führen.

Wenn ein Allel mutiert ist (d.h. wenn es fehlerhaft ist), kann eine Krankheit an die Nachkommen weitergegeben werden, auch wenn die Eltern keine Anzeichen der Erkrankung feststellen. In Bezug auf die Heterozygotie kann dies eine von mehreren Formen annehmen:

• Wenn die Allele heterozygot rezessiv sind, ist das fehlerhafte Allel rezessiv und drückt sich nicht aus. Stattdessen wäre die Person ein Träger.
• Wenn die Allele heterozygot dominant sind, wäre das fehlerhafte Allel dominant. In einem solchen Fall kann die Person betroffen sein oder auch nicht (im Vergleich zu homozygoter Dominanz, bei der die Person betroffen wäre).

Andere heterozygote Paarungen würden eine Person einfach für einen Gesundheitszustand wie Zöliakie und bestimmte Krebsarten prädisponieren. Das bedeutet nicht, dass eine Person an der Krankheit erkranken wird; es legt lediglich nahe, dass die Person ein höheres Risiko hat. Andere Faktoren, wie Lebensstil und Umwelt, würden ebenfalls eine Rolle spielen.

Einzelne genetische Störungen

Einzelne Genstörungen sind solche, die durch ein einziges mutiertes Allel und nicht durch zwei Allele verursacht werden. Wenn das mutierte Allel rezessiv ist, ist die Person in der Regel nicht betroffen. Wenn das mutierte Allel jedoch dominant ist, kann die mutierte Kopie die rezessive Kopie überlagern und entweder weniger schwere Formen einer Krankheit oder eine vollständig symptomatische Krankheit verursachen.

Störungen einzelner Gene sind relativ selten. Sie gehören zu einigen der häufigeren heterozygot-dominanten Erkrankungen:

• DieHuntington-Krankheit ist eine Erbkrankheit, die zum Absterben von Gehirnzellen führt. Die Krankheit wird durch eine dominante Mutation in einem oder beiden Allelen eines Gens namens Huntingtin verursacht.
• Neurofibromatose Typ-1 ist eine erbliche Erkrankung, bei der sich Nervengewebetumoren an Haut, Wirbelsäule, Skelett, Augen und Gehirn entwickeln. Es ist nur eine einzige dominante Mutation erforderlich, um diesen Effekt auszulösen.
• (FH)Familiäre Hypercholesterinämie ist eine erbliche Erkrankung, die durch hohe Cholesterinwerte, insbesondere „schlechte“ Low-Density-Lipoproteine (LDL), gekennzeichnet ist. Sie ist bei weitem die häufigste dieser Erkrankungen und betrifft etwa eine von 500 Personen.

Eine Person mit einer einzigen Genstörung hat eine 50/50-Chance, das mutierte Allel an ein Kind weiterzugeben, das Träger des Allels wird.

Wenn beide Elternteile eine heterozygote rezessive Mutation haben, haben ihre Kinder eine Chance von eins zu vier, an der Erkrankung zu erkranken. Das Risiko ist bei jeder Geburt dasselbe.

Wenn beide Elternteile eine heterozygote dominante Mutation haben, haben ihre Kinder eine 50-prozentige Chance, das dominante Allel zu bekommen (teilweise oder vollständige Symptome), eine 25-prozentige Chance, beide dominante Allele zu bekommen (Symptome), und eine 25-prozentige Chance, beide rezessive Allele zu bekommen (keine Symptome).

Kombinierte Heterozygotie

Die Compound-Heterozygotie ist der Zustand, in dem zwei verschiedene rezessive Allele am selben Locus vorhanden sind, die zusammen Krankheiten verursachen können. Auch hier handelt es sich um seltene Störungen, die oft mit der Rasse oder ethnischen Zugehörigkeit zusammenhängen. Unter ihnen:

• Die Tay-Sachs-Krankheit ist eine seltene, erbliche Erkrankung, die zur Zerstörung von Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark führt. Es handelt sich um eine sehr variable Erkrankung, die im Säuglings- und Jugendalter oder später im Erwachsenenalter zu Erkrankungen führen kann. Während Tay-Sachs durch genetische Mutationen des HEXA-Gens verursacht wird, ist es die spezifische Paarung der Allele, die letztlich bestimmt, welche Form die Krankheit annimmt. Einige Kombinationen führen zu einer Erkrankung im Kindesalter, andere zu einer später einsetzenden Erkrankung.
• Phenylketonurie (PKU) ist eine genetische Störung, die vor allem Kinder betrifft und bei der sich eine Substanz namens Phenylalanin im Gehirn anreichert und Anfälle, psychische Störungen und geistige Behinderung verursacht. Es gibt eine große Vielfalt genetischer Mutationen im Zusammenhang mit PKU, deren Paarungen zu milderen und schwereren Formen der Erkrankung führen können.

Andere Krankheiten, bei denen zusammengesetzte Heterozygote eine Rolle spielen können, sind zystische Fibrose, Sichelzellenanämie und Hämochromatose (übermäßiger Eisengehalt im Blut).

Heterozygoter Vorteil

Während eine einzige Kopie eines Krankheitsallels in der Regel nicht zur Erkrankung führt, gibt es Fälle, in denen es Schutz vor anderen Krankheiten bieten kann. Dies ist ein Phänomen, das als heterozygoter Vorteil bezeichnet wird.

In einigen Fällen kann ein einzelnes Allel die physiologische Funktion eines Individuums so verändern, dass diese Person gegen bestimmte Infektionen resistent wird. Unter den Beispielen:

• Die Sichelzellenanämie ist eine genetische Störung, die durch zwei rezessive Allele verursacht wird. Das Vorhandensein beider Allele führt zur Missbildung und schnellen Selbstzerstörung der roten Blutkörperchen. Wenn nur ein Allel vorhanden ist, kann dies eine weniger schwere Erkrankung verursachen, die als Sichelzellmerkmal bezeichnet wird und bei der nur einige Zellen missgebildet sind. Diese milderen Veränderungen reichen aus, um eine natürliche Verteidigung gegen Malaria zu bieten, indem die infizierten Blutzellen schneller abgetötet werden, als sich der Parasit vermehren kann.
• Mukoviszidose (CF) ist eine rezessive genetische Erkrankung, die eine schwere Beeinträchtigung der Lunge und des Verdauungstraktes verursachen kann. Bei Personen mit homozygoten Allelen verursacht Mukoviszidose eine dicke, klebrige Schleimablagerung in den Lungen und im Magen-Darm-Trakt. Bei Personen mit heterozygoten Allelen kann der gleiche Effekt, wenn auch vermindert, die Anfälligkeit einer Person für Cholera und Typhus senken. Durch Erhöhung der Schleimproduktion ist eine Person weniger durchlässig für die schädigende Wirkung von infektiöser Diarrhöe.

Derselbe Effekt könnte erklären, warum Menschen mit heterozygoten Allelen für bestimmte Autoimmunerkrankungen ein geringeres Risiko für Hepatitis-C-Symptome im späteren Stadium zu haben scheinen.

Artikel-Quellen (einige auf Englisch)

1. Johnson T, Diamond B, Memeo L, et al. Zusammenhang zwischen HLA-DQ8 und dem Schweregrad der Zöliakie: Vergleich von New Yorker und Pariser Kohorten. Klinische Gastroenterologie und Hepatologie. 2004;2(10):888-894. doi:10.1016/s1542-3565(04)00390-8
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