Предмет антропогенетики.
Человек как предмет генетических исследований
Методы антропогенетики
Антропогенетика – наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости у человека. Основоположником отечественной антропогенетики является Давиденко, который разработал методы работы медикогенетических консультаций, создал первую медикогенетическую консультацию в Ленинграде в 1932году, провел анализ наследственных заболеваний человека и решал проблемы полиморфизма наследственных заболеваний нервной системы.
Предмет антропогенетики изучает закономерности наследственности и изменчивости у человека. Объект антропогенетики – человек со множеством своих положительных и отрицательных для исследования качеств. Задачи антропогенетики:
Выявление и систематизация признаков и свойств человека, как нормальных, так и патологических.
Изучение вариантов наследования признаков и свойств человека, как нормальных, так и патологических.
Человек, как объект антропогенетики, имеет набор отрицательных и положительных характеристик.
Нельзя произвольно объединять брачными узами двух индивидуумов с определенными генотипами.
Нельзя стандартизировать или произвольно менять условия жизни семей
Небольшое количество потомков.
Длительный интервал от рождения до репродуктивного возраста.
Большое количество хромосом и генов в них, следовательно, большое количество признаков велика их вариабельность.
Статистика смертности не в полном объеме фиксирует причины смерти, особенно в мусульманских странах, и отсутствие такой статистики в ряде стран.
Положительные черты человека, как объекты генетических исследований:
Большая численность человеческой популяции.
Длительная документирования история существования человечества. Возможность патологоанатомических и палеонтологических исследований.
Хорошо изучена анатомия, физиология и биохимия нормы существования человека, что позволяет легко выявить любые патологические отклонения.
Разработаны специальные методы изучения наследственности и изменчивости у людей.
Разработаны математические методы изучения наследственности и изменчивости у людей.
Методы антропогенетики (специальные методы изучения наследственности и изменчивости у человека):
Генеалогический (гибридологический). NB этот метод используется всеми врачами. Введен впервые в 19 веке Гальтоном. Используется врачами всех специальностей. Позволяет проследить наследование какого-либо признака в ряду поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Задачи этого метода: установить наследственный характер анализируемого признака, т.е. дифференцировать его от фенокопии (заболевание или признак, не являющийся наследственным, но на него похожий); определить тип и вариант наследования; осуществить генотипическое и фенотипические прогнозирование, т.е. рассчитать степень риска (вероятность) появления признака у родственников (в процентах); использовать этот метод в научных исследованиях при картировании хромосом, изучении форм взаимодействия генов между собой и со средой обитания, изучить сцепленное наследование. Генеалогическое исследование на практике проводится в три этапа. Во-первых, сбор сведений о каждом члене родословной т.е. составление генеалогического анамнеза, начиная с пробанда. Пробанд – интересующий нас объект родословной или человек, в пользу которого составляется родословная. Во-вторых, графические изображение родословной с помощью специальных щнакчков с указанием родственных связей и наличия интересующих признаков у членов родословной. В-третьих, анализ родословной, прогноз (в процентах) и выводы. Анализ родословной требует: установить наследственный характер интересующего признака или определить, что он является фенокопией. Возможно выявление генокопии – сходное изменение фенотипа, обусловленное мутациями неаллельных генов; установить тип и вариант наследования:
А) аутосомно-доминантный. Признак проявляется в равной степени у мужчин и женщин. Имеются больные или носители гена во всех поколениях. Вероятность рождения детей с таким признаком в семье, где есть гетерозиготный больной родитель, а второй здоров будет 50%. Исключения: малая экспрессивность признака, низкая пенетрантность гена, явление эпистатического подавления гена.
Б) аутосомно-рецессивный. Малое количество больных в поколениях. В одинаковой степени болеют все мужчины и женщины. Наследование признака по горизонтали. Родители больного человека как правило сами здоровы и гетерозиготны. Вероятность рождения больных детей у гетерозигот 25% .
В) сцепленный с Х-хромосомой, доминантный или рецессивный.
Ген, сцепленный с Х-хрмосомой – доминантный. В одинаковой степени больны и женщины, и мужчины. Вероятность рождения больных детей, если носителем является гетерозиготная женщина – 50%. Если носитель патологического гена мужчина, то больны половина детей и они все девочки.
Ген, сцепленный с Х-хромосомой – рецессивный. Болеют как правило мужчины, и очень редко – женщины. Женщины являются гетерозиготными носительницами данного гена, но сами здоровы. Наследование происходит через поколение по принципу крискросс, от матери к сыну, а от отца к дочери.
Г) сцепленный с У-хромосомой (голандрический). Не имеет значения, какой это ген, доминантный или рецессивный. Передается строго от отца к сыну по вертикали. Вероятность проявления у потомков 50% (но все потомки мужского пола). Расщепление М1:Ж0.
2. Близнецовый. Позволяет определить степень влияния среды на развитие какого-либо признака. Установить, является ли признак фенокопией или генокопией. Исследовать особенность проявления признака в онтогенезе. Выявить особенности проявления признака в различных генотипах. Эти особенности метода становятся возможными при сравнении монозиготных и дизиготных близнецов. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов, его называют конкордатным. Конкордантность – процент сходства близнецов по изучаемому признаку. Отсутствие признака у одного из близнецов называется дискоркондантность, а близнецы – дисконкордартными.
3. Дерматоглифический (вспомогательный). Не позволяет устанавливать диагноз. Суть его в изучении рисунка кожных складок на теле человека. На кончиках пальцев (дактилоскопия), на ладонях, на стопах (плантоскопия). Изменение рисунка кожного рельефа выявляется при различных патологических состояниях. У людей с умственной отсталостью бывает так называемая «обезьянья складка» на ладони. В 1892 году Дальтон предложил классификацию узоров кожи ладони. При различных синдромах угол разный.
4. Цитогенетический. Суть метода в микроскопическом исследовании кариотипа человека. Определяется: а) число хромосом, б) размеры хромосом, в) форма хромосом, г) возможные изменения а, б, в. Наиболее удобным для исследования объектом являются ядра лейкоцитов крови, клетки костного мозга, ткани эмбриона, которые культивируют на специальных средах. Хромосомы окрашивают (ацеторсеином). Среди разновидностей этого метода – метод определения полового хроматина в соматических клетках. Половой хроматин это небольшое дисковидное тельце дезоксирибонуклеопротеина ядра, которое интенсивно окрашивается красителем. Располагается сразу под ядерной мембраной. Впервые выделен в 1949 году Барром и Бертрамом в клетках нейронов кошки. Затем эти тельца так и названы, тельца Барра. У женщин и млекопитающих особей женского пола в 67-70% ядер соматических клеток тельца Барра определяются (если не определяются – это не патология, а вариант нормы). У самцов они могут определяться в 3-5% случаев. Что, видимо, связано с вариантами полной или неполной трисомии по половым хромосомам. Тельце Барра – спирализованная Х-хромосома. Количество телец Барра у человека и млекопитающих на единицу меньше, чем число хромосом типа Х у этой особи. Половой хроматин определяется в любой ткани, но, как правило, легче всего исследовать эпителий слизистой полости рта. Можно это делать в нейтрофилах крови, но они выглядят на округло-овальными тельцами. А как барабанные палочки, потому что ядро сегментированно и в этом ядре некуда упаковать дисковидное тельце. Так же у женщин не в 100% случаев, а у мужчин в норме отсутствуют. Количество барабанных палочек соответствует количеству неактивных Х-хромосом. Метод используется в постнатальный (послеродовой) период у новорожденных, но его можно приводить и в пренатальный, при исследовании клеток плода, извлеченных при амниоцентезе (взятие амниотической жидкости путем пункционной биопсии под контролем узи и исследование слущенных клеток эпителия плода в ней), либо клетки можно взять при органцентезе (заборе крови из пуповины и последующим изучением форменных элементов крови плода). Выявление У-хроматина выявляется с помощью люминесцентного микроскопа после предварительной химической обработки клеток. Потребность в определениии полового хроматина бывает: а) в судебной медицины, б) в практике медико-генетических консультаций, в) в трансплантологии.
5. Метод генетики соматических клеток. Используются культуры соматических клеток различных органов и тканей для исследования в системе инвитрум а) механизмов действия отдельных генов и форм их взаимодействия, б) мутагенного действия факторов среды, в) для установления диагноза наследственного заболевания на цитогенетическом и биохимическом уровнях как в пост, так и в пренатальный период при культивировании клеток плода, полученных при амниоцентезе.
6. Популяционно-статистический. Этот метод позволяет исследовать структуры популяций людей и человека как вида в целом, и установить: а) частоты встречаемости генотипов, б) частоты встречаемости аллелей, как доминантных, так и рецессивных, в) частоту носительства патологических генов популяции – т.н. генетический груз. Для реализации этого метода применяется закон Хардивальберга и его математический аппарат.
7. Метод моделирования. Основа этого метода – закон Н.И. Вавилова от 1920г о гомологических рядах наследственной изменчивости. Моделирование может быть математическим и биологических. А) математическое – построение с помощью формул проявления и наследование признака, б) биологическое – проявление признака на различных видах животных, близких к человеку. Особенно важно генетическое моделирование наследственных, либо наследственно предрасположенных заболеваний.
8. Биохимические методы исследования. Используются в диагностике генных болезней или болезней обмена веществ, которых известно до пятисот и их количество растет. Здесь исследуются продукты метаболизма, отличающиеся от вариантов нормы, в биологических жидкостях и тканях.
9. Методы молекулярной генетики и генной инженерии. Это методы а) молекулярной гибридизации б)метод секвенирования (определения фрагмента ДНК), в) методы обратной транскрипции ДНК, г) использования ДНК-зондов,.
10. Полимеразной цепной реакции. А) в диагностике заболеваний паразиратных б) наследственных болезней, в) аномалий развития.