36. Геномные мутации
Мутации, происходящие вследствие изменения количества хромосом, составляют группу количественных хромосомных мутаций. Они называются также геномными, поскольку представляют собой нарушение геномного числа хромосом. В основе этого нарушения лежат механизмы нерасхождения хромосом в момент деления клеток, главным образом в мейозе. Изменение числа хромосом осуществляется в двух направлениях: в сторону увеличения или уменьшения их количества, кратного гаплоидному (полиплоидия), и в сторону потери или включении отдельных хромосом или их пар в клеточном наборе (гетероплоидия). Полиплоидия в свою очередь подразделяется на автополиплоидию (увеличение числа хромосом за счет умножения геномов одного вида) и аллополиплоидию (увеличение числа хромосом за счет слияния геномов разных видов).
Геномные мутации
Робертсоновские перестройки – слияние и разделение хромосом в области центромеры. Названы они по имени В. Робертсона, который предложил свою гипотезу механизма таких мутаций. Слияния хромосом («робертсоновские транслокации») заключается в соединении двух негомологичных хромосом в одну. Под разделением хромосом понимают разрыв одной хромосомы на две. Слияния и разделения изменяют число хромосом в наборе, но не влияют на количества наследственного материала клетки.
Считается, что слияния хромосом происходят чаще, чем их разделение. Практически для любой большой группы растений и животных можно найти данные о хромосомных слияниях. Увеличение числа хромосом в результате их разделения в некоторых случаях также хорошо установлено, например, для ящериц Anolis. Число хромосом в гаплоидном наборе большинства растений и животных колеблется от 6 до 20, но общий размах изменчивости простирается от 1 до нескольких сотен. Число хромосом в наборе может быть различным даже для видов одного рода. Так, например, хромосомное число у дрозофил может принимать любое значение от 3 до 6.
Автополиплоидия
Или повторение в клетке одного и того же хромосомного набора. Эта разновидность довольно широко представлена в природе у протистов, грибов и растений. Плоидность макронуклеуса инфузорий может достигать нескольких сотен. У животных встречается редко и обычно приводит к летальному исходу на ранних стадиях эмбриогенеза.
По мнению А. Мюнтцинга (1967), более половины их относятся к полипоидам. В настоящее время явление полиплоидии широко используется в селекции растений, поскольку увеличение числа хромосом в клеточном наборе нередко приводит к усилению хозяйственно полезных признаков: к увеличению размеров клеток, цветов, плодов, количества зерна, зеленой массы, содержания белка, сахара в плодах и корнеплодах, иногда к повышению устойчивости к вредным воздействиям и заболеваниям. Описана полиплоидия и у некоторых животных, таких, как аскарида, дрозофила, водяной рачок, морской еж. У позвоночных и многих беспозвоночных полиплоидия встречается редко. Она приводит обычно к гибели организма уже на ранних стадиях развития.
Первые исследования полиплоидии были проведены И.И. Герасимовым в 1898-1901 гг. Ему удалось получить тетраплоидные клетки у водоросли спирогиры путем воздействия на них парами эфира и высокими температурами. Искусственное получение полиплоидов стало возможным с 1937 г., когда А. Блекси и А. Эйвери применили для этих целей колхицин.
У культурных растений сбалансированные полиплоиды (т.е. кариотипы с четным числом гаплоидных наборов – 4n, 6n, 8n и т.п.) получают искусственным путем из-за их более крупных размеров. Несбалансированные полиплоиды (3n, 5n, 7n и т.п.) растений часто имеют пониженную фертильность вследствие нарушений мейоза. Но, тем не менее, некоторые растения-триплоиды обладают большими размерами и продуктивностью по сравнению с диплоидными и тетраплоидными.
В настоящее время внутри некоторых видов растений (пшеница, рожь, овес, картофель, хлопчатник, земляника, сахарная свекла, шелковица и др.) изучены полиплоидные ряды, включающие все формы полиплоидии – от геномного числа (гаплоиды) до разных уровней полиплоидизации. В качестве примера можно привести полиплоидный ряд пшеницы, где n=7:2n (однозернянка Triticum durum) и 6n (мягкая Triticum aestivum). Хозяйственно ценные признаки могут возникать на разных уровнях полиплоидизации, но существует так называемый оптимальный уровень ее, увеличение или снижение которого не дает положительного эффекта. У картофеля и пшеницы, например, оптимальный уровень 4n, у земляники – 8n. Для увеличения числа хромосом у этих видов не приводит к усилению полезных свойств, а в ряде случаев даже ослабляет их.
Один из путей возникновения автополиплоидов у растений – образование нередуцированных микро- и макроспор, которое может происходить под влиянием повышения или понижения температуры, действия наркотических веществ и др. В этих случаях хромосомы не конъюгируют в профазе I и могут быть включены в одно ядро в телофазе I. Далее это ядро проходит II деление и образует не четыре, а две клетки – диады. Возможно также нарушение II деление мейоза. В обоих случаях в итоге образуется нередуцированные – диплоидные пыльцевые зерна или яйцеклетки.
Полиплоиды можно получить и у некоторых животных, в частности амфибий. Если на свежеоплодотворенные яйца тритона воздействовать высокой или низкой температурой, из них иногда возникают триплоидные экземпляры. Особым гигантизмом они не отличаются они не отличаются и обычно рано погибают. Находили и триплоидных головастиков лягушек.
Аллополиплоидия
Впервые была описана советским ученым Г.Д. Карпеченко в 1927 г. Многие растения являются природными полиплоидами.
Ему удалось получить плодовитый гибрид редьки и капусты. В клетках этих растений содержится одинаковый по количеству набор хромосом (2n=18), но они не гомологичны. Капустно-редичный гибрид, имеющий 2n хромосом (n=9 – капусты + n=9 – редьки) и совмещающий признаки редьки и капусты, бесплоден, поскольку у него в связи с отсутствием парных гомологичных хромосом нарушается процесс их конъюгации в мейозе: вместо бивалентов формируются униваленты, а гаметы содержат самое различное число хромосом – от 0 до 18. При объединении двух нередуцированных гамет с 18 хромосомами получаются гибриды (рафанобрассика) с 4n хромосомами, где каждая из них имеет гомологичного партнера (2n = 18 – капусты + 2n = 18 – редьки). У гибридов мейоз протекает нормально и в ряду поколений сохраняется плодовитость. Такие гибриды носят название амфидиплоидов. При их образовании происходит как бы синтез новых видов. В 1938 г. белорусский ученый А.Р. Жебрак получил 42-, 56- и 70-хромосомные амфидиплоиды пшеницы от скрещивания однозернянки, твердой пшеницы и пшеницы Тимофеева. Б.Л. Астауров в 40-х годах получил полиплоидную форму у шелкопряда при скрещивании двух видов шелкопряда – Bombyx mori и B. mandarina.
В ряде случаев при отдаленной гибридизации могут развиться формы, существующие в природе. Это явление носит название ресинтеза. Так, в 30-х годах В.А. Рыбин синтезировал культурную сливу, скрещивая терн с алычой. Среди гибридов оказалось растение, похожее на домашнюю сливу и имеющее такое же число хромосом (2n = 48). Жебраку удалось провести ресинтез 42-хромосомной пшеницы.
Гетероплоидия, или анеуплоидия
Возникает вследствие изменения числа хромосом, не кратного гаплоидному набору. В результате не расхождение хромосом при гаметогенезе могут возникать половые клетки с лишними хромосомами, и тогда при последующем слиянии с нормальными гаплоидными гаметами они образуют зиготы 2n + 1, или трисомики, по определенной хромосоме. Если в гамете оказалось меньше на одну хромосому, то последующее оплодотворение приведет к образованию зиготы 2n – 1, или моносомика, по какой-либо из хромосом. Полисомия и моносомия могут иметь самостоятельное фенотипическое проявление вследствие изменения соотношений доз некоторых генов или нарушения генного баланса. Так, А. Брексли и Дж. Беллинг в 20-х годах показали, что создание трисомиков по каждой из 12 хромосом дурмана (Datura stramonium) приводит к появлению характерного, отличного от других типа растения. В частности, это выражалось в специфическом изменении формы семенной коробочки.
Часто, особенно у животных и человека, лишняя хромосома обусловливает депрессию развития и летальность. (например: лишняя Х-хромосома или 21-я хромосома у человека обусловливает тяжелые аномалии).
Расщепление по генам, локализованным в лишней хромосоме, подчиняется законам расщепления полиплоидов с учетом явления двойной редукции. В этом случае при скрещивании трисомика и нормального диплоида анализ ведется, как и при скрещивании триплоида и диплоида.
Гетероплоидия сопровождается значительными фенотипическими изменениями. У людей при этом обнаруживаются множественные дефекты физического и умственного развития. Описана гетероплоидия у растений (пшеница, табак, кукуруза) и некоторых домашних животных. Она используется для изучения групп сцепления, маркирования хромосом и для селекционных целей (вводя в геном реципиента определенные хромосомы, можно направленно изменять признаки и свойства растений).
У гетероплоидов также нарушен гаметогенез, но вместе с тем у них могут образовываться нормальные гаплоидные половые клетки.
37.
Генетическая классификация наследственных болезней |
|
В основу генетической классификации наследственных болезней положен этиологический принцип, а именно тип мутаций и характер взаимодействия со средой. Всю наследственную патологию можно разделить на 5 групп: генные болезни, хромосомные болезни, болезни с наследственной предрасположенностью (синонимы: мультифакториальные, многофакторные), генетические болезни соматических клеток и болезни генетической несовместимости матери и плода. Каждая из этих групп в свою очередь подразделяется в соответствии с более детальной генетической характеристикой и типом наследования.
Генные и хромосомные болезни
Как известно, в зависимости от уровня организации наследственных структур различают генные, хромосомные и геномные мутации, а в зависимости от типа клеток - гаметические и соматические.
Наследственные болезни в строгом смысле слова подразделяют на две большие группы: генные и хромосомные.
Генные болезни - болезни, вызываемые генными мутациями.
Хромосомные болезни определяются хромосомными и геномными мутациями.
Деление наследственных болезней на эти две группы не формальное. Генные мутации передаются из поколения в поколение в соответствии с законами Менделя, в то время как большинство хромосомных болезней, обусловленных анеуплоидиями, вообще не наследуется (летальный эффект с генетической точки зрения), а структурные перестройки (инверсии, транслокации) передаются с дополнительными перекомбинациями, возникающими в мейозе носителя перестройки.
Болезни с наследственной предрасположенностью
Болезни с наследственной предрасположенностью могут быть моногенными иполигенными. Для их реализации недостаточно только соответствующей генетической конституции индивида - нужен ещё фактор или комплекс факторов среды, «запускающих» формирование мутантного фенотипа (или болезни). С помощью средового фактора реализуется наследственная предрасположенность.
Генетические болезни соматических клеток
Генетические болезни соматических клеток выделены в отдельную группу наследственной патологии недавно. Поводом к этому послужило обнаружение при злокачественных новообразованиях специфических хромосомных перестроек в клетках, вызывающих активацию онкогенов (ретинобластома, опухоль Вильмса). Эти изменения в генетическом материале клеток являются этиопатогенетическими для злокачественного роста и поэтому могут быть отнесены к категории генетической патологии. Уже имеются первые доказательства того, что спорадические случаи врождённых пороков развития являются результатом мутаций в соматических клетках в критическом периоде эмбриогенеза. Следовательно, такие случаи можно рассматривать как генетическую болезнь соматических клеток.
Весьма вероятно, что аутоиммунные процессы и старение могут быть отнесены к этой же категории генетической патологии.
Болезни, возникающие при несовместимости матери и плода по антигенам
Болезни, возникающие при несовместимости матери и плода по антигенам, развиваются в результате иммунной реакции матери на антигены плода. Кровь плода в небольшом количестве попадает в организм беременной. Если плод унаследовал от отца такой аллель антигена (Аг+), которого нет у матери (Аг-), то организм беременной отвечает иммунной реакцией. Антитела матери, проникая в кровь плода, вызывают у него иммунный конфликт. Наиболее типичное и хорошо изученное заболевание этой группы - гемолитическая болезнь новорождённых, возникающая в результате несовместимости матери и плода по Rh-Ar. Болезнь возникает в тех случаях, когда мать имеет Rh- группу крови, а плод унаследовал Rh+ аллель от отца.
Иммунные конфликты различаются и при несовместимых комбинациях по антигенам группы АВО между беременной и плодом.
В целом эта группа составляет значительную часть патологии (в некоторых популяциях у 1% новорождённых) и довольно часто встречается в практике акушера-гинеколога и в медико-генетических консультациях.
Наследственными болезнями называют болезни, вызываемые только мутациями – изменениями генетического материала. Мутации приводят к различным нарушениям нормального развития организма.
Особенностью наследственных болезней является то, что мутации, как этиологические факторы заболеваний, не зависят от среды обитания животного, его кормления и содержания. Из наследственных болезней выделяют хромосомные, генные, геномные и цитоплазматические болезни.
38.Мутагенные факторы, их виды.
Вещества и воздействия, приводящие к возникновению мутаций, получили название мутагенных факторов.
Мутагены (равнои вызываемые ими мутации) классифицируют по происхождению (источнику) на эндогенные и экзогенные, а по природе на физические, химические и биологические.
Экзогенные мутагены. Их большинство, к ним относятся различные и многочисленные факторы внешней среды (например, радиационное излучение, алкилирующие агенты, окислители, многие вирусы).
Эндогенные мутагены образуются в процессе жизнедеятельности организма (например, мутации могут возникать под влиянием свободных радикалов, продуктов липопероксидации).
Физические мутагены — ионизирующее излучение и температурный фактор: - ионизирующее излучение (например, а-, (3-, у-лучи, рентгеновское излучение, нейтроны);
- радиоактивные элементы (например, радий, радон, изотопы калия, углерода и т.д. — источники ионизирующего излучения);
- УФ-излучение; - чрезмерно высокая или низкая температура.
Химические мутагены — самая многочисленная группа мутагенов. К химическим мутагенам относятся:
- сильные окислители или восстановители (например, нитраты, нитриты,активные формы кислорода);
- алкилирующие агенты (например, йодацетамид);
- пестициды (например, гербициды, фунгициды);
- некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды,цикламаты);
- продукты переработки нефти;
- органические растворители;
- Л С (например, цитостатики, содержащие ртуть средства, иммунодеп-рессанты);
- другие химические соединения.
Биологические мутагены:
- вирусы (например, кори, краснухи, гриппа);
- Аг некоторых микроорганизмов.
39. Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости в популяциях людей, особенности наследования признаков в норме иих изменения под действием условий окружающей среды. Целью медицинской генетики является разработка методов диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии человека Особенности человека как объекта генетических исследований состоит в том что: у человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя. Во-вторых, низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей. В-третьих, редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни. Особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости классического гибридологического метода генетического анализа, с помощью которого были открыты все основные закономерности наследования признаков и установлены законы наследственности. К методам, широко используемым при изучении генетики человека, относятся генеалогический, популяционно-статистический, близнецовый, метод дерматоглифики, цитогенетический, биохимический, методы генетики соматических клеток: 1. Генеалогический метод – в основе лежит составление и анализа родословных. 2. Близнецовый метод – заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах 1 и 2 – яйцевых близнецов, предложен Гальтоном. 3. Популяционно-статистический метод – изучает наследственные признаки в больших группах населения, в одно или нескольких поколений. 4. Цитогенетический метод – основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. 5. Метод изучения ДНК генетических исследований (разработка метода обратной транскрипции ДНК на молекулах ДНК с последующим размножением этих ДНК привела к появлению ДНК – рондов, для различных мутаций нуклеотидов человек.).
4
0.
Генеалогический
метод основан на прослеживании какого-либо
признака в ряде поколений с указанием
родственных связей (составление
родословной).
Метод включает два этапа:
1. Сбор сведений о семье.
2. Генеалогический анализ.
Сбор сведений начинается от пробанда. Пробанд – лицо, родословную которого необходимо составить (Слюсарев, Жукова, 1987). Братья и сестры пробанда называются сибсы.
Для построения родословной применяются специальные символы (Рис. 7). Методы позволяют установить тип наследования признака: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой доминантный, сцепленный с Х‑хромосомой рецессивный и Y‑сцепленный.
При аутосомно-доминантном наследовании ген проявляется в гетерозиготном состоянии у лиц обоих полов; сразу в первом поколении; большое количество больных, как по вертикали, так и по горизонтали. По такому типу наследуются веснушки, брахидактилия, катаракта, хрупкость костей, хондродистрофическая карликовость, полидактилия.
При аутосомно-рецессивном наследовании мутантный ген проявляется только в гомозиготном состоянии у лиц обоего пола. Как правило, у здоровых родителей (ген в гетерозиготном состоянии) рождаются больные дети. Признак проявляется не в каждом поколении. Так наследуются признаки: леворукость, рыжие волосы, голубые глаза, миопатия, сахарный диабет, фенилкетонурия.
При Х-сцепленном доминантном наследовании болеют лица обоего пола, чаще встречается у женщин. Так наследуются признаки: пигментный дерматоз, кератоз, пузырчатость стоп ног, коричневая эмаль зубов.
При Х-сцепленном рецессивном наследовании больны в основном лица мужского пола. В семье больны половина мальчиков, а 50% девочек – гетерозиготны по мутантному гену. Так наследуется гемофилия А и В, мышечная дистрофия Дюшена, дальтонизм.
При Y-сцепленном наследованиибольны только мужчины. Такие признаки определяются голандрическими генами, например, гипертрихоз.
Близнецовый метод основан на изучении признаков, изменяющихся под влиянием условий жизни, у моно- и дизиготных близнецов. При генетических исследованиях близнецов необходимо сравнительно изучать оба типа. Только так можно оценить влияние разных условий среды на одинаковые генотипы (у монозигот), а также проявление разных генотипов в одинаковых условиях среды (у дизигот).
Сходство признаков у близнецов называется конкордантность, различия признаков – дискордантность. Сравнение степени сходства у двух групп близнецов позволяет судить о роли наследственности и среды в развитии патологических признаков. Метод основан на сравнительном изучении признаков близнецов. Он позволяет выявить перечень болезней с наследственной предрасположенностью, определить роль среды и наследственности в проявлении болезни. Для этого используют коэффициент наследственности (Н) и влияние среды (Е), которые вычисляют по формуле К. Хольцингера:
Н =(%MZ - %DZ/100 - %DZ) х 100
Е = 100 - Н, где:
MZ – конкордартность монозиготных близнецов, DZ – дизиготных.
Если значение Н=1, то признак в большей степени (100%) формируется под влиянием наследственных факторов; Н=0 – на признак влияет действие среды (100%); Н=0,5 – одинаковая степень влияние среды и наследственности.
Например: конкордантность монозиготных близнецов по заболеваемости шизофренией равна 70%, а дизиготных – 13%. Тогда Н=70-13/100-13=57/87=0,65 (65%). Следовательно, преобладание наследственности – 65%, а среды – 35%.
При помощи метода изучают:
1. Роль наследственности и среды в формировании признаков организма;
2. Конкретные факторы, усиливающие или ослабляющие влияние внешней среды;
3. Корреляцию признаков и функций;
41. Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании хромосом, анализе кариотипа человека в норме и патологии. Изучение хромосомного набора проводят на метафазных пластинках лимфоцитов, фибробластов, культивируемых в искусственных условиях. Анализ хромосом проводят методом микроскопирования. Для идентификации хромосом проводят морфометрический анализ длины хромосомы и соотношение их плеч (центромерный индекс), затем проводят кариотипирование по Денверской классификации. Этот метод позволяет установить наследственные болезни человека, связанные с изменением числа и структуры хромосом, транслокациями, а также используются для построения генетических карт.
В 1969 году Т. Касперсон разработал метод дифференцированного окрашивания хромосом, который позволил идентифицировать хромосомы по характеру распределения окрашиваемых сегментов. Разнородность ДНК в разных участках по длине хромосомы обуславливает разное окрашивание сегментов (гетеро- и эухроматиновые участки). Этот метод позволяет выявлять анеуплоидии, хромосомные перестройки, транслокации, полиплоидии (трисомии по 13-й, 18-й, 21-й – аутосомам и их делеции). Делеции по 5-й хромосоме формируют синдром «кошачьего крика»; по 18-й – нарушение формирования скелета и умственную отсталость.
Если нарушения касаются половых хромосом, то применяется метод исследования полового хроматина. Половой хроматин (тельце Барра) – это спирализованная Х-хромосома, которая инактивируется у женского организма на 16-е сутки эмбрианального развития. Тельце Барра имеет дисковидную форму и обнаруживается в интерофазных клеточных ядрах млекопитающих и человека под ядерной мембраной. Половой хроматин может быть определен в любых тканях. Чаще всего исследуются эпителиальные клетки слизистой оболочки щеки (буккальный соскоб).
В кариотипе нормальной женщины имеются две Х-хромосомы, и одна из них образует тельце полового хроматина. Количество телец полового хроматина у человека и других млекопитающих на единицу меньше, чем число Х хромосом особи. У женщины с кариотипом Х0, ядра клеток не содержат полового хроматина. При трисомии (ХХХ) образуется 2 тельца, т.е. с помощью полового хроматина можно определить количество половых хромосом в мазках крови. В ядрах нейтрофилоцитов тельца полового хроматина имеют вид барабанных палочек, отходящих от ядра лейкоцитов.
В норме у женщин хроматин-положительные ядра составляют 20-40%, у мужчин – 1-3%.
В буккальном эпителии можно определить и Y хроматин. Он представляет собой интенсивно светящийся большой хромоцентр, расположенный в любой точке ядра. В норме у лиц мужского пола 20-90% ядер содержат Y хроматин.
Биохимические методы используются для диагностики болезней обмена веществ, причиной которых является изменение активности определенных ферментов (генные мутации). С помощью этих методов обнаружено более 500 молекулярных болезней.
При различных типах заболеваний удается определить либо сам аномальный фермент, либо промежуточные продукты обмена.
Методы включают несколько этапов:
1) Выявление на простых, доступных методиках (экспресс-методах), качественных реакциях продуктов обмена в моче, крови.
2) Уточнение диагноза. Для этого используются точные хроматографические методы определения ферментов, аминокислот, углеводов и т.д.
3) Применение микробиологических тестов, основанных на том, что некоторые штаммы бактерий могут расти на средах, содержащих только определенные аминокислоты, углеводы. Если в крови или моче есть требуемое для бактерии вещество, то на таком приготовленном субстрате наблюдается активное размножение бактерий, чего не бывает у здорового человека.
Биохимическими методами выявляются гемоглобинопатии, болезни нарушения обмена аминокислот (фенилкентонурия, алкаптонурия), углеводов (сахарный диабет, галактоземия), липидов (амавротическая идиотия), меди (болезнь Коновалова-Вильсона), железа (гемохроматозы) и др.
42. ПРЕНАТАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Разработка методов генетики соматических клеток, молекулярной биологии, цитогенетических и биохимических методов сделала возможным получение, размножение и всестороннее изучение клеточного материала развивающегося плода с целью более ранней диагностики наследственной патологии у человека. В связи с отсутствием в настоящее время действенных методов лечения, тяжелым поражением здоровья при многих наследственных заболеваниях их ранняя диагностика дает возможность предупредить появление потомства с наследственным нарушением путем прерывания беременности, а иногда начать лечение сразу после рождения или даже в пренатальном периоде.
Получение материала развивающегося внутриутробно организма осуществляют разными способами. Одним из них является амниоцентез, с помощью которого на 15—16-й неделе беременности получают амниотическую жидкость, содержащую продукты жизнедеятельности плода и клетки его кожи и слизистых (рис. 6.34, А).
Забираемый при амниоцентезе материал используют для биохимических, цитогенетических и молекулярно-биологических исследований. Цитогенетическими методами определяют пол плода и выявляют хромосомные и геномные мутации. Изучение амниотической жидкости и клеток плода с помощью биохимических методов позволяет обнаружить дефект белковых продуктов генов, однако не дает возможности определять локализацию мутаций в структурной или регуляторной части генома. Важную роль в выявлении наследственных заболеваний и точной локализации повреждения наследственного материала плода играет использование ДНК-зондов.
Рис. 6.34. Методы получения материала для пренатальной диагностики. А —амниоцентез (пункция околоплодного пузыря через брюшную стенку); Б—биопсия ворсин хориона (проникновение в матку через влагалище и шейку матки):
1—амниотическая жидкость, 2—плацента, 3—матка, 4—лобковое сращение, 5— влагалище, б—шейка, 7—крестец, 8—зеркало, 9—канюля, 10—хорион
В настоящее время с помощью амниоцентеза диагностируются все хромосомные аномалии, свыше 60 наследственных болезней обмена веществ, несовместимость матери и плода по эритроцитарным антигенам.
С начала 80-х гг. XX в. стало возможным использование для целей медикогенетического диагностирования материала биопсии ворсин хориона. В отличие от амниоцентеза это исследование проводят в первой трети беременности, что позволяет при наличии показаний прерывать ее в более ранние сроки (рис. 6.34, Б).
Кроме амниоцентеза и исследования клеток ворсин хориона применяют и другие способы пренатальной диагностики. Для диагностики таких заболеваний, какгемоглобинопатия, используют пункцию сосудов плода с получением клеток его крови.
Методы фетоскопии и ультразвуковых исследований позволяют определять пол плода и некоторые пороки его развития путем непосредственного наблюдения.
Пренатальная диагностика должна проводиться до 20—22-й недели беременности, когда плод еще нежизнеспособен после ее прерывания. Прерывание беременности в более поздние сроки может привести к рождению живого ребенка и быть опасным для организма матери. Прерывание беременности всегда проводится только с согласия родителей.
Так как многие методы пренатального обследования плода не являются абсолютно безвредными, а кроме того, они трудоемки и дорогостоящи, показания к такому обследованию должны быть обоснованы.
Пренатальное обследование плода проводят в случаях: 1) обнаружения структурных перестроек хромосом (транслокаций) у одного из родителей; 2) при наличии у родителей доминантного наследственного заболевания; 3) при наличии в семье детей с рецессивным наследственным заболеванием, что свидетельствует о гетерозиготности родителей; 4) при возрасте матери старше 35 лет, что прогрессивно повышает вероятность рождения у нее потомства с наследственной патологией; 5) при привычных выкидышах, вызывающих подозрение на несовместимость матери и плода по эритроцитарным антигенам; 6) при наличии в семье детей с врожденными пороками развития.
Благодаря разработке способов пренатальной диагностики удается сократить число рождающихся с наследственными заболеваниями.
43. Популяционно-статистический метод позволяет рассчитать частоту гетерозиготного носительства патологического гена в человеческих популяциях, распределение генных и хромосомных аномалий. Метод использует демографические и статистические данные, математическая обработка которых основана на законе Харди-Вайнберга.
Исследование частоты распределения генов имеет важное значение для анализа распространения наследственных болезней человека. Известно, что подавляющее число рецессивных аллелей представлено в гетерозиготном состоянии. Закон Харди-Вайнберга позволяет выявить частоту носительства патологического гена при помощи равенств:
p+q=1, где p – частота встречаемости доминатного аллеля, q – частота рецессивного аллеля;
p2+2pq+q2=1, где p2 – частота встречаемости доминантных гомозигот в популяции, 2pq – частота гетерозигот, q2 – частота рецессивных гомозигот.
С помощью популяционно-статистического метода изучают наследственные признаки в больших группах населения, в одном или нескольких поколениях. Существенным моментом при использовании этого метода является статистическая обработка получаемых данных. Этим методом можно рассчитать частоту встречаемости в популяции различных аллелей гена и разных генотипов по этим аллелям, выяснить распространение в ней различных наследственных признаков, в том числе заболеваний. Он позволяет изучать мутационный процесс, роль наследственности и среды в формировании фенотипического полиморфизма человека по нормальным признакам, а также в возникновении болезней, особенно с наследственной предрасположенностью. Этот метод используют и для выяснения значения генетических факторов в антропогенезе, в частности в расообразовании.