«Роль спадковості в патології людини»

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

Методи медичної генетики

Тема: Клініко-генеалогічний метод.

Цитогенетичні і молекулярно-генетичні методи.

Біохімічні методи.

Основні питання:

1. Роль параклінічних методів дослідження

у діагностиці природженої та спадкової патології.

2. Цитогенетичний та молекулярно-цитогенетичні методи. Показання до проведення цитогенетичних досліджень.

3. Клініко-генеалогічний метод.

4. Методика складання родоводу.

5. Типи успадкування.

6. Мітохондріальна спадковість.

7. Біохімічні методи. Показання до проведення досліджень.

8. Молекулярно-генетичні методи. Показання та можливості методу.

Чим глибше аналізується природа спадковості людини, тим більше це реалізується в методах діагностики, лікування і профілактики хвороб. При вивченні спадкових ознак людина виступає як складний об'єкт генетичних досліджень.

Виникають певні труднощі в аналізі спадковості і мінливості, які обумовлені:

• неможливістю застосування направлених схрещувань (гібридологічного методу) для генетичного аналізу;

• неможливістю експериментального отримання мутацій;

• пізнє настання статевої зрілості;

• малою чисельністю нащадків;

• неможливістю забезпечення однакових контрольованих умов для розвитку нащадків від різних шлюбів;

• недостатньо точною реєстрацією спадкових ознак;

• відносно великим числом (2п = 46) хромосом.

Сучасна клінічна медицина вже не може обійтися без генетичних методів. Для вивчення спадкових ознак у людини використовують різні біохімічні, морфологічні, імунологічні, електрофізіологічні методи. Лабораторно-генетичні методи діагностики завдяки прогресу генетичних технологій можуть бути виконані на малій кількості матеріалу, який можна пересилати по пошті (декілька випущених крапель крові на фільтрувальному папері, або навіть на одній клітині, взятій на ранній стадії розвитку.

У вирішенні генетичних завдань використовують такі методи:

• цитогенетичні,

• молекулярно- цитогенетичні,

• генеалогічний,

• близнюковий,

• популяційно-статистичний,

• біохімічні,

• молекулярно-генетичні.

Клініко-генеалогічний метод є найбільш універсальним методом у медичній генетиці. Він широко застосовується при рішенні наступних теоретичних і прикладних проблем:

1) для встановлення спадкового характеру ознаки;

2) при визначенні типу успадкування і пенетрантності гена;

3) при аналізі зчеплення генів і картування хромосом;

4) при вивченні інтенсивності мутаційного процесу;

5) при вивченні механізмів взаємодії генів;

6) при медико-генетичному консультуванні.

Суть методу зводиться до виявлення родовідних зв'язків і простежуванню ознаки або хвороби серед близьких і далеких родичів. Технічно він складається із двох етапів:

• складання родоводу,

• генеалогічного аналізу.

Перше завдання при аналізі родоводу - встановлення спадкового характеру ознаки. Після того як буде виявлений спадковий характер ознаки (хвороби), необхідно встановити тип успадкування. Для цього використовуються принципи генетичного аналізу й різні статистичні методи обробки даних не з однієї, а з багатьох родоводів. Неважко зрозуміти, що в більшості випадків прості розрахунки співвідношення хворих дітей до числа здорових дадуть неправильне уявлення про тип успадкування, тому, що, наприклад, при рецесивному захворюванні в поле зору лікаря не потраплять родини носії, у яких народилися тільки здорові діти. Практично реєстрація починається від хворого нащадка. У розрахунки співвідношення числа хворих і здорових дітей потрібно вводити виправлення на частку невиявлених родин.

Збір відомостей про родину починається із пацієнта, що консультується або з пробанда. Пацієнт, що консультується - це особа, яка звернулася до лікаря або, що потрапила в поле зору дослідника. Пробанд - це хворий або носій досліджуваної ознаки. У багатьох випадках особа, що консультується, і пробанд співпадають. Діти однієї батьківської пари називаються сибсами (брати та сестри). Родиною у вузькому розумінні називають батьківську пару і їхніх дітей, але іноді й більше широке коло кровних родичів, хоча в останньому випадку краще використовувати термін «рід».

Символи, які використовують при складанні родоводів:

1. особа чоловічої статі;

2. особа жіночої статі

3. стать не відома;

4. шлюб;

5. родинний шлюб;

6. сибси;

7. монозиготні близнюки;

8. дизиготні близнюки;

9. викидень;

10. аборт;

11. мертвонароджений;

12. бездітний шлюб;

13. носій мутантного

гену;

14. померлі;

15. пробанд.

Залежно від мети дослідження родовід може бути повним або обмеженим. Бажано, звичайно, прагнути до найбільш повного складання родоводів за усіми напрямками. Завдання це не таке легке, як може здатися на перший погляд. Чим більше поколінь утягується в родовід, тим він ширше.

Приклад родоводу (позначення стандартні):

а - хворі діабетом;

б - хворі нейро-

фіброматозом;

в - особисто обстежені.

Складання родоводу супроводжують коротким записом про кожного члена родоводу з точною характеристикою його споріднення стосовно пробанду (легенда родоводу). Надалі для наочності (або при публікації) родовід зображують графічно. Якщо розглянутих ознак у родоводу багато, то можна прибігати до буквених або штрихових розходжень усередині символів. Зображення родоводу обов'язково супроводжується описом позначень під малюнком.

На додаток до опису малюнка варто підкреслити наступне. Покоління позначають римськими цифрами зверху долілиць. Звичайно цифри ставлять ліворуч від родоводу. Арабськими цифрами нумерують потомство одного покоління (весь ряд) ліворуч праворуч послідовно. Брати й сестри розташовуються в родоводі в порядку народжень. Таким чином, кожний член родоводу має свій шифр, наприклад ІІ-2, ІІІ-8.

У тих випадках, коли дружина або чоловік не обстежений на наявність розглянутої ознаки і його родовід не приводиться, бажано не зображувати його взагалі. Нанесення такого значка в родовід не несе ніякої інформації, а тільки утрудняє сприйняття основної частини родоводу.

Всі індивіди повинні розташовуватися строго по поколіннях в один ряд. «Підвішування» символів між рядами поколінь є досить грубою помилкою.

Якщо родовід дуже великий, то різні покоління розташовуються не горизонтальними рядами, а концентричними.

Приклад великого родоводу з концентричним розташуванням поколінь[Бочков Н.П., 2001]:

а - хворі гемоглобінозом Е;

б - хворі таласемією;

в - хворі гемоглобінозом Е та таласемією.

При застосуванні генеалогічного методу в родоводі важливо відзначати обстежених на наявність ознаки (це можна дорівняти також до одержання відомостей з об'єктивного джерела, наприклад, з історії хвороби) і необстежених, відомості, про які почерпнуті з відповідей пробанда або родичів, а також з анкет. Грубою помилкою є штучне вкорочення ланок родоводу через труднощі обстеження осіб 2-го і 3-го ступеня споріднення. Причому не завжди вказується, у кого зі членів родоводу дійсно не було родичів, а в кого просто не зібрані відомості.

Одержання відомостей про родичів - завдання непросте. По-перше, не всі пацієнти знають про хвороби родичів, по-друге, нерідко вони приховують сімейні випадки через фальшивий сором або, навпаки, «відкривають» їх у родичів чоловіка, намагаючись «звалити провину» у виникненні хвороби у дитини на чоловіка.

Докладне клініко-генеалогічне дослідження проводиться у всіх випадках, коли при первинному клінічному огляді виникає підозра на спадкову хворобу. Варто підкреслити, що мова йде про докладне обстеження членів родини. На відміну від первинних елементів сімейного аналізу, які застосовуються при будь-якому первинному огляді хворого, при докладному клініко-генеалогічному обстеженні мова йде вже про цілеспрямоване глибоке обстеження членів родини.

Хвороби з аутосомно-домінантним типом успадкування.

Цей тип успадкування характеризується тим, що для розвитку хвороби досить успадкувати мутантний аллель від одного з батьків. Для цієї групи захворювань характерний ряд загальних ознак:

1. Захворювання зустрічається в кожному поколінні родоводу, що називають передачею хвороби по вертикалі. Іноді може бути «проскакування поколінь» через пізню маніфестацію або у зв'язку з різної пенетрантністю й експресивністю ознаки.

2. Співвідношення хворих і здорових наближається до 1:1.

3. У здорових дітей хворих батьків діти здорові.

4. Кількість хворих хлопчиків і дівчаток однакова.

5. Хворі чоловіки й жінки з однаковою частотою передають патологічний ген своїм дітям.

6. У гомозигот, народжених від двох хворих батьків, захворювання протікає важче, ніж у гетерозигот.

При важких захворюваннях, коли у хворих знижена можливість мати потомство, родоводи можуть бути нетиповими, як і у випадках, коли мутації виникають уперше в гаметах (спорадичні випадки).

Прикладами захворювань із аутосомно-домінантним успадкуванням можуть служити наступні:

• синдром Марфана,

• нейрофіброматоз,

• синдром базально-клітинного невуса,

• ахондроплазія,

• недосконалий остеогенез,

• міотонічна дистрофія,

• полікістоз нирок дорослого типу та ін.

Відзначається високий клінічний поліморфізм домінантно наслідуваних захворювань навіть серед членів однієї родини: так, при нейрофіброматозі у одних хворих у родині можуть бути множинні нейрофіброми, а в інших - лише одиничні шкірні прояви. Також відрізняються строки маніфестації хвороби, навіть у межах однієї родини.

Хвороби з аутосомно-рецесивним типом успадкування.

Захворювання з даним типом успадкування проявляються тільки у гомозигот. Гетерозиготи не мають клінічних проявів захворювання.

Для аутосомно-рецесивних захворювань характерно наступне:

1. Батьки звичайно клінічно здорові, однак є гетерозиготними носіями патологічного гена.

2. Ризик по захворюванню для сибсів хворого становить 25%.

3. Якщо хворі обоє батьків, то всі діти будуть хворими.

4. У шлюбі хворого зі здоровим народжуються здорові діти (якщо здоровий не є гетерозиготою), які будуть носіями патологічної ознаки.

5. У шлюбі хворого з носієм мутантного алеля народжуються 50% хворих дітей, що імітує домінантне успадкування (псевдодомінювання).

6. Обидві статі вражаються однаково.

7. Чим рідше зустрічається мутантний ген у популяції, тим частіше батьки хворої дитини є кровними родичами. При такому шлюбі ризик по захворюванням з аутосомно-рецесивним типом успадкування значно перевищує загальнопопуляційний.

Найбільш часто зустрічаються шлюби, де обоє батьки є гетерозиготами та ризик народження хворої дитини становить 25%. Однак варто мати на увазі, що це популяційний ризик, а співвідношення хворих і здорових дітей у кожній окремо взятій родині може бути різним.

Шлюби, коли обоє батьків є гомозиготами, дуже рідкі.

У родинах, де у хворих батьків (наприклад, у альбіносів) народжувалися здорові діти, така невідповідність пояснюється мутаціями в різних генах, і такі діти є подвійними гетерозиготами, або компаунд-гетерозиготами.

За аутосомно-рецесивним типом успадковуються багато вроджених порушень обміну речовин. Прикладами захворювань із цим типом успадкування можуть бути:

• Муковісцидоз;

• Фенілкетонурія;

• Галактоземія;

• хвороба Вільсона-Коновалова;

• адреногенітальный синдром;

• мукополісахаридози;

• синдром Мекеля.

Варто сказати, що для багатьох із цих захворювань розроблені методи пренатальної діагностики, що проводиться в родинах, де батьки є гетерозиготними носіями патологічної ознаки.

Хвороби з Х-зчепленим домінантним типом успадкування.

Особливості цього типу успадкування обумовлені тим, що у жінок дві Х-хромосоми, а у чоловіків одна. Тому жінка, успадкувавши від одного з батьків патологічний ген, є гетерозиготою, а чоловік гомозиготою. Основні характеристики родоводів при цьому типі успадкування наступні:

1. Вражаються і чоловіки, і жінки, але хворих жінок більше.

2. Хворі жінки передають патологічний алель 50% дочок і 50% синів.

3. Хворий чоловік передає патологічний алель всім дочкам і не передає синам, оскільки останні не одержують від батька Х-хромосому.

4. У середньому захворювання у жінок протікає менш важко, тому що вони гетерозиготні.

5. Якщо хвороба важка й летальна для гомозигот, то всі хлопчики гинуть. Хворими бувають тільки дівчата.

За цим типом успадковуються наступні захворювання:

• фосфат-діабет (або вітамін Д - резистентний рахіт),

• хвороба Блоха-Сульцбергера (неутримання пігменту),

• рото-обличче-пальцьовий синдром.

Хвороби з Х-зчепленим рецесивным типом успадкування.

При захворюваннях із цим типом спадкування жінки практично завжди є гетерозиготами, тобто фенотипично здорові, але є носіями. У випадку, якщо репродукція у хворих порушена, характерні наступні риси успадкування:

1. Хворіють тільки чоловіки.

2. Жінки є гетерозиготними носіями патологічного гена.

3. У частині випадків захворювання є результатом неомутації в Х-хромосомі матері.

4. Сестри хворих братів в 50% випадків можуть бути носіями патологічного алеля. При цьому вони в 50% випадків передають ген синам, які будуть хворі, і в 50% - дочкам, які також можуть будуть носіями.

5. Здорові чоловіки не передають хвороби.

Якщо репродукція при даній хворобі не порушена (гемофілія, недостатність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази), то успадкування характеризується такими особливостями:

1. Частка успадкованих випадків більше 2\3.

2. Хворі чоловіки передають патологічний алель всім своїм дочкам, і не передають синам.

3. Усі дочки хворих чоловіків є носіями патологічного гена.

4. У шлюбі жінки-носія із хворим чоловіком 50% дочок хворі, 50% синів хворі, 50% здорові.

Рідко гетерозиготні жінки можуть бути хворими у зв'язку з гетерохроматинизацією хромосоми з нормальним алелем.

Успадковуються за X-зчепленим рецесивним типом:

• гемофілія;

• м'язова дистрофія Дюшена;

• синдром Хантера (мукополісахаридоз 2 типу);

• дальтонізм;

• синдром Леша-Ніхана;

• ангідротична ектодермальна дисплазія.

Голандричне, або зчеплене з Y-хромосомою успадкування.

Рідкий тип спадкування, при якому ознака передається від хворого батька всім хлопчикам. Природно, що при порушенні формування семеників або сперматогенезу хворі безплідні; у цих випадках захворювання є результатом неомутації.

На Y-хромосомі локалізований ряд генів:

• ген, детермінуючий розвиток семеників, відповідальний за сперматогенез (фактор азооспермії);

• ген, що контролює інтенсивність росту тіла, кінцівок і зубів;

• ген, що визначає оволосіння вушних раковин.

Мітохондріальна спадковість.

Особливістю цього типу успадкування є те, що мітохондрії перебувають у цитоплазмі клітин. Спермії не мають мітохондрій, тому спадковий матеріал передається із цитоплазмою тільки через яйцеклітини, тобто має місце материнський тип успадкування. Кожна яйцеклітина містить 25000 мітохондрій, і кожна мітохондрія містить кільцеву ДНК. Описано мутації цілого ряду генів мітохондрій. Особливості цієї спадковості:

1. Хвороба передається тільки від матері.

2. Чоловіки й жінки вражаються з однаковою частотою.

3. Хворі чоловіки не передають захворювання своїм дітям.

Приклади мітохондріальних хвороб наведені у змістовому модулі 6

Граф логічної структури теми: