Добавил:
enni
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:1 курс стомат / биология / 1 семестр по темам / био 13
.pdf
ОСНОВЫ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА.
Предмет и задачи генетики человека и медицинской генетики
Наследственность и изменчивость лежат в основе эволюции жизни на Земле. Поскольку человек является «продуктом»
длительной эволюции живой природы, то наследование признаков и их изменения у него подчиняются тем же законам,
что и у других организмов.
Предметом генетики человека служит изучение явлений наследственности и изменчивости у человека на всех уровнях
его организации и существования (молекулярном, клеточном, организменном и популяционном).
Предметом медицинской генетики служит изучение роли наследственности в патологии человека, закономерностей
передачи из поколения в поколение наследственных болезней.
Задачами медицинской генетики являются:
- изучение патогенеза (механизма развития), клиники, диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней
человека;
- исследования механизмов наследственной предрасположенности и врожденной резистентности к
мультифакториальным заболеваниям;
- разработка генетических аспектов иммунитета, аллергии, трансплантологии, канцерогенеза, генной инженерии и др.
а) человек как специфический объект исследования.
Изучение генетики человека связано с рядом особенностей и объективных трудностей:
1) сложный кариотип - много хромосом и групп сцепления;
2) Позднее половое созревание и редкая смена поколений;
3) малое количество потомков;
4) невозможность экспериментирования;
5) невозможность создания одинаковых условий жизни.
Общеклинические методы (электрокардиография, электроэнцефалография, биохимические анализы и т.д.).
Специфические, с помощью которых можно изучить вопросы возникновения, развития, распространения, механизмы
передачи из поколения в поколение наследственных болезней, определить роль генотипа и факторов среды в их
проявлении.
а) клинико-генеалогический метод- построение родословных и прослеживании в ряду поколений передачи
определенного признака или болезни. Среди близких и дальних родственников.
Метод позволяет установить:
* является ли данный признак наследственным (по проявлению его у родственников);
* тип и характер наследования (доминантный или рецессивный, аутосомный или гоносомный);
* зиготность лиц родословной (гомо- или гетерозиготы);
* пенетрантность гена (частота его проявления);
* вероятность рождения ребенка с наследственной патологией (генетический риск).
Этапы генеалогического анализа:
1) сбор данных обо всех родственниках обследуемого (анамнез);
2) построение родословной;
3) анализ родословной и выводы.
Для построения родословных применяют условные обозначения
Основной родословной является пробанд - лицо, с которого
начинается исследование семьи. В родословных пробанд
отмечается знаком ↗.
Сложность сбора анамнеза заключается в том, что пробанд хорошо
должен знать родственников по линии матери и отца не меньше
трех поколений и состояние их здоровья.
После того как будет обнаружен наследственный характер
признака (болезни), необходимо установить тип наследования.
Типы наследования
Аутосомно-доминантный тип наследования характеризуется
следующими признаками:
* больные в каждом поколении;
* больной ребенок у больных родителей;
* болеют в равной степени и мужчины и женщины;
* проявление признака (болезни) наблюдается в вертикальной и
горизонтальной части родословной;
* вероятность наследования 100% (если хотя бы один родитель гомозиготен), 75% (оба родителя гетерозиготны), 50%
(один родитель гетерозиготен);
* нормальные дети больных родителей имеют нормальными всех детей.
Вышеперечисленные признаки аутосомно-доминантного типа наследования будут проявляться только при полном
доминировании. Так наследуется у человека полидактилия (многопалость), ахондроплазия (нарушение роста хрящей;
проявляется короткими конечностями при нормальной величине туловища, деформацией нижних конечностей и
позвоночника), курчавые волосы, карий цвет глаз и др.
Аутосомно-рецессивный тип наследования характеризуется следующими признаками:
* заболевание проявляется только у гомозигот;
* в восходящей части родословной обычно нет больных с аналогичной патологией;
* больной ребенок (гомозигота) рождается у здоровых родителей (гетерозигот);
* болеют в равной степени и мужчины и женщины;
* проявление признака (болезни) наблюдается в горизонтальной части родослов-ной;
* вероятность наследования 25% (если оба родителя гетерозиготы), 50% (если один родитель гетерозиготен, а второй
гомозиготен по рецессивному признаку) и 100% (если оба родителя гомозиготы по рецессивному признаку).
Чаще всего вероятность наследования болезни аутосомно-рецессивного типа составляет 25%, т.к. вследствие тяжести
заболевания такие больные либо не доживают до детородного возраста, либо не вступают в брак. Так наследуется у
человека фенилкетонурия, галактоземия, идиотия Тея-Сакса
(накопление липидов в нервных клетках мозга и их разрушение),
голубой цвет глаз, светлые волосы и др.
Х-сцепленный доминантный тип наследования имеет
особенности, обусловленные тем, что у женщин две Х-
хромосомы, а у мужчин одна. Женщина, унаследовав от одного
из родителей патологический аллель, является гетерозиготой, а
мужчина - гомозиготой.
* болеют одинаково и мужчины и женщины, однако больных
женщин в два раза больше чем мужчин;
* больные женщины передают этот признак (болезнь) 50%
сыновей и 50% дочерей;
* больные мужчины передают этот признак (болезнь) только дочерям, т.к. сыновья получают У-хромосому.
По Х-сцепленному доминантному типу наследуется витамин Д резистентный рахит (наследственная гипофосфоратемия).
У мальчиков болезнь протекает тяжело и летальна (недержание пигмента, снижение реабсорбции фосфатов в канальцах
почек, фокальная кожная гипоплазия). Больными бывают только девочки.
Витамин Д резистентный рахит
Х-сцепленный рецессивный тип наследования характеризуется следующими признаками:
* болеют преимущественно мужчины, женщины здоровы, но являются гетерозиготными носителями рецессивного гена;
* больные проявляются не в каждом поколении;
* больной ребенок рождается у здоровых родителей;
* проявление признака (болезни) наблюдается преимущественно в горизонтальной части родословной;
* вероятность наследования - у 25% всех детей, в том числе у 50% мальчиков.
К Х-сцепленным рецессивным болезням относятся гемофилия, дальтонизм, мышечная дистрофия Дюшена (мышцы
истончены, часть волокон замещена жировой и соединительной тканью, что приводит к утолщению мышц, например,
икроножных и их атрофии).
Голандрический (У-сцепленный) тип наследования характеризуется
следующими признаками:
* больные во всех поколениях;
* болеют только мужчины;
* у больного отца больные все его сыновья;
* вероятность наследования у мальчиков 100%.
У человека так наследуются некоторые формы ихтиоза (изменение кожи сопровождающееся гиперемией, шелушением,
резко выраженным кератозом и трещинами, протекает тяжело с нарушением обмена веществ и кожного дыхания).
Близнецовый метод- позволяет выявить наследственный характер признака, оценить эффективность действия на
организм некоторых внешних факторов, сравнение проявления признака в разных группах близнецов (моно- и
дизиготных) при учете сходства или различия генотипов.
Монозиготные близнецы, развивающиеся из
одной оплодотворенной яйцеклетки,
генетически идентичны, поэтому среди них
наблюдается высокий
процент конкордантных пар (наличие признака
у обоих близнецов, или среди группы людей), в
которых признак развивается у обоих
близнецов. Сравнение монозиготных
близнецов, воспитывающихся в разных
условиях, позволяет выявить признаки, в
формировании которых играют роль факторы
среды. По этим признакам между близнецами
наблюдается дискордантность (различия).
Напротив, сохранения сходства между
близнецами, при различных условиях их
существования, свидетельствует о
наследственной обусловленности признака.
Сопоставление парной конкондартности по данному признаку у генетически идентичных монозиготных и дизиготных
близнецов, дает возможность судить о роли генотипа в формировании признака.
Цитогенетический метод используется для изучения хромосомного набора или отдельных хромосом
(кариотипирование) в делящихся соматических, мейотических и интерфазных клетках.
Этапы исследования:
1) культивирование клеток человека (чаще лимфоцитов) на искусственных питательных средах;
2) стимуляция митозов фитогемагглютинином (ФГА);
3) добавление колхицина для остановки митоза на стадии метафазы;
4) обработка клеток гипотоническим раствором (гипотонизация), после чего хромосомы «рассыпаются» и лежат
свободно;
5) окрашивание хромосом;
6) изучение под микроскопом и фотографирование;
7) построение идиограммы.
С диагностической целью можно готовить препараты из хориона; культуры амниоцитов (пренатальная диагностика),
костного мозга, культуры фибробластов. Позволяет выявить геномные (синдром Дауна, Шерешевского-Тернера) и
хромосомные (синдром «кошачьего крика») мутации.
Современный этап в применении цитогенетического метода связан с дифференциальным окрашиванием хромосом,
позволяющий точно идентифицировать хромосомы по характеру распределения в них эухроматина и гетерохроматина
(темных и светлых полос).
Молекулярно-цитогенетические методы (ДНК-анализ)
Методы рекомбинативной ДНК позволяют анализировать ферменты ДНК, находить и изолировать отдельные гены и их
сегменты, определять в них последовательность нуклеотидов (методы секвенирования).
Методы клонирования ДНК позволяет изолировать отдельные гены и размножить (клонировать) их путем включения в
бактериальные плазмиды.
Метод гибридизации нуклеиновых кислот позволяет обнаружить единственный ген среди десятков тысяч. Линейные
обрезки двухцепочечной ДНК подвергаются тепловой или щелочной обработке и в результате денатурирования
получают одноцепочные фрагменты. Далее денатурированную ДНК инкубируют с радиоактивной нитью ДНК, которую
используют в качестве зонда где известна последовательность нуклеотидов.
В результате инкубации (ДНК+зонд) происходит гибридизация, т.е. взаимное распознавание двух комплиментарных
нитей. Гомологичные последовательности можно идентифицировать как полностью, так и частично. Различные
модификации этого метода позволяют в клинике анализировать очень малые количества ДНК, взятые у больного.
Для успешного применения в практическом здравоохранении методов рекомбинатной ДНК необходимо создание
библиотек рекомбинативных зондов всех последовательностей ДНК генома человека. Эта работа сейчас ведется.
Методы рекомбинантной ДНК могут применятся для пренатальной диагностики анеуплодий. Например, специфичный
для 21-й хромосомы зонд ДНК, гибридизуется с денатурированными клетками из амниотической жидкости на
предметном стекле. В норме в ядре будут видны 2 флюорисцирующие соответствующим цветом точки. Если же плод
трисомный, то в ядре будут видны три точки.
Биохимические методы- изучение активности ферментных систем и позволяют выявить наследственные
заболевания, обусловленные генными мутациями- это дефекты структурных, транспортных и др. белков.
Применение данных методов в пренатальном периоде или непосредственно после рождения позволяет своевременно
выявить патологию и начать лечение, как, например, в случае фенилкетонурии.
Методы дерматоглифики и пальмоскопии.
В 1892 году Ф.Гальтон установил, что кожные гребешковые узоры пальцев и ладоней являются индивидуальной
характеристикой человека и не меняются в течении всей его жизни. Этот метод сейчас широко используется в
криминалистике и генетических исследованиях (например, установление зиготности близнецов установления отцовства
и некоторых анеуплодий).
Популяционно-статистический метод.
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 и патологических.
Основной для выяснение генетической структуры популяции является закон Харди-Вайнберга.
Иммуногенетические методы.
Применяются при обследовании на иммунодефицитные состояния, при подозрении на антигенную несовместимость
матери и плода, при установлении истинного отцовства, а также определения наследственного предрасположения к
болезням. Так, например, HLA-типирование используется для пренатальной диагностики адреногенитального синдрома
(врожденной гиперплазии коры надпочечников).
Экспресс-методы- это быстрые предварительные методы изучения генетики человека.
Часто используются с целью выявления наследственной патологии как скрининг-методы, применяемые при проведении
просеивающих программ. Например, скрининг новорожденных на фенилкетонурию, беременных на альфафетоироин,
при помощи которого можно пренатально определить у плода некоторые пороки развития (например, анэнцефалию,
открытые формы спинно-мозговых грыж, синдром Дауна). К экспресс-методам относятся:
Выявление Х-хроматина, который осуществляется посредством соскоба клеток слизистой оболочки щеки из которых
делают мазок, окрашивают его и просматривают препарат в обычном микроскопе. Метод позволяет определить
количество Х-хромосом в кариотипе по количеству телец Барра.
Биохимимческие и микробиологические широко используют для быстрой предварительной диагностики
наследственных болезней обмена веществ.
Методы пренатальной диагностики.
Пренатальная диагностика связана с решением биологических и этических проблем до рождения ребенка, т.к. речь идет
о предупроеждении рождения ребенка с патологией, не поддающейся лечению, можно установить диагноз всех
хромосомных болезней, большинства врожденных пороков развития, энзимопатий, при которых известен
биохимимческий дефект. Часть из них можно установить практически на любом сроке беременности (хромосомные
болезни), часть после 12-й недели (редукционные пороки конечностей, анэнцефалию), часть только во второй половине
беременности (пороки сердца, почек).
В настоящее время применяют прямые (исследуют плод) и непрямые (исследуют беременную) методы. К прямым
неинвазивным (без хирургического вмешательства) методам относятся ультрасонография (УЗИ). К прямым инвазивным (с
нарушением целостности тканей) - хорионбиопсяи, амниоцентез и фетоскопия.
Ультрасонография (эхография) - использование ультразвука для получения изобра-жения плода и его оболочек. Метод
безопасен, можно применять повторно и основан на проникновении высокочастотных звуковых волн через ткани
организма и отражений их от границ сердца с различными акустическими свойствами. Начиная с 5-й недели можно
получить изображение оболочек эмбриона, а с 7-й - его самого. В первые 2 месяца беременности УЗИ еще не выявляет
аномалий развития плода, на 12-20 неделе возможна ди-агностика близнецовой беременности, дефектов костной
системы и др.
При хорионбиопсии производится взятие эпителия ворсинок хориона через канал шейки матки под контролем УЗИ
между 8-й и 10-й неделями беременности.
В результате амниоцентеза получают амниотическую жидкость и клетки плода для последующего анализа. Пункцию
проводят в начале второго триместра беременности (15-17 неделя) через брюшину под контролем УЗИ.
Материал полученный при хорионбиопсии и амниоцентезе используют для биохимических исследований (генные
мутации), а клетки - для анализа ДНК (хромосомные и геномные мутации). Осложнения при этом методе исследования
не превышает 1%.
Распространение методов пренатальной диагностики наследственных заболеваний позволит значительно снизить
частоту наследственной патологии новорожденных.
Соседние файлы в папке 1 семестр по темам