Вопросы и задания

     1. Дайте определение следующим терминам: хромосома, хроматида, хроматин, хромомера, кариотип.

     2. В чем различие между эухроматином и гетерохроматином? Типы хроматина. Ответ обоснуйте.

     3. На каких стадиях митоза хромосомы хорошо видны? Почему?

     4. Дайте характеристику нормального кариотипа в соответствии с Денверской классификацией.

     5. Опишите методы дифференциальной окраски хромосом и их роль в развитии цитогенетики человека.

     6. Какое практическое значение имеет исследование полового хроматина

     3.Генетика соматических клеток. Она изучает наследственность и изменчивость соматических клеток. Благодаря тому, что эти клетки содержат весь объем генетической информации, на них можно также изучать генетические особенности целостного организма. Генетика соматических клеток позволила включить человека в группу экспериментальных объектов.

     Соматические клетки человека для генетических исследований получают из материала биопсий (прижизненное иссечение тканей или органов) и аутопсий (кусочки тканей или органов от трупов). Чаще всего используют кле¬точные культуры фибробластов и лимфоидных клеток.

     В настоящее время применяют следующие методы генетики соматических (клеток человека:

     1) простое культивирование;

     2) гибридизация;

     3) клонирование;

     4) селекция.

     П р о с т о е к у л ь т и в и р о в а н и е - - размножение клеток на питательных средах с целью получения их в достаточном количестве для цитогенетического, биохимического, иммунологического и других методов исследования.

     Гибридизация соматических клеток - это слияние клеток двух разных типов. Гибридизацию могут проводить между клетками, полученными от разных людей, а также клетками человека с клетками мыши, крысы, китайского хомячка, морской свинки, обезьяны, курицы. Спонтанное (произвольное) слияние происходит редко, поэтому в смешанную культуру добавляют или чаще вирус Сендай. При слиянии клеток образуется гетерокарион (гибридная клетка с двумя ядрами разных тиков клеток). Затем ядра этой клетки могут слиться с образованием синкариона (от греч. syn — вместе).

     Особый интерес представляют гибридные клетки «человек—мышь», так как при последующих делениях они имеют тенденцию к утрате многих хромосом человека. Примерно через 30 поколений можно найти клетки, содержащие только одну—две пары человеческих хромосом. Если в гибридной клетке отсутствует какая-либо хромосома и не происходит синтез каких-то белков, то можно предположить, что гены, детерминирующие синтез этих белков, локализованы в данной хромосоме. Этот метод позволяет установить группы сцепления, а используя хромосомные перестройки (нехватки и транслокации), выяснять последовательность расположения генов и строить генетические карты хромосом человека.

     4.Клонирование- получение потомков одной клетки (клона), взятой из общей клеточной массы. Все клетки будут с одинаковым генотипом. Одним из примеров метода клонирования является получение гибридом (от лат. Hibrida- — помесь и греч. oma — опухоль). Гибридома — это клеточный гибрид, получаемый слиянием нормального лимфоцита и опухолевой клетки

     Селекция (от лат. selectio — отбор, выбор) — отбор клеток с заранее заданными свойствами при культивировании их на селективных питательных средах. Например, если использовать питательную среду без лактозы (но с добавлением других cахаров), то из большого числа клеток помещенных в нее, может оказаться несколько, способных существовать без лактозы. В дальнейшем можно будет получить клон этих клеток.

     5.Метод дерматоглифики. Представляет собой изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп для определения зиготности близнецов, диагностики некоторых геномных и хромосомных мутаций (например, болезни Дауна, Патау и других); для идентификации личности в криминалистике, установления отцовства в судебной медицине.

     6.Близнецовый метод. Это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Он позволяет оценить относительную роль (удельный вес) генетических и средовых факторов в развитии конкретного признака или заболевания.

     Впервые он был предложен Ф. Гальюном в 1875 г. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкретных признаков или заболеваний у человека.

     При использовании близнецового метода проводится сравнение: монозиготных (однояйцовых) близнецов с дизиготными; партнеров в монозиготных парах между собой; данных анализа близнецовой выборки с общей популяцией.

     Монозиготные близнецы (МБ) образуются из одной зиготы, разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. С генетической точки зрения они идентичны, т. е. обладают одинаковыми генотипами. Монозиготные близнецы всегда одного пола (рис. 2).

     Особую группу среди МБ составляют необычные типы близнецов: двухголовые (как правило, нежизнеспособные), каспофаги («сиамские близнецы»). Родившиеся в 1811 г. в Сиаме (ныне Таиланд) сиамские близнецы Чанг и Энг прожили 63 года. Они были женаты на близнецах; Чанг произвел на свет 10, а Энг — 12 детей. От бронхита умер Чанг, а спустя 2 часа умер и Энг. Их связывала тканевая перемычка шириной около 10 см. Позднее было установ¬лено, что эта перемычка состояла из печеночной ткани и связывала две печени. Любая хирургическая попытка разделить братьев в то время вряд ли была бы успешной. В настоящее время разъединяют и более сложные связи между близнецами.

     Дизиготные близнецы (ДБ) развиваются в случае, если образуются одновременно две яйцеклетки, оплодотворенные двумя сперматозоидами.

     Естественно, что дизиготные близнецы имеют различные генотипы. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, т. к. имеют около 50% идентичных генов. Общая частота рождения близнецов составляет примерно 1%; из них около 1/3 приходится на монозиготных близнецов. Известно, что число рождений монозиготных близнецов сходно в разных популяциях, в то время как для дизиготных близнецов эта цифра существенно различается. Например, в США дизиготные близнецы рождаются чаще среди негров, чем белых. В Европе частота появления дизиготных близнецов составляет 8 на 1000 рождений. Однако в отдельных популя¬циях их бывает больше. Самая низкая частота рождения близнецов, присущая в большей степени монголоидным популяциям, наблю¬дается в Японии. Отмечается, что частота врожденных уродств у близнецов, как правило, выше, чем у одиночнорожденных.

     Полагают, что многоплодие генетически обусловлено. Однако это справедливо лишь для дизиготных близнецов. Факторы, влияющие на частоту рождения близнецов, в настоящее время мало изучены. Есть данные, показывающие, что вероятность рождения дизиготных близнецов повышается с увеличением возраста матери, а также порядкового номера рождения. Влияние возраста матери объясняется, вероятно, повышением уровня гонадотропина, приводящее к учащению полиовуляции. Имеются данные о снижении частоты рождения близнецов в индустриальных странах.

     Близнецовый метод включает в себя диагностику зиготности близнецов. В настоящее время используются следующие методы для ее установления:

     1) полисимптомный метод заключается в сравнении пары близнецов по внешним признакам (форма бровей, носа, губ, ушных раковин, цвет волос, глаз и т. п.). Несмотря на очевидное удобство, этот метод до известной степени субъективен и может давать ошибки;

     2) иммуногенетический метод более сложен и основывается на анализе групп крови, белков сыворотки крови, лейкоцитарных антигенов, чувствительности к фенилтиокарбамиду и др. Если у близнецов по этим признакам различий нет, их считают монозиготными;

     3) достоверным критерием зиготности близнецов является приживляемость кусочков кожи. Установлено, что у дизиготных близнецов такая пересадка всегда заканчивается отторжением, в то время как у монозиготных пар отмечается высокая приживляемость трансплантантов;

     4) метод дерматоглифики заключается в изучении папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Эти признаки строго индивидуальны и не изменяются в течение всей жизни человека. Не случайно, что эти показатели используются в криминалистике и судебной медицине для опознания личности и установления отцовства. Сходство дерматоглифических показателей у монозиготных близнецов значительно выше, чем у дизиготных.

     Близнецовый метод включает также сопоставление групп моно-и дизиготных близнецов по изучаемому признаку. Если какой-либо признак встречается у обоих близнецов одной пары, то она называется конкордантной, если же у одного из них, то пара близнецов называется дискордантной (конкордантность — степень сходства, дискордантность — степень различия).

     При сопоставлении моно- и дизиготных близнецов определяют коэффициент парной конкордантности, указывающий на долю близнецовых пар, в которых изучаемый признак проявился у обо¬их партнеров. Коэффициент конкордантности выражается в долях единицы или в процентах и определяется

     по формуле: K=C/(C+D)

     где С — число конкордатных пар

      Д — число дискордантных пар.

     Сравнение парной конкордантности у моно- и дизиготных близнецов дает ответ о соотносительной роли наследственности и среды в развитии того или иного признака или болезни. При этом исходят из предположения, что степень конкордантности достоверно выше у монозиготных, чем у дизиготных близнецов, если наследственные факторы имеют доминирующую роль в развитии признака (см. табл. 1).

     Таблица 1. Конкордантность некоторых признаков человека у однояйцовых (ОБ) и двуяйцовых (ДБ) близнецов

Признаки	Конкордантность,%
	ОБ	ДБ
Нормальные
Группа крови	100	46
Цвет глаз	99,5	28
Цвет волос	97	23
Паппилярные узоры	92	40
Патологические
Косолапость	32	3
"Заячья губы"	33	5
Врожденный вывих бедра	41	3
Паралитический полиомиелит	36	6
Бронхиальная астма	19	4,8
Корь	98	94
Эпидемический паротит	82	74
Туберкулез	37	15
Дифтерия	50	38
Эпилепсия	67	3
Шизофрения	70	13
Гипертония	70	13
Ревматизм	20,3	6,1

     Если значение коэффициента конкордантности примерно близко у монозиготных и дизиготных близнецов, то считают, что развитие признака определяется, главным образом, негенетическими факторами, т. е. условиями среды.

     Если в развитии изучаемого признака участвуют как генетические, так и негенетические факторы, то у монозиготных близнецов будут иметь место определенные внутрипарные различия. При этом будут уменьшаться различия между моно- и дизиготными близнецами по степени конкордантности. В этом случае считают, что к развитию признака имеется наследственная предрасположенность. Для количественной оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют различные формулы. Чаще всего пользуются коэффициентом наследуемости, кото¬рый вычисляется по формулам:

     Н = КМБ - КДБ : 100 - КДБ (в процентах);

     Н = КМБ — КДБ : 1 — КДБ (в долях единицы),

     где Н — коэффициент наследуемости,

     К — коэффициент парной конкордантности

     в группе монозиготных или дизиготных близнецов.

     В зависимости от значения Н судят о влиянии генетических и средовых факторов на развитие признака. Например, если значение Н близко к нулю, считают, что развитие признака обусловлено только факторами внешней среды. При значении Н от 1 до 0,7 — наследственные факторы имеют доминирующее значение в развитии признака или болезни; среднее значение Н от 0,4 до 0,7 свидетельствует о том, что признак развивается под действием факторов внешней среды при наличии генетической предрасположенности.

     Рассмотрим несколько примеров. Как уже было отмечено, группы крови у человека полностью обусловлены генотипом и не изменяются под влиянием среды. Коэффициент наследуемости равен 100%. По некоторым морфологическим признакам (форме носа, бровей, губ и ушей, цвету глаз, волос и кожи) монозиготные близнецы конкордантны в 97—100%, а дизиготные (в зависимости от признака) — в 70—20% случаев. Конкордантность МБ по заболева¬емости шизофренией равна 70%, а у ДБ — 13%. Тогда Н = (70 - 13): (100 - 13) - 0,65 или 65%. В данном случае преобла¬дают генетические факторы, но существенную роль играют и условия среды.

     С помощью близнецового метода выявлено значение генотипа и среды в патогенезе многих инфекционных болезней. Так, при заболевании корью и коклюшем ведущее значение имеют инфекционные факторы, а при туберкулезной инфекции существенное влияние оказывает генотип. Исследования, проводимые на близнецах, помогут ответить на такие вопросы, как влияние наследственных и средовых факторов на продолжительность жизни человека, развитие одаренности, чувствительность к лекарственным препаратам и др.

     В настоящее время близнецовый метод в генетике человека используется в сочетании с другими методами генетического анализа.