Близнецовый метод

Однояйцовые (монозиготные, идентичные) близнецы возникают на самых ранних стадиях дробления зиготы, когда два или четыре бластомера сохраняют способность при обособлении развиться в полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцовых близнецов, по крайней мере, исходно, совершенно идентичны. Однояйцовые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента.

Таким образом, сходство между однояйцовыми близнецами определяется и одинаковыми генотипами, и одинаковыми условиями внутриутробного развития.

Условия послеутробного развития для каждого из близнецов могут оказаться разными. Например, монозиготные близнецы были разлучены через несколько дней после рождения и воспитывались в разных условиях. Сравнение их через 20 лет по многим внешним признакам (рост, объем головы, число бороздок на отпечатках пальцев и т. д. выявило лишь незначительные различия. В то же время, среда оказывает воздействие на ряд нормальных и патологических признаков.С помощью близнецового метода удалось доказывать значение генетической предрасположенности ко многим широко распространенным заболеваниям.

Цитогенетические (кариотипические, кариотипические) методы

Цитогенетические методы используются, в первую очередь, при изучении _____________________________. Кариотип человека довольно хорошо изучен Применение дифференциальной окраски позволяет точно идентифицировать все хромосомы. Общее число хромосом в гаплоидном наборе равно 23. Из них 22 хромосомы одинаковы и у мужчин, и у женщин; они называются ___________. В диплоидном наборе (2n=46) каждая аутосома представлена двумя гомологами. Двадцать третья хромосома является ________ хромосомой, она может быть представлена или __, или __–хромосомой. Половые хромосомы у женщин представлены двумя __–хромосомами, а у мужчин одной __–хромосомой и одной __–хромосомой.

Изменение кариотипа, как правило, связано с развитием генетических заболеваний

Благодаря культивированию клеток человека in vitro можно быстро получить достаточно большой материал для приготовления препаратов. Для кариотипирования обычно используют кратковременную культуру лейкоцитов периферической крови. Цитогенетические методы используются и для описания интерфазных клеток. Например, по наличию или отсутствию полового хроматина (телец Барра, представляющих собой инактивированные X-хромосомы) можно не только определять пол индивидов, но и выявлять некоторые генетические заболевания, связанные с изменением числа X-хромосом.

Метод дерматоглифики
Дерматоглифика – это изучение __________________________________________________________________, который образован эпидермальными выступами – гребнями, которые образуют сложные узоры.
Разделы дерматоглифики:
•дактилоскопия – изучение узоров ________________________________,
•пальмоскопия – изучение _____________________,
•плантоскопия – изучение дерматоглифики ____________________________________________.

Генетики изучают узоры папиллярных линий, представляющие собой выросты эпидермисы кожи, с 1926г. Закладка папиллярных линий происходит в 3 – 4 месяца внутриутробной жизни и в течение жизни не меняется. Когда в генетическом аппарате происходит «поломка», в первую очередь искажается, уклоняется от нормы рисунок папиллярных линий. В 1926г. это было показано на лицах с синдромом Дауна. Дерматоглифические исследования имеют важное значение в определении зиготности близнецов, в диагностике некоторых наследственных заболеваний (синдром Дауна (21 хромосомная пара), синдром Патуа (13, 14,15 пары), синдром Эдвардса (18 пара), неврофиброматоз и др).

Биохимические методы. Все многообразие биохимических методов делится на две группы.

а). Методы, основанные на _________________________________________________, обусловленных действием разных аллелей. Легче всего выявлять аллели по изменению ________________________ или по изменению какого-либо ________________________________.

б). Методы, основанные на _______________________________________________________________________

с помощью гель-электрофореза в сочетании с другими методиками (блот-гибридизации, авторадиографии).

Использование биохимических методов позволяет выявить гетерозиготных носителей заболеваний. Например, у гетерозиготных носителей гена фенилкетонурии изменяется уровень фенилаланина в крови.

Популяционно-статистический метод
Этот метод позволяет изучить ___________________________________________________________. В результате становится возможным определить частоту генов в различных группах населения, частоту гетерозиготных носителей ряда наследственных аномалий и болезней.
Изучение распространенности генов на определенных территориях показывает, что в этом отношении их можно разделить на две категории:
•имеющие универсальное распространение (к их числу относится большинство известных генов)
•встречающиеся локально, преимущественно в определенных районах; к их числу относятся, например, ген серповидноклеточной анемии и ген, определяющий врожденный вывих бедра.
Популяционно-статистический метод позволяет определить генетическую структуру популяций (соотношение между частотой гомозигот и гетерозигот). Знание генетического состава популяций имеет большое значение для социальной гигиены и профилактической медицины.

Молекулярно-генетический метод основан на анализе _____________________, в первую очередь, молекул ___. Основной целью этих методов является диагностика мутаций, исследование их ассоциации с наследственными заболеваниями, а также выявление гетерозиготных и гомозиготных носителей мутации. По-существу, молекулярная диагностика является наиболее объективным методом верификации (верификация — проверка, проверяемость, способ подтверждения, проверка с помощью доказательств, каких-либо теоретических положений, алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и программами) наследственных заболеваний.
Предметом биохимической диагностики могут быть _______, _______________, ________, ______, ионы _______ и др., а также их ___________. При этом исследовать можно разные _____ и _______ организма (кровь, моча, слюна, пот, ликвор, амниотическая жидкость, биоптаты мышц, кожи, печени и других специализированных тканей). Биохимические методы играют первостепенную роль в диагностике наследственных нарушений обмена веществ. В некоторых случаях они позволяют выявлять гетерозиготных носителей мутаций.

2. Врожденные и наследственные заболевания человека.

Врожденные заболевания проявляются _______________________, и они могут быть как ________________, так и ________________, например, под действием тератогенных факторов или осложнений в родах. Приобретенные врожденные пороки развития ___________________ по наследству.

Причиной развития наследственных болезней являются присутствующие в половых клетках родителей _______ в определенных генах. Эти мутации могут передаваться потомству в ряду поколений. В настоящее время к наследственным относятся более 5500 болезней и признаков. Среди них выделяют __________, ________________ и заболевания ____________________________________________.
Суммарная частота наследственных заболеваний достигает 1,5%, из них на долю хромосомных болезней приходится 0,5% и на долю моногенных (связаны с повреждением 1 гена) – до 1%. К мультифакториальным (заболевания с наследственной предрасположенностью) относятся большинство наиболее распространенных болезней человека.

В настоящее время мутационный процесс у человека характеризуется тем, что протекает на фоне повышенной концентрации мутагенных факторов, созданной производственной деятельностью самого человека. Важнейшая задача сегодняшнего дня – выявление мутагенных свойств загрязнителей, особенно новых химических веществ (лекарств, пестицидов, пищевых добавок, различных видов топлива и т.д.), и разработка методов технологии, позволяющих предотвратить возникновение опасных концентраций этих агентов. Одним из сильнейших мутагенов является радиация (ионизирующие излучения). Доказано, что не существует пороговой дозы ионизирующих излучений. Другими словами, индукция мутаций может быть достигнута при действии любых доз, а при увеличении дозы пропорционально растет число мутаций. Мутагенным действием на клетки человека обладают и некоторые вирусы, причем даже в ослабленной форме, которая используется для приготовления вакцин.
Генные – это заболевания, _______________________________________________________________. К ним относятся многочисленные болезни обмена веществ.

Рассмотрим несколько примеров генетических (наследственных) болезней человека, связанных с нарушением обмена веществ. Различные нарушения обмена веществ обычно связаны с изменением активности ферментов или структуры клеточных мембран (а как следствие, часто связаны с изменением активности гормонов). Как правило, нарушения обмена веществ обусловлены изменениями в структуре гена – точковыми мутациями.

Фенилкетонурия (ФКУ) – нарушение высшей нервной деятельности. Аутосомно-рецессивное заболевание. Обусловлено различными мутациями в гене, контролирующем метаболизм фенилаланина (одной из аминокислот). Фенилаланин превращается не в тирозин, а в фенилпировиноградную кислоту. В результате нарушается миелинизация мозга, что приводит к нарушениям в развитии нервной системы, к слабоумию, микроцефалии. Частота среди новорожденных – 1: 10 тыс., частота носителей – 1: 50. При своевременном выявлении этого заболевания и назначении диеты с пониженным содержанием фенилаланина симптомы ФКУ значительно смягчаются.

В настоящее время все новорожденные обследуются на уровень фенилаланина в крови: для этого несколько капель крови на фильтрованной бумаге посылают в лабораторию, где с помощью хроматографического метода определяют содержание данной аминокислоты.

*Гемоглобинопатии – это нарушения структуры гемоглобина (гемоглобин – переносчик О₂, СО₂,; измененный гемоглобин не может нормально выполнять свои функции). Распространены в регионах, неблагополучных по малярии. Известны десятки молекулярно-генетических причин, ведущих к нарушению структуры гемоглобина: точковые мутации, делеции, нарушения процессинга мРНК. В странах Южной Европы широко распространены гемоглобинопатии под общим названием талассемия. Различают легкие и тяжелые формы этих заболеваний. Одной из форм гемоглобинопатий является серповидноклеточная анемия – аутосомное заболевание, которое в полной мере проявляется у гомозигот.

*Синдром Марфана. Причина –нарушение структуры фибриллина 1 – белка микрофибриллярных волокон внеклеточного матрикса, выполняющего в большинстве соединительных тканей архитектурные

функции. Главными регуляторами морфогенеза многих тканей являются трансформируюшие (Tgfβ) и фибробластные (Fgf) факторы роста, их антогонисты и рецепторы, а также транскрипционные факторы. Мутации в генах, кодирующих эти группы белков приводят к наследственной дисплазии соединительной ткани. При этом наблюдается одновременное поражение трех систем: опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и органа зрения. Характерными клиническими проявлениями синдрома Марфана являются высокий рост, арахнодактилия (длинные, тонкие, «паукообразные» пальцы рук), гиперподвижность суставов, подвывих хрусталика и миопия, поражение крупных сосудов (аневризма аорты), порок сердца (пролапс митрального клапана).

По утверждению американских врачей президент США Авраам Линкольм (1809-1865) и некоторые его родственники страдали болезнью Марфана. Марфаноподобный фенотип наблюдался у великого скрипача Николо Паганини и сказочника Ганса Христиана Андерсена.

Гемофилия А и В

Наиболее известными Х-сцепленными рецессивными заболеваниями являются гемофилии А и В. В основе развития гемофилии А лежат наследственные дефекты, затрагивающие фактор VIII свертывания крови, а при гемофилии В дефектным оказывается IX фактор. Оба гена, кодирующие факторы VIII и IX (F8C и F9), локализованы в длинном плече Х-хромосомы. в областях Известно, что при гемофилии наблюдается нарушение свертывания крови, и самые незначительные порезы могут привести больного без специальной гематологической помощи к летальному исходу.

У девочки заболевание с обсуждаемым типом наследования может быть в двух случаях. Первый – в том случае, если она имеет кариотип 45,Х, что бывает при синдроме Шерешевского-Тернера, и эта единственная

половая хромосома может оказаться мутантной по одному из генов гемофилии. Не менее экзотической является вторая ситуация, когда мать больной девочки является носителем гена гемофилии, отец же – болен гемофилией. Подобные случаи описаны в литературе, хотя на практике они встречаются крайне редко.

Чаще всего больные мальчики с вероятностью 50% рождаются у женщины, несущей мутацию в любом из генов гемофилии в гетерозиготном состоянии. Дочери такой женщины при здоровом муже всегда здоровы, но с

вероятностью 25% могут оказаться, подобно матери, носителями патологической мутации.

Частота гемофилии А составляет 1: 2500 новорожденных мальчиков, гемофилия В встречается в 10 раз реже гемофилии А.

Кроме нарушений обмена веществ, генные мутации способны вызывать изменения отдельных признаков:

* короткопалость,

* шестипалость,

* карликовость,

* атрофию зрительного нерва,

* глухоту.

Хромосомные болезни принято делить на две группы: болезни, связанные с аномалией числа хромосом, и болезни, связанные с аберрациями (нарушениями структуры) хромосом.

Материал ознакомительного характера

Внутрихромосомные мутации:
делеция AB);®— утрата части хромосомы (АВСD
инверсия ACBD);®— поворот участка хромосомы на 180˚(ABCD
дупликация ABCBCD);®— удвоение одного и того же участка хромосомы; (ABCD
Межхромосомные мутации:
транслокация — обмен участками между негомологичными хромосомами

Геномные мутации

Гетероплоидию (анеуплоидия) — некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более). Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая — на одну больше. Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида. Среди анеуплоидов встречаются:
- трисомики — организмы с набором хромосом 2n+1;
- моносомики — организмы с набором хромосом 2n -1;
- нулесомики — организмы с набором хромосом 2n –2.

Синдром «кошачьего крика». Синдромы, обусловленные хромосомными аберрациями, исключительно разнообразны, но каждый из них встречается сравнительно редко (1 случай на десятки тысяч новорожденных). Наиболее изучен синдром «кошачьего крика», связанный с делециями в коротком плече 5-й хромосомы. Основное проявление – необычный плач детей из-за патологии гортани и голосовых связок. В дальнейшем развивается глубокая умственная отсталость, имбецильность или идиотия.. Сопутствующие признаки: лунообразное лицо, микроцефалия, синдактилия (полное или неполное сращивание пальцев кисти или стопы в результате не наступившего их разъединения в процессе эмбрионального развития), врожденные пороки сердца и др. Частота – 1 на 50 тыс. новорожденных. Обычно больные дети умирают в раннем возрасте.

Геномные болезни менее разнообразны, но встречаются чаще. Трисомии среди живорожденных описаны лишь для 8, 9, 13, 18, 21 и 22 хромосом, по остальным хромосомам они летальны. Из них наиболее частым и клинически значимым является синдром Дауна. С меньшими частотами встречаются синдромы Эдвардса (трисомия 18) и Патау (трисомия 13), причем продолжительность жизни таких больных, обычно, не превышает года. Остальные аутосомные трисомии являются еще более редкими, и их носители погибают в раннем неонатальном возрасте. Наиболее частой причиной трисомии является нерасхождение хромосом в гаметогенезе родителей. Нерасхождение хромосом в мейозе резко возрастает с возрастом матери, при этом возраст отца практически не имеет значения.

1. Синдром Дауна (болезнь Дауна, БД), в основе которого лежит трисомия по 21-й хромосоме. Больные дети с синдромом Дауна рождаются с достаточно высокой частотой – 1:750. В 80% случаях непосредственной причиной является нерасхождение хромосом в I делении мейоза. Главным морфологическим признаком болезни Дауна можно считать монголоидный тип лица, однако более важно отметить умственную отсталость, проявляющуюся в широком диапазоне от полной идиотии до сравнительно легких степеней дебильности. При синдроме Дауна описаны пороки сердца и крупных сосудов, органов пищеварительного тракта, снижение продолжительности жизни в 5 – 10 раз, черты преждевременного старения, отклонения в дерматоглифике (в 60% случаев у больных наблюдается одна большая поперечная борозда на ладони, нередко на двух), высокая частота злокачественных опухолей (особенно лейкозов), иммунодефицитные состояния, многочисленные врожденные уродства, нарушения репарации первичных молекулярных повреждений ДНК.

Кроме синдрома Дауна, существует и множество других генетических заболеваний, связанных с изменением числа хромосом: синдромы Патау, Эдвардса, Тёрнера, Кляйнфельтера и др.

Аномалии половых хромосом

Довольно часто числовые аномалии затрагивают половые хромосомы.

Так присутствие дополнительной Х-хромосомы у мужчин приводит к синдрому Клайнфельтера, а отсутствие одной из Х-хромосом у женщин – к синдрому Шерешевского-Тернера. Оба эти заболевания характеризуются бесплодием и различными отклонениями от нормального развития.

1. Синдром Клейнфельтера

Синдром Клейнфельтера описан американским врачом H.F. Klinefelter в 1942 году. Характерными симптомами при этом заболевании являются бесплодие и нередко умственная отсталость. Клиническая симптоматика болезни наиболее выражена в препубертатном и пубертатном возрасте. Чаще такие больные выявляются медицинской комиссией в военкомате при осмотре допризывников. Юноши с синдромом Клейнфелтера отличаются от сверстников высоким ростом и несоответствием роста и размера размаха рук, который иногда превышает рост не менее чем на 10 см, длинные ноги, относительно широкий таз, склонностью к ожирению. Частота синдрома среди новорожденных мальчиков составляет 1:850, в популяции равна 1:18000 здоровых мужчин, среди мальчиков, у которых наблюдается отставание психического развития, – 1:100 и с такой же частотой среди мужчин, страдающих бесплодием. У этих лиц помимо клинических черт синдрома Клайнфельтера в поведении могут наблюдаться агрессивность, немотивированные поступки.

При лечении больных синдромом Клейнфелтера применяются мужские половые гормоны (тестостерон пропионат и его аналоги).

2. Болезнь Шерешевского-Тернера

Болезнь Шерешевского-Тернера или моносомия по Х-хромосоме наблюдается только у женщин. Первым описал это заболевание Н. А. Шерешевский в 1925 году, затем в 1938 году американский эндокринолог Х. Тернер. Наличие моносомии-Х можно предположить у новорожденных девочек с массой тела не более 2500 г., с крыловидными складками кожи на шее сзади и лимфатическим отеком кистей и стоп. Подобные клинические проявления наблюдается у половины новорожденных с синдромом Шерешевского-Тернера. Происхождение лимфатического отека объясняется сердечно-сосудистой недостаточностью, развивающейся вследствие врожденного порока сердца, нередко наблюдаемого у этих больных. Примерно у четверти больных диагностируются пороки развития внутренних органов, чаще всего сердца и почек.

До 9-10 лет больные девочки развиваются без особенностей. Затем у них отмечается отставание в росте и легкая степень задержки психического развития. Малыми признаками дизэмбриогенеза при этом заболевании является эпикант, реже птоз (опущение верхнего века), косоглазие, помутнение хрусталика и/или роговицы глаз.

ушной раковины.

Болезни с наследственной предрасположенностью развиваются у лиц с определённой генетической характеристикой под влиянием факторов окружающей среды. Эти болезни называют также мультифакториальными. Наследственность - этиологический и патогенетический фактор. Для пенетрантности (характеризуется частотой или вероятностью проявления аллеля определенного гена и определяется процентом особей популяции, у которых он фенотипически проявился) мутантных генов необходим соответствующий фактор окружающей среды. К таким заболеваниям относятся, например, некоторые формы подагры, диабета, фармако- и экогенетические болезни. Подобные заболевания развиваются после контактов с проявляющим болезнь внешним фактором, специфическим для каждого мутантного гена. Этиологическими факторами могут являться средовые влияния, но частота возникновения и тяжесть течения болезней существенно зависят от наследственной предрасположенности (как в индивидуальном, так и в групповом варианте). К таким болезням относятся атеросклероз, гипертоническая болезнь, туберкулёз, экзема, псориаз, язвенная болезнь и др. Они возникают под действием внешних факторов (иногда не одного, а сочетания многих) гораздо чаще у лиц с наследственной предрасположенностью.