Фенотипическое проявление информации, заключенной в генотипе, характеризуется показателями пенетрантности и экспрессивности.

Пенетрантность – отражает частоту фенотипического проявления имеющейся в генотипе информации. Она соответствует проценту особей, у которых доминантный аллель гена проявился в признак, по отношению ко всем носителям этого аллеля.

Пример: Зависимость окраски шерти от температуры у гималайского кролика.

Экспрессивность – характеризует фенотипическое проявление наследственной информации, степень выраженности признака и, с одной стороны, зависит от дозы соответствующего аллеля гена при моногенном наследовании или от суммарной дозы доминантных аллелей генов при полигенном наследовании, а с другой - от факторов среды.

Пример: интенсивность красной окраски цветков ночной красавицы.

11. Роль наследственности и среды в развитии заболеваний.

Фенотип человека, формирующийся на различных стадиях его онтогенеза, так же как фенотип любого живого организма, является в первую очередь продуктом реализации наследственной программы. Степень зависимости результатов этого процесса от условий, в которых он протекает, у человека определяется его социальной природой.

Наследственные болезни.

Развитие этих заболеваний целиком обусловлено дефектностью наследственной программы, а роль среды заключается лишь в модифицировании фенотипических проявлений болезни. К этой группе патологических состояний относят хромосомные болезни, в основе которых лежат хромосомные и геномные мутации, и моногенно наследуемые заболевания, обусловленные генными мутациями. В качестве примера можно назвать болезнь Дауна, гемофилию, фенилкетонурию. Наследственные болезни всегда связаны с мутацией, однако фенотипическое проявление последней, степень выраженности патологических симптомов у разных индивидумов могут различаться.

Мультифакториальные заболевания, или болезни с наследственным предрасположением.

К ним относится большая группа распространенных заболеваний, особенно болезни зрелого и преклонного возраста, такие, как гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки и т.д. Причинными факторами их развития выступают неблагоприятные воздействия среды, однако реализация этих воздействий зависит от генетической конституции, определяющей предрасположенность организма. Соотносительная роль наследственности и среды в развитии разных болезней с наследственным предрасположением неодинакова.

Лишь немногие формы патологии обусловлены исключительно воздействием факторов среды - травма, ожог, обморожение, особо опасные инфекции. Но и при этих формах патологии течение и исход заболевания в значительной степени определяются генетическими факторами.

12. Строение,свойства и функции днк и рнк. Виды рнк

Молекула ДНК - это двухцепочечная спираль, закрученная вокруг собственной оси. Полинуклеотидная цепь ДНК закручена в виде спирали, напоминая винтовую лестницу, и соединена с другой, комплементарной ей цепью с помощью водородных связей, образующихся между аденином и тимином (две связи), а также гуанином и цитозином (три связи). Нуклеотиды А и Т, Г и Ц называются комплементарными. В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых - числу цитидиловых. Эта закономерность получила название «правило Чаргаффа», то есть А+Г=Т+Ц. Благодаря этому свойству последовательность нуклеотидов в одной цепи определяет их последовательность в другой. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов называется комплементарностью, и это свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК на базе исходной молекулы.

Функцией ДНК :

Хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации.

РНК - полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. Синтезируется на молекулах ДНК при помощи ферментов РНК-полимеразы с соблюдением принципа комплементарности и антипараллельности,причем аденину ДНК в РНК комплементарен урацил. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой. Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой.

Мономер РНК - нуклеотид (рибонуклеотид) - состоит из остатков трех веществ:

азотистого основания,

пятиуглеродного моносахарида (пентозы)

фосфорной кислоты. Азотистые основания РНК также относятся к классам пиримидинов и пуринов.

РНК выполняет роль посредника, функцией которого является перевод наследственной информации, сохраняемой в ДНК,в рабочую форму.

Выделяют три вида РНК:

информационная (матричная) РНК - иРНК (мРНК),

транспортная РНК - тРНК,

рибосомная РНК - рРНК.

Матричная, или информационная,РНК

Синтезируется на цепи ДНКс соблюдением их комплементарности нуклеотидам ДНК,а так же антипараллельно по отношению к матричной цепи ДНК.Собирается по нуклеотдам от 5’-конца к 3’- концу.На долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке.

Функции иРНК:

перенос генетической информации от ДНК к рибосомам

матрица для синтеза молекулы белка

определение аминокислотной последовательности первичной структуры белковой молекулы.

Транспортные РНК

Напоминает по форме лист клевера. На долю тРНК приходится около 10% от общего содержания РНК в клетке.

Функции тРНК:

транспорт аминокислот к месту синтеза белка, к рибосомам,

трансляционный посредник.

В клетке встречается около 40 видов тРНК, каждый из них имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов. Однако у всех тРНК имеется несколько внутримолекулярных комплементарных участков, из-за которых тРНК приобретают конформацию, напоминающую по форме лист клевера. У любой тРНК есть петля для контакта с рибосомой (1), антикодоновая петля (2), петля для контакта с ферментом (3), акцепторный стебель (4), антикодон (5). Аминокислота присоединяется к 3"-концу акцепторного стебля. Антикодон - три нуклеотида, «опознающие» кодон иРНК. Следует подчеркнуть, что конкретная тРНК может транспортировать строго определенную аминокислоту, соответствующую ее антикодону. Специфичность соединения аминокислоты и тРНК достигается благодаря свойствам фермента аминоацил-тРНК-синтетаза.

Рибосомные РНК

На долю рРНК приходится 80–85% от общего содержания РНК в клетке. В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы - органоиды, осуществляющие синтез белка. В эукариотических клетках синтез рРНК происходит в ядрышках.

Функции рРНК:

необходимый структурный компонент рибосом и, таким образом, обеспечение функционирования рибосом

обеспечение взаимодействия рибосомы и тРНК

первоначальное связывание рибосомы и кодона-инициатора иРНК и определение рамки считывания

формирование активного центра рибосомы.

Гены и генотип (см. главу 2);

Механизмы взаимодействия между материнским и отцовским геномами (см. главу 4);

Факторы окружающей среды (см. главы 4 и 5).

Для упрощенного рассмотрения действия этих факторов при формировании признаков и фенотипа в середине XX в. предложено основное уравнение: Р = G + E, в котором Р - это признак (фенотип), G - ген (генотип), Е - фактор(ы) среды.

Следовательно, признак (фенотип) охарактеризован как результат действия гена (генотипа), фактора среды или их совместного влияния (общий эффект).

Иными словами, Р - это регистрируемый результат (внутренний и/или внешний) действия (функции) генов и факторов среды, их фенотипическое проявление.

Таким образом, за любым признаком (фенотипом) стоит функция конкретного гена (генотипа) и/или эффект фактора(ов) среды.

С позиций протеомики, признак (фенотип) - это результат экспрессии гена, проявляющийся в виде структурного или регуляторного белка (белка-фермента) или их комплексов.

Теперь сформулируем основные понятия протеомики.

Признак, нормальный признак, патологический признак

Признак - это фенотипическое проявление или результат действия гена(ов), фактора(ов) среды или их совместного действия.

Другое определение признака: это дискретная единица, характеризующая конкретный уровень организма (молекулярный, биохимический, клеточный, тканевый, органный или системный); она отличает один организм от другого.

Разные организмы (в пределах одного биологического вида) имеют разные признаки (окраска глаз, курчавость волос, длина и масса тела и т.п.).

К признакам клетки и организма, проявляющимся на молекулярном (генетическом и биохимическом) уровне, или молекулярным признакам, относятся так называемые строительные материалы клеток и тканей, органов и систем, т.е. макромолекулы и микромолекулы органических соединений со встроенными в них неорганическими веществами. Главные из таких молекул - нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды и нуклеотиды), белки (полипептиды, пептиды и аминокислоты), полисахариды и моносахариды, липиды и их компоненты.

К надмолекулярным (супрамолекулярным) признакам, проявляющимся на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях, относятся: антропометрические, анатомические, морфологические (гистологические), физиологические (функциональные), неврологические, эндокринологические, иммунологические, психические, психологические и другие фенотипические особенности организма.

Признаки делятся на нормальные и патологические.

Нормальный признак - это фенотипическое проявление определенного признака в пределах установленных для него границ нормы, результат нормального действия гена, фактора окружающей среды или их совместного влияния.

Например, нормальное количество лейкоцитов в крови ребенка - 6-9 тыс.

Патологический признак - это фенотипическое проявление определенного признака, выходящее за пределы установленных для него границ нормы, либо это проявление ранее неизвестного (нового) признака.

Например, если в крови у ребенка меньше 6 тыс. лейкоцитов - это лейкопения, а больше 9 тыс. - это лейкоцитоз.

Патологический признак как симптом болезни - это результат патологического действия гена, фактора окружающей среды или их совместного влияния.

Фенотип, нормальный фенотип, патологический фенотип

Фенотип - это совокупность всех признаков организма, обусловленных совместным действием генотипа и факторов среды.

Нормальный фенотип - это совокупность всех нормальных признаков организма, обусловленных нормальным действием генотипа и факторов среды (результат их взаимодействия).

Патологический фенотип - это наличие ряда патологических признаков организма, обусловленных патологическим действием генотипа и факторов среды (результат их взаимодействия), на фоне других нормальных признаков организма.

Здесь следует пояснить смысл формулировки «...на фоне других нормальных признаков».

Если у больного человека выявлен конкретный патологический признак или фенотип (например, симптоматика ОРВИ), то это совсем не означает, что у него исчезли другие (нормальные) признаки, например голубая окраска глаз, курчавость волос и др.

Патологический фенотип как симптомокомплекс болезни - это результат совместного патологического действия генотипа и факторов окружающей среды.

Фенотипический полиморфизм

Фенотипический полиморфизм - это многообразие нормальных и патологических признаков и фенотипов, выявляемых на любых уровнях дискретности организма: молекулярном, клеточном, тканевом, органном и организменном.

С фенотипическим полиморфизмом тесно связаны:

Полиморфизм последовательностей ДНК или генетический полиморфизм (см. главу 2), служащий основой генетической уникальности (индивидуальности) человека;

Полиморфизм белков, или протеомный (биохимический) полиморфизм (см. выше), служащий основой фенотипической уникальности (индивидуальности) человека.

Понятия клинической протеомики

Клиническая протеомика - это патологические (клинические) признаки и фенотипы, с которыми имеет дело врач любой специальности, проводящий осмотр пациентов.

К клиническим признакам и фенотипам относятся:

Симптом болезни (см. «патологический признак»);

Симптомокомплекс болезни (см. «патологический фенотип»);

Болезнь, патокинез и прогредиентность.

Болезнь - это патологический процесс, возникший в ходе онтогенеза, это временный или постоянный патологический фенотип (симптомокомплекс болезни), характеризующийся патокинезом и прогредиентностью.

Понятия «патокинез» и «прогредиентность» впервые введены И.В. Давыдовским (1961).

Патокинез - это движение патологического процесса, т.е. болезнь движется от начала до конца, последовательно проходя стадии продромы (скрытый, или латентный период), манифестации первых признаков, течения болезни (начало, совпадающее с манифестацией, середина течения и исход). Исход - это выздоровление, переход болезни в хроническое состояние или смерть.

Прогредиентность - это прогрессирование патологического процесса или нарастание степени тяжести (экспрессивности) болезни по мере ее течения.

Наследственная болезнь

Наследственная болезнь - это возникший в ходе онтогенеза постоянный (конституциональный) патологический фенотип с признаками патокинеза и прогредиентности, передаваемый из поколения в поколение.

Врожденная болезнь

Врожденная болезнь - это возникший внутриутробно постоянный патологический фенотип без признаков патокинеза и прогредиентности, передаваемый или не передаваемый из поколения в поколение, что связано с генетической или негенетической причиной болезни.

Например, если диагноз синдрома Дауна поставлен уже при рождении ребенка, то фенотип такого больного остается стабильным в течение всей его жизни, ибо он обусловлен хромосомным нарушением.

Хромосомный синдром

Хромосомный синдром - это вариант врожденной болезни, вызванный генетической причиной (структурной или геномной мутацией), но, как правило, не наследуемой, за исключением случаев сбалансированных семейных транслокаций (см. главу 17).

Клинический синдром

Понятие «клинический синдром« созвучно понятию «хромосомный синдром», но отнюдь не совпадает с ним.

Клинический синдром характеризует наиболее выраженные клинические особенности отдельного заболевания (их группы) или отдельные периоды болезни. Таких синдромов насчитывается несколько десятков. В качестве примеров следует привести:

Респираторный нейродистресс-синдром - вариант начала гликогенозов разных типов (см. главу 21);

Синдром дыхательной недостаточности - развивается у новорожденного из-за незавершившейся дифференцировки альвеолярного эпителия и слабой выработки сурфактанта (см. главу 14);

Синдром «внезапной смерти» («смерти в колыбели») - вариант исходов гликогеноза Помпе и адреналового криза при сольтеряющей форме АГС (см. главы 14,17 и 21);

Синдром мальабсорбции или нарушенного кишечного всасывания - одна из характерных особенностей многих наследственных болезней обмена (см. главу 21);

Синдром гормонального криза (см. главу 14);

Синдром нечувствительности к андрогенам (см. главу 16);

Талидомидный синдром (см. главу 23).

Синдром как понятие тератологии

В тератологии (дисморфологии) понятие «синдром« обозначает устойчивое сочетание двух или более пороков развития, выявляемых в разных системах организма и патогенетически связанных между собой (см. главу 23). В основе такого синдрома лежит одна причина, которая может быть обусловлена генной мутацией, хромосомной аберрацией или действием тератогена.

Врожденный порок развития

Врожденный порок развития (ВПР) или большая аномалия развития (БАР) - стабильный патологический признак, регистрируемый как морфологическое изменение органа (большого участка тела), выходящее за пределы вариаций границ строения (за границы нормы) и сопровождающееся нарушением функции, т.е. стойкое морфофункциональное нарушение.

В зависимости от этиологической причины ВПР (БАР) либо передается из поколения в поколение, либо нет. В первом случае это

ВПР, обусловленные доминантно и рецессивно наследуемыми генными мутациями, пороками мультифакториальной природы, а также семейными транслокациями. Во втором случае это пороки экзогенного происхождения.

Малая аномалия развития

Малая аномалия развития (МАР) - это, как правило, стабильный патологический признак или изменение органа (участка тела) на конечной стадии морфогенеза (стадии гистогенеза), не выходящее за пределы вариаций границ строения и не сопровождающееся нарушением функции, т.е. стойкое (в большинстве случаев) гистологическое нарушение.

В зависимости от этиологической причины МАР могут передаваться или не передаваться из поколения в поколение, а в ряде случаев изменяться с возрастом вплоть до полного исчезновения (см. главу 23).

Клинический полиморфизм, уровни его проявления и признаки

Клинический полиморфизм как понятие клинической протеомики подразумевает различия в клинической картине одного и того же заболевания у разных больных, т.е. несовпадение отдельных симптомов (симптомокомплексов).

Известно, что в древности и особенно в средние века врачи отличались глубокими знаниями анатомии на тканевом, органном и системном уровнях организма.

Медики XVIII-XIX вв. изучали человека уже на клеточном уровне; стали востребованы гистология, биохимия, физиология, патологическая анатомия и физиология, микробиология. В XX в. приобрели актуальность вирусология, аллергология, иммунология, общая и медицинская генетика, молекулярная биология и генетика, биофизика, физико-химическая медицина; во второй половине века начались исследования на молекулярном уровне.

Современная молекулярная медицина основана на знаниях геномики, протеомики и биоинформатики. Начался переход на атомный, субатомный (аттомолярный) уровни, наноуровень (см. главу 20).

Причем, если раньше медицина прогрессировала медленно, веками, то в современных условиях появление и внедрение нового происходит значительно быстрее - в течение нескольких десятилетий.

Параллельно с развитием медицины усложнялась проблема клинического полиморфизма патологических признаков и фенотипов. Как сказано выше, клинический полиморфизм обусловлен действием генов в составе генотипа организма (взаимодействием материнского и отцовского геномов) с участием или без участия факторов окружающей среды. В отличие от генетического и биохимического полиморфизмов, определяемых на молекулярном уровне, клинический полиморфизм проявляется на тканевом, органном и системном уровнях, в связи с чем врач самостоятельно оценивает патологические признаки и фенотипы в ходе осмотра пациентов, применяя доступные только ему общие клинические, клинико-инструментальные и клинико-лабораторные методы обследования больных с наследственной и ненаследственной патологией (см. главу 18).

Кроме того, если врач осматривает в конкретной семье помимо самого больного еще его родственников, страдающих тем же заболеванием, то имеет место следующий уровень клинического полиморфизма - уровень внутрисемейных различий.

Если же врач осматривает разных больных с одним заболеванием в неродственных семьях, то имеет место еще один уровень клинического полиморфизма - уровень межсемейных различий.

Таким образом, всего выделяют 5 уровней клинического проявления патологических признаков и фенотипов: тканевый, органный, организменный, внутри- и межсемейный.

К признакам клинического полиморфизма, выявляемым на всех уровнях, относятся: антропометрические, анатомические, морфологические (гистологические), физиологические (функциональные), неврологические, эндокринологические, иммунологические, психические, психологические и другие особенности организма, фиксируемые самим врачом при осмотре (обследовании) больного.

Таким образом, понятие «клинический полиморфизм» по спектру признаков и фенотипов значительно уже (только патология), чем понятие «фенотипический полиморфизм» (и норма, и патология). В свою очередь, и методов исследования проблемы клинического полиморфизма пока известно значительно меньше (см. главу 18), чем методов для изучения проблемы фенотипического полиморфизма (см. главу 19).

Вместе с тем, в условиях современной молекулярной медицины у врачей не должно быть никаких сомнений в отношении будущего существенного расширения спектра молекулярных и субмолекулярных методов изучения клинического полиморфизма.

Знание феноменологии проявления генов позволяет сформулировать представления о способах взаимосвязи между генами и признаками, которые составляют содержание «генетической физиологии развития». Об этом впервые было заявлено в 1930-е гг. отечественным генетиком Н.В. Тимофеевым-Ресовским, который к общим феноменам проявления генов относил: доминантность и рецессивность, гетерогенные гены (генокопии), полифенные (плейотропные) гены и феномены вариабельности проявления генов (пенетрантность, экспрессивность, поле действия гена). Позднее, спустя сорокалетие, известный американский генетик В.А. Маккьюсик сформулировал так называемые принципы клинической генетики, к которым наряду с явлениями доминантности и рецессивности отнес три главных - плейотропизм, клинический полиморфизм, генетическую гетерогенность.

В отношении феноменов доминантности и рецессивности следует иметь в виду три основных момента. Во-первых, они определяют свойства фенотипов, а не гена или аллеля. Во-вторых, представляют собой условные (эмпирические) термины, не предполагающие фундаментальных различий в генетических механизмах. Наконец, доминантность и рецессивность определяются чувствительностью методов, используемых для исследования фенотипа, а по мере приближения к первичному эффекту гена вообще теряют свою значимость. Примером последнего могут служить генетические компаунды, известные для некоторых наследственных болезней (гемоглобинопатии, муковисцидоз, мукополисахаридоз Гурлера- Шейе). Суть этого явления заключается в следующем: при использовании тонких методов биохимического анализа в таких случаях обнаруживается, что аллели одного гена нередко различаются, т.е. больные рецессивными заболеваниями являются не гомозиготами, а гетерозиготами, «состоящими» из двух мутаций одного и того же гена (составные гетерозиготы, или компаунды).

Под плейотропностью («плейотропизм») понимают влияние одного гена на развитие двух и более фенотипических признаков, т.е. одна мутация, приводящая к изменению активности фермента или структуры белка, важных для функционирования многих тканей разных органов индивида, определяет множественные эффекты. Иллюстрацией плейотропного действия мутаций может служить мутация гена фосфофруктокиназы (PFK). Данная мутация определяет недостаточность фермента PFK, что приводит к умеренной несфероцитарной гемолитической анемии средней тяжести, желтухе, увеличению селезенки. Эти фенотипические изменения объясняются сокращением времени жизни эритроцитов. Проявление этого дефекта ограничено только эритроцитами, так как у таких больных сохраняется нормальная активность фермента PFK в лейкоцитах, тромбоцитах и скелетных мышцах. Другой пример - мутация в гене фибриллина, локализованном в 15q21.1 (синдром Марфана), которая определяет чрезвычайно яркий многосимптомный фенотип: высокий рост, арахнодактилия, гиперподвижность суставов, подвывих хрусталика, аневризма аорты (рис. 5-1, см. цв. вклейку).

Клинический полиморфизм наследственных болезней проявляется в различии у индивидов времени начала болезни, в динамике появления симптомов, в их спектре, сочетании и степени выраженности, в течении болезни и ее исходе. Клиническая картина конкретной моногенной наследственной болезни может варьировать не только у индивидов из разных семей, но и у членов одной семьи, в которой разные больные имеют идентичный по происхождению патологический ген. Генетической причиной полиморфизма может быть явление взаимодействия главного гена и генов модификаторов (эпистаз - межаллельное взаимодействие генов, особенности инактивации и дозовая компенсация Х-хромосомы, цитоплазматический геном), с другой стороны - это могут быть и факторы внешней среды, в которых осуществляется развитие индивида. Рисунок 5-2 иллюстрирует влияние названных двух групп факторов (генетических и внешнесредовых) на фенотипы моногенных болезней. Так, фенилкетонурия в пространстве двух обозначенных координат занимает срединное положение, отражая заметное влияние средовых и случайных факторов, а также эффектов других генов на клинические проявления болезней. В то же время для болезни Тея-Сакса (относится к группе лизосомальных болезней накопления) влияние этих факторов менее выражено, а в

Рис. 5-2. Потенциальное влияние генотипических (G) и негенетических (E) факторов на фенотип некоторых моногенных болезней (по Ч. Скрайверу и Уотерсу)

клинических проявлениях недостаточности Г-6-ФДГ преобладающим модифицирующим фактором является внешняя среда.

С.Н. Давиденков (1925) был одним из первых, обративших внимание на важность явления генетической гетерогенности наследственных болезней: «...один и тот же фенотип может быть реализован различными генными комбинациями». К настоящему времени доказано, что сходное или идентичное фенотипическое проявление болезни часто обусловлено несколькими разными мутациями. Генетическая гетерогенность (генокопии) может определяться мутациями разных генов (межлокусная гетерогенность) или множественным аллелизмом отдельного конкретного гена (внутрилокусная гетерогенность). Так, межлокусная гетерогенность известна для наследственных форм эпилепсии - около 20 генов, в том числе митохондриальные (табл. 5-1), для врожденных хондродисплазий - более 10 разных генов.

Наименование болезни	Локализация в хромосоме	Ген
Идиопатические генерализованные эпилепсии
Ювенильная миоклональная эпилепсия	6p	?
Семейные неопасные конвульсии (BFNC1)	20q	?
Идиопатическая генерализованная эпилепсия (IGE)	8q	?
Идиопатические парциональные эпилепсии
Парциальная эпилепсия со слуховыми симптомами (EPT)	10q	?
Ночная эпилепсия фронтальной доли	20q	?
Миогенные нарушения с симптоматикой эпилепсии в качестве основного признака
Болезнь Унферрихта-Лундборга (EPMT)	21q22.3	Цистанин В
Миоклонус-эпилепсия, рваные красные мышечные волокна (MERRF)	Митохондриальный геном	тРНК(Lys)
Синдром северной эпилепсии (EPMR)	8q	?
Цероидный липофусциноз, ювенильный тип (CLN3)	16q	CLN3
Миоклональная эпилепсия Лафора (MELF)	6q23	?
Околожелудочковая гетеротипия (РН)	Xq28	?

Примером внутрилокусной генетической гетерогенности могут быть разные мутации в гене дистрофина: одни из них ведут к миопатии Дюшенна, другие - к миопатии Беккера, являющимся, как известно, разными клиническими формами в ряду нервномышечных заболеваний.

Наряду с генокопиями, хотя и редко, могут встречаться фенокопии генных болезней. Это те случаи, при которых повреждающие внешние факторы, действующие, как правило, внутриутробно, вызывают болезнь, сходную по клинической картине с наследственной. Противоположное состояние, когда при мутантном генотипе индивида в результате средовых воздействий (лекарства, диета и т.п.) болезнь не развивается, называют нормокопированием. Понятия о гено- и фенокопиях помогают врачу поставить правильный диагноз, а также более точно определить возможность возникновения заболевания и вероятность рождения больного ребенка. Понимание принципов нормокопирования дает врачу возможность вторичной профилактики наследственных болезней, а в каждом конкретном случае - предупредить развитие болезни у ребенка, унаследовавшего патологический ген.

К феноменам вариабельности проявления генов относятся пенетрантность и экспрессивность. Пенетрантность - это вероятность фенотипических проявлений патологического гена, способность гена реализоваться в признак. Она показывает, какой процент носителей патологического гена обнаруживает патологический фенотип. При 100% пенетрантности у всех людей, получивших патологический ген, разовьется заболевание, т.е. число носителей этого гена будет равным количеству больных. При слабой пенетрантности число носителей патологического гена будет превышать количество больных. Однако клинически здоровый носитель патологического гена может передать его своим потомкам. Так возникают «перескоки» заболеваний через поколение, например, при синдроме Марфана родители могут быть больны, дети фенотипически здоровы, внуки больны. Неполная пенетрантность определяется генотипическим окружением гена, т.е. человек может быть носителем патологического гена, но ген может не проявляться за счет модифицирующего влияния на него других генов генотипа.

Экспрессивность - это степень выраженности патологического гена. Например, при шестипалости шестой палец может быть коротким - наблюдается слабое проявление унаследованного признака.

Дата добавления: 2015-08-06 | Просмотры: 470 | Нарушение авторских прав

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 53 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

Генные болезни в свою очередь делятся на аутосомные (аутосомно-доминантные и аутосомно-рецессивные) и сцепленные с полом (x-сцепленные и y-сцепленные).

Аутосомно-доминантные болезни. Такое наследование характеризуется прямой передачей дефектного гена от пораженного родителя к детям. Однако для некоторых доминантных мутантных генов наблюдается неполное их проявление. В таких случаях у больных некоторые симптомы могут не проявляться. Таким образом, очевидно, что в ряде случаев патологии необходим тщательный анализ семейной схемы - родословной. К таким мутациям относятся такие болезни, как:

Хорея - непроизвольные движения лица и конечностей, нарушение психики

Глаукома - слепота и дегенерация нервных клеток

Мышечная дистрофия - аномалии функций мышц

Полипоз кишечника - множественные полипы, перерождающиеся в рак

Брахидактилия (короткопалость) - укороченные концевые костные фаланги

Ахандроплазия - карликовость

Аутосомно-рецессивные болезни

Изменению или мутированию могут подвергаться и рецессивные гены. Однако если мутация доминантного гена сопровождается изменением контролируемого им признака, то мутация рецессивного гена не вызовет каких-либо фенотипических изменений. Рецессивный мутантный ген может передаваться через несколько поколений, пока в результате брака между двумя носителями не появится ребенок, унаследовавший одинаковый дефектный ген и от отца, и от матери.

Серповидно-клеточная анемия - хроническая гипоксия, тромбоз и смерть в начале жизни

Гидроцефалия - накопление жидкости в черепной коробке, физические и психические нарушения

Врожденная глухота

Фенилкетонурия - уменьшение тонуса мышц, депигментация кожи, волос, радужной оболочки, умственная отсталость

Цистический фиброз - нарушение функций поджелудочной и других желез, пневмония и гибель

Болезнь Тея-Сакса - паралич, слепота, нарушение психики, и смерть до 3 лет

Y- и Х-сцепленные с полом болезни

Гемофилия-несвертываемость крови

Ночная слепота-неспособность видеть в темноте

Гипертрихоз-Y-сцепленная волосатость ушей по краю ушной раковины

Синдактилия-перепончатое сращение 2 и 3 пальцев на ноге

Дальтонизм-«цветная слепота»

ТИПЫ НАСЛЕДОВАНИЯ ГЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ. Тип наследования устанавливается путём анализа родословной. При составлении последней учитывают распространение в семье изучаемого заболевания и родственные отношения между носителями патологических генов. Построение и анализ родословной составляют предмет клинико-генеалогического исследования.

Аутосомно-доминантный тип наследования. Фенотипически при этом типе наследования патологическое состояние обнаруживается у гетерозигот.

1.Патологический признак встречается в каждом поколении родословной и проявляется у гетерозиготных носителей гена. Если сибсов в данном поколении много, соотношение больных и здоровых сибсов приближается к 1:1.

2.Полная пенетрантность патологических проявлений наблюдается далеко не всегда. Чаще всего она ниже 100%, в том или ином поколении могут встретиться индивиды без выраженных признаков болезни, но являющихся гетерозиготами, о чём свидетельствует появление болезни у части их детей.

3.Для доминантно наследуемых состояний характерна различная выраженность клинических проявлений не только между разными семьями, но и внутри каждой семьи. Например, при множественном нейрофиброматозе у одних членов семьи нейрофибромы распространены генерализванно, а у других – имеются лишь отдельные кожные поражения.

4.Клинические проявления некоторых доминантных болезней могут развиваться спустя ряд лет после рождения, и по сроку появления имеется также большая вариабельность между членами разных семей и даже в одной семье. Традиционным примером этому служит хорея Гентингтона.

Аутосомно-рецессивный тип наследования. Фенотипически при этом типе передачи патологического состояния гетерозиготы не отличаются от носителей обоих нормальных аллелей. Для клинического проявления болезни патологический ген должен быть в гомозиготном состоянии. Гомозиготы образуются в нескольких типах потомства.

1.Потомство, оба родителя которого гетерозиготы, встречается чаще всего. Сегрегация потомства следует менделеевскому соотношению 1:2:1, то есть риск рождения больного ребёнка в таком браке 25%. В современных малодетных семьях установление затруднено. Правильному анализу способствует: а) указание на кровное родство родителей; б) биохимическое обследование, помогающее выявить носительство родителями патологического гена по биохимическому дефекту при болезни с выясненным первичным дефектом. Это обстоятельство важно, поскольку рецессивные болезни в основном являются энзимопатиями, многие из них – с известным биохимическим эффектом.

2.Потомство, когда оба родителя гомозиготы. Такие случаи редки. Теоретически все сибсы должны быть больными.

3.Потомство гетерозигот с гомозиготами, которые возможно вследствие кровнородственных браков. Менделеевское расщепление больных и здоровых сибсов будет 1:1. Такое сегрегационное отношение анологично тому, что имеется при аутосомно- доминантном типе наследования, поэтому его иногда называют псевдодоминантным.

Х-сцепленное наследование. Родословные с наследственной передачей патологических признаков, как и ранее разобранных нормальных признаков, если определяющие их гены локализованы в Х-хромосоме, имеют свои особенности, которые зависят от того, является ли признак рецессивным или доминантным. При Х-сцепленном рецессивном типе наследования, который характерен для таких сравнитнльно распространённых болезней, как гемофилия и некоторые типы мышечной дистрофии, гетерозиготы фенотипически будут здоровыми. Ими являются женщины, так как в норме лишь они несут две Х-хромосомы.

Х-сцепленный доминантный тип наследования. Присущ немногим формам патологии, например, витамин D-рахиту. Фенотипическое проявление заболевания будут иметь как гомозиготы, так и гетерозиготы. Генетически возможны разные браки, но информативными являются те, в которых больным будет отец. В браке со здоровой женщиной наблюдаются следующие особенности наследования патологий:

1) все сыновья и их дети будут здоровыми, так как от отца им может быть передана только Y-хромосома;

2) все дочери будут гетерозиготами, причем фенотипически больными. Этими двумя особенностями данный тип отличается от аутосомно-доминантного типа, при котором соотношение больных и здоровых сибсов составляет 1:1 и одинаково для детей неотличимы от таковых при аутосомно-доминантном топе наследования (1:1),и половых различий также не должно быть. Отмечается более сильное проявление заболевания у мужчин, поскольку у них отсутствует компенсирующее действие нормального аллея. В литературе описаны родословные при некоторых болезнях с этим типом передачи, у которых нет сибсов мужского пола, поскольку сильная степень поражения вызывает их внутриутробную гибель. Такая родословная выглядит своеобразно: в потомстве только женщины, около половины их больны, в анамнезе могут значиться спонтанные аборты и мёртворождения плодов мужского пола.

Перечисленные типы наследования предусматривают главным образом моногенные заболевания (определяемые мутацией одного гена). Однако патологическое состояние может зависеть от двух и более мутантных генов. Ряд патологических генов обладает сниженной пенетрантностью. При этом присутствие их в геноме, даже в гомозиготном состоянии, необходимо, но недостаточно для развития болезни. Таким образом, не все типы наследования болезней человека укладываются в три перечисленные выше схемы.

Еще по теме Генные болезни:

1. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ПАТОЛОГИЯ – ГЕННЫЕ БОЛЕЗНИ. ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Наследственные болезни человека

1. Роль наследственности и среды в формировании фенотипа человека.
2. Хромосомные болезни.
3. Генные болезни.
4. Болезни с наследственным предрасположением.

Фенотип человека, формирующийся на различных стадиях его онтогенеза, так же как фенотип любого живого организма, является в первую очередь продуктом реализации наследственной програм­мы. Степень зависимости результатов этого процесса от условий, в которых он протекает, у человека определяется его социальной природой. Определяя формирование фенотипа организма в процессе его онтогенеза, наследственность и среда могут быть причиной или играть определенную роль в развитии порока или заболевания. Вместе с тем доля участия генетических и средовых факторов варьирует при разных состояниях. С этой точки зрения формы отклонений от нормального развития принято делить на три основ­ные группы.

Наследственные болезни. Развитие этих заболеваний целиком обусловлено дефектностью наследственной программы, а роль сре­ды заключается лишь в модифицировании фенотипических прояв­лений болезни. К этой группе патологических состояний относят хромосомные болезни, в основе которых лежат хромосомные и геном­ные мутации, и моногенно наследуемые заболевания, обусловленные генными мутациями.

Наследственные болезни всегда связаны с мутацией, однако фенотипическое проявление последней, степень выраженности па­тологических симптомов у разных индивидумов могут различаться. В одних случаях эти различия обусловлены дозой мутантного аллеля в генотипе. В других - степень выраженности симптомов зависит от факторов среды, в том числе от наличия специфических условий для проявления соответствующей мутации.Мультифакториальные заболевания, или болезни с наследствен­ной предрасположенностью . К ним относится большая группа рас­пространенных заболеваний, особенно болезни зрелого и преклон­ного возраста, такие, как гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки и т. д. Причинными факторами их развития выступают неблагоприятные воздействия среды, однако реализация этих воз­действий зависит от генетической конституции, определяющей предрасположенность организма. Соотносительная роль наследст­венности и среды в развитии разных болезней с наследственным предрасположением неодинакова.

Лишь немногие формы патологии обусловлены исключительно воздействием факторов среды. Как правило, это исключительные воздействия - травма, ожог, обморожение, особо опасные инфек­ции. Но и при этих формах патологии течение и исход заболевания в значительной степени определяются генетическими факторами.

По уровню повреждения наследственного материала, вызываю­щего развитие заболеваний, различают хромосомные и генные болез­ни.

Хромосомные болезни . Это группа заболеваний обусловлена изменением структуры отдельных хромосом или их количества в кариотипе. Как правило, при таких мутациях наблюдается дис­баланс наследственного материала, который и ведет к нарушению развития организма. У человека описаны геномные мутации по типу полиплоидии , которые редко наблюдаются у живорожденных, а в основном обнаруживаются у абортированных эмбрионов и плодов и у мертворожденных. Основную часть хромосомных болезней составляют анэуплоидии , причем моносомии по аутосомам у жи­ворожденных встречаются крайне редко. Большинство из них ка­саются 21-й и 22-й хромосом и чаще обнаруживаются у мозаиков, имеющих одновременно клетки с нормальным и мутантным кариотипом. Достаточно редко обнаруживается моносомия и по Х-хромосоме (синдром Шерешевского -Тернера).

В отличие от моносомий трисомии описаны по большому числу аутосом: 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22-й и Х-хромосоме, которая может присутствовать в кариотипе в 4-5 экземплярах, что вполне совме­стимо с жизнью.

Структурные перестройки хромосом также сопро­вождаются дисбалансом генетического материала (делеции, дупли­кации). Степень снижения жизнеспособности при хромосомных аберрациях зависит от количества недостающего или избыточного наследственного материала и от вида измененной хромосомы.

Хромосомные изменения, приводящие к порокам развития, чаще всего привносятся в зиготу с гаметой одного из родителей при оплодотворении. При этом все клетки нового организма будут содержать аномальный хромосомный набор и для диагностики такого заболевания достаточно проанализировать кариотип клеток какой-нибудь ткани.

Наиболее частым хромосомным заболеванием у человека явля­ется синдром Дауна, обусловленный трисомией по 21-й хромосоме, встречающийся с частотой 1-2 на 1000. Нередко трисомия 21 является причиной гибели плода, однако иногда люди с синдро­мом Дауна доживают до значительного возраста, хотя в целом продолжительность их жизни сокращена. Трисомия 21 может быть результатом случайного нерасхождения гомологичных хромо­сом в мейозе. Наряду с этим известны случаи регулярной трисомии. связанной с транслокацией 21-й хромосомы на другую -21, 22, 13. 14 или 15-ю хромосому.

Среди других аутосомных трисомии известны трисомии по 13-й хромосоме - Синдром Патау , а также по 18-й хромосоме - синдром Эдвардса ), при которых жизнеспособность новорожденных резко снижена. Они гибнут в первые месяцы жизни из-за множественных пороков развития. Среди анэуплоидных синдромов по половым хромосомам часто встречается трисомия Х и синдром Клайнфельтера (ХХУ,ХХХУ, ХУУ).

Из синдромов, связанных со структурными аномалиями хромо­сом, описан транслокационный синдром Дауна , при котором число хромосом в кариотипе формально не изменено и равно 46, так как дополнительная 21-я хромосома транспонирована на одну из акроцентрических хромосом. При транслокации длин­ного плеча 22-й хромосомы на 9-ю развивается хронический миелолейкоз. При делеции короткого плеча 5-й хромосомы развивается синдром кошачьего крика, при котором наблюдаются общее отстава­ние в развитии, низкая масса при рождении, лунообразное лицо с широко расставленными глазами и характерный плач ребенка, напоминающий кошачье мяукание, причиной которого является недоразвитие гортани.

У носителей некоторых перицентрических инверсий нередко на­блюдаются аномалии в виде умственной отсталости той или иной степени и пороков развития. Довольно часто такие перестройки наблюдаются в 9-й хромосоме человека, однако они существенно не влияют на развитие организма.

Специфичность проявления хромосомного заболевания опреде­ляется изменением содержания определенных структурных генов, кодирующих синтез специфических белков. Так, при болезни Дауна обнаружено повышение в 1,5 раза активности фермента суперок-сиддисмутазы I, ген которого располагается в 21-й хромосоме и представлен у больных в трехкратной дозе. Эффект «дозы гена» обнаружен более чем для 30 генов, локализованных в разных хромосомах человека.

Полуспецифические симптомы проявления хромосомных бо­лезней связаны в значительной мере с дисбалансом генов, представ­ленных многими копиями, которые контролируют ключевые про­цессы в жизнедеятельности клеток и кодируют, к примеру, структуру рРНК, тРНК, гистонов, рибосомальных белков, актина, тубулина.

Неспецифические проявления при хромосомных болезнях свя­зывают с изменением содержания гетерохроматина в клетках, ко­торый оказывает влияние на нормальное течение клеточного деле­ния и роста, формирование в онтогенезе количественных призна­ков, определяемых полигенами.

Генные болезни . Среди генных болезней различают как моногенно обусловленные патологические состояния, наследуемые в соответствии с законами Менделя, так и полигенные болезни. К последним относят прежде всего болезни с наследственным предрасположением, наследующи­еся сложно и называемые многофакторными.

В зависимости от функциональной значимости первичных про­дуктов соответствующих генов генные болезни подразделяют на:

· наследственные нарушения ферментных систем (энзимопатии),

· дефекты белков крови (гемоглобинопатии),

· дефекты структурных белков (коллагеновые болезни)

· генные болезни с невыясненным первичным биохимическим дефектом.

Энзимопатии. В основе энзимопатий лежат либо изменения активности фермента, либо снижение интенсивности его синтеза. У гетерозигот-носителей мутантного гена присутствие нормального аллеля обеспечивает сохранение около 50% активности фермента по сравнению с нормальным состоянием. Поэтому наследственные дефекты ферментов клинически проявляются у гомозигот, а у гетерозигот недостаточная активность фермента выявляется специ­альными исследованиями.

В зависимости от характера нарушения обмена веществ в клетках среди энзимопатий различают следующие формы:

1. Наследственные дефекты обмена углеводов (галактоземия -
нарушение метаболизма молочного сахара-лактозы; мукополиса-
харидозы - нарушение расщепления полисахаридов).

2. Наследственные дефекты обмена липидов и липопротеинов
(сфинголипидозы - нарушение расщепления структурных липи­
дов; нарушения обмена липидов плазмы крови, сопровождающиеся
увеличением или снижением в крови холестерина, лецитина).

3. Наследственные дефекты обмена аминокислот (фенилкето-
нурия - нарушение обмена фенилаланина; тирозиноз - наруше­
ние обмена тирозина; альбинизм-нарушение синтеза пигмента
меланина из тирозина и др.).

4. Наследственные дефекты обмена витаминов (гомоцистинурия -
развивается как результат генетического дефекта кофермента вита-­
минов В6 и В12, наследуется по аутосомно-рецессивному типу).

5. Наследственные дефекты обмена пуриновых и пиримидино-
вых азотистых оснований (синдром Леша - Найяна, связанный с
недостаточностью фермента, который катализирует превращение
свободных пуриновых оснований в нуклеотиды, наследуется по
Х-сцепленному рецессивному типу).

6. Наследственные дефекты биосинтеза гормонов (адреногени-
тальный синдром, связанный с мутациями генов, которые контро­-
лируют синтез андрогенов; тестикулярная феминизация, при кото­-
рой не образуются рецепторы андрогенов).

7. Наследственные дефекты ферментов эритроцитов (некоторые
гемолитические несфероцитарные анемии, характеризующиеся
нормальной структурой гемоглобина, но нарушением ферментной
системы, участвующей в анаэробном (бескислородном) расщепле-­
нии глюкозы. Наследуются как по аутосомно-рецессивному, так и
по Х-сцепленному рецессивному типу).

Гемоглобинопатии. Это группа наследственных заболеваний, вызываемых первичным дефектом пептидных цепей гемоглобина и связанным с этим нарушением его свойств и функций. К ним относят метгемоглобинемии, эритроцитозы, серповидно-клеточ­ную анемию, талассемии.

Коллагеновые болезни. Воснове возникновения этих заболева­ний лежат генетические дефекты биосинтеза и распада коллагена - важнейшего структурного компонента соединительной ткани. К этой группе относят болезнь Эллерса -Данлоса, характеризующу­юся большим генетическим полиморфизмом и наследующуюся как по аутосомно-доминантному, так и по аутосомно-рецессивному типу, болезнь Марфана, наследующуюся по аутосомно-доминант­ному типу, и ряд других заболеваний.

Наследственные болезни с невыясненным первичным биохимиче­ским дефектом. Кэтой группе принадлежит подавляющее большин­ство моногенных наследственных болезней. Наиболее распростра­ненными являются следующие:

1. Муковисцидозы - встречаются с частотой 1:2500 новорожденных; наследуются по аутосомно-доминантному типу. В основе патогенеза заболевания - наследственное поражение экзокринных желез и железистых клеток организма, выделение ими густого, измененного по составу секрета и связанные с этим последствия.

2. Ахондроплазия - заболевание, в 80-95% случаев обусловленное вновь возникшей мутацией; наследуется по аутосомно-доминантному типу; встречается с частотой приблизительно 1:100 000. Это заболевание костной системы, при котором наблюдаются аномалии развития хрящевой ткани преимущественно в эпифизах трубчатых костей и костях основания черепа.

3. Мышечные дистрофии (миопатии) - заболевания, связанные с поражением поперечно-полосатых и гладких мышц. Различные формы характеризуются разным типом наследования. Например, прогрессирующая псевдогипертрофическая миопатия Дюшена на­следуется по Х-сцепленному рецессивному типу и проявляется преимущественно у мальчиков в начале первого десятилетия жизни.

Болезни с наследственным предрасположением. Эта группа болезней отличается от генных болезней тем, что для своего проявления нуждается в действии факторов внешней среды. Среди них также различают моногенные, при которых наследствен­ная предрасположенность обусловлена одним патологически изме­ненным геном, и полигенные. Последние определяются многими генами, которые в нормальном состоянии, но при определенном взаимодействии между собой и с факторами среды создают пред­расположение к появлению заболевания. Такие заболевания назы­ваются мультифакториальными болезнями.

Заболевания моногенные с наследственным предрасположени­ем относительно немногочисленны. Учитывая важную роль среды в их проявлении, они рассматриваются как наследственно обуслов­ленные патологические реакции на действие различных внешних факторов (лекарственных препаратов, пищевых добавок, физиче­ских и биологических агентов), в основе которых лежит наследст­венная недостаточность некоторых ферментов.

К таким реакциям могут быть отнесены наследственно обуслов­ленная непереносимость сульфаниламидных препаратов, проявля­ющаяся в гемолизе эритроцитов, повышение температуры при применении общих анестезирующих средств.

Наряду с химическими агентами у людей отмечается наследуе­мая патологическая реакция на физические факторы (тепло, холод, солнечный свет) и факторы биологической природы (вирусные, бактериальные, грибковые инфекции, вакцины). Иногда отмечается наследственная устойчивость к действию биологических агентов. Например, гетерозиготы НЬА, НЬS устойчивы к заражению возбуди­телем тропической малярии.

К болезням с наследственной предрасположенностью, обуслов­ленной многими генетическими и средовыми факторами, относятся сахарный диабет, псориаз, шизофрения. Этим заболеваниям присущ семейный характер, и участие наследственных факторов в возникновении не вызывает сомнений.

Методы изучения генетики человека

1. Особенности человека как объекта генетических исследований
2. Методы генетики человека.

Основные закономерности наследственности и изменчивости живых организмов были открыты благодаря разработке и примене­нию гибридологического метода генетического анализа, основопо­ложником которого является Г. Мендель. Наиболее удобными объектами, широко используемыми генетиками для гибридизации и последующего анализа потомства, стали горох, дрозофила, дрож­жи, некоторые бактерии и другие виды, легко скрещивающиеся в искусственных условиях. Отличительной особенностью этих видов является достаточно высокая плодовитость, позволяющая приме­нять статистический подход при анализе потомства. Короткий жизненный цикл и быстрая смена поколений позволяют исследо­вателям в относительно небольшие промежутки времени наблюдать передачу признаков в последовательном ряду многих поколений. Немаловажной характеристикой видов, используемых в генетиче­ских экспериментах, является также небольшое число групп сцеп­ления в их геномах и умеренное модифицирование признаков под влиянием окружающей среды.

С точки зрения приведенных выше характеристик видов, удоб­ных для применения гибридологического метода генетического анализа, человек как вид обладает целым рядом особенностей, не позволяющих применять этот метод для изучения его наследствен­ности и изменчивости. Во-первых , 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 дает возможность одному исследователю наблюдать не более 3-4 последовательных поколе­ний. Наконец, изучение генетики человека затрудняется наличием в его геноме большого числа групп сцепления генов (23 у женщин и 24 у мужчин), а также высокой степенью фенотипического полиморфизма, связанного с влиянием среды.

Все перечисленные 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. Однако генетиками разработаны приемы, позволяющие изучать наследование и изменчивость признаков у человека, несмотря на перечисленные выше ограничения.

Методы изучения генетики человека. К методам, широко используемым при изучении генетики че­ловека, относятся генеалогический, популяционно-статистический, близнецовый, метод дерматоглифики, цитогенетический, биохими­ческий, методы генетики соматических клеток.

Генеалогический метод. В основе этого метода лежит составление и анализ родословных. С помощью генеалогического метода может быть установлена наследственная обусловленность изучаемого признака, а также тип его наследования (аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, Х-сцепленный доминантный или рецессивный, У-сцепленный). При анализе родословных по нескольким признакам может быть выявлен сцепленный характер их наследования, что исполь­зуют при составлении хромосомных карт. Этот метод позволяет изучать интенсивность мутационного процесса, оценить экспрес­сивность и пенетрантность аллеля. Он широко используется в медико-генетическом консультировании для прогнозирования по­томства. Однако необходимо отметить, что генеалогический анализ существенно осложняется при малодетности семей.

Близнецовый метод. Этот метод заключается в изучении закономерностей наследо­вания признаков в парах одно- и двуяйцовых близнецов. Он пред­ложен в 1875 г. Гальтоном первоначально для оценки роли наслед­ственности и среды в развитии психических свойств человека. В настоящее время этот метод широко применяют в изучении наслед­ственности и изменчивости у человека для определения соотноси­тельной роли наследственности и среды в формировании различных признаков, как нормальных, так и патологических. Он позволяет выявить наследственный характер признака, определить пенетрантность аллеля, оценить эффективность действия на организм неко­торых внешних факторов (лекарственных препаратов, обучения, воспитания). Суть метода заключается в сравнении проявления признака в разных группах близнецов при учете сходства или различия их генотипов. Монозиготные близнецы, развивающиеся из одной опло­дотворенной яйцеклетки, генетически идентичны, так как имеют 100% общих генов.

Популяционно-статистический метод. 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.

Методы дерматоглифики и пальмоскопии В 1892 г. Ф. Гальтоном в качестве одного из методов исследо­вания человека был предложен метод изучения кожных гребешковых узоров пальцев и ладоней, а также сгибательных ладонных борозд. Он установил, что указанные узоры являются индивидуаль­ной характеристикой человека и не изменяются в течение его жизни. Ф. Гальтон уточнил и дополнил классификацию рельефа кожных узоров, основы которой были разработаны Я. Пуркинье еще в 1823 г. Позднее классификацию Гальтона усовершенствовали ряд ученых; она и сейчас широко используется в криминалистике и генетических исследованиях.

В настоящее время установлена наследственная обусловлен­ность кожных узоров, хотя характер наследования окончательно не выяснен. Вероятно, этот признак наследуется по полигенному типу. На характер папьцевого и ладонного узоров организма большое влияние оказывает мать через механизм цитоплазматической на­следственности.

Дерматоглифические исследования важны при идентификации зиготности близнецов. Считают, что если из 10 пар гомологичных пальцев не менее 7 имеют сходные узоры, это указывает на однояйцовость. Сходство узоров лишь 4-5 пальцев свидетельствует в пользу разнояйцивости близнецов.

Методы генетики соматических клеток. С помощью этих методов изучают наследственность и изменчи­вость соматических клеток, что в значительной мере компенсирует невозможность применения к человеку метода гибридологического анализа.

Методы генетики соматических клеток, основанные на размно­жении этих клеток в искусственных условиях, позволяют не только анализировать генетические процессы в отдельных клетках организ­ма, но благодаря полноценности наследственного материала, за­ключенного в них, использовать их для изучения генетических закономерностей целостного организма.

Культивирование позволяет получить достаточное количество клеточного материала для цитогенетических, биохимических, им­мунологических и других исследований.

Клонирование - получение потомков одной клетки; дает воз­можность проводить в генетически идентичных клетках биохими­ческий анализ наследственно обусловленных процессов.

Селекция соматических клеток с помощью искусственных сред используется для отбора мутантных клеток с определенными свой­ствами и других клеток с интересующими исследователя характе­ристиками.

Гибридизация соматических клеток основана на слиянии совме­стно культивируемых клеток разных типов, образующих гибридные клетки со свойствами обоих родительских видов.

Цитогенетический метод. Цитогенетический метод основан на микроскопическом изуче­нии хромосом в клетках человека. Его стали широко применять в исследованиях генетики человека с 1956 г., когда шведские ученые Дж. Тийо и А. Леван, предложив новую методику изучения хромо­сом, установили, что в кариотипе человека 46, а не 48 хромосом, как считали ранее.

Современный этап в применении цитогенетического метода связан с разработанным в 1969 г. Т. Касперсоном методом диффе­ренциального окрашивания хромосом, который расширил возможно­сти цитогенетического анализа, позволив точно идентифицировать хромосомы по характеру распределения в них окрашиваемых сег­ментов.

Биохимический метод . Впервые эти методы стали применять для диагностики генных болезней еше в начале XX в. В последние 30 лет их широко используют в поиске новых форм мутантных аллелей. С их помощью описано более 1000 врожденных болезней обмена веществ. Для многих из них выявлен дефект первичного генного продукта. Наи­более распространенными среди таких заболеваний являются бо­лезни, связанные с дефектностью ферментов, структурных, транс­портных или иных белков.