Наследственные болезни человека (11 класс)

33

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

УЧРЕЖДЕНИЕ ШКОЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Донецкая Республиканская Малая академия наук

учащейся молодежи»

Отделение: биология

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ БОЛЕЗНИ

Работу выполнили:

Шевчук Анна и Кравец Дарья,

ученицы 11 класса Горловской ОШ

I-III ступеней № 22

Научный руководитель:

Сосян Людмила Алексеевна

Донецк – 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………………..3

1.Генетика-наука будущего ………………………………………………………………………… 4

1.1.Понятие генетики………………………………………………………………………..4

1.2.История развития генетики как науки……………………………………………..5

1.3. Методы генетических исследований…………………………………………7

1.4.Значение генетики для медицины………………………………………………9

1.5. Современный уровень достижений в области генетики человека..11

1.6.Генетические заболевания человека……………………………………………….12

1.7.Медико-генетическое консультирование………………………………………..19

1.8.Исследовательская часть………………………………………………………………….21

Вывод………………………………………………………………………………………………….23

Список литературы …………………………………………………………………………………24

Приложения: рисунки, схемы, таблица…………………………………………………….25

ВВЕДЕНИЕ

Цель : Изучение генотипа человека .

Объект исследования : Генетический аппарат человека

Предмет исследования : Наследственные болезни человека

Задачи :

- анализ распространенных генетических заболеваний человека ;

- рассмотреть виды хромосомных типов ,встречающихся у людей ;

- с помощью научных исследований известных генетиков ознакомиться с механизмом передачи наследственных заболеваний .

Проблематика : Наследственные болезни и генетический аппарат в полной мере не изучены

Актуальность : Болеть не любит никто . Но мало кто знает , что большинство болезней обусловлены генетической предрасположенностью , и поэтому данная работа является актуальной и сможет помочь разобраться тем людям, которые хотели бы предотвратить генетическую болезнь .

1. ГЕНЕТИКА-наука будущего

1.1 .ПОНЯТИЕ ГЕНЕТИКИ

Генетика - (от греч . genesis - происхождение) - наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. В зависимости от объекта исследования различают генетику микроорганизмов, растений, животных и человека, а от уровня исследования - молекулярную генетику, цитогенетику и др.

(Схема 1.1)

Медицинская генетика (или генетика человека, клиническая генетика, генопатология) — область медицины, наука, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и условий окружающей среды. Задачей медицинской генетики является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, разработка путей предотвращения воздействия негативных факторов среды на наследственность человека.

1.2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГЕНЕТИКИ КАК НАУКИ

В первой половине XIX в. стали складываться непосредственные предпосылки учения о наследственности – генетики. Качественным рубежом здесь оказались два события. Первое – создание клеточной теории. Старая идея единства растительного и животного миров должна была получить конкретно-научное выражение в форме теории, которая базируется на том, что инвариантные характеристики органического мира должны иметь свое морфологическое выражение. Второе событие – выделение объекта генетики, т.е. явлений наследственности как специфической черты живого, которую не следует растворять во множестве свойств индивидуального развития организма. Такой подход сформулирован у О. Сажрэ и в полной мере получил свое развитие в творчестве Г. Менделя.
Создание клеточной теории было важнейшим шагом на пути разработки научных воззрений на наследственность и изменчивость. Познание природы наследственности предполагало выяснение вопроса, что является универсальной единицей структурной организации растительного и животного миров. Фундаментальной философской идеей, которая привела к открытию клетки, была идея единства животного и растительного миров.
Следующий шаг на этом пути состоял в том, чтобы от общей идеи единства органического мира прийти к выводу, что такое единство должно иметь свое морфологическое выражение, проявляться в определенной структурной гомологии организмов. Клетка была выведена как универсальная единица строения организма.

В развитии генетики можно выделить 3 этапа:

1 Этап (с 1900 по 1925 г.) – этап классической генетики. В этот период были переоткрыты и подтверждены на многих видах растений и животных законы Г.Менделя, создана хромосомная теория наследственности (Т.Г.Морган). Важнейшим событием в генетике XIX в. было формулирование Менделем его законов. Мендель рассматривал не наследуемость всех признаков организма сразу, а выделял наследуемость единичных, отдельных признаков, абстрагируя эти признаки от остальных. При этом он применял вариационно-статистический метод, демонстрируя возможности математического моделирования в биологии. Открытие Менделем закономерностей расщепления признаков показало, что возникающие у организмов рецессивные мутации не исчезают, а сохраняются в популяции в гетерозиготном состоянии. Этим были разрушены старые натурфилософские концепции о слитном, непрерывном характере наследственности, при котором она рассматривалась как некое континуальное образование (наподобие некой жидкости).


Вступление в XX в. ознаменовалось в биологии бурным развитием генетики. Важнейшим исходным событием явилось новое открытие законов Менделя. Далее последовала лавина эмпирических открытий и построение различных теоретических моделей. За относительно короткий срок (20–30 лет) в учении о наследственности был накоплен колоссальный эмпирический и теоретический материал.

2 Этап (с1926 по 1953) – этап широкого развёртывания работ по искусственному мутагенезу (Г.Меллер и др.) . В это время было показано сложное строение и дробимость гена, заложены основы биохимической, популяционной и эволюционной генетики, доказано, что молекула ДНК является носителем наследственной информации (О.Эвери), были заложены основы ветеринарной генетики. Тридцатые годы ХХ в. можно смело назвать расцветом теоретической генетики. Уже тогда было доказано существование генов, стало ясно, что они локализованы в хромосомах. В связи с этим следует назвать имена некоторых отечественных ученых, внесших значительный вклад в развитие генетической науки: Н.К. Кольцов, выдающийся организатор отечественной биологической науки, высказавший гипотезу о том, что при делении хромосомы сами себя повторяют в клетках (1928 г.); С.С. Четвериков – создатель эволюционно и популяционной генетики; А.С. Серебровский, выдвинувший идею о линейном строении и делимости генов; С.Н. Давиденков и С.Г. Левит – основатели медицинской генетики и др.
Признанным лидером этой плеяды ученых был Н.И. Вавилов. Во многом благодаря его энергии и таланту отечественная генетика и селекция занимала в то время одно из первых мест в мире. В 1934 г. по его инициативе был организован Институт генетики АН СССР, на основе которого в дальнейшем был создан Институт общей генетики имени Н.И. Вавилова.

3 Этап (начинается с 1953 г.) – этап современной генетики, для которого характерны исследования явлений наследственности на молекулярном уровне. Была открыта структура ДНК (Дж. Уотсон), расшифрован генетический код (Ф.Крик), химическим путём синтезирован ген (Г. Корана). С середины ХХ в. классическая генетика перестала получать большую часть новой информации о механизмах наследственности. Эту роль в современной науке заняла молекулярная биология и её раздел – молекулярная генетика, науки, имеющие дело с конкретными молекулами ДНК, о существовании которых классическая генетика могла лишь догадываться. В 1953 г. биологом Дж. Уотсоном и физиком Ф. Криком была открыта пространственная структура основного вещества наследственности – ДНК .

1.3. МЕТОДЫ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Генеалогический метод (метод родословных). Заключается в изучении наследования какого-либо признака у человека в ряде поколений у возможно большего числа родственников. Для этого составляется родословная, в которой отмечаются члены семьи, имеющие изучаемый признак. Метод родословных позволяет установить доминантность или рецессивность признака, сцепленность его с другими признаками или с полом. В настоящее время изучено наследование многих нормальных и патологических признаков у человека. Генеалогическим методом доказано наследование у человека сахарного диабета, глухоты, шизофрении, слепоты. Этот метод используется для диагностики наследственных заболеваний и медико-генетического консультирования. По характеру наследования определяется вероятность рождения ребенка с генетическими аномалиями.

(Рис. 1.5.1)

Близнецовый метод. Иногда оплодотворенная яйцеклетка человека дает начало двум (в очень редких случаях — трем, четырем) эмбрионам. Это происходит вследствие разделения бластомеров на ранних этапах развития. Поскольку дробление зиготы осуществляется путем митоза, из разделившихся бластомеров развиваются однояйцевые близнецы, имеющие одинаковый генотип. Все различия между близнецами обусловлены исключительно влиянием внешней среды. Поэтому изучение проявления признаков у однояйцевых близнецов, особенно если они росли в неодинаковых условиях, позволяет с большой достоверностью оценить роль внешней среды в реализации действия генов.

(Рис 1.5.2)

Цитогенетический метод. Этот метод заключается в изучении количества, формы и размеров хромосом у животных и растений. Он очень ценен для выявления причин ряда заболеваний у человека. Иногда причиной болезни служат хромосомные мутации — утрата части хромосомы, нарушение ее строения. Если во время мейоза гомологичные хромосомы не расходятся, то при оплодотворении в зиготе .оказываются три гомологичные хромосомы вместо двух — так называемая трисомия. Нарушение генного баланса ведет к серьезным последствиям. Например, присутствие в хромосомном наборе человека трех хромосом 21-й пары вызывает сильные изменения всего облика —, неправильную форму ушей, малый рост, кроткие руки, умственное недоразвитие (болезнь Дауна).

Не расхождение половых хромосом (кариотипы МУ, XXYY, XXX и др.) также сопровождается аномалиями строения тела и, как правило, нарушением умственной деятельности. С помощью цитогенетического метода установлены причины и многих других заболеваний человека. (Рис. 1.5.3)

Биохимический метод основан на изучении характера биохимических реакций в организме, обмена веществ для установления носительства аномального гена или уточнения диагноза. Заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена веществ, составляют значительную часть генной наследственной патологии. К ним относятся сахарный диабет, фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаланина), галактоземия (нарушение усвоения молочного сахара) и другие. Этот метод позволяет установить болезнь на ранней стадии и лечить ее.

Популяционно-статистический метод дает возможность рассчитать в популяции частоту встречаемости нормальных и патологических генов, определить соотношение гетерозигот – носителей аномальных генов. С помощью данного метода определяется генетическая структура популяции (частоты генов и генотипов в популяциях человека); частоты фенотипов; исследуются факторы среды, изменяющие генетическую структуру популяции. Используя этот метод, можно также определять частоту носителей патологических генов.

Молекулярно-генетические методы. В последние годы уровень развития современной генетики позволяет широко использовать молекулярные методы для изучения молекулярных основ наследственности и изменчивости организмов, химической и физико-химической структуры генетического материала, его функций.

1.4. ЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕТИКИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Генетика наряду с морфологией, физиологией и биохимией является теоретической базой медицины, дает ключ к пониманию молекулярно-генетических процессов, приводящих к развитию заболеваний.

Наиболее яркий этап взаимодействия генетики человека и медицины начинается с конца 50-х гг., после открытия в 1959 г. хромосомной природы наследственных болезней и введения в медицинскую практику цитогенетического метода исследований. На основе взаимодействия трех ветвей генетики человека – цитогенетики, менделевской и биохимической генетики – формируются современная медицинская и клиническая генетика, основными задачами которых являются:

-изучение наследственных механизмов поддержания гомеостаза организма, обеспечивающих здоровье индивида;

-изучение значения наследственных факторов в этиологии болезней; изучение роли наследственных факторов в определении клинической картины болезней;

-диагностика, лечение и профилактика наследственных болезней.

Непосредственная связь и взаимовлияние генетики человека и медицины стали в последние 40 лет определяющими факторами активного изучения наследственности человека и реализации их достижений в практике.

Значение генетики для медицины огромно. В человеческих популяциях насчитывается свыше 4000 форм наследственных болезней. Около 5% детей рождаются с наследственными или врожденными болезнями.

Вклад наследственных и врожденных болезней в младенческую и детскую смертность в развитых странах (по материалам ВОЗ) составляет 30%. Прогресс в развитии медицины и общества (улучшение медицинского обслуживания, повышение уровня жизни) приводит к относительному возрастанию доли генетически обусловленной патологии в заболеваемости, смертности и инвалидизации.

В то же время, человек сталкивается с новыми факторами среды, ранее не встречавшимися на протяжении всей его эволюции, испытывает большие нагрузки социального и экологического характера (избыток информации, стрессы, загрязнения атмосферы, в том числе мутагенными и канцерогенными факторами химической и физической природы).

(Схема 1.3.1)

Новая среда может привести к повышению уровня мутационного процесса и, как следствие этого, появлению новой наследственной патологии.

Доказан и существенный вклад генетических факторов в развитие онкозаболеваний, а также таких широко распространенных мультифакториальных болезней , как сердечно-сосудистые, язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, сахарный диабет, психические заболевания и т.д.

(Схема 1.3.2)

1.5. СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ ДОСТИЖЕНИЙ В ОБЛАСТИ ГЕНЕТИКИ ЧЕЛОВЕКА

Фраза о том, что современная медицина способна творить чудеса, кажется банальным штампом, однако в ней все еще сохраняется немало истины. 

Открытия в сфере генетики случаются довольно часто. С тех пор, как ученые стали уделять изучению генов самое пристальное внимание, в их распоряжении стало появляться все больше информации. Пока что медицина не может с однозначно успешной эффективностью вмешиваться в человеческую генетику – можно только понять, какой ген за что отвечает. Но и этого уже немало, так что, вполне возможно, в будущем нас еще ждет настоящая медицинская революция. 

Сравнительно недавно специалистам удалось установить, какой ген отвечает за предрасположенность людей к шизофрении. Сначала исследования касались только этнической группы евреев-ашкенази, но позже было выяснено, что участок на хромосоме, который отвечает за предрасположенность к этому психическому расстройству, точно так же действует у представителей других народностей.

Также ученым удалось определить гены, ответственные за предрасположенность к диабету 2-го типа. Нужно только уточнить, что, как и в случае с шизофренией, речь идет не об обязательном наступлении заболевания, а именно о предрасположенности. Наиболее важным в этом открытии является то, что гены связаны с Х-хромосомой, что может указывать на высокую вероятность наследования этого типа диабета по материнской линии. Однако, бесспорно, одним из наиболее серьезных открытий является то, что ученые создали генетическую модель, позволяющую примерно с 77-процентной вероятностью определять, доживет ли человек до 100 лет. Естественно, генетический образец не учитывает влияния окружающей среды, последствий нездорового образа жизни и т. д. Правильнее было бы сказать, что ученые могут определить, дожил бы человек до 100 лет, если бы его образ жизни был идеальным. Но это тоже является серьезным достижением .В процессе исследования ученые сравнили 1055 человек, достигших столетнего рубежа, и 1267 людей из контрольной группы, которые пока что до этого возраста не дожили. При этом было выяснено свыше 150 изменений в генах столетних людей, которые, очевидно, являются признаками здорового старения. Уже можно представить себе, как в будущем с помощью таких исследований можно будет делать прогноз для людей юного возраста, который позволит человеку более серьезно относиться к себе и следить за здоровьем.

1.6.ГЕНЕТИЧЕСИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Известное общее положение о единстве внутреннего и внешнего в развитии и существовании нормального и больного организмов не теряет своего значения применительно к наследственным, передающимся от родителей к детям, болезням.

Наследственность и среда оказываются этиологическими факторами или играют роль в патогенезе любого заболевания человека, но доля их участия при каждой болезни своя, причем чем больше доля одного фактора, тем меньше другого. Все формы патологии с этой точки зрения можно разделить на четыре группы, между которыми нет резких границ.
Первую группу составляют собственно наследственные болезни, у которых этиологическую роль играет патологический ген, роль среды заключается в модификации лишь проявлений заболевания. В эту группу входят моногенно обусловленные болезни (такие как, например, фенилкетонурия, гемофилия), а также хромосомные болезни.
Вторая группа - это тоже наследственные болезни, обусловленные патологической мутацией, однако для их проявления необходимо специфическое воздействие среды. В некоторых случаях такое "проявляющее" действие среды очень наглядно, и с исчезновением действия средового фактора клинические проявления становятся менее выраженными. Таковы проявления недостаточности гемоглобина HbS у его гетерозиготных носителей при пониженном парциальном давлении кислорода. В других случаях (например, при подагре) для проявления патологического гена необходимо длительное неблагоприятное воздействие среды (особенности питания) .
Третью группу составляет подавляющее число распространенных болезней, особенно болезней зрелого и преклонного возраста (гипертоническая болезнь, язвенная болезнь желудка, большинство злокачественных образований и др.). Основным этиологическим фактором в их возникновении служит неблагоприятное воздействие среды, однако, реализация действия фактора зависит от индивидуальной генетически детерминируемой предрасположенности организма, в связи с чем эти болезни называют мультифакториальными, или болезнями с наследственным предрасположением. Среди них можно было бы выделить болезни со слабой, умеренной и высокой степенью наследственного предрасположения.

Четвертая группа болезней - это сравнительно немногие формы патологии, в возникновении которых исключительную роль играет фактор среды. Обычно это экстремальный средовой фактор, по отношению к действию которого организм не имеет средств защиты (травмы, особо опасные инфекции). Генетические факторы в этом случае играют роль в течении болезни, влияют на ее исход.

Рассмотрим более подробно все эти четыре группы.

К хромосомным болезням относят формы патологии, которые клинически выражаются множественными пороками развития, а в качестве генетической основы имеют отклонения от нормального содержания в клетках организма количества хромосомного материала, т.е. обусловлены геномными или хромосомными мутациями.
Большинство хромосомных болезней являются спорадическими, возникающими заново вследствие геномной (хромосомной) мутации в гамете здорового родителя или в первых делениях зиготы, а не наследуемыми в поколениях, что связано с высокой смертностью больных в дорепродуктивном периоде. Фенотипическую основу хромосомных болезней составляют нарушения раннего эмбрионального развития. Поэтому патологические изменения складываются еще в пренатальном периоде развития организма и либо обусловливают гибель эмбриона или плода, либо создают основную клиническую картину заболевания уже у новорожденного. Роль хромосомной патологии в пренатальной гибели эмбрионов или плодов у человека велика. В среднем около 40% диагностируемых спонтанных абортов обусловлены хромосомным дисбалансом. Около 6% всех мертворожденных имеют хромосомные изменения. На 1000 живорожденных младенцев 3-4 имеют хромосомные болезни. Если все случаи множественных пороков развития среди новорожденных принять за 100%, то 35-40% будут составлять вызванные нарушением состояния хромосом.

Все хромосомные болезни по этому признаку можно разделить на две большие группы: вызванные изменением числа хромосом при сохранении структуры последних (геномные мутации) и обусловленные изменением структуры хромосомы (хромосомные мутации). У человека описаны все известные виды мутаций обоих типов.

Численные нарушения могут состоять в изменении плоидности хромосомного набора и в отклонении числа хромосом от диплоидного по каждой их паре в сторону уменьшения (моносомия) или увеличения (полисемия). Геномные мутации по отдельным хромосомам многочисленны, они составляют основную массу хромосомных болезней. Полные моносомии наблюдаются по Х-хромосоме, приводя к развитию синдрома Шерешевского-Тернера.

(Рис.1.6.1)

Этот синдром развивается при полной Х-моносомии, когда все клетки или их большинство имеют хромосомный набор. Клиническими проявлениями этого синдрома являются отсутствие у женщин обычных вторичных половых признаков, низкий рост, сближенные соски, нарушения скелета, бесплодие, разнообразные пороки внутренних органов.

Наиболее полно изучена трисомия по 21-ой хромосоме или, как ее еще называют, болезнь Дауна. Эта аномалия, названная так по имени врача, впервые описавшего ее в 1866 году, вызывается не расхождением хромосом.
К числу ее симптомов относятся задержка умственного развития, пониженная сопротивляемость болезням, врожденные сердечные аномалии, короткое коренастое туловище и толстая шея, а также характерные складки кожи над внутренними углами глаз, что создает внешнее сходство с представителями монголоидной расы.

(Рис.1.6.2)

Синдром Дауна и другие сходные аномалии чаще встречаются у детей, рожденных немолодыми женщинами. Точная причина этого неизвестна, но, по-видимому, она как-то связана с возрастом яйцеклеток матери. Число Х-хромосом у индивида может доходить до 5 с сохранением его жизнеспособности.

Структурные перестройки хромосом, какого бы вида они ни были, вызывают нарушения развития организма вследствие или недостатка части материала по данной хромосоме (частичная моносомия) или его избытка (частичная трисомия).

Как пример можно привести Х-полисомию при отсутствии У-хромосомы. Такие организмы имеют хромосомный набор 47,XXX и хотя внешне женщины выглядят нормально и они плодовиты, но у них отмечается умственная отсталость.

При синдроме Клайнфельтера (47,ХХУ) мужчина обладает некоторыми вторичными женскими подовыми признаками, бесплоден, яички слабо развиты, волос на лице мало, иногда развиваются молочные железы, обычно низкий уровень умственного развития.

(Рис.1.6.3)

При хромосомном наборе 47.ХУУ мужчины имеют высокий рост, различный уровень умственного развития, иногда обладают психопатическими чертами или проявляют склонность к мелким правонарушениям.

Генные болезни делятся на две большие группы: болезни с выясненным первичным биохимическим дефектом и болезни с невыясненным первичным биохимическим дефектом. К первой группе принадлежат наследственные болезни обмена веществ, биосинтеза белка, ферментов.

Примером наследственных дефектов обмена углеводов является галактоземия. Биохимический патогенез болезни включает накопление галактозы в разных тканях и в крови, что ведет к нарушению использования глюкозы в печени, почках и головном мозгу. Галактоземия встречается среди новорожденных с частотой 1 на 35-150 тыс. рождений. Заболевание развивается после рождения при вскармливании младенца, поскольку с молоком поступает лактоза - источник неметаболируемой галактозы. В результате у ребенка возникают рвота и понос, приводящие к обезвоживанию организма, и постепенное развитие умственной отсталости на фоне общей дистрофии. Если с помощью соответствующей диеты, в которой предусмотрено полное исключение молочного сахара, ребенок поправляется, в дальнейшем с возрастом появляется второй метаболический путь превращения галактозы в глюкозу - при участии фермента уридилтрансферазы.

Наследственные аминоацидопатии (наследственные дефекты обмена аминокислот) составляют самую большую группу наследственных дефектов обмена. К началу 1985 года их список насчитывал около 60 различных нозологических единиц, и хотя каждая из них встречается редко (1:20000 - 1:100000 новорожденных) , в сумме они составляют значительную часть наследственных дефектов обмена.

Фенилкетонурия. Клинически эта болезнь была впервые описана в 1934 году, однако лишь спустя 19 лет было установлено, что этот наследственный дефект связан с недостаточностью фенилаланин-4-гидроксилазы. В норме избыток фенилаланина, поступившего с пищей и не использованного для синтеза белка, с помощью указанного фермента превращается в тирозин. У больных фенилкетонурии эта аминокислота накапливается в крови. Повышение уровня содержания фенилаланина само по себе не опасно, но оно стимулирует необычные реакции, в результате которых в организме накапливается кетопроизводные фенилаланина. Они и вызывают повреждения нервной ткани у новорожденных и развитие умственной отсталости в дальнейшем. Поэтому если вовремя обнаружить наличие этой болезни и исключить из пищи фенилаланин, ребенок будет развиваться нормально. Существует несколько методов диагностики фенилкетонурии.

Витамины выполняют роль кофакторов , многих ферментов. Недостаточное поступление их с пищей резко снижает активность соответствующих обменных процессов. Возникающие при этом заболевания называют авитаминозом и легко лечат с помощью введения в организм недостающих витаминов. Однако существуют витаминонезависимые авитаминозы, при которых такие меры не оказывают эффекта. Причины таких заболеваний, а они, как правило, являются наследственными, были раскрыты после тщательного изучения метаболизма витаминов. Прежде чем выступить в качестве кофермента, витамин специальными транспортными белками должен быть извлечен из кишечника и переправлен в кровяное русло. Там он подвергается ферментативной модификации и только потом может связаться с апоферментом (если его структура не изменена), превратив его в активный фермент. Каждый из генов, кодирующих белки, ответственные за эти превращения, может быть инактивирован соответствующей мутацией. Эти генетические нарушения порождают заболевания, для лечения которых необходимо вводить в организм готовые коферменты.

Разработка методов лечения должна базироваться на точном знании путей метаболизма данного витамина. Самая трудная ситуация возникает при поражении апофермента. Сейчас нет эффективных способов, позволяющих справиться с такой патологией.

Примером наследственных дефектов циркулирующих белков является серповидно-клеточная анемия.

(Рис.1.6.4)

Белковая часть любых гемоглобинов (НЬ) человека состоит из двух цепей глобина, причем каждый построен из двух полипептидных цепей. Гемоглобин человека построен из двух альфа- и двух бетацепей. При серповидно-клеточной анемии валин в бета-положении заменяется на глуталиновую кислоту. Эта замена обуславливает пониженную растворимость гемоглобина.

Гетерозиготные носители НЬS в обычных условиях клинически здоровы, т. к. в крови содержится и нормальный HbA; аномалия начинает проявлять себя лишь в условиях пониженного давления (в горах). У гомозигот с ранних лет развивается характерная картина хронической анемии с расстройствами кровообращения и тромбозами. Гемоглобин HbS часто обнаруживается у населения регионов, где распространена малярия, так как он является нечувствительным к малярийному плазмодию.
Примером наследственной болезни с невыясненным первичным биохимическим дефектом является ахондроплазия.

(Рис 1.6.5)

Она представляет собой пример наследственной болезни с твердо установленным доминантным типом наследования. Однако из-за резко сниженной способности больных иметь потомство практически в 80-95% случаев это заболевание связано с новыми возникающими мутациями.

Ахондроплазия - одна из наследственных болезней костной системы. Клиническая картина ее обусловлена аномальным ростом и развитием хрящевой ткани, главным образом в эпифизах трубчатых костей и основания черепа. О биохимической природе этой болезни ничего не известно, если не считать сведений о различных отклонениях в активности ряда ферментов, значение которых остается пока невыясненным.

К мультифакториальным, или болезням с наследственным предрасположением относится шизофрения. Семейный характер заболеваемости шизофренией и участие наследственных факторов в ее этиологии давно не вызывает сомнений, однако, как и для других болезней с наследственным предрасположением, генетическая природа предрасположения остается до конца не расшифрованной. В последние годы генетические закономерности шизофрении активно изучались советскими исследователями под руководством М. Е. Вартаняна, и эти исследования продолжаются и поныне.
(Таблица 1)

Как уже подчеркивалось, по мере развития медицины наследственные заболевания составляют все большую долю в общей патологии человека.

Большинство наследственных болезней имеет хроническое течение, вследствие чего повторная обращаемость таких больных высока. В то же время, как показывает анализ контингента больных, наследственные формы диагностируются не всегда даже в клинических условиях. В определенной степени это понятно, поскольку диагностика наследственной патологии - это очень сложный и трудоемкий процесс.

Трудности диагностики обусловлены прежде всего тем, что формы наследственных болезней очень многообразны (около 2000) и каждая из них характеризуется большим разнообразием клинической картины. Так, в группе нервных болезней известно более 200 наследственных форм, а в дерматологии их более 250. Некоторые формы встречаются крайне редко, и врач в своей практике может не встретиться с ними. Поэтому он должен знать основные принципы, которые помогут ему заподозрить нечасто встречающиеся наследственные заболевания, а после дополнительных консультаций и обследований поставить точный диагноз.

1.7.МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ как форма профилактики генетических заболеваний

Наиболее распространенным и эффективным подходом к профилактике наследственных болезней является медико-генетическая консультация. С точки зрения организации здравоохранения медико-генетическое консультирование - один из видов специализированной медицинской помощи. Суть консультирования заключается в следующем: 1) определение прогноза рождения ребенка с наследственной болезнью; 2) объяснение вероятности этого события консультирующимся; 3) помощь семье в принятии решения.

Первый кабинет по медико-генетическому консультированию был организован в 1941 году Дж. Нилом в Мичиганском университете (США). Больше того, еще в конце 50-х годов крупнейший советский генетик и невропатолог С. К Давиденков организовал медико-генетическую консультацию при Институте нервно-психиатрической профилактики в Москве. В настоящее время во всем мире насчитывается около тысячи генетических консультаций, в России их 80.

Основная причина, которая заставляет людей обращаться к врачу-генетику, - это желание узнать прогноз здоровья будущего потомства относительно наследственной патологии. Как правило, в консультацию обращаются семьи, где имеется ребенок с наследственным или врожденным заболеванием или его появление предполагается в связи с наличием наследственных заболеваний у родственников, кровнородственным браком, возрастом родителей (старше 35-40 лет), облучением и по другим причинам.

Генеалогическое исследование является одним из основных методов в практике медико-генетического консультирования. Все исследования обязательно подтверждаются документацией. Информацию получают не меньше чем от трех поколений родственников по восходящей и боковой линии, причем данные должны быть получены обо всех членах семьи, включая и рано умерших.
В ходе генеалогического исследования может возникнуть необходимость направления объекта или его родственников на дополнительное клиническое обследование с целью уточнения диагноза.

Цитогенетическое исследование применяется не менее чем в половине консультируемых случаях. Это связано с оценкой прогноза потомства при установленном диагнозе хромосомного заболевания и с уточнением диагноза в неясных случаях при врожденных пороках развития.
Биохимические, иммунологические и другие клинические методы не являются специфическими для генетической консультации, но применяются так же широко, как и при диагностике ненаследственных заболеваний.

Проспективное консультирование - это наиболее эффективный вид профилактики наследственных болезней, когда риск рождения больного ребенка определяется еще до наступления беременности или в ранние ее сроки. Наиболее часто такие консультации проводятся в следующих случаях: при наличии кровного родства супругов; когда по линии мужа или жены имели место случаи наследственной патологии; при воздействии вредных средовых факторов на кого-либо из супругов незадолго до наступления беременности или в первые недели ее (лечебное или диагностическое облучение, тяжелые инфекции и ДР.)

Ретроспективное консультирование - это консультирование после рождения больного ребенка в семье относительно здоровья будущих детей. Это наиболее частые причины обращения в консультации.

С социальной точки зрения целью генетического консультирования в целом является уменьшение частоты патологических генов в популяциях человека, а целью конкретной консультации - помощь семье в решении вопроса о возможности деторождения. При широком внедрении генетического консультирования может быть достигнуто некоторое уменьшение частоты наследственных болезней, а также смертности, особенно детской. Однако уменьшение частоты тяжелых доминантных заболеваний в популяциях в результате медико-генетического консультирования не будет существенным, потому что 80-90% из них составляют новые мутации.
Эффективность медико-генетического консультирования зависит от степени понимания консультирующихся той информации, которую они получили.

1.8.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

Исследовательскую часть мы проводили на примере наследования и передачи наследственного заболевания - гемофилии - в семье Романовых.

В XIX – начале XX в. гемофилия проявилась у членов правящей династии Британии, Испании и России и поэтому получила название "королевской болезни". Современная наука полагает, что, скорее всего, гемофилия является результатом спонтанной мутации. Дефектные гены несут в себе женщины, но они почти никогда не болеют гемофилией.

Носительницей гена, от которой он распространился во владетельных домах Европы, была английская королева Виктория, приходившаяся бабушкой многим принцам и принцессам. Гемофилией болел ее младший сын Леопольд, герцог Олбэнский, а две из пяти дочерей, Алиса и Беатрис, были носительницами заболевания. Их дочери, внучки Виктории, получившие опасный ген в наследство, вышли замуж за представителей правящих династий России и Испании, в связи с чем наследники обоих этих домов оказались больны гемофилией.
Сын Леопольд страдал таким заболеванием . Вся семья тщательно его оберегала . В 29 лет он решается взять замуж немецкую принцессу Хелену Вальдекскую, которая не побоялась стать его женой. Они счастливо прожили два года, и у них родилась дочь. До рождения своего второго ребенка он не дожил. Когда его жена была беременна, Леопольд умер от кровоизлияния в мозг в возрасте 31 года.

Из пяти сестер принца две, Алиса и Беатрис, перенесли ген гемофилии на свое потомство. Из восьми детей Алисы его получили трое: дочки Александра и Ирена были носительницами, а сын Фридрих больным. Фридрих умер в трехлетнем возрасте. Играя, он случайно выпал из окна спальни своей матери (окно начиналось прямо от пола комнаты) и упал с шестиметровой высоты. Казалось, все кончилось благополучно – кости мальчика были целы. Но ночью началось внутреннее кровотечение, которое невозможно было остановить, и Фридриха не стало.

Гемофилия обнаружилась и у двоих из четырёх сыновей старшей сестры императрицы Александры – принцессы Ирены, вышедшей замуж за принца Генриха Прусского. Их младший сын Генри умер незадолго до рождения цесаревича Алексея, в возрасте четырех лет. Старший сын, принц Вольдемар, дожил до 56 лет и скончался в 1945 г.

Их болезнь тщательно скрывали от окружающих, чтобы никто не знал о наличии гемофилии у членов германского императорского дома.

Николай и Александра с нетерпением ждали рождения мальчика – в противном случае все остальные их потомки через некоторое время оказались бы всего лишь боковой ветвью императорского дома, имевшей к самодержавной власти только косвенное отношение.

Рождение наследника вызвало у императрицы слишком сильные положительные эмоции. Первые недели она просто светилась радостью и счастьем. Поэтому обнаружение у ребенка гемофилии стало для нее страшным ударом, расстроившим ее нервную систему. Всю свою дальнейшую жизнь она подчинила заботе о сыне. Но от нее мало что зависело: в любой момент мальчик мог ушибиться и порезаться, и тогда детская беззаботность тут же сменялась страданием.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод.

Механизм передачи заболевания зависит от того, кто является носителем аномальной хромосомы – мужчина или женщина. Каждая мужская клетка содержит два вида хромосом – X и Y. В женских клетках присутствуют две X-хромосомы, одна из которых и может быть аномальной. Это дает 50% вероятность, что женщина передаст ее своим детям. У семейной пары, в которой муж болен гемофилией, а жена не является носительницей патологического гена, сыновья рождаются здоровыми, так как они получают от матери здоровую X – хромосому и от отца только Y – хромосому. В то время как дочери, появившиеся в таком браке, наследуют больную X- хромосому от отца и здоровую – от матери. В результате чего становятся очередными кондукторами (носительницами) аномального гена.

Цесаревич Алексей, самый известный больной гемофилией ребенок. Гемофилия может передаваться по наследству от деда к внуку через мать-носительницу аномальной хромосомы или в редких случаях возникать спонтанно (спорадическая мутация гена) при некоторых заболеваниях.

Историей не представлены данные о том, каким образом королева Виктория унаследовала недуг. Таким образом, можно считать, что в этом случае гемофилия, от которой позже страдал цесаревич Алексей, возникла спонтанно. В любом случае, однажды проявившаяся в семье гемофилия будет в дальнейшем передаваться по наследству, как это произошло в королевской семье.
(Рис.1.6.6)

ВЫВОД

Генетика - очень молодая наука, но темпы ее развития столь высоки, что в настоящий момент она занимает важнейшее место в системе современных наук, и, пожалуй, важнейшие достижения последнего десятилетия ушедшего века связаны именно с генетикой.

Перед ней стоят очень серьезные для человека проблемы. Так генетика очень важна для решения многих медицинских вопросов, связанных прежде всего с различными наследственными болезнями нервной системы (эпилепсия, шизофрения), эндокринной системы (кретинизм), крови (гемофилия, некоторые анемии), а также существованием целого ряда тяжелых дефектов в строении человека: короткопалость, мышечная атрофия и другие. С помощью новейших цитологических методов, цитогенетических в частности, производят широкие исследования генетических причин различного рода заболеваний, благодаря чему существует новый раздел медицины - медицинская цитогенетика.

Несомненно, многое остается неизученным, например, процесс возникновения мутаций или причины появления злокачественных опухолей. Именно своей важностью для решения многих проблем человека вызвана острая необходимость в дальнейшем развитии генетика. Тем более что каждый человек ответственен за наследственное благополучие своих детей, при этом важным фактором является его биологическое образование, так как знания в области аномалии, физиологии, генетики предостерегут человека от совершения ошибок.

Смогут ли ученые в ближайшее время реализовать гигантский потенциал, заложенный в генетике? Получит ли человечество долгожданное избавление от наследственных болезней, сможет ли человек продлить свою слишком короткую жизнь, обрести бессмертие? В настоящее время у нас есть все основания надеяться на это. По прогнозам генетиков, в середине XXI века на смену привычным прививкам придут генетические вакцины, и медики получат возможность навсегда покончить с неизлечимыми болезнями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Асанов А.Ю., Демикова Н.С., Морозов С.А. - Основы генетики и наследственные нарушения развития у детей. Режим доступа : http://kingmed.info/download.php?book_id=542

2. Гуттман Б., Гриффите Э., Сузуки Д., Куллис Т. – Генетика. Режим доступа : http://kingmed.info/download.php?book_id=545

3. Иванов В.И., Барышникова Н.В., Билева Д.С., Дадали Е.Л. – Генетика. Режим доступа : http://kingmed.info/download.php?book_id=547

4. Новиков П.В. - Семиотика наследственных болезней у детей. Режим доступа : http://kingmed.info/download.php?book_id=2301

5. Хедрик Ф. - Генетика популяций. Режим доступа : http://kingmed.info/download.php?book_id=587

6. Горбунова В.Н., Баранов В.С. - Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных заболеваний . Режим доступа: http://kingmed.info/download.php?book_id=3149

ПРИЛОЖЕНИЯ

Схема 1.1

Схема 1.3.1

Схема 1.3.2

Рис.1.5.1

Рис. 1.5.2

Рис.1.5.3

Рис. 1.6.1

Рис 1.6.2

Рис.1.6.3

Рис.1.6.4

Рис.1.6.5

Таблица1

Порядковый номер ребенка в семье

Рекуррентный риск для последующих сибсов при числе уже заболевших

0

1

2

3

4

Для семей с двумя здоровыми родителями

1-й

1,0

2-й

0,9

8,7

3-й

0,8

8,1

15,3

4-й

0,8

7,5

14,3

21,1

5-й

0,7

7,0

13,4

19,7

26,1

Для семей с одним пораженным родителем

1-й

18,9

2-й

16,0

31,4

3-й

13,9

27,2

40,5

4-й

12,2

24,0

35,7

47,5

5-й

10,9

21,5

32,0

42,5

53,0

Для семей с двумя пораженными родителями

1-й

59,3

2-й

45,8

68,5

3-й

37,3

55,8

74,3

4-й

31,4

47,1

62,7

78,3

5-й

27,2

40,7

54,2

67,7

81,3

Рис.1.6.6