I Генеалогический метод
А) Правила графического изображения родословной:
• составление родословной начинается с пробанда;
• братья и сестры располагаются в порядке рождения слева направо (от старших к младшим);
• все члены родословной, относящиеся к одному поколению, располагаются строго в один ряд;
• поколения обозначаются римскими цифрами сверху вниз слева от родословной;
• потомки одного поколения нумеруются арабскими цифрами слева направо последовательно (каждый член родословной имеет свой шифр, например, I - 2, II – 3 и т.д.);
• супруги родственников пробанда могут не изображаться в родословной, если они здоровы.
• необходимо указывать возраст членов семьи, так как некоторые заболевания проявляются в разные периоды жизни.
Графическое изображение родословной сопровождается «легендой», в которой записывают данные о состоянии здоровья родственников, причину и возраст смерти, описание методов диагностики заболевания, а также указывается дата составления родословной.
Генеалогический анализ родословной
Первая задача анализа – установление наследственного характера заболевания (признака). Затем устанавливают тип наследования.
II Цитогенетический метод
Метод применяют для
- изучения нормального кариотипа человека;
- диагностики хромосомных болезней;
- изучения мутантного действия различных веществ при хромосомных и геномных мутациях;
- составления генетических карт хромосом.
Основными показателями для цитогенетического исследования являются:
• нарушение репродуктивной функции у мужчин и женщин неясного генеза;
• многократные спонтанные аборты и мертворождения;
• множественные врожденные пороки развития у ребенка;
• подозрение на хромосомную болезнь;
• пренатальная диагностика в связи с наличием транслокации у родителей при рождении предыдущего ребенка с хромосомной болезнью (транслокация - перенос части одной хромосомы на другую негомологичную хромосому).
Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании хромосом. Материалом для цитогенетического исследования могут быть: клетки периферической крови (лимфоциты), фибробласты кожи; клетки амниотической жидкости, эмбриональных тканей, хориона, костного мозга и др.
III Биохимические методы позволяют выявить изменения в обмене веществ для уточнения диагноза заболевания, установления гетерозиготного носительства.
Объектами биохимической диагностики могут быть моча, пот, плазма и сыворотка крови, эритроциты, лейкоциты, культуры клеток (фибробласты, лимфоциты). Показаниями для применения биохимических методов у новорожденных являются такие симптомы, как судороги, кома, рвота, гипотония, желтуха, специфический запах мочи и пота, остановка роста.
У детей биохимические методы используются во всех случаях при подозрении на наследственные болезни обмена веществ (задержка умственного и физического развития, потеря приобретенных функций, непереносимость отдельных пищевых продуктов, лекарственных препаратов и др.).
Биохимическая диагностика начинается с просеивающего подхода, в котором выделяют два уровня: первичный и уточняющий. Основная цель первичного уровня заключается в том, чтобы исключить здоровых индивидов и отобрать индивидов для последующего уточнения диагноза.
Имеются два вида программ первичной биохимической диагностики: массовые и селективные. Массовые просеивающие программы диагностики среди новорожденных определяют фенилкетонурию, муковисцедоз, галактоземию и др. Просеивающие программы массовой диагностики могут быть организованы не только для новорожденных, но и для выявления болезней, которые распространены в каких-либо популяциях или группах взрослого населения. Селективные диагностические программы предусматривают проверку биохимических аномалий обмена у пациентов, у которых подозреваются генные наследственные болезни.
IV Молекулярно-генетические методы позволяют осуществлять точную доклиническую (до развития симптомов заболевания) диагностику многих заболеваний, проводить пренатальную диагностику наследственных болезней. Молекулярно-генетическая диагностика может быть проведена на самых ранних этапах развития эмбриона и плода независимо от биохимических и клинических проявлений болезни. Молекулярно-генетические методы предназначены для выявления особенностей в структуре ДНК. В основе анализа ДНК лежат две ее характеристики как носителя генетической информации: 1) последовательность нуклеотидов в ДНК имеет индивидуальные особенности у каждого отдельного человека (кроме монозиготных близнецов и клонированных организмов); 2) у каждого человека во всех соматических клетках структура ДНК одинакова. Для получения образцов ДНК чаще всего используют лейкоциты периферической крови и клетки ворсин хориона.
Молекулярно-генетические методы используют при диагностике наследственных болезней (гемофилии, фенилкетонурии, гемоглобинопатиях, муковисцедозе и др.), в исследованиях для определения происхождения популяций людей, для определения отцовства, в практике судебной медицины, для генетического анализа клеток костного мозга при его трансплантации, определения мутаций, расшифровки генома человека.
V Близнецовый метод позволяет определить роль генотипа и среды в проявлении признака или заболевания.
А) Различают монозиготных (однояйцовых) и дизиготных (разнояйцовых) близнецов. Монозиготные близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, разделившейся на ранних стадиях развития на изолированные эмбрионы. Дизиготные близнецы возникают при оплодотворении двух и более одновременно созревших яйцеклеток. Они имеют около 50 % общих генов, то есть подобны обычным братьям и сестрам, рожденным в разное время. Процент сходства близнецов по изучаемому признаку называется конкордантностью, а процент различия – дискордантностью. Так как монозиготные близнецы имеют одинаковый генотип, то конкордантность у них выше, чем у дизиготных близнецов. Для оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют формулу Хольцингера: КМБ % - КДБ %
Н = ----------------------
100 % - КДБ %, где
Н – доля наследственности;
КМБ – конкордантность монозиготных близнецов;
КДБ – конкордантность дизиготных близнецов.
Если результат расчетов по формуле Хольцингера приближается к единице, то основная роль в развитии признака принадлежит наследственности, и наоборот – чем ближе результат к нулю, тем больше роль средовых факторов.
VI Метод дерматоглифики – это изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. На этих участках кожи имеются крупные дермальные сосочки, а покрывающий их эпидермис образует гребни и борозды. Дерматоглифические узоры обладают высокой степенью индивидуальности и остаются неизменными в течение всей жизни. Поэтому их используют для определения зиготности близнецов, диагностики некоторых геномных и хромосомных мутаций (болезни Дауна, Патау и др.), идентификации личности в криминалистике, установления отцовства в судебной медицине.
VII Иммуногенетический метод позволяет поставить или уточнить диагноз при врожденных иммунодефицитных состояниях (синдром Брутока, Ди Джорджа, Луи-Бара и др), а также при подозрениях на антигенную несовместимость матери и плода по тем или иным системам групп крови (наиболее часто по системе АВ0 возникает конфликт при следующих сочетаниях матери и будущего ребенка: мать 0 (I) – ребенок А (II), мать 0 (I) – ребенок В (III); несовместимость по резус-фактору возникает в случае, когда резус-положительный плод развивается в матке резус-отрицательной матери).
VIII Метод моделирования.
Биологическое моделирование определенных наследственных болезней человека можно проводить на животных, имеющих сходные нарушения. Например, у собак встречается гемофилия, обусловленная рецессивным, сцепленным с полом геном; мышей – незаращение губы и неба, сходное с аналогичными аномалиями человека; кроликов – эпилепсия, хомяков и крыс – сахарный диабет, ахондроплазия, мышечная дистрофия и др. В основе метода моделирования лежит закон Н.И.Вавилова о гомологичных рядах наследственной изменчивости, согласно которому генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.
Метод биологического моделирования применяется в основном для изучения мутагенного и тератогенного действия новых клинических препаратов перед их клиническими испытаниями и для решения вопросов генной инженерии.
IX Популяционно-статистический метод позволяет рассчитать в популяции частоту нормальных и патологических генов и генотипов: гетерозигот, гомозигот по доминантным и рецессивным аллелям, а также частоту нормальных и патологических фенотипов. Частота генотипов и фенотипов рассчитывается по формуле Харди-Вайнберга:
p2 + 2pq + q2 = (p + q) = 1, где
р – частота доминантного гена;
q - частота рецессивного гена;
р2 – частота гомозигот по доминантному гену;
q2 – частота гомозигот по рецессивному гену.
Наследственные заболевания распределены по разным регионам земного шара, среди разных рас и народностей неравномерно. Знания частоты заболевания в данном регионе способствуют правильной организации профилактических мероприятий.
Х Методы пренатальной диагностики представляют собой совокупность исследований, позволяющих обнаружить заболевание до рождения ребенка.
Показаниями для проведения пренатальной диагностики являются:
- наличие в семье точно установленного наследственного заболевания;
- возраст матери старше 35 лет, отца старше 45 лет;
- наличие у матери Х-сцепленного рецессивного патологического гена;
- беременные, имеющие в анамнезе спонтанные аборты, мертворождения неясного генеза, детей с множественными врожденными пороками развития и хромосомной патологией;
- наличие структурных перестроек хромосом у одного из родителей;
- гетерозиготность обоих родителей по одной паре аллелей при аутосомно-рецессивных заболеваниях;
- беременные из зоны повышенного радиационного фона.
В пренатальной диагностике используют неинвазивные и инвазивные методы.
К неинвазивным методам пренатальной диагностики относятся ультразвуковое исследование и биохимические методы.
Ультразвуковое исследование (УЗИ) плода является обязательным компонентом обследования беременных женщин. С помощью УЗИ диагностируются пороки развития конечностей, дефекты невральной трубки, дефекты передней брюшной стенки, гидро- и микроцефалия, пороки сердца, аномалии почек. Для диагностики врожденной и наследственной патологии УЗИ необходимо проводить в динамике на ранних и более поздних сроках беременности.
Биохимические методы включают определение уровня альфа-фетопротеина, хорионического гонадотропина, несвязанного эстрадиола в сыворотке крови беременных. Эти методы являются просеивающими как предварительные для выявления врожденных пороков развития, многоплодной беременности, внутриутробной гибели плода, маловодия, угрозы прерывания беременности, хромосомных заболеваний плода.
К инвазивным методам относятся амниоцептез, хорионбиопсия и кордоцентез, плацентоцентез и феноскопия.
Амниоцентез – это получение амниотической жидкости путем пункции амниотического мешка через переднюю брюшную стенку или через влагалище. Амниоцентез имеет важное значение в диагностике наследственных заболеваний обмена веществ, хромосомной патологии и определении пола плода при гетерозиготном носительстве матери Х-сцепленного рецессивного гена. При проведении амниоцентеза возможны осложнения со стороны плода или матери (гибель плода, инфицирование полости матки).
Хорионбиопсия. Клетки ворсин хориона несут такую же генетическую информацию, как и клетки плода. Анализ этих клеток цитогенетическими, биохимическими и молекулярно-генетическими методами используется для дородовой диагностики многих наследственных болезней. Недостатком данного метода является более высокая частота выкидышей после взятия ворсин хориона.
Кордоцентез – взятие крови из пупочной вены плода. Культивирование лейкоцитов позволяет провести цитогенетический анализ. По образцам крови возможна биохимическая и молекулярно-генетическая диагностика наследственных болезней без культивирования.
Фетоскопия – метод визуального наблюдения плода в полости матки через эластический зонд, оснащенный оптической системой. Метод применяется для диагностики видимых врожденных пороков конечностей, лица, заболеваний кожи, нарушений развития половых органов.
Плацентоцентез – получение ворсин плаценты во втором триместре беременности.
Генные болезни
Генные болезни встречаются чаще, чем хромосомные. Диагностика этих заболеваний обычно начинается с анализа клинических и биохимических данных, родословной пробанда, типа наследования. Моногенные болезни могут иметь аутосомно-доминантныи, аутосомно-рецессивный и Х-сцеплен-ный типы наследования.
При а у т о с о м н о-д о м и н а н т н о м типе наследования патологический признак встречается в каждом поколении родословной и распределение между больными и здоровыми часто составляет 50:50, но вероятность может быть 100, 75 %. Однако пенетрантность патологических проявлений почти всегда ниже 100 %. Клинические проявления заболеваний и их выраженность могут быть различными не только между семьями, но и внутри одной семьи. Кроме того, клинические признаки могут появиться не сразу после рождения, а спустя много лет.
При а у т о с о м н о-р е ц е с с и в н о м типе наследования правильному анализу способствуют указания на родственный брак (двоюродный брат и сестра), данные биохимических исследований дефектов обмена веществ (выявление энзимопатий).
классификация наследственных заболеваний обмена веществ:
1) наследственные нарушения обмена аминокислот (фенилкетонурия и др-);
2) наследственные нарушения обмена углеводов (гликогеновая болезнь, галактоземия и др.);
3) наследственные нарушения обмена липидов (болезни Ниманна - Пика, болезнь Гоше и др.);
4) наследственные нарушения обмена стероидов (адреногенитальный синдром и др.);
5) наследственные нарушения обмена пуринов и пиримидинов (синдром Леша—Найяна и др.);
6) наследственные нарушения обмена соединительной ткани (мукополи-сахаридозы, синдром Марфана и др.);
7) наследственные нарушения обмена в эритроцитах (анемия Минков-ского — Шоффара и др.);
8) наследственные нарушения всасывания в пищеварительном тракте
(муковисцидоз, целиакия, непереносимость лактозы и др.). Рассмотрим наиболее часто встречающиеся ферментопатии, возникающие в результате генных мутаций.
Хромосомные болезни человека
Хромосомные болезни — частая форма патологии. Было показано, что примерно у 40 % спонтанных абортов имеются хромосомные изменения, а 6 % всех мертворожденных также имеют нарушения в количестве и структуре хромосом. В то же время около 6 из 1000 новорожденных имеют хромосомные нарушения, а удельный вес хромосомных болезней в группе детей с врожденными аномалиями составляет около 50 %. Среди недоношенных детей хромосомные нарушения встречаются в четыре раза чаще, чем среди доношенных.
Клинически почти все хромосомные болезни проявляются: а) нарушением интеллектуального развития; б) множественными врожденными пороками. Эти нарушения обычно являются тяжелыми и касаются физического, психического, полового развития. Это может быть умственное и физическое недоразвитие, пороки развития скелета, деформация черепа, микроцефалия, эпикант, характерные черты лица (например, при болезни Дауна лицо однотипное у различных человеческих рас), косолапость, крипторхизм, аномалии грудной клетки, наличие пороков сердца и т. д. В настоящее время внутриутробная диагностика хромосомных заболеваний возможна при исследовании околоплодных вод. Это позволяет предупредить рождение детей с хромосомными заболеваниями.
Какие именно причины приводят к хромосомным мутациям — каждый раз установить практически невозможно. Это могут быть физические, химические, биологические факторы. Кроме того, мутации в яйцеклетках у женщины могут иметь место даже во внутриутробном периоде развития. Однако риск развития хромосомных заболеваний больше среди пожилых женщин. Так риск иметь ребенка с трисомией 13-й, 18-й или 21-й хромосомы в 60 раз превышает эту патологию у женщин в 45 лет и старше, чем в 19-24 лет. Очень молодые женщины также имеют повышенный риск рождения ребенка с хромосомным заболеванием.
Числовые аномалии хромосом происходят в мейозе или митозе во время первых делений зиготы. В этих случаях может наблюдаться мозаицизм, так как имеется клон с нормальным и измененным кариотипом. Клиническая картина у таких больных может быть менее выраженной.
Геномные болезни человека
СИНДРОМЫС ЧИСЛОВЫМИ АНОМАЛИЯМИ АУТОСОМ
Синдром Дауна. Данная аномалия является самой частой формой хромосомной патологии человека и проявляется трисомиеи по^^Г^паде^ хромосом. Заболевание встречается с частотой 1 из 700—800 новорожденных. Простая трисомия составляет около 95 % от общего числа больных с синдромом Дауна, а 4 % приходится на транслокационный вариант и 1 % на мозаицизм.
В основе болезни Дауна лежит нерасхождение по 21-й паре хромосом либо в яйцеклетке во время мейоза, либо на ранних стадиях дробления зиготы. Кариотип больного при трисомии содержит 47 хромосом, при этом лишней является 21-я хромосома. При транслокационном варианте в кариотипе содержится 46 хромосом, а лишняя 21-я хромосома оказывается транслоцированной чаще всего на хромосому группы D или G. Иногда подобная транслокация в сбалансированном состоянии обнаруживается у одного из родителей (чаще всего у матери). Для такой семьи имеется повышенный риск повторного рождения ребенка с болезнью Дауна, так как в мейозе у таких родителей наряду с нормальными гаметами будут возникать гаметы с несбалансированным кариотипом.
Как правило, клиническая картина трисомного и транслокационного вариантов неразличима. При мозаичном варианте (норма—трисомия) выраженность клинических симптомов болезни Дауна зависит от соотношения нормального и патологического клонов: чем меньше процент нормальных клеток с 46 хромосомами, тем более выражена клиническая картина.
Мальчики и девочки с болезнью Дауна рождаются с одинаковой частотой. Масса и длина тела при рождении обычно соответствуют доношенному ребенку. Голова меньших размеров со скошенным затылком. Лицо плоское, с косым монголоидным разрезом глаз, широкой переносицей маленьким носом, большим языком часто не вмещающимся во рту. У больных рот полуоткрытый, на губах часто трещины, могут быть аномалии зубов, ушных раковин. Суставы имеют большую подвижность, пальцы короткие, на ладони пролегает глубокая борозда («обезьянья борозда»).Мьшцы гипотоничные, живот увеличен часто имеются врожденные пороки сердца. Грудная клетка деформирована. Умственное развитие больных отстаёт, возможно развитие тяжелой идиотии. Синдром Дауна сопровождается расстройствами эндокринных желез и нарушением обмена веществ.
Продолжительность жизни больных с синдромом Дауна ограничена. Однако при нормализации эндокринных функций и коррекции пороков развития продолжительность жизни может быть удлинена.
Синдром Патау. Этот синдром был описан К. Патау с соавт. (1960) как синдром множественных врожденных пороков развития, сопровождающийся трисоми-ей гю 13-й хромосоме (рис. 21). При рождении эти дети имеют малую массу тела, хотя рождаются в срок, у беременных ими женщин отмечается многоводие. Характерен внешний вид больного: окружность черепа уменьшена, низкий лоб, узкие глазные щели, запавшая переносица, типична расщелина губы, нёба. Характерная микрофтальмия, помутнение роговицы. Из аномалий косшо - мышечной системы наиболее постоянны полидактилия и флексорное положение кистей. Интеллект нарушен, 95 % таких больных умирают в возрасте до года, этому способствуют врожденные пороки сердца (дефекты межпредсердной и межжелудочковой перегородки), органов пищеварения, поликистоз почек. При синдроме Патау всегда поражены гениталии: у мальчиков обычно отмечается крипторхизм, а у девочек дупликация матки и влагалища.
Синдром «кошачьего крика». Этот синдром связан с делецией короткого плеча 5-й хромосомы (описан в 1963 г.). Плач новорожденных похож на крик кошки, что связано с аномалиями развития гортани и голосовых связок. Дети плохо растут, отстают в психическом развитии. Внешний вид больных имеет особенности: микроцефалия, лицо круглое с гипертелоризмом, микрогнатия, эпикант, уши неправильные и низко расположенные, короткая шея. Врожденные пороки внутренних органов встречаются сравнительно редко, наиболее часто порочно развитым оказывается сердце. Большинство детей умирает в раннем возрасте, однако описаны больные старших возрастов, в частности – 53 летняя женщина.
Таким образом, изложенная клиническая картина заболеваний при различных хромосомных нарушениях сопровождается в первую очередь отставанием в умственном развитии и множеством пороков развития. Предположительная диагностика возможна на основании клинической картины, а окончательный диагноз устанавливается только после исследования хромосомного набора. Всем этим больным необходима консультация врача-генетика.
Болезни с наследственным предрасположением