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.
При статистической обработке материала, получаемого при обследовании группы населения по интересующему исследователя признаку, основой для выяснения генетической структуры популяции является закон генетического равновесия Харди — Вайнберга. Он отражает закономерность, в соответствии с которой при определенных условиях соотношение аллелей генов и генотипов в генофонде популяции сохраняется неизменным в ряду поколений этой популяции (см. разд. 10.2.3, т.2). На основании этого закона, имея данные о частоте встречаемости в популяции рецессивного фенотипа, обладающего гомозиготным генотипом (аа), можно рассчитать частоту встречаемости указанного аллеля (а) в генофонде данного поколения. Распространив эти сведения на ближайшие поколения, можно предсказать частоту появления в них людей с рецессивным признаком, а также гетерозиготных носителей рецессивного аллеля.
Математическим выражением закона Харди — Вайнберга служит формула (рА. + qa)2, где р и q — частоты встречаемости аллелей А и а соответствующего гена. Раскрытие этой формулы дает возможность рассчитать частоту встречаемости людей с разным генотипом и в первую очередь гетерозигот — носителей скрытого рецессивного аллеля: p2AA + 2pqAa + q2аа. Например, альбинизм обусловлен отсутствием фермента, участвующего в образовании пигмента меланина и является наследственным рецессивным признаком. Частота встречаемости в популяции альбиносов (аа) равна 1:20 000. Следовательно, q2 = 1/20 000, тогда q = 1/141, up = 140/141. В соответствии с формулой закона Харди — Вайнберга частота встречаемости гетерозигот = 2pq, т.е. соответствует 2 х (1/141) х (140/141) = 280/20000 = 1/70. Это означает, что в данной популяции гетерозиготные носители аллеля альбинизма встречаются с частотой один на 70 человек.
Биохимический метод
В отличие от цитогенетического метода, который позволяет изучать структуру хромосом и кариотипа в норме и диагностировать наследственные болезни, связанные с изменением их числа и нарушением организации, наследственные заболевания, обусловленные генными мутациями, а также полиморфизм по нормальным первичным продуктам генов изучают с помощью биохимических методов.
Впервые эти методы стали применять для диагностики генных болезней еще 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.
Дефекты структурных и циркулирующих белков выявляются при изучении их строения. Так, в 60-х гг. XX в. был завершен анализ (3-глобино-вой цепи гемоглобина, состоящей из 146 аминокислотных остатков. Установлено большое разнообразие гемоглобинов у человека, связанное с изменением структуры его пептидных цепей, что нередко является причиной развития заболеваний (см. § 4.1).
Дефекты ферментов устанавливают путем определения содержания в крови и моче продуктов метаболизма, являющихся результатом функционирования данного белка. Дефицит конечного продукта, сопровождающийся накоплением промежуточных и побочных продуктов нарушенного метаболизма, свидетельствует о дефекте фермента или его дефиците в организме (см. § 4.1).
Биохимическую диагностику наследственных нарушений обмена проводят в два этапа. На первом этапе отбирают предположительные случаи заболеваний, на втором —более точными и сложными методами уточняют диагноз заболевания. Применение биохимических исследований для диагностики заболеваний в пренатальном периоде или непосредственно после рождения позволяет своевременно выявить патологию и начать специфические медицинские мероприятия, как, например, в случае фенилкетонурии.
Для определения содержания в крови, моче или амниотической жидкости промежуточных, побочных и конечных продуктов обмена кроме качественных реакций со специфическими реактивами на определенные вещества используют хроматографические методы исследования аминокислот и других соединений.
УЗИ - широко распространенный метод диагностики. Он не подвергает пациента лучевой нагрузке и считается безвредным. Тем не менее, у ультразвукового исследования есть ряд ограничений. Метод не является стандартизованным, и качество исследования зависит от оборудования, на котором проводится исследование, и квалификации врача. Дополнительное ограничение для УЗИ - это излишний вес и/или метеоризм, что мешает проведению ультразвуковых волн.
Ультразвуковое исследование является стандартным методом диагностики, который применяется для скрининга. В таких ситуациях, когда заболевания и жалоб у пациента еще нет, для ранней доклинической диагностики следует применять именно УЗИ. При наличии уже известной патологии лучше выбрать КТ или МРТ как методы уточняющей диагностики.
Области применения ультразвука в медицине чрезвычайно широки. В диагностических целях его используют для выявления заболеваний органов брюшной полости и почек, органов малого таза, щитовидной железы, молочных желез, сердца, сосудов, в акушерской и педиатрической практике. Также УЗИ применяется как метод диагностики неотложных состояний, требующих хирургического вмешательства, таких как острый холецистит, острый панкреатит, тромбоз сосудов и др.
УЗИ является преимущественным методом диагностики при обследовании во время беременности, т.к. рентгеновские методы исследования могут нанести вред плоду.
Амниоцентез — это исследование амниотической (околоплодной) жидкости, взятой с помощью тонкой иглы через микроскопический прокол в животе будущей мамы. Иными словами, это простая хирургическая операция, с помощью которой врачи получают околоплодные воды (около 10-15 мл), которые затем подробно изучаются. Амниоцентез позволяет получить важную информацию о состоянии ребенка.
Процедура амниоцентеза
Перед началом манипуляции женщине делают местное обезболивание. После этого специалист вводит специальную иглу с боковым срезом в то место, где обнаруживается наибольшее количество околоплодных вод, нет петель пуповины и ребенка, в стороне от плаценты. Процедура проводится под контролем УЗИ, которое позволяет точно определить наиболее благоприятное место для пункции.
Амниоцентез проводится не ранее 14-й недели беременности. До этого момента в околоплодных водах еще нет достаточного количества клеток, необходимых для достоверности анализа.
Показания
В 15-16 недель врачи уже могут изучить хромосомный набор ребенка и убедиться в том, что у малыша нет хромосомных аномалий, в частности, отсутствует болезнь Дауна. Как правило, на амниоцентез направляют в том случае, если при проведении УЗИ, либо «тройного теста» (исследование крови) врачи подозревают наличие у плода хромосомных или генетических отклонений.
На более поздних сроках (22-32-я неделя) исследование амниотической жидкости назначается в том случае, если:
- нужно оценить тяжесть гемолитической болезни у плода,
- диагностировать возбудителя инфекции,
- определить степень зрелости легких ребенка;
- определить уровень белка, который повышается при пороках развития плода.
Наследственными болезнями называют такие болезни, этиологическим фактором которых являются мутации и проявление патологического действия мутации как причинного фактора практически не зависит от среды. Среда при этом может менять выраженность симптомов болезни и тяжесть ее течения.
К заболеваниям этой группы относятся хромосомные и генные наследственные болезни. Эти болезни могут проявляться не обязательно в детском возрасте, но и в любом другом в соответствии со сроками генной экспрессии. Так, например, средний возраст начала проявления хореи Гентингтона равен 38-40 годам.
Всю наследственную патологию можно разделить на 5 групп:
генные болезни,
хромосомные болезни,
болезни с наследственной предрасположенностью,
генетические болезни соматических клеток
болезни генетической несовместимости матери и плода
Хромосомные болезни – большая группа врожденных наследственных болезней, клинически характеризующихся множественными врожденными пороками развития. В их основе лежат хромосомные геномные мутации и аберрантные. Эти два типа мутаций объединяют общим термином «хромосомные аномалии».
КЛАССИФИКАЦИЯ хромосомных заболеваний основана на нескольких принципах:
a) Этиологический, т.е. характеристика хромосомной или геномной мутации:
I. Хромосомные болезни, связанные с аномалиями числа хромосом при сохранении их структуры.
1) Болезни: обусловленные числовыми аномалиями половых (Х и У) хромосом (болезни Шерешевского-Тернера, Клайнфельтера).
2) Болезни, обусловленные числовыми аномалиями аутосом (синдромы Дауна, Патау, Эдвардса).
3) Болезни, обусловленные увеличением кратности полного гаплоидного набора хромосом-полиплодии.
II. Хромосомные болезни, обусловленные структурными перестройками хромосом. Виды хромосомных аберраций:
1) Транслокации - перенос участка хромосомы.
2) Инверсии - разворот участка хромосомы на 1800.
3) Делеции - отрыв участка хромосомы.
4) Дупликации - удвоение участка или целой хромосомы.
b) Определение типа клеток, в которых возникла мутация (в гаметах или зиготе):
- Гаметические мутации ведут к полным формам хромосомных болезней. У таких индивидов все клетки несут унаследованную с гаметой хромосомную аномалию.
- Соматические мутации - если аномалия возникает в зиготе или на ранних стадиях дробления, при этом развивается организм с клетками разной хромосомной конституции (два типа и более). Это явление называется мозаицизм, а формы хромосомных болезней - мозаичными. Для того, чтобы мозаичная форма по клинической картине совпадала с полной, необходимо иметь не менее 10% клеток с аномальным набором.
c) Время возникновения мутации (в поколении):
- Спорадические случаи - мутация возникла заново в гаметах здоровых родителей или на стадии зиготы.
- Наследуемые (семейные) формы - когда родители уже имели подобную аномалию.