Гетерозис (от греч. heteroiosis — изменение, превращение), «гибридная сила», ускорение роста и увеличение размеров, повышение жизнестойкости и плодовитости гибридов первого поколения при различных скрещиваниях как животных, так и растений. Во втором и последующих поколениях Г. обычно затухает. Различают истинный Г. — способность гибридов оставлять большое число плодовитых потомков, и гигантизм — увеличение всего гибридного организма или отдельных его частей. Г. обнаружен у разнообразных многоклеточных животных и растений (в т. ч. и самоопылителей). Сходные с Г. явления наблюдаются при половом процессе и у некоторых одноклеточных. У с.-х. животных и возделываемых растений Г. нередко приводит к значительному повышению продуктивности и урожайности (см. ниже — Гетерозис в сельском хозяйстве).
Г. и обратная ему инбредная депрессия (см. Инбридинг) были известны уже древним грекам, в частности Аристотелю. Первые научные исследования Г. у растений проведены немецким ботаником И. Кёльрёйтером (1760). Ч. Дарвин обобщил наблюдения о пользе скрещиваний (1876), оказав тем самым большое влияние на работы И. В. Мичурина и многих др. селекционеров. Термин «Г.» предложил американский генетик Г. Шелл (1914); он первый получил «двойные» межлинейные гибриды кукурузы. Основы метода промышленного выращивания этих гибридов разработал Д. Джонс (1917). Гибриды межлинейные - гибриды, получаемые при скрещивании двух или нескольких самоопыленных линий. К Г. м. относятся: а) простые двухлинейные гибриды, получаемые от скрещивания двух самоопыленных линий (А × В); б) трехлинейные - от скрещивания простого Г.м. и инцухт-линии (А × В) × С; в) двойные четырехлинейные - от скрещивания двух простых Г. м. (А × В) × (С × D); г) сложные многолинейные, для производства которых используется более четырех инцухт-линий (С × В) × (C × D) × (E × F).
Применение гибридизации в сельском хозяйстве расширяется из года в год, что стимулирует и теоретические исследования Г. Особи с сильно выраженным Г. имеют преимущества при естественном отборе, и потому проявления Г. усиливаются, что способствует увеличению генетической изменчивости. Нередко возникают устойчивые генетические системы, обеспечивающие преимущественное выживание гетерозигот по многим генам.
Исследование Г., помимо обычного изучения морфологических признаков, требует применения физиологических и биохимических методик, позволяющих обнаружить тонкие различия между гибридами и исходными формами. Начато изучение Г. и на молекулярном уровне: в частности, у многих гибридов исследуется строение специфических белковых молекул — ферментов, антигенов и др.
По Дарвину, Г. обусловлен объединением в оплодотворённой яйцеклетке разнородных наследственных задатков. На этой основе возникли две главные гипотезы о механизме Г. Гипотеза гетерозиготности («сверхдоминирования», «одногенного» Г.) была выдвинута американскими исследователями Э. Истом и Г. Шеллом (1908). Два состояния (два аллеля) одного и того же гена при их совмещении в гетерозиготе дополняют друг друга в своём действии на организм. Каждый ген управляет синтезом определенного полипептида. У гетерозиготы синтезируются несколько различных белковых цепочек вместо одной и нередко образуются гетерополимеры — «гибридные» молекулы; это может дать ей преимущество. Гипотезу доминантности (суммирования доминантных генов) сформулировали американские биологи А. В. Брюс (1910), Д. Джонс (1917) и др. Мутации (изменения) генов в общей массе вредны. Защитой от них служит увеличение доминантности «нормальных» для популяции генов (эволюция доминантности). Совмещение у гибрида благоприятных доминантных генов двух родителей приводит к Г. Обе гипотезы Г. могут быть объединены концепцией генетического баланса (американский учёный Дж. Лернер, английский К. Матер, русский генетик Н. В. Турбин). В основе Г., по-видимому, лежит взаимодействие как аллельных, так и неаллельных генов; однако во всех случаях Г. связан с повышенной гетерозиготностью гибрида и его биохимическим обогащением, что и обусловливает усиление обмена веществ. Особый практический и теоретический интерес представляет проблема закрепления Г. Она может быть решена путём удвоения хромосомных наборов, создания устойчивых гетерозиготных структур и использования всех форм апомиксиса, а также вегетативного размножения гибридов. Эффект Г. может быть закреплен и при удвоении отдельных генов или небольших участков хромосом. Роль таких дупликаций в эволюции очень велика; поэтому Г. следует рассматривать как важный этап на пути эволюционного прогресса.
Гетерозис в сельском хозяйстве. Использование Г. в растениеводстве — важный приём повышения продуктивности растений. Урожай гетерозисных гибридов на 10—30% выше, чем у обычных сортов. Для использования Г. в производстве разработаны экономически рентабельные способы получения гибридных семян кукурузы, томатов, баклажанов, перца, лука, огурцов, арбузов, тыквы, сахарной свёклы, сорго, ржи, люцерны и др. с.-х. растений. Особое положение занимает группа вегетативно размножаемых растений, у которых возможно закрепление Г. в потомстве, например сорта картофеля и плодово-ягодных культур, выведенные из гибридных семян. Для использования Г. с практической целью применяются межсортовые скрещивания гомозиготных сортов самоопыляющихся растений, межсортовые (межпопуляционные) скрещивания самоопылённых линий перекрёстноопыляющихся растений (парные, трёхлинейные, двойные — четырёхлинейные, множественные) и сортолинейные скрещивания. Преимущество определённых типов скрещивания для каждой с.-х. культуры устанавливается на основе экономической оценки. Устранению трудностей В получении гибридных семян может способствовать использование цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС), свойства несовместимости у некоторых перекрестноопыляющихся растений и других наследственных особенностей в структуре цветка и соцветия, исключающих большие затраты на кастрацию. При выборе родительских форм для получения гетерозисных гибридов оценивают их комбинационную способность. Первоначально селекция в этом направлении сводилась к выделению лучших по комбинационной ценности генотипов из популяций свободноопыляющихся сортов на основе инбридинга в форме принудительного самоопыления. Разработаны методы оценки и повышения комбинационной способности линий и др. групп растений, используемых для скрещиваний.
В животноводстве явления Г. наблюдаются при гибридизации, межпородном и внутрипородном (межлинейном) скрещивании и обеспечивают заметное повышение продуктивности с.-х. животных.
76.Методы отбора: индивидуальный и массовый. Отбор по фенотипу и генотипу (оценка по родословной и качеству потомства). Сибселекция. Влияние условий внешней среды на эффективность отбора. Перспективные методы генетической и клеточной инженерии в селекции и биотехнологии.
Отбор — второй основной метод в селекции; под ним понимают выборочное сохранение и размножение особей с ценными для человека свойствами. Поскольку он осуществляется человеком, очевидно, что это искусственный отбор. Cамо по себе, создание генетически гетерогенных популяций растений и животных, дает небольшой эффект для сельского хозяйства. Лишь отбор — селективное, преимущественное использование и размножение ценных для человека организмов позволяет создавать новые высокопродуктивные сорта и породы. В системе отбора различают индивидуальный и массовый отбор. Массовый отбор — отбор организмов по фенотипу (внешним признакам) без проверки генотипа. Важнейшим критерием является проявление признака в данном поколении. Преимуществом данного вида отбора являются его быстрота и массовость.
Индивидуальный отбор осуществляется по генотипу, в этом случае оценивается потомство конкретного организма в ряду поколений. Он гораздо более эффективен, чем массовый отбор, хотя и требует большего времени. Индивидуальный отбор осуществляют двумя способами.
ü Проверка по потомству. При этом способе индивидуального отбора оценивают проявление признака в ряду поколений, то есть надежность передачи потомству ценных качеств.
ü Сиб-селекция (от англ. Sibling — родной брат или сестра) — отбор ведется по боковым родственникам: братьям и сестрам. Если у них наблюдают интересующие качества, то на племя оставляют остальную часть приплода. В растениеводстве эту методику используют под названием "метода половинок".
В настоящий момент хромосомная инженерия связывается, прежде всего, с возможностями замещения (замены) отдельных хромосом у растений или добавления новых.
Метод гаплоидов. Очень перспективен, основан на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, из зерен кукурузы выращивают гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2-3 года вместо 6- 8-летнего инбридинга.
Получение полиплоидных остатков. Также важным методом хромосомной инженерии является получение полиплоидных остатков в результате кратного увеличения хромосом. Подробности метода описаны выше.
Под генной инженерией обычно понимают искусственный перенос нужных генов от одного вида живых организмов (бактерий, животных, растений) в другой вид, часто очень далекий по своему происхождению. Чтобы осуществить перенос генов (или трансгенез), необходимо выполнить следующие сложные операции:
ü выделение из клеток бактерий, животных или растений тех генов, которые намечены для переноса. Иногда эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов, если таковой оказывается возможным;
ü создание специальных генетических конструкций (векторов), в составе которых намеченные гены будут внедряться в геном другого вида. Такие конструкции кроме самого гена должны содержать все необходимое для управления его работой (промоторы,терминаторы) и гены-«репортеры», которые будут сообщать, что перенос успешно осуществлен;
ü внедрение генетических векторов сначала в клетку, а затем в геном другого вида и выращивание измененных клеток в целые организмы (регенерация).
К методам прямого переноса чужеродной ДНК в протопласты растений и животных относится электропарация: кратковременные электрические разряды (1—100 мкс при напряженности поля 1000—10000 В/см2) увеличивают проницаемость мембран протопластов, куда и проникает находящееся в растворе ДНК.
Более широкое практическое применение в настоящее время получило другое важнейшее направление современной биотехнологии — клеточная селекция как метод создания новых форм растений путем выделения мутантных клеток и сомаклональных вариаций в селективных условиях.
Клеточная селекция является как бы развитием мутационной селекции, но реализуется на уровне единичных клеток с использованием техники in vitro, что придает ей, с одной стороны, более широкие возможности, а с другой стороны — создает значительные трудности из-за необходимости регенерации из отдельных клеток полноценных. Преимущество клеточной селекции перед традиционными методами состоит в отсутствии сезонности в работе, возможности использования миллионов клеток при отборе, направленности селекции путем применения селективных сред и выполнении работ в лабораторных условиях.
Особенности человека как объекта генетических исследований. Методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, онтогенетический, популяционный.
Система опытов с целью разложения признаков организма на отдельные элементы и изучение соответствующих им генов носит название «генетический анализ». Основной принцип генетического анализа - принцип анализа единичных признаков, согласно которому на первом этапе рассматриваются поколения по каждому признаку отдельно, независимо от других признаков. Задачи генетического анализа: установление гена; изучение его свойств путем изучения его действия на признаки в различных комбинациях с другими генами; установление сцепления гена с другими генами, ранее установленными; определение расположения гена среди других, сцепленных с ним. Объект генетического анализа – физиология гена: структура, воспроизведение, механизм действия и изменчивость.
Гибрид.метод – это анализ хар-ра наследования признаков с помощью системы скрещивания, суть к-ых состоит в получ-й гибридов и анализе их потомков в ряду поколении. Эта схема гибрид.анализа вкл-т: подбор материала для получения гибридов, скрещиваний между собой и анализа след.поколении.
Гибрид. метод Г. Менделя имеет след-ие особенности:
1) анализ нач-ся со скрещивания гомозиготных особей («чистые линии»);
2) анализ-ются отдельные альтернативные (взаимоисключающие) признаки;
3) проводится точный количественный учет потомков с различной комбинацией признаков (исп-ся математические методы);
4) наследование анализируемых признаков прослеживается в ряду поколений.
Мендель также предложил систему записей скрещивания. В наст.время гибрид.анализ яв-ся частью ген.анализа, позволяющего опр-ть хар-р наследования изучаемого признака, выяс-ть локализацию генов.
Генеалогический метод - относящийся к числу основных в генетике человека, этот метод опирается на генеалогию — учение о родословных. Его сутью является составление родословной и последующий ее анализ. Впервые такой подход был предложен английским ученым Ф. Гальтоном в 1865 г.
Близнецовый метод - это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Впервые он был предложен Ф. Гальтоном в 1875 г. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкрет ных признаков или заболеваний у человека.
Популяционно-статистический метод - одним из важных направлений в современной генетике является популяционная генетика. Она изучает генетическую структуру популяций, их генофонд, взаимодействие факторов, обусловливающих постоянство и изменение генетической структуры популяций.
Цитогенетический метод - основа метода — микроскопическое изучение хромосом человека. Цитогенетические исследования стали широко использоваться с начала 20-х гг. ХХ в. для изучения морфологии хромосом человека, подсчета хромосом, культивирования лейкоцитов для получения метафазных пластинок.
Биохимический метод - причиной многих врожденных нарушений метаболизма являются различные дефекты ферментов, возникающие вследствие изменяющих их структуру мутаций. Использование современных биохимических методов (электрофореза, хроматографии, спектроскопии и др.) позволяют определять любые метаболиты, специфические для конкретной наследственной болезни.
Мутационный метод - выявление эффекта мутации, оценка мутагенной опасности отдельных факторов и окружающей среды. Поиск неизвестных мутаций и выявление известных мутаций - это разные диагностические задачи. Крупные мутации легче обнаружить. Блоттинг по Саузерну и полимеразная цепная реакция позволяют выявить увеличение числа тринуклеотидных повторов, делеции, вставки и другие перестройки ДНК. Также мутационный метод позволяет выявить любую мутацию, существенно снижающую уровень мРНК.
Использование метода гибридизации соматических клеток для генетического картирования. Изучение структуры и активности генома человека с помощью методов молекулярной генетики. Программа «Геном Человека».
В основе метода лежит слияние клеток, в результате чего образуются гетерокарионы, содержащие ядра обоих родительских типов. Образовавшиеся гетерокарионы дают начало двум одноядерным гибридным клеткам. В 1965 английский ученый Г. Харрис впервые получил гетерокарионы, образованные клетками мыши и человека. Такую искусственную гибридизацию можно осуществлять между соматическими клетками, принадлежащими далеким в систематическом отношении организмам и даже между растительными и животными клетками. Гибридизация соматических клеток животных сыграла важную роль в исследовании механизмов реактивации генома покоющейся клетки и степени фенотипического проявления (экспрессивности) отдельных генов, клеточного деления, в картировании генов в хромосомах человека, в анализе причин злокачественного перерождения клеток. С помощью этого метода созданы гибридомы, используемые для получения моноклональных (однородных) антител.
Существование многих национальных программ изучения генома человека вызвало к жизни и некоторые проблемы, главными из которых были координация усилий и распространение полученных результатов. Для решения этих проблем была создана международная организация HUGO (HUman Genome Organisation). Предложение об организации международного органа, выполняющего функции координации усилий ученых разных стран в деле изучения генома человека было впервые сделано на первом симпозиуме в Колд-Спринг Харбор по картированию и секвенированию генома человека Виктором Мак-Кьюзиком (Dr. Victor McKusick). Оно было принято, и уже в 1989 г. HUGO была зарегистрирована в Женеве и в Делавэре (США) [ Bodmer W.f., 1991 ].
Целями организации являются:
- помощь в координации исследований генома человека, в особенности организация сотрудничества между учеными с целью избежать ненужной конкуренции или дублирования усилий;
- координация работ по геному человека с работами по изучению модельных организмов; координация и поощрение обмена информацией и биологическими материалами, относящимися к исследованию генома человека;
- содействие распространению соответствующих технологий путем организации учебных программ;
- поощрение широкого обсуждения программы исследований, предоставление информации о результатах исследований и их возможном применении, о научных, юридических, этических, социальных и коммерческих аспектах изучения генома человека.
HUGO организована по образцу академий, т.е. ее члены выбираются из числа известных ученых. В ее рамках созданы и действуют 6 комитетов: по Международным Школам по картированию генома человека; по физическому картированию; по информатике; по картированию генома мыши; по этическим, юридическим и социальным аспектам; по интеллектуальной собственности.
Следует отметить, что столь масштабная задача, как изучение генома человека, вызвала к жизни новые формы организации научных исследований, дало мощный толчок развитию международного сотрудничества. Впервые, пожалуй, такие большие научные силы задействованы для получения базовой, "справочной" информации, которая в полной мере может быть использована еще не скоро. Вероятно, не будет преувеличением сказать, что это очень изменило психологический климат молекулярной биологии.
Врожденные и наследственные болезни, их распространение в человеческих популяциях. Причины возникновения наследственных и врожденных заболеваний. Хромосомные и генные болезни. Болезни с наследственной предрасположенностью. Скрининг генных дефектов.
До XX века главной проблемой медицины были инфекционные заболевания. Они уносили миллионы человеческих жизней. Открытие антибиотиков вложило в руки медиков эффективное орудие борьбы со многими инфекциями. Современные методы восстановительного лечения травматических повреждений, создание педиатрической службы и системы родовспоможения позволили снизить смертность среди подобных пациентов. В настоящее время медицинским работникам все чаще приходится иметь дело с наследственной патологией. Эти заболевания могут с высокой вероятностью явиться причиной инвалидности или преждевременной гибели пациента.
Наследственные болезни — это патологические состояния, в основе которых изменение наследственного материала (т.е. мутация). В развитии таких заболеваний главную роль играют нарушения в структуре гена или хромосомы. Кроме того, к наследственной патологии относят также болезни с наследственной предрасположенностью — мулътифакториалъные заболевания. Они возникают как результат совместного действия факторов внешней среды и специфического набора генов, который создает условия, способствующие развитию патологического процесса.
Любой медицинский работник сталкивается в своей практике с наследственной патологией. По данным Всемирной организации здравоохранения 5-8% новорожденных имеют такие заболевания. Из них около 3% нарушений состояния здоровья ребенка вызваны генными мутациями, 0,8—1% связаны с изменением хромосом, 2,5-3,5% случаев — врожденные пороки развития и около 1,5 % — мульти-факториальные болезни. В нашей стране примерно 3 миллиона человек страдают наследственными заболеваниями. Они нуждаются в постоянной медицинской помощи, социальной защите, поскольку часто являются инвалидами. Наследственные заболевания могут привести к преждевременной гибели человека. Так, примерно 50% младенческой смертности обусловлено этой патологией. Практически все разделы клинической медицины включают наследственные болезни. Например, около 70% случаев нарушений зрения и 45% тугоухости относятся к этой патологии. Среди нервных болезней выделяют примерно 350 заболеваний, обусловленных генными мутациями, в дерматологии — 250 и т.д. Необходимо отметить, что понятие «врожденные болезни» не является синонимом «наследственные болезни». Врожденная патология выявляется у ребенка при его рождении. Она может быть вызвана не только мутациями, но и одними факторами внешней среды, которые повреждают плод (внутриутробные инфекции, травмы и т.д.). В то же время, на- следственные заболевания не всегда проявляются с момента рождения или далее в детском возрасте. Некоторые из них (например, хорея Гентингтона) могут начинаться в 40-50 лет. Кроме того, «семейные болезни» тоже не всегда являются наследственными, так как члены одной семьи обычно попадают под влияние одинаковых факторов внешней среды и могут иметь однотипные патологические нарушения. Особое значение в генетике человека приобрел термин «синдром», который широко используется в медицине. При описании наследственной патологии его используют для названия заболевания (например, синдром Дауна). Профилактика — это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение возникновения и развития наследственных и врожденных болезней. Различают первичную, вторичную и третичную профилактики наследственной патологии. Первичная профилактика наследственных болезней — это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение зачатия больного ребенка. Реализуется это планированием деторождения и улучшением среды обитания человека. Планирование деторождения включает три основные позиции. 1. Оптимальный репродуктивный возраст, который для женщин находится в пределах 21—35 лет (более ранние или поздние беременности увеличивают вероятность рождения ребенка с врожденной патологией). 2. Отказ от деторождения в случаях высокого риска наследственной и врожденной патологии (при отсутствии надежных методов дородовой диагностики, лечения, адаптации и реабилитации больных). 3. Отказ от деторождения в браках с кровными родственниками и между двумя гетерозиготными носителями патологического гена. Улучшение среды обитания человека направлено главным образом на предупреждение вновь возникающих мутаций. Осуществляется это жестким контролем содержания мутагенов и тератогенов в среде обитания человека.
Вторичная профилактика осуществляется за счет прерывания беременности в случае высокой вероятности заболевания у плода или установления диагноза пренатально. Прерывание может происходить только с согласия женщины в установленные сроки. Основанием для элиминации эмбриона или плода является наследственная болезнь. Прерывание беременности — решение явно не самое лучшее, но в настоящее время единственно пригодное при большинстве тяжелых и смертельных генетических дефектов. Третичная профилактика наследственных болезней направлена на предотвращение развития заболевания у родившегося ребенка или его тяжелых проявлений. Эту форму профилактики можно назвать нормокопированием, т. е. развитие здорового ребенка с патологическим генотипом. Третичная профилактика некоторых форм наследственной патологии может совпадать с лечебными мероприятиями в общемедицинском смысле. Предотвращение развития наследственного заболевания (нор-мокопирование) включает в себя комплекс лечебных мероприятий, которые можно осуществлять внутриутробно или после рождения. Для некоторых наследственных заболеваний (например, резус-несовместимость, некоторые ацидурии, галактоземия) возможно внутриутробное лечение. Наиболее широко предотвращение развития заболевания используется в настоящее время для коррекции (лечения) после рождения больного. Типичным примером третичной профилактики могут быть фенилкетонурия, гипотиреоз. Можно еще назвать целиакию — заболевание, которое развивается в начале прикорма ребенка манной кашей. У таких детей имеется непереносимость злакового белка глютена. Исключение таких белков из пищи полностью гарантирует ребенка от тяжелейшей патологии желудочно-кишечного тракта.
Генные болезни — это разнообразная по клинической картине группа заболеваний, обусловленная мутациями единичных генов.
Число известных в настоящее время моногенных наследственных заболеваний составляет около 4000 нозологических форм. Встречаются эти заболевания с частотой 1:500 — 1:100000 и реже.
В одном и том же гене возникают разнообразные виды мутаций. Известно, что одна и та же нозологическая форма может быть обусловлена различными мутациями.
В каждом гене может возникать до нескольких десятков и даже сотен мутаций, ведущих к заболеваниям.
Мутации могут возникать в любых генах, приводя к нарушению (изменению) структуры соответствующих полипептидных цепей белковых молекул. Поскольку в организме человека по приблизительным оценкам содержится более 100000 различных видов белков, то становится понятным чрезвычайное разнообразие клинических проявлений моногенных заболеваний. В зависимости от функции измененного белка будут происходить биохимические изменения в организме, приводя к специфической клинической картине наследственного заболевания. Многие генные мутации приводят к образованию таких молекулярных форм белков, патогенное действие которых выявляется только при взаимодействии организма со специфическими факторами внешней среды. Это так называемые экогенетические варианты. Важно подчеркнуть, что при отсутствии контактов с определенными веществами у носителей «экогенетических» мутантных аллелей не возникают патологические реакции или болезни.
Начало патогенеза любой генной болезни связано с первичным эффектом мутантного аллеля. Он может проявляться в следующих вариантах: отсутствие синтеза белка; синтез аномального по первичной структуре белка; количественно избыточный синтез белка; количественно недостаточный синтез белка.
Принципиальные звенья патогенеза генных болезней можно представить следующим образом: мутантный аллель —» патологический первичный продукт -» цепь последующих биохимических реакций -» клетки —> органы -» организм.
Отсутствие синтеза белка как причина развития болезни встречается наиболее часто. Ярким примером является фенилкетонурия, когда в отсутствие фермента фенилаланингидроксилазы печени фенилаланин не может превращаться в тирозин. Повышенная концентрация фенилаланина вместе с другими токсическими веществами его метаболизма накапливается в крови у больного, воздействует на развивающийся мозг, что и приводит к формированию фенилпировиноградной олигофрении.
Для большинства моногенных заболеваний главным звеном патогенеза является клетка. Первичное действие мутантного гена направлено на определенные клеточные структуры, специфичные для различных заболеваний (митохондрии, мембраны, лизосомы, пероксисомы). Патологический процесс, возникающий в результате мутации единичного гена, проявляется одновременно на молекулярном, клеточном и органном уровнях у любого индивида.
Существует несколько подходов к классификации моногенных наследственных болезней: генетический, патогенетический, клинический и др. Наиболее часто пользуются классификацией, основанной на генетическом принципе. Вторая классификация основана на клиническом принципе, т. е. на отнесении болезни к той или иной группе в зависимости от системы органов, наиболее вовлеченной в патологический процесс, — моногенные заболевания нервной, дыхательной, сердечно-сосудистой систем, кожи, органов зрения, психические, эндокринные и так далее. Третья классификация основывается на патогенетическом принципе. Согласно ей все моногенные болезни можно разделить на наследственные болезни обмена веществ (наследственные нарушения аминокислотного обмена, нарушения обмена углеводов, нарушения липидного обмена, стероидного обмена.
Хромосомные болезни — это большая группа врожденных наследственных заболеваний, которые клинически характеризуются наличием множественных пороков развития, а в качестве этиологической основы имеют численные или структурные аномалии хромосом.
Все хромосомные болезни можно разделить на три группы: полные формы с изменением числа хромосом; полные формы с изменением структуры хромосом; мозаичные формы с хромосомными или геномными мутациями.
В основе хромосомных мутаций, т. е. хромосомных заболеваний, обусловленных изменением структуры отдельных хромосом, лежат следующие механизмы: транслокация (обмен сегментами различных хромосом); делеция (утрата части хромосомы); дупликация (удвоение сегмента хромосомы); инверсия (разрыв хромосомы в двух местах и поворот этого участка на 180°).
Хромосомные аномалии имеют широкий спектр клинических проявлений. Они могут быть причиной врожденных пороков развития, повторных самопроизвольных абортов, случаев мертворождения, неонатальной смертности и бесплодия.
Главными эффектами хромосомных аномалий являются летальность и врожденные пороки развития. Частота хромосомных болезней среди новорожденных составляет 5:1000 — 7:1000; среди мертворожденных и детей, умерших в возрасте до года, — 22:1000. Окончательный диагноз хромосомной патологии возможен только после проведения цитогенетического анализа (кариотипирования).
Массовые программы обследования людей — скрининг (от английского «screening» — просеивание) впервые были внедрены в медицинскую практику в начале XX в. в США. Определение термина «скрининг» было дано I. Wilson, G. Jugner в 1968 г. в официальном документе ВОЗ, согласно которому это предположительное обнаружение не диагностированной ранее болезни или дефектов с помощью тестов, обследований или других процедур, дающих быстрый ответ.
Основная задача просеивающих программ заключается в раннем выявлении заболеваний на доклинической стадии, когда их терапия может оказаться особенно эффективной.
Существует много различных просеивающих программ, которые имеют разные цели в зависимости от потребности общества и экономических возможностей. Иногда тестируется только одно заболевание, в других случаях используется целая серия сложных лабораторных методов для обнаружения большого числа патологических состояний. В зависимости от поставленных задач обследуются люди разного возраста или отдельных популяций. По заключению ВОЗ, скрининг является только начальным этапом в целом комплексе дальнейших диагностических и лечебных мероприятий, необходимых для коррекции состояния здоровья людей, страдающих тестируемым заболеванием.
Использование биохимических методов для выявления гетерозиготных носителей и диагностики наследственных заболеваний. Генетическая опасность радиации и химических веществ. Перспективы лечения наследственных болезней. Задачи медико-генетических консультаций.
Медико-генетическое консультирование — это специализированный вид медицинской помощи, направленный на лрофилактику наследственной патологии. Его целью является определение вероятности рождения ребенка с наследственным заболеванием и объяснение этой ситуации консультирующимся, помощь семье в принятии решения. Термин «медико-генетическая консультация» означает как обследование у врача-генетика, так и специализированное медицинское учреждение.
Консультация у врача-генетика обязательно начинается с уточнения диагноза пробанда. При этом используются специализированные методы: клинико-генеалогический, цитогенетический, биохимический, молекулярно-генетический. В случае необходимости для обследования больного привлекаются врачи других специальностей. Достаточно часто применяются разнообразные методы общего клинико-лабораторного исследования: гормональные, радиологические, иммунологические и т.д.
Для уточнения диагноза бывает необходимо обследовать родственников. Это помогает определить тип наследования, уточнить диагноз заболевания у пробанда. Кроме того, анализ клинических проявлений у разных членов семьи дает возможность предполагать характер течения патологического процесса у конкретного человека.
На основании полученной информации врач-генетик определяет вероятность рождения больного ребенка или риск возникновения заболевания у здорового родственника. Расчет риска проводится либо путем теоретических вычислений, либо с использованием эмпирических данных, полученных при научном анализе аналогичных ситуаций.
Медико-генетическое консультирование заканчивается разъяснением обратившимся пациентам генетического риска возникновения заболевания, характера его течения. При этом даются советы по профилактике рождения больного ребенка, современным методам доклинической диагностики и терапии. Этот последний этап работы врача-генетика является очень важным, так как он определяет эффективность консультации. Если пациенты неправильно поймут заключение или не будут ему доверять, то в семье может повториться тяжелая трагедия. Часто родители или другие родственники больного испытывают чувство «вины» за произошедшее в семье несчастье. В таком случае необходимо объяснить пациентам случайность и независимость действия генетических факторов от воли человека.
Беседа врача-генетика должна способствовать предупреждению рождения больного ребенка в семье. Если риск тяжелого заболевания оказывается очень высоким и нет способов для его дородовой диагностики, то рекомендуют отказаться от деторождения. Но в любом случае окончательное решение о дальнейшем рождении ребенка принимается только семьей.
При лечении наследственных заболеваний и болезней с наследственной предрасположенностью используются те же подходы, что и при заболеваниях любой другой этиологии (симптоматические, патогенетические и этиологические).
Симптоматическое лечение. В настоящее время симптоматическое лечение для большинства наследственных форм является единственно возможным. Классическим примером такого вида лечения является терапия муковисцидоза. Необходимо подчеркнуть, что симптоматическая терапия будет использоваться и в дальнейшем, наряду с самыми современными методами патогенетического и этиологического лечения.
Патогенетическое лечение. Благодаря знаниям молекулярной и биохимической генетики появляются новые возможности изучения патогенеза каждого заболевания, а соответственно и разработки новых методов патогенетической терапии. В целом патогенетические подходы к лечению наследственной патологии можно представить следующим образом — если ген не работает, то необходимо возместить его продукт; если ген производит не то, что нужно, и образуются токсические продукты, то необходимо удаление таких продуктов и возмещение основной функции; если ген производит много продукта, т