Рецессивный тип наследования Болезни с рецессивным типом наследования проявляются только у людей - рецессивных гомозигот по данным генам. Это означает, что в случае, когда клетки человека обладают только одним мутантным аллельным геном, а второй ген работает нормально,

5.5. Модификации и проблема наследования приобретенных признаков Модификации – это варианты фенотипа в пределах нормы реакции генотипа. Они обеспечивают приспособляемость организма в течение его жизни к факторам внешней среды и представляют собой изменения,

Клинико-генеалогический метод изучения наследственности человека

Клинико-генеалогический метод, или метод сбора и анализа родословных, является одним из основных в медицинской генетике. Задачами данного метода являются:

а) установление наследственного характера заболевания;

б) определение типа наследования болезни и пенетрантности гена;

в) выявление в родословной лиц, являющихся гетерозиготными носителями мутантного гена;

г) определение прогноза потомства в семьях, где есть или предполагается рождение ребёнка с наследственной патологией.

В генеалогическом методе можно выделить два этапа: составление родословной и генеалогический анализ.

и сестры располагаются в родословной в порядке рождения слева направо, начиная Графическое изображение родословной

После сбора генеалогической информации переходят к графическому изображению родословной. При графическом изображении родословной необходимо соблюдать определённые правила.

1. Составление родословной начинают с пробанда. Братья и сестры располагаются в родословной в порядке рождения слева направо, начиная со старшего.

2. Все челны родословной должны располагаться строго по поколениям в одни ряд.

3. Поколения обозначаются римскими цифрами слева от родословной сверху вниз.

4. Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (весь ряд) слева направо последовательно. Таким образом, каждый член родословной имеет свой шифр (например: I – 3, II – 2 и т.д.).

5. Необходимо указывать возраст членов семьи, так как некоторые наследственные заболевания проявляются в разные периоды жизни.

6. Супруги родственников пробанда могут не изображаться в родословной, если они здоровы.

7. Важно отметить лично обследованных членов родословной знаком (!).

Составляя родословную, желательно получить сведения о максимальном количестве родственников 3-4 поколений.

Аутосомно-доминантный тип наследования

Для аутосомно-доминантного типа наследования характерны следующие признаки:

1) передача заболевания из поколения в поколение (наследование по вертикали);

2) передача заболевания от больных родителей детям;

3) здоровые члены семьи обычно имеют здоровое потомство;

4) оба пола поражаются одинаково часто.

По аутосомно-доминантному типу наследуются синдром Марфана, полидактилия, брахидактилия, синдактилия, ахондроплазия, анемия Минковского-Шоффара и многие другие заболевания.

В случае доминантного типа наследования, если один из родителей болен (Аа), прогноз потомства может быть определён ещё до рождения ребёнка. Он равен 50 % при условии гетерозиготности больного и полной пенетрантности гена.

Если ген встречается в популяции часто, то при аутосомно-доминантном типе наследования возможны браки типа: АахАа, в которых могут появиться дети гомозиготы по данному заболеванию. В таких семьях вероятность рождения больного ребёнка равна 75 %. Однако многие аутосомно-доминантные заболевания в гомозиготном состоянии протекают значительно тяжелее, чем у гетерозигот, и дают, как правило, летальный исход.

Иногда при анализе родословной возникает следующая ситуация: пробанд страдает доминантной болезнью (например, отосклерозом), его мать здоров, а бабушка также страдала той же болезнью. В этом случае мать пробанда – носитель патологического гена, так как она передала его своему ребёнку, но у неё он не проявился, то есть не пенетрировал. В результате вид родословной изменяется и появляются пропуски поколений.

Пенетрантность – это частота проявления гена среди носителей данного гена. Она представляет собой отношение особей, имеющих данный признак, к особям, имеющим данный ген, выраженный в процентах. Так, пенетрантность отосклероза – 40 %, синдром Марфана – 30 %, ретинобластомы – 80 %.

Собирая анамнез и анализируя родословную, нельзя забывать и о другом свойстве гена – его различной экспрессивности. Экспрессивность – степень выраженности гена. Понятие экспрессивности аналогично понятию тяжести заболевания. При высокой экспрессивности гена развивается тяжелая форма заболевания, часто с летальным исходом, при низкой – создаётся впечатление, что человек здоров.

Рассмотрим понятие экспрессивности гена на примере наследственной патологии соединительной ткани – синдрома Марфана. При этом в одной семье можно встретить как очень тяжелые формы с классическим поражением костной системы (в виде сколиоза или кифосколиоза, деформации грудины, арахнодактилии); нарушением зрения (двусторонний подвывих хрусталика) и сердечно-сосудистой системы (расширение аорты), так и стертые формы заболевания, протекающие легко (астеническое телосложение, арахнодактилия, сколиоз 1 степени, небольшая миопия). Таких людей без дополнительного обследования можно отнести к здоровым.

Слабовыраженные клинические формы болезни могут легко просматриваться, тогда родословная также теряет свой «классический» вид, появляются пропуски поколения. Поэтому очень важно личное обследование всех членов семьи.

Похожая информация.

В связи с тем что доминантные гены, детерминирующие развитие заболевания, в гомозиготном состоянии являются, как правило, летальными, все браки между больными и здоровыми членами семьи относятся к типу Аа X аа, где А - доминантный ген, определяющий развитие наследственного заболевания, а - рецессивный ген. Родословная при этом имеет следующие характерные признаки. 1. Каждый больной член семьи обычно имеет больного родителя. 2. Заболевание передается из поколения в поколение; больные есть в каждом поколении. 3. У здоровых родителей дети будут здоровы. 4. Заболеть могут и мужчины, и женщины в равной степени, поскольку ген локализуется в аутосоме. 5. Вероятность рождения больного ребенка, если болен один из родителей, равна 50%.
На рис. 3 изображена родословная семьи, «пораженной» брахидактилией. Аномалия наблюдается в каждом поколении. От браков, где один из супругов имеет укороченные пальцы, а второй - нормальные, рождаются дети с аномалией. Это один из признаков доминантного наследования. Второй признак, подтверждающий доминантность гена, состоит в том, что от браков, в которых оба родителя имеют нормальное строение кисти (один брак во II поколении, четыре брака в III поколении), детей с брахидактилией нет. Аномалия в одинаковой степени имеется и у мужчины, и у женщины.
Указанные выше признаки характерны лишь для случаев «классического» аутосомно-доминантного типа на-

Рис. 3. Родословная семьи с брахидактилией. Объяснение см. в тексте.

следования. Однако в практике нередки случаи, когда носители доминантного гена остаются фенотипически здоровыми или же заболевание у них носит стертый характер. В результате вид родословной изменяется и появляются пропуски поколений. В родословной семьи, изображенной на рис. 4, заболевание (хорея Гентингто- на) прослеживается в каждом поколении. От браков, в которых один из супругов болен, а другой здоров, рождаются дети с этой аномалией. Это признаки аутосомно- доминантного типа наследования. Однако во II поколении от брака между здоровыми родителями появляется сын с патологией. Предположение о повторном возникновении аналогичной мутации в семье почти невероятно. Объяснить это можно тем, что ген данного заболевания обладает неполной пенетрантностью и у одного из родственников (П-З) не проявляется («проскок поколения»), но он передал этот ген своему сыну.
Пенетрантность - это вероятность проявления гена. Она выражается в процентах заболевших от числа носителей. Так, если доминантный ген проявляется в фенотипе у всех его носителей, то его пенетрантность равна 100%, в этом случае говорят о полной пенетран- тности. Если среди носителей патологического доминантного гена болеют только 50%, то пенетрантность равна 50 %, если 25 % - то тоже 25 %.

Рис. 4. Родословная семьи с хореей Гентингтона. Объяснение см. в тексте.

Носительство доминантного гена без фенотипического проявления можно заподозрить у одного из родителей, если среди его потомков появились лица с соответствующей доминантной болезнью. Когда у здоровых родителей появился больной ребенок и в родословной есть еще другие случаи этой болезни, то можно предполагать, что у одного из родителей больного был патологический ген, который не пенетрировал, но был передан потомку.
Доминантный ген обладает еще и другим свойством, которое затрудняет установление аутосомно-доминантно- го типа наследования. Это различная экспрессивность. Понятие экспрессивности аналогично понятию тяжести заболевания. При очень низкой экспрессивности гена создается впечатление, что человек здоров, при высокой развивается тяжелая форма заболевания. Иногда в результате тщательного исследования всеми доступными клиническими и параклиническими методами удается поставить диагноз стертой формы доминантной болезни. Диагноз стертой формы правомочен только тогда, когда в данной семье встречаются выраженные клинические формы этого заболевания. Крайне вариабельной экспрессивностью обладает аутосомно-доминантный синдром Марфана. Можно встретить очень тяжелые его

Рис. 5. Варианты родословной с синдромом Марфана. Объяснение см. в тексте.

формы с типичной для синдрома триадой симптомов:

1. поражение костной системы (сколиоз, кифосколиоз, деформация грудины, арахнодактилия, астеническое телосложение, аномально высокий рост); 2) нарушение зрения (двусторонний вывих хрусталика); 3) патология со стороны сердечно-сосудистой системы (расширение аорты). Наблюдаются также и стертые клинические формы, которые не диагностируются (астеническое телосложение, сколиоз I степени, арахнодактилия, небольшая миопия). Слабовыраженные клинические формы болезни могут легко пропускаться, тогда родословная также теряет свой «классический» вид: появляются пропуски поколений.

Основные символы:

При построении родословных необходимо соблюдать следующие правила :

а) необходимо выяснить по собранному анамнезу число поколений;

б) родословную начинают строить с пробанда;

в) каждое поколение нумеруется римскими цифрами слева;

г) символы, обозначающие особей одного поколения, располагаются на горизонтальной линии и нумеруются арабскими цифрами.

Существуют следующиетипы наследования признаков:

аутосомно-доминантный;

аутосомно-рецессивный;

сцепленный с Х-хромосомой (с полом) доминантный;

сцепленный с Х-хромосомой (с полом) рецессивный;

голандрический.

Аутосомно-доминантный тип наследования

Больной ребенок рождается у больных родителей с вероятностью 100%, если они гомозиготны; 75%, если они гетерозиготны.

Аутосомно-рецессивный тип наследования

Болеют в равной степени и мужчины, и женщины.

Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 25%, если они гетерозиготны, 0%, если они оба или один из них гомозиготен по доминантному гену.

Часто проявляется при близкородственных браках.

Сцепленный с Х-хромосомой (с полом) доминантный тип наследования

Больные встречаются в каждом поколении.

Болеют в большей степени женщины.

Если отец болен, то все его дочери больны.

Больной ребенок рождается у больных родителей с вероятностью 100%, если мать гомозиготна, 75%, если мать гетерозиготна.

Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 0%.

Сцепленный с Х-хромосомой (с полом) рецессивный тип наследования

Больные встречаются не в каждом поколении.

Болеют, в основном, мужчины.

Вероятность рождения больного мальчика у здоровых родителей 25%, больной девочки - 0%.

Голандрический тип наследования

Больные встречаются в каждом поколении.

Болеют только мужчины.

Если отец болен, то все его сыновья больны.

Вероятность рождения больного мальчика у больного отца равна 100%.

Близнецовый метод (предложен в 1876 году Ф. Гальтоном) - это изучение генетических закономерностей на близнецах.

Суть метода: сравнение признаков у различных групп близнецов исходя из их сходства (конкордантности) или различия (дискордантности).

Этапы метода:

1. Составление выборки близнецов из всей популяции.

2. Диагностика зиготности близнецов.

3. Установление соотносительной роли наследственности и среды в формировании признака.

Д
ля оценки роли наследственности и среды в формировании и развитии признака используютформулу Хольцингера :

где Н - доля наследственных факторов, КМБ% и КДБ% конкордантность монозиготных и дизиготных близнецов в процентах.

Если Н больше 0,5, то в формировании признака большую роль играет генотип, если Н меньше 0,5, то большую роль играет среда.

Цитогенетический метод - это изучение кариотипа при помощи микроскопической техники.

Этапы метода:

1. Получение и культивирование клеток (лимфоциты, фибробласты) на искусственных питательных средах.

2. Добавление в питательную среду фитогемагглютинина для стимуляции клеточного деления.

3. Остановка деления клетки на стадии метафазы добавлением колхицина.

4. Обработка клеток гипотоническим раствором NaCl, вследствие чего разрушается клеточная оболочка и получается «россыпь» хромосом.

5. Окрашивание хромосом специфическими красителями.

6. Микроскопирование и фотографирование хромосом.

7. Составление идиограммы и ее анализ.

Метод позволяет:

а) диагностировать геномные и хромосомные мутации;

б) определить генетический пол организма.

Популяционно-статистический метод - это изучение генетического состава популяции. Он основан на законе Харди–Вайнбергаи позволяет определить частоту генов и генотипов в различных популяциях (см. раздел VII).

Биохимические методы. Причиной большинства наследственных моногенных заболеваний являются дефекты обмена веществ, связанные с ферментопатиями (нарушениями структуры ферментов, участвующих в реакциях обмена). При этом в организме накапливаются промежуточные продукты обмена, и поэтому, определяя их или активность ферментов, с помощью биохимических методовможно диагностировать наследственные болезни обмена веществ (генные мутации). Количественные биохимические методы (нагрузочные тесты) позволяют выявить гетерозиготное носительство патологического рецессивного гена.

Методы рекомбинантной ДНК (клонирование ДНК и гибридизация нуклеиновых кислот) - позволяют обнаружить патологический ген в геноме, если этот ген секвенирован (полностью определена нуклеотидная последовательность).

Дерматоглифический анализ - это изучение гребешковой кожи человека (кожи подушечек пальцев, ладонной стороны кистей и подошвенной стороны стоп), где сильно выражен сосочковый слой дермы.

Метод применяется:

а) для установления зиготности близнецов;

б) как экспресс-метод диагностики врожденной компоненты некоторых наследственных заболеваний.

Обычно при геномной патологии отмечается сочетание некоторых показателей: радиальные петли на 4 и 5 пальцах, четырехпальцевая борозда, главный ладонный угол от 60 0 до 80 0 и др.

Химические методы основаны на качественных цветных химических реакциях. Они используются для предварительной диагностики наследственных болезней обмена веществ. Как скрининг-тест диагностики фенилкетонурии используется метод смачивания мочой ребенка полосок бумаги, пропитанной 10%-м раствором FeCl 3 или 2,4 динитрофенилгидразина. При наличии фенилпировиноградной кислоты в моче, появляется зеленоватое окрашивание фильтровальной бумаги.

Определение Х- и Y -полового хроматина. Для исследования используются клетки буккального эпителия или лейкоциты. Х-хроматин определяется при окрашивании препарата ацеторсеином , а Y-хроматин - при окрашивании акрихинипритом. Эти методы позволяют выявить число половых хромосом в кариотипе (число Х хромосом всегда на одну больше, чем число глыбок Х-хро-матина, число Y хромосом равно числу глыбок Y-хроматина); установить генетический пол особи, диагностировать хромосомные болезни пола (в комплексе с другими методами).

Методы пренатальной диагностики позволяют установить наследственные дефекты плода на ранних стадиях беременности.

1. Непрямые методы (объект исследования - беременная женщина).

2. Прямые методы (объект исследования - плод).

Непрямые методы показаны всем беременным женщинам и включают:

акушерско-гинекологическое обследование;

медико-генетическое обследование;

серологическое обследование;

исследование содержания эмбрионспецифических белков.

Уровень  -ФП повышен при: угрожающем выкидыше; внутриутробной гибели плода; резус-несовместимости матери и плода; многоплодной беременности; грыже пупочного канатика; дефектах нервной трубки; крестцово-копчиковой тератоме. Низкий уровень  -ФП отмечается при синдроме Дауна.

Прямые методы исследования: неинвазивные (ультрасонография) и инвазивные (амниоцентез, хорионбиопсия, фетоскопия).

Прямые неинвазивные методы показаны всем беременным женщинам (безопасны для матери и плода).

Ультрасонография - использование ультразвука для получения изображения плода и его оболочек на мониторе. Метод применяется на 12–15 неделях беременности, когда сформированы все системы органов плода, и позволяет выявить многоплодную беременность, крупные пороки (гидроцефалию, анэнцефалию, аплазию конечностей и т. д.).

Прямые инвазивные методы проводятся по строгим показаниям (возраст женщины более 35 лет; структурные перестройки хромосом у одного из родителей; первый ребенок имеет болезнь с рецессивным типом наследования; беременность на фоне психологических травм, тяжелых заболеваний и т. д.).

Амниоцентез. После обработки кожных покровов прокалывают иглой брюшную стенку, матку и под контролем ультрасонографии извлекают шприцом амниотическую жидкость. Жидкость используют для биохимических исследований (диагностика генных мутаций), а находящиеся в ней клетки плода - для цитогенетического исследования (диагностика хромосомных и геномных мутаций).

Хорионбиопсия проводится под контролем ультрасонографии на 8–12 неделях беременности. Катетером с пластической канюлей, соединенной со шприцом, извлекают 10–25 мг ворсинок хориона и используют их для цитогенетических, биохимических исследований и анализа ДНК. Метод позволяет диагностировать различные мутации в ранние сроки беременности.

Фетоскопия (амниоскопия) проводится на 18–22 неделях беременности с помощью фиброоптического эндоскопа, вводимого под местным обезболиванием в полость амниона через брюшную стенку матки. Метод позволяет осмотреть плод, плаценту, пуповину и взять кровь плода из пуповины для диагностики наследственных болезней крови. Применяется редко; в 5–10% случаев может вызывать выкидыш.

АУТОСОМНО-ДОМИНАНТНЫЙ ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ

Примеры заболеваний: синдром Марфана, гемоглобинопатия М, хорея Хантингтона, полипоз толстой кишки, семейная гиперхолестеринемия, нейрофиброматоз, полидактилия.

Аутосомно-доминантный тип наследования характеризуется следующими признаками :

· Одинаковая частота патологии у лиц мужского и женского пола.

· Наличие больных в каждом поколении родословной, т.е. регулярная передача болезни из поколения в поколение (так называемый вертикальный характер распределения болезни).

· Вероятность рождения больного ребёнка равна 50% (независимо от пола ребёнка и количества родов).

· Непоражённые члены семьи, как правило, имеют здоровых потомков (поскольку не имеют мутантного гена).

Перечисленные признаки реализуются при условии полного доминирования (наличие одного доминантного гена достаточно для развития специфической клинической картины заболевания). Так наследуются у человека веснушки, курчавые волосы, карий цвет глаз и др. При неполном доминировании у гибридов будет проявляться промежуточная форма наследования. При неполной пенетрантности гена больные могут быть не в каждом поколении.

АУТОСОМНО-РЕЦЕССИВНЫЙ ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ

Примеры заболеваний: фенилкетонурия, кожно-глазной альбинизм, серповидно-клеточная анемия, адреногенитальный синдром, галактоземия, гликогенозы, гиперлипопротеинемии, муковисцидоз.

Аутосомно-рецессивный тип наследования характеризуется следующими признаками :

· Равная частота патологии у лиц мужского и женского пола.

· Проявление патологии в родословной «по горизонтали», часто у сибсов.

· Отсутствие заболевания у единокровных (дети одного отца от разных матерей) и единоутробных (дети одной матери от разных отцов) братьев и сестёр.

· Родители больного, как правило, здоровы. Это же заболевание может обнаруживаться у других родственников, например у двоюродных или троюродных братьев (сестёр) больного.

Появление аутосомно-рецессивной патологии более вероятно при кровнородственных браках за счёт большей вероятности встречи двух супругов, гетерозиготных по одному и тому же патологическому аллелю, полученному от их общего предка. Чем больше степень родства супругов, тем эта вероятность выше. Чаще всего вероятность наследования болезни аутосомно-рецессивного типа составляет 25%, так как вследствие тяжести заболевания такие больные либо не доживают до детородного возраста, либо не вступают в брак.

СЦЕПЛЕННОЕ С ХРОМОСОМОЙ Х-ДОМИНАНТНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

Примеры заболеваний: одна из форм гипофосфатемии - витамин D-резистентный рахит; болезнь Шарко-Мари-ТутаХ-сцепленная доминантная; рото-лице-пальцевой синдром типа I.

Признаки заболевания:

· Поражены лица мужского и женского пола, но женщины в 2 раза чаще.

· Передача больным мужчиной патологического аллеля всем дочерям и только дочерям, но не сыновьям. Сыновья получают от отца хромосому Y.

· Передача больной женщиной заболевания и сыновьям, и дочерям с равной вероятностью.

· Более тяжёлое течение заболевания у мужчин, чем у женщин.

СЦЕПЛЕННОЕ С ХРОМОСОМОЙ Х-РЕЦЕССИВНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

Примеры заболеваний: гемофилия А, гемофилия В; Х-сцепленная рецессивная болезнь Шарко-Мари-Тута; дальтонизм; мышечная дистрофия Дюшенна – Беккера; синдром Калльмана; болезнь Хантера (мукополисахаридоз типа II); гипогаммаглобулинемия брутоновского типа.

Признаки заболевания:

· Больные рождаются в браке фенотипически здоровых родителей.

· Заболевание наблюдается почти исключительно у лиц мужского пола. Матери больных - облигатные носительницы патологического гена.

· Сын никогда не наследует заболевание от отца.

· У носительницы мутантного гена вероятность рождения больного ребёнка равна 25% (независимо от пола новорождённого); вероятность рождения больного мальчика равна 50%.

ГОЛАНДРИЧЕСКИЙ, ИЛИ СЦЕПЛЕННЫЙ С ХРОМОСОМОЙ Y,

ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ

Примеры признаков: ихтиоз кожи, гипертрихоз ушных раковин, избыточный рост волос на средних фалангах пальцев кистей, азооспермия.

Признаки:

· Передача признака от отца всем сыновьям и только сыновьям.

· Дочери ни­когда не наследуют признак от отца.

· «Вертикальный» характер наследования признака.

· Вероятность наследования для лиц мужского пола равна 100%.

МИТОХОНДРИАЛЬНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

Примеры заболеваний (митохондриальные болезни): атрофия зрительного нерва Лебера, синдромы Лея (митохондриальная миоэнцефалопатия), MERRF (миоклоническая эпилепсия), кардиомиопатия дилатационная семейная.

Признаки заболевания:

· Наличие патологии у всех детей больной матери.

· Рождение здоровых детей у больного отца и здоровой матери.

Указанные особенности объясняются тем, что митохондрии наследуются от матери. Доля отцовского митохондриального генома в зиготе составляет ДНК от 0 до 4 митохондрий, а материнского генома - ДНК примерно 2500 митохондрий. К тому же похоже, что после оплодотворения репликация отцовской ДНК блокируется.

При всем многообразии генных болезней в их патогенезе есть общая закономерность: начало патогенеза любой генной болезни связано спервичным эффектом мутантного аллеля - патологическим первичным продуктом (качественно или количественно), который включается в цепь биохимических процессов и приводит к формированию дефектов на клеточном, органном и организменном уровнях .

Патогенез болезни на молекулярном уровне развертывается в зависимости от характера продукта мутантного гена в виде следующих нарушений:

Синтез аномального белка;

Отсутствие выработки первичного продукта (встречается наиболее часто);

Выработка уменьшенного количества нормального первичного продукта (в данном случае патогенез отличается большой вариабельностью);

Выработка избыточного количества продукта (такой вариант лишь предполагается, но в конкретных формах наследственных болезней еще не обнаружен).

Варианты реализации действия аномального гена:

1) аномальный ген → прекращение синтеза иРНК → прекращение синтеза белка → наследственная болезнь;

2) аномальный ген → прекращение синтеза иРНК → наследственная болезнь;

3) аномальный ген с патологическим кодом → синтез патологической иРНК → синтез патологического белка → наследственная болезнь;

4) нарушение включения и выключения генов (репрессии и депрессии генов);

5) аномальный ген → отсутствует синтез гормонального рецептора → наследственная гормональная патология.

Примеры 1-ого варианта генной патологии: гипоальбуминемия, афибриногенемия, гемофилия A (VIII фактор), гемофилия В (IX – Кристмас-фактор), гемофилия С (XI фактор - Розенталя), агаммаглобулинемия.

Примеры 2-ого варианта: альбинизм (дефицит фермента - тирозиназы → депигментация); фенилкетонурия (дефицит фенилаланин-гидроксилазы → накапливается фенилаланин → продукт его метаболизма – фенилпируват – является токсичным для ЦНС → развивается олигофрения); алкаптонурия (дефицит оксидазы гомогентизиновой кислоты → в крови, моче, тканях накапливается гомогентизиновая кислота → окраска тканей, хрящей); энзимопатическая метгемоглобинемия (дефицит метгемоглобинредуктазы → накапливается метгемоглобин → развивается гипоксия); адреногенитальный синдром (одно из самых частых наследственных заболеваний человека: частота в Европе 1:5000, у эскимосов Аляски 1:400 – 1:150; дефект 21-гидроксилазы → дефицит кортизола, накопление андрогенов → у мужчин - ускоренное половое развитие, у женщин - вирилизация).

Пример 3-его варианта генной патологии: М - гемоглобиноз (синтезируется аномальный М-гемоглобин, который отличается от нормального А-гемоглобина тем, что в позиции 58 α-цепи (или в позиции 63 β-цепи) гистидин заменен тирозином → М-гемоглобин вступает в прочную связь с кислородом, не отдавая его тканям, образует метгемоглобин → развивается гипоксия).

Пример 4-ого варианта: талассемия. Известно, что в эритроцитах плода содержится особый фетальный гемоглобин, синтез которого контролируется двумя генами. После рождения действие одного из этих генов затормаживается и включается другой ген, обеспечивающий синтез Нb А (95-98% гемоглобина у здоровых). При патологии может наблюдаться персистенция синтеза фетального гемоглобина (его количество у здоровых 1-2%). Hb S менее стабилен, чем Нb А – поэтому развивается гемолитическая анемия.

Пример 5-ого варианта: тестикулярная феминизация. Выявлено, что у лиц с таким заболеванием отсутствуют рецепторы к тестостерону. Поэтому зародыш мужского пола приобретает черты, свойственные женскому организму.

Патогенез любой наследственной болезни у разных индивидов , хотя и сходен по первичным механизмам и этапам, формируется строго индивидуально – патологический процесс, запущенный первичным эффектом мутантного аллеля, приобретает целостность с закономерными индивидуальными вариациями в зависимости от генотипа организма и условий среды .

Характеристики клинической картины генных болезней обусловлены принципами экспрессии, репрессии и взаимодействия генов.

Выделяют следующие главные характеристики генных болезней: особенности клинической картины; клинический полиморфизм; генетическая гетерогенность. В то же время в одном заболевании наблюдать все общие черты в полном объеме невозможно. Знание общих черт генных болезней позволит врачу заподозрить наследственную болезнь даже в спорадическом случае.

Особенности клинической картины:

многообразие проявлений - патологическим процессом затрагивается несколько органов уже на первичных этапах формирования болезни;

различный возраст начала болезни ;

прогредиентность клинической картины и хроническое течение ;

Обуславливаются инвалидность с детства и сокращенная продолжительность жизни.

Многообразие проявлений, вовлечение в патологический процесс многих органов и тканей для данной группы болезней обусловлено тем, что первичный дефект локализован в клеточных и межклеточных структурах многих органов . Например, при наследственных болезнях соединительной ткани нарушен синтез специфического для каждой болезни белка той или иной волокнистой структуры. Поскольку соединительная ткань есть во всех органах и тканях, то и многообразие клинической симптоматики при этих болезнях - следствие аномалии соединительной ткани в различных органах.

Возраст начала болезни для этой группы заболеваний практически не лимитирован : от ранних стадий эмбрионального развития (врожденные пороки) – до пожилого возраста (болезнь Альцгеймера ). Биологическая основа различного возраста начала генных болезней заключается в строго временных закономерностях онтогенетической регуляции экспрессии генов. Причинами разного возраста начала одной и той же болезни могут быть индивидуальные характеристики генома больного. Действие других генов на проявление эффекта мутантного гена может менять время развития болезни. Небезразличны для времени начала действия патологических генов и условия среды, особенно во внутриутробном периоде. Обобщенные данные о сроках клинической манифестации генных болезней свидетельствуют, что 25% всех генных болезней развивается внутриутробно, за первые три года жизни проявляется еще почти 50% генных болезней.

Для большинства генных болезней характерны прогредиентность клинической картины и хроническое затяжное течение с рецидивами . Тяжесть болезни "усиливается" по мере развития патологического процесса. Первичная биологическая основа этой характеристики - непрерывность функционирования патологического гена (либо отсутствие его продукта). К этому присоединяются усиливающие патологический процесс вторичные процессы : воспаление; дистрофии; нарушения обмена веществ; гиперплазии.

Большинство генных болезней протекает тяжело, приводит к инвалидизации в детском возрасте и сокращает продолжительность жизни . Чем более важное место занимает моногенно детерминируе­мый процесс в обеспечении жизнедеятельности, тем тяжелее в клиническом плане проявление мутации.

Понятием "клинический полиморфизм" объединяются:

Вариабельность: сроков начала заболевания; выраженности симптоматики; продолжительности одной и той же болезни;

Толерантность к терапии.

Генетические причины клинического полиморфизма могут быть обусловлены не только патологическим геном, но и генотипом в целом, то есть генотипической средой в виде генов-модификаторов. Геном в целом функционирует как хорошо скоординированная система. Вместе с патологическим геном индивид наследует от родителей комбинации других генов, которые могут усиливать или ослаблять действие патологического гена. Кроме того, в развитии генной болезни, как и любого наследственного признака, имеет значение не только генотип, но и внешняя среда. Этому положению есть много доказательств из клинической практики. Например, симптоматика фенилкетонурии у ребенка более тяжелая, если во время его внутриутробного развития в рационе матери было много продуктов, богатых фенилаланином.

Существует понятие генетической гетерогенности , маскирующееся под клинический полиморфизм.

Генетическая гетерогенность означает, что клиническая форма генной болезни может быть обусловлена:

мутациями в разных генах, кодирующих ферменты одного метаболического пути;

разными мутациями в одном гене , приводящими к возникновению разных его аллелей (множественные аллели).

Фактически в этих случаях речь идет о разных нозологических формах , с этиологической точки зрения объединенных в одну форму в связи с клиническим сходством фенотипа. Явление генетической гетерогенности носит общий характер, его можно назвать правилом, поскольку оно распространяется на все белки организма, включая не только патологические, но и нормальные варианты.

Расшифровка гетерогенности генных болезней интенсивно продолжается в двух направлениях:

клиническом - чем точнее изучен фенотип (анализ клинической картины болезни), тем больше возможностей в открытии новых форм болезней, в подразделении изучаемой формы на несколько нозологических единиц;

генетическом - наиболее полную информацию о гетерогенности клинической формы болезни дает метод ДНК-зондов (современный метод анализа генов человека). Отнесение гена к одной или разным группам сцепления, локализация гена, его структура, сущность мутации - все это позволяет идентифицировать нозологические формы.

Концепция генетической гетерогенности генных болезней открывает много возможностей в понимании сущности отдельных форм и причин клинического полиморфизма, что крайне важно для практической медицины и дает следующие возможности: правильной диагностики; выбора метода лечения; медико-генетического консультирования.

Понимание эпидемиологии генных болезней необходимо врачу любой специальности, поскольку в своей практике он может столкнуться с проявлениями редкой наследственной болезни в пределах обслуживаемого им района или контингента. Знание закономерностей и механизма распространения генных болез­ней поможет врачу своевременно разработать меры профилактики: обследование на гетерогенность; генетическое консультирование.

Эпидемиология генных болезней включает в себя следующие сведения:

О распространенности этих болезней;

О частотах гетерозиготного носительства и факторах, их обуславливающих.

Распространенность болезни (или числа больных) в популяции определяется популяционными закономерностями:интенсивностью мутационного процесса; давлением отбора, который определяет плодовитость мутантов и гетерозигот в конкретных условиях среды; миграцией населения; изоляцией; дрейфом генов. Данные по распространенности наследственных болезней носят еще отрывочный характер в силу следующих причин: большое число нозологических форм генных болезней; их редкость; неполная клиническая и патологоанатомическая диагностика наследственной патологии. Наиболее объективная оценка распространенности этих заболеваний в разных популяциях - определение их числа среди новорожденных, включая мертворожденных. Общая частота новорожденных с генными болезнями в популяциях в целом составляет примерно 1%, из них:

С аутосомно-доминантным типом наследования - 0,5%;

С аутосомно-рецессивным - 0,25%;

Х-сцепленным - 0,25%;

Y-сцепленные и митохондриальные болезни встречаются крайне редко.

Распространенность отдельных форм болезней колеблется от 1:500 (первичный гемохроматоз) до 1:100000 и ниже (гепатолентикулярная дегенерация, фенилкетонурия).

Распространенность генной болезни считается:

Высокой – если 1 больной встречается на 10 000 новорожденных и чаще;

Средней – от 10 000 до 40 000;

Низкой – очень редкие случаи.

В группу распространенных входит не более 15 генных болезней, но они составляют почти 50% общей частоты больных с наследственной патологией.

Распространенность многих доминантных болезней определяется в основном новыми мутациями. Репродуктивная функция у таких больных снижена по биологическим и социальным причинам. Практически все доминантные болезни ведут к снижению фертильности. Исключения составляют поздно начинающиеся болезни (болезнь Альцгеймера, хорея Гентингтона); к моменту их клинического проявления (35-40 лет) деторождение уже заканчивается.

Распространенность рецессивных болезней определяется частотой гетерозигот в популяции, которая во много раз выше частоты гомозигот по мутантному аллелю. Накопление гетерозигот в популяциях обусловлено их репродуктивным преимуществом по сравнению с гомозиготами по нормальному и патологическому аллелям. Популяции всех живых существ, не только человека, отягощены рецессивными мутациями. Эта общебиологическая закономерность была открыта русским генетиком С.С. Четвериковым.

Отбор в любых популяциях обусловлен дифференциальной смертностью и плодовитостью особей с разными генотипами, что и приводит через какое-то число поколений к различной концентрации аллелей в популяциях. Поскольку отбор тесно связан с условиями окружающей среды, на этой основе возникают разные концентрации аллелей в различных популяциях. Элиминация или преимущественное размножение может наблюдаться в зависимости от приспособленности гетерозигот, нормальных или мутантных гомозигот к условиям окружающей среды. В то же время необходимо обращать внимание на снижение давления отбора в популяциях человека , которое идет двумя путями:

· улучшение медицинской и социальной помощи больным (особенно лечение наследственных заболеваний) - приводит к тому, что гомозиготы (например, больные фенилкетонурией), ранее не доживавшие до репродуктивного периода, теперь не только живут до 30-50 лет и более, но и вступают в браки, имеют детей. Следовательно, популяции пополняются гетерозиготами по патологическим генам;

· планирование семьи (сокращение рождаемости до произвольных величин, чаще всего 1-2 ребенка) - изменяет действие отбора в связи с репродуктивной компенсацией. Суть этого явления в том, что наследственно отягощенные пары, у которых смертность детей из-за наследственных болезней повышена, за счет большего количества беременностей по сравнению с наследственно неотягощенными парами имеют то же количество детей. Патологические аллели в этих случаях будут иметь большую вероятность для сохранения и увеличения частоты, чем при естественной реализации репродуктивных способностей индиви­дов с разными генотипами.

На эпидемиологии генных болезней отражается и миграция населения - неизбежный спутник многих социальных процессов. Она уменьшает или увеличивает частоту носителей патологических генов в "донорских" и "реципиентных" популяциях.

Кровнородственные браки имеют особенно большое значение в распространенности рецессивных генных болезней. Такие бра­ки в различных этнических группах могут составлять от 1 до 20 и даже 30% (на уровне двоюродных и троюродных родственников). Биологическое значение последствий кровнородственных браков заключается в том, что в них существенно повышается вероятность рождения потомства, гомозиготного по рецессивным патологическим генам. Редкие рецессивные генные болезни встречаются в основном у детей от таких браков.

ПРИМЕРЫ ГЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ