Генетика і проблеми людини

Екзаменаційний

реферат з біології

«Генетика і проблеми людини»

учня 11 «А» класу

Кіровського Фізико-математичного ліцею

Пономарьова Андрія.

Кіров, 2000.

План.

• Вступ 3

• Основні етапи розвитку генетики 3

• Нуклеїнові кислоти 8

• Генетичний код 9

• Біосинтез білків 10

• Хромосомний комплекс 10

• Статеві хромосоми людини 11

• Властивості людського генома: Мутабельний 11

• Властивості людського генома: мінливість 14

• Дискретна мінливість 14

• Безперервна мінливість 15

• Вплив середовища 15

• Джерела мінливості 16

• Спадкові хвороби 17

• Спадкові хвороби обміну 28

• Летальні гени 30

• Медико-генетичне консультування 31

• Генетичний моніторинг 34

• Укладання 35

• Використана література 37

Введення.

Генетика є однією з основних, найбільш захоплюючих і разом з тим складних дисциплін сучасного природознавства. Місце генетики серед біологічних наук і особливий інтерес до неї визначаються тим, що вона вивчає основні властивості організмів, а саме спадковість і мінливість.

У результаті численних - блискучих за задумом і найтонших у виконанні - експериментів у галузі молекулярної генетики сучасна біологія збагатилася двома фундаментальними відкриттями, які вже знайшли широке відображення у генетиці людини, а частково і виконані на клітинах людини. Це показує нерозривний зв'язок успіхів генетики людини з успіхами сучасної біології, яка все більше і більше стає пов'язана з генетикою.

Перше - це можливість працювати з ізольованими генами. Вона отримана завдяки виділенню гена в чистому вигляді і синтезу його. Значення цього відкриття важко переоцінити. Важливо підкреслити, що для синтезу гена застосовують різні методи, тобто вже є вибір, коли мова піде про такий складному механізмі як людина.

Друге досягнення - це доказ включення чужорідної інформації в геном, а також функціонування його в клітинах вищих тварин і людини. Матеріали для цього відкриття накопичувалися з різних експериментальних підходів. Перш за все, це численні дослідження в області вирусо-генетичної теорії виникнення злоякісних пухлин, включаючи виявлення синтезу ДНК на РНК-матриці. Крім того, стимульовані ідеєю генетичної інженерії досліди з профаговой трансдукцией підтвердили можливість функціонування генів простих організмів у клітинах ссавців, включаючи клітини людини.

Без перебільшення можна сказати, що, поряд з молекулярною генетикою, генетика людини відноситься до найбільш прогресуючим розділах генетики в цілому. Її дослідження простираються від біохімічного до популяційного, з включенням клітинного та організменного рівнів.

Але розглянемо окремо історію розвитку генетики.

Основні етапи розвитку генетики.

Витоки генетики, як і всякої науки, слід шукати в практиці. Генетика виникла у зв'язку з розведенням домашніх тварин і обробітком рослин, а також з розвитком медицини. З тих пір, як людина стала застосовувати схрещування тварин і рослин, він зіткнувся з тим фактом, що властивості і ознаки потомства залежать від властивостей обраних для схрещування батьківських особин. Відбираючи і схрещуючи кращих нащадків, людина з покоління в покоління створював родинні групи - лінії, а потім породи і сорти з характерними для них спадковими властивостями.

Хоча ці спостереження і зіставлення ще не могли стати базою для формування науки, однак бурхливий розвиток тваринництва і племінної справи, а також рослинництва і насінництва в другій половині XIX століття породило підвищений інтерес до аналізу явища спадковості.

Розвитку науки про спадковість і мінливість особливо сильно сприяло вчення Ч. Дарвіна про походження видів, що внесла до біологію історичний метод дослідження еволюції організмів. Сам Дарвін доклав чимало зусиль для вивчення спадковості і мінливості. Він зібрав величезну кількість фактів, зробив на їх основі цілий ряд правильних висновків, однак йому не вдалося встановити закономірності спадковості. Його сучасники, так звані гібрідізатори, схрещували різні форми і шукали ступінь подібності та відмінності між батьками і нащадками, також не змогли встановити загальні закономірності успадкування.

Ще однією умовою, що сприяв становленням генетики як науки, з'явилися досягнення у вивченні будови і поведінки соматичних і статевих клітин. Ще в 70-х роках минулого століття поруч дослідників-цитологів (Чистякової в 1972 р., Страсбургером в 1875 р.) було відкрито непрямий поділ соматичної клітини, назване каріокінез (Шлейхером в 1878 р.) або митозом (Флеммінгом в 1882 р.) . Постійні елементи ядра клітини в 1888 р. за пропозицією Вальдейра отримали назву «хромосоми». У ті ж роки Флеммінг розбив весь цикл поділу клітини на чотири головні фази: профаза, метафаза, анафаза і телофаза.

Одночасно з вивченням мітозу соматичної клітини йшло дослідження розвитку статевих клітин та механізму запліднення у тварин і рослин. Гертвиг ​​в 1876 р. вперше у голкошкірих встановлює злиття ядра сперматозоїда з ядром яйцеклітини. М.М. Горожанкін в 1880 р. і Є. Страсбургер в 1884 р. встановлює те ж саме для рослин: перший - для голонасінних, другий - для покритонасінних.

У ті ж Ван-Бенеденом (1883 р.) та іншими з'ясовується кардинальний факт, що в процесі розвитку статеві клітини, на відміну від соматичних, претерпівают редукцію числа хромосом рівно вдвічі, а при заплідненні - злиття жіночого та чоловічого ядра - відновлюється нормальне число хромосом , постійне для кожного виду. Тим самим було показано, що для кожного виду характерна певна кількість хромосом.

Отже, перелічені умови сприяли виникненню генетики як окремої біологічної дисципліни - дисципліни з власними предметом і методами дослідження.

Офіційним народженням генетики прийнято вважати весну 1900 р., коли три ботаніка, незалежно один від одного, в трьох різних країнах, на різних об'єктах, прийшли до відкриття деяких найважливіших закономірностей успадкування ознак у потомстві гібридів. Г. де Фриз (Голландія) на підставі роботи з енотери, маком, дурманом та іншими рослинами повідомив «про закон розщеплення гібридів»; К. Корренс (Німеччина) встановив закономірності розщеплення на кукурудзі і опублікував статтю «Закон Грегора Менделя про поведінку потомства у расових гібридів »; в тому ж році К. Чермак (Австрія) виступив у пресі зі статтею (Про штучний схрещуванні у Pisum Sativum).

Наука майже не знає несподіваних відкриттів. Найбільш блискучі відкриття, що створюють етапи в її розвитку, майже завжди мають своїх попередників. Так сталося і з відкриттям законів спадковості. Виявилося, що три ботаніка, які відкрили закономірність розщеплення в потомстві внутрішньовидових гібридів, всього-на-всього «перевідкрили» закономірності успадкування, відкриті ще в 1865 р. Грегором Менделем і викладені ним у статті «Досліди над рослинними гібридами», опублікованій в «працях» Товариства дослідників природи в Брюнні (Чехословаччина).

Г. Мендель на рослинах гороху розробляв методи генетичного аналізу успадкування окремих ознак організму і встановив два принципово важливих явища:

1. ознаки визначаються окремими спадковими факторами, які передаються через статеві клітини;

2. окремі ознаки організмів при схрещуванні не зникають, а зберігаються в потомстві в тому ж вигляді, в якому вони були у батьківських організмів.

Для теорії еволюції ці принципи мали кардинальне значення. Вони розкрили одне з найважливіших джерел мінливості, а саме механізм збереження пристосованості ознак виду в низці поколінь. Якби пристосувальні ознаки організмів, що виникли під контролем відбору, поглиналися, зникали при схрещуванні, то прогрес виду був би неможливий.

Решта розвиток генетики було пов'язано з вивченням і розширенням цих принципів і додатком їх до теорії еволюції та селекції.

З встановлених принципових положень Менделя логічно випливає цілий ряд проблем, які крок за кроком отримують свій дозвіл у міру розвитку генетики. У 1901 р. де Фриз формулює теорію мутацій, в якій стверджується, що спадкові властивості і ознаки організмів змінюються стрибкоподібно - мутаційно.

У 1903 р. датський фізіолог рослин В. Иоганнсен публікує роботу «Про спадкоємство в популяціях і чистих лініях», в якій експериментально встановлюється, що відносяться до одного сорту зовні подібні рослини є спадково різними - вони складають популяцію. Популяція складається з спадково різних особин або споріднених груп - ліній. У цьому ж дослідженні найбільш чітко встановлюється, існування двох типів ізмен6чівості організмів: спадкової, що визначається генами, і неспадкової, обумовленою випадковим поєднанням факторів, що діють на прояв ознак.

На наступному етапі розвитку генетики було доведено, що спадкові форми пов'язані з хромосомами. Першим фактом, що розкриває роль хромосом у спадковості, було доказ ролі хромосом у визначенні статі у тварин і відкриття механізму розщеплення по підлозі 1:1.

З 1911 р. Т. Морган з співробітниками в Колумбійському університеті США починає публікувати серію робіт, в якій формулює хромосомну теорію спадковості. Експериментально доводячи, що основними носіями генів є хромосоми, і що гени розташовуються в хромосомах лінійно.

У 1922 р. Н.І. Вавилов формулює закон гомологічних рядів у спадковій мінливості, згідно з яким споріднені за походженням види рослин і тварин мають подібні ряди спадкової мінливості. Застосовуючи цей закон, Н.І. Вавилов встановив центри походження культурних рослин, в яких зосереджена найбільша різноманітність спадкових форм.

У 1925 р. у нас в країні Г.А. Надсон і Г.С. Філіппов на грибах, а в 1927 р. Г. Меллер в США на плодової мушки дрозофіли отримали доказ впливу рентгенових променів на виникнення спадкових змін. При цьому було показано, що швидкість виникнення мутацій збільшується більш ніж у 100 разів. Цими дослідженнями було доведено мінливість генів під впливом факторів зовнішнього середовища. Доказ впливу іонізуючих випромінювань на виникнення мутацій привело до створення нового розділу генетики - радіаційної генетики, значення якої ще більш зросла з відкриттям атомної енергії.

У 1934 р. Т. Пайнтер на гігантських хромосомах слинних залоз двокрилих довів, що переривчастість морфологічної будови хромосом, що виражається у вигляді різних дисків, відповідає розташуванню генів у хромосомах, встановленому раніше суто генетичними методами. Цим відкриттям було покладено початок вивченню структури і функціонування гена в клітці.

У період з 40-х років і по теперішній час зроблено ряд відкриття (в основному на мікроорганізмах) абсолютно нових генетичних явищ, які розкрили можливості аналізу структури гена на молекулярному рівні. В останні роки з введенням в генетику нових методів дослідження, запозичених з мікробіології ми підійшли до розгадки того, яким чином гени контролюють послідовність розташування амінокислот в білковій молекулі.

Перш за все, слід сказати про те, що тепер повністю доведено, що носії спадковості є хромосоми, які складаються з пучка молекул ДНК.

Були проведені досить прості досліди: з убитих бактерій одного штаму, що володіє особливим зовнішньою ознакою, виділили чисту ДНК і перенесли в живі бактерії іншого штаму, після чого розмножуються бактерії останнього придбали ознака першого штаму. Подібні численні досліди показують, що носієм спадковості є саме ДНК.

У 1953 р. Ф. Крик (Англія) і Дж. Уотстон (США) розшифрували будова молекули ДНК. Вони встановили, що кожна молекула ДНК складається з двох полидезоксирибонуклеиновых ланцюжків, спірально закручених навколо загальної осі.

В даний час знайдені підходи до вирішення питання про організацію спадкового коду та експериментальної його розшифровці. Генетика спільно з біохімією і біофізики впритул підійшла до з'ясування процесу синтезу білка в клітині і штучного синтезу білкової молекули. Цим починається абсолютно новий етап розвитку не тільки генетики, але й всієї біології в цілому.

Розвиток генетики до наших днів - це безперервно розширюється фонт досліджень функціональної, морфологічної та біохімічної дискретності хромосом. У цій сфері зроблено вже багато зроблено вже дуже багато, і з кожним днем ​​передній край науки наближається до мети - розгадки природи гена. До теперішнього часу встановлено цілу низку явищ, що характеризують природу гена. По-перше, ген в хромосомі має властивість самовідтворюється (авторепродукціі), по-друге, він здатний мутаційно змінюватися, по-третє, він пов'язаний з певною хімічної структури дезоксирибонуклеїнової кислоти - ДНК, по-четверте, він контролює синтез амінокислот і їх послідовностей в білкової молекули. У зв'язку з останніми дослідженнями формується нове уявлення про ген як функціональної системи, а дія гена на визначення ознак розглядається в цілісній системі генів - генотипі.

Розкриваються перспективи синтезу живої речовини привертають величезну увагу генетиків, біохіміків, фізиків та інших фахівців.

Нуклеїнові кислоти.

Нуклеїнові кислоти, як і білки, необхідні для життя. Вони представляють собою генетичний матеріал всіх живих організмів аж до самих простих вірусів. З'ясування структури ДНК відкрило нову епоху в біології, так як дозволило зрозуміти, яким чином живі клітини точно відтворюють себе і як у них кодується інформація, необхідна для регулювання їх життєдіяльності. Нуклеїнові кислоти складаються з мономерних одиниць, званих нуклеотидами. З нуклеотидів будуються довгі молекули - полінуклеотиди. Молекула нуклеотиду складається з трьох частин: пятиуглеродного цукру, азотистого підстави і фосфорної кислоти. Цукор, що входить до складу нуклеотидів, являє собою пентозу.

Розрізняють два типи нуклеїнових кислот - рибонуклеїнові (РНК) і дезоксирибонуклеїнової (ДНК). В обох типах нуклеїнових кислот містяться підстави чотирьох різних видів: два з них належать до класу пуринів, інші - до класу піримідинів. Азот, що міститься в кільцях, додає молекулам основні властивості. Пуринові - це аденін (А) і гуанін (Г), а піримідинові - цитозин (Ц) і тимін (Т) або урацил (У). У молекулах пуринів є два кільця, а в молекулах піримідинів - одне. У РНК замість тиміну міститься урацил. Тимін хімічно дуже близький до урацилом, а точніше 5-метилурацил.

Нуклеїнові кислоти є кислотами тому, що в їх молекулах міститься фосфорна кислота. У результаті поєднання цукру з правом утворюється нуклеозид. З'єднання відбувається з виділенням молекули води. Для утворення нуклеотиду потрібна ще одна реакція конденсації, у результаті якої, між нуклеозиди та фосфорною кислотою виникає фосфоефірная зв'язок. Різні нуклеотиди відрізняються один від одного природою цукрів і підстав, які входять до їх складу. Роль нуклеотидів в організмі не обмежується тим, що вони служать будівельними блоками нуклеїнових кислот; деякі важливі коферменти також представляють собою нуклеотиди або їх похідні.

Два нуклеотиду, з'єднавшись, Утворюють дінуклеотід шляхом конденсації. У результаті якої між фосфатної групою одного нуклеотиду і цукру іншого виникає фосфодіефірних місток. При синтезі полінуклеотидів цей процес повторюється кілька мільйонів разів. Фосфодіефірні містки виникають за рахунок міцних ковалентних зв'язків, і це повідомляє всій нуклеотидної ланцюга міцність і стабільність, що дуже важливо, тому що в результаті цього зменшується ризик «поломок» ДНК, при її реплікації.

РНК має дві форми: транспортну (тРНК) і рибосомну (рРНК). Вони мають досить складну структуру. Третя форма - це інформаційна, або матрична, РНК (мРНК). Всі ці форми беруть участь у синтезі білка. МРНК - це одноцепочную молекула, що утворюється на одному з ланцюжків ДНК у процесі транскрипції. При синтезі мРНК копіюється тільки один ланцюг молекули ДНК. Нуклеотиди, з яких синтезуються мРНК, приєднуються до ДНК у відповідності з правилами спарювання підстав та за участю ферменту РНК - полімерази. Послідовність основ у мРНК представляє собою компліментарну копію ланцюга ДНК - матрицю. Довжина її може бути різною, залежно від довжини поліпептидного ланцюга, яку вона кодує. Більшість мРНК існує в клітині протягом короткого часу.

Рибосомна РНК кодується особливими генами, які у кількох хромосомах. Послідовність у рРНК подібна у всіх організмів. Вона міститься в цитоплазмі, де утворює разом з білковими молекулами клітинні органели, звані рибосомами. На рибосомах відбувається синтез білка. Тут «код», укладений в мРНК, транслюється в амінокислотну послідовність будується поліпептидного ланцюга. Групи, утворені рибосомами - полірібосоми (полісоми) - роблять можливим одночасний синтез декількох молекул поліпептидів за участю однієї молекули мРНК.

Для кожної амінокислоти є специфічна тРНК, і всі вони доставляють містяться в цитоплазмі амінокислоти до рибосом. Таким чином, тРНК грають роль сполучних ланок між триплетних кодом, що містяться в мРНК і амінокислотною послідовністю в поліпептидного ланцюга. Так як багато амінокислоти кодуються кількома триплетами, число тРНК значно більше 20 (ідентифіковано вже 60). Кожна амінокислота приєднується до однієї зі своїх тРНК. У результаті утворюється аміноацил - тРНК, в якому енергія зв'язку між кінцевим нуклеотидом А і амінокислотою достатня для того, щоб надалі могла утворитися пептидний зв'язок з карбоксильною групою сусідній амінокислоти.

Генетичний код.

Послідовність основ у нуклеотидах ДНК повинна визначати амінокислотну послідовність білків. Ця залежність між основами і амінокислотами є генетичним кодом. За допомогою чотирьох типів нуклеотидів записані параметри для синтезу білкових молекул. У код, що складається з трійок підстав, входить чотири різних триплетів. Доказ триплетного коду представив Ф. Крик в 1961 р. Для багатьох амінокислот істотне значення має тільки перші літери. Одна з особливостей генетичного коду полягає в тому, що він універсальний. У всіх живих організмів є одні й ті самі 20 амінокислот і п'ять азотистих основ.

В даний час успіхи молекулярної біології досягли такого рівня, що стало можливо визначити послідовність підстав в цілих генах. Ця серйозна віха у розвитку науки, оскільки тепер можна штучно можна синтезувати цілі гени. Це знайшло застосування в генній інженерії.

Біосинтез білків.

Єдині молекули, які синтезуються під прямим контролем генетичного матеріалу клітини, - це білки (якщо не вважати РНК). Білки можуть бути структурними (кератин, колаген) або грати функціональну роль (інсулін, фібриноген і, головне, ферменти, відповідальні за регуляцію клітинного метаболізму). Саме набір містяться в даній клітині ферментів визначає, до якого типу клітин вона буде ставитися. У 1961 році два французьких біохіміка Жакоб і Моно, виходячи з теоретичних міркувань, постулювали існування особливої ​​форми РНК, що виконує в синтезі білка роль посередника. У наслідку ця посередник отримав назву мРНК.

Дані, отримані за допомогою різних методів в експериментах, показали, що процес синтезу РНК складається з двох етапів. На першому етапі (транскрипція) відносно слабкі водневі зв'язки між компліментарними підставами полінуклеотидних ланцюгів розриваються, що призводить до розкручування подвійної спіралі ДНК і звільненню одиночних ланцюгів. Одна з цих ланцюгів обирається як матриці для побудови компліментарною одиночної ланцюга мРНК. Молекули мРНК утворюються в результаті зв'язування один з одним вільних рибонуклеотидов. Синтезовані молекули мРНК, що несуть генетичну інформацію, виходять з ядра і направляються до рибосом. Після того, як утворилася достатня кількість молекул мРНК, транскрипція припиняється і два ланцюги ДНК на цій ділянці знову з'єднуються, відновлюючи подвійну спіраль. Другий етап - це трансляція, яка відбувається на рибосомах. Кілька рибосом можуть прикріпитися до молекули мРНК, подібно намистини на нитки, утворюючи структуру, яка називається полисомой. Перевага такого комплексу полягає в тому, що при цьому на одній молекулі мРНК стає можливим одночасний синтез кількох поліпептидних ланцюгів. Як тільки нова амінокислота приєдналася до зростаючої поліпептидного ланцюга, рибосома переміщається по нитках мРНК. Молекула тРНК залишає рибосому і повертається в цитоплазму. В кінці трансляції поліпептидний ланцюг залишає рибосому.

Хромосомний комплекс людини.

На Землі не існує двох абсолютно однакових людей, за винятком однояйцевих близнят. Причини цього різноманіття неважко зрозуміти з генетичних позицій.

Число хромосом у людини - 46 (23 пари). Якщо допустити, що батьки відрізняються по кожній парі хромосом лише по одному гену, то загальна кількість можливих комбінацій генотипових - 2 ^23. Насправді кількість можливих комбінацій буде набагато більше, тому що в цьому розрахунку не враховано перехрест між гомологічними хромосомами. Отже, вже з моменту зачаття кожна людина генетично унікальний і неповторний.

Статеві хромосоми людини.

Гени, що знаходяться в статевих хромосомах, називаються зчепленими зі статтю. Явище зчеплення генів, локалізованих у хромосомі, відоме під назвою закону Моргана. У Х-хромосомі є ділянка, для якого в У-хромосомі немає гомолога. Тому у особини чоловічої статі ознаки, що визначаються генами цієї ділянки, виявляються навіть у тому випадку, якщо вони рецесивні. Ця особлива форма зчеплення дозволяє пояснити успадкування ознак, зчеплених зі статтю, наприклад колірної сліпоти, раннього облисіння і гемофілії у людини. Гемофілія - ​​зчеплений з підлогою рецесивна ознака, при якому порушується згортання крові. Ген, що детермінують цей процес, знаходиться в ділянці Х-хромосоми, що не має гомолога, і представлений двома алелями - домінантним нормальним і рецесивним мутантним.

Особини жіночої статі, гетерозиготних за рецесивів або за домінанту, називають носієм відповідного рецесивного гена. Вони фенотипічно нормальні, але половина їх гамет несе рецесивний ген. Незважаючи на наявність у батька нормального гена, сини матерів-носіїв з вірогідністю 50% будуть страждати на гемофілію.

Властивості людського генома: Мутабельний.

Мінливість організмів є одним з головних факторів еволюції. Вона служить основним джерелом для добору форм, найбільш пристосованих до умов існування.

Мінливість є складним процесом. Зазвичай біологи ділять її на спадкову і неспадкову. До спадкової мінливості відносять такі зміни ознак і властивостей організмів, які при статевому розмноженні не зникають, зберігаються в ряду поколінь. До неспадкової мінливості - модифікаціям, або флуктуацій, відносять зміни властивостей і ознак організму, які виникають в процесі його індивідуального розвитку під впливом факторів зовнішнього середовища, що склалася специфічним чином для кожного індивідуума, і при статевому розмноженні не зберігаються.

Спадкова мінливість являє собою зміну генотипу, ненаследственная - зміна фенотипу організму.

Термін «мутація» вперше був запропонований Гуго де Фріз у його класичній праці «Мутаційна теорія» (1901 - 1903). Мутацією він називав явище стрибкоподібного, перериваної зміни спадкової ознаки. Основні положення теорії Г. де Фріза до цих пір не втратили свого значення, і тому їх слід тут навести:

1. мутація виникає раптово, без всяких переходів;

2. нові форми цілком константних, тобто стійкі;

3. мутації на відміну від неспадкових змін (флуктуацій) не утворюють неперервних рядів, не групуються навколо середнього типу (моди). Мутації є якісними змінами;

4. мутації йдуть у різних напрямках, вони можуть бути як корисними, так і шкідливими;

5. виявлення мутацій залежить від кількості особин, проаналізованих для виявлення мутацій.

6. Одні й ті ж мутації можуть виникати повторно.

Проте Г. де Фриз допустив принципову помилку, протиставивши теорію мутацій теорії природного відбору. Він неправильно вважав, що мутації можуть відразу давати нові види, пристосовані до зовнішнього середовища, без участі природного відбору. Насправді мутації є лише джерелом спадкових змін, службовців матеріалом для природного або штучного відбору.

термін "ген" був вперше застосований для позначення спадково-обумовленого ознаки Іогансеном в 1911 р. Зв'язок між геном і білком, структура якого визначається структурою гена вперше була сформульована у вигляді гіпотези "1 ген - 1 фермент" Бідлом і Татум. Прямі докази того, що мутації гена людини викликають зміну в первинній структурі білків отримані в 1949 р. Полінгом при дослідженні спадкових гемоглобинопатий. Досліджую первинну структуру гемоглабина, виділеного з еритроцитів хворих з серповидно клітинної анемією Полінг показав, що рухливість аномального гемоглобіну в електричному полі (електрофорез) змінена в порівнянні з нормальною. Далі їм було встановлено, що цей ефект пов'язаний із заміною амінокислоти валіну на глютамінову кислоту. З цього відкриття почалася нова ера відкриттів в людській біохімічної генетики спадкових хвороб обміну. Вони викликаються мутаціями генів, які продукують білки з аномальною структурою, що призводить до зміни їх функцій.

Більшість організмів зберігають генетичну інформацію в ДНК - лінійному полімері, що складається з 4ех різних мономерних одиниць - дезоксирибонуклеотидів, які зчеплені один з одним в ланцюг фосфодіефірних зв'язками. Як було доведено Уотсоном і Криком, Типова молекула ДНК складається з 2-ох плінуклеотідних ланцюгів, кожна з яких містить від декількох тисяч до декількох мільйонів молекул. Кожний нуклеотид в одного ланцюга специфічно пов'язаний водневим зв'язком з нуклеотидом іншого ланцюга. Тільки 2 типу спарювання нуклеотидів знайдені в ДНК: дезоксіаденозінмонофосфат з тімідінмонофосфатом (А-Т пара) і дезоксігуанідінмонофосфат з дезоксицитидинмонофосфатом (Г-Ц пара). Таким чином послідовність нуклеотидів одного ланцюга точно визначає послідовність в іншій, і обидві ланцюга комплементарні одне за одним. Послідовність чотирьох нуклеотидів вздовж полинуклеотидной ланцюга варіює серед ДНК неспоріднених організмів і є молекулярної базою їх генетичного розбіжності. Оскільки більшість спадкових характеристик стабільно передається від батьків до потомства, послідовність нуклеотидів у ДНК повинна точно копіюватися при репродукції організму. Це має місце в обох ланцюгах. Послідовність нуклеотидів і звідси генетична інформація консервується в ході процесу реплікації. Так як кожен нуклеотид в дочірніх ланцюгах спарений специфічно з компліментарним нуклеотидом в батьківських або матричних ланцюгах до того, як відбудеться процес полімеризації. ДНК вищих організмів регулярно упаковано в структуру, яка називається хромосомами, що складаються з нуклеопротеїнових елементів (нуклеосом). Хромосоми відокремлені від всіх інших клітинних компонентів ядерної мембраною. Кожен з нуклеосомних елементів складається з чотирьох, іноді п'яти білкових субодиниць, званих гістонами, які утворюють стрижневу структуру, навколо якого "намотується" приблизно 140 пар нуклеотидів ДНК геному. Структура гістонів характеризується високою консервативністю у царстві еукаріотів. Двуспіральной модель ДНК визначає спосіб, шляхом якого гени можуть бути реплікувати для передачі потомства. Процес реплікації є складним, але концептуально простим. Дві нитки ДНК розділяються, і кожна копіюється серією ферментів, які вставляють компліментарні підстави навпроти кожного підстави на вихідній (батьківської) ланцюга ДНК. Таким чином дві ідентичні подвійні спіралі утворюються з однієї - в цьому полягає процес реплікації. ДНК "робить" РНК, цей процес називається транскрипцією, а РНК "робить" білок, цей процес називається трансляцією. Послідовність заснування в специфічному гені ультимативно диктує послідовність амінокислот у специфічному білку це колінеарність між молекулою ДНК і білком досягається за допомогою генетичного коду. Чотири типу основ ДНК зібрані в групи з трьох утворює триплет, кожен з яких утворює кодове слово, або кодон, який визначає включення однієї амінокислоти в структуру кодованого білка, таким способом визначається включення кожної з 20 амінокислот, які зустрічаються в білках. 64 різних триплетів існують для 20 амінокислот, що визначає властивості генетичного коду. Таким чином більшість амінокислот визначається більш ніж одним кодоном, але кожен кодон повністю специфічний.

Хоча в даний час питання про природу гена з'ясований не остаточно, тим не менш міцно встановлено ряд загальних закономірностей мутірованія гена. Мутації генів виникають у всіх класів і типів тварин, вищих і нижчих рослин, багатоклітинних і одноклітинних організмів, у бактерій і вірусів. Мутаційна мінливість як процес якісних стрибкоподібних змін є загальною для всіх органічних форм.

Властивості людського генома: Мінливість.

Мінливістю називають всю сукупність відмінностей за тією або іншою ознакою між організмами, які належать до однієї і тієї ж природної популяції чи виду. Вражаюча морфологічна різноманітність особин в межах будь-якого виду привернуло увагу Дарвіна і Уоллеса під час їх подорожей. Закономірний, передбачуваний характер передачі таких відмінностей у спадок послужив основою для досліджень Менделя. Дарвін встановив, що певні ознаки можуть розвиватися в результаті відбору, тоді як Мендель пояснив механізм, що забезпечує передачу з покоління в покоління ознак, за якими ведеться відбір.

Мендель описав, яким чином спадкові чинники визначають генотип організму, який у процесі розвитку виявляється в структурних, фізіологічних і біохімічних особливості фенотипу. Якщо фенотипическое прояв будь-якої ознаки обумовлено в кінцевому рахунку генами, контролюючими ця ознака, то на ступінь розвитку певних ознак може впливати середовище.

Вивчення фенотипічних відмінностей у будь-якій великій популяції показує, що існують дві форми мінливості - дискретна і безперервна. Для вивчення мінливості якого-небудь ознаки, наприклад зростання у людини, необхідно виміряти цю ознаку у великої кількості індивідуумів у досліджуваній популяції. Результати вимірювань представляють у вигляді гістограми, що відображає розподіл частот різних варіантів цієї ознаки в популяції. На рис. 4 представлені типові результати, одержувані при таких дослідженнях, і вони наочно демонструють різницю між дискретної і безперервного мінливістю.

Дискретна мінливість

Деякі ознаки в популяції представлені обмеженим числом варіантів. У цих випадках відмінності між особинами чітко виражені, а проміжні форми відсутні; до таких ознак належать, наприклад, групи крові у людини, довжина крил у дрозофіли, меланістичні і світла форми у березової п'ядуна (Biston betularia), довжина стовпчика у первоцвіту (Primula) і підлога у тварин і рослин. Ознаки, для яких характерна дискретна мінливість, звичайно контролюються одним або двома головними генами, у яких може бути два або декілька алелів, і зовнішні умови відносно мало впливають на їх фенотипическую експресію.

Оскільки дискретна мінливість обмежена деякими чітко вираженими ознаками, її називають також якісної мінливістю на відміну від кількісної, або безперервною, мінливості.

А Б

Малюнок 1. Гістограми, що відображають розподіл частот у разі переривчастої (А) і не переривчастої (Б) мінливості.

Безперервна мінливість

За багатьма ознаками в популяції спостерігається повний ряд переходів від однієї крайності до іншої без всяких розривів. Найбільш яскравими примерзла служать такі ознаки, як маса (вага), лінійні розміри, форма і забарвлення організму в цілому або окремих його частин. Частотний розподіл за ознакою, що проявляє безперервну мінливість, відповідає кривою нормального розподілу. Більшість членів популяції потрапляє в середню частину кривої, а на її кінцях, що відповідають двом крайніх значень даної ознаки, знаходиться зразкову однакове (дуже мале) число особин. Ознаки, для яких характерна безперервна мінливість, обумовлені спільним впливом багатьох генів (полигенов) та факторів середовища. Кожен з цих генів в окремо робить дуже невеликий вплив на фенотип, але спільно вони створюють значний ефект.

Вплив середовища

Головний фактор, що детермінує будь фенотипический ознака, - це генотип. Генотип організму визначається у момент запліднення, але ступінь подальшої експресії цього генетичного потенціалу в значній мірі залежить від зовнішніх факторів, що впливають на організм під час його розвитку. Так, наприклад, використаний Менделем сорт гороху з довгим стеблом зазвичай досягав висоти 180 см. Однак для цього йому необхідні були відповідні умови - освітлення, постачання водою і хороший грунт. При відсутності оптимальних умов (за наявності лімітуючих факторів) ген високого стебла не міг повною мірою виявити свою дію. Ефект взаємодії генотипу і факторів середовища продемонстрував датський генетик Йогансен. У ряді експериментів на карликовій квасолі він вибирав з кожного покоління самозапильних рослин найважчі і найлегші насіння і висаджував їх для отримання наступного покоління. Повторюючи ці експерименти протягом декількох років, він виявив, що в межах «важкої» або «легкої» селекційної лінії насіння мало відрізнялися за середній вазі, тоді як середня вага насіння з різних ліній сильно відрізнявся. Це дозволяє вважати, що на фенотипічні прояв ознаки впливають як спадковість, так і середовище. На підставі цих результатів можна визначити безперервну фенотипическую мінливість як «кумулятивний ефект варіюють факторів середовища, які впливають на варіабельний генотип». Крім того, ці результати показують, що ступінь успадкованого даної ознаки визначається в першу чергу генотипом. Що стосується розвитку таких суто людських якостей, як індивідуальність, темперамент і інтелект, то, судячи за наявними даними, вони залежать як від спадкових, так і від середовищних факторів, які, взаємодіючи в різному ступені у різних індивідуумів, впливають на остаточне вираз ознаки. Саме ці відмінності в тих і інших факторах створюють фенотипічні відмінності між індивідуумами. Ми поки ще не маємо дані, які твердо вказували б на те, що вплив будь-то з цих факторів завжди переважає, проте середа ніколи не може вивести фенотип за межі, детерміновані генотипом.

Джерела мінливості

Необхідно чітко уявляти собі, що взаємодія між дискретної і безперервного мінливістю і середовищем робить можливим існування двох організмів з ідентичним фенотипом. Механізм реплікації ДНК при мітозі настільки близький до досконалості, що можливості генетичної мінливості у організмів з безстатевим розмноженням дуже малі. Тому будь-яка видима мінливість у таких організмів майже напевно обумовлена ​​впливами зовнішнього середовища. Що ж до організмів, що розмножуються статевим шляхом, то у них є широкі можливості для виникнення генетичних відмінностей. Практично необмеженими джерелами генетичної мінливості служать два процеси, що відбуваються під час мейозу:

1. Реципрокні обмін генами між хромату-дамп гомологічних хромосом, який може відбуватися в профазі 1 мейозу. Він створює нові групи зчеплення, тобто служить важливим джерелом генетичної рекомбінації алелів.

2. Орієнтація пар гомологічних хромосом (бівалентів) в екваторіальній площині веретена в метафазі I мейозу визначає напрям, у якому кожен член пари буде переміщатися в анафазі I. Ця орієнтація носить випадковий характер. Під час метафази II пари хроматид знову-таки орієнтується випадковим чином, і цим визначається, до якого з двох протилежних полюсів попрямує та чи інша хромосома під час анафази II. Випадкова орієнтація і подальше незалежне розходження (сегрегація) хромосом роблять можливим велике число різних хромосомних комбінацій у гаметах; число це можна підрахувати.

Третє джерело мінливості при статевому розмноженні - це те, що злиття чоловічих і жіночих гамет, що веде до об'єднання двох гаплоїдних наборів хромосом в диплоидном ядрі зиготи, відбувається абсолютно випадковим чином (у всякому разі, в теорії); будь-яка чоловіча гамета потенційно здатна злитися з будь-якою жіночої гаметою.

Ці три джерела генетичної мінливості і забезпечують постійну «перетасовування» генів, що лежить в основі відбуваються весь час генетичних змін. Середовище надає вплив на весь ряд виходять таким чином фенотипів, і ті з них, які найкраще пристосовані до цієї середовищі, процвітають. Це веде до змін частот алелей і генотипів в популяції. Проте ці джерела мінливості не породжують великих змін в генотипі, які необхідні, відповідно до еволюційної теорії, для виникнення нових видів. Такі зміни виникають в результаті мутацій.

Спадкові хвороби (діагностика, профілактика, лікування)

Відоме загальне положення про єдність внутрішнього і зовнішнього в розвитку та існуванні нормального і хворого організмів не втрачає свого значення стосовно спадковим, що передається від батьків до дітей, хвороб, як би не здавалися такі хвороби заздалегідь детермірованним патологічними спадковими задатками. Однак це положення вимагає більш детального розбору, оскільки воно не настільки однозначно по відношенню до різних форм спадкових хвороб і в той же час застосовується в певній мірі дамі до таких форм патології, які здаються зумовленими тільки хвороботворними факторами зовнішнього середовища. Спадковість і середовище виявляються етіологічними чинниками або грають роль у патогенезі будь-якого захворювання людини, але частка їх участі при кожної хвороби своя, причому чим більше частка одного фактора, тим менше іншого. Всі форми патології з цієї точки зору можна розділити на чотири групи, між якими немає різких меж.

Першу групу складають власне спадкові хвороби, у яких етіологічну роль грає патологічний ген, роль середовища полягає в модифікації лише проявів захворювання. У цю групу входять моногенно обумовлені хвороби (такі як, наприклад, фенілкетонурія, гемофілія), а також хромосомні хвороби.

Друга група - це теж спадкові хвороби, зумовлені патологічною мутацією, однак для їх прояву необхідно специфічне вплив середовища. У деяких випадках таке "проявляє" дія середовища дуже наочно, і зі зникненням дії середовищного фактора клінічні прояви стають менш вираженими. Такі прояви недостатності гемоглобіну HbS у його гетерозиготних носіїв при зниженому парціальному тиску кисню. В інших випадках (наприклад, при подагрі) для прояву патологічного гена необхідно тривалий несприятливий вплив середовища (особливості харчування).

Третю групу складає переважну кількість поширених хвороб, особливо хвороб зрілого та похилого віку (гіпертонічна хвороба, виразкова хвороба шлунка, більшість злоякісних утворень та ін.) Основним етіологічним фактором у їх виникненні служить несприятливий вплив середовища, однак, реалізація дії чинника залежить від індивідуальної генетично детермінується схильності організму, у зв'язку з чим ці хвороби називають мультифакторіальних, або хворобами з спадковим нахилом. Необхідно відзначити, що різні хвороби з спадковим нахилом неоднакові за відносної ролі спадковості і середовища. Серед них можна було б виділити хвороби зі слабкою, помірною і високим ступенем спадкового нахилу.

Четверта група хвороб - це порівняно небагато форми патології, у виникненні яких виняткову роль відіграє фактор середовища. Зазвичай це екстремальний середовищної фактор, по відношенню до дії якого організм не має засобів захисту (травми, особливо небезпечні інфекції). Генетичні чинники в цьому випадку відіграють роль у перебігу хвороби, впливають на її результат.

Розглянемо більш докладно всі ці чотири групи.

До хромосомним хвороб відносять форми патології, які клінічно виражаються множинними вадами розвитку, а в якості генетичної основи мають відхилення від нормального вмісту в клітинах організму кількості хромосомного матеріалу, тобто обумовлені геномними або хромосомними мутаціями.

Більшість хромосомних хвороб є спорадичними, що виникають заново внаслідок геномної (хромосомної) мутації в гамете здорового батька або в перших поділках зиготи, а не успадкованими в поколіннях, що пов'язано з високою смертністю хворих в дорепродуктівном періоді. Фенотипическую основу хромосомних хвороб становлять порушення раннього ембріонального розвитку. Тому патологічні зміни складаються ще в пренатальному періоді розвитку організму і або обумовлюють загибель ембріона або плода, або створюють основну клінічну картину захворювання вже у новонародженого. Роль хромосомної патології в пренатальної загибелі ембріонів або плодів у людини велика. У середньому близько 40% діагностованих спонтанних абортів обумовлені хромосомним дисбалансом. Близько 6% всіх мертвонароджених мають хромосомні зміни. На 1000 живонароджених немовлят 3-4 мають хромосомні хвороби. Якщо всі випадки множинних вад розвитку серед новонароджених прийняти за 100%, то 35-40% складатимуть викликані порушенням стану хромосом.

Всі хромосомні хвороби за цією ознакою можна розділити на дві великі групи: викликані зміною числа хромосом при збереженні структури останніх (геномні мутації) і зумовлені зміною структури хромосоми (хромосомні мутації). У людини описано всі відомі види мутацій обох типів.

Чисельні порушення можуть полягати в зміні плоїдності хромосомного набору і у відхиленні числа хромосом від диплоїдного по кожній їх парі в бік зменшення (моносомія) або збільшення (полісемія). Геномні мутації за окремими хромосомами численні, вони становлять основну масу хромосомних хвороб. Повні моносомії спостерігаються по Х-хромосомі, приводячи до розвитку синдрому Шерешевского-Тернера.

Цей синдром розвивається при повній Х-моносомії, коли всі клітини або їх більшість мають хромосомний набір. До Клінічними проявами цього синдрому є відсутність у жінок звичайних вторинних статевих ознак, низький зріст, зближені соски, порушення скелета, безпліддя, різноманітні вади внутрішніх органів.

Найбільш повно вивчена трисомія по 21-ої хромосоми або, як її ще називають, хвороба Дауна. Ця аномалія, названа так по імені лікаря, вперше описав її в 1866 році, викликається не розбіжністю хромосом.

До числа її симптомів відносяться затримка розумового розвитку, знижена опірність хворобам, вроджені серцеві аномалії, короткий кремезне тулуб і товста шия, а також характерні складки шкіри над внутрішніми кутами очей, що створює зовнішню схожість з представниками монголоїдної раси. Синдром Дауна та інші подібні аномалії частіше зустрічаються у дітей, народжених немолодими жінками. Точна причина цього невідома, але, мабуть, вона якось пов'язана з віком яйцеклітин матері. Число Х-хромосом у індивіда може доходити до 5 із збереженням його життєздатності.

Структурні перебудови хромосом, якого б виду вони не були, викликають порушення розвитку організму внаслідок або нестачі частини матеріалу з даної хромосомі (часткова моносомія) або його надлишку (часткова трисомія).

Як приклад можна навести Х-полісомія при відсутності У-хромосоми. Такі організми мають хромосомний набір 47, XXX і хоча зовні жінки виглядають нормально і вони плідні, але у них відзначається розумова відсталість.

При синдромі Клайнфельтера (47, ХХУ) чоловік має деякі вторинними жіночими подовими ознаками, безплідний, яєчка слабо розвинені, волосся на обличчі мало, іноді розвиваються молочні залози, зазвичай низький рівень розумового розвитку.

При хромосомному наборі 47.ХУУ чоловіки мають високий ріст, різний рівень розумового розвитку, іноді мають психопатичними рисами або проявляють схильність до дрібних правопорушень.

Генні хвороби діляться на дві великі групи: хвороби з з'ясованим первинним біохімічним дефектом і хвороби з нез'ясованим первинним біохімічним дефектом. До першої групи належать спадкові хвороби обміну речовин, біосинтезу білка, ферментів.

Прикладом спадкових дефектів обміну вуглеводів є галактоземия. Одним із шляхів обміну моносахаридів в організмі є перетворення 0-галактози, яка надходить в організм з їжею (утворюється в кишечнику при ферментівном гідролізі харчової лактози), в 0 "глюкозу. Процес перетворення складається з кількох етапів і може перерватися при недостатності ферменту галактоео-1-фосфатуріділтрансфераеи. Найчастіше мутація веде до недостатньої активності ферменту (10-12% нормального рівня). Біохімічний патогенез хвороби включає накопичення галактози в різних тканинах і в крові, що веде до порушення використання глюкози в печінці, нирках і головному мозку. Галактоземія зустрічається серед новонароджених з частотою 1 на 35-150 тис. народжень. Захворювання розвивається після народження при вигодовуванні немовляти, оскільки з молоком надходить лактоза - джерело неметаболіруемой галактози. В результаті у дитини виникають блювота і пронос, що призводять до обезводнення організму, і поступовий розвиток розумової відсталості на тлі загальної дистрофії. Якщо за допомогою відповідної дієти, в якій передбачено повне виключення молочного цукру, дитина видужує, в подальшому з віком з'являється другий метаболічний шлях перетворення галактози в глюкозу - за участю ферменту уріділтрансфераеи.

Спадкові аміноацідопатіі (спадкові дефекти обміну амінокислот) складають найбільшу групу спадкових дефектів обміну. На початку 1985 року їх список налічував близько 60 різних нозологічних одиниць, і хоча кожна з них зустрічається рідко (1:20000 - 1:100000 новонароджених), у сумі вони становлять значну частину спадкових дефектів обміну.

Фенілкетонурія. Клінічно ця хвороба була вперше описана в 1934 році, проте лише через 19 років було встановлено, що цей спадковий дефект пов'язаний з недостатністю фенілаланін-4-гідроксілаеи. У нормі надлишок фенілаланіну, що надійшов з їжею і не використаного для синтезу білка, за допомогою зазначеного ферменту перетворюється в тирозин. У хворих фенілкетонурії ця амінокислота накопичується в крові. Підвищення рівня вмісту фенілаланіну саме по собі не небезпечно, але воно стимулює незвичайні реакції, в результаті яких в організмі накопичується кетопроізводние фенілаланіну. Вони і викликають пошкодження нервової тканини у новонароджених і розвиток розумової відсталості надалі. Тому якщо вчасно виявити наявність цієї хвороби і виключити з їжі фенілаланін, дитина буде розвиватися нормально. Існує кілька методів діагностики фенілкетонурії. Найбільшого поширення набули мікробіологічні тести.

Вітаміни виконують роль кофакторів, простетических груп, багатьох ферментів. Недостатнє надходження його з їжею різко знижує активність відповідних обмінних процесів. Виникаючі при цьому захворювання називають авітамінозом і легко лікують за допомогою введення в організм відсутніх вітамінів. Однак існують вітамінонезавісімие авітамінози, при яких такі заходи не надають ефекту. Причини таких захворювань, а вони, як правило, є спадковими, були розкриті після ретельного вивчення метаболізму вітамінів. Перш ніж виступити в якості коферменту, вітамін спеціальними транспортними білками повинен бути витягнутий з кишечника і переправлений у кров'яне русло. Там він піддається ферментативної модифікації і тільки потім може зв'язатися з апоферментом (якщо його структура не змінена), перетворивши його в активний фермент. Кожен з генів, що кодують білки, відповідальні за ці перетворення, може бути інактивована відповідної мутацією. Ці генетичні порушення породжують захворювання, для лікування яких необхідно вводити в організм готові коферменти. Розробка методів лікування повинна базуватися на точному знанні шляхів метаболізму цього вітаміну. Найважча ситуація виникає при ураженні апофермента. Зараз немає ефективних способів, що дозволяють впоратися з такою патологією.

Прикладом спадкових дефектів циркулюючих білків є серповидно-клітинна анемія. Білкова частина будь-яких гемоглобінів (НЬ) людини складається з двох ланцюгів глобіну, причому кожен побудований з двох поліпептидних ланцюгів. Гемоглобін людини побудований з двох альфа-і двох бетацепей. При серпоподібно-клітинної анемії валін в бета-положенні замінюється на глуталіновую кислоту. Ця заміна обумовлює знижену розчинність гемоглобіну. Гетерозиготні носії НЬS в звичайних умовах клінічно здорові, тому що в крові міститься і нормальний HbA; аномалія починає проявляти себе лише в умовах зниженого тиску (у горах). У гомозигот з ранніх років розвивається характерна картина хронічної анемії з розладами кровообігу і тромбозами. Гемоглобін HbS часто виявляється у населення регіонів, де поширена малярія, так як він є нечутливим до плазмодія.

Прикладом спадкової хвороби з нез'ясованим первинним біохімічним дефектом є ахондроплазія. Вона являє собою приклад спадкової хвороби з твердо встановленим домінантним типом успадкування. Проте через різко зниженою здібності хворих мати потомство практично в 80-95% випадків це захворювання пов'язане з новими виникають мутаціями.

Ахондроплаеія - одна із спадкових хвороб кісткової системи клінічна картина її обумовлена ​​аномальним ростом і розвитком хрящової тканини, головним чином в епіфізах трубчастих кісток і основи черепа. Про біохімічної природі цієї хвороби нічого не відомо, якщо не вважати відомостей про різні відхилення в активності ряду ферментів, значення яких залишається поки нез'ясованим.

Патологія зростання вказаних кісток визначає характерну клінічну картину, повністю вирешенную у хворих в статевозрілому віці: 1) низький ріст (зазвичай до 120 см) при збереженні нормальної довжини тулуба; 2) макроцефалія, горбиста мозкова частина черепа і характерне обличчя; 3) різке вкорочення верхніх і нижніх кінцівок, особливо за рахунок стегнової і плечової кістки, з їх деформацією і потовщенням.

До мультифакторіальних, або хвороб зі спадковим нахилом відноситься шизофренія. Вона займає серед ендогенних функціональних психозів провідне місце за частотою (більше 1%). Сімейний характер захворюваності на шизофренію і участь спадкових факторів в її етіології давно не викликає сумнівів, однак, як і для інших хвороб з спадковим нахилом, генетична природа схильності залишається до кінця не розшифрованої. В останні роки генетичні закономірності шизофренії активно вивчалися радянськими дослідниками під керівництвом М. Є. Вартаняна, і ці дослідження тривають і понині.

Як уже підкреслювалося, у міру розвитку медицини спадкові захворювання становлять все більшу частку в загальній патології людини. Більшість спадкових хвороб має хронічний перебіг, внаслідок чого повторна обертаність таких хворих висока. У той же час, як показує аналіз контингенту хворих, спадкові форми діагностуються не завжди навіть в клінічних умовах. Певною мірою це зрозуміло, оскільки діагностика спадкової патології - це дуже складний і трудомісткий процес.

Труднощі діагностики зумовлені насамперед тим, що нозологічні форми спадкових хвороб дуже різноманітні (близько 2000) і кожна з них характеризується великою різноманітністю клінічної картини. Так, у групі нервових хвороб відомо понад 200 спадкових форм, а в дерматології їх понад 250. Деякі форми зустрічаються вкрай рідко, і лікар у своїй практиці може не зустрітися з ними. Тому він повинен знати основні принципи, які допоможуть йому запідозрити нечасто зустрічаються спадкові захворювання, а після додаткових консультацій та обстежень поставити точний діагноз.

Діагностика спадкових хвороб грунтується на даних клінічного, інструментального і спеціального генетичного обстеження.

При загальному клінічному обстеженні будь-якого хворого постановка діагнозу повинна завершитися одним з трьох висновків:

1. чітко поставлено діагноз неспадкової захворювання;

2. чітко поставлено діагноз спадкового захворювання;

3. є підозра, що основна або супутня хвороба є спадковою.

Перші два висновки складають переважну частину при обстеженні хворих. Третє ув'язнення, як правило, вимагає застосування спеціальних додаткових методів обстеження, які визначаються лікарем-генетиком.

Повного клінічного обстеження, включаючи параклінічне, зазвичай достатньо для діагностики такого спадкового захворювання, як ахондроплаеія.

У тих випадках, коли діагноз хворому не поставлений і необхідно уточнити його, особливо при підозрі на спадкову патологію, використовують такі спеціальні методи:

1. Детальний клініко-генеалогічне обстеження проводиться у всіх випадках, коли при первинному клінічному огляді виникає підозра на спадкове захворювання. Тут слід підкреслити, що мова йде про докладному обстеженні членів сім'ї. Це обстеження закінчується генетичним аналізом його результатів.

2. Цитогенетичне дослідження може проводитися у батьків, іноді в інших родичів і плоду. Хромосомний набір вивчається при підозрі на хромосомну хвороба для уточнення діагнозу. Велику роль цитогенетичного аналізу становить пренатальна діагностика.

3. Біохімічні методи широко застосовуються в тих випадках, коли є підозра на спадкові хвороби обміну речовин, на ті форми спадкових хвороб, при яких точно встановлені дефект первинного генного продукту або патогенетична ланка розвитку захворювання.

4. Імуногенетичні методи застосовують для обстеження пацієнтів і їх родичів при підозрі на іммунодефецітние захворювання, при підозрі на антигенну несумісність матері і плода, при встановленні істинного батьківства у випадках медико-генетичного консультування або для визначення спадкового нахилу до хвороб.

5. Цитологічні методи застосовуються для діагностики поки ще невеликої групи спадкових хвороб, хоча можливості їх достатньо великі. Клітини від хворих можна досліджувати безпосередньо або після культивування цитохімічними, радіоавтографіческімі та іншими методами.

6. Метод зчеплення генів застосовується в тих випадках, коли в родоводі є випадок захворювання і треба вирішити питання, успадкував пацієнт мутантний ген. Це необхідно знати у випадках стертою картини захворювання або пізнього його прояви.

Тривалий час діагноз спадкової хвороби залишався як вирок приреченості хворому і його родині. Незважаючи на успішну розшифровку формальної генетики багатьох спадкових захворювань, лікування їх залишалося лише симптоматичним. Вперше С. М. Давиденков ще в 30-х роках вказав на помилковість точки зору про невиліковність спадкових хвороб. Він виходить з визнання ролі факторів зовнішнього середовища в прояві спадкової патології. Однак відсутність відомостей про патогенетичні механізми розвитку захворювань в той період обмежувало можливості розробки методів, і всі спроби, не дивлячись на правильні теоретичні установки, залишалися тривалий час емпіричними. В даний час завдяки успіхам генетики в цілому (всіх її розділів) і суттєвого прогресу теоретичної та клінічної медицини можна стверджувати, що вже багато спадкові хвороби успішно лікуються. Загальні підходи до лікування спадкових хвороб залишаються тими ж, що й підходи до лікування хвороб іншого походження. Тут можна виділити три підходи: симптоматичне, патогенической, етіологічне.

Симптоматичне лікування застосовують при всіх спадкових хворобах, навіть і там, де є методи патогенической терапії. Для багатьох форм патології симптоматичне лікування є єдиним.

Лікарська симптоматична терапія - найбільш часто використовуваний прийом, різноманітний в залежності від форм спадкових хвороб: застосування анальгіну при спадкових формах мігрені, специфічних транквілізаторів при психічних захворюваннях, пілокарпіну при глаукомі, спеціальних мазей при шкірних хворобах і т. д. Успіхи цього розділу терапії пов'язані з прогресом фармакології, забезпечує все більш широкий вибір ліків. Про іншого боку, розшифровка патогенезу кожної хвороби дозволяє зрозуміти причину виникнення симптомів, а на цій основі лікарська корекція симптомів стає тоншою. Як приклад можна навести симптоматичне лікування муковісцидозу.

Коли було з'ясовано, що при муковісцідоее утворюється дуже густий слиз в протоках ендокринних залоз бронхів, то для полегшення стану таким хворим стали призначати речовини, що розріджують слиз (муколітичні речовини).

Хірургічне симптоматичне лікування займає значне місце в лікуванні спадкової патології, особливо виражається у вигляді вроджених вад розвитку або системних уражень скелета. Так, наприклад, переливання крові при таласемія, пластичні операції при незарощенні верхньої губи, видалення катаракти - все це приклади симптоматичного лікування.

У загальній формі види хірургічної допомоги хворим зі спадковою патологією можуть бути трьох видів: видалення (пухлини та ін); корекція (незарощення верхньої губи, вроджені вади серця тощо); трансплантація (комбінована імунна недостатність та ін.)

У деяких випадках хірургічна допомога виходить за рамки симптоматичного лікування, наближаючись за своїм характером до патогенетическому.

Багато видів фізичних методів лікування (теплолікування, різні види електротерапії та ін) застосовуються при спадкових захворюваннях нервової системи, спадкових хворобах обміну речовин, захворюваннях скелета. До симптоматичному лікуванню можна віднести і рентгенорадіологічного опромінення при спадково обумовлених пухлинах до і після хірургічного втручання.

Можливості симптоматичного лікування для багатьох хвороб ще далеко не вичерпані, особливо в області лікарської, дієтичної і хірургічної допомоги.

Лікування багатьох хвороб за принципом втручання в патогенез хвороб завжди ефективніше симптоматичного. Проте слід розуміти, що жоден з існуючих нині методів не усуває причину захворювання, так як не відновлює структуру пошкодженого генів. Дія кожного з них триває порівняно короткий час, тому лікування повинно бути безперервним. Крім того, доводитися визнати обмеженість можливостей сучасної медицини: ще багато спадкові хвороби не піддаються ефективному купированию. Особливі надії у зв'язку з цим покладають на використання методів генної інженерії для введення нормальних, незмінених генів у клітини хворої людини. Таким шляхом можна буде домогтися кардинального лікування даного хворого, але, проте це справа майбутнього.

В даний час існують наступні основні напрямки терапії спадкових хвороб.

1. Повне або часткове усунення з їжі субстрату або попередника субстрату блокованої метаболічної реакції. Цей прийом використовується у випадках, коли надмірне накопичення субстрату надає токсичну дію на організм. Іноді (особливо коли субстрат не є життєвонеобхідні і може синтезуватися в достатній кількості обхідними шляхами) така дієтотерапія надає дуже хороший ефект. Типовий приклад - галактоземія. Дещо складніше справа йде при фенілкетонурії. Фенілаланін - незамінна амінокислота, тому її не можна повністю виключати з їжі, а треба індивідуально підбирати для хворого мінімально необхідну дозу фенілаланіну.

2. Заповнення кофакторів ззовні з метою підвищення активності ферменту. Частіше за все мова йде про вітаміни. Додаткове їх введення хворому із спадковою патологією дає позитивний ефект, коли мутація порушує здатність ферменту з'єднуватися з активованою формою вітаміну при вітамінчувствітельних спадкових авітамінозах.

3. Нейтралізація і усунення екскреції токсичних продуктів, що накопичуються в разі блокування їх подальшого метаболізму. До числа таких продуктів відноситься, наприклад, мідь при хворобі Вільсона-Коновалова. Для нейтралізації міді хворому вводять пеніциламін.

4. Штучне введення в організм хворого продукту блокованої в нього реакції. Наприклад, прийом цітіділовой кислоти при оротоацідуріі (захворювання, при якому страждає синтез піримідинів) усуває явища мегалобластической анемії.

5. Вплив на "зіпсовані" молекули. Цей метод застосовується для лікування серповидно-клітинної анемії і спрямований на зменшення ймовірності утворення кристалів гемоглобіну 3. Ацетилсаліцилова кислота підсилює ацетилювання HbS і таким шляхом знижує його гідрофобність, що обумовлює агрегацію цього білка.

6. Введення відсутнього гормону або ферменту. Спочатку цей метод був розроблений і до цих пір успішно застосовується для лікування цукрового діабету введенням в організм хворого інсуліну. Пізніше для подібних цілей стали застосовувати інші гормони. Використання замісної ферментотерапии, однак, незважаючи на всю її привабливість, наштовхується на ряд труднощів: 1) далеко не у всіх випадках є спосіб доставити фермент в потрібні клітини, і одночасно захистити його від деградації; 2) якщо синтез власного ферменту повністю пригнічений, екзогенний фермент при тривалому веденні інактивується імунною системою хворого; 3) отримання та очищення достатньої кількості ферментів часто саме по собі є складним завданням.

7. Блокування патологічної активності ферментів за допомогою специфічних інгібіторів або конкурентне гальмування аналогами субстратів даного ферменту. Цей метод лікування застосовується при надмірній активації систем згортання крові, фібринолізу, а також при звільненні зі зруйнованих клітин лізосомальних ферментів.

Зіставлення молекулярних механізмів, слабости при спадкових захворюваннях, з використовуваними для їх лікування терапевтичними методами показує, що ще далеко не всі основні симптоми генетично обумовлених хвороб людини в даний час можуть бути усунені. Можна сподіватися, що подальше вивчення молекулярних процесів, що лежать в основі спадкових захворювань, в майбутньому призведе до значного розширення арсеналу методів лікування.

Незважаючи на успіхи симптоматичного та патогенетичного лікування спадкових хвороб, питання про можливість їх етіологічного лікування не знімається. І чим більше буде прогрес теоретичної біології, тим частіше буде підніматися питання про радикальне, тобто етіологічному, лікуванні спадкових хвороб.

Етіологічне лікування будь-яких спадкових хвороб є найбільш оптимальним, оскільки воно усуває першопричину захворювання і повністю виліковує його. Проте усунення причини спадкового захворювання означає таке серйозне "маневрування" з генетичною інформацією в живому організмі людини, як "включення" нормального гена (або підсадку його), "вимкнення" мутантного гена, зворотній мутація патологічного алеля. Ці завдання досить важкі навіть для маніпулювання з прокариотами. До того ж, щоб провести етіологічне лікування будь-якого спадкового захворювання, треба змінити структуру ДНК не в одній клітці, а в усіх функціонуючих клітинах (і тільки функціонуючих!). Перш за все, для цього потрібно знати, яке зміна в ДНК відбулося при мутації, тобто спадкова хвороба повинна бути записана в хімічних формулах. Складнощі цього завдання очевидні, хоча методи для їх вирішення вже є в даний час.

Принципова схема для етіологічного лікування спадкових захворювань як би складена. Наприклад, при спадкових хворобах, що супроводжуються відсутністю активності ферменту (альбінізм, фенілкетонурія), необхідно синтезувати даний ген і ввести його в клітини функціонуючого органу. Вибір способів синтезу гена і його доставки у відповідні клітини широкий, і вони будуть поповнюватися з прогресом медицини і біології. Разом з тим необхідно відзначити важливість дотримання великої обережності при застосуванні методів (саме при застосуванні, а не при розробці?) Генетичної інженерії для лікування спадкових хвороб, навіть якщо будуть зроблені рішучі прориви в синтезі відповідних генів і способи їх доставки в клітини-мішені. Генетика людини ще не має в своєму розпорядженні достатніх відомостей про всі особливості функціонування генетичного апарату людини. Поки ще невідомо, як він буде працювати після введення додаткової генетичної інформації. Є ще й інші невирішені питання, які не дозволяють припускати "швидке застосування методів етіологічного лікування спадкових хвороб.

Профілактика спадкової патології в цілому, безсумнівно, є найважливішим розділом сучасної медицини та організації охорони здоров'я. Мова при цьому йде не просто про запобігання, як правило, важкого захворювання у конкретного індивіда, а й у всіх його наступних поколіннях. Саме через цю особливість спадкової патології, що зберігається з покоління в покоління, у минулому вже не раз пропонувалися методи профілактики, які мають у своїй основі євгенічні підходи в одних випадках більш гуманні, в інших - менше. Тільки прогрес медичної генетики принципово змінив підходи до профілактики спадкової патології; пройдено шлях від пропозицій стерилізації подружжя або категоричних рекомендацій утримання від дітонародження до пренатальної діагностики, профілактичного лікування (лікування здорових носіїв патологічних генів, який попереджає розвиток хвороби) і індивідуально адаптивної середовища для носіїв патологічних генів.

Спадкові хвороби обміну.

Одним з проявів безпрецедентного прориву в накопиченні медико-генетичної інформації у другій половині XX ст. стало відкриття великої кількості нових спадкових хвороб обміну (НБО) з приблизною швидкістю 100 нових одиниць в 10 років. Швидкість їх відкриття, виражена генетична гетерогенність, клінічний поліморфізм, низька частота більшості з них надзвичайно ускладнюють утилізацію цієї інформації клініцистами в їх діагностичної практиці, клінічні прояви НБО настільки різноманітні, що немає такої медичної спеціалізації, яка б не мала справи зі своїм специфічним спектром НБО. Тим часом у вітчизняній медицині не є на сьогоднішній день сучасного керівництва з цього обширного класу захворювань, НБО є не тільки захворюваннями (переважно дуже важкими), які вимагають вирішення всього комплексу медичних проблем - діагностики, лікування, профілактики. Вони є також унікальними біологічними моделями природних помилок метаболізму, які є безцінним інструментом пізнання найскладнішого метаболізму людини в нормі. Саме на цих моделях в останні десятиліття була з'ясована роль - як фізіологічна, так і патологічна - величезного числа метаболітів, встановлена ​​множинна зв'язок метаболічних шляхів один з одним, розшифровані або уточнені багато метаболічні шляхи.

Згідно сучасним концепціям медичної генетики до спадкових хвороб обміну речовин людини (синонім - "молекулярні хвороби") відносять великий клас моногенно наследующихся захворювань, обумовлених мутаціями структурних генів, під контролем яких здійснюється синтез білків, що виконують різні функції: структурні, транспортні, ферментного каталізу, імунної захисту. Виходячи з того, що до 1988 року було відомо близько 4500 моногенних хвороб людини (каталог Маккьюсик), а первинний біохімічний дефект для першої НБО (метгемоглобінемія) був розшифрований тільки в 1946 року і в 1952 році - для другої (недостатність глюкозо-6-фосфатази при хворобі Гірке) очевидно, що дослідження НБО є бурхливо розвивається гілкою сучасної медичної генетики. На організменному рівні досліджень НБО об'єктом вивчення є клініко-біохімічний фенотип хворого, на клітинному - мутантні білки, на молекулярному - мутантні гени.

Дослідження еволюції і поліморфізму на молекулярному рівні протягом останніх 20 років показали, що мутації в популяціях можуть накопичуватися, якщо їх селективні недоліки невеликі, у порівнянні з частотою мутації.

На частоту і спектр мутантних алелей по кожному гену в популяціях впливають такі чинники: частота мутацій, природний відбір, генний дрейф, міграції. По першому з цих факторів міжпопуляційних відмінностей не виявлено і важко припустити їх існування. Що ж стосується решти трьох чинників, то їхній вплив на генофонд різних популяцій вкрай нерівномірно. Існування географічних, мовних, родових, національних та інших бар'єрів сприяло підрозділами населення земної кулі і формування регіональних особливостей вантажу спадкової патології, що позначилися на частоті та спектрі НБО. Для тих НБО. чия поширеність оцінена за допомогою достатньо достовірних методів, показано, що НБО характеризуються вираженою нерівномірністю їхнього етнічного розповсюдження, що проявляється і на генному і на алельному рівні. Слід підкреслити, що в даний час поширеність більшості НБО або не оцінена, або оцінена приблизно. Це пояснюється рядом причин: властивостями НБО. ускладнюють їх клінічну діагностику, відсутністю або дорожнечею методичних підходів і організаційними труднощами, Розроблено ряд організаційно-методичних підходів до оцінки поширеності НБО, які можуть бути поділені на непрямі і прямі.

Точні оцінки поширеності НБО (прямі) були отримані за допомогою масового скринінгу, масовий скринінг новонароджених дозволив точно визначити частоту фенілкетонурії, адреногенитального синдрому (21-гідроксилазних недостатності), галактоземії. ряду аміноацідопатій та ін у великому числі регіонів світу переважно з європеоїдну населенням (виняток становить Японія). Іншим підходом до оцінки-поширеності НБО є програми проспективного скринінгу (різновид масового) на виявлення біохімічними методами гетерозиготних носіїв деяких некурабельних летальних чи сублетальних НБО. поширених з високою частотою в ряді популяцій. Таким чином була оцінена частота хвороби Тея-Сакса в євреїв-ашкеназі в багатьох країнах світу і низки гемоглобинопатий в країнах середземноморського регіону і вихідців з них в Англії та США. У ряді країн зразки капілярної крові новонароджених, отримані для масового скринінгу, використовувалися для оцінки частот НБО, на які масовий скринінг не заснований. Зіставлення частот між популяціями, між регіонами однієї популяції і між популяціями однієї раси виявило велику різницю у розподілі частот мутантних генів. Своєрідність генетико-автоматичних процесів та особливості історичного розвитку окремих популяцій, мабуть, пояснюють це цікаве явище. У літературі були зроблені спроби пояснити знижуються градієнт частот фенілкетонурії в країнах Сівши. Європи - від Ірландії до Фінляндії-кельтським походженням мутантного алеля і зв'язати його поширення з набігами вікінгів.

Летальні гени

Відомі випадки, коли один ген може впливати на кілька ознак, в тому числі на життєздатність. У людини та інших ссавців певний рецесивний ген викликає утворення внутрішніх спайок легенів, що призводить до смерті при народженні. Іншим прикладом служить ген, який впливає на формування хряща і викликає вроджені каліцтва, що ведуть до смерті плоду або новонародженого.

У курей, гомозиготних по аллелю, що викликає «курчавість» пір'я, неповний розвиток пір'я тягне за собою кілька фенотипічних ефектів. У таких курей теплоізоляція недостатня, і вони страждають від охолодження. Для компенсації втрати тепла у них з'являється ряд структурних і фізіологічних адаптацій, але ці адаптації малоеффектни і серед таких курей висока смертність.

Вплив летального гена ясно видно на прикладі успадкування забарвлення шерсті у мишей. У диких мишей шерсть зазвичай сіра, типу агути; але в деяких мишей шерсть жовта. При схрещуваннях між жовтими мишами в потомстві виходять як жовті миші, так і агути щодо 2:1. Єдине можливе пояснення таких результатів полягає в тому, що жовте забарвлення шерсті домінує над агути і що всі жовті миші гетерозиготності. Атипове Менделя ставлення пояснюється загибеллю гомозиготних жовтих мишей до народження. При розтині вагітних жовтих мишей, схрещених з жовтими ж мишами, в їх матках були виявлені мертві жовті мишенята. Якщо ж схрещувалися жовті миші і агути, то в матках вагітних самок не виявлялося мертвих жовтих мишенят, оскільки при такому схрещуванні не може бути потомства, гомозиготного по гену жовтої вовни.

Медико-генетичне консультування.

Найбільш поширеним і ефективним підходом до профілактики спадкових хвороб є медико-генетична консультація. З точки зору організації охорони здоров'я медико-генетичне консультування - один із видів спеціалізованої медичної допомоги. Суть консультування полягає в наступному: 1) визначення прогнозу народження дитини зі спадковою хворобою; 2) пояснення ймовірності цієї події консультирующимся; 3) допомога сім'ї у прийнятті рішення.

При високу ймовірність народження хворої дитини правильними з профілактичної точки зору можуть бути дві рекомендації: або припинення дітородіння, або пренатальна діагностика, якщо вона можлива при даній нозологічної формі.

Перший кабінет з медико-генетичному консультуванню був організований в 1941 році Дж. Нілом в Мічиганському університеті (США). Більше того, ще наприкінці 50-х років найбільший радянський генетик і невропатолог С. До Давиденков організував медико-генетичну консультацію при Інституті нервово-психіатричної профілактики в Москві. В даний час в усьому світі налічується близько тисячі генетичних консультацій, в Росії їх 80.

Основна причина, яка змушує людей звертатися до лікаря-генетика, - це бажання дізнатися прогноз едоровья майбутнього потомства щодо спадкової патології. Як правило, в консультацію звертаються сім'ї, де є дитина з спадковим або вродженим захворюванням (ретроспективне консультування) або його поява передбачається (проспективне консультування) у зв'язку з наявністю спадкових захворювань у родичів, кровноспоріднених шлюбом, віком батьків (старше 35-40 років), опроміненням та з інших причин.

Ефективність консультації як лікарського висновку залежить в основному від трьох чинників: точності діагнозу, точності розрахунку генетичного ризику і рівня розуміння генетичного укладання консультирующимися. По суті це три етапи консультування.

Перший етап консультування завжди починається з уточнення діагнозу спадкового захворювання. Точний діагноз є необхідною передумовою будь-якої консультації. Він залежить від старанності клінічного і генеалогічного дослідження, від знання новітніх даних по спадкової патології, від проведення спеціальних досліджень (цитогенических, біохімічних, електрофізіологічних, зчеплення генів і т.д.).

Генеалогічне дослідження є одним з основних методів в практиці медико-генетичного консультування. Всі дослідження обов'язково підтверджуються документацією. Інформацію отримують не менше ніж від трьох поколінь родичів по висхідній і бокової лінії, причому дані повинні бути отримані про всіх членів сім'ї, включаючи і рано померлих.

У результаті генеалогічного дослідження може виникнути необхідність спрямування об'єкта або його родичів на додаткове клінічне обстеження з метою уточнення діагнозу.

Необхідність постійного знайомства з новою літературою по спадкової патології і генетики продиктована діагностичними потребами (щорічно відкриваються по кілька сотень нових генетичних варіацій, в тому числі аномалій) і профілактичними з метою вибору найбільш сучасних методів пренатальної діагностики чи лікування.

Цитогенетичне дослідження застосовується менш ніж у половині консультованих випадках. Це пов'язано з оцінкою прогнозу потомства при встановленому діагнозі хромосомного захворювання та з уточненням діагнозу в неясних випадках при вроджених вадах розвитку.

Біохімічні, імунологічні та інші клінічні методи не є специфічними для генетичної консультації, але застосовуються так само широко, як і при діагностиці неспадкових захворювань.

Другий етап консультування - визначення прогнозу потомства. Генетичний ризик визначається двома способами: 1) шляхом теоретичних розрахунків, заснованих на генетичних закономірності з використанням методів генетичного аналізу та варіаційної статистики; 2) за допомогою емпіричних даних для мультифакторіальних і хромосомних хвороб, а також для захворювань з незрозумілим механізмом генетичної детермінації. У деяких випадках обидва принципи комбінуються, тобто в емпіричні дані вносяться теоретичні поправки. Сутність генетичного прогнозу полягає в оцінці ймовірності появи спадкової патології у майбутніх або вже народжених дітей. Консультування з прогнозом потомства, як зазначалося вище, буває двох видів: проспективне і ретроспективне.

Проспективне консультування - це найбільш ефективний вид профілактики спадкових хвороб, коли ризик народження хворої дитини визначається ще до настання вагітності або в ранні її строки. Найчастіше такі консультації проводяться в наступних випадках: при наявності кровного споріднення подружжя; коли по лінії чоловіка або дружини мали місце випадки спадкової патології; при дії шкідливих середовищних факторів на кого-небудь з подружжя незадовго до настання вагітності або в перші тижні її (лікувальне чи діагностичне опромінення, важкі інфекції та ІН.)

ретроспективне консультування - це консультування після народження хворої дитини в сім'ї щодо здоров'я майбутніх дітей. Це найбільш часті причини звернення в консультації.

Методично визначення прогнозу потомства при захворюваннях з різним типом успадкування розрізняється. Якщо для моногенних (менделирующих) хвороб теоретичні основи оцінки генетичного ризику досить чітко розроблені, то для полігенних захворювань, а тим паче мультифакторіальних, консультування часто грунтується на чистому емпіризмі, відбиває недостатню генетичну вивченість даної патології.

При менделируюших захворюваннях завдання в основному зводиться до лабораторної ідентифікації або ймовірнісної оцінки у консультирующихся певного дискретного генотипу, що лежить в основі захворювання.

При неменделируюших захворюваннях нині неможливо виділення специфічних і дискретних патологічних генотипів, що обумовлюють розвиток захворювання, оскільки в його формуванні можуть брати участь багато генетичних і середовищних факторів, неспецифічних за своїми ефектів, тобто один і той же ефект (хвороба) може бути викликаний різними генами і / або факторами зовнішнього середовища. Це і створює численні труднощі при генетичному аналізі неменделируюших ознак і хвороб.

Третій етап консультування є заключним. Після встановлення в об'єкта, обстеження родичів, рішення генетичної задачі по визначенню генетичного ризику лікар-генетик пояснює сім'ї в доступній формі сенс генетичного ризику чи сутність пренатальної діагностики і допомагає їй у прийнятті рішення.

Прийнято вважати специфічний генетичний ризик до 5% низьким, до 10% - підвищеним у легкого ступеня, до 20% - середнім і вище 20% - високим. Можна знехтувати ризиком, що не виходять за межі підвищеного у легкому ступені, і не вважати його протипоказанням до подальшого дітородіння. Лише генетичний ризик середнього ступеня розцінюється як протипоказання до зачаття або як показання до переривання вже наявної вагітності, якщо сім'я не хоче піддаватися ризику.

Із соціальної точки зору метою генетичного консультування в цілому є зменшення частоти патологічних генів в популяціях людини, а метою конкретної консультації - допомога сім'ї у вирішенні питання про можливість дітородіння. При широкому впровадженні генетичного консультування може бути досягнуто деяке зменшення частоти спадкових хвороб, а також смертності, особливо дитячої. Однак зменшення частоти важких домінантних захворювань у популяціях в результаті медико-генетичного консультування буде істотним, оскільки 80-90% з них становлять нові мутації.

Ефективність медико-генетичного консультування залежить від ступеня розуміння консультирующихся інформації, яку вони отримали. Вона залежить також від характеру юридичних законів у країні, які до переривання вагітності, соціальному забезпеченню хворих і т. д.

Генетичний моніторинг.

Забруднення природного середовища шкідливими відходами виробництва, продуктами неповного згоряння, отрутохімікатами та іншими мутагенами, підвищення фону іонізуючої радіації, викликаного випробуваннями атомної зброї, безконтрольним використанням хімічних та радіоактивних речовин в енергетиці, промисловості, сільському господарстві - все це веде до значного збільшення генетичних порушень.

Генетичний вантаж, що припускає собою ці генетичні порушення, що підривають спадкове здоров'я населення, зростає. Так було в СРСР із вісімдесятого року народжувалося 200 000 дітей із серйозними генетичними дефектами та близько 30 000 мертвих. Близько 25% вагітностей не донашивается по генетичних причин. На даний час у 10% усього населення існує порушення психіки. Збільшується також кількість онкологічних захворювань. І при цьому, в більшості випадків, хвороби пов'язані із забрудненням навколишнього середовища. За даними ВООЗ 80% хвороб викликано станом екологічної напруги. Тому проблеми генетики, екології та адаптації людини стають особливо гострими.

Найбільш доцільним на даний момент для вирішення проблем екології людини є використання моніторингу навколишнього середовища і соціально-трудовий потенціал людей. Мета моніторингу полягає у виявленні фізичного, хімічного, біологічного забруднення навколишнього середовища. Моніторинг навколишнього середовища проводиться на основі оцінки структур здоров'я населення в різних територіально-виробничих комплексах. При цьому не можна вважати отримані статистичні дані абсолютно точними, так як вони можуть констатувати лише зростання захворювань. Заважає також і відсутність чітких критеріїв здоров'я та ефективних засобів його оцінки. Безсумнівно, моніторинг навколишнього середовища, а також інші методи вирішення екологічних проблем так чи інакше зачіпають генетику. А між тим, генетичне забруднення нашої планети небезпечніше від інших. Стає необхідним прогнозування змін росту захворювань. Тому особливе значення має генетичний моніторинг, що дозволяє проводити контроль за мутаційним процесом у людини, виявляти і запобігати всю можливість генетичної небезпеки, пов'язаний з ще невиявленими мутагенами.

На даний момент, однак, дослідження мутацій важко здійсненні.

Виниклі труднощі дослідження мутацій перш за все пов'язані з проблемою виявлення в організмі людини. Так, наприклад, справа з реєстрацією рецесивною аномалії, так як такий мутантний ген проявляється у організмі гомозиготному стані, для досягнення якого потрібно кілька днів. Значно простіше справа з реєстрацією домінантних генних та хромосомних мутацій, особливо, якщо їх поява в фенотипі легко обнаружимо.

Завдяки біоекологічні моніторингу через типізацію кліматогеографічеських і виробничих районів щодо структур здоров'я, (тобто за співвідношенням між групами з різними рівнями здоров'я) максимально ефективне поліпшення умов навколишнього середовища, а також підвищення рівня здоров'я населення. Хоча залишається велика кількість проблем. Так, наприклад, показники народжуваності, захворюваності та смертності досить інертно «відгукуються» на зміну навколишнього середовища, і виявляються лише наслідки екологічного неблагополуччя, що не дає можливості оперативного управління екологічною ситуацією.

Ще не розроблений ряд необхідних економічних механізмів для стимулювання заходів з охорони навколишнього середовища. Хоча генетичний моніторинг - справа складна, він просто необхідний для вирішення екологічних проблем людини, а також зменшення зростання захворюваності, у тому числі спадкових.

Висновок.

Генетика - порівняно молода наука. Але перед нею стоять дуже серйозні для людини проблеми. Так генетика дуже важлива для вирішення багатьох медичних питань, пов'язаних насамперед із різними спадковими хворобами нервової системи (епілепсія, шизофренія), ендокринної системи (кретинізм), крові (гемофілія, деякі анемії), а також існуванням цілого ряду важких дефектів в будові людини: короткопалость, м'язова атрофія та інші. За допомогою новітніх цитологічних методів, цитогенетичних зокрема, виробляють широкі дослідження генетичних причин різного роду захворювань, завдяки чому є новий розділ медицини - медична цитогенетика.

Розділи генетики, пов'язані з вивченням дії мутагенів на клітину (такі як радіаційна генетика), мають пряме відношення до профілактичної медицини.

Особливу роль генетика стала грати у фармацевтичній промисловості з розвитком генетики мікроорганізмів і генної інженерії. Безсумнівно, багато чого залишається невивченим, наприклад, процес виникнення мутацій або причини появи злоякісних пухлин. Саме своєю важливістю для вирішення багатьох проблем людини викликана гостра необхідність у розвитку генетика. Тим більше що кожна людина відповідальний спадкове благополуччя своїх дітей, при цьому важливим чинником є ​​його біологічну освіту, так як знання з аномалії, фізіології, генетики застережуть людини від здійснення помилок.

Використана література.

1. А.О. Рувінський «Спадкова мінливість людини»

2. Ю.Я. Керкіс «Лікування та попередження Некториє спадкових хвороб людини»

3. Д.К. Беляяв «Загальна біологія»

4. Н. Грін, У. Стаут «Біологія»

5. С. Котов «Медична генетика»

6. М.Д. Франк-Каменецький «Найголовніша молекула»