МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Реферат
на тему:
Генетичні захворювання. Захворювання обміну речовин
Виконав:
Учень 10-В класу
Середньої загальноосвітньої школи № 94
Гладков Євген.
Перевірила:
Супрун Олена Вікторівна.
м. Харків, 2003р.
Спадкові хвороби стали активно вивчатися лише в ХХ ст. у зв'язку з успіхами генетики ─ науки про спадковість та її мінливості. Успіхи генетичної інженерії створили передумови для цілеспрямованого попередження розвитку спадкових хвороб у людини. В основі профілактики і лікування спадкових хвороб лежить знання закономірностей і механізмів передачі спадкових ознак
В кінці XΙX ст. ─ на початку ХХ ст. було встановлено, що передача спадкових ознак пов'язана із спеціальними ниткоподібними структурами клітини ─ хромосомами, які є носіями генетичної інформації. Основним хімічним компонентом хромосоми є ДНК ─ дезоксирибонуклеїнова кислота. Вивчення її будови і властивостей дозволило зрозуміти механізми та закономірності запису і відтворення генетичної інформації, тому ДНК прийнято розглядати як матеріальну основу спадковості. Вивчення хромосом показало, що вони надають специфічний вплив на розвиток і властивості клітин.
Ділянка хромосоми (молекули ДНК), що визначає будь-якої ознака або групу ознак організму, прийнято називати геном. Сукупність генів організму називають його генотипом, сукупність всіх ознак організму, що виявляються впродовж всього життя, ─ фенотипом. Місце, займане даним геном у хромосомі, отримало назву локусу. Зрілі статеві клітини відрізняються від соматичних (клітин тіла) тим, що вони містять половинний набір хромосом ─ по одній з кожної пари і одну статеву хромосому ─ Х або Y. У процесі запліднення статеві клітини зливаються, і число хромосом в заплідненої яйцеклітини подвоюється. Цей механізм забезпечує передачу потомству генетичної інформації від обох батьків.
Спадкові хвороби обумовлені, як правило, спадково закріпленими змінами генетичної інформації ─ мутаціями. Мутації можуть виникати як в результаті дії факторів навколишнього середовища (іонізуюче випромінювання, деякі біологічно активні хімічні сполуки), так і спонтанно, тобто без видимих причин.
Процеси обміну речовин в клітині перебувають під подвійним контролем. З одного боку, це нервова і ендокринна регуляція, що забезпечує узгодження обмінних процесів з умовами середовища, що оточує клітину, з іншого ─ складна система генетичного контролю синтезу ферментних білків. З точки зору медичної генетики розвиток спадкової патології в результаті мутації може бути наслідком наступних можливих порушень:
повної блокади (виключення) синтезу ферменту;
зниження активності ферменту;
порушення інших систем або біохімічних реакцій, від яких залежить активність ферменту.
Відсутність або низька активність ферментів в більшості випадків призводять до виникнення спадкових хвороб обміну речовин ─ так званих ензимопатій. Багато спадкові дефекти обміну речовин супроводжуються розвитком хворобливих станів, широко варіюють за тяжкістю перебігу захворювання ─ від легкого до надзвичайно важкого. Деякі з них можуть протікати навіть безсимптомно. Перші клінічні прояви спадкових хвороб обміну речовин найчастіше виявляються в ранньому дитячому віці. Але нерідко спадкова патологія клінічно вперше проявляється у дітей старшого віку і навіть у дорослих.
Одним з найбільш важливих методів встановлення спадкової природи захворювання є генеалогічний метод, заснований на складанні та аналізі родоводів хворих з метою визначення закономірності спадкової передачі патологічних ознак, спостереження за якими ведеться за допомогою клінічного обстеження. Така родовід складається за однією або кількома ознаками, що цікавлять фахівця. Джерелами при складанні родоводу зазвичай служать безпосереднє обстеження, історії хвороб, результати опитування членів сім'ї.
У генеалогічному методі умовно можна виділити два етапи: складання родоводу і її генетичний (генеалогічний) аналіз, який передує клінічному і лабораторному обстеженню хворих та їх родичів. У залежності від цілей обстеження родовід може бути повною (включає всі сім'ї родичів досліджуваного) або обмеженої (досліджуються тільки сім'ї, у яких є хворі діти). При генеалогічному аналізі родоводу спочатку встановлюються спадковий характер ознаки і особливості характеру його наслідування з урахуванням можливих змін (модифікацій) а результаті взаємодії гена, контролюючого цю ознаку з навколишнім середовищем. Деякі хвороби можуть виявлятися тільки при певних умовах навколишнього середовища (в інших умовах носії патологічного ознаки можуть бути враховані як здорові люди). Зовні подібні ознаки не завжди тотожні генетично, одна ознака може контролюватися кількома генами.
Після того як спадкова природа контрольованого ознаки встановлена, переходять до визначення типу успадкування шляхом статистичної обробки даних родоводу. Статистичний аналіз дозволяє виявити співвідношення між даними, отриманими практично, і результатами, очікуваними теоретично. При аутосомно-домінантному типі успадкування передача спадкової хвороби або патологічного ознаки відбувається з покоління в покоління (генетики називають таке успадкування спадкуванням по вертикалі). Якщо хворий один з батьків, то ймовірність появи хворої дитини в сім'ї становить 50%. При наявності гена, контролюючого патологічний ознака, в обох батьків прояв цієї ознаки у дитини особливо виражено. Наприклад, при многопалості в обох батьків можуть народжуватися діти з дуже важкими дефектами кісткової системи.
При аутосомно-рецесивним типі успадкування дію гена, контролюючого патологічний ознака, виявляється тільки тоді, коли він знаходиться і у чоловічій (сперматозоід0, і в жіночій (яйцеклітина) статевих клітинах. Таким чином, при злитті цих клітин в хромосомах виявляються тільки патологічні гени. Імовірність народження хворих дітей різко зростає, якщо батьки перебувають у кровній спорідненості, оскільки при цьому підвищується ризик поєднання в клітці, що утворилася після злиття яйцеклітини і сперматозоїда, ─ зиготі, двох генів, що обумовлюють патологічний ознака.
Є спадкові хвороби, якими в сім'ї хворіють тільки хлопчики або тільки дівчатка. Такий тип спадкування називають рецесивним, зчепленим з підлогою. До цих захворювань відносяться гемофілія, дальтонізм і ін
Історія розшифровки механізму розвитку хвороб з спадковим нахилом значною мірою спирається на блізнецовий метод. Його широке застосування в медицині почалося в 20-х роках. Сенс його ось у чому.
Близнецовая пара обстежується на наявність захворювань у обох близнюків. Якщо вони обоє страждають на захворювання, то така пара називається конкордантності (від англ.concordant ─ приголосний, узгоджується), якщо тільки один ─ то дискордантній. Якщо причина захворювання суворо генетична (спадкові хвороби), то пари монозиготних близнюків будуть майже завжди конкордантності, а пари дизиготних близнюків ─ і конкордантності, і Дискордантні (як і в сім'ї з двох дітей).
Спадкові хвороби поділяються на хромосомні і генні хвороби (спадкові захворювання обміну речовин, спадкові порушення імунітету, хвороби з переважним ураженням ендокринної системи тощо)
Хромосомні хвороби.
Характеризуються зміною структури або кількості хромосом. Вони зустрічаються приблизно в 1-2% новонароджених. Грубі аномалії хромосом не сумісні з життям і служать частою причиною мимовільних абортів, викиднів та мертвонародження. Розрізняють групи хромосомних хвороб, обумовлених аномаліями статевих і нестатевих хромосом (аутосом).
Аномалії статевих хромосом
Синдром Шерешевського-Тернера.
При ньому на шиї і в ліктьових згинах наголошується надлишок шкіри, яка збирається в виражені крилоподібні складки. З віком виявляється відставання в рості. До періоду статевого дозрівання проявляються ознаки статевого інфантилізму з затримкою розвитку вторинних статевих ознак, аменореєю, безпліддям. Синдром Шерешевського-Тернера характерний для жінок. Частота синдрому серед новонароджених невелика (1:2500). У хворих з цим синдромом в ядрах клітин відсутні тільця Барра.
Синдром Ульріха-Нунана.
Зустрічається як серед жінок, так і серед чоловіків. Синдром зустрічається з частотою 0,4-1,0 на 1000 новонароджених. Частина хворих безплідна, інші можуть мати дітей з 50% ймовірністю появи хворої дитини. Приблизно у 35-40% хворих з синдромом Ульріха-Нунана спостерігаються вади серця.
Аномалії аутосом
Синдром Дауна.
Ця важка хвороба зустрічається часто і у відносних цифрах становить 1 з 500-600. Хвороба Дауна характеризується своєрідним зовнішнім виглядом хворих: відзначаються неправильна форма черепа, плоске обличчя, косий розріз очей, маленькі вушні раковини, диспропорція тулуба і кінцівок, пальці короткі, мізинець укорочений і викривлений, тонус м'язів знижений. У багатьох хворих спостерігаються порок серця, порушення функції залоз внутрішньої секреції, відставання в психічному розвитку. Частота народження дитини з хворобою Дауна збільшується з віком матері і може досягати 2% і більше у 40-50-річних жінок, що, ймовірно, пов'язано з порушенням рівномірного розподілу хромосом при утворенні жіночих статевих клітин (яйцеклітин).
Генетично всі ці прояви пов'язані з наявністю у хворого однієї зайвої хромосоми ─ 21-й. Іншими словами пацієнт має у всіх клітинах, включаючи статеві, не 46 хромосом, як в нормі, а 47. Зазвичай у одного з батьків, які мають хворої дитини з синдромом Дауна, спостерігають 45 хромосом, при цьому 15-а хромосома об'єднана з 21-ї. У такій сімейній парі, незалежно від віку матері діти з синдромом Дауна будуть народжуватися досить часто.
Спадкові хвороби обміну речовин
Захворювання, пов'язані з порушенням обміну амінокислот
Вперше фенілкетонурія описана в 1934 році вченим-генетиком Феллінга. Ця хвороба характеризується тяжкими ураженнями нервової системи і виражається у розумовій відсталості. За даними різних авторів, у всіх країнах світу до 3% населення є розумово неповноцінними. Відомо кілька сот спадкових хвороб, що супроводжуються розумовою відсталістю або ведуть до неї. Особливість фенілкетонурії в тому, що вона проявляється на першому році життя дитини і повільно прогресує. Без рано розпочатого лікування це захворювання робить дитину інвалідом на все життя, тому що викликає отруєння клітин мозку.
Причина хвороби ─ це мутація в гені, відповідальному за синтез ферменту, що перетворює амінокислоту фенілаланін в іншу амінокислоту ─ тирозин, викликаним відсутністю ферменту фенілаланінгідрооксілази. У крові хворих через відсутність цього ферменту накопичуються як фенілаланін, так і інші продукти його неправильного обміну, що викликають важкі розлади функцій ряду органів, в першу чергу центральної нервової системи. Захворювання тому іноді так і називають ─ фенілпіровиноградна олігофренія.
Дієта, позбавлена фенілаланіну, в перші тижні життя дитини надає лікувальну дію.
На виявленні підвищених концентрацій цих продуктів у крові або сечі і заснована діагностика хвороби. Більшість діагностичних центрів світу, в тому числі і в нашій країні використовують метод «тіста Гатрі». Суть його полягає в наступному. Спори одного з мікроорганізмів висівають на так звану мінімальну живильне середовище, в якій не відбувається помітного росту мікробів. При додаванні крові здорової дитини зростання також не відбувається. Він починається тільки в тому випадку, якщо буде додана кров, що містить підвищену концентрацію фенілаланіну. Початковий склад живильного середовища і визначає специфічність діагнозу. У новонароджених беруть по крапельці крові на фільтрувальний папір, висушують і пересилають в лабораторію для аналізу. У лабораторії вирізані кружечки з плямами крові поміщають у чашку Петрі з мікробним посівом. Зростання мікробів починається тільки навколо дисків, що містять кров з підвищеною концентрацією фенілаланіну.
Тест Гатрі простий і дешевий. Він легко піддається автоматизації на окремих ділянках і в цілому. При виявленні дитини з підвищеним вмістом фенілаланіну в крові обов'язково проводиться уточнююча діагностика.
Алкаптонурия як захворювання була описана ще в ХVΙ столітті. Основний симптом її у дітей - потемніння сечі на повітрі. На пелюшках залишаються темні, неотстіривающіеся плями. Потемніння сечі у хворих обумовлено окислюванням гомогенизированной кислоти (раннє названої алкаптоном, звідки і назва хвороби). Причина накопичення гомогенизированной кислоти ─ неправильне перетворення амінокислоти тирозину. Отже, Алкаптонурия - це спадкова хвороба, викликана вродженим растройством обміну речовин. А він ─ унікальний, взаємопов'язаний і взаємозумовлений процес, за допомогою якого організм синтезує різноманітні сполуки, необхідні для його життєдіяльності, і руйнує, трансформує вже існуючі. В унікальному природному апараті ферментаторі ─ людському організмі ─ амінокислота повинна пройти цілу серію перетворень. Нормальний ген відповідає в організмі за те, щоб розпад тирозину відбувався відповідно до встановленої природою правилами (шість каталізуються ферментами стадій) до кінця. Так відбувається у людей, генотип яких представлений з цього ферменту двома або одним нормальним геном. У хворих, що успадкували два рецесивні гени Алкаптонурия, нормальний цикл перетворення тирозину порушений. У дитинстві загальний стан не порушується. Тому діагноз рідко ставиться на першому році життя, оскільки здоров'я дитини не викликає побоювань. На потемніння, як правило, не звертають увагу. Проте продукти окислення гомогенизированной кислоти до 20 ─ 40-річного віку починають відкладатися у серцевому м'язі, клапанах серця, хрящах, нирках, печінці та інших органах, багатих сполучною тканиною. Згодом починається деформація суглобів (через ураження хрящів, як би просоченими продуктами окислення) і навіть розвиваються анкілози (нерухомість суглобів). Відкладення пігменту в серцевому м'язі призводить до інфаркту міокарда.
М'язова дистрофія Дюшена ─ хвороба, що вражає хлопчиків у віці від 2 до 6 років, починаючись з атрофії м'язів грудної клітки та поперекової області, пізніше охоплює мускулатуру кінцівок. Це захворювання відомо давно, однак тільки в останні роки учені з'ясували механізм дії аномального гена. Був виявлений білок ─ дистрофін, на частку якого припадає 0,002% загальної кількості білка в нормальних скелетних м'язах. Відсутність дистрофина у хворих з м'язовою дистрофією вчені пов'язують з дефектом гена. Незважаючи на малі кількості, цей білок є важливим компонентом м'язової тканини, і відсутність його в останній призводить до розпаду м'язів.
Вважається, що дистрофія відіграє основну роль в контролі над внутрішнім середовищем м'язової клітини, запобігаючи безконтрольне підвищення концентрації кальцію в клітині. При порушенні кальцієвого рівноваги активується фермент фосфоліпаза А, що розчиняє м'язові волокна. М'язи скелета, намагаючись відновити це порушення, піддаються фіброзу (процесу затвердіння), який і порушує м'язову функцію. Є дані, що за відсутності дистрофина м'язові клітини могли б відновлюватися, але вторинна патологія ─ фіброз ─ перешкоджає цьому.
Захворювання, пов'язані з порушенням жирового обміну.
Значна кількість жирових речовин міститься в головному мозку, тому спадкові порушення жирового обміну часто супроводжуються ураженням центральної нервової системи. З спадковим порушенням жирового обміну пов'язана амавротіческая ідіотія Тея-Сакса. Суть її в тому, що вроджені генетичні порушення в організмі призвели до демієлінізації нервових волокон, тобто мієлінові оболонки, якими покриті нерви, починають розпадатися. Захворювання також характеризується прогресуючим зниженням зору і недоумством в поєднанні з іншими неврологічними симптомами. Сімейний характер хвороби проявляється виникненням ідіотії у братів і сестер, у той час, коли батьки здорові. Це трапляється тоді, коли в якихось давно минулих колінах родоводів обох подружжя на молекулярний апарат спадковості була вписана програма руйнування мієліну. До пори до часу вона не діє, минаючи одне, друге, третє покоління, і в силу зустрічі подружжя з однаковими генами і успадкування цієї програми дитиною від обох батьків, отримує наказ включитися.
Захворювання, пов'язані з порушенням вуглеводного обміну.
До спадкових хвороб, пов'язаних з порушенням обміну вуглеводів відносять галактоземії, при якій порушено процес ферментативного перетворення галактози в глюкозу. У результаті галактоза і продукти її обміну накопичуються в клітинах і надають шкідливу дію на печінку, ЦНС та ін Клінічно галактоземия проявляється проносом, блювотою з перших днів життя дитини, стійкою жовтяницею у зв'язку з поразкою і збільшенням розмірів печінки, помутнінням кришталика (катаракта), затримкою розумового та фізичного розвитку.
Галактоземія супроводжується накопиченням в тканинах організму галактозо-1-фосфату. Це викликано відсутністю ферменту галактозо-1-фосфатуріділіл-трансферази, в результаті чого порушується нормальне засвоєння організмом галактози. Лікування цього захворювання пов'язане з застосуванням дієти, позбавленої галактози, і в першу чергу молока, так як в ньому міститься молочний цукор ─ лактоза розщеплюється в організмі на глюкозу і галактозу.
Ще одне важке спадкове захворювання ─ генералізований глікогеноз ─ також пов'язане з повним випаданням в організмі функції ферменту вуглеводного обміну ─ кислої гамма-амілази. Недостатність або відсутність в організмі різних ферментів вуглеводного обміну є причиною багатьох спадкових ферментопатії. Відомі уроджені форми анемій, викликані недостатністю в еритроцитах глюкозо-6-фосфат-дегідрогенази, піруваткінази.
До спадкових порушень обміну вуглеводів належить цукровий діабет (цукрова хвороба, цукрове мочеизнурение) ─ ендокринно-обмінне захворювання, пов'язане з нестачею інсуліну або зниження його дії, в результаті чого порушуються всі види обміну речовин.
У походження діабету велику роль відіграє спадковість, іншим важливим чинником у розвитку захворювання є переїдання, надмірне вживання з їжею легкозасвоюваних вуглеводів. Постійно підвищений рівень цукру в крові ─ основного подразника клітин острівців підшлункової залози, які синтезують інсулін, може призвести до їх функціональному виснаження. У ряді випадків цукровий діабет обумовлений ураженням підшлункової залози запального, судинного травматичного або іншого характеру. Нерідко хвороба розвивається після нервово-психічних перевантажень і потрясінь, інфекційних захворювань, а також за наявності інших захворювань залоз внутрішньої секреції (наприклад, пухлинах кори наднирника).
При нестачі в організмі інсуліну або зниження його активності печінка і м'язи втрачають здатність перетворювати вступник цукор в глікоген. У результаті чого тканини не засвоюють цукор і не можуть використовувати його в якості енергії, що веде до підвищення рівня цукру в крові (гіперглікемія) і виділенню його з сечею (глюкозурія). Ці симптоми є основними проявами цукрового діабету. Перші скарги хворого ─ сильна постійна спрага і рясне (до 6 л і більше на добу) виділення сечі. Сеча хворого містить цукор, тому має велику питому вагу. Часто відзначається завзятий шкірний свербіж, особливо в області промежини. Для цукрового діабету характерна схильність до гнійничкові захворювань шкіри, можливі порушення статевої функції. При неправильному або недостатньому лікуванні захворювання прогресує, супроводжуючись появою болю в кінцівках через ураження периферичних нервів. Важкі ускладнення цукрового діабету ─ розлад зору в результаті змін судин клітковини очі, а також ураження ниркових клубочків з порушенням функції нирок. Цукровий діабет звичайно сприяє розвитку атеросклерозу, прогресуванню його клінічних проявів.
При відсутності своєчасного лікування порушення обміну речовин прогресують, поступово накопичуються продукти неповного окислення жирів ─ так звані кетонові тіла; підвищення концентрації їх у крові веде до отруєння організму. Самопочуття різко, млявість, сонливість переходять в несвідомий стан; розвивається найтяжче ускладнення цукрового діабету ─ діабетична кома.
Основні засоби лікування ─ дієта, інсулін і цукрознижувальні препарати, а мета його ─ нормалізувати обмінні процеси в організмі.
Для багатьох хвороб вже зараз відома послідовність біохімічних перетворень від первинного дії зміненого гена до клінічних проявів хвороби, Знання цього дає можливість лікареві втручатися в розвиток тієї чи іншої хвороби на ранніх її етапах. У результаті генетично обумовленої неповноцінності ферменту в організмі накопичуються токсичні продукти неповного обміну того з'єднання, яке мало б було вступати в обмін речовин за участю цього ферменту. Лікар може рекомендувати додавати певні продукти до раціону хворого, щоб відшкодувати не синтезуються в його організмі з'єднання або видалити з організму токсичні речовини. Розроблено і вже застосовується оперативне лікування низки спадкових захворювань
Література
1. Популярна медична енциклопедія. Гол. ред. Б. В. Петровський. ─ М.: «Радянська енциклопедія», 1987 р.
2. Бочков Н.П. «Гени і долі» ─ М.: Молода гвардія, 1990 р
3. Жуковський М.А. «Діабет: профілактика» ─ М.: Знание, 1989р.
4. Тарасенко Н.Д., Лушанова Г.І. «Що ви знаєте про свою спадковості?» ─ Новосибірськ: Наука, 1991 р.
5. Шевцов І.А. «Популярно про генетику» ─ К.: Наукова думка, 1989 р.
6. Полканов Ф.М. «Ми і її величність ДНК» ─ М.: Дитяча література, 1988 р.
7. Дубінін Н.П. «Генетика вчора, сьогодні, завтра» ─ М.: Сов. Росія, 1981 р.
8. Воробйов Р.І. «Харчування і здоров'я» ─ М.: Медицина, 1990 р.
Реферат
на тему:
Генетичні захворювання. Захворювання обміну речовин
Виконав:
Учень 10-В класу
Середньої загальноосвітньої школи № 94
Гладков Євген.
Перевірила:
Супрун Олена Вікторівна.
м. Харків, 2003р.
Спадкові хвороби стали активно вивчатися лише в ХХ ст. у зв'язку з успіхами генетики ─ науки про спадковість та її мінливості. Успіхи генетичної інженерії створили передумови для цілеспрямованого попередження розвитку спадкових хвороб у людини. В основі профілактики і лікування спадкових хвороб лежить знання закономірностей і механізмів передачі спадкових ознак
В кінці XΙX ст. ─ на початку ХХ ст. було встановлено, що передача спадкових ознак пов'язана із спеціальними ниткоподібними структурами клітини ─ хромосомами, які є носіями генетичної інформації. Основним хімічним компонентом хромосоми є ДНК ─ дезоксирибонуклеїнова кислота. Вивчення її будови і властивостей дозволило зрозуміти механізми та закономірності запису і відтворення генетичної інформації, тому ДНК прийнято розглядати як матеріальну основу спадковості. Вивчення хромосом показало, що вони надають специфічний вплив на розвиток і властивості клітин.
Ділянка хромосоми (молекули ДНК), що визначає будь-якої ознака або групу ознак організму, прийнято називати геном. Сукупність генів організму називають його генотипом, сукупність всіх ознак організму, що виявляються впродовж всього життя, ─ фенотипом. Місце, займане даним геном у хромосомі, отримало назву локусу. Зрілі статеві клітини відрізняються від соматичних (клітин тіла) тим, що вони містять половинний набір хромосом ─ по одній з кожної пари і одну статеву хромосому ─ Х або Y. У процесі запліднення статеві клітини зливаються, і число хромосом в заплідненої яйцеклітини подвоюється. Цей механізм забезпечує передачу потомству генетичної інформації від обох батьків.
Спадкові хвороби обумовлені, як правило, спадково закріпленими змінами генетичної інформації ─ мутаціями. Мутації можуть виникати як в результаті дії факторів навколишнього середовища (іонізуюче випромінювання, деякі біологічно активні хімічні сполуки), так і спонтанно, тобто без видимих причин.
Процеси обміну речовин в клітині перебувають під подвійним контролем. З одного боку, це нервова і ендокринна регуляція, що забезпечує узгодження обмінних процесів з умовами середовища, що оточує клітину, з іншого ─ складна система генетичного контролю синтезу ферментних білків. З точки зору медичної генетики розвиток спадкової патології в результаті мутації може бути наслідком наступних можливих порушень:
повної блокади (виключення) синтезу ферменту;
зниження активності ферменту;
порушення інших систем або біохімічних реакцій, від яких залежить активність ферменту.
Відсутність або низька активність ферментів в більшості випадків призводять до виникнення спадкових хвороб обміну речовин ─ так званих ензимопатій. Багато спадкові дефекти обміну речовин супроводжуються розвитком хворобливих станів, широко варіюють за тяжкістю перебігу захворювання ─ від легкого до надзвичайно важкого. Деякі з них можуть протікати навіть безсимптомно. Перші клінічні прояви спадкових хвороб обміну речовин найчастіше виявляються в ранньому дитячому віці. Але нерідко спадкова патологія клінічно вперше проявляється у дітей старшого віку і навіть у дорослих.
Одним з найбільш важливих методів встановлення спадкової природи захворювання є генеалогічний метод, заснований на складанні та аналізі родоводів хворих з метою визначення закономірності спадкової передачі патологічних ознак, спостереження за якими ведеться за допомогою клінічного обстеження. Така родовід складається за однією або кількома ознаками, що цікавлять фахівця. Джерелами при складанні родоводу зазвичай служать безпосереднє обстеження, історії хвороб, результати опитування членів сім'ї.
У генеалогічному методі умовно можна виділити два етапи: складання родоводу і її генетичний (генеалогічний) аналіз, який передує клінічному і лабораторному обстеженню хворих та їх родичів. У залежності від цілей обстеження родовід може бути повною (включає всі сім'ї родичів досліджуваного) або обмеженої (досліджуються тільки сім'ї, у яких є хворі діти). При генеалогічному аналізі родоводу спочатку встановлюються спадковий характер ознаки і особливості характеру його наслідування з урахуванням можливих змін (модифікацій) а результаті взаємодії гена, контролюючого цю ознаку з навколишнім середовищем. Деякі хвороби можуть виявлятися тільки при певних умовах навколишнього середовища (в інших умовах носії патологічного ознаки можуть бути враховані як здорові люди). Зовні подібні ознаки не завжди тотожні генетично, одна ознака може контролюватися кількома генами.
Після того як спадкова природа контрольованого ознаки встановлена, переходять до визначення типу успадкування шляхом статистичної обробки даних родоводу. Статистичний аналіз дозволяє виявити співвідношення між даними, отриманими практично, і результатами, очікуваними теоретично. При аутосомно-домінантному типі успадкування передача спадкової хвороби або патологічного ознаки відбувається з покоління в покоління (генетики називають таке успадкування спадкуванням по вертикалі). Якщо хворий один з батьків, то ймовірність появи хворої дитини в сім'ї становить 50%. При наявності гена, контролюючого патологічний ознака, в обох батьків прояв цієї ознаки у дитини особливо виражено. Наприклад, при многопалості в обох батьків можуть народжуватися діти з дуже важкими дефектами кісткової системи.
При аутосомно-рецесивним типі успадкування дію гена, контролюючого патологічний ознака, виявляється тільки тоді, коли він знаходиться і у чоловічій (сперматозоід0, і в жіночій (яйцеклітина) статевих клітинах. Таким чином, при злитті цих клітин в хромосомах виявляються тільки патологічні гени. Імовірність народження хворих дітей різко зростає, якщо батьки перебувають у кровній спорідненості, оскільки при цьому підвищується ризик поєднання в клітці, що утворилася після злиття яйцеклітини і сперматозоїда, ─ зиготі, двох генів, що обумовлюють патологічний ознака.
Є спадкові хвороби, якими в сім'ї хворіють тільки хлопчики або тільки дівчатка. Такий тип спадкування називають рецесивним, зчепленим з підлогою. До цих захворювань відносяться гемофілія, дальтонізм і ін
Історія розшифровки механізму розвитку хвороб з спадковим нахилом значною мірою спирається на блізнецовий метод. Його широке застосування в медицині почалося в 20-х роках. Сенс його ось у чому.
Близнецовая пара обстежується на наявність захворювань у обох близнюків. Якщо вони обоє страждають на захворювання, то така пара називається конкордантності (від англ.concordant ─ приголосний, узгоджується), якщо тільки один ─ то дискордантній. Якщо причина захворювання суворо генетична (спадкові хвороби), то пари монозиготних близнюків будуть майже завжди конкордантності, а пари дизиготних близнюків ─ і конкордантності, і Дискордантні (як і в сім'ї з двох дітей).
Спадкові хвороби поділяються на хромосомні і генні хвороби (спадкові захворювання обміну речовин, спадкові порушення імунітету, хвороби з переважним ураженням ендокринної системи тощо)
Хромосомні хвороби.
Характеризуються зміною структури або кількості хромосом. Вони зустрічаються приблизно в 1-2% новонароджених. Грубі аномалії хромосом не сумісні з життям і служать частою причиною мимовільних абортів, викиднів та мертвонародження. Розрізняють групи хромосомних хвороб, обумовлених аномаліями статевих і нестатевих хромосом (аутосом).
Аномалії статевих хромосом
Синдром Шерешевського-Тернера.
При ньому на шиї і в ліктьових згинах наголошується надлишок шкіри, яка збирається в виражені крилоподібні складки. З віком виявляється відставання в рості. До періоду статевого дозрівання проявляються ознаки статевого інфантилізму з затримкою розвитку вторинних статевих ознак, аменореєю, безпліддям. Синдром Шерешевського-Тернера характерний для жінок. Частота синдрому серед новонароджених невелика (1:2500). У хворих з цим синдромом в ядрах клітин відсутні тільця Барра.
Синдром Ульріха-Нунана.
Зустрічається як серед жінок, так і серед чоловіків. Синдром зустрічається з частотою 0,4-1,0 на 1000 новонароджених. Частина хворих безплідна, інші можуть мати дітей з 50% ймовірністю появи хворої дитини. Приблизно у 35-40% хворих з синдромом Ульріха-Нунана спостерігаються вади серця.
Аномалії аутосом
Синдром Дауна.
Ця важка хвороба зустрічається часто і у відносних цифрах становить 1 з 500-600. Хвороба Дауна характеризується своєрідним зовнішнім виглядом хворих: відзначаються неправильна форма черепа, плоске обличчя, косий розріз очей, маленькі вушні раковини, диспропорція тулуба і кінцівок, пальці короткі, мізинець укорочений і викривлений, тонус м'язів знижений. У багатьох хворих спостерігаються порок серця, порушення функції залоз внутрішньої секреції, відставання в психічному розвитку. Частота народження дитини з хворобою Дауна збільшується з віком матері і може досягати 2% і більше у 40-50-річних жінок, що, ймовірно, пов'язано з порушенням рівномірного розподілу хромосом при утворенні жіночих статевих клітин (яйцеклітин).
Генетично всі ці прояви пов'язані з наявністю у хворого однієї зайвої хромосоми ─ 21-й. Іншими словами пацієнт має у всіх клітинах, включаючи статеві, не 46 хромосом, як в нормі, а 47. Зазвичай у одного з батьків, які мають хворої дитини з синдромом Дауна, спостерігають 45 хромосом, при цьому 15-а хромосома об'єднана з 21-ї. У такій сімейній парі, незалежно від віку матері діти з синдромом Дауна будуть народжуватися досить часто.
Спадкові хвороби обміну речовин
Захворювання, пов'язані з порушенням обміну амінокислот
Вперше фенілкетонурія описана в 1934 році вченим-генетиком Феллінга. Ця хвороба характеризується тяжкими ураженнями нервової системи і виражається у розумовій відсталості. За даними різних авторів, у всіх країнах світу до 3% населення є розумово неповноцінними. Відомо кілька сот спадкових хвороб, що супроводжуються розумовою відсталістю або ведуть до неї. Особливість фенілкетонурії в тому, що вона проявляється на першому році життя дитини і повільно прогресує. Без рано розпочатого лікування це захворювання робить дитину інвалідом на все життя, тому що викликає отруєння клітин мозку.
Причина хвороби ─ це мутація в гені, відповідальному за синтез ферменту, що перетворює амінокислоту фенілаланін в іншу амінокислоту ─ тирозин, викликаним відсутністю ферменту фенілаланінгідрооксілази. У крові хворих через відсутність цього ферменту накопичуються як фенілаланін, так і інші продукти його неправильного обміну, що викликають важкі розлади функцій ряду органів, в першу чергу центральної нервової системи. Захворювання тому іноді так і називають ─ фенілпіровиноградна олігофренія.
Дієта, позбавлена фенілаланіну, в перші тижні життя дитини надає лікувальну дію.
На виявленні підвищених концентрацій цих продуктів у крові або сечі і заснована діагностика хвороби. Більшість діагностичних центрів світу, в тому числі і в нашій країні використовують метод «тіста Гатрі». Суть його полягає в наступному. Спори одного з мікроорганізмів висівають на так звану мінімальну живильне середовище, в якій не відбувається помітного росту мікробів. При додаванні крові здорової дитини зростання також не відбувається. Він починається тільки в тому випадку, якщо буде додана кров, що містить підвищену концентрацію фенілаланіну. Початковий склад живильного середовища і визначає специфічність діагнозу. У новонароджених беруть по крапельці крові на фільтрувальний папір, висушують і пересилають в лабораторію для аналізу. У лабораторії вирізані кружечки з плямами крові поміщають у чашку Петрі з мікробним посівом. Зростання мікробів починається тільки навколо дисків, що містять кров з підвищеною концентрацією фенілаланіну.
Тест Гатрі простий і дешевий. Він легко піддається автоматизації на окремих ділянках і в цілому. При виявленні дитини з підвищеним вмістом фенілаланіну в крові обов'язково проводиться уточнююча діагностика.
Алкаптонурия як захворювання була описана ще в ХVΙ столітті. Основний симптом її у дітей - потемніння сечі на повітрі. На пелюшках залишаються темні, неотстіривающіеся плями. Потемніння сечі у хворих обумовлено окислюванням гомогенизированной кислоти (раннє названої алкаптоном, звідки і назва хвороби). Причина накопичення гомогенизированной кислоти ─ неправильне перетворення амінокислоти тирозину. Отже, Алкаптонурия - це спадкова хвороба, викликана вродженим растройством обміну речовин. А він ─ унікальний, взаємопов'язаний і взаємозумовлений процес, за допомогою якого організм синтезує різноманітні сполуки, необхідні для його життєдіяльності, і руйнує, трансформує вже існуючі. В унікальному природному апараті ферментаторі ─ людському організмі ─ амінокислота повинна пройти цілу серію перетворень. Нормальний ген відповідає в організмі за те, щоб розпад тирозину відбувався відповідно до встановленої природою правилами (шість каталізуються ферментами стадій) до кінця. Так відбувається у людей, генотип яких представлений з цього ферменту двома або одним нормальним геном. У хворих, що успадкували два рецесивні гени Алкаптонурия, нормальний цикл перетворення тирозину порушений. У дитинстві загальний стан не порушується. Тому діагноз рідко ставиться на першому році життя, оскільки здоров'я дитини не викликає побоювань. На потемніння, як правило, не звертають увагу. Проте продукти окислення гомогенизированной кислоти до 20 ─ 40-річного віку починають відкладатися у серцевому м'язі, клапанах серця, хрящах, нирках, печінці та інших органах, багатих сполучною тканиною. Згодом починається деформація суглобів (через ураження хрящів, як би просоченими продуктами окислення) і навіть розвиваються анкілози (нерухомість суглобів). Відкладення пігменту в серцевому м'язі призводить до інфаркту міокарда.
М'язова дистрофія Дюшена ─ хвороба, що вражає хлопчиків у віці від 2 до 6 років, починаючись з атрофії м'язів грудної клітки та поперекової області, пізніше охоплює мускулатуру кінцівок. Це захворювання відомо давно, однак тільки в останні роки учені з'ясували механізм дії аномального гена. Був виявлений білок ─ дистрофін, на частку якого припадає 0,002% загальної кількості білка в нормальних скелетних м'язах. Відсутність дистрофина у хворих з м'язовою дистрофією вчені пов'язують з дефектом гена. Незважаючи на малі кількості, цей білок є важливим компонентом м'язової тканини, і відсутність його в останній призводить до розпаду м'язів.
Вважається, що дистрофія відіграє основну роль в контролі над внутрішнім середовищем м'язової клітини, запобігаючи безконтрольне підвищення концентрації кальцію в клітині. При порушенні кальцієвого рівноваги активується фермент фосфоліпаза А, що розчиняє м'язові волокна. М'язи скелета, намагаючись відновити це порушення, піддаються фіброзу (процесу затвердіння), який і порушує м'язову функцію. Є дані, що за відсутності дистрофина м'язові клітини могли б відновлюватися, але вторинна патологія ─ фіброз ─ перешкоджає цьому.
Захворювання, пов'язані з порушенням жирового обміну.
Значна кількість жирових речовин міститься в головному мозку, тому спадкові порушення жирового обміну часто супроводжуються ураженням центральної нервової системи. З спадковим порушенням жирового обміну пов'язана амавротіческая ідіотія Тея-Сакса. Суть її в тому, що вроджені генетичні порушення в організмі призвели до демієлінізації нервових волокон, тобто мієлінові оболонки, якими покриті нерви, починають розпадатися. Захворювання також характеризується прогресуючим зниженням зору і недоумством в поєднанні з іншими неврологічними симптомами. Сімейний характер хвороби проявляється виникненням ідіотії у братів і сестер, у той час, коли батьки здорові. Це трапляється тоді, коли в якихось давно минулих колінах родоводів обох подружжя на молекулярний апарат спадковості була вписана програма руйнування мієліну. До пори до часу вона не діє, минаючи одне, друге, третє покоління, і в силу зустрічі подружжя з однаковими генами і успадкування цієї програми дитиною від обох батьків, отримує наказ включитися.
Захворювання, пов'язані з порушенням вуглеводного обміну.
До спадкових хвороб, пов'язаних з порушенням обміну вуглеводів відносять галактоземії, при якій порушено процес ферментативного перетворення галактози в глюкозу. У результаті галактоза і продукти її обміну накопичуються в клітинах і надають шкідливу дію на печінку, ЦНС та ін Клінічно галактоземия проявляється проносом, блювотою з перших днів життя дитини, стійкою жовтяницею у зв'язку з поразкою і збільшенням розмірів печінки, помутнінням кришталика (катаракта), затримкою розумового та фізичного розвитку.
Галактоземія супроводжується накопиченням в тканинах організму галактозо-1-фосфату. Це викликано відсутністю ферменту галактозо-1-фосфатуріділіл-трансферази, в результаті чого порушується нормальне засвоєння організмом галактози. Лікування цього захворювання пов'язане з застосуванням дієти, позбавленої галактози, і в першу чергу молока, так як в ньому міститься молочний цукор ─ лактоза розщеплюється в організмі на глюкозу і галактозу.
Ще одне важке спадкове захворювання ─ генералізований глікогеноз ─ також пов'язане з повним випаданням в організмі функції ферменту вуглеводного обміну ─ кислої гамма-амілази. Недостатність або відсутність в організмі різних ферментів вуглеводного обміну є причиною багатьох спадкових ферментопатії. Відомі уроджені форми анемій, викликані недостатністю в еритроцитах глюкозо-6-фосфат-дегідрогенази, піруваткінази.
До спадкових порушень обміну вуглеводів належить цукровий діабет (цукрова хвороба, цукрове мочеизнурение) ─ ендокринно-обмінне захворювання, пов'язане з нестачею інсуліну або зниження його дії, в результаті чого порушуються всі види обміну речовин.
У походження діабету велику роль відіграє спадковість, іншим важливим чинником у розвитку захворювання є переїдання, надмірне вживання з їжею легкозасвоюваних вуглеводів. Постійно підвищений рівень цукру в крові ─ основного подразника клітин острівців підшлункової залози, які синтезують інсулін, може призвести до їх функціональному виснаження. У ряді випадків цукровий діабет обумовлений ураженням підшлункової залози запального, судинного травматичного або іншого характеру. Нерідко хвороба розвивається після нервово-психічних перевантажень і потрясінь, інфекційних захворювань, а також за наявності інших захворювань залоз внутрішньої секреції (наприклад, пухлинах кори наднирника).
При нестачі в організмі інсуліну або зниження його активності печінка і м'язи втрачають здатність перетворювати вступник цукор в глікоген. У результаті чого тканини не засвоюють цукор і не можуть використовувати його в якості енергії, що веде до підвищення рівня цукру в крові (гіперглікемія) і виділенню його з сечею (глюкозурія). Ці симптоми є основними проявами цукрового діабету. Перші скарги хворого ─ сильна постійна спрага і рясне (до 6 л і більше на добу) виділення сечі. Сеча хворого містить цукор, тому має велику питому вагу. Часто відзначається завзятий шкірний свербіж, особливо в області промежини. Для цукрового діабету характерна схильність до гнійничкові захворювань шкіри, можливі порушення статевої функції. При неправильному або недостатньому лікуванні захворювання прогресує, супроводжуючись появою болю в кінцівках через ураження периферичних нервів. Важкі ускладнення цукрового діабету ─ розлад зору в результаті змін судин клітковини очі, а також ураження ниркових клубочків з порушенням функції нирок. Цукровий діабет звичайно сприяє розвитку атеросклерозу, прогресуванню його клінічних проявів.
При відсутності своєчасного лікування порушення обміну речовин прогресують, поступово накопичуються продукти неповного окислення жирів ─ так звані кетонові тіла; підвищення концентрації їх у крові веде до отруєння організму. Самопочуття різко, млявість, сонливість переходять в несвідомий стан; розвивається найтяжче ускладнення цукрового діабету ─ діабетична кома.
Основні засоби лікування ─ дієта, інсулін і цукрознижувальні препарати, а мета його ─ нормалізувати обмінні процеси в організмі.
Для багатьох хвороб вже зараз відома послідовність біохімічних перетворень від первинного дії зміненого гена до клінічних проявів хвороби, Знання цього дає можливість лікареві втручатися в розвиток тієї чи іншої хвороби на ранніх її етапах. У результаті генетично обумовленої неповноцінності ферменту в організмі накопичуються токсичні продукти неповного обміну того з'єднання, яке мало б було вступати в обмін речовин за участю цього ферменту. Лікар може рекомендувати додавати певні продукти до раціону хворого, щоб відшкодувати не синтезуються в його організмі з'єднання або видалити з організму токсичні речовини. Розроблено і вже застосовується оперативне лікування низки спадкових захворювань
Література
1. Популярна медична енциклопедія. Гол. ред. Б. В. Петровський. ─ М.: «Радянська енциклопедія», 1987 р.
2. Бочков Н.П. «Гени і долі» ─ М.: Молода гвардія, 1990 р
3. Жуковський М.А. «Діабет: профілактика» ─ М.: Знание, 1989р.
4. Тарасенко Н.Д., Лушанова Г.І. «Що ви знаєте про свою спадковості?» ─ Новосибірськ: Наука, 1991 р.
5. Шевцов І.А. «Популярно про генетику» ─ К.: Наукова думка, 1989 р.
6. Полканов Ф.М. «Ми і її величність ДНК» ─ М.: Дитяча література, 1988 р.
7. Дубінін Н.П. «Генетика вчора, сьогодні, завтра» ─ М.: Сов. Росія, 1981 р.
8. Воробйов Р.І. «Харчування і здоров'я» ─ М.: Медицина, 1990 р.