МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА

Основной единицей живого является клетка. Клетка, как и все живое, способна размножаться, видоизменяться, реагировать на раздражения.

Среди живых организмов встречаются два типа организации клеток: прокариотическая клетка (у прокариот — бактерий и сине-зеленых водорослей) и эукариотическая клетка (у эукариот, то есть всех остальных одно- и многоклеточных организмов — растений, грибов и животных).

Прокариотическая клетка отличается следующими свойствами: ядерное вещество не покрыто ядерной оболочкой; одна молекула ДНК замкнута в кольцо; нет белков-гистонов, которые упаковывают ДНК; ДНК деспирализована (раскручена); отсутствуют мембранные органоиды; нет клеточного центра.

Эукариотическая клетка состоит из оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка (мембрана) покрывает клетку снаружи, отделяя ее содержимое от окружающей среды. Большинство органоидов клетки покрыты мембраной. Мембрана состоит из 2-х слоев липидов, между которыми расположен слой белка. На мембранах происходят многочисленные биохимические процессы.

Цитоплазма – это полужидкая слизистая бесцветная масса сложного строения. В цитоплазме расположены: 1) ядро; 2) органоиды; 3) включения.

Ядро состоит из: а) хроматина; б) ядрышка; в) ядерного сока; г) ядерной оболочки. Хроматин - интенсивно окрашенные глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра. Они состоят из деспирализованной ДНК и белка. Во время деления клетки ДНК уплотняется и упаковывается с помощью белков-гистонов (структурные белки), превращаясь в хромосомы. Спирализованные участки ДНК не активны - на них не происходит синтез иРНК.

Передача генетической информации осуществляется деспирализованными участками ДНК, когда ядро находится в интерфазе (между делениями). Различают два вида хроматина: эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин слабо окрашен, активен, на нем происходит транскрипция иРНК. Гетерохроматин хорошо окрашивается красителями, сильно спирализован, не активен. Перед делением клетки нити хроматина превращаются в хромосомы, а гетерохроматин контролирует степень конденсации (уплотнения) и спирализации хромосом, делая нити ДНК во время деления клетки недоступными для транскрипции и-РНК. В хромосомах участки эухроматина и гетерохроматина чередуются в виде светлых и темных полос.

Гетерохроматин появляется в интерфазном ядре женских клеток. В женском организме имеется две половых Х-хромосомы, одна из которых сильно спирализована и плотно упакована уже на ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки хроматина, прикрепленного к оболочке ядра. В мужском организме имеется только одна половая Х-хромосома, а вторая половая хромосома – У. Благодаря сильной спирализации одной хромосомы у женщин организмы мужчин и женщин уравновешиваются по количеству функционирующих генов. Глыбки хроматина, прикрепленные к оболочке ядра в женских клетках, называются половым хроматином или тельцем Барра.

Половой хроматин имеет диагностическое значение. Отсутствие его в ядрах клеток у женщин и присутствие у мужчин свидетельствует о наследственном заболевании. Определяют половой хроматин путем анализа эпителиальных клеток в соскобе слизистой оболочки щеки или в клетках крови - лейкоцитах.

Ядрышко формируется на определенных хромосомах с генами, кодирующими синтез и-РНК. В нем образуются субчастицы рибосом. Ядрышко обнаруживается только в неделящихся клетках.

Ядерный сок (кариоплазма) - это бесструктурная масса, состоящая из белков, различных РНК, свободных нуклеотидов, аминокислот, продуктов обмена.

Ядерная оболочка состоит из 2-х мембран, пронизанных порами, через которые вещества проникают из цитоплазмы в ядро и выводятся из ядра в цитоплазму.

К органоидам относятся: эндоплазматическая сеть, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, клеточный центр.

Митохондрии - это энергетические станции клетки. Они образуют и накапливают энергию в виде АТФ. Митохондрии имеют 2 мембраны: наружную гладкую и внутреннюю, образующую складки (кристы), что увеличивает их внутреннюю поверхность. На внутренней мембране синтезируется АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).

Рибосомы - состоят из 2-х субчастиц: большой и малой, которые состоят из белка и рибосомальной РНК. Между большой и малой частями находится функциональная зона, в которой проходит иРНК. В большой субъединице иРНК образуются полипептидные связи между аминокислотами в процессе синтеза белка.

Клеточный центр - состоит из 2-х центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль-цилдиндр, состоящий из 2 триплетов микротрубочек. Клеточный центр растягивает хроматиды (хромосомы) во время деления клетки, обеспечивая равноценное распределение генетического материала между дочерними клетками.

Включения – это непостоянные компоненты клетки. Их можно разделить на несколько групп: трофические (питательные): жиры, углеводы; секреторные (нужные организму): гормоны, ферменты; экскреторные (ненужные и подлежащие выделению из организма): мочевая, кислота и др.; пигментные: меланин (коричневый пигмент).

Хромосомы - это интенсивно окрашенное тельце, состоящее из молекулы ДНК, связанной с белками-гистонами. Хромосомы формируются из хроматина в начале деления клеток (в профазе митоза), но лучше их изучать в метафазе митоза. Когда хромосомы располагаются в плоскости экватора и хорошо видны в световой микроскоп, ДНК в них достигают максимальной спирализации.

Хромосомы состоят из 2 сестринских хроматид (удвоенных молекул ДНК), соединенных друг с другом в области первичной перетяжки - центромеры. Центромера делит хромосому на 2 плеча. В зависимости от расположения центромеры хромосомы подразделяются на:

В некоторых хромосомах есть вторичные перетяжки, отделяющие от плеча хромосомы участок, называемый спутником, из которого в интерфазном ядре образуется ядрышко.

Все хромосомы подразделяются на аутосомы и половые хромосомы. Аутосомы - все хромосомы в клетках, за исключением половых хромосом, их 22 пары. Половые - это 23-я пара хромосом, определяющая формирование мужского и женского организма.

В соматических клетках имеется двойной (диплоидный) набор хромосом, в половых - гаплоидный (одинарный).

Определенный набор хромосом клетки, характеризующийся постоянством их числа, размером и формой, называется кариотипом.

Для того чтобы разобраться в сложном наборе хромосом, их располагают попарно по мере убывания их величины, с учетом положения центромеры и наличия вторичных перетяжек. Такой систематизированный кариотип называется идиограммой.

Впервые такая систематизация хромосом была предложена на конгрессе генетиков в Денвере (США, 1960 г.)

В 1971 г. в Париже классифицировали хромосомы по окраске и чередованию темных и светлых полос гетеро- и эухроматина.

Для изучения кариотипа генетики используют метод цитогенетического анализа, при котором можно диагностировать ряд наследственных заболеваний, связанных с нарушением числа и формы хромосом.

Жизнь клетки от момента возникновения в результате деления до ее собственного деления или смерти называется жизненным циклом клетки. В течение всей жизни клетки растут, дифференцируются и выполняют специфические функции.

Жизнь клетки между делениями называется интерфазой. Интерфаза состоит из 3-х периодов: пресинтетического, синтетического и постсинтетического.

Пресuнтетический период следует сразу за делением. В это время клетка интенсивно растет, увеличивая количество митохондрий и рибосом.

В синтетический период происходит репликация (удвоение) количества ДНК, а также синтез РНК и белков.

В постсинmетический период клетка запасается энергией, синтезируются белки ахроматинов ого веретена, идет подготовка к митозу.

Существуют различные типы деления клеток: амитоз, митоз, мейоз.

Амитоз - прямое деление прокариотических клеток и некоторых клеток у человека.

Митоз - непрямое деление клеток, во время которого из хроматина образуются хромосомы. Путем митоза делятся соматические клетки эукариотических организмов, в результате чего дочерние клетки получают точно такой же набор хромосом, какой имела дочерняя клетка.

Митоз состоит из 4-х фаз:

Биологическое значение митоза заключается в следующем:

Схема митоза

При воздействии неблагоприятных условий на делящуюся клетку веретено деления может неравномерно растянуть хромосомы к полюсам, и тогда образуются новые клетки с разным набором хромосом, возникает патология соматических клеток (гетероплоидия аутосом), что приводит к болезни тканей, органов, организма.

Мейоз (от греческого meiosis - уменьшение) - деление, приводящее к уменьшению в ядре клетки числа хромосом. С помощью мейоза происходит образование и созревание половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов) из особых соматических клеток яичников и семеников. В результате мейоза число хромосом уменьшается вдвое (из диплоидных клеток образуются гаплоидные).

Мейоз состоит из 2-х последовательных делений: первого и второго, причем удвоение ДНК происходит только перед первым делением. Перед делением так же как в митозе удваивается ДНК, количество хроматид удваивается. При первом делении делится набор хромосом.

После первого деления быстро наступает второе без подготовки и без синтеза ДНК. Деление протекает по типу митоза - ровно пополам делятся хроматиды, по набор хромосом остается половинным.

В мейозе и митозе фазы называются одинаково: профаза, метафаза, анафаза, телофаза, но в профазе 1 деления мейоза происходит кроссинговер.

Схема мейоза

Биологическое значение мейоза состоит в следующем:

Итак, в результате мейоза образуются клетки с гаплоидным набором хромосом.

При нарушении деления возникают половые клетки с неправильным набором хромосом (22 и 24) или с видоизмененными хромосомами, нарушением их строения. При оплодотворении появляется организм с врожденной наследственной патологией.

Половые клетки (гаметы) обеспечивают передачу наследственной информации потомкам. Мужские гаметы - это сперматозоиды, а женские - яйцеклетки. Созревают мужские гаметы в семенниках, а женские - в яичниках.

Процесс образования гамет называется гаметогенезом. Процесс развития сперматозоидов называется сперматогенезом, а яйцеклеток - овогенезом.

Семенник состоит из многочисленных канальцев, в стенках которых происходит развитие сперматозоидов. За это время клетка проходит несколько этапов развития:

Овогенез происходит в яичниках. Начинается деление в эмбриональный период, когда клетки яичников делятся митозом и образуются овогонии, которые к моменту рождения превращаются в ооцит 1-го порядка и задерживают свое дальнейшее развитие до полового созревания.

С наступлением половой зрелости каждый овоцит переходит к росту: удваивается ДНК, увеличивается размер, накапливаются белки, жиры, углеводы, пигменты. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, обеспечивающими его питание. Сначала образуется первичный, а затем - вторичный и зрелый фолликулы. Зрелый фолликул (граафов пузырек) заполнен жидкостью, а внутри него находится яйцеклетка.

Далее происходит овуляция (стенка зрелого фолликула лопается, яйцеклетка попадает в воронку маточной трубы) и наступает созревание яйцеклетки:

К началу полового созревания в яичниках находится примерно 100000 овоцитов, однако за весь репродуктивный период в яичниках женщины образуется примерно 300-400 овоцитов.

При сперматогенезе из 1 исходной клетки образуется 4 сперматозоида, а при овогенезе образуется 1 яйцеклетка и 3 направительных тельца.

При сперматогенезе зона роста очень короткая, при овогенезе длинная (накапливается запас питательных веществ для будущего зародыша).

При сперматогенезе есть, зона формирования, при овогенезе - она не выражена.

Отличие сперматогенеза от овогенеза

В половых клетках гаплоидный набор хромосом, в соматических - диплоидный.

Форма и размеры половых клеток отличаются от соматических, сперматозоид имеет головку, шейку и хвостик, а яйцеклетка круглая с большим запасом питательных веществ.

При соприкосновении с яйцеклеткой сперматозоид выделяет фермент гиалуронидазу, муциназу, которые разрушают оболочки яйцеклетки. Сперматозоид проникает в яйцеклетку, происходит оплодотворение, образуется зигота с диплоидным набором хромосом (2n2с): один набор - от отца (1n1c), другой - от матери (1п1с).

Таким образом, во всех клетках тела имеется диплоидный набор хромосом, а в половых - гаплоидный. Вся наследственная информация передается от родителей детям через, половые клетки.

Среди биологических дисциплин генетика занимает особое положение. Она изучает универсальные для всех живых существ законы наследственности и изменчивости, раскрывая сущность того, каким образом любая живая форма воспроизводит себя в следующих поколениях. Генетика человека не только изучает закономерности наследственности и изменчивости у человека на всех уровнях его организации и сосуществования (молекулярном, клеточном, организменном, популяционном), но и стремится найти способы управления ими.

Днем рождения генетики как науки принято считать 1900 год, когда три ботаника: голландец Г. де Фриз, немец К. Корренс и австриец К. Чермак независимо друг от друга подтвердили важнейшие закономерности наследования признаков в потомстве, установленные за 35 лет до них чешским естествоиспытателем Г. Менделем.

Историю генетики условно можно подразделить на три основных эпохи:

Современная генетика тесно взаимодействует с фундаментальными науками – физикой, химией, математикой, биологией, экологией и другими науками. Благодаря этой взаимосвязи в середине прошлого века появились такие самостоятельные специализированные разделы генетики, как генетика человека, популяционная генетика, цитогенетика, иммуногенетика, онкогенетика, фармакогенетика. Относительно недавно в обиход нашей жизни стали входить такие понятия и термины, как геном, молекулярная цитогенетика, экологическая генетика, молекулярная медицина.

Медицинская генетика является составной частью генетики человека. Она изучает закономерности наследственности и изменчивости с точки зрения патологии человека. Особый раздел медицинской генетики составляет клиническая генетика, исследующая вопросы патогенеза, клиники, диагностики, профилактики и лечения наследственных болезней.

Задачами медицинской генетики являются:

Человек, как объект генетических исследований, чрезвычайно сложен. Это связано, в первую очередь, с особенностями его генетической организации и сложным характером экспрессии многих признаков. Кроме того, у человека, по сравнению с другими представителями животного и растительного мира, достаточно большой геном, состоящий из около 35 тысяч генов, имеющих около 3,3 млрд. пар нуклеотидов. Общая длина молекул ДНК в каждой клетке человека составляет около двух метров.

Из общего количества генов человека в настоящее время идентифицированы более 20 тысяч и около их половины картированы на индивидуальных хромосомах.

Основным источником возникновения наследственных болезней являяются мутации. Мутации – это количественные и качественные изменения в наследственных структурах (ДНК, генах, хромосомах), которые могут передаваться из поколения в поколение.

Термин «мутация» был предложен голландским ботаником Г. де Фризом в начале 20-го века. С точки зрения автора мутации возникают внезапно, наследуются, являются постоянными в своем проявлении, достаточно редки, могут быть вредными, полезными и нейтральными. Появляются мутации в результате действия биологических, химических и физических факторов.

К биологическим факторам относятся: вирусы, бактерии, мобильные генетические элементы, некоторые ферменты.

К химическим факторам относятся: чужеродные ДНК и РНК, аналоги азотистых оснований нуклеиновых кислот, многие алкилирующие соединения, пестициды, часть лекарственных препаратов, некоторые биополимеры.

К физическим факторам относятся: ионизирующее излучение, радиоактивные элементы, ультрафиолетовое излучение, высокие и низкие температуры, высокочастотные токи.

Выделяют следующие типы мутаций:

Основная часть мутаций, возникающих у человека, относится к генным мутациям. Они являются причиной большинства наследственных заболеваний и возникают на всех стадиях онтогенеза. Генные мутации в своем подавляющем большинстве затрагивают один или несколько нуклеотидов (нуклеотид включает в себя азотистое основание, углевод пентозу и остаток фосфорной кислоты). На молекулярном уровне механизмы генных мутаций могут быть представлены в виде замен, вставок, выпадения и перемещения нуклеотидов в пределах отдельных генов, ведущих к качественному и количественному изменению соответствующих белковых продуктов. Главное о чем следует знать, что генные мутации приводят к изменению генотипа и фенотипа и могут передаваться из поколения в поколение.

Однако некоторые изменения нуклеотидной последовательности не всегда приводят к изменению структуры и функции соответствующего белка. Это так называемые молчащие (нейтральные) мутации – варианты генетического полиморфизма, которые не затрагивают структуру самого гена и не приводят к каким-либо изменениям фенотипа. Генетические полиморфизмы у человека встречаются гораздо чаще, чем мутации. Отличие мутаций и генетических полиморфизмов носит скорее количественный, чем качественный характер.

Вместе с тем, генетические полиморфизмы не всегда нейтральны и безвредны. В некоторых ситуациях они могут приводить к изменению генетического кода и тем самым вызывать замену одной аминокислоты на другую, а это, в свою очередь, приведет к неправильному и неполноценному функционированию ряда наследственных структур, вызывая определенную предрасположенность к различным заболеваниям.

Другим классом мутаций являются геномные и хромосомные мутации. Геномные мутации – это изменение числа отдельных хромосом (анеуплоидии) или целого хромосомного набора (полиплоидии). Хромосомные мутации – это нарушение структуры самой хромосомы.

В настоящее время используется рабочая классификация наследственных заболеваний, предложенная В.И. Ивановым в 2006. В ней выдены следующие группы заболеваний:

В энциклопедическом словаре медицинских терминов семиотика определяется как учение о признаках (симптомах) болезней и патологических состояниях. Под общей семиотикой наследственных болезней мы подразумеваем общие признаки, характерные для всех форм патологии, объединённых в группу наследственных болезней. И, несмотря на то, что наследственных болезней к настоящему времени описано несколько десятков тысяч и проявления их крайне разнообразны, все же необходимо знать характерные черты анамнеза, клиники, течения, исходов, позволяющие отличать наследственные и ненаследственные формы патологии.

В клинической практике врача-генетика нередко приходится сталкиваться с врожденными патологическими состояниями, которые по фенотипическим проявлениям сходны с наследственными формами, но могут быть обусловлены воздействием внешнесредовых факторов. Дифференциальная диагностика в данном случае и правильное установление этиологии – залог патогенетически обоснованного лечения, адекватных мер реабилитации и профилактики.

Для наследственных болезней общими признаками являются: «необычность» клинических проявлений, хронический рецидивирующий прогредиентный характер течения, устойчивость к обычным терапевтическим мероприятиям, поражение нескольких органов и систем (системный характер поражения), повышенная частота семейных случаев.

К врождённым порокам развития (ВПР) относят стойкие морфологические изменения, повлекшие за собой грубые нарушения функции органа, ткани или всего организма. Выделяют сходные с ВПР понятия:

ВПР могут возникать в результате возникновения нарушений на разных этапах развития организма. По времени возникновения все ВПР делятся на:

Под гаметопатиями понимают повреждение половых клеток, чаще всего в результате мутаций.

Бластопатии (бластозы) – нарушения в бластоцисте, то есть в зародыше первых 15 дней после оплодотворения (до окончания процесса дробления).

Эмбриопатии – пороки, возникшие в результате повреждения эмбриона (с 16 дня после оплодотворения до конца 10-й недели беременности). Это период органогенеза и максимальной чувствительности к тератогенам.

Фетопатии – повреждения плода (с 11-й недели беременности до родов). Этот период характеризуется в основном ростом и увеличением размеров органов, кроме головного мозга и половых желёз.

С этиологической точки зрения все ВПР можно отнести к одной из трёх групп:

Наследственные ВПР возникают в результате мутаций (генных, хромосомных, геномных) чаще всего на уровне гамет, реже в зиготе.

Экзогенно обусловленные ВПР возникают в результате воздействия тератогенных факторов во время беременности на эмбрион или плод.

Мультифакториальные ВПР являются результатом совместного действия наследственных и внешнесредовых факторов.

Из общего числа ВПР наследственные ВПР составляют 20-30 %. Из них экзогенные ВПР составляют 2-5 %, мультифакториальные – 30-40 %, ВПР неясной этиологии - 25-50 %.

Тератогенные факторы, по аналогии с мутагенными факторами, подразделяют на: 1) физические, 2) химические и 3) биологические. Они не вызывают стойких изменений генетического аппарата.

К физическим факторам тератогенеза можно отнести ионизирующую радиацию, электромагнитные и СВЧ поля, повышенную температуру беременной женщины, механические факторы, например, сдавление.

К химическим факторам тератогенеза относят лекарственные препараты, средства бытовой и промышленной химии, гипоксию и неполноценное или несбалансированное питание.

Все лекарственные препараты подразделяет на три группы, в зависимости от степени риска развития эмбриотоксического и тератогенного эффекта: 1) высокая степень риска; 2) значительная степень риска; 3) умеренная степень риска.

К препаратам первой группы относятся:

К препаратам второй группы относятся:

Применение препаратов второй группы в первые 3-10 недель беременности может стать причиной гибели эмбриона и/или самопроизвольного выкидыша.

К препаратам третьей группы относятся:

К биологическим факторам тератогенеза следует отнести некоторые перенесённые во время беременности инфекции:

Диагностика наследственных заболеваний представляет большие трудности из-за низкой частоты встречаемости в популяции. Нередко наследственная патология проявляется своеобразным внешним видом пациентов. В связи с этим представляется особенно важным учитывать особенности фенотипа, так называемые микропризнаки, которые реально не влияют на продолжительность жизни, функциональное состояние или иммунный статус пациента, но являются диагностически значимыми.

Для диагностики наследственных заболеваний чрезвычайно важным является антропометрический подход. Антропометрия – это совокупность методов и приёмов измерения человеческого тела. В клинике внутренних болезней под антропометрией понимают цифровую оценку трёх внешних морфологических признаков: роста, массы тела и окружности груди. В практике медико-генетического консультирования при необходимости добавляют измерение окружности головы, живота, длины конечностей и их отдельных частей, расстояния между зрачками (или внутренними краями орбит), размера глазной щели, площади кожных пятен, длины носа, объёма яичек, длины полового члена, толщины кожной складки, ширины таза и т.д. Границы антропометрического метода могут быть достаточно широкими и включать любые количественные исследования, проводимые в клинике.

Так, например, оценить расстояние между внутренними краями глазниц (увеличенное – гипертелоризм, уменьшенное – гипотелоризм) можно по индексу межорбитальной окружности (ИМО), который расчитывается по формуле:

Если ИМО > 6,8 , то у пациента гипертелоризм, если ИМО < 3,8 , то наблюдается гипотелоризм. Хотя в практике медико-генетического консультирования эти признаки нередко оцениваются без столь долгих вычислений, а чисто визуально.

Клинико-генеалогический метод является важнейшим и наиболее разработанным методом диагностики наследственных болезней. Этот метод основан на анализе характера передачи различных признаков и заболеваний в отдельной семье, с указанием родственных связей между членами родословной. Из названия метода понятно, что его составляющими частями являются две компоненты: клиническая и генеалогическая. В узком смысле термин «генеалогия» (греч. Genealogia) обозначает науку о родословных от слов genea (рождение, происхождение, поколение) и logos (слово, изложение, наука). В широком смысле этот термин трактуется, как установление родственных связей между индивидуумами в пределах одного или нескольких поколений.

Суть генеалогического метода состоит в составлении генеалогического древа и проведении генеалогического анализа.

При медико-генетическом консультировании человек, от которого начинается составление родословной, называется пробандом. На родословной пробанд обозначается стрелочкой. Пробандом может быть больной человек, обратившийся по поводу своего заболевания, или кто-либо из его обратившихся ближайших родственников.

В медицинской генетике объектом исследования является «ядерная семья», в которую чаще всего входят больной ребёнок-пробанд, его родители и сибсы (братья и сёстры или дети одной супружеской пары). Полусибсы имеют только одного общего родителя. Сводные сибсы не являются биологическими родственниками, хотя могут проживать вместе и иметь одну фамилию.

Основным медицинским документом, в котором фиксируются все данные обследования, является генетическая карта. Поскольку обследованию подвергается вся семья, то оформляется единая генетическая карта, в которой присутствуют необходимые сведения обо всех родственниках. Ниже приводится схема заполнения генетической карты.

Этот раздел относится к сфере субъективности, ощущений. Жалобы бывают очень разнообразными, порой они никакого отношения не имеют к изучаемой патологии. В то же время, иногда пациенты (или родители ребёнка) обращают внимание врача на узкий круг жалоб, упуская из виду диагностически значимые. Поэтому задачей врача является получение максимальной информации обо всех обращающих на себя особенностях, выходящих за рамки нормы. В отдельных семьях явно патологические признаки рассматриваются как нормальные, потому что имеются у многих членов родословной. В данной ситуации необходимо активное выяснение подробностей симптоматики. В некоторых случаях вместо жалоб пациенты предъявляют готовые диагнозы и заключения других врачей-специалистов или результаты параклинических обследований.

Как и в клинической практике, анамнез пробанда складывается из двух компонентов: анамнеза настоящего заболевания (anamnesis morbi) и анамнеза жизни (anamnesis vitae). В анамнез включают все сведения о начале заболевания, предшествовавшем фоне, развитии клинической симптоматики, эффективности различных видов лечения, ремиссиях/обострениях, провоцирующих факторах, длительности течения.

Анамнез жизни начинают собирать с самого раннего возраста, включая: бытовые, социальные и материальные условия жизни, характер питания, сведения о перенесенных заболеваниях, вредных привычках, половой жизни.

Далее следует сбор семейного анамнеза. Если пробандом является маленький ребёнок, то анамнез записывается единым текстом. Расспрос начинается с момента зачатия (на каком фоне оно произошло, планированная или непланированная беременность). Важно отмечать проходил ли в это время кто-либо из супругов лечение по поводу бесплодия, является ли зачатие следствием использования вспомогательных репродуктивных технологий.

Беременность матери пробанда описывается подробно, как акушерско-гинекологический анамнез, поскольку признаки неблагополучия могут появляться еще до рождения ребёнка. Подробно выясняются сведения о перенесённых заболеваниях, проводимом лечении, злоупотреблении алкоголем, курением, использовании психоактинвых препаратов, воздействии внешнеповреждающих факторов, стрессах, особенностях питания, труда и быта во время беременности.

Очень важно выяснить сведения о прибавке в весе беременной. Нормальной считается прибавка на 8-10 кг. Иногда женщина прибавляет в весе гораздо меньше, но рожает нормального по физическому развитию ребёнка. В этом случае, возможно, она сама теряет в весе, имея его излишки до беременности. Прибавка более 10 кг может быть нормальной при изначальном дефиците массы или активной потере веса при ранних токсикозах. Избыточное нарастание веса беременной может свидетельствовать о скрытых отеках, что требует незамедлительной коррекции. Прибавка более 15 кг нередко сопровождает многоплодную беременность или указывает на многоводие. Многоплодная беременность считается патологией из-за частых осложнений беременности и родов.

Не менее важно получить сведения о количестве околоплодных вод, Многоводие, как и маловодие, часто сочетается с пороками развития плода или даже провоцирует их развитие. Существует мнение, что пороки развития плода ведут к аномальному образованию околоплодных вод.

Важно выяснить на каком сроке беременности проводилась пренатальная диагностика и её результаты.

Далее подробно выясняются сведения о родах. Нормальная продолжительность беременности – 40 недель (10 лунных месяцев, или 280 дней). Нормой считается диапазон в пределах 38-42 недель. Рождённый до 38 недели ребёнок считается недоношенным, после 42 недели – переношенным. По сравнению с детьми, рождёнными в срок, у этого контингента в большинстве случаев наблюдается врождённая и наследственная патология, перинатальная смертность. Надо помнить, что продолжительность беременности может быть обусловлена генетическими особенностями. В семьях по женской линии может наблюдаться тенденция к невынашиванию или перенашиванию. В этих случаях дети рождаются без признаков патологии.

Причинами недонашивания могут быть факторы, связанные с плацентой (низкое прикрепление, отслойка и т.д.), инфекционные и неинфекционные заболевания матери, иммунологическая несовместимость матери и плода, травмы, пороки развитя матки, поздние токсикозы беременных, многоводие и.т.д.

При перенашивании беременности увеличивается риск травматизации в родах матери и ребнка, так как чаще всего ребёнок более крупный, кости его черепа более плотные, окружность головы больше. Одним из диагностических критериев перенашивания является наличие мекониальных околоплодных вод, что может свидетельствовать об асфиксии плода.

После рождения ребёнка анамнез собирают также подробно, как педиатры: закричал ли ребёнок сразу, каков характер крика (громкий, слабый, «кошачий» и т.д.).

Большое значение представляют антропометрические данные - масса и длина тела, окружность головы. Нормальной массой тела является 3500 г, длиной тела - 50 см, окружностью головы для мальчиков – 36 см, а для девочек – 35 см.

Далее подробно описывается жизнь ребёнка на первом году жизни:

Если пробандом является взрослый человек, анамнез болезни и жизни заполняется, как в клинике внутренних болезней. Интерес представляют события жизни, состояние здоровья, предшествовавшие визиту в медико-генетическую консультацию.

После сбора анамнеза следует объективное исследование пробанда и его родственников (описание фенотипических проявлений заболевания). Клинический осмотр больных с наследственной патологией имеет большую разрешающую способность. Он приобретает особое значение, поскольку правильный диагноз часто может быть установлен лишь при учёте всех особенностей внешнего вида.

Часть наследственных заболеваний диагностируются исключительно на основе осмотра, по сочетанию всех видимых пороков и особенностей строения. Необходим учёт всех дисплазий и пороков развития, т.к. высокая степень генетической предрасположенности проявляется в виде микроаномалий развития.

Общий осмотр пробанда нередко дает врачу много ценной диагностической информации. Следует оценивать внешний вид, положение тела (естественное, свободное, вынужденное), конституционные особенности, общее состояние пробанда. Нередко при наследственных и врождённых болезнях общий осмотр пробанда позволяет уверенно установить диагноз по внешнему виду (что не исключает проведение подтверждающей лабораторной диагностики).

Если позволяет температура воздуха в кабинете, ребёнка полностью раздевают и начинают описание фенотипа с «макушки до пят». Предварительно измеряют рост, вес, окружность головы (если нужно - груди, живота). В медико-генетических консультациях практикуется фотографирование детей в полный рост на фоне ростомера. Взрослых пробандов и родителей больных детей осматривают, постепенно обнажая различные участки тела, с учётом принципов врачебной этики и деонтологии.

В отличие от клиники внутренних болезней, когда объективное исследование проводится по органам и системам, для диагностики многих наследственных и врождённых болезней удобнее описывать внешние признаки по определенному плану, которые фиксируются в карте фенотипа.

Помимо оценки внешних признаков, бывает необходимо получить данные обследования внутренних органов пациентов. Для этого привлекают врачей смежных специальностей, дополнительные параклинические методы исследования. Для уточнения состояния внутренних органов используются рентгенорадиографические, ультразвуковые, гематологические, эндокринологические, иммунологические, эндоскопические, гистологические, биохимические и другие методы исследования.

Если предполагается диагноз конкретного наследственного заболевания, то уточнение его проводится с помощью специализированных лабораторно-генетических методов: цитогенетического, биохимического, молекулярно-генетического. Если пробандом является умерший ребёнок или мертворожденный, то фенотипический анализ проводится при патологоанатомическом вскрытии. В этом случае необходимо запросить протокол вскрытия.

После фенотипического анализа приступают к составлению и анализу родословной.

Сбор генеалогической информации о наличии среди родственников больного тех или иных заболеваний может проводиться разными методами: методом опроса на основе личного обследования членов семьи, путем очного и заочного анкетирования.

Составление родословной затруднено при следующих обстоятельствах:

В родословную заносятся краткие сведения о родственниках в определенном порядке:

При составлении родословной используются общепринятые условные обозначения (символы).

Символы, используемые при составлении родословной

Заболевания в родословной обозначаются произвольно, чаще всего соответствующий символ полностью затушевывается. Разные заболевания обозначаются по-разному. В некоторых случаях в одном символе можно отметить несколько заболеваний. Поколения в родословной нумеруются римскими цифрами, члены одного поколения – арабскими.

При сборе информации следует стремиться к наиболее полному составлению родословных по восходящему, нисходящему и боковым направлениям для сбора сведений о максимальном количестве родственников в 3-4 поколениях. Необходимо собрать информацию обо всех болезнях, встречающихся среди членов семьи. Грубой ошибкой является искусственное укорочение звеньев родословной в связи с трудностями обследования родственников II и III степеней родства.

Тщательно собрав данные о родословной, уточнив необходимые сведения о больных и обследовав нужных членов семьи, можно приступить к анализу родословной. Гениалогический анализ даёт возможность установить тип наследования заболевания.

При этом необходимо:

Рассмотрим основные типы передачи моногенных заболеваний: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный и сцепленный с Х-хромосомой.

В связи с тем, что доминантные гены, детерминирующие развитие заболевания, в гомозиготном состоянии являются, как правило, летальными, все браки между больными и здоровыми членами семьи относятся в типу Аа и аа, где А – доминантный ген, определяющий развитие наследственного заболевания, а – рецессивный ген. Родословная при этом имеет следующие характерные признаки (см. рис.):

Родословная с аутосомно-доминантным типом наследования

При некоторых аутосомно-доминантных заболеваниях наблюдается неполная пенетрантность гена. Пенетрантность – это вероятность проявления гена. Она выражается в процентах заболевших от числа носителей. Так, если доминантный ген проявляется в фенотипе всех его носителей, то его пенетрантность равна 100%. Если среди носителей патологического доминантного гена болеет только половина, то пенетрантность равна 50%, если – четверть – 25%.

Носительство доминантного гена без фенотипического проявления можно заподозрить у одного из родителей, если среди его потомков появились больные соответствующей доминантной болезнью. Когда у здоровых родителей появился больной ребенок и в родословной есть ещё другие случаи этой болезни, то можно предполагать, что у одного из родителей больного был патологический ген, который не пенетрировал, но был передан потомку.

Доминантные гены обладают и различной экспрессивностью. Понятие экспрессивности аналогично понятию тяжести заболевания. При очень низкой экспрессивности гена создаётся впечатление, что человек здоров, при высокой – развивается тяжёлая форма заболевания. Иногда при тщательном исследовании всеми доступными клиническими и параклиническими методами удаётся поставить диагноз стертой формы доминантного заболевания. Диагноз стёртой формы правомочен только тогда, когда в данной семье встречаются выраженные клинические формы этого заболевания. Крайне вариабельной экспрессивностью обладает аутосомно-доминантный синдром Марфана. Можно встретить как очень тяжёлые формы заболевания с типичной для синдрома триадой симптомов:

Основной особенностью рецессивного гена является то, что он проявляет свое действие только в гомозиготном состоянии. Поэтому в гетерозиготном состоянии он может существовать во многих поколениях, никак не проявляясь фенотипически. В результате, первый больной рецессивной болезнью появляется через многие поколения после возникновения мутации.

Аутосомно-рецессивное наследование имеет следующие отличительные черты:

Родословная с аутосомно-рецессивным типом наследования

Как и при доминантном типе наследования, это соотношение применимо к семьям с большим количеством детей или к сумме детей из многих семей с одной и той же рецессивной болезнью. Частота возникновения аутосомно-рецессивного заболевания находится в прямой зависимости от степени распространения мутантного гена. Обычно повышается частота рецессивных наследственных заболеваний в изолятах и популяциях, где существует высокий процент кровно-родственных браков.

Исходя из того, что общность генов у родителей и детей, братьев и сестёр (кроме монозиготных близнецов), т.е. у родственников 1 степени родства, равна 50% (1/2) можно составить схему общности генов у родственников разных степеней.

Схема общности генов у родственников разных степеней родства

Таким образом, вероятность рождения больного ребёнка в семьях с кровно-родственным браком, отягощённых рецессивным геном, значительно выше, чем в неродственных браках, т.к. концентрация гетерозиготного носительства в них выше, чем в общей популяции. Чем реже распространён рецессивный ген, тем чаще соответствующая рецессивная болезнь встречается среди детей из кровно-родственных браков. Об отрицательном влиянии родственных браков свидетельствует и тот факт, что умственная отсталость среди детей в них в четыре раза выше, чем в семьях неродственных браков и составляет 16%.

Наиболее часто рецессивные болезни встречаются в семьях спорадически. В такой ситуации появление больного ребенка может быть результатом первого в семье брака между гетерозиготными родителями, или брака гетерозиготного носителя со здоровым, в половой клетке которого произошла первичная мутация. Чтобы правильно оценить спорадический случай рецессивной болезни для определения риска рождения других больных детей необходимо определить гетерозиготное носительство. В настоящее время для многих рецессивных заболеваний разработаны тесты, которые позволяют выявить тонкие фенотипические различия гетерозиготных носителей и здоровых лиц.

Гены, локализованные в Х-хромосоме, так же как и при аутосомном наследовании, могут быть доминантными и рецессивными. Главной особенностью Х-сцепленного наследования является отсутствие передачи соответствующего гена отца – сыну, т.к. мужчины, будучи гемизиготными (имеют только одну Х-хромосому) передают свою Х-хромосому только дочерям.

Если в Х-хромосоме локализуется доминантный ген, такой тип наследования называется Х-сцепленным доминантным. Для него характерны следующие признаки:

При локализации в Х-хромосоме рецессивного гена тип наследования называется Х-сцепленным рецессивным. Женщины почти всегда фенотипически здоровы (носители), т.е. гетерозиготы. Тяжесть болезни зависит от степени поражения репродуктивной системы. Для этого типа наследования характерны:

Родословная с Х-рецессивным типом наследования

Родословная с Х-доминантным типом наследования

В редких случаях наблюдается отцовский или голандрический тип наследования, обусловленный присутствием мутаций в генах Y-хромосомы.

При этом болеют и передают через Y-хромосому свое заболевание сыновьям только мужчины. В отличие от аутосом и Х-хромосомы, Y-хромосома несет сравнительно мало генов (по последним данным международного каталога генов OMIM, всего около 40).

Небольшая часть таких генов гомологична генам X-хромосомы, остальные присутствующие только у мужчин, участвуют в контроле детерминации пола и сперматогенеза. Так, на Y-хромосоме находятся гены SRY и AZF, ответственные за программу половой дифференцировки.

Мутации в любом из этих генов приводят к нарушениям развития яичек и блоку сперматогенеза, что выражается в азооспермии. Такие мужчины страдают бесплодием, и потому их заболевание не наследуется. Мужчин с жалобами на бесплодие необходимо обследовать на наличие мутаций в указанных генах. Мутациями в одном из генов, расположенных на Y-хромосоме, обусловлены некоторые формы ихтиоза (рыбья кожа), и совершенно безобидный признак - оволосение ушной раковины.

Признак передаётся по мужской линии. В Y-хромосоме имеются гены, отвечающие за оволосение ушной раковины, сперматогенез (азооспермия), интенсивность роста тела, конечностей, зубов.

Родословная с Y-сцепленным типом наследования

Анализ родословных при мультифакториальных заболеваниях основан не на законах Менделя, как при моногенных признаках, а на эмпирически полученных данных. В результате многолетних наблюдений были выявлены следующие особенности, характерные для этой формы патологии:

Передаются митохондрии только с цитоплазмой яйцеклеток.

Практически при любых генетических нарушениях можно выделить общие клинические признаки, к которым относятся:

Кроме того, признается роль врожденных особенностей в патогенезе и клинической картине болезней. Относительно генных болезней, казалось бы, можно ожидать более или менее унифицированное проявление клинической картины какой-либо нозологической формы, поскольку этиологический фактор для всех больных этой формой одинаков (мутация в соответствующем гене), весь процесс патогенеза развертывается на фоне жестко детерминированного контроля генной активности. Именно такой вывод подсказывал общегенетический взгляд на моногенно детерминируемые события. Однако клиническая практика показала другое: симптоматика наследственных болезней широко варьирует. При накоплении наблюдений одних и тех же нозологических форм оказалось, что клинический полиморфизм генных болезней выражен не меньше, чем таковой ненаследственных болезней. Клинический полиморфизм генных болезней проявляется в разных сроках начала заболевания у инвалидов, полноте и тяжести симптоматики (глубина патологического процесса), продолжительности болезни, степени инвалидности, толерантности к терапии, в сроках сокращения продолжительности жизни. Вместе с тем следует подчеркнуть, что для генных болезней не бывает плавных переходов от нормы к патологии. Даже самая легкая форма болезни отличается от нормы минимальными диагностическими критериями. Речь идет о генетическом правиле: нормальный генотип детерминирует нормальный фенотип, а мутантный генотип детерминирует мутантный фенотип (болезнь).

Впервые явление клинического полиморфизма наследственных болезней начал глубоко анализировать еще в 20-30-х годах выдающийся генетик и невропатолог С. Н. Давиденков. На примере изучения наследственных болезней нервной системы он показал роль окружающей среды, характера мутации и генотипа в целом (генотипическая среда для мутировавшего гена) в причинах клинического полиморфизма. Ученый открыл явление генетической гетерогенности (см. ниже), маскирующееся под клинический полиморфизм. Речь идет о генокопиях болезней, которые к истинным причинам клинического полиморфизма не имеют отношения. Изучение причин клинического полиморфизма позволило С. Н. Давиденкову разрабатывать методы лечения болезни и профилактики осложнений, открывать новые формы болезней.

Материальными носителями наследственной информации являются хромосомы. Наука, которая занимается изучением функционирования хромосом на всех уровнях их организации (микроскопическом, субмикроскопическом, молекулярном) называется цитогенетикой.

Впервые о хромосомах заговорили с 1880 года, когда В. Флеминг, изучая клетки роговицы глаза человека, обнаружил от 22 до 28 хроматиновых тел. Термин «хромосома» впервые был введен В. Вальдейером в 1888 году для обозначения окрашенных нитевидных структур, видимых в микроскоп.

Для каждого биологического вида характерно постоянное число хромосом. У большинства высших организмов каждая клетка содержит диплоидный хромосомный набор. Хромосомы отличаются друг от друга определенной формой и своими размерами.

Совокупность количественных и качественных признаков хромосом, определяемая при микроскопировании в единичной клетке, называется кариотипом.

В зависимости от морфологической характеристики, учитывающей размеры, форму и положение центромеры, все хромосомы поделены на 7 групп: А, В, С, D, E, F, G и половые хромосомы Х и У. При световой микроскопии в стадии метафазы и прометафазы хромосомы хорошо различимы.

Структурно каждая хромосома имеет центромеру (первичная перетяжка), короткое (p) и длинное (q) плечо. Концевые участки каждого плеча хромосомы называются теломерами, которые играют решающую роль в сохранении стабильности хромосом.

Гаплоидный набор человека состоит из 22 аутосом и одной половой хромосомы (Х или У), диплоидный набор представлен 46 хромосомами. Наиболее удобной фазой исследования хромосом является метафаза митоза.

Цитогенетика человека занимает особое место в медицинской генетике. Это обусловлено тем, что большая часть множественных пороков и нарушений половой дифференцировки у человека связана с различными структурными и числовыми нарушениями в системе аутосом и гоносом.

Необходимость цитогенетического исследования диктуется наличием огромного количества хромосомных болезней. Описано уже около 1000 типов хромосомных нарушений. Частота хромосомных аномалий среди новорожденных составляет примерно 1%, среди мертворожденных этот показатель составляет 6–7%. У детей, родившихся с задержкой психомоторного развития и имеющих пороки развития внутренних органов, хромосомные болезни встречаются в около 30% случаев. Около 60% спонтанных абортов в 1 триместре беременности связаны с хромосомными аберрациями. Примерно одна треть оплодотворенных яйцеклеток погибает в первую неделю беременности. Во втором триместре хромосомные нарушения являются причиной спонтанных абортов в 25-30% случаев. После 20 недель беременности хромосомные аномалии встречаются только в 10% случаев. При отягощенном акушерском анамнезе у супружеских пар с повторными спонтанными абортами, мертворождениями или рождением детей с пороками развития хромосомные аномалии обнаруживаются в 5%.

В основу классификации хромосомных болезней положены тип хромосомной аномалии и характер дисбаланса хромосомного материала соответствующего кариотипа. Исходя из этих принципов, хромосомные аномалии делятся на три группы:

Первые две группы относятся к геномным мутациям, а третья группа – к хромосомным мутациям. Кроме этого, необходимо учитывать тип клеток, в которых произошла мутация (в гаметах или зиготе), а также иметь в виду была ли мутация унаследована или она возникла заново. Таким образом, при постановке диагноза хромосомной болезни необходимо учитывать:

Большая часть хромосомных аномалий, возникающих в хромосомных наборах человека, связана с нарушением числа хромосом. Полиплоидия возникает в результате нарушения нормального митотического цикла: удвоение хромосом не сопровождается делением ядра и клетки. Примерами полиплоидии, которые описаны у человека, являются триплоидии (69,ХХХ; 69,ХХУ) и тетраплоидии (92,ХХХХ; 92,ХХХУ). Эти нарушения не совместимы с жизнью и встречаются в материале спонтанных абортусов или плода и у мертворожденных, а иногда и у новорожденных, продолжительность жизни которых с такими аномалиями составляет, как правило, всего несколько дней.

Анеуплоидия возникает в результате нерасхождения хромосом в мейотических делениях или в митозе. Термин «нерасхождение» означает отсутствие разъединения хромосом (в мейозе) либо хроматид (в митозе) в анафазе. В результате нерасхождения возникают гаметы с аномальным набором хромосом.

Структурные изменения хромосом у человека встречаются намного реже, чем численные аберрации. Структурные перестройки могут быть хромосомными и хроматидными, сопровождаться изменением количества генетического материала (делеции и дупликации) или только сводиться к перемещению его (инверсии, инсерции, транслокации). В перестройку может вовлекаться одна или больше хромосом с несколькими разрывами и соединениями. Иногда в организме могут встречаться клетки с различными кариотипами. Такое сочетание кариотипа обычно обозначают термином мозаицизм.

Большинство хромосомных болезней возникает спорадически в результате геномной и хромосомной мутации в гаметах здоровых родителей или на первых делениях зиготы. Хромосомные изменения в гаметах приводят к развитию так называемых полных, или регулярных, форм нарушения кариотипа, а соответствующие изменения хромосом на ранних стадиях развития эмбриона являются причиной возникновения соматического мозаицизма, или мозаичных организмов (наличие в организме двух или более клеточных линий с разным числом хромосом). Мозаицизм может касаться как половых хромосом, так и аутосом. У человека чаще всего мозаичные формы обнаруживаются в системе половых хромосом. Мозаики, как правило, имеют более «стертые» формы заболевания, чем люди с измененным числом хромосом в каждой клетке. Так, ребенок с мозаичным вариантом болезни Дауна может иметь фактически нормальный интеллект, но физические признаки этого заболевания остаются.

Число аномальных клеток может быть различным: чем их больше, тем более ярко выражен симптомокомплекс той или иной хромосомной болезни. В некоторых случаях удельный вес аномальных клеток так невелик, что человек кажется фенотипически здоровым.

Хромосомные аномалии возникают в результате того, что изменения количества или качества генетической информации в сторону ее избытка или недостатка нарушает функционирование нормальной генетической программы онтогенеза (индивидуального развития организма). Характер и тяжесть проявления хромосомных болезней зависит от вида аномалий и вовлеченных хромосом.

Хромосомные синдромы обычно характеризуются множественными пороками развития независимо от типа хромосомной аберрации. Многочисленные исследования разнообразных типов повреждения хромосом и вызываемые ими отклонения развития позволяют сделать вывод, о том, что в патогенезе хромосомных болезней основное место занимает нарушение физического (соматического) и психического развития.

Общим для всех форм хромосомных аномалий является множественность поражения различных систем и органов. Нарушения развития могут наблюдаться в широких диапазонах – от гибели и элиминации зигот на первых стадиях дробления до нарушений, совместимых с постнатальным существованием.

Тщательное клинико-цитогенетическое изучение хромосомных аномалий позволяет выделить ряд признаков, которые в различных сочетаниях и с разной степенью выраженности встречаются у всех пораженных индивидуумов. К таким признакам относят умственную отсталость, пре- и постнатальную задержку развития, аномалии многих органных систем, особенно челюстно-лицевой области, скелета, сердечно-сосудистой и мочеполовой систем. В частности, отмечаются краниофациальная дисплазия, ненормальные форма и расположение ушных раковин, гипертелоризми, эпикант, готическое небо, аномалии строения глазных щелей и яблок, специфическое изменение кожного рисунка на ладонях и подошвах, аномалия строения и расположения пальцев нижних и верхних конечностей и др.

Все диагностические признаки, встречающиеся при хромосомных болезнях можно условно разделить на 3 группы. К первой группе можно отнести комплекс признаков, позволяющих лишь заподозрить хромосомную аномалию. Это общие признаки (некоторые из них перечислены выше) - физическое недоразвитие, ряд дизморфий мозгового и лицевого черепа, косолапость, клинодактилия мизинцев, некоторые пороки развития внутренних органов (сердца, почек, легких). Ко второй группе относят признаки, встречающиеся в основном при определенных хромосомных болезнях. Их сочетание позволяет в большинстве случаев диагностировать хромосомную аномалию. Среди характерных, наиболее часто встречающихся признаков при трисомии хромосомы 13 следует назвать глубокую задержку умственного и физического развития (100%), гипертелоризм (90%), низко расположенные уродливые уши (90%). При трисомии хромосомы 18 следует отметить долихоцефалию (90%), тяжелую задержку психомоторного и физического развития (100%), затруднения при глотании, проблемы с кормлением (100%), микрогнатию и короткую грудину (90%). К третьей группе относят признаки, характерные только для одной хромосомной аномалии, например, «кошачий крик» при синдроме 5р-, алопеция при синдроме 18р.

При изучении корреляции фенотипа с кариотипом было сделано важное заключение о том, что чем более количество хромосомного материала утрачено или приобретено, тем сильнее отклонения в развитии, тем раньше в онтогенезе они проявляются. Поэтому аномалии по крупным хромосомам встречаются очень редко. Кроме того, нехватка генетического материала сказывается на организме тяжелее, чем его избыток, и поэтому полные моносомии (особенно у живорожденных детей) встречаются гораздо реже, чем полные трисомии.

Тяжесть клинической картины зависит не только от размера хромосомы, вовлекаемый в патологический процесс, большое значение имеет и ее качественный состав. Например, полные трисомии у живорожденных чаще всего обнаруживаются по аутосомам 13, 18, 21. Это связано с тем, что данные хромосомы содержат больше гетерохроматина, чем эухроматина. Основу последнего составляют активные районы, содержащие гены, которые контролируют развитие признаков организма. И, естественно, скорее погибнет та клетка, в которой имеется нехватка генов, определяющих продукцию таких белков, которые участвуют в ключевых биохимических реакциях, обеспечивающих жизнеспособность клетки.

Для хромосомных нарушений характерны увеличение частоты гибели плодов и снижение жизнеспособности живорожденных. Однако при некоторых хромосомных аномалиях возможно выживание до взрослого состояния. В первую очередь это относится к группе синдромов, связанных с патологией в системе половых хромосом. Общее нарушение генного баланса, вызванное аномалиями в системе половых хромосом, гораздо менее фатально для развития организма, чем это имеет место при аутосомных аберрациях. Поэтому наличие гоносомных нарушений в кариотипе человека совместимо не только с рождением, но и с нормальной жизнеспособностью и даже иногда с нормальным фенотипом.

Отмечена прямая корреляция между числом лишних Х хромосом и степенью умственной отсталости. Причины умственной отсталости при ауто- и гоносомных абберациях, вероятно, заключаются в грубых нарушениях генного баланса и вытекающих отсюда - нарушениях множества ферментных функций.

Как уже указывалось выше, клинические проявления одних и тех же форм хромосомных болезней сильно варьируют: от летального эффекта до незначительных отклонений. В формировании клинических (фенотипических) проявлений хромосомных аномалий участвуют многие факторы. Среди них в первую очередь следует отметить:

Исходя из приведенных данных, следует сделать вывод о том, что в патогенезе хромосомных аномалий еще много неясного, поскольку пока нет общей четкой схемы развития сложных патологических процессов, каковыми являются хромосомные болезни.

Хромосомные аномалии чаще всего наблюдаются при спонтанных абортах – до 60%, у мертворожденных – до 70% и у живорожденных до – 1%.

Клинические и цитогенетические исследования, проводимые у новорожденных с хромосомной патологией, показывают, что жизнеспособность зависит от типа хромосомного нарушения. Большинство из новорожденных с аутосомными трисомиями погибают в первые дни жизни. У больных же с аномалиями половых хромосом жизнеспособность снижена незначительно. Это зависит от того, что полная клиническая картина у данного контингента проявляется лишь в период полового созревания, когда начинают функционировать гены, определяющие половое развитие организма и формирование вторичных половых признаков.

Хромосомные аномалии возникают не только в ранние периоды онтогенеза. Спонтанный уровень хромосомных перестроек наблюдается у человека на протяжении всей жизни (около 2%). Чаще всего эти перестройки обычно элиминируются, но в какой-то момент они могут стать источником злокачественного роста.

Известно, что некоторые числовые и структурные хромосомные аномалии либо вызывают злокачественную трансформацию клеток, либо обуславливают предрасположенность к развитию онкологических заболеваний. В середине 60-х годов многочисленными исследованиями было доказано, что у больных с врожденными хромосомными аномалиями рак возникает во много раз чаще, чем в популяции, и что предрасположенность к новообразованиям при некоторых наследственных синдромах сопровождается (или обусловлена) повышенной частотой спонтанных или индуцированных хромосомных повреждений.

Необходимо помнить, что при старении организма спонтанный уровень хромосомных нарушений увеличивается.

К хромосомным болезням относят группу врожденных патологий, которые возникают в результате нарушения числа и структуры хромосом в соматических и половых клетках человека. Общая популяционная частота этих аномалий около 1%. Как правило, это спорадические случаи, большинство хромосомных заболеваний (90%) возникает за счет новых мутаций. Исключение составляют транслокационные варианты, которые являются результатом сбалансированных транслокаций родителей.

Лечение хромосомной патологии в основном симптоматическое. Цель такой терапии заключается в том, чтобы скорректировать такие фенотипические проявления, как умственная отсталость, замедленный рост, недостаточная феминизация или маскулинизация, недоразвитие гонад, устранить или исправить различные костные дефекты ит.д. Для этого широко используют различные виды терапии, в том числе анаболические гормоны, андрогены и эстрогены, гормоны гипофиза и щитовидной железы, различные витамины и общеукрепляющие средства. Очень широко применяется хирургическое симптоматическое лечение: удаление катаракты, лишнего (шестого) пальца на ноге или руке, пластические операции при незаращении верхней губы и/или неба, устранение стеноза привратника и врожденных пороков сердца, удаление различных опухолей и т.д. Перечисленные дефекты часто сопровождают трисомии по хромосомам 13, 18 и 21, триплоидию, синдромы 4р- и 5р- и иные хромосомные аномалии. Из других видов симптоматической терапии следует отметить климатотерапию, бальнеолечение, разные виды электротерапии, теплолечение, рентгенорадиологическое облучение.

Несмотря на широкое разнообразие симптоматической терапии, применяемой для лечения хромосомных болезней, они до сих пор неизлечимы. Учитывая этот факторы, в настоящее время основное внимание уделяется предупреждению рождения детей с хромосомными аномалиями.

Моногенные болезни (МБ) – это заболевания, в основе этиологии которых лежит единичная генная мутация. МБ наследуются в соответствии с законами Менделя. В настоящее время описано около 5 000 нозологических единиц МБ. Они выявляются у 3- 6 % новорожденных, а в структуре общей смертности детей до 5 лет на их долю приходится 10-14 %. МБ, гены которых картированы на хромосомах, насчитывают до 900 нозологических единиц. Для примерно 350 болезней выяснен характер генной мутации, установлена природа биохимического дефекта. Для ряда МБ физически картированы на хромосомах конкретные мутантные гены. Индивидуальный и популяционный риск возникновения МБ существенно различаются из-за неравномерного распространения обусловливающих их генов. Принято считать, что МБ, встречающиеся с частотой 1:10 000 и выше – это частовстречающиеся, а с частотой менее 1:100 000 – редкие заболевания.

Моногенные заболевания чрезвычайно разнообразны по фенотипическим проявлениям, поэтому, классификация их возможна по определённым критериям, используемым врачами различных специальностей при работе с моногенными болезнями.

Врачам-генетикам удобно положить в основу классификации моногенных болезней тип наследования, который при информативной родословной позволяет сузить диагностический поиск в каталогах и атласах наследственных болезней в 2 при аутосомных или почти в 10 раз при сцепленных с полом синдромах, рассчитать величину генетического риска, определить генетический прогноз в семье. Недостатком является большая частота спорадических случаев наследственных болезней и невозможность определить тип наследования, а также разные типы наследования (и соответственно разные генные дефекты) при сходных фенотипах.

Врачам-клиницистам удобна так называемая клиническая классификация, то есть по преимущественному поражению какого-либо органа или системы. Недостатком является полисистемность и полиорганность большинства моногенных синдромов, а также преимущественные поражения разных органов в рамках одной нозологии.

Для врачей биохимиков-генетиков удобна «биохимическая» классификация, которая, в первую очередь, делит все моногенные болезни на две неравные группы заболеваний с выявленным и невыявленным первичным биохимическим дефектом. Несмотря на все успехи современной биохимической генетики, заболеваний с невыявленным биохимическим дефектом во много раз больше, чем заболеваний с выявленным биохимическим дефектом, что является недостатком данной классификации.

Патогенетическая классификация моногенных болезней подразделяет их на группы, в зависимости от основного патогенетического звена: нарушение обмена веществ, нарушение морфогенеза, комбинация этих компонентов.

Наследственные болезни обмена (НБО) – одна из наиболее многочисленных и хорошо изученных групп моногенных болезней человека. В основе патогенеза этой группы заболеваний лежат нарушения определенных биохимических процессов с накоплением каких-либо метаболитов, либо с недостатком конечных продуктов реакции. При всём разнообразии НБО можно выделить общие клинические признаки, объединяющие их в одну группу:

Под множественными врожденными пороками развития (МВПР) понимают комплекс из двух или более не индуцируемых друг другом пороков развития в разных системах. О синдромах МВПР можно говорить в случае устойчивого сочетания пороков развития у двух и более больных.

В основе синдромов МВПР могут лежать хромосомные нарушения (как числовые, так и структурные), генные мутации и действие на плод неблагоприятных факторов внешней среды (тератогенов).

Очень часто используется термин «нехромосомные синдромы», не совсем корректный, но удобный для обозначения синдромов МВПР, не связанных с патологией хромосом.

Диагностика нехромосомных синдромов МВПР сложнее, по сравнению с диагностикой хромосомных МВПР. Точная диагностика моногенных синдромов МВПР возможна только при молекулярно-генетических методах исследования. 20 % нехромосомных синдромов МВПР представляют собой рецессивно-наследуемые формы с высоким риском повтора в семьях. С учетом всех типов наследования, суммарный риск повтора в семьях нехромосомных синдромов достигает 10 %. Это лишний раз подчеркивает важность диагностики нехромосомных синдромов.

Группа моногенных синдромов МВПР, на долю которых приходится около 40 % от всех случаев синдромов нехромосомной этиологии, представлена наибольшим числом нозологических форм, достигающим нескольких сотен. Численно рецессивно и доминантно наследуемые формы равны.

Число известных синдромов МВПР очень велико и постоянно выделяются все новые и новые формы. О новом синдроме можно думать при обнаружении необычного комплекса пороков у нескольких членов одной семьи и при обнаружении необычного комплекса пороков у нескольких больных из разных семей.

Для диагностики моногенных болезней с выявленным биохимическим дефектом используют разнообразные биохимические методы. Биохимическая диагностика имеет большую ценность, поскольку существует мало возможностей для точной и дифференциальной диагностики НБО только с помощью клинических и генеалогических данных, особенно в ранних стадиях болезни, при гетерозиготном носительстве.

К генетическим биохимическим методам диагностики относят качественные, полуколичественные и количественные. Кроме крови, её плазмы, сыворотки и форменных элементов, для биохимических исследований могут использоваться моча, пот, культуры клеток (фибробластов, лимфоцитов), меконий.

Качественные тесты дёшевы, просты, чувствительны, позволяют выявить избыточные концентрации субстратов или их производных при ферментных блоках реакций, в которых они участвуют. Для качественных тестов обычно используют мочу. Качественные реакции делятся на универсальные, определяющие группу заболеваний с ведущим биохимическим дефектом (например, ЦПХ-тест при мукополисахаридозах, проба Бенедикта на редуцирующие вещества и другие), и специфические (тест на гомогентизиновую кислоту при алкаптонурии, тест на медь при болезни Вильсона-Коновалова и другие).

Полуколичественные и количественные методы биохимической диагностики проводятся и с мочой, и с кровью. С их помощью можно разделить метаболиты, принадлежащие к одному классу химических веществ, и определить концентрации определённого вещества. К этим методам относятся бумажная, тонкослойная (одно- и двумерная) и другие виды хроматографии, электрофорез, хроматомасс-спектрометрия, спектрофотометрия, флуориметрия, высокоэффективная жидкостная хроматография, тандемная масс-спектрометрия (позволяет количественно определить до 3 000 метаболических маркеров). Эти методы сложные, но высокоточные и требуют использования дорогостоящего оборудования.

В этом разделе целесообразно рассмотреть используемый для целей массового скрининга микробиологический тест Гатри, простой, дешевый и универсальный, в основе которого выращивание на минимальной питательной среде микроорганизмов, чувствительных к определяемому метаболиту (на поверхность прозрачной агаровой среды наносятся диски фильтровальной бумаги, равномерно пропитанные капиллярной кровью). Причем, по интенсивности микробного роста можно судить о концентрации этого метаболита. Этот тест имеет особую диагностическую значимость в тех регионах, где нет медико-генетических центров и специализированных генетических биохимических лабораторий с дорогостоящим оборудованием и подготовленными кадрами.

Молекулярно-генетические методы применяются для работы с ДНК и РНК, то есть с геном, определяют его структуру (секвенирование), т.е. последовательность азотистых оснований и изменения в ней (мутации, динамические мутации) или последовательность аминокислот в белке, положение на хромосоме по отношению к другим генам и расстояние между ними (физическое картирование).

С помощью ДНК-анализа можно не только подтвердить диагноз заболевания при развернутой клинической картине, но определить заболевание пренатально, в доклинической стадии или выявить гетерозиготное носительство.

Исходным этапом всех молекулярно-генетических методов является получение образцов ДНК (РНК): геномной (из клеток) или определенных фрагментов, подлежащих анализу. Для получения геномной ДНК можно использовать любые ядросодержащие клетки, но чаще работают с лейкоцитами, фибробластами, клетками хориона, амниотической жидкости. Причем, необходимо небольшое количество биологического материала. Иногда достаточно пятна крови, соскоба со слизистой щеки, несколько волосяных луковиц.

Для работы с геномной ДНК используется методика блот-гибридизации по Саузерну (от английского blot – промокать и по фамилии доктора, предложившего метод). Выделенная клеточная ДНК обрабатывается одной из рестрикционных эндонуклеаз (фермента, «разрезающего» ДНК в строго определённых сайтах). В результате получается характерный только для данного человека набор из огромного множества фрагментов различной длины, которые при электрофорезе (фракционирование в геле) располагаются в зависимости от их молекулярной массы. На следующем этапе происходит сам блоттинг: фрагмент ДНК переносится осмотическим током жидкости из влажного геля на помещенный на него фильтр, на котором «отпечатывается» ДНК-фрагмент после его фиксации. Для визуализации фрагмента применяют гибридизацию со специфическим по нуклеотидной последовательности меченым (радио- или флуоресцентной меткой) ДНК-зондом, предварительно переведя фрагмент в одноцепочечное состояние (денатурация). Именно зонд выявляет необходимый фрагмент, если он присутствует в исследуемом множестве рестриктов. После его визуализации можно судить о перестройках в последовательностях нуклеотидов исследуемого гена и в ближайших к нему участках.

В большинстве случаев достаточно исследовать небольшой фрагмент ДНК. Для проведения анализа необходимо получить достаточное количество исследуемых фрагментов, «размножить» их, то есть амплифицировать. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – метод амплификации отдельных фрагментов ДНК in vitro, позволяющий за короткое время получить громадное (в миллион раз) увеличение числа копий за счёт постоянно повторяющихся циклов синтеза все новых и новых копий исследуемого фрагмента ДНК в соответствии со структурой матрицы.

Различают прямую и косвенную ДНК-диагностику моногенных болезней.

Прямая ДНК-диагностика выявляет мутации в клонированном гене с известной нуклеотидной последовательностью. Главное преимущество этого метода – 100 %-ная точность диагностики и её возможность при обследовании только одного человека. Ещё к одному достоинству можно отнести возможность диагностики гетерозиготного носительства мутантного гена у здоровых родителей умершего ребёнка и его ближайших родственников, что особенно актуально при аутосомно-рецессивных заболеваниях.

К сожалению, прямая ДНК-диагностика применяется пока только для сравнительно небольшого числа наиболее распространенных моногенных болезней (муковисцидоз, фенилкетонурия, прогрессирующая мышечная дистрофия Дюшенна, нейрофиброматоз, синдром ломкой Х-хромосомы, недостаточность α₁-антитрипсина, талассемии и некоторые другие).

К недостаткам метода можно отнести его неполную информативность из-за широкого спектра мутаций в одном и том же гене, обусловливающих развитие наследственного заболевания.

Непрямые (косвенные) методы ДНК-диагностики моногенных болезней более универсальны, так как могут применяться в тех случаях, когда ген болезни точно не идентифицирован, но известна его локализация на определенной хромосоме, ген протяжённый, мутации в гене слишком разнообразны при отсутствии выраженных мажорных (главных) мутаций. ДНК-диагностика в этом случае строится на семейном анализе различных ДНК-полиморфных маркеров, находящихся в том же хромосомном регионе или тесно сцепленных с локусом заболевания. Ценность полиморфного маркера зависит также от генетического расстояния между маркером и повреждением в гене. Применение косвенных методов предусматривает также в качестве обязательного предварительного этапа исследование частоты аллелей соответствующих полиморфных сайтов в анализируемых популяциях, среди больных и гетерозиготных носителей мутаций. А также определение вероятности рекомбинации и неравновесия по сцеплению между маркерными сайтами и мутантными аллелями гена. Основной недостаток косвенного метода – не 100 %-ная точность. Типичные ошибки составляют 1-5 %. К недостаткам косвенной диагностики следует отнести необходимость семейного анализа и уверенность в клиническом диагнозе, который ни опровергнуть, ни подтвердить этим методом невозможно, а также использование только для монолокусных заболеваний. Совместное использование прямых и косвенных методов ДНК-диагностики позволяет получить наиболее точный результат.

Мультифактериальные болезни с наследованием предрасположенности были выделены из группы генных болезней благодаря широким генетико-эпидемиологическим исследованиям в разных популяциях (клинико-генеалогическим, близнецовым, популяционно-статистическим).

В отличие от моногенных болезней, обусловленных единственной мутацией, для мультифакториальных заболеваний характерно наследование предрасположенности, зависящей от значительного числа генов с суммарным (аддитивным) эффектом (генетическая компонента) и от факторов внешней среды (средовая компонента).

Генетические факторы (наследственная компонента) представляющие полигенные системы, несущие информацию о предрасположенности, могут быть в виде двух вариантов: 1) с пороговым действием; 2) без порогового действия.

Полигенным системы предрасположенности без порогового действия предполагают, когда результат действия увеличивается количественно при накоплении патологических генов.

Для реализации полигенной системы предрасположенности с пороговым эффектом в болезнь (утрату ресурсов и функций органов и систем организма) обязательно наличие неблагоприятных факторов окружающей среды, психосоциальных, охарактеризованных клиницистами как «средовые факторы риска» (средовая компонента). Мультифактериальные заболевания возникают и прогрессируют при условии, если суммарный эффект от взаимодействия генетических и средовых факторов (компонент) предрасположенности превышает пороговое значение подверженности.

Генетическая компонента мультифакториальных заболеваний может быть обусловлена суммарным (аддитивным) действием специфических комбинаций аллелей нескольких генов с незначительным влиянием каждого, либо один ген является главным, а остальные будут иметь модифицирующее влияние. Средовая компонента также имеет сложный характер и представляется в виде нескольких компонентов, таких как, систематические средовые факторы и случайные.

Сложность генетических и средовых компонент предрасположенности мультифакториальных заболеваний, а также сложность их взаимодействия, проявляется прежде всего в выраженном клиническом полимофизме этой группы заболеваний, а именно:

Клиническое многообразие мультифакториальных заболеваний можно условно разделить на следующие варианты:

Соотносительная роль генетических и средовых факторов (компонент) различна как для конкретной патологии, так и для каждого индивида. Величина предрасположенности может быть различна для индивидов мужского и женского пола, разных конституциональных типов, биохимических, иммунологических характеристик. Например, по ишемической болезни сердца группу риска составляют лица мужского пола гипер- и нормостеники, с коронарным типом личности, с повышенным содержанием холестерина липопротеидов низкой плотности, пониженным холестерина липопротеидов высокой плотности, высоким уровнем апоВ, липопротеина L, фибриногена плазмы и гомоцистеина. Но для реализации предложенного генотипа необходимо определённое временное воздействие средовых факторов, таких как курение, высококалорийное питание с высоким содержанием животных жиров, низким растительных жиров, определённый способ приготовления пищи, низкая физическая нагрузка, хронический стресс и др.

При мультифакториальном характере заболевания ожидается уменьшение частоты заболевания с уменьшением степени родства (третьей по сравнению со второй и второй по сравнению с первой).

Частота заболевания будет выше среди родственников больных с более тяжёлыми клиническими вариантами данного заболевания, т.к. степень предрасположенности этих больных должна быть больше, т.е. кривая предрасположенности расположена дальше за порогом.

В тоже время, несмотря на то что человек глубоко индивидуален по биологическим и психосоциальным факторам, число вариаций ключевых биохимических реакций, важных для гомеостаза, сравнительно ограничено, прежде всего, генетической конституцией семьи («семейным генофондом»). Исходя из этого, анализ модели полигенного наследования предрасположенности показывает, что вероятность мультифакториальных заболеваний среди родственников больных выше, чем популяции. Кривая предрасположенности к заболеванию у родственников имеет характер нормального распределения в популяции, в то же время предрасположенность к заболеванию у родственников больного выше, чем в среднем в популяции и кривая их предрасположенности сдвинута вправо по сравнению с нормальным распределением. Причем она коррелирует с увеличением как числа больных родственников в семье и степенью их родства, так и с тяжестью заболевания родственников.

Доля идентичных генов у родственников в зависимости от степени родства составляет:

Мультифактериальные болезни при всем их разнообразии характеризуют следующие общие черты:

Используя мультифакториальную модель наследования, в 60-70 годах двадцатого столетия были получены оценки коэффициентов наследуемости многих хронических заболеваний, что позволило получать оценки повторного риска, возникновения заболевания в семьях пробанда для родственников разной степени родства с помощью специальных компьютерных программ.

В России таблицы повторного риска для самых различных семейных ситуаций созданы для многих мультифакториальных заболеваний (сахарного диабета, ишемической болезни сердца, псориаза, расщелины губы/нёба и др.).

В последующие годы изучение роли наследственности в этиопатогенезе мультифакториальных заболеваний характеризовалось клинико-генетической направленностью. Это позволило, исходя из генетической гетерогенности хронических заболеваний, выделить в пределах традиционных форм заболеваний ряд редких моногенных форм. Например, из ИБС выделена семейная гиперхолестеринемия, обусловленная дефектом рецепторов липопротеинов низкой плотности (мутации в гене рецепторов ЛПНП), из диабета взрослых моногенные формы инсулиннезависимые формы у молодых МОДИ 1-6, хронического панкреатита – семейный панкреатит.

Редкие моногенные формы, выделенные из группы мультифакториальных заболеваний

Новые возможности в изучении генетики мультифактериальных заболеваний появились в результате успешной реализации программы «Геном человека». На основе идентификации генов предрасположенности, анализа их взаимодействия в реализации общих метаболических путей и систем возможен переход к этиопатогенетическому лечению этой группы заболеваний их профилактики.

В решении этой труднейшей проблемы наблюдается переход от анализа отдельного гена к анализу большого числа генов среди семейств генов, включенных в общие метаболические пути и системы. От этиологии (специфической мутации) к патогенезу (механизму), от изучения действия гена к познанию регуляции действий гена.

Именно возможности новых технологий, в том числе молекулярной диагностики, определять предрасположенность к заболеваниям на молекулярно-генетическом уровне (в доклинической стадии) обеспечит возможность раннего и рационального лечения заболевания и его профилактики.

Значение характеристик пациента, как молекулярно-генетических, так и нервно-психических, особенности питания, физических нагрузок, профессиональных, требуют нового осмысления клинико-генеалогических исследований семьи. Именно клинико-генеалогические исследования (составление родословной на базе расширенного анамнеза семьи индивида – пробанда) в сочетании с современными методами исследования (инструментальными, компьютерными, лабораторными, в том числе молекулярно-генетическими) здоровья каждого индивида будет способствовать развитию пациент-ориентированной модели диагностики, лечения, профилактики мультифакториальных заболеваний, заболеваний широко распространённых в популяции человека.

Экогенетические реакции или болезни представляют собой патологические состояния, возникающие как результат проявления конкретных аллелей гена или изменения экспрессии при влиянии на организм определенных факторов среды.

В процессе эволюции человека среда его обитания постоянно менялась (климат, пища, жилище, одежда), что способствовало формированию биологической природы современного человека, как за счет изменения генотипов (мутаций), так и широкой нормы реакции. Оба этих процесса (мутационный, а также широкий балансированный полиморфизм) приводят к изменению темпов изменчивости как на индивидуальном, так и популяционном уровнях. Под действием отбора в окружающей среде выживают и адаптируются популяции в зависимости от их генотипов, формируя биологически-стабильный вид, для которого характерно постоянное равновесие между изменчивостью генотипов и отбором. Биологическая природа человека формировалась в течении миллионов лет, в результате современный человек достаточно хорошо приспособлен к своей среде обитания.

В то же время для современного периода эволюции характерен стремительный темп и огромный объем изменений окружающей среды. Повысился радиационный уровень, изменились среда обитания (отходы производства, транспорта, масштабная циркуляция вирусов и микроорганизмов), а также объем и характер питания (пищевые добавки, пестициды, генетически-модифицированные продукты). Человек в процессе эволюции не соприкасался с многими современными экогенетическими факторами, соответственно на действие их не было отбора. Под влиянием экогенетических факторов у современного человека могут появляться патологические реакции – экогенетические болезни.

Предметом экогенетики человека является изучение индивидуальных генотипических особенностей метаболизма химических веществ, реакций на физические факторы, биологические агенты, обусловленные многочисленными вариантами ферментных систем, транспортных белков, антигенов и рецепторов клеток человека. Экогенетика изучает варианты ответов организма разных людей на воздействие факторов окружающей среды, различия в их адаптации.

Экогенетические болезни могут быть обусловлены редкими мутантными аллелями генов или полиморфными системами, определяющими количественные варианты ответа, т.е. экогенетические реакции могут контролироваться одним геном или несколькими. Соответственно характер распределения данных реакций в потомстве будет соответствовать моно или полигенным моделям наследования. В то же время для проявления патологического ответа необходимо воздействие конкретного средового фактора на данный индивид.

Четко установлена роль полиморфных генных локусов участвующих как прямо, так и опосредованно в биотрансформации (детоксикации) чужеродных веществ (цитохром Р450, N-ацетилтрансферазы, холинэстеразы, пароксоназы сыворотки, лактазы, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназы, ингибиторов протеаз) в патологических экогенетических реакциях.

Для изучения механизма экогенетических реакций используются как генетические методы: клинико-генеалогический, близнецовый, популяционно-статистический, методы экспериментальной генетики, молекулярно-генетические методы исследования, так и биохимические, токсикологические и фармакологические.

Условно факторы окружающей среды можно разделить на физические, химические и биологические.

Хорошо известно индивидуальная чувствительность организма человека к теплу, холоду, солнечному свету. Четкие расовые различия установлены в реакции на холодовой фактор. Представители негроидной расы более чувствительны к холоду, чем кавказской, возможно за счет разного уровня теплопродукции и теплоотдачи. Люди с наследственной парамиотией повышенно чувствительны к холоду, сырая, прохладная погода с температурой 10-12 градусов вызывает у них тонические спазмы мышц, проходящие под действием тепла.

Имеет место индивидуальные и расовые различия в реакциях на ультрафиолетовые излучения.

Пигментная ксеродерма (1 : 5-500 тысяч) аутосомно-рецессивного типа наследования является примером высокой чувствительности кожи человека к действию солнечного света. Для клиники заболеваний характерно появление ожогов с последующим их изъязвлением и образованием новообразований под действием солнечного света, развитие катаракты, неврологические нарушения, умственная отсталость. Молекулярно-генетический механизм заключается в мутациях в нескольких генных локусах (не менее 4 типов) Р53, РRЬ, Р161NК4а, РАRF, контролирующих процессы репарации ДНК (экза- и эндонуклиаз, полимеразы, лигазы), что приводит к нарушению процессов репарации ДНК до нормы после повреждения их ультрафиолетовыми лучами. Эти гены клонированы и возможна преклиническая и дородовая диагностика.

Наследственно детерминированные различия в репарирующих системах могут иметь существенное значение также в проявлениях чувствительности к ионизирующим излучениям.

Огромное количество новых химических веществ появилось в продуктах и отходах производства, транспорта, в виде лекарственных средств, пищевых добавок и др. Таким образом в последнее столетие человечество столкнулось с глобальной проблемой загрязнения атмосферы газообразными отходами огромного числа промышленных производств, выхлопными газами, транспорта. Образующиеся пылевые частицы, содержащие множество химических соединений попадает в организм как через легкие, так и слизистые оболочки, кожу и представляют угрозу для здоровья человека, особенно если он занят на соответствующем производстве.

Установлено значение генетической конституции организма человека в развитии экогенетических реакций на загрязнение атмосферы. Примером может служить недостаточность фермента - антитрипсина. Фермент – антитрипсин является мощным антипротеиназным ферментом, участвующим в дезактивации эластаз, выделяемых макрофагами и полиморфноядерными лейкоцитами. Наследственный дефицит этого фермента привод к разрушению межальвеолярных перегородок легких и в следствии этого происходит слияние альвеол в более крупные полости, т.е. развитию панацинорной энфиземы и хроническому поражению печени. Синтез этого фермента кодируется геном расположенным в 14 хромосоме. Отмечается значительный популяционный полиморфизм этого белка (около 70 аллелей), а также вариабельность. Наиболее распространенным вариантом является аллель М (80%). Неактивность белка связана с аллелем Z (рецессивный вариант). Фермент, синтезируемый в этом случае, отличается от ММ типа заменой глутаминовой кислоты на лизин в 342 позиции, что приводит к изменению конформации молекулы белка. В результате этого ZZ форма не может экскретироваться печеночными клетками и накапливается в них в виде эозинофильных включений. Гомозиготы (генотип ZZ - частота 0,05% у европейцев) склонны к развитию хронических заболеваний легких, в том числе энфиземы. Энфизема легких у этих лиц развивается после 30-40 лет чаще, и для нее характерно злокачественное течение. Запыленность воздуха и курение значительно увеличивают риск развития заболевания у этих лиц (в 30 раз). Методы определения недостаточности - антитрипсина в настоящее время разработаны и должны применяться при профессиональных отборах на соответствующих производствах.

Примеры индивидуальной непереносимости того или иного продукта известны давно, например, непереносимость молока, конских бобов, некоторых злаков. Непереносимость лактозы (молока) проявляется в дискомфорте желудочно-кишечного тракта, диарее. Отсутствие выработки фермента лактазы в кишечнике у гомозигот приводит к не расщеплению лактозы, что является субстратом для размножения гнилостной микрофлоры в кишечнике. Мутантные формы гена лактазы встречаются с разной частотой: среди европейцев частота гомозигот составляет 5-10%, восточных народов, афро-американцев, американских индейцев - 70-100%.

Примером непереносимости пищевых продуктов является целиакия, обусловленная непереносимостью глютена, белка злаков (пшеницы, ржи, ячменя), характеризующееся развитием атрофии слизистой оболочки тонкой кишки и связанного с ней симптома мальабсорбции. В типичном случае целиакия манифистирует через 1,5-2 месяца после введения злаковых продуктов в питание ребенка (в 8-12 месяцев), с последующим замедлением темпов прибавки веса ребёнка, снижением аппетита, эмоциональной лабильностью. В начале заболевания глютен связывается со специфическими рецепторами эпителиоцитов, детерминированными генами НLА, в ответ на действие глютена происходит атрофия ворсинок тонкой кишки, а также в процесс активно вовлекается лимфоидная ткань кишки. Предполагается аутосомно-рецессивный тип наследования, в предрасположенности к целиакии участвуют два генных локуса (6р гены GSЕ,СD). Распространенность предрасположенности к целиакии колеблется в широких пределах 1:500 до 1:2700 (4,6:1000 – Италия до 3,7:1000 – Швеция, 1:476 – Австрия, 1:555 – Ирландия). Крайне редко заболевание встречается в Японии, Китае, Африке. Без продуктов, содержащих глютен, эти дети развиваются нормально, т.е. наиважнейший компонент лечения – пожизненная строгая безглютеновая диета.

Недостаточность фермента глюкозо-6-фосфат – дегидрогеназы (Х-сцепленный рецессивный признак), вызывает гемолиз крови у людей употребляющих в пищу конские бобы. При постоянном приеме этого продукта вслед за гемолизом, следует хроническое поражение почек. Подобную реакцию могут вызывать также и некоторые лекарственные вещества (примахин, сульфаниламидные препараты), промышленные окислители.

Известно около 200 вариантов глюкозо-6-фосфат – дегидрогеназы, лишь некоторые из них вызывают гемолиз эритроцитов. Синтез аномальной молекулы фермента обусловлен структурными мутациями гена. Клинически различают 5 форм недостаточности фермента, в зависимости от его активности. К первой форме относят недостаточность фермента, который вызывает хроническую несфероцитарную гемолитическую анемию, с последующим развитием спленомегалии. В 2 – 4 форме гемолитическая анемия развивается прежде всего при употреблении конских бобов. При недостаточности глюкозо-6-фосфат – дегидрогеназы в эритроцитах нарушается основная функция фермента, поддержание стабильности мембран эритроцитов от повреждающего действия кислорода, устойчивость к воздействию потенциальных окислителей.

Имеются сообщения о различии в чувствительности человека к солям тяжёлых металлов (свинец, ртуть, кадмий и др.). У человека существует жесткий генетический контроль метаболизма поступающих в организм химических соединений.

Понятие о экогенетике человека, а также её основы начали формироваться в средине пятидесятых годов двадцатого столетия, когда впервые обратили внимание на генетически-детерминированные патологические реакции на лекарственные вещества, связанные с недостаточностью ферментов. А. Мотульски (1957 г.) впервые предложил термин фармакогенетика, для обозначения раздела генетики изучающего генетический контроль метаболизма лекарств, а также наследственные болезни, возникающие или усиливающиеся при приёме определённых лекарственных веществ (Ф. Фогель 1959 г.).

Генетическую природу иммунной системы организма, предназначенной для защиты организма от внешнего (инфекционные болезни) и внутреннего (онкологическое перерождение клетки) повреждающего действия изучает иммуногенетика.

Иммунная система человека представляет комплекс специализированных лимфоидных органов и диссеминированных клеток. Эти структуры, возникшие в процессе эволюции человека как биологического вида, сформировали механизмы их ответных реакций, обеспечивающих распознавание чужеродных и собственных измененных антигенов (макромолекулы), удаление их из клеток, содержащих их, обеспечивая запоминание контакта с этими антигенами.

Генетическая природа иммунитета и разная степень его выраженности у индивидов является общебиологической закономерностью, обусловленной генетическим полиморфизмом реакций на действие внешних биологических факторов (вирусы, бактерии, грибки) и внутренних (онкологически перерожденные клетки).

Классическим примером генетически детерминированной устойчивостью к биологическим агентам служат гемоглобинопатии (серповодно-клеточная анемия, талассемии) и энзимопатии (недостаточность глюкозо-6-фосфат – дегидрогеназы). Именно устойчивость лиц с дефектом глюкозо-6-фосфат – дегидрогеназы и гемоглобинопатиями к малярийному плазмодию позволило широкому распространению соответствующих мутаций в ареалах с высокой заболеваемостью малярией (Средиземноморье, Африка).

Распространенные иммунодефицитные состояния могут быть результатом нарушения функций клеточного и гуморального иммунитетов. Они предрасполагают к соответствующим бактериальным, вирусным, грибковым типам инфекций. Хорошо известны факты различной чувствительности людей приведении одних и тех же доз вакцин, от отсутствия реакции на иммунизацию до клинического проявления инфекции. В широком понимании все болезни мультифактериальной природы можно рассматривать как экогенетические болезни, т.к. для их развития необходимо взаимодействие генов предрасположенности и средовых факторов риска. Экогенетические реакции как и мультифактериальные болезни являются ответом организма с определенной генетической конституцией на воздействие средовых факторов.

Таким образом экогенетика является научной основой для обеспечения адаптивной среды для каждого человека: подбор индивидуального рациона и климата, исключение отравления лекарствами, профессиональный отбор, что исключит преждевременную смерть, инвалидизацию, дополнительную госпитализацию человека, а также сохранит его биологическое и социальное здоровье.

Исходя из профилактической точки зрения, всю наследственную патологию можно разделить на три категории:

Различают три вида профилактики наследственной патологии. Под первичной профилактикой понимают такие действия, которые должны предупредить зачатие больного ребенка. Реализуется первичная профилактика планированием деторождения и улучшением среды обитания человека.

Планирование деторождения включает три основные позиции:

Вторичная профилактика осуществляется путем прерывания беременности в случае высокой вероятности заболевания плода или пренатально диагностированной болезни. Прерывание можно делать только в установленные сроки и с согласия женщины. Основанием для элиминации эмбриона или плода является наследственная болезнь. Прерывание беременности – решение явно не самое лучшее, хотя в настоящее время оно является единственным практически пригодным при большинстве тяжелых и смертельных генетических дефектов.

Под третичной профилактикой понимают коррекцию проявления патологических генотипов. Третичная профилактика применяется как при наследственных болезнях, так и особенно часто при болезнях с наследственной предрасположенностью. С ее помощью можно добиться полной нормализации или снижения выраженности патологического процесса.

Современной основой профилактики наследственной патологии являются теоретические разработки в области генетики человека и медицины. В генетическом плане можно выделить 5 подходов к профилактике наследственной патологии:

В экспериментах середины 20-х годов были обнаружены явления пенетрантности и экспрессивности, которые вскоре стали предметом изучения «медицинской генетики». По мере накопления информации о патогенезе наследственных заболеваний, появилась возможность разрабатывать методы их фенотипической коррекции, т.е. управлять пенетрантностью и экспрессивностью. Клиническим примером управления экспрессией генов является предупреждение последствий фенилкетонурии, галактоземии и врожденного гипотиреоза. Коррекция проявления патологических генов может начинаться с эмбриональной стадии развития.

Закладываются основы периконцепционной и перинатальной профилактики наследственных заболеваний. Указанный период охватывает несколько месяцев до зачатия и заканчивается родами. Так, гипофенилаланиновая диета для матери во время беременности уменьшает проявления фенилкетонурии в постнатальном периоде у ребенка. Замечено, что врожденные аномалии нервной трубки реже встречаются у женщин, употреблявших достаточное количество витаминов.

Механизмы элиминации эмбрионов и плодов с наследственной патологией отрабатывались эволюционно. У человека этот процесс выражен в виде спонтанных абортов и преждевременных родов. Таким образом, медико-генетический подход к профилактике путем элиминации эмбрионов заменяет спонтанный аборт как природное явление.

Профилактика наследственной болезни может быть полной и эффективной, если в зиготу будет встроен ген, по функции заменяющий мутантный ген. Предпосылки для коррекции генов в зародышевых клетках уже созданы. Это и расшифровка генома и разработка методов включения генов в геном человека и развитие методов направленного химического мутагенеза.

При высоком (более 20%) риске рождения больного ребенка и отсуствии возможностей пренатальной диагностики рекомендуется отказ от деторождения. Такая рекомендация дожна быть дана после квалифицированной медико-генетической консультации, когда нет методов пренатальной диагностики или для семьи неприемлимо прерывание беременности.

Кровнородственные браки повышают вероятность рождения ребенка с наследственной болезнью, поэтому отказ от кровнородственных браков может рассматриваться как метод профилактики наследственной патологии. В популяции с высокой частотой какой-либо болезни, в которых проводится диагностика носительства возможен отказ от браков гетерозиготных носителей.

Медико-генетическое консультирование - специализированный вид медицинской помощи является наиболее распространенным видом профилактики наследственных болезней. Суть его заключается в определении прогноза рождения ребенка с наследственной патологией, объяснении вероятности этого события консультирующимся и помощи семье в принятии решения о дальнейшем деторождении.

Еще в конце 20-х годов С.Н. Давиденков в России, впервые в мире организовал медико-генетическую консультацию при Институте нервно-психиатрической профилактики. Он четко сформулировал задачи и методы медико-генетического консультирования. Однако развитие данной области профилактики и генетики человека в целом затормозилось в 30-х годах практически во всех развитых странах. Это было связано с тем, что в нацистской Германии для обоснования геноцида использовали генетические концепции и ввели насильственную стерилизацию как метод "оздоровления расы". В Москве был закрыт Медико-генетический институт. В США медико-генетические консультации (кабинеты) начали организовываться в 40-х годах, но действительно интенсивное развитие такой помощи в разных странах (в том числе в России и Германии) началось в 60-70-х годах. К этому времени уже отмечался большой прогресс в изучении хромосомной патологии и наследственных болезней обмена веществ. Термин "медико-генетическая консулътация" определяет два понятия:

Показаниями для медико-генетического консультирования являются:

При выявлении моногенной болезни врач должен предоставить больному или его семье соответствующую генетическую информацию и провести медико-генетическое консультирование. Основа всего - постановка правильного диагноза с обязательным использованием доступных биохимических и молекулярно-генетических методов. Достоверность диагноза играет решающую роль для интерпретации характера передачи наследуемых признаков и расчета риска заболевания у родственников. Важно учитывать возможность новой мутации, неполную пенетрантность, изменчивую экспрессивность и соответствие между генотипом и фенотипом. Членам семьи следует рассказать о возможностях пренатальной и ранней диагностики, а также выявления гетерозигот.

Риск иметь ребенка с наследственным заболеванием повышен, если:

Медико-генетическое консультирование включает определение вероятности рождения больного ребенка и информирование об этом будущих родителей, чтобы они могли принять обоснованное решение. Если в семье есть больной с наследственным заболеванием, сначала нужно оценить надежность этого диагноза. Обычно это требует критического изучения имеющихся медицинских данных или дополнительного обследования больных членов семьи. Затем информацию представляют в виде родословной, чтобы определить характер наследования в семье и его соответствие данному заболеванию. В зависимости от типа заболевания (моногенное, полигенное или хромосомное) и достоверности диагноза надежность определения вероятности развития болезни в следующем поколении колеблется от приблизительной до почти точной. Достоверность диагноза зависит от того, характерна ли для этого заболевания множественная этиология, и разработаны ли для него специфичные диагностические методы.

Для некоторых моногенных заболеваний имеются методы генодиагностики, которые прямо и однозначно определяют родительский генотип и позволяют точно предсказать риск болезни в следующем поколении. Эти методы используют и в пренатальной диагностике.

Аутосомно-рецессивные и Х-сцепленные заболевания, для которых выявлено основное биохимическое нарушение, надежно выявляют с помощью анализа функциональной активности соответствующего белка, например определения активности фермента.

Для многих аутосомно-доминантных заболеваний основное биохимическое нарушение не выявлено, и обследование родителей не дает точных результатов из-за изменчивой экспрессивности. Надежности и точности консультирования при этих заболеваниях очень способствует наличие сцепленных молекулярных маркеров (например, полиморфизм длин рестрикционных фрагментов) и выявление генов, ответственных за заболевание.

Консультирование при многих распространенных полигенных болезнях ( сахарный диабет, артериальная гипертония, атеросклероз, пороки развития и психические заболевания) далеко от совершенства и улучшится только с углублением наших представлений о взаимодействии генов и средовых факторов в их патогенезе. В некоторых семьях причиной заболевания является один мутантный ген, а в других - совокупность нескольких мутантных генов и средовых факторов. В первом случае вероятность заболевания предсказывают исходя из моногенной модели. Во втором случае простой модели не существует, и консультант должен исходить из эмпирических оценок вероятности, рассчитанных на основании ретроспективной подборки усредненных данных обследования множества разных семей.

При консультации следует обсудить с больным вероятность, прогноз и лечение заболевания и сообщить ему о возможности пренатальной диагностики и обследования на носительство. Консультант должен быть внимателен к эмоциональной реакции, которую эта информация может вызвать у больного.

Восприятие информации зависит от того, насколько доступно консультант излагает суть дела. Часто помогают записи и схемы, которые больной может взять с собой. Конспективные заметки и повторное рассмотрение при последующих визитах помогают исправить ошибочные представления и способствуют запоминанию.

Наконец, важная роль в разъяснении результатов консультации принадлежит лечащему врачу - ведь консультант видит больного всего один или два раза.

В настоящее время известно несколько тысяч наследственных болезней, лечение которых практически неэффективно. Ликвидация этих болезней в населении возможна только за счет профилактических мероприятий, которые реализуются через медико-генетическое консультирование.

Пренатальная диагностика неразрывно связана с задачами медико-генетического консультирования. Ранее пренатальная генетическая консультация ограничивалась определением генетического риска, выраженного в процентах. Благодаря новым методам исследования стала возможной индивидуальная диагностика внутриутробных проявлений заболевания плода. В этой связи многие женщины, раннее не планировавшие деторождение из-за высокого риска, могут решиться на этот шаг. Однако необходимо помнить, что эта форма профилактики доступна не при всех наследственных болезнях.

Пренатальная диагностика поднимает ряд биологических и этических проблем, потому что в отличие от прочих врачебных вмешательств, здесь речь идет не об излечении болезни, а о предупреждении болезни путем элиминации плода, что избавляет родителей от страданий.

На современном уровне развития пренатальной диагностики при использовании всех современных методов исследования можно было бы предотвратить примерно в 15—20% случаев рождения ребенка, пораженного тяжелыми наследственными заболеваниями. В настоящее время можно распознавать различные изменения хромосом, дефекты закрытия невральной трубки (ДЗНТ), многие болезни обмена веществ. В большинстве же случаев приходится ограничиваться лишь оценкой степени генетического риска. Современная пренатальная диагностика располагает арсеналом диагностических методов, позволяющих получить информацию о внутриутробном состоянии плода, практически соизмеримую с данными, получаемыми о внеутробном пациенте.

Методы пренатальной диагностики подразделяются на неинвазивные и инвазивные

Определение кариотипа клеток амниотической жидкости представляет собой дорогостоящий, трудоемкий метод. В настоящее время пренатальное исследование хромосом показано в тех случаях беременности, когда имеется повышенный риск хромосомных аномалий (ХА), приводящих к тяжелому отставанию в соматическом или умственном развитии. Генетическая консультация может рекомендовать кариотипирование клеток амниотической жидкости, но право на решение сохраняется исключительно за супружеской парой.

У 5% всех беременных существует более высокий, чем средний, риск наличия какой-нибудь ХА у плода. Эти женщины рожают 20% детей с ХА.

Показанием для пренатального цитогенетического анализа является наличие в семье больного с синдромом Дауна. Если мать моложе 30 лет, то риск повторения на основании ретроспективных данных составляет 1-2%, т. е. он несколько превышает частоту трисомии 21 в популяции. Если у родителей имеются отклонения со стороны психики, необходимо провести амниоцентез.

У женщин старше 30 лет, родивших детей с синдромом Дауна, риск повторения одинаков со средним риском их возрастной группы. Если у одного из родителей обнаружена транслокация (центрическое слияние) или мозаицизм, тогда степень риска повторения определяется другими факторами.

Уже давно известно, что у женщин старшего возраста чаще рождаются дети с синдромом Дауна. На возрастной кривой матери имеются два пика, один из которых соответствует 27 годам, а второй - 40 годам жизни. Риск синдрома Дауна среди 35-летних женщин составляет 1:300, а среди 30-летних - 1 :800. Поэтому вполне понятно, что возрастную границу, являющуюся показанием для амниоцентеза, нельзя сдвинуть ниже 35 лет.

При генетическом консультировании более целесообразно пользоваться данными пренатальной диагностики и информировать родителей о риске выкидыша и мертворожденности. 40-летним и более старшим женщинам надо рекомендовать пренатальную диагностику обязательно, 35-39 летним - выборочно, а 30-34-летним - лишь в редких случаях. Пренатальная диагностика в первую очередь предупреждает, рождение ребенка с синдромом Дауна, кроме того в ходе исследования довольно часто выявляют и аутосомную и гоносомную анеуплодии.

Необходимо также знать, что возможные мутагенные факторы (облучение, вирусная инфекция, медикаментозные средства, действующие в I половине беременности), не приводят к значимым генетическим изменениям у плода, хотя в прошлом эта возможность и не отвергалась.

Относительно часто у супружеской пары 1-е зачатие заканчивается выкидышем. В подобных случаях риск выкидыша при II беременности не более высок, чем в популяции в среднем.

Если и II беременность закончится выкидышем и удастся установить патологический кариотип плода, то риск нового выкидыша уже более высок. В то же время наличие привычных выкидышей в анамнезе у матери, родившей здорового ребенка, не означает неблагоприятный прогноз для ее детей.

Если у плода ХА не обнаружены, то причину повторяющихся выкидышей надо искать у матери (недостаточность шейки матки, аномалии матки и т. д.). Если при гинекологическом обследовании причины со стороны матери исключены, то в 20% подобных случаев удается выявить ХА у одного из родителей. Хотя эти аберрации и не сопровождаются заметными изменениями фенотипа, они все же могут привести к бесплодию. В подобных случаях, если беременность удается довести до конца, имеется значительная вероятность рождения больного ребенка.

Если определение повторного риска ХА основывается на эмпирических данных, то для установления риска моногенного заболевания существуют точные методы.

Преобладающее большинство врожденных болезней обмена веществ, открытых в начале столетия, передается по аутосомно-рецессивному типу: у практически здоровых родителей-гетерозигот около 25% потомков будут больными гомозиготами.

Причиной небольшой части болезней обмена веществ у мужчин являются рецессивные гены, сцепленные с Х-хромосомой, так что у женщин-гетерозигот больны будут около 50% сыновей.

Пока известно лишь небольшое число аутосомно-доминантных болезней обмена веществ, связанных с биохимическими нарушениями. В подобных случаях больной (гетерозигота) передает по наследству аномальный ген 50% потомков. В ежедневной практике генетического консультирования врач сталкивается с подобными ситуациями, когда показана пренатальная диагностика.

Если в связи с рождением больного ребенка у родителей выявится гетерозиготность, то при следующей беременности рекомендуется воспользоваться пренатальной диагностикой (ретроспективная профилактика).

В тех случаях, когда гетерозиготность обнаружена при профилактических осмотрах населения, пренатальная диагностика показана уже при первой беременности (проспективная профилактика).

К пренатальной диагностике следует прибегать в небольших популяциях, в которых в первую очередь из-за более частого кровного родства - частота определенных генов выше, чем в популяции в среднем.

Если функция одного гена (или пары генов) нарушена, то закодированный им фермент образуется лишь частично или вообще не образуется. Это приводит к нарушению обменного процесса, направляемого данным ферментом, в результате чего в организме накапливаются продукты неправильного метаболизма и (или) возникает дефицит в конечных продуктах нормального обмена веществ. Из этого следует, что пренатальная диагностика должна основываться на исследовании ферментов или отдельных продуктов обмена веществ.

Совершенно очевидно, что специфическая диагностика возможна лишь в случае специфического анализа ферментов. В настоящее время примерно при 200 болезнях обмена веществ точно известен фермент, ответственный за заболевание.

В принципе дефицит ферментов, обнаруживаемый в культурах фибробластов кожи, можно обнаружить и в культурах клеток амниотической жидкости. Однако разница в активности двух ферментов может быть весьма существенной. Она наблюдается также при исследовании культур фибробластов кожи матери, плода и клеточных культур.

Для достоверного пренатального диагноза необходимы культуры клеток амниотической жидкости и эпителиальных клеток кожи родителей. За исключением отдельных случаев, культивированные клетки в замороженном состоянии (в жидком азоте) можно хранить в клеточном банке. Эти культуры имеют большое значение не только для сопоставления активности ферментов у больных гомозигот и родителей-гетерозигот с активностью клеточных культур амниотической жидкости, но и для сравнения при выявлении новых случаев.

Для традиционного культивирования клеток амниотической жидкости необходимо несколько миллионов клеток, что сопряжено с рядом проблем (фактор времени, сложность методики и т. д.). Большим прогрессом в пренатальной диагностике явилось введение микрохимических методов, благодаря которым для анализа достаточно уже 100-1000 культивированных клеток.

Сущность микрометода в следующем: если на 7-10-й день культивирования отмечается соответствующий рост клеточных клонов, питательный раствор сливают, а клетки лиофилизируют. Замораживание не оказывает влияния на активность большинства ферментов, материал можно хранить при температуре 20 °С. Активность фермента определяют с помощью методов спектрофотометрии, флюоро- или радиометрии.

Наиболее частую форму врожденной аномалии центральной нервной системы представляют анэнцефалия и (или) spina bifida, которые принято обозначать общим названием dysraphia neuralis или дефекты закрытия невральной трубки (ДЗНТ). Выделение этой аномалии объясняется не только ее распространенностью, но и возможностями пренатальной диагностики (распознавание с большой долей вероятности до 20-й недели беременности). Биохимические аспекты патогенеза неизвестны, поэтому специфическая пренатальная диагностика ДЗНТ не представляется возможной.

В настоящее время существуют 2 метода исследования, облегчающие пренатальную диагностику: определение уровня альфафетопротеина (АФП) в амниотической жидкости и исследование клеток в ней; прямое ультразвуковое исследование. Эффективность каждого из методов зависит в первую очередь от технических условий. При соблюдении определенных условий лучший результат достигается одновременным применением обоих методов.

В наши дни как определение АФП, так и ультразвуковая диагностика являются неотъемлемыми методами исследования в пренатальных центрах, с их помощью удается предупредить повторение ДЗНТ почти во всех случаях (ретроспективная профилактика), а благодаря организации проспективных профилактических осмотров можно предупредить примерно 70-80% всех случаев ДЗНТ.

Альфафетопротеин известен не так давно. Иммунологически идентичный белок был, обнаружен и при некоторых опухолевых заболеваниях, поэтому исследование АФП получило широкое распространение в первую очередь в онкологической практике.

Молекулярная масса АФП 61000-75000; в отношении электрофореза он соответствует aльфа-глобулину. По своим физическим свойствам АФП очень схож с альбумином, оказывает нецитотоксическое иммуносупрессивное действие, угнетая некоторые функции Т-клеток. Вполне вероятно, что иммунорегуляторная активность АФП оказывает защитное действие на плод, о чем свидетельствует следующий факт: введение беременным животным анти-АФП-сыворотки может вызвать выкидыш и аномалии развития. В последнее время некоторые авторы считают вероятной роль АФП в защите развивающегося мозга плода от материнских эстрогенов.

АФП можно обнаружить в амниотической жидкости уже на 6-й неделе беременности (его концентрация составляет 1,5 мкг/мл). В последующем кривая концентрации АФП в амниотической жидкости схожа с кривой его уровня в сыворотке крови плода, однако количество его в сыворотке значительно меньше (примерно в 100 раз). Наиболее высокая концентрация АФП в амниотической жидкости отмечается на 12-14-й неделе беременности (в среднем около 30 мкг/мл), затем она резко уменьшается и на 20-й неделе составляет лишь 10 мкг/мл.

Удалось установить также, что содержание АФП в амниотической жидкости не является специфическим признаком ДЗНТ. Содержание АФП может быть повышенным и при ряде других аномалий развития, а также при осложненной беременности. Пока не совсем выяснены вопросы, когда и почему увеличивается содержание АФП в амниотической жидкости, насколько чувствителен метод исследования и в какой степени этот признак характерен для ДЗНТ. Поскольку содержание АФП в сыворотке крови плода с ДЗНТ не повышено, кажется наиболее вероятным, что излишки АФП просачиваются через пораженные участки, не покрытые кожей.

Хотя патогенез и неизвестен, остается фактом, что содержание АФП в амниотической жидкости при анэнцефалии повышено практически в 100% случаев, при манифестной форме spina bifida в 90%. Определение уровня АФП не позволяет исключить возможность ДЗНТ без кожного дефекта, хотя эта форма составляет 5-10% всех случаев.

С помощью данного теста можно диагностировать большое число патологических состояний. Проблема возникает при относительно доброкачественных заболеваниях, но особенно в тех случаях, когда плод здоров, а содержание АФП повышено.

Если у супружеской пары, обратившейся в генетическую консультацию, уже был ребенок с ДЗНТ, то степень повторного риска всегда более 1-2%. При повторной беременности может быть рекомендована пренатальная диагностика, в результате которой можно предотвратить рождение второго пораженного ребенка.

90% детей с ДЗНТ рождаются в семьях, где не было признаков, указывавших на генетическое предрасположение в семье. В настоящее время наиболее многообещающим кажется определение уровня АФП в сыворотке крови матери. После того как была установлена диагностическая ценность уровня АФП в амниотической жидкости, выяснилось, что при ДЗНТ уровень АФП повышен и в крови матери.

Уровень АФП в сыворотке крови матери может быть повышен не только при ДЗНТ, но и при ряде состояний, сопровождающихся высоким уровнем АФП. Если к этому добавить еще и не связанные с беременностью заболевания, которые могут сопровождаться повышением уровня АФП в сыворотке крови матери, то становится совершенно очевидным, что надо быть хорошо знакомым со всеми этими состояниями, чтобы сделать правильный вывод. Повышення концентрация АФП у матери может наблюдаться в следующих ситуациях:

Предимплантационная генетическая диагностика (ПГД) проводится для диагностики наследственных заболеваний. Она была разработана в конце 1980-х годов как метод диагностики эмбриона на ранней стадии, призванный помочь супружеским парам, имеющим повышенный риск передачи наследственного заболевания своему ребенку. До появления предимплантационной генетической диагностики единственным вариантом для таких пар было проведение амниоцентеза.

Диагностика эмбриона проводится в цикле экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) до его переноса в полость матки. После проведения анализа пациентке переносят только здоровые эмбрионы. Женщина беременеет, зная, что вынашиваемый ею ребенок не является носителем генетического заболевания.

ПГД может проводиться в ситуациях, когда имеется повышенный риск того, что эмбрионы будут иметь определенные хромосомные патологии. Такие патологии могут снизить вероятность имплантации (прикрепления) в матке, приводить к невынашиванию беременности или рождению ребенка с физическими или умственными отклонениями. ПГД помогает предотвратить такой неблагоприятный исход, поскольку позволяет отобрать здоровые эмбрионы до переноса в матку.

Не все генетические патологии могут быть диагностированы с помощью ПГД. Диагностика позволяет выявить отклонение в количестве хромосом (анеуплоидию) и изменения в структуре хромосом. Анеуплоидия чаще встречается в яйцеклетках и эмбрионах женщин старше 34 лет. Отсутствующие или лишние хромосомы могут приводить к выкидышу или рождению ребенка с физическими и психическими патологиями.

ПГД проводится для 9 хромосом, у которых чаще всего встречается анеуплоидия. Это хромосомы 13, 15, 16, 17, 18, 21, 22, X, Y. В настоящее время нельзя провести диагностику для всех 23 хромосом.

Изменения в структуре хромосом включают транслокации (структурные изменения хромосом), возникающие в результате перемещения генетического материала. Несбалансированная транслокация приводит к отсутствию части генетического материала и повышенному риску генетической патологии у потомства. Анализ на транслокации требует подготовки специальных красителей, позволяющих проверить наличие у эмбриона тех транслокаций, носителями которых являются родители. Предимплантационную диагностику транслокаций рекомендуется проводить в том случае, если известно, что один или оба супруга являются носителями определенной транслокации.

Другая патология, на которую можно провести предимплантационную диагностику - моногенное заболевание, связанное с изменениями в структуре отдельного гена. Если известно, что родители являются носителями моногенного заболевания, можно провести диагностику этого гена у эмбриона. Для проявления моногенного заболевания должны быть повреждены два гена, или один ген на X хромосоме, если ребенок – мальчик. Примерами таких заболеваний являются муковисцидоз, болезнь Тэй-Сакса, гемофилия, серповидноклеточная анемия. Сначала проводится диагностика родителей на носительство поврежденного гена, если у них в семье встречались случаи данного заболевания. Обследование родителей проводится перед началом цикла ЭКО и сопровождается медико-генетическим консультированием. Следует сказать, что проведение ПГД возможно не для всех болезней, имеющих генетическую причину, и, кроме того, не для всех наследственных заболеваний известен ген, определяющий проявление болезни.

Показания для проведения предимплантационной диагностики:

Преимущества предимплантационной диагностики:

Риск при проведении предимплантационной диагностики:

ПГД проводится в ходе стандартного цикла экстракорпорального оплодотворения. При ПГД из эмбриона извлекают одну или две клетки, а затем проводят их генетический анализ методом FISH (fluorescent in situ hybridization) на анеуплоидии, транслокации и другие структурные патологии.

Другой тип диагностики - полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая применяется для диагностики моногенных заболеваний. ПЦР проходит в два этапа:

Описание процедуры ПГД:

Как и в случае естественного зачатия, при проведении ЭКО не существует гарантии того, что не родится ребенок с невыявленными физическими или психическими отклонениями. Имеющиеся на сегодняшний день данные указывают на то, что риск развития патологий у детей после экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) не выше такого риска после естественного зачатия.

Скрининг новорожденных представляет собой обследование всех родившихся детей с помощью специальных лабораторных тестов для выявления некоторых тяжелых наследственных болезней в первые дни жизни. Раннее обнаружение заболевания и немедленное лечение на доклинической стадии дает возможность предотвратить развитие заболевания или, по крайней мере, избежать многих серьезных осложнений. Таким образом, благодаря скринингу обеспечивается не только ранняя диагностика болезни, но и раннее лечение ребенка. Практически лечебные мероприятия начинаются в то время, когда ребенок внешне выглядит вполне здоровым, хотя имеет наследственный дефект.

В настоящее время насчитывается не так много наследственных болезней, для которых разработаны и применимы скрининговые мероприятия. Программы скрининга новорожденных на наследственные заболевания должны отвечать требованиям, принятым Всемирной организацией здравоохранения. Кроме того, такие программы должны быть экономически выгодны для здравоохранения страны.

Практически во всех странах обязательно проводится скрининг на два заболевания - фенилкетонурию и врожденный гипотиреоз, в некоторых странах - на 4-6 заболеваний. В нашей стране с середины 80-х годов проводится скрининг на фенилкетонурию, с середины 90-х - на врожденный гипотиреоз, а с 2006 г. список скринируемых заболеваний дополнен галактоземией, адреногенитальным синдромом и муковисцидозом.

Широкое применение просеивающих программ в практике здравоохранения является одним из принципиальных отличительных признаков медицины XX века. Просеивание (скрининг, от англ. screen — просеивать, сортировать, отбирать) означает предположительное выявление недиагностированной ранее болезни или дефекта с помощью тестов, обследований или процедур, дающих быстрый ответ. Просеивание – это приобретение информации, а просеивающая программа — это не только приобретение информации, но и обязательное использование ее в нуждах здравоохранения.

Для просеивания с использованием экспресс-методов как специфического направления в диагностике наследственных болезней характерно следующее:

Просеивающий метод широко применяется современной медициной для диагностики и профилактики двух классов генетических нарушений: наследственных дефектов обмена и хромосомных нарушений.

Основными условиями введения массового скрининга на наследственные болезни обмена являются:

В практике мирового здравоохранения используют следующие просеивающие программы: среди новорожденных — на аминоацидопатии, галактоземию, гипотиреоз, муковисцидоз, недостаточность с антитрипсина; среди определенных расовых и национальных групп — на,гетерозиготное носительство болезни Тея—Сакса, серповидно-клеточной анемии, талассемических генов. Кроме того, разработаны, апробированы и в ряде случаев внедрены программы массового просеивания на семейную гиперлипопротеинемию, недостаточность аденозиндезаминазы, адреналовую гипоплазию и некоторые другие наследственные болезни.

Наследственные болезни обмена аминокислот занимают особое место в огромном спектре генетически обусловленной патологии детского возраста. Большинство наследственных болезней обмена аминокислот после более или менее продолжительного бессимптомного периода почти неизменно приводят к тяжелым нарушениям психомоторного, а нередко и физического развития детей.

Ведущая роль в диагностике наследственных аминоацидопатий принадлежит весьма сложным биохимическим и энзиматическим методам исследования, доступным отдельным специализированным центрам. Специальному лабораторному обследованию подлежат дети, в клинической картине которых на первый план выступают:

Дети с наследственными болезнями обмена, в силу определенных генетических закономерностей, могут появиться у родителей, которые здоровы сами, имеют здоровых детей и родственников. Фактически большинство таких больных появляется в семьях, не отягощенных наследственными заболеваниями. Поэтому если родителям приходит известие, что у их новорожденного выявлено одно из скринируемых заболеваний, не стоит сосредотачивать усилия на поиске причины. Необходимо немедленно явиться к врачу и неукоснительно следовать его рекомендациям.

Скрининг новорожденных предусматривает весь комплекс мероприятий, необходимых для лечения и социальной адаптации ребенка. Родителям больного ребенка необходимо сделать всё от них зависящее, чтобы ребенок как можно раньше начал получать лечение и строго соблюдал все назначения, сделанные врачами. Родители должны понимать, что длительное, фактически пожизненное лечение является единственной возможностью вырастить ребенка здоровым. Их терпение, любовь и желание помочь своему ребенку - это составляющие нашего общего успеха.

Развитие любой области науки рано или поздно приводит к этическим проблемам. Так и в генетике на протяжении ста лет возникают вопросы этики. В начале развития основные споры концентрировались вокруг евгеники, как науки улучшающей род человеческий, в современном мире на первое место выходят вопросы, связанными с патентованием генов и конфиденциальностью информации. Конечно, большинство вопросов связано с вечной темой границы между нормой и патологией. Это происходило во времена переселения преступников в Австралию, это происходит и сейчас, когда технологии достигли высочайшего уровня и на уровне зародышевых клеток позволяют отбирать их по заданным свойствам.

Однако не будем забывать что врач-генетик, так же как педиатр и врач любой другой специальности остается врачом а следовательно должен следовать принципам Гиппократа. Сформулируем основные моральные принципы современного врача-генетика.

Принцип «делай благо». Пациент вместе с семьей принимает решение, а «недирективное консультирование» считается нормой работы врача-генетика.

Принцип «не навреди» запрещает осуществлять исследовательские и терапевтические действия, способные нанести неоправданный вред здоровью пациента.

Принцип «автономии личности» - признание свободы и достоинства пациентов.

Принцип «справедливости» учитывает равную доступность ресурсов медико-генетической помощи.

Наряду с этими принципами выделяют три правила. Правило правдивости – моральный долг врача и ученого обязывает говорить правду пациентам. Правило конфиденциальности – разглашение информации о генетическом заболевании пациента может нанести ему вред.

Правило информированного согласия – любое генетическое исследование должно проводиться с согласия пациента или его родственников.

Медико-генетическая служба (МГС) является специализированным видом медицинской помощи населению Российской Федерации. Она создается Минздравом России и территориальными органами здравоохранения в целях проведения мероприятий по выявлению, профилактике и лечению наследственных и врожденных заболеваний, по снижению обусловленной ими детской заболеваемости, смертности и инвалидизации.

Основным видом деятельности учреждений МГС является профилактика врожденной и наследственной патологии путем организации и проведения ретро- и проспективного медико-генетического консультирования, пренатальной диагностики, преклинической диагностики у новорожденных наследственных болезней, направление больных на лечение и диспансерное наблюдение семей с наследственной патологией.

МГС функционирует, как составная часть системы лечебно-профилактических учреждений практического здравоохранения, осуществляет свои мероприятия в координации с акушерской, педиатрической и другими службами.

Принцип инфраструктуры МГС - территориальный, основанный на создании и развитии материальных, кадровых и финансовых ресурсов здравоохранения для обеспечения гарантируемых видов медико-генетической помощи семьям, отягощенным наследственной и врожденной патологией: медико-генетическое консультирование, пренатальная диагностика, скрининг новорожденных на поддающиеся коррекции наследственные болезни (НБ), социально-медицинская реабилитация наследственных больных.

МГС охватывает районный, городской, региональный (областной, краевой, республиканский) и федеральный уровни, обеспечивая максимальное приближение к месту жительства обслуживаемых контингентов населения оказание специализированной помощи.

В задачи районного (городского) уровня входит выявление семей, отягощенных наследственной и другой патологией, их учет и направление в региональное медико-генетическое учреждение, диспансерное наблюдение за лицами с выявленной патологией, распространение медико-генетических знаний среди врачей, среднего медперсонала и населения района.

Эти задачи осуществляются путем возложения (по совместительству) функциональных обязанностей на врача, прошедшего специализацию по медицинской генетике, или введения в штат ЦРБ, ГБ врача-генетика (при наличии объема работы).

В областном, краевом, республиканском центре или городах областного, краевого, республиканского подчинения организуется, как самостоятельное учреждение, или в составе ЛПУ медико-генетическая консультация (МГК), объединяющая на административной или функциональной основе всех специалистов-генетиков других учреждений. Региональная МГК обеспечивает на территории следующие виды медико-генетической помощи:

На базе НИИ или областной МГК с целью расширения видов медико-генетической помощи, эффективного использования диагностической базы создается межрегиональная медико-генетическая консультация (МР МКГ). Кроме функций региональной МГК, на базе которой она организована, МР МГК осуществляет дополнительно:

МР МГК организует и проводит контроль качества всех исследований, проводимых медико-генетическими учреждениями на территории региона. МР МГК включает следующие структурные подразделения:

На базе ведущих НИИ и клиник создаются медико-генетические центры (МГЦ), в т.ч. специализированные, в задачу которых входит: