Основи генетики людини

Реферат на тему:

ОСНОВИ ГЕНЕТИКИ ЛЮДИНИ

Генетика людини вивчає явища спад­ковості і мінливості у популяціях лю­дей, особливості успадкування нор­мальних і патологічних ознак, залеж­ність захворювання від генетичної схильності і факторів середовища. Зав­данням медичної генетики є виявлення і профілактика спадкових хвороб.

Генетика людини — одна з найваж­ливіших проблем теоретичних основ су­часної медицини. Академік 1. П. Пав-лов, визнаючи важливе значення ге­нетики для фізіології і медицини, пи­сав: «Наші лікарі повинні як азбуку знати закони спадковості... Втілення у життя наукової істини про закони спад­ковості допоможе позбавити людство від багатьох скорбот і горя».

Одним з основоположників медичної генетики є видатний радянський нев­ропатолог С. М. Давиденков (1880— 1961), який розпочав свою плідну роботу у двадцятих роках на Україні. Він вперше застосував ідеї генетики у клі­ніці, дав аналіз ряду спадкових хво­роб, частина з яких була описана ним також вперше. Важливою заслугою С. М. Давиденкова є розроблення методів медико-генетичного консуль­тування і його практичне застосу­вання.

Особливості генетики людини. До­слідження генетики людини пов'язане з великими труднощами, причини — у неможливості експериментального схрещування, повільній зміні поколінь, малій кількості потомків у кожній сі­м'ї. Крім того, на відміну від класич­них об'єктів, що вивчаються у загаль­ній генетиці, у людини складний каріо­тип, велика кількість груп зчеплення. Проте, не зважаючи на всі ці трудно­щі, генетика людини успішно розвивається.

Неможливість експериментального схрещування компенсується тим, що дослідник, спостерігаючи широку людську популяцію, може вибирати із тисяч шлюбних пар ті, які необхідні для генетичного аналізу. Метод гібри­дизації соматичних клітин дозволяє експериментальне вивчати локалізацію генів у хромосомах, проводити аналіз груп зчеплення (див. нижче).

При вивченні генетики людини ви­користовуються такі методи: генеало­гічний, близнюковий, популяційно-ста­тистичний, дерматогліфичний, біохіміч­ний, цитогенетичний, гібридизації со­матичних клітин і метод моделювання.

У людини встановлені всі 24 теоре­тично можливі групи зчеплення генів: із них 22 локалізовані у аутосомах, у кожній із яких міститься по кілька сот генів. Більше 100 генів локалізовано у статевих хромосомах.

У ссавців, у тому числі і в людини, Х- і Y-хромосоми мають гомологічну ділянку, в якій відбувається їх синапсис і можливий кросинговер. Всі гени, які локалізовані у статевих хромосо­мах людини, можна поділити на три групи залежно від того, у яких ділян­ках статевих хромосом вони знаходять­ся.

Перша група охоплює гени, які локалізовані у тій частині X-хромосо­ми, що не має гомологічної ділянки у У-хромосомі. Вони повністю зчеплені зі статтю, передаються виключно через X-хромосому. До їх числа відносяться рецесивні гени гемофілії, дальтонізму, атрофії зорового нерва тощо. Домі­нантні гени із цієї ділянки однаково проявляються в осіб обох статей, ре­цесивні — у жінок тільки у гомозигот­ному, а у чоловіків — і гемізиготному стані.

Другу групу складає невелика кількість генів, які розташовані у не­парній ділянці Y-хромосоми. Вони мо­жуть зустрічатися тільки у осіб чолові­чої статі і передаються від батька до сина. До них відносяться: волосатість вух, іхтіоз (шкіра у вигляді луски ри­би), перетинки між пальцями на но­гах.

Третя група— гени, які розта­шовані у парному сегменті статевих хромосом, тобто гомологічному для Х- і Y-хромосом. їх називають непов­но або частково зчепленими зі статтю. Вони можуть передаватися як з Х-, так і з Y-хромосомою і переходити з однієї до іншої у результаті кросинго-вера.

Методи вивчення спадковості у лю­дини. Генеалогічний метод грунтується на простеженні якої-небудь ознаки у ряді поколінь з вказівкою родинних зв'язків між членами родоводу. Генеа­логія, у широкому розумінні слова,— родовід людини.

Генеалогічний метод був введений у науку в кінці XIX ст. Ф. Гальтоном. Суть його полягає у тому, щоб з'ясу­вати родинні зв'язки і прослідкувати наявність нормальної або патологічної ознаки серед близьких і далеких роди­чів у даній сім'ї.

Збирання даних починається з пробанда — особи, родовід якої необхідно скласти. Ним може бути хвора або здо­рова людина— носій якої-небудь озна­ки або особа, яка звернулась за пора­дою до лікаря-генетика. Брати і сестри пробанда називаються сибсами. Зви­чайно родовід складається за однією або кількома ознаками. Метод вклю­чає два етапи: збір відомостей про сі­м'ю і генеалогічний аналіз. Складання родоводу порівняно проста справа, про­те при уявній доступності і простоті цей метод потребує великої ретельнос­ті, вміння вірно ставити запитання, ви­сокої кваліфікації лікаря. Генеалогіч­ний метод є основною зв'язуючою лан­кою між теоретичною генетикою люди­ни і застосуванням її досягнень у ме­дичній практиці.

Хоч генеалогічний метод є одним із найдавніших, його можливості вико­ристовуються не у повну міру через те, що широко використовуються нові, більш досконалі методи аналізу фено­типу, виявлення гетерозиготних носіїв, обліку впливу факторів середовища тощо.

Для складання родоводу проводять короткі записи про кожного члена ро­доводу з точною вказівкою його спо­рідненості у відношенні до пробан­да. Потім роблять графічні зображен­ня родоводу; для складання схеми прийняті стандартні символи.

При складанні родоводу покоління можна позначати римськими цифрами зверху вниз (зліва від родоводу). Потомство одного покоління (сибси) роз­ташовується в одному горизонтально­му ряду у порядку народження (зліва направо). У межах одного покоління кожний член позначається арабськими цифрами, у тому числі чоловіки і жін­ки сибсів. Кожний член родоводу мо­же бути позначений відповідним шиф­ром, наприклад II—5, III—7.

Генеалогічний метод тим інформативніший, чим більше є достовірних відомостей про здоров'я родичів хво­рого. При збиранні генетичних відомос­тей і їх аналізі необхідно мати на ува­зі, що ознака може проявитися у різній мірі, іноді незначній (так звані мікро­ознаки). Мікропроявом природженого вивиху стегна може вважатися спло­щення вертлужної западини і збіль­шення рухливості («розхитаність») та­зостегнових суглобів. У родичів людей із спадково зумовленими дефектами губи і піднебіння частіше,, ніж у конт­ролі, зустрічаються високе вкорочене піднебіння, борозна на язичку, анома­лії прикусу, сплощення носа або роз­двоєння його кінчика.

Після складання родоводу почина­ється другий етап — генеалогічний ана­ліз, метою якого є встановлення гене­тичних закономірностей. Спочатку не­обхідно встановити, чи носить ознака спадковий характер. Якщо яка-небудь ознака зустрічалася у родоводі кілька разів, то можна думати про її спадко­ву природу. Проте це може бути і не так. Наприклад, якісь зовнішні факто­ри або умови професії можуть викли­кати подібні захворювання у членів сім'ї. Вплив шкідливих факторів на жінку під час вагітності може призвес­ти до народження дітей з подібними вадами.

У випадку виявлення спадкового ха­рактеру ознаки необхідно встановити тип успадкування: домінантний, реце­сивний, зчеплений зі статтю (мал. 5.3).

Основні ознаки аутосомно-домінантного успадкування такі: прояв ознаки у рівній мірі у представників обох ста­тей; наявність хворих у всіх поколін­нях (по вертикалі) і при відносно ве­ликій кількості сибсів і по горизонталі (у сестер і братів пробанда). У гетеро­зиготного батька імовірність народ­ження хворої дитини (якщо другий з батьків здоровий) складає 50 %. Не­обхідно врахувати, що і при домінант­ному типі успадкування може бути пропуск у поколіннях за рахунок сла­бого прояву, «стертих» форм захворю­вання (мала експресивність мутантно­го гена) або за рахунок його низької пенетрантності (коли у носія даного гена ознака відсутня). Можливо у деяких випадках мутантний ген пригні­чується якимось епістатичним геном. Необхідно врахувати, що при деяких домінантне успадковуваних захворю­ваннях людина може захворіти після 40—50 років. У випадку смерті у більш ранньому віці ніяких даних про мож­ливу хворобу цього члена сім'ї, при­родно, немає, але є імовірність захво­рювання у нащадків.

Основні ознаки аутосомно-рецеси-ного успадкування: відносно невелика кількість хворих у родоводі, наявність хвороб «по горизонталі» (хворіють сибси - рідні, двоюрідні). Батьки хво­рої дитини частіше фенотипово здоро­ві, але є гетерозиготними носіями ре­цесивного гена. Імовірність народжен­ня хворої дитини складає 25%. При прояві рецесивних захворювань часто зустрічається кровна спорідненість батьків хворого.

Необхідно мати на увазі, що наявність віддаленої спорід­неності буває невідомою членам сім'ї. Приходиться враховувати побічні мір­кування, наприклад, походження із одного і того ж малонаселеного пунк­ту або належність до якої-небудь ізольованої етнічної або соціальної групи.

Яскравий приклад прояву патологіч­ної рецесивної ознаки при споріднено­му шлюбі показаний на мал. Із цього родоводу видно, що у шлюб всту­пили сибси четвертого ступеня спорід­неності. Від двох споріднених шлюбів народилося у одній сім'ї четверо, а у іншій — двоє дітей з тяжкою спадко­вою хворобою — ідіотією Тея—Сакса. (Причина цієї хвороби — нагромад­ження ліпідів у нервових клітинах мозку і їх руйнування). Мабуть, всі чоти­риюрідні сибси були гетерозиготними носіями цього рецесивного гена, який вони отримали від спільного предка.

Рецесивна ознака проявляється то­ді, коли у генотипі є обидва рецесивні алеля. Крім описаного варіанта, коли батьки мають генотипи Аа і Аа, мож­ливі і інші варіанти вихідних геноти­пів. Обидва батьки — рецесивні гомо­зиготи; у цьому випадку (безумовно, рідкісному) всі діти будуть хворими. Один із батьків хворий, а інший — здо­ровий, але має у генотипі мутантниП ген у гетерозиготному стані (аа і Аа). У цьому випадку спостерігається симу­ляція домінантного успадкування (тео­ретично можливе розщеплення 1:1). Проте найчастіше спостерігаються ва­ріанти народження хворої дитини у фе-нотипово нормальних батьків і наяв­ність хворих у бічних лініях родоводу.

Захворювання, які зумовлюються зчепленим зі статтю геном (локалізо­ваним у X-хромосомі), можуть бути як домінантними, так і рецесивними. При домінантному X-зчепленому успадку­ванні захворювання однаково прояв­ляється як у чоловіків, так і у жінок і згодом може передаватися нащадкам. У цьому випадку жінка може переда­вати цей ген половині дочок і полови­ні синів (її генотип —Х^A Х^a , імовір­ність передавання X-хромосоми з до­мінантним мутантним геном—50%). Чоловіки ж передають цей ген з X-хро­мосомою всім дочкам. Зрозуміло, що сини, які мають у своєму генотипі тіль­ки одну материнську Х-хромосому, цей ген від батька успадкувати не мо­жуть. Прикладом такого захворюван­ня є особлива форма рахіту, стійкого до лікування кальциферолами (віт.D).

При рецесивному успадкуванні хво­роб, які зчеплені зX-хромосомою, як правило, страждають чоловіки. Гете­розиготна мати (носій) передає му­тантний ген половині синів (які будуть хворими) і половині дочок, які, зали­шаючись фенотипово здоровими, як і мати, також є носіями і передають ре­цесивний ген разом з X-хромосомою наступному поколінню.

Прикладом такої хвороби є кольорова сліпота (даль­тонізм), гемофілія. У рідких випадках ці ознаки можуть проявитися і у жі­нок, якщо їхній батько був хворим, а мати була гетерозиготна.

Близнюковий метод — один з найбільш ранніх методів вивчення генети­ки людини, але він не втратив свого значення і сьогодні. Близнюковий ме­тод дослідження був запропонований у 1876 р. англійським антропологом і психологм Ф. Гальтоном. Він виділив серед близнят дві групи: однояйцеві (монозиготні) і двояйцеві (дизиготні). На сьогодні в середньому на кожні 100 пологів приходиться одне народження близнят. Демографи розрахували, що на Землі проживає близько 50 млн пар близнят. Приблизно одну третину всіх близнят складають однояйцеві, а дві третини — двояйцеві. Кількість моно-зиготних близнят у різних регіонах земної кулі величина відносно постій­на, з невеликими коливаннями. На­приклад. в Італії 0,37%, в Данії— 0,38, в Японії — 0,40, в США — 0,39, в Австралії — 0,38 %. Із наведених даних видно, що фактори, які впливають на появу однояйцевих близнят, майже не залежать від умов зовнішнього середо­вища.

Частота народження дизиготних близнят різна у різних країнах і має значні коливання. Наприклад, в Да­нії—1,02%, в Італії — 0,86 %, в США—0,61%, в Австралії—0,77%, в Японії — 0,23, в Південній Африці — 2,23 %. Таким чином, якщо в Японії на 10000 народжень приходиться 23 пари двояйцевих близнят, то в Півден­ній Африці — 223. Причини такої різ­ниці невідомі, проте цей факт свідчить про вплив факторів середовища. У старших вікових групах народження дизиготних близнят зустрічається час­тіше. Дослідження показали, що певну роль у народженні близнят має спад­кова схильність до багатоплідної ва­гітності. Відомі випадки повторного на­родження близнят у одній сім'ї. На протязі останніх десятиріч кількість близнят знижується, причому це зни­ження стосується переважно двояйце­вих близнят.

Монозиготні близнята розвиваються із роз'єднаних бластомерів, які утвори­лися після дробіння однієї заплідненої яйцеклітини і, отже, мають однакоііий генотип. Монозиготні близнята при нормальному ембріональному розвит­ку завжди однієї статі. У більшості випадків у них є одна плацента, проте не завжди можна зробити висновок про зиготність близнят на підставі на­явності однієї чи двох плацент. Якщо розділення відбувається на протязі перших п'яти днів після запліднення, то кожний зародок буде мати власну плідну оболонку і плаценту. Цей ва­ріант зустрічається приблизно у 25 % однояйцевих близнят.

Якщо розщеплення відбувається на стадії розвиненої морули (5—12-й день), тоді однояйцеві близнята мають одну плаценту. Якщо ж процес розщеп­лення запізнюється і відбувається піс­ля ІЗ—15-го дня, то часто повного ро­з'єднання монозиготних близнят не відбувається і виникають різні дефор­мації, зрощення і каліцтва. Прикладом може бути народження в Сіамі (тепе­рішній Таїланд) у 1811 р. двох близ­нят хлопчиків, які зрослися грудьми. Згодом всі близнята, які зрослися якоіо-небудь частиною тіла, стали на­зиватися сіамськими. Енг і Чанг про­жили 63 роки, стан медицини в ті роки не давав можливості зробити операцію їх роз'єднання. Спроби роз'єднання зрослих близнят пов'язані з великим ризиком, проте на сьогодні відомі ви­падки вдалих операцій. Причини на­родження двояйцевих близнят — одно­часне дозрівання двох і більше яйце­клітин. Це може статися у одному яєчнику або у обох. У деяких жінок бу­вають множинні овуляції. Певну роль в цьому відіграє спадкова схильність, але не можна відкидати і вплив навко­лишнього середовища.

Народження трьох, чотирьох і біль­ше дітей у людини трапляється рідко. У 1934 р. в Канаді народились 5 дів­чаток, у 1974 р. в Гданську — 3 хлоп­чика і дві дівчинки, які нормально рос­ли і розвивались. Відомий випадок на­родження 5 дітей в Японії у 1981 р. У 1980 р. в Італії у 28-річної жінки на­родилось 6 дітей (дві дівчинки і чоти­ри хлопчика). З генетичної точки зору двояйцеві близнята подібні як звичай­ні сибси, але на відміну від останніх у них більша спільність факторів при внутрішньоутробному (пренатальному) і частково постнатальному періодах розвитку.

У перший період застосування цього методу проводили порівняння близнят за зовнішніми морфологічними ознака­ми: колір волосся, очей, пігментація шкіри, форма носа, очей, губ, вушних раковин, візерунок пальців тощо. Ці ознаки, як відомо, спадково зумовлені. Якщо досліджувана ознака проявляєть­ся у обох близнят пари, їх називають конкордантними (лат. — бути згідним, подібним). Конкордант-ність — це відсоток подібності за дос­ліджуваною ознакою. Відсутність озна­ки у одного із близнят — дискордантність.

На сьогодні для точнішого визначен­ня зиготності крім морфологічних ознак використовують дослідження груп крові (за системою АВО, Rh , М N ) і білків плазми крові.

Хоч жодна з цих ознак сама по собі не достатня, але у комплексі вони да­ють можливість визначити зиготність близнят. Між монозиготними близня­тами можлива трансплантація органів, відторгнення не відбувається.

Близнюковий метод використовуєть­ся у генетиці людини для того, щоб оцінити ступінь впливу спадковості і середовища на розвиток якої-небудь нормальної або патологічної ознаки. Оскільки у монозиготних близнят од­накові генотипи, то наявні відмінності викликаються умовами середовища у період або внутрішньоутробного роз­витку, або формування організму піс­ля народження. Великий інтерес для вирішення ряду питань мають випад­ки, коли партнери за якихось причин росли і виховувалися у різних умовах. Прояв конкордантності ряду фізіоло­гічних ознак у такому випадку пояс­нюється впливом генотипу. З іншого боку, різнояйцеві близнята дозволяють проаналізувати інший варіант: умови середовища (коли близнята живуть по­ряд) однакові, а генотипи у них різні.

Вже з простого співставлення наве­дених даних видно, що такі ознаки, як групи крові, колір волосся і очей, повністю визначаються геноти­пом. У відношенні багатьох інших оз­нак висновки не такі явні, але поміт­но, що навіть деякі інфекційні хвороби (поліомієліт, туберкульоз) хоч і викли­каються факторами вірусної або бак­теріальної природи, у деякій мірі зале­жать від спадкової схильності. Для оцінки ролі спадковості у розвитку тієї чи іншої ознаки роблять розрахун­ки за формулою % подібності ОБ — % подібності ДБ ,

100 — % подібності ДБ

де Н — коефіцієнт спадковості (англ. heredity— спадковість), ОБ—одно- і ДБ — двояйцеві близнята.

При Н, що дорівнює одиниці, ознака цілком визначається спадковим компо­нентом; при Н, що дорівнює нулю, виз­начальну роль відіграє вплив середо­вища. Коефіцієнт, який близький до 0,5, свідчить про приблизно однаковий вплив спадковості і середовища на формування ознаки.

Наведемо конкретний приклад. Кон-кордантність монозиготних близнят за шизофренією дорівнює 70 %, дизи-готних— ІЗ °/о. Тоді

H = 70-13 = 0.65, або 65%

100-13

Вплив середовища визначається фор­мулою С-ІОО % —Н. Тоді С-100% - 65 % = 35%. Отже, у наведеному ви­падку переважає вплив спадковості, але суттєву роль відіграють і умови середовища.

Інший приклад: група крові у моно­зиготних близнят співпадає у 100 % випадків, а у дизиготних — у 45%, тобто ця ознака повністю визначається генотипом.

На підставі даних табл. 7 видно, що для багатьох захворювань поряд із спадковим компонентом значну роль відіграють умови середовища, при яких відбувається реалізація генотипу у фе­нотипі.

Метод дерматогліфіки. Дерматоглі­фіка (гр. derma—шкіра, qliphe—ма­лювати) —це вивчення рельєфу шкіри на пальцях, долонях і підошвах. На відміну від інших частин тіла тут є епідермальні виступи — гребені, які утворюють складні візерунки. Ще у давнину у Китаї і Індії звернули ува­гу на те, що візерунки на пальцях і долонях строго індивідуальні, і корис­тувалися відбитками пальців замість підписів. На землі немає людей з од­наковими малюнками на пальцях (крім монозиготних близнят). У 1892


9-09-2015, 19:00