На сегодняшний день известно больше четырёх с половиной тысяч наследственных заболеваний, и каждый случай имеет твердую доказательную базу о том, что болезнь передается именно по наследству, и никак иначе. Но, несмотря на высокий уровень развития диагностики, далеко не все генетические патологии изучены до степени биохимических реакций. Тем не менее, основные механизмы развития наследственных заболеваний известны современной науке.
Существует три базовых вида мутаций:
- Генные;
- Хромосомные;
- Геномные (преимущественно сцепленные с полом).
Основополагающие генетические законы Менделя определяют доминантные и рецессивные гены. После оплодотворения клетки плода содержат половину генов матери и половину отца, составляя пары – аллели. Генетических комбинаций не так много: всего две. Определяющие признаки проявляются в фенотипе. Если один из мутировавших генов аллели доминантен – болезнь проявляется. То же самое происходит при доминантной паре. Если такой ген рецессивный, в фенотипе это никак не отражается. Проявление наследственных заболеваний, передающихся по рецессивному признаку, возможно только при условии, что оба гена несут патологическую информацию.
Хромосомные мутации проявляются нарушением их деления в процессе мейоза. В результате дупликации появляются дополнительные хромосомы: как половые, так и соматические.
Сцепленные с полом наследственные аномалии передаются посредством половой Х-хромосомы. Поскольку у мужчин она представлена в единственном числе, у всех лиц мужского пола в роду имеются проявления болезни. Тогда как женщины, имеющие две половых Х-хромосомы, являются носителями поврежденной Х-хромосомы. Для проявлений у женщин наследственного заболевания, сцепленного с полом, необходимо, чтобы пациентка унаследовала обе дефектные половые хромосомы. Это случается достаточно редко.
Биология наследственных заболеваний
Проявления наследственной патологии зависят от многих факторов. Признаки, заложенные в генотипе, имеют внешние проявления (затрагивают фенотип) при определенных условиях. В связи с этим биология наследственных заболеваний разделяет все генетически обусловленные болезни на следующие группы:
- Проявления, не зависящие от внешней среды, воспитания, социальных условий, благосостояния: фенилкетонурия, болезнь Дауна, гемофилия, мутации половых хромосом;
- Наследственная предрасположенность, которая проявляется только при определенных условиях. Большое значение имеют факторы внешней среды: характер питания, профессиональные вредности и пр. К таким заболеваниям относятся: подагра, атеросклероз, язвенная болезнь, артериальная гипертензия, сахарный диабет, алкоголизм, опухолевый рост клеток.
Иногда, признаки даже ненаследуемых заболеваний обнаруживаются у детей больных людей. Этому способствует одинаковая восприимчивость у родственников к определенным факторам. Например, развитие ревматизма, возбудитель которого не имеет никакого отношения к генам и хромосомам. Тем не менее дети, внуки и правнуки также подвержены системному поражению соединительной ткани β-гемолитическим стрептококком. Многих людей хронический тонзиллит сопровождает всю жизнь, но наследственных заболеваний не вызывает, тогда как у имеющих родственников с ревматическими поражениями клапанов сердца, развивается аналогичная патология.
Причины наследственных заболеваний
Причины наследственных заболеваний, связанных с генными мутациями, всегда одинаковы: дефект гена – дефект фермента – отсутствие синтеза белка. В результате в организме скапливаются вещества, которые должны были превратиться в необходимые элементы, но сами по себе как промежуточные продукты биохимических реакций являются токсичными.
Например, классическое наследственное заболевание – фенилкетонурия обусловлено дефектом гена, который регулирует синтез фермента, превращающего фенилаланин в тирозин. Поэтому при фенилкетонурии страдает головной мозг.
При недостаточности лактазы возникает расстройство кишечника. Непереносимость сырого коровьего молока – явление достаточно распространённое, и оно также относится к наследственным заболеваниям, хотя, при определенных условиях, у некоторых людей может произойти компенсация, и выработка лактазы налаживается в связи с активной «тренировкой» клеток кишечника.
Хромосомные аномалии проявляются независимо от условий. Многие дети оказываются просто нежизнеспособными. Но болезнь Дауна относится к тем наследственным заболеваниям, при которых внешние условия среды могут оказаться настолько благоприятными, что больные становятся полноправными членами общества.
Дефекты деления половых хромосом не сопровождаются смертельными осложнениями, так как не задевают соматических признаков. Все жизненно важные органы при таких наследственных заболеваниях не страдают. Повреждения обнаруживаются на уровне половых органов, причем часто только внутренних. Иногда обходится и без них. Например, при синдроме трипло-экс, когда у женщины имеется добавочная Х-хромосома, способность к зачатию сохраняется. И дети рождаются с нормальным набором половых хромосом. Аналогичная ситуация с дополнительной Y-хромосомой у мужчин.
Механизм развития наследственных заболеваний кроется в сочетании генов: доминантных и рецессивных. Различное их сочетание неодинаково проявляется в фенотипе. Для развития заболевания достаточно одного мутировавшего доминантного гена, либо патологической рецессивной пары в одном аллеле.
Профилактика наследственных заболеваний
Предотвращением проявлений генетической патологии занимаются специалисты генетических центров. В женских консультациях крупных городов работают специальные кабинеты генетиков, которые проводят консультирование будущих семейных пар. Проводится профилактика наследственных заболеваний путем составления генеалогических карт и расшифровки специальных анализов.
НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ - заболевания человека, обусловленные хромосомными и генными мутациями. Нередко термины «наследственная болезнь» и «врожденная болезнь» употребляются как синонимы, однако врожденные болезни (см.) - это заболевания, имеющиеся при рождении ребенка, они могут быть обусловлены как наследственными, так и экзогенными факторами (напр., пороки развития, связанные с воздействием на эмбрион радиации, хим. соединений и лекарственных средств, а также внутриутробных инфекций).
Н. б. и врожденные пороки развития являются причиной госпитализации детей почти в 30% случаев, а с учетом болезней неизвестной природы, к-рые в значительной степени могут быть связаны с генетическими факторами, этот процент еще выше. Однако далеко не все Н. б. относят к врожденным, поскольку многие из них проявляются после периода новорожденности (напр., хорея Гентингтона развивается после 40 лет). В качестве синонима термина «наследственные болезни» не следует также рассматривать термин «семейные болезни», т. к. семейные заболевания могут быть обусловлены не только наследственными факторами, но и условиями жизни или профессиональными традициями семьи.
Н. б. известны человечеству с давних времен. Клин, изучение их началось в конце 18 в. В 1866 г. В. М. Флоринский в книге «Усовершенствование и вырождение человеческого рода» дал правильную оценку значения окружающей среды в формировании наследственных признаков, вредного влияния на потомство близко-родственных браков, описал наследование ряда патол, признаков (глухонемоты, пигментного ретинита, альбинизма, заячьей губы и др.). Англ. биолог Гальтон (F. Galton) первый поставил вопрос о наследственности человека как предмете научного изучения. Он обосновал генеалогический метод (см.) и близнецовый метод (см.) для изучения роли наследственности (см.) и окружающей среды в развитии и становлении признаков. В 1908 г. англ. врач Гар-род (A. E. Garrod) впервые сформулировал концепцию о наследственных «ошибках» обмена веществ, подойдя таким образом к изучению молекулярных основ ряда Н. б.
В СССР большую роль в развитии учения о Н. б. человека сыграл Московский медико-биологический ин-т им. М. Горького (позднее - Медико-генетический ин-т), к-рый функционировал с 1932 по 1937 г. В этом ин-те проводились цитогенетические исследования и изучались болезни с наследственным предрасположением (сахарный диабет, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, аллергия, гипертоническая болезнь и др.). Советский невропатолог и генетик С. Н. Давиденков (1934) впервые установил существование генетической гетерогенности Н. б. и причин их клин, полиморфизма. Он разработал основы нового вида медпомощи - медико-генетического консультирования (см. Медико-генетическая консультация).
Открытие материального носителя наследственности - ДНК, механизмов кодирования (см. Генетический код) позволило понять значение мутаций в развитии Н. б. Л. Полинг ввел понятие «молекулярные болезни», т. е. болезни, обусловленные нарушением последовательности аминокислот в полипептидной цепи. Введение в клинику методов разделения смеси белков, в т. ч. и ферментов, идентификации продуктов биохим, реакций, успехи цитогенетики, возможность картирования хромосом (см. Хромосомная карта) позволили выяснить природу ряда Н. б. Общее число известных Н. б. к 70-м гг. 20 в. достигло 2 тыс.
В зависимости от соотношения роли наследственных и экзогенных факторов в этиологии и патогенезе различных заболеваний Н. П. Бочков предложил все болезни человека условно разделить на четыре группы.
Первая группа болезней человека - это Н. б., при к-рых проявление патол, МУТАЦИИ (см.) как этиол, фактора практически не зависит от окружающей среды, к-рая в этом случае определяет лишь выраженность симптомов болезни. К заболеваниям этой группы относятся все хромосомные болезни (см.) и генные Н. б. с полным проявлением, напр, болезнь Дауна, Фенилкетонурия, гемофилия, гликозидозы и др.
Во второй группе болезней наследственные изменения также являются этиол, фактором, однако для проявления мутантных генов (см. Пенетрантность гена) необходимо соответствующее влияние окружающей среды. К таким заболеваниям относят подагру, нек-рые формы сахарного диабета, гиперлипопротеине-мий (см. Липопротеиды). Подобные заболевания чаще проявляются при постоянном воздействии неблагоприятных или вредных факторов окружающей среды (физическое или умственное переутомление, нарушение режима питания и др.). Эти болезни можно отнести к группе болезней с наследственным предрасположением; для одних из них окружающая среда имеет большее, для других - меньшее значение.
В третьей группе болезней этиол, фактором является окружающая среда, однако частота возникновения болезней и тяжесть их течения зависят от наследственного предрасположения. К заболеваниям этой группы относятся гипертоническая болезнь и атеросклероз, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, аллергические заболевания, многие пороки развития, определенные формы ожирения.
Четвертая группа болезней связана исключительно с воздействием неблагоприятных или вредных факторов окружающей среды, наследственность в их возникновении практически не играет никакой роли. К этой группе относят травмы, ожоги, острые инф. болезни. Однако генетические факторы могут оказать определенное влияние на течение патол, процесса, т. е. на темпы выздоровления, переход острых процессов в хронические, развитие декомпенсации функций пораженных органов.
Робертс (Roberts) и соавт. (1970) подсчитали, что среди причин детской смертности генетические компоненты болезни определяются в 42% случаев, в т. ч. 11% детей умирают от собственно Н. б. и 31% - от приобретенных заболеваний, развившихся на неблагоприятном наследственном фоне.
Известные к 70-м гг. 20 в. Н. б. подразделяют на три основные группы.
1. Моногенные болезни: а) по типу наследования - аутосомно-доми-нантные, аутосомно-рецессивные, сцепленные с полом; по фенотипическому проявлению - энзимопатий (болезни обмена веществ), в т. ч. болезни, обусловленные нарушением репарации ДНК, болезни, обусловленные патологией структурных белков, иммунопатология, в т. ч. нарушения в системе комплемента, нарушения синтеза транспортных белков, в т. ч. белков крови (гемоглобинопатии, болезнь Вильсона, атрансферринемия), патология свертывающей системы крови, патология переноса веществ через клеточные мембраны, нарушения синтеза пептидных гормонов.
2. Полигенные (мультифакториаль-ные) болезни или болезни с наследственным предрасположением.
3. Хромосомные болезни: полиплоидии, анеуплоидии, структурные перестройки хромосом.
Моногенные болезни наследуются в полном соответствии с законами Менделя (см. Менделя законы). Большинство известных Н. б. обусловлено мутацией структурных генов; возможность этиол, роли мутаций генов-регуляторов при нек-рых заболеваниях пока доказана лишь косвенно.
При аутосомно-рецессивном типе наследования мутантный ген проявляется только в гомозиготном состоянии. Больные мальчики и девочки рождаются с одинаковой частотой. Вероятность рождения больного ребенка составляет 25%. Родители больных детей могут быть фенотипически здоровы, но являются гетерозиготными носителями мутантного гена. Аутосомно-рецессивный тип наследования более характерен для заболеваний, при к-рых нарушена функция какого-либо фермента (или каких-либо ферментов),- так наз. энзимопатий (см.).
Рецессивное наследование, сцепленное с X-хромосомой, заключается в том, что действие мутантного гена проявляется только при XY-наборе половых хромосом, т. е. у мальчиков. Вероятность рождения больного мальчика у матери - носительницы мутантного гена - составляет 50%. Девочки практически здоровы, но половина из них является носительницами мутантного гена (так наз. кондукторы). Родители здоровы. Часто болезнь обнаруживается у сыновей сестер пробанда или его двоюродных братьев по материнской линии. Больной отец не передает болезнь сыновьям. Этот тип наследования характерен для прогрессирующей мышечной дистрофии типа Дюшенна (см. Миопатия), гемофилии А и В (см. Гемофилия), синдрома Леша-Найхана (см. Подагра), болезни Гунтера (см. Гаргоилизм), Фабри болезни (см.), генетически обусловленной недостаточности глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы (некоторые формы).
Доминантное наследование, сцепленное с X-хромосомой, заключается в том, что действие доминантного мутантного гена проявляется в любом наборе половых хромосом (XX, XY, Х0 и т. п.). Проявление заболевания не зависит от пола, однако более тяжело протекает у мальчиков. Среди детей больного мужчины в случае такого типа наследования все сыновья здоровы, все дочери поражены. Больные женщины передают измененный ген половине сыновей и дочерей. Данный тип наследования прослеживается при фосфат-диабете.
По фенотипическому проявлению к моногенным Н. б. относятся энзимопатий, к-рые составляют наиболее обширную и лучше всего изученную группу Н. б. Первичный дефект фермента расшифрован примерно при 150 энзымопатиях. Возможны следующие причины энзимопатий: а) фермент не синтезируется совсем; б) в молекуле фермента нарушена последовательность аминокислот, т. е. изменена его первичная структура; в) отсутствует или неправильно синтезируется кофермент соответствующего фермента; г) активность фермента изменена в связи с аномалиями в других ферментных системах; д) блокада фермента обусловлена генетически детерминированным синтезом веществ, инактивирующих фермент. Энзимопатий в большинстве случаев наследуются по аутосомно-рецессивному типу.
Мутация гена может повлечь за собой нарушение синтеза белков, выполняющих пластические (структурные) функции. Нарушение синтеза структурных белков - вероятная причина таких заболеваний, как остеодисплазии (см.) и остеогенез несовершенный (см.), синдром Элерса - Данлоса. Есть данные об определенной роли этих нарушений в патогенезе наследственных нефритоподобных заболеваний - синдрома Альпорта и семейной гематурии. В результате аномалий в структуре белков базальных, а также цитоплазматических мембран развивается тканевая гипопластическая дисплазия - гистологически обнаруживаемая незрелость тканевых структур. Можно допустить, что дисплазия ткани может выявляться не только в почках, но и в любых других органах. Патология структурных белков характерна для большинства Н. б., наследуемых по аутосомно-доминантному типу.
В стадии изучения находятся заболевания, в основе к-рых лежит недостаточность механизмов восстановления измененной молекулы ДНК. Нарушение механизмов репарации ДНК установлено при ксеродерме пигментной (см.), синдроме Блума (см. Пойкилодермия) и синдроме Коккейна (см. Ихтиоз), атаксии-телеангиэктазии (см. Атаксия), Дауна болезни (см.), анемии Фанкони (см. Гипопластическая анемия), системной красной волчанке (см.).
Генная мутация может привести к развитию иммунодефицитных болезней (см. Иммунологическая недостаточность). В наиболее тяжелых формах протекает агаммаглобулинемия (см.), особенно в сочетании с аплазией вилочковой железы. В 1949 г. Л. Полинг и сотр. установили, что причиной аномальной структуры гемоглобина при серповидноклеточной анемии (см.) является замена в молекуле гемоглобина остатка глутаминовой к-ты на остаток валина. Позднее было установлено, что эта замена явилась результатом генной мутации. Это послужило началом интенсивных исследований гемоглобинопатий (см.).
Известен ряд мутаций генов, контролирующих синтез факторов свертывания крови (см. Свертывающая система крови). Генетически детерминированные нарушения синтеза антигемофильного глобулина (VIII фактор) приводят к развитию гемофилии А. При нарушении синтеза тромбопластического компонента (фактор IX) развивается гемофилия В. Недостаток предшественника тромбопластина лежит в основе патогенеза гемофилии С.
Генные мутации могут быть причиной нарушения транспорта различных соединений (органические соединения, ионы) через клеточные мембраны. Наиболее изучены наследственная патология транспорта аминокислот в кишечнике и почках, синдром мальабсорбции глюкозы и галактозы, изучаются последствия нарушения калий-натриевого «насоса» клетки. Примером заболевания, вызванного наследственным дефектом транспорта аминокислот, является Цистинурия (см.), клинически проявляющаяся нефролитпазом и признаками пиелонефрита. Классическая Цистинурия обусловлена нарушением транспорта ряда диамгшокарбоновых к-т (аргинина, лизина) и цистина через клеточные мембраны как в кишечнике, так и в почках, и встречается реже гиперцистинурии, к-рая характеризуется только нарушением переноса цистина через клеточные мембраны в почках, при этом нефро-литиаз развивается редко. Этим объясняются кажущиеся противоречия литературных данных о частоте гиперцистинурии как биохим, признака и цистинурии как болезни.
Патология реабсорбции глюкозы в почечных канальцах - почечная глюкозурия связана с нарушением функции мембранных бел ков-переносчиков или с дефектами в системе обеспечения энергией процессов активного транспорта глюкозы; наследуется по аутосомно-доминантному типу. Нарушение реабсорбции бикарбонатов в проксимальных отделах нефрона или нарушение секреции водородных ионов клетками почечного эпителия дистальных отделов нефрона лежит в основе двух типов почечного канальцевого ацидоза (см. Лайтвуда-Олбрайта синдром).
Муковисцидоз также может быть отнесен к заболеваниям, в патогенезе к-рых существенную роль играет нарушение трансмембранного переноса и секреторной функции экзо-кринных желез. Известны заболевания, при к-рых нарушена функция мембранных механизмов, ответственных за поддержание нормального градиента концентраций ионов К + и Mg 2+ внутри и вне клетки, что клинически проявляется периодическими приступами тетании.
Полигенные (мультифакториальные) болезни или болезни с наследственным предрасположением обусловлены взаимодействием нескольких или многих генов (полигенные системы) и факторов окружающей среды. Патогенез болезней с наследствен-ным предрасположением, несмотря на их распространенность, изучен недостаточно. Отклонения от нормальных вариантов строения структурных, защитных и ферментных белков могут определять существование многочисленных диатезов в детском возрасте. Большое значение имеет поиск фенотипических маркеров наследственной предрасположенности к определенному заболеванию; напр., аллергический диатез может быть диагностирован на основании повышенного содержания в крови иммуноглобулина E и повышенной экскреции минорных метаболитов триптофана с мочой. Определены биохим, маркеры наследственной предрасположенности к сахарному диабету (тест на толерантность к глюкозе, определение иммунореактивного инсулина) , конституционально-экзогенному ожирению, гипертонической болезни (гиперлипопротеинемия). Достигнуты успехи в изучении взаимосвязи между группами крови AB0 (см. Группоспецифические вещества), системой гаптоглобина, антигенами HLA и болезнями. Установлено, что для лиц с тканевым гаплотипом HLA-B8 высок риск заболевания хрон, гепатитом, целиакией и миастенией; для лиц с гаплотипом HLA-A2 - хрон. гломерулонефритом, лейкозом; для лиц с гаплотипом HLA-DW4 - ревматоидным артритом, для лиц с гаплотипом HLA-A1 - атопической аллергией. Связь с системой гистосовместимости HLA обнаружена примерно для 90 заболеваний человека, многие из к-рых характеризуются иммунными нарушениями.
Хромосомные болезни подразделяются на аномалии, обусловленные изменениями количества хромосом (полиплоидии, анеуплоидии) или структурными перестройками хромосом - делеции (см.), инверсии (см.), транслокации (см.), дупликации (см.). Хромосомные мутации, возникшие в зародышевых клетках (гаметах), проявляются в так наз. полных формах. Нерасхождение хромосом и структурные изменения, развившиеся на ранних стадиях дробления зиготы, ведут к развитию мозаицизма (см.).
Риск повторного проявления большинства хромосомных болезней в семье не превышает 1 %. Исключение составляют синдромы транслокации, при к-рых величина повторного риска достигает 30% и более. Вероятность появления хромосомных аберраций резко увеличивается у женщин старше 35 лет.
Клин, классификация Н. б. построена по органному и системному принципу и не отличается от классификации приобретенных болезней. Согласно этой классификации выделяют Н. б. нервной и эндокринной систем, легких, сердечно-сосудистой системы, печени, жел.-киш. тракта, почек, систвхмы крови, кожи, уха, носа, глаз и др. Такая классификация условна, т. к. большинство Н. б. характеризуется вовлечением в патол, процесс нескольких органов или системным поражением тканей.
Частота моногенных Н. б. колеблется у разных этнических групп населения в разных географических зонах. Это отчетливо прослеживается на примере концентрации серповидно-клеточной анемии и талассемии в географических регионах с высокой подверженностью населения заболеванию малярией. Распространенность болезней с наследственным предрасположением в значительной степени определяет балансированный полиморфизм (см.). С этим явлением может быть также связана концентрация ряда моногенных Н. б. (Фенилкетонурия, муковисцидоз, гемоглобинопатии и др.). Особенности географического распределения Н. б. зависят также от дрейфа генов и эффекта родоначальника. В течение всего лишь 200 лет в Южной Африке таким путем распространились гены порфирии. Концентрация мутантных генов на ограниченных территориях связана с частотой кровнородственных браков, особенно высокой в изолятах (см.).
В Западной Европе и в СССР наиболее распространенными Н. б. обмена являются муковисцидоз (см.) - 1: 1200 - 1: 5000; Фенилкетонурия (см.) - 1: 12000 - 1: 15000; галактоземия (см.) - 1: 20000 - 1: 40000; Цистинурия- 1: 14000; гистидинемия (см.) - 1: 17000. Частота гиперлипопротеинемий (включая полигенно наследуемые формы) достигает 1: 100 - 1: 200. К часто встречающимся Н. б. обмена следует отнести гипотиреоз (см.) - 1: 7000; мальабсорбции синдром (см.) - 1: 3000; адреногенитальный синдром (см.) - 1: 5000 - 1: 11000, гемофилию - 1: 10000 (болеют мальчики).
Такие заболевания, как лейциноз, гомоцистинурия, встречаются относительно редко, их частота 1: 200 000 - 1: 220 000. Частота значительного числа Н. б. обмена по чисто техническим ограничениям (отсутствие экспресс-методов диагностики, сложность аналитических исследований для подтверждения диагноза) не установлена, хотя это не свидетельствует об их редкости.
Болезни с наследственным предрасположен ием также имеют особенности распространения в разных странах. Так, по данным Шандса (Shands, 1963), частота расщепления губы и неба в Англии составляет 1: 515, в Японии - 1: 333, в то же время spina bifida в Англии встречается в 10 раз чаще, чем в Японии, а врожденный вывих бедра наблюдается в 10 раз чаще в Японии, чем в Англии.
Частота всех хромосомных болезней среди новорожденных, по данным Кэбака (М. М. Kaback, 1978), составляет 5,6:1000, при этом все виды анеуплоидий, включая мозаичные формы, составляют 3,7: 1000, три-сомии по аутосомам и структурные перестройки - 1,9: 1000. Половину всех случаев структурных перестроек хромосом представляют семейные случаи, все трисомии представляют собой спорадические случаи, т. е. следствие вновь возникших мутаций. По данным Полани (P. Polani, 1970), ок.7% всех беременностей осложнены хромосомными аберрациями плода, к-рые в подавляющем большинстве случаев ведут к спонтанным абортам. Частота хромосомных аберраций у недоношэнных детей в 3-4 раза выше, чем у доношенных и составляет 2-2,5%.
Диагноз ряда Н. б. не представляет существенных затруднений и основывается на данных, полученных в результате общеклинического обследования (напр., болезнь Дауна, гемофилия, гаргоилизм, адреногенитальный синдром и др.). Однако в большинстве случаев при диагностике их возникают серьезныэ затруднения в связи с тем, что многие Н. б. по клин, проявлениям очень сходны с приобретенными болезнями - так наз. фенокопиями Н. б. Известно существование ряда фенотипически сходных, но гетерогенных в генетическом отношении болезней (напр., синдром Марфана и гомоцистинурия, галактоземия и синдром Лоу, фосфат-диабет и почечный канальцевый ацидоз). Все случаи атипично протекающих или хрон, заболеваний требуют клинико-генетического анализа. На Н. б. может указывать наличие специфических клин, признаков. Среди них особое диагностическое значение могут иметь признаки дисплазии-эпикант, гипертелоризм, седловидный ное, особенности строения лица («птичье», «кукольное», олигомимичное лицо и др.), черепа (долихоцефалия, брахицефалия, плагиоцефалия, «ягодичная» форма черепа и др.), глаз, зубов, конечностей и др.
При подозрении на Н. б. генетическое обследование больного начинается с получения подробных клинико-генеалогических данных на основании опроса о состоянии здоровья ближайших и отдаленных родственников, а также специального обследования членов семьи, что позволяет составить мед. родословную больного и определить характер наследования патологии (см. Генеалогический метод). Вспомогательное (а в ряде случаев и решающее) диагностическое значение имеют различные параклинические методы, в т. ч. биохим, и цитохим, исследования, электронная микроскопия клеток и т. д. Разработаны биохим, методы диагностики нарушений обмена веществ, основанные на применении хроматографии (см.), электрофореза (см.), ультрацентрифугирования (см.) и т. д. Для диагностики заболеваний, вызванных недостаточностью ферментов, применяют методы определения активности этих ферментов в плазме и клетках крови, в материале, полученном при биопсии органов, в культуре тканей.
Проведение биохимических исследований при Н. б. обмена в ряде случаев требует применения нагрузочных проб соединениями, метаболизм к-рых, как предполагают, нарушен. Расширение диагностических возможностей связано с разработкой и практическим использованием методов выделения, очистки и определения физ.-хим. характеристик, в т. ч. и кинетических, ферментов клеток крови и тканевых культур при Н. б.
Однако сложные аналитические методы не могут быть использованы для массовых обследований. В связи с этим проводят двухэтапное обследование с применением простых по-луколичественных методов на начальном этапе и при положительных результатах первого этапа - аналитические методы; эти программы получили название просеивающих или скрининг (см.).
Для полуколичественного определения содержания аминокислот, галактозы и ряда других соединений в крови чаще всего используют микробиологические методы (см. Гатри метод). В ряде лабораторий на нервом этапе применяют тонкослойную хроматографию. В некоторых случаях используют радиохимические методы, напр, для выявления гипотиреоза у новорожденных. Внедрение методов автоматического биохим, анализа облегчает проведение массового обследования детей на Н. б.
Во многих странах проводится массовый скрининг, при к-ром обследуются все новорожденные или дети более старшего возраста, и так наз. селективный скрининг, когда обследуются только дети из специализированных учреждений (соматических, психоневрологических, офтальмологических и других стационаров).
Массовые обследования детских контингентов (особенно новорожденных) позволяют выявлять наследственные нарушения обмена в доклинической стадии, когда диетотерапия и соответствующие лекарственные средства способны полностью предупредить развитие тяжелой инвалидности.
Разработка новых методов культивирования клеток, биохим, и цитогенетическое исследования сделали возможной пренатальную диагностику Н. б., в т. ч. всех хромосомных болезней и болезней, сцепленных с X-хромосомой, а также целый ряд наследственных нарушений обмена веществ. Результаты исследования могут служить показанием для прерывания беременности или начала лечения аномалий обмена еще во внутриутробном периоде. Пренатальная диагностика Н. б. показана в тех случаях, когда у одного из родителей обнаруживается структурная перестройка хромосом (транслокации, инверсии), когда возраст беременных женщин превышает 35 лет и когда в семье прослеживаются доминантно наследуемые заболевания или существует высокий риск возникновения рецессивных наследственных болезней - аутосомных или сцепленных с X-хромосомой.
Индуцировать синтез ферментов могут и витамины, причем особенно заметно при так наз. витаминозависимых состояниях, к-рые характеризуются развитием гипо- или авитаминоза не в связи с ограниченным поступлением витаминов в организм, а в результате нарушения синтеза специфических транспортных белков или апоферментов (см. Ферменты). Хорошо известна эффективность высоких доз витамина В6 (от 100 мг и выше в сутки) при так наз. пиридоксинзависимых состояниях и заболеваниях (цистатио-нинурия, гомоцистинурия, семейная гипохромная анемия, а также синдром Кнаппа - Комровера, болезнь Хартнупа, нек-рые формы бронхиальной астмы). Высокие дозы витамина D (до 50 000-200 000 ME в сутки) оказались эффективными при наследственных рахитоподобных заболеваниях (фосфат-диабет, синдром де Тони - Дебре - Фанкони, почечный канальцевый ацидоз). Витамин С в дозах до 1000 мг в сутки применяют при лечении алкаптонурия Высокие дозы витамина А назначают больным с синдромами Гурлер и Гунтера (мукополисахаридозы). Отмечено улучшение состояния больных мукополисахаридозами под влиянием преднизолона.
При лечении Н. б. используют принцип подавления обменных реакций, однако для этого необходимо иметь четкое представление о влиянии химических предшественников или метаболитов блокированной реакции на функции тех или иных систем.
Успехи пластической и восстановительной хирургии определили высокую эффективность хирургического лечения наследственных и врожден-денных пороков развития. Перспективно внедрение в практику лечения Н. б. методов трансплантации, что позволит не только заменить органы, подвергшиеся необратимым изменениям, но и осуществлять пересадки с целью восстановления синтеза белков и ферментов, отсутствующих у больных. Большой научно-практический интерес может представить трансплантация иммунокомпетентных органов (вилочковой железы, костного мозга) при лечении разных форм наследственной недостаточности иммунитета.
Одним из методов лечения Н. б. является назначение препаратов, связывающих токсические продукты, образующиеся в результате блокирования определенных биохим, реакций. Так, для лечения гепатоцере-бральной дистрофии (болезни Вильсона - Коновалова) применяют препараты, образующие растворимые комплексные соединения с медью (унитиол, пеницилламин). Комплексоны (см.), специфически связывающие железо, находят применение при лечении гемохроматоза, а комп-лексоны, образующие растворимые комплексные соединения кальция,- при лечении наследственных тубуло-патий с нефролитиазом. При лечении гиперлипопротеинемий применяют холестирамин, к-рый связывает холестерин в кишэчнике и препятствует его реабсорбции.
В стадии разработок находится поиск средств воздействия, к-рыми может оперировать генная инженерия (см).
Успехи в профилактике и лечении Н. б. в первую очередь будут связаны с созданием системы диспансерного обслуживания больных с наследственными заболеваниями. На основании приказа министра здравоохранения СССР № 120 от 31 октября 1979 г. «О состоянии и мерах по дальнейшему улучшению профилактики, диагностики и лечения наследственных болезней» в СССР будет организовано 80 консультативных кабинетов по мед. генетике, а также созданы центры по медикогенетическому консультированию, по наследственной патологии у детей и по пренатальной наследственной патологии.
Сохранение и улучшение здоровья населения зависит в значительной степени от профилактики Н. б., именно в этом заключается особо важная роль генетики, изучающей интимные механизмы всех функций организма и их нарушений.
Отдельные наследственные болезни - см. статьи по названию болезней.
Моделирование наследственных болезней
Моделирование наследственных болезней заключается в воспроизведении на животных или их органах, тканях и клетках наследственных болезней человека (одного патол, процесса или фрагмента патол, процесса) с целью установления этиологии и патогенеза этих болезней и разработки методов их лечения.
Моделирование сыграло большую роль в разработке эффективных методов лечения и профилактики инф. болезней. В начале 60-х гг. 20 в. в качестве модельных объектов для изучения наследственной патологии человека стали широко использовать лабораторных животных (мышей, крыс, кроликов, хомячков и др.). Моделями Н. б. человека могут быть также сельскохозяйственные и дикие животные, как позвоночные, так и беспозвоночные.
Возможность моделирования Н. б. прежде всего связана с наличием у человека и животных гомологичных локусов, контролирующих сходные процессы обмена вещэств в норме и при патологии. Причем по закону гомологических рядов в наследственной изменчивости, сформулированному Н. И. Вавиловым в 1922 г., чем ближэ друг к другу расположены виды в их эволюционном родстве, тем больше должно быть у них гомологичных генов. У млекопитающих процессы обмела веществ, а также строение и функции органов сходны, поэтому такие животные представляют наибольший интерес для изучения Н. б. человека.
С точки зрения этиологии, более оправдано моделирование на животных тех наследственных аномалий человека, к-рые обусловлены генными мутациями. Это объясняется большей вероятностью наличия у человека и животных гомологичных генов, чем гомологичных участков (сегментов) или целых хромосом. Линин животных, являющихся носителями одной и той же наследственной аномалии, возникшей в результате мутации гена, называют мутантными.
Обязательным условием успешного моделирования Н. б. человека на животных является гомо логичность или идентичность заболеваний у человека и мутантного животного, о чем свидетельствует однозначность или сходство генных эффектов. Моделирование Н. б. человека можно также осуществлять на изолированных органах, тканях или клетках. Большой научный и практический интерес представляет частичное моделирование, т. е. воспроизведение не всего заболевания в цэ-лом, а только одного патол, процесса или даже фрагмента такого процесса.
В результате сложного взаимодействия продуктов многих генов и существования гомеостатических механизмов у высших позвоночных конечные эффекты разных мутантных генов могут оказаться во многом сходными. Однако это еще не говорит об однотипности действия генов, обусловливающих аномалии, и сходстве патогенеза. Следовательно, имеется больше специфических различий в первичных, чем во вторичных или конечных эффектах мутантных генов. Поэтому в большинстве случаев следует ожидать более выраженных особенностей в действии генов на молекулярном или клеточном уровне, чем на уровне целостного организма. Этим объясняется стремление экспериментаторов обнаружить первичное генетически обусловленное отклонение от нормы для того, чтобы правильно понять патогенез аномалии и четко разграничить клинически сходные формы заболеваний.
Возможность использования большого числа животных на различных стадиях развития патол, процесса имеет большое значение для уточнения и конкретизации патогенеза аномалий и разработки методов их терапии и профилактики.
Известно много мутантных линий животных, представляющих интерес как модели Н. б. человека. На нек-рых из них, в частности на линиях мышей с наследственным ожирением, иммунодефицитными состояниями, диабетом, мышечной дистрофией, дегенерацией сетчатки и т. д., проводятся интенсивные исследования. Большое значение придается активным поискам у животных аномалий, сходных с определенными Н. б. человека. Животных, у к-рых обнаружены такие аномалии, следует сохранять, т. к. они представляют большой интерес для медицины.
Библиография: Антенатальная диагностика генетических болезней, под ред. A. E. X. Эмери, пер. с англ., М., 1977;БадалянЛ. О., Таболин В. А. и Вельти-щ e в Ю. Е. Наследственные болезни у детей, М., 1971; Барашнев Ю. И. и Вельтищев Ю. Е. Наследственные болезни обмена веществ у детей, М., 1978, библиогр.; Бочков Н. П. Генетика человека, М., 1978, библиогр.; Д а-виденкова Е. Ф. и Либерман И. С. Клиническая генетика, Л., 1975, библиогр.; Конюхов Б. В. Биологическое моделирование наследственных болезней, М., 1969, библиогр.; H e й- ф а х С. А. Биохимические мутации у человека и экспериментальные подходы к их специфическому лечению, Журн. Всесоюз. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева, т. 18, Л« 2, с. 125, 1973, библиогр.; Харрис Г. Основы биохимической генетики человека, пер. с англ., М., 1973, библиогр.; Эфроимсон В. П. Введение в медицинскую генетику, М., 1968; К a b а с k М. М. Medical genetics an overview, Pediat. Clin. N. Amer., v. 24, p. 395, 1978; Knapp A. Genetisclie Stoffwechselstorungen, Jena, 1977, Bibliogr.; Lenz W. Medizinische Genetik, Stuttgart, 1976, Bibliogr.; McKusick Y. Mendelian inheritance in man, Baltimore, 1978; Medical genetics, ed. by G. Szab6 a. Z. Papp, Amsterdam, 1977; The metabolic basis of inherited diseases, ed. by J. B. Stanbury a. o., N. Y., 1972.
Ю. E. Вельтищев; Б. В. Конюхов (ген.).
Понятие «наследственная болезнь» человека
Определение 1
Наследственная болезнь – это такое заболевание живого организма, проявление и развитие которого связано с нарушениями хромосомного аппарата клеток, которые передаются через половые клетки – яйцеклетки и сперматозоиды.
Как и у всех других многоклеточных организмов, все, что человек наследует от своих предков, сосредоточено именно в этих двух клетках. При оплодотворении половые клетки сливаются и дают начало новому организму. Каждая половая клетка несет одинарный (гаплоидный) набор хромосом. В результате оплодотворения яйцеклетки зигота получает всю необходимую информацию на весь период индивидуального развития организма (онтогенеза).
В клетках человеческого организма (как и у других организмов) закодирована как полезная информация (способствующая выживанию организма в данных условиях), так и отрицательная (признаки, ухудшающие жизненную активность организма, снижающие его жизнеспособность). Вся эта информация передается по наследству из поколения в поколение и в определенных условиях может проявляться фенотипически.
Состояние снижения жизненных качеств организма мы называем заболеванием. Поэтому те заболевания человека, которые могут передаваться из поколения в поколение, мы называем наследственными заболеваниями человека.
Причины наследственных заболеваний
Причиной возникновения наследственных заболеваний могут стать изменения генной информации под воздействием определенных факторов. Эти изменения могут проявиться сразу после рождения ребенка, а могут проявиться и на более поздних этапах онтогенеза.
Ученые связывают возникновение наследственных болезней с тремя группами факторов: нарушением хромосом, изменением структуры хромосом и мутациями генов. Вызвать (спровоцировать) эти процессы могут различные факторы внешней и внутренней среды. Такие факторы в науке называются мутагенными. Ведь внезапные изменения наследственного аппарата – это не что иное, как мутации.
Виды наследственных болезней
Исходя из рассматриваемых причин, все наследственные заболевания человека условно делят на три группы: генные, хромосомные и мультифакториальные или мультифакторные (болезни с наследственной предрасположенностью).
Генные болезни
К этой категории заболеваний относят заболевания, вызванные незаметными даже в микроскоп изменениями структуры отдельных генов (повреждения нити ДНК). Такие изменения приводят к синтезу измененных продуктов этих генов и, как результат, - к изменению или даже полной потере их функций. Это так называемые болезни обмена.
К такому виду заболеваний относится серповидно-клеточная анемия. Эта болезнь вызвана заменой всего лишь одного нуклеотида (аденин заменяется на тимин), которое влечет за собой изменение гемоглобина.
Нарушения в регуляции генной активности приводят к уменьшению скорости синтеза фермента или снижению его содержания в тканях (например, заболевание талассемией – пониженным синтезом гемоглобина).
Хромосомные болезни
Хромосомные болезни часто называют синдромами. Это такие патологические изменения, которые проявляются в виде различных пороков развития и часто сопровождаются очень тяжелыми отклонениями (нарушениями) в физическом и психическом развитии человека. Как правило, главное отклонение – различные степени умственной недостаточности, сопровождающиеся нарушениями физического развития (зрение, слух, речь, опорно-двигательный аппарат) и поведенческих реакций.
Причиной появления хромосомных заболеваний являются хромосомные мутации – изменение структуры хромосом и их количества. К хромосомным болезням относят синдром Дауна, синдром кошачьего крика и др.
Болезни с наследственной предрасположенностью или мультифакторные болезни
Болезни с наследственной предрасположенностью – это такая категория заболеваний, наследование которых не подчиняется законам Менделя. Любой организм уникален. Поэтому его реакции на окружающую среду могут быть сугубо индивидуальными. Поэтому проявление болезни может быть связано как с мутациями, так и с сочетанием нормальных аллелей при ответных реакциях организма на влияния окружающей среды.
- диабет, варикоз, ишемическая болезнь сердца (соматические болезни среднего возраста);
- шизофрения, эпилепсия, маниакально-депрессивный психоз (нервно-психические заболевания);
- хронические заболевания, связанные с ослабленным иммунитетом.
Сегодня гинекологи советуют всем женщинам планировать свою беременность. Ведь таким образом можно избежать многих наследственных заболеваний. Это возможно при тщательном медицинском обследовании обоих супругов. В вопросе наследственных болезней есть два момента. Первый - это генетическая предрасположенность к определенным заболеваниям, что проявляется уже с взрослением ребенка. Так, например, сахарный диабет , которым болеет один из родителей, может проявиться у детей в подростковом возрасте, а гипертония - уже после 30 лет. Второй момент - это непосредственно генетические болезни, с которыми дитя рождается. О них и пойдет речь сегодня.
Наиболее часто встречающиеся генетические заболевания у детей: описание
Самой частой наследственной болезнью малыша является синдром Дауна . О н встречается в 1 случае из 700. Диагноз у ребенка ставит врач-неонатолог еще во время пребывания новорожденного в роддоме. При болезни Дауна детский кариотип содержит 47 хромосом, то есть лишняя хромосома и является причиной недуга. Следует знать, что этой хромосомной патологии одинаково подвержены и девочки, и мальчики. Визуально это дети со специфическим выражением лица, отстающие в умственном развитии.
Болезни Шерешевского-Тернера чаще подвергаются девочки. И проявляются симптомы недуга в 10-12-летнем возрасте: больные отличаются невысоким ростом, волосы на затылке низко посажены, а в 13-14 лет у них не наступает половое созревание и отсутствуют месячные. У таких детей наблюдается небольшое отставание умственного развития. Ведущим признаком этого наследственного заболевания у взрослой женщины является бесплодие. Кариотип при этой болезни составляет 45 хромосом, то есть отсутствует одна хромосома. Частота распространенности заболевания Шерешевского-Тернера - это 1 случай на 3000. А среди девушек ростом до 145 сантиметров - это 73 случая на 1000.
Только мужскому полу присуща болезнь Клейнфелтера. Этот диагноз устанавливается в возрасте 16-18 лет. Признаки болезни - высокий рост (190 сантиметров и даже выше), легкое умственное отставание, непропорционально длинные руки. Кариотип в этом случае - 47 хромосом. Характерный признак для взрослого мужчины - бесплодие. Болезнь Клейнфелтера встречается в 1 случае из 18000.
Проявления достаточно известного заболевания - гемофилии - наблюдаются обычно у мальчиков после одного года жизни. Страдают патологией в основном представители сильной половины человечества. Их мамы являются лишь переносчиками мутации. Нарушение свертываемости крови - основной признак гемофилии. Часто это приводит к развитию тяжелых поражений суставов, например, к геморрагическим артритам. При гемофилии вследствие любой травмы с рассечением кожи начинается кровотечение, которое для мужчины может оказаться фатальным.
Еще одно тяжелое наследственное заболевание - муковисцидоз. Обычно детям до полутора лет необходимо проводить диагностику на выявление этого заболевания. Его симптомы - хронические воспаления легких с диспептическими явлениями в виде поносов, сменяющихся запорами с тошнотой. Частота заболевания - 1 случай на 2500.
Редкие наследственные заболевания у детей
Существуют и такие генетические заболевания, о которых многие из нас и не слышали. Одно из них проявляется в возрасте 5 лет и называется миодистрофия Дюшенна.
Носителем мутации является мать. Основной признак заболевания - замена скелетно-полосатой мускулатуры соединительной тканью, неспособной к сокращению. Такого ребенка в перспективе ждет полная неподвижность и смерть на втором десятилетии жизни. На сегодня нет эффективной терапии миодистрофии Дюшенна, несмотря на многолетние исследования и применение генной инженерии.
Еще одно редкое генетическое заболевание - несовершенный остеогенез. Это генетическая патология опорно-двигательного аппарата, которая характеризуется деформацией костей. Остеогенезу характерны уменьшение массы костей и повышенная их ломкость. Есть предположение, что причина этой патологии кроется во врожденном нарушении обмена коллагена.
Прогерия - достаточно редкий генетический дефект, который выражается в преждевременном старении организма. В мире зафиксировано 52 случая прогерии. До полугода дети ничем не отличаются от своих сверстников. Далее их кожа начинает покрываться морщинами. В организме проявляются старческие симптомы. Дети с прогерией обычно не доживают до 15 лет. Болезнь вызвана мутациями генов.
Ихтиоз является наследственным заболеванием кожи, протекающим по типу дерматоза. Характеризуется ихтиоз нарушением ороговения и проявляется чешуйками на коже. Причина ихтиоза тоже состоит в генной мутации. Болезнь возникает в одном случае на несколько десятков тысяч.
Цистиноз - заболевание, способное превращать человека в камень. Организм человека накапливает слишком много цистина (аминокислоты). Это вещество превращается в кристаллы, вызывающие затвердение всех клеток организма. Человек постепенно превращается в статую. Обычно такие больные не доживают до 16-летия. Особенность болезни заключается в том, что мозг при этом остаётся нетронутым.
Катаплексия - это болезнь, которая имеет странные симптомы. При малейшем стрессе, нервозности, нервном напряжении внезапно расслабляются все мышцы тела - и человек теряет сознание. Все его переживания заканчиваются обмороками.
Еще одно странное и редкое заболевание - синдром экстрапирамидальной системы. Второе название болезни - пляска святого Витта. Ее приступы настигают человека внезапно: у него передёргиваются конечности, мышцы лица. Развиваясь, синдром экстрапирамидальной системы вызывает изменения в психике, ослабляет разум. Эта болезнь неизлечима.
Акромегалия имеет и другое название - гигантизм. Заболеванию характерен высокий рост человека. А вызывается недуг избыточной выработкой гормона роста соматотропина. Больной при этом всегда страдает головными болями, сонливостью. Акромегалия на сегодня тоже не имеет действенного лечения.
Все эти генетические заболевания плохо поддаются лечению, а чаще бывают и вовсе неизлечимыми.
Как выявить генетическое заболевание у ребенка
Уровень сегодняшней медицины позволяет предотвращать генетические патологии. Для этого беременным женщинам предлагается проходить комплекс исследований для определения наследственности и возможных рисков. Простыми словами, генетические анализы делают для выявления склонности будущего малыша к наследственным заболеваниям. К сожалению, статистика фиксирует все большее число генетических отклонений у новорожденных детей. А практика показывает, что большинства генетических заболеваний можно избежать, вылечивая их еще до беременности либо прерывая патологическую беременность.
Врачи акцентируют, что для будущих родителей идеальным вариантом является анализ на генетические заболевания на этапе планирования беременности.
Таким образом оценивается риск передачи будущему малышу наследственных нарушений. Для этого планирующей беременность паре советуют обратиться к врачу-генетику. Только ДНК будущих родителей позволяет оценить риски появления на свет детей с генетическими заболеваниями. Таким способом прогнозируют и здоровье будущего ребенка в целом.
Несомненный плюс генетического анализа состоит в том, что с его помощью можно предотвратить даже невынашивание плода. Но, к сожалению, по статистике, к генетическим анализам женщины прибегают чаще всего после выкидыша.
Что влияет на рождение нездоровых детей
Итак, генетические анализы позволяют оценить риски рождения нездоровых детей. То есть генетик может констатировать, что риск рождения малыша с синдромом Дауна, например, составляет 50 на 50. Какие же факторы влияют на здоровье будущего ребенка? Вот они:
- Возраст родителей. С возрастом генетические клетки накапливают все больше „поломок”. Это означает, что чем старше папа с мамой, тем выше риск рождения малыша с синдромом Дауна.
- Близкое родство родителей. И двоюродные, и троюродные родственники с большей вероятностью являются носителями одинаковых больных генов.
- Рождение у родителей или прямых родственников больных детей увеличивает шансы появления на свет еще одного малыша с генетическими болезнями.
- Хронические заболевания семейного характера. Если и папа, и мама страдают, например, рассеянным склерозом, то вероятность заболевания и будущего малыша очень высока.
- Принадлежность родителей к определенным этническим группам. К примеру, болезнь Гоше, проявляющаяся поражением костного мозга и слабоумием, чаще бывает у ашкеназских евреев, болезнь Вильсона - у народов Средиземноморья.
- Неблагоприятность внешней среды. Если будущие родители живут вблизи химического комбината, атомной электростанции, космодрома, то загрязненная вода и воздух способствуют генным мутациям у детей.
- Воздействие облучением на одного из родителей - это тоже повышение риска генных мутаций.
Итак, сегодня будущие родители имеют все шансы и возможности избежать появления на свет больных детей. Ответственное отношение к беременности, ее планирование позволит в полной мере ощущать радость материнства и отцовства.
Специально для - Диана Руденко
При изучении характера наследования различных признаков у человека описаны все известные типы наследования и все типы доминирования. Многие признаки наследуются моногенно , т.е. определяются одним геном и наследуются в соответствии с законами Менделя. Моногенных признаков описано более тысячи. Среди них есть как аутосомные, так и сцепленные с полом. Некоторые из них приведены ниже.
Моногенные болезни встречаются у 1-2% населения земного шара. Это очень много. Частота спорадических моногенных болезней отражает частоту спонтанного мутационного процесса. Среди них большую долю составляют болезни с биохимическим дефектом. Типичным примером является фенилкетонурия .
Семейное проявление
синдрома Морфана
Это тяжелое наследственное заболевание, обусловленное мутацией одного гена, нарушающей нормальный цикл превращения фенилаланина. У больных эта аминокислота накапливается в клетках. Болезнь сопровождается выраженной неврологической симптоматикой (повышенной возбудимостью), микроцефалией (маленькая голова) и в итоге приводит к идиотии. Диагноз ставится биохимически. В настоящее время в родильных домах проводится стопроцентное скринирование новорожденных на фенилкетонурию. Болезнь излечима, если вовремя перевести ребенка на специальную диету, исключающую фенилаланин.
Еще один пример моногенной болезни — синдром Морфана, или болезнь “паучьих пальцев” . Доминантная мутация одного гена имеет сильный плейотропный эффект. Помимо усиленного роста конечностей (пальцев), у больных наблюдается астения, порок сердца, вывих хрусталика глаза и другие аномалии. Болезнь протекает на фоне повышенного интеллекта, в связи с чем ее называют “болезнью великих людей”. Ею болели, в частности, американский президент А. Линкольн и выдающийся скрипач Н. Паганини.
Многие наследственные болезни связаны с изменением структуры хромосом или их нормального количества, т.е. с хромосомными или геномными мутациями. Так, тяжелое наследственное заболевание у новорожденных, известное как “синдром кошачьего крика ”, вызвано утратой (делецией) длинного плеча 5-й хромосомы. Эта мутация приводит к патологическому развитию гортани, что вызывает характерный плач ребенка. Болезнь несовместима с жизнью.
Широко известная болезнь Дауна является результатом присутствия в кариотипе лишней хромосомы из 21-й пары (трисомия по 21-й хромосоме). Причиной служит нерасхождение половых хромосом при образовании половых клеток у матери. В большинстве случаев появления у новорожденных лишней хромосомы возраст матери достигает, по крайней мере, 35 лет. Мониторинг частоты этого заболевания в районах с сильным загрязнением окружающей среды обнаружил существенное увеличение количества больных этим синдромом. Предполагается также влияние вирусной инфекции на организм матери в период созревания яйцеклетки.
Отдельную категорию наследственных болезней составляют синдромы, связанные с изменением нормального количества половых хромосом . Как и болезнь Дауна, они возникают при нарушении процесса расхождения хромосом в гаметогенезе у матери.
У человека, в отличие от дрозофилы и других животных, Y-хромосома играет большую роль в определении и развитии пола. При отсутствии ее в наборе с любым количеством Х-хромосом особь фенотипически будет женской, а ее присутствие определяет развитие в сторону мужского пола. В частности, особи мужского пола с хромосомным набором ХХY + 44А больны синдромом Клайнфельтера . Они характеризуются умственной отсталостью, непропорциональным ростом конечностей, очень маленькими семенниками, отсутствием сперматозоидов, ненормальным развитием молочных желез и другими патологическими признаками. Увеличение числа Х-хромосом в сочетании с одной Y-хромосомой не изменяет определение мужского пола, а лишь усиливает синдром Клайнфельтера. Впервые кариотип ХХYY был описан в 1962 г. у 15-летнего мальчика со значительной умственной отсталостью, евнухоидными пропорциями тела, с уменьшенными в размере яичками и оволосением по женскому типу. Подобные же признаки характерны для больных с кариотипом ХХХYY.
Синдром Клайнфельтера (1) и синдром Тернера-Шерешевского (2)
Отсутствие одной из двух Х-хромосом в кариотипе женщины (ХО) вызывает развитие синдрома Тернера-Шерешевского . Больные женщины обычно низкорослы, менее 140 см, коренасты, со слабо развитыми молочными железами, имеют характерные крыловидные складки на шее. Как правило, они бесплодны из-за недоразвития половой системы. Чаще всего беременность при этом синдроме приводит к самопроизвольному аборту. Только около 2% больных женщин сохраняют беременность до конца.
Трисомия (ХХХ) или полисомия по Х-хромосоме у женщин часто вызывает заболевание, сходное с синдромом Тернера-Шерешевского.
Наследственные болезни, связанные с изменением числа Х-хромосом, диагносцируются цитологическим методом по количеству в клетках телец Барра или полового хроматина. В 1949 г. М. Барр и Ч. Бертрам, изучая интерфазные ядра нейронов у кошки, обнаружили в них интенсивно красящееся тельце. Оно присутствовало только в ядрах клеток самок. Оказалось, что оно встречается у многих животных и всегда связано с полом. Эта структура получила название полового хроматина , или тельца Барра. В ходе тщательного цитологического и цитогенетического анализа было установлено, что половой хроматин представляет собой одну из двух женских половых хромосом, находящуюся в состоянии сильной спирализации и потому неактивную. У женщин с синдромом Тернера-Шерешевского (кариотип ХО) не обнаруживается полового хроматина, так же как и у нормальных мужчин ХY. Нормальные женщины ХХ и аномальные мужчины имеют по одному тельцу Барра, а женщины ХХХ и мужчины ХХХY — по два и т.д.
Лица с наследственными заболеваниями обычно рождаются с большими физическими отклонениями, что позволяет рано диагносцировать болезнь. Но иногда заболевание не дает о себе знать месяцами и даже десятилетиями. Например, тяжелая наследственная болезнь, вызванная поражением центральной нервной системы — хорея Гентингтона — может проявиться только после 40 лет, и тогда ее носитель успевает оставить потомство. Для больных характерны непроизвольные подергивающиеся движения головы и конечностей.
Бывает так, что человек производит впечатление абсолютно здорового индивидуума, но у него есть наследственная предрасположенность к определенному заболеванию, которое проявляется под воздействием внешних или внутренних факторов. Например, некоторым людям свойственна тяжелая реакция на определенные лекарственные препараты, которая обусловлена генетическим дефектом — отсутствием в организме специфического фермента. Иногда наблюдается смертельная реакция на наркоз с виду совершенно здоровых людей, но на самом деле носящих в себе в скрытом виде особую наследственную болезнь мышц. У таких пациентов во время или после операции, проходящей под наркозом, внезапно подскакивает температура (до 42°).
