Генетика человека и её методы

2. Наследственные  заболевания человека

С генетической точки зрения наследственные заболевания представляют собой  мутации в половых и соматических клетках. Все наследственные болезни  человека принято делить на три группы:

• генные болезни,
• болезни с наследственной предрасположенностью,
• хромосомные.

Генные  болезни связаны с мутациями  отдельных генов за счет преобразования химической структуры ДНК – изменения  последовательности нуклеотидов ДНК, выпадения одних и включения  других. Это, в свою очередь, изменяет образующуюся на ДНК молекулу РНК  и обусловливает синтез нового нетипичного  белка, что приводит к появлению  у организма новых свойств. В  результате генной мутации повреждается один ген, поэтому такие наследственные заболевания называют моногенными. К ним относится большинство наследственных аномалий обмена веществ, таких как фенилкетонурия (нарушение обмена аминокислоты фенилаланина, приводящее впоследствии к развитию слабоумия), галактоземия (нарушение обмена молочного сахара лактозы, что приводит к отставанию физического и умственного развития), гипотиреоз (врожденное нарушение функции щитовидной железы) и т.д. К генным мутациям относятся также гемофилия, дальтонизм, серповидно-клеточная анемия, полидактилия, синдром Марфана (поражение соединительной ткани, высокий рост, удлинение конечностей, «паучьи пальцы») и др.

Генные, или точковые, мутации затрагивают структуру генов, т.е. происходит нарушение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, а значит, изменяется генетическая информация, записанная в генетическом материале. Это вызывает нарушения в структурах молекул РНК и белков, а также в осуществлении процесса синтеза белка, что, в свою очередь, почти всегда приводит к изменению признаков организма. Наименьший участок молекулы ДНК, способный мутировать, называется мутон, он составляет одну пару нуклеотидов. Генные мутации часто происходят под влиянием химических мутагенов и являются результатом нарушения процесса репликации.

Обратная  мутация – это мутация, которая  приводит к полному восстановлению повреждения, т.е. к восстановлению исходной последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Такие мутации в природе происходят очень редко.

Супрессорная мутация – при такой мутации в мутантном гене или в каком-то другом гене происходят изменения, обеспечивающие восстановление фенотипа организма, а исходное повреждение генетического материала (нарушение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК) сохраняется.

Мутационная изменчивость приводит к появлению  новых генов (новых аллелей), новой  структуры и числа хромосом и  тем самым создает материал для  отбора. Для отдельных особей мутации  в основном имеют отрицательное  значение, т.к. часто приводят к появлению заболеваний, снижению жизнеспособности или гибели. Индукция мутаций широко используется в селекционной работе.

В зависимости от того, в каких хромосомах локализованы гены, и характера аллеля (доминантный или рецессивный) выделяют:

• аутосомно-доминантные болезни (ахондроплазия – самая распространенная форма карликовости);
• аутосомно-рецессивные (фенилкетонурия – нарушение аминокислотного обмена);
• болезни, обусловленные генами половых хромосом (Х-хромосомы), которые также могут быть связаны с доминантными (дефект эмали зубов, полное или частичное отсутствие зубов) и рецессивными (гемофилия, дальтонизм) генами.

Все моногенные болезни наследуются в соответствии с законами Менделя и по типу наследования делятся на аутосомно-доминантные, аутосомно-рецессивные и сцепленные с Х-хромосомой.

3. Генетические  карты человека

Построение  генетических карт –  неотъемлемая часть  детального генетического  изучения любого вида. Успехи в построении генетических карт человека до середины 1970-х  гг. были весьма скромными  в связи с ограниченной возможностью применения классического метода. Ситуация резко изменилась в последующие  годы, когда создание детальных генетических карт человека новыми методами шло с  большим ускорением. В настоящее время  установлено положение  многих сотен генов  на соответствующих  хромосомах. Чрезвычайно  интенсивно изучается  молекулярная структура  хромосом.

4. Лечение  и предупреждение некоторых наследственных  болезней человека

Интерес, проявляемый учеными всего мира к наследственности человека, не случаен. В последние десятилетия человечество тесно соприкасается с чуждыми  для него химическими веществами. Число таких веществ, применяемых  в быту, сельском хозяйстве, пищевой, фармакологической, косметической  промышленности и в других областях деятельности людей, в настоящее  время огромно. Среди этих веществ  есть и такие, которые вызывают мутации.

Благодаря развитию медицины человек научился бороться с очень многими заболеваниями. Он успешно защищает себя от большинства  очень опасных инфекционных заболеваний: оспы, чумы, холеры, малярии и др.

Частота хромосомных мутаций у человека велика и является причиной нарушений (до 40 %) у новорожденных. Кроме упоминавшихся  хромосомных болезней существует множество  других, обычно приводящих к тяжелым  последствиям, а чаще – к гибели эмбриона. В большинстве случаев  хромосомные мутации возникают  в гаметах родителей заново, реже они существуют у одного из родителей  и передаются потомкам.

Химические  мутагены и ионизирующие излучения, при существенном повышении концентраций и доз вызывают возрастание частоты  появления хромосомных мутаций. Спонтанные генные мутации происходят гораздо реже. Вероятность мутации  в конкретном гене может колебаться около 10–5, в среднем на диплоидный геном приходится около двух новых мутаций. Однако далеко не все мутации вредны в гетерозиготном состоянии, они могут накапливаться и популяциях человека. Позднее, переходя в гомозиготное состояние, многие мутации могут приводить к возникновению тяжелых наследственных болезней.

Наследственные  аномалии обмена веществ. Повышенный интерес  медицинской генетики к наследственным заболеваниям объясняется тем, что  во многих случаях знание биохимических  механизмов развития заболевания позволяет  облегчить страдания больного. Больному вводят несинтезирующиеся в организме ферменты или исключают из пищевых рационов продукты, которые не могут быть использованы вследствие отсутствия в организме необходимых для этого ферментов. Заболевание сахарным диабетом характеризуется повышением концентрации сахара в крови вследствие отсутствия инсулина – гормона поджелудочной железы. Это заболевание вызывается рецессивным геном. Оно лечится введением в организм инсулина, который теперь уже научились вырабатывать на фабриках, используя генно-инженерные методы. Однако следует помнить, что вылечивается только болезнь, т.е. фенотипическое проявление «вредного» гена, и вылеченный человек продолжает оставаться его носителем и может передавать этот ген своим потомкам. Сейчас известны сотни заболеваний, в которых механизмы биохимических нарушений изучены достаточно подробно. В некоторых случаях современные методы микроанализов позволяют обнаружить такие биохимические нарушения даже в отдельных клетках, а это, в свою очередь, позволяет ставить диагноз о наличии подобных заболеваний у еще не родившегося ребенка по отдельным клеткам в околоплодной жидкости. 

5. Медико-генетическое  консультирование

В настоящее время можно только лечить человека, страдающего наследственным заболеванием, применяя лекарственную  терапию, диеты и т.д., а не вылечить, т.е. устранить причину заболевания (хромосомное или генное нарушение).

Медико-генетическое консультирование – это наиболее распространенный вид профилактики наследственных болезней, суть которого заключается в определении вероятности  или степени риска рождения больного ребенка или ребенка с аномалиями в конкретной семье. Для решения  этой задачи используются все возможные  в настоящее время методы исследования генетического материала родителей, а также информация о состоянии  здоровья родственников.

Впервые медико-генетическое консультирование было организовано в нашей стране в 1920-е гг. С.Н. Давиденковым.

По  мере повышения биологической и  особенно генетической образованности широких масс населения супружеские  пары, еще не имеющие детей, все  чаще обращаются к врачам-генетикам  с вопросом о риске иметь ребенка, пораженного наследственной аномалией.

Медико-генетические консультации сейчас открыты во многих областях и краевых центрах нашей  страны. Широкое использование медико-генетических консультаций сыграет немаловажную роль в снижении частоты наследственных недугов и избавит многие семьи  от несчастья иметь нездоровых детей. Следует отметить, что курение, употребление алкоголя и особенно наркотиков матерью  или отцом будущего ребенка резко  повышает вероятность рождения младенца, пораженного тяжелыми наследственными  недугами.

В настоящее время во многих странах  широко применяется метод амниоцентеза, позволяющий анализировать клетки эмбриона из околоплодной жидкости. Благодаря этому методу женщина на раннем этапе беременности может получить важную информацию о возможных хромосомных или генных мутациях плода и избежать рождения больного ребенка.

Забота  о чистоте среды обитания людей, непримиримая борьба с загрязнениями  воды, воздуха, пищевых продуктов  веществами, обладающими мутагенным и канцерогенным действием (т.е. вызывающими возникновение мутаций или злокачественное перерождение клеток), тщательная проверка на «генетическую» безвредность всех косметических и лекарственных средств и препаратов бытовой химии – все это важные условия для снижения частоты появления у людей наследственных недугов.