Значение генетики для медицины и здравоохранения - OXFORDST.RU

Значение генетики для медицины и здравоохранения

ЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕТИКИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ — ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Генетика человека имеет большое значение для медицины, так как около 5% новорожденных появляются на свет с теми или иными генетически обусловленными отклонениями в развитии. В настоящее время уже известно более 4 тыс. форм генетически обусловленных болезней человека. Очевидна роль генетики в изучении наследственных болезней человека и способов их профилактики, лечения, а также путей предотвращения вредного воздействия на наследственность неблагоприятных факторов среды. В генетике человека разработаны и успешно используются методы, применяемые для изучения наследственных болезней человека.

Он состоит в изучении родословных (рис. 9.1) на основе менделеевских законов наследования.

Рис. 9.1. Условные обозначения родословной

Этот метод позволяет установить характер наследования признака (аутосомный, сцепленный с полом, доминантный или рецессивный) (табл. 9.1)

Типы наследования некоторых признаков человека

Аутосомный тип наследования

Карие, светло-карие или зеленые

Серые или голубые

Нос с горбинкой

Прямая или вогнутая переносица

Кончик носа смотрит прямо

Ямочка на подбородке

Выступающие зубы и челюсти

Толстая нижняя губа

Обильная волосатость тела

Мало волос на теле

Кисть с шестью или семью пальцами

Кисть с пятью пальцами

Сцепленный с Х-хромосомой

Нормальное цветовое зрение

Нормальное свертывание крови

Сцепленное с Y-хромосомой

Гены, определяющие развитие мужского пола

Анализ родословной имеет значение для оценки риска проявления наследственного заболевания у конкретного члена той или иной семьи, т.е. необходим при проведении медико-генетического консультирования.

При аутосомном наследовании признак характеризуется равной вероятностью проявления улиц обоих полов. Аутосомно-доминантное наследование — доминантный аллель реализуется в признак как в доминантном гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. При наличии хотя бы у одного родителя доминантного признака последний с разной вероятностью проявляется во всех последующих поколениях (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Аутосомно-доминантный тип наследования

При аутосомно-рецессивном наследовании рецессивный аллель реализуется в признак в рецессивном гомозиготном состоянии. Рецессивные заболевания у детей встречаются чаще при браках между фенотипически нормальными гетерозиготными родителями. В родословной при рецессивном наследовании заболевание может проявляться через одно или несколько поколений (рис. 9.3) Частота появления рецессивного потомства значительно повышается при близкородственных браках, так как концентрация гетерозиготного носительства у родственников значительно превышает таковую в общей массе населения.

Рис. 9.3. Аутосомно-рецессивный тип наследования

Сцепленное с полом наследование характеризуется, как правило, неравной частотой встречаемости признака у мужчин и женщин и зависит от локализации соответствующего гена в X- или Y-хромосоме (рис. 9.4)

Рис. 9.4. Родословная с Х-сцепленной рецессивной гемофилией А в европейских королевских домах

Генетическая характеристика популяции (группы особей одного вида, объединенных обшей территорией и свободным скрещиванием) заключается в оценке распространенности изучаемого заболевания или признака среди населения. По этим данным определяются частоты генов и соответствующих генотипов в популяции. Популяционная генетика ведет свое начало с 1908 г., с формулировки принципа генетического равновесия Харди — Вайнберга: частоты генотипов по какому-либо гену будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение для идеальной популяции (большая численность, отсутствие мутаций, дрейфа генов, миграций особей из других популяций, равная выживаемость фенотипов). Сумма частот аллелей одного гена (А, а), согласно формуле Харди — Вайнберга рА + qa = 1, в генофонде популяции является величиной постоянной. Сумма частот генотипов аллелей данного гена р 2 АА + 2pqAa + q 2 aa = 1 также величина постоянная.

Приведем пример: в одном из городов при обследовании на резус-фактор 16% людей оказалась резус-отрицательными (рецессивный признак) и 84% — резус-положительными (доминантный признак):

• гомозиготы по рецессивному аллелю оставляют 16%, или 0,16;

• отсюда частота рецессивного аллеля a(q) = √0,16 = 0,40 (или 40%);

• частота доминантного аллеля А(р) = 1 — 0,40 = 0,60, или 60%;

• гомозиготы АА = р 2 = (0,60) 2 = 0,36, или 36%;

• гетерозиготы Аа = 2pq = или 2 х 0,60 х 0,40 = 0,48, или 48%.

Следовательно, среди обследованного населения положительный резус-фактор имели 36% с генотипом АА и 48% — с генотипом Аа. В итоге 84% населения были резус-положительными, а 16% — резус-отрицательными (аа).

Анализ распространения отдельных наследственных признаков (генов) в популяциях людей позволяет определить адаптивную ценность конкретных генотипов. Однажды возникнув, мутации могут передаваться потомству на протяжении многих поколений. Это приводит к полиморфизму (генетической неоднородности) человеческих популяций. Среди населения Земли практически невозможно (за исключением однояйцевых близнецов) найти генетически одинаковых людей. В гетерозиготном состоянии в популяциях находится значительное количество рецессивных аллелей (генетический груз), обусловливающих развитие различных наследственных заболеваний. Частота их возникновения зависит от концентрации рецессивного гена в популяции и значительно повышается при заключении близкородственных браков

Этот метод используют в генетике человека для выяснения степени наследственной обусловленности исследуемых признаков. Близнецы могут быть однояйцевыми (образуются на ранних стадиях дробления зиготы, когда из двух или реже из большего числа бластомеров развиваются полноценные организмы). Однояйцевые близнецы генетически идентичны. Когда созревают и затем оплодотворяются разными сперматозоидами две или реже большее число яйцеклеток, развиваются разнояйцевые близнецы. Разнояйцевые близнецы генетически различны. Так как наследственный материал однояйцевых близнецов одинаков, то различия, которые возникают у них, зависят от влияния среды на экспрессию генов. Сравнение частоты сходства по ряду признаков пар одно- и разнояйцевых близнецов позволяет оценить значение наследственных и средовых факторов в развитии фенотипа человека.

Каждый вид характеризуется определенным набором хромосом (кариотипом). Кариотип человека (см. рис. 7.3) состоит из 46 хромосом — 22 пары аутосом и 2 половые хромосомы. У женщины это две Х-хромосомы (кариотип: 46, XX), а у мужчин одна Х-хромосома, а другая — Y- (кариотип: 46, XY). Исследование кариотипа проводится с помощью цитогенетического метода. Он используется для диагностики наследственных заболеваний, связанных с изменением числа и строения хромосом (геномными и хромосомными мутациями).

Обычно исследуют лейкоциты периферической крови человека, которые помещают в питательную среду, где они делятся в специально созданных условиях. Затем готовят цитологические препараты и анализируют число и строение хромосом. Наиболее часто встречаются болезнь Дауна (трисомия по 21-й хромосоме, 47ХХ), синдром Клайнфелтера (47XXY), синдром Шершевского — Тернера (45 ХО) и др.

Выявление многих наследственных заболеваний возможно еще до рождения ребенка. Существуют разные методы изучения клеток плода. Один из методов пренатальной (дородовой) диагностики заключается в получении околоплодной жидкости, где находятся клетки плода, и в последующем биохимическом и цитологическом определении возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних сроках беременности и принять решение о ее продолжении или прерывании.

Наследственные заболевания, которые обусловлены генными мутациями, изменяющими структуру или скорость синтеза белков, обычно сопровождаются нарушением углеводного, белкового, липидного и других типов обмена веществ. Наследственные дефекты обмена можно диагностировать посредством определения структуры измененного белка или его количества, выявления дефектных ферментов или обнаружения промежуточных продуктов обмена веществ во внеклеточных жидкостях организма (крови, моче, поте и т.д.). Например, при серповидно-клеточной анемии у человека аномальный гемоглобин вследствие мутации отличается от нормального заменой только одной аминокислоты (глутаминовой кислоты на валин).

Кроме выявления гомозиготных носителей мутантных генов существуют методы выявления гетерозиготных носителей некоторых рецессивных генов, что особенно важно при медико-генетическом консультировании Так, у фенотипически нормальных гетерозигот по фенилкетонурии (рецессивный мутантный ген; у гомозигот нарушается обмен аминокислоты фенилаланина, что приводит к умственной отсталости) после приема фенилаланина обнаруживается повышенное его содержание в крови. При гемофилии гетерозиготное носительство мутантного гена может быть установлено с помощью определения активности фермента, измененного в результате мутации.

Консультирование направленно на профилактику наследственных болезней. Суть его в определении прогноза рождения ребенка с наследственной патологией, объяснении вероятности этого события консультирующейся семье в принятии решения о деторождении. Применение разнообразных методов исследования позволяют врачу-генетику оценить степень риска рождения больного потомства. Рекомендации, даваемые в медико-генетических консультациях направлены на то, чтобы консультируемые лица могли их учитывать и добровольно принимать соответствующее решение. Врачи не рекомендуют браки между близкими родственниками и между носителями наследственных болезней. В медико-генетические консультации супруги обычно обращаются уже после рождения у них детей с теми или иными аномалиями и стремятся выяснить возможность появления наследственных дефектов у последующих детей. В некоторых случаях имеется возможность прогноза вероятности рождения второго здорового ребенка. В ряде случаев медико-генетическое консультирование может выявить наличие таких наследственных болезней, развитие которых в значительной мере зависит от неблагоприятных воздействий среды. Тогда своевременное проведение профилактических мероприятий может предотвратить их фенотипическое развитие. Так, при генетической предрасположенности к ожирению рациональное питание, режим труда и отдыха предотвращают или значительно снижают возникновение такой патологии.

Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

Читайте также  Ароматические углеводороды (арены)

© 2014-2021 Все права на дизайн сайта принадлежат С.Є.А.

Значение генетики для медицины и здравоохранения

Ключевые слова: медико-генетическое консультирование; дородовая диагностика; амниоцентез; болезни: наследственные, врождённые.
Раздел ЕГЭ: 3.7. Значение генетики для медицины…

В последнее время учёные установили у человека множество заболеваний, появление которых обусловлено наследственными факторами. Правильное распознавание этих патологий важно для их профилактики, диагностики и лечения. Всё это стало возможным лишь после того, как были разработаны методы генетического исследования наследственности человека. Для профилактики наследственных заболеваний человека проводят медико-генетическое консультирование. Основная его цель — предупреждение рождения детей с генетическими аномалиями.

Медико-генетическое консультирование.

Первый кабинет медико-генетического консультирования был организован в 1941 г. в Мичиганском университете (США). В России кабинеты медико-генетического консультирования появились в 1967 г. в Москве и Ленинграде (С.-Петербург), а с 1973 г. они стали открываться и в других городах.

Консультирование начинается с составления генеалогической карты и уточнения диагноза. Проводятся биохимические и цитогенетические исследования. Далее врач-генетик анализирует родословную и прогнозирует вероятность рождения больного ребёнка. При составлении прогноза учитывается характер наследственного заболевания, его повторение среди родственников. В случае единичной патологии, когда заболевание не носит семейного характера, выясняются возможные причины возникновения аномалии. Это могут быть геномные или хромосомные мутации, возникшие в гаметах родителей или на ранних этапах развития плода. После этого врач оценивает генетический риск и даёт рекомендации. Степень риска выражается в процентах. Считается, что 0—10 % — низкая степень риска, 11—20 % — средняя степень, более 21% — высокая степень. В последнем случае деторождение в данной семье не рекомендуется. Основными задачами таких консультаций являются:

  1. консультирование семей с наследственной и врождённой патологией;
  2. объяснение пациенту и его семье о риске рождения больного ребёнка;
  3. предупреждение родственных браков, в результате которых вероятность рождения больного ребёнка резко возрастает;
  4. выявление носителя аномального гена;
  5. дородовая диагностика, позволяющая выявить ряд заболеваний генной природы и хромосомные аномалии.

Кроме частных задач, связанных с предупреждением генетических аномалий в отдельных семьях, существует общая цель медико-генетического консультирования — снижение груза патологической наследственности в популяции человека как биологического вида.

Дородовая диагностика плода.

Прогноз появления вероятного потомства, осуществляемый в медико-генетических консультациях, не позволяет однозначно ответить, здоровым или больным родится ребёнок. Более надёжны методы дородовой диагностики, направленные на выявление отклонений в развитии, установление тех или иных заболеваний у плода. Наиболее распространёнными являются ультразвуковая диагностика и исследование околоплодной жидкости. Ультразвуковое исследование позволяет установить морфологические пороки развития: конечностей, почек, сердца, головного мозга и др. Разные формы пороков диагностируются на разных стадиях беременности.

Наибольшее значение имеет исследование околоплодной жидкости — амниоцентез. Известно, что в ней содержатся вещества, выделяемые развивающимся зародышем, а также некоторое количество зародышевых клеток. На 16-й неделе беременности с помощью шприца берётся проба амниотической жидкости в количестве 15—20 мл. После центрифугирования клетки плода выращиваются в культуральной среде в течение двух недель. Далее проводится микроскопическое исследование хромосом. В случае обнаружения серьёзных нарушений беременность рекомендуют прервать. Современные методы позволяют диагностировать более 60 наследственных заболеваний.

Исследование околоплодной жидкости (амниоцентез)

Наследственные и врождённые заболевания.

В генетике и медицине наряду с термином наследственные болезни существует термин врождённые заболевания. К наследственным относят заболевания, которые связаны с нарушением генетического (наследственного) аппарата половых клеток родителей. Они могут проявляться сразу при рождении или в более поздние периоды.

Врождённые заболевания также проявляются сразу при рождении, но причины их могут быть различны. Они бывают наследственными или возникают в процессе эмбрионального развития. В последнем случае эти болезни не передаются по наследству. Известно, что если женщина на раннем периоде беременности перенесла какое-либо вирусное заболевание, например краснуху, то у детей могут возникнуть пороки сердца, почек, лёгких, мозга и т. д. Однако не у всех беременных женщин, перенёсших сходную вирусную инфекцию, рождаются дети с врождёнными пороками.

Хорошо известен факт появления уродств у детей, матери которых принимали во время беременности в качестве снотворного лекарственный препарат талидомид, выпущенный в 1958 г. в Германии. Оказалось, что он вызывал у новорождённых такие аномалии, как отсутствие или недоразвитие конечностей, недоразвитость ушных раковин и глаз, пороки сердца, почек и др.

Вредными факторами для беременной женщины являются вирусные и бактериальные инфекции, некоторые пищевые добавки, алкоголь, наркотики, отравляющие токсические вещества, а также различные виды облучения. К особенно тяжёлым последствиям приводит влияние этих повреждающих факторов на ранних стадиях беременности (от 2 до 20 недель), когда закладывается нервная система, все органы и ткани эмбриона.

Разграничение врождённых и наследственных заболеваний имеет важное значение при прогнозировании потомства в семье.

Значение генетики для диагностики и лечения наследственных заболеваний.

Наследственные заболевания определяются особенностями генотипа организма, однако это не означает, что медицина не может с ними бороться. В случае ранней диагностики многие заболевания удаётся лечить, предотвращая последствия развития аномалий.

В настоящее время во всех роддомах проводится массовая проверка детей для выявления фенилкетонурии и врождённого недостатка гормона щитовидной железы. Наличие фенилкетонурии диагностируется путём исследования мочи новорождённых с помощью специального индикатора. Начатое на ранних стадиях лечение и специальная диета помогают избежать пороков умственного и физического развития у таких детей. Медицина не может изменить генетическую природу человека, однако она владеет достаточными методами и средствами для лечения и предупреждения его наследственных аномалий.

Для успешного медико-генетического консультирования необходима пропаганда генетических знаний среди населения и осведомлённость о наследственных болезнях человека.

Расширенный список значений генетики для медицины

  1. Клиническая область медицины
    Диагностика наследственных и инфекционных болезней.
    Патогенетическое лечение наследственных болезней.
    Генотерапия наследственных, вирусных и онкологических заболеваний.
    Производство лекарств на основе генной инженерии.
    Все виды профилактики наследственных болезней.
  2. Теоретическая область медицины
    Углубление «инвентаризации» болезней по нозологическому принципу.
    Расшифровка патогенеза болезней.
    Причины хронического течения болезней.
    Фармакогенетика.
  3. Профилактическая область медицины
    Генетико-гигиеническое нормирование факторов окружающей среды.
    Предупреждение мутагенных, тератогенных и канцерогенных эффектов.
    Создание новых вакцин.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Значение генетики для медицины». Выберите дальнейшее действие:

Как успехи генетики помогают сохранить здоровье

Значение генетики для современной медицины трудно переоценить. Так как многие болезни имеют наследственную природу, то их профилактика и лечение немыслимы без исследования генов человека. О том, как успехи генетики помогают сохранить здоровье, рассказал ученый-генетик Олег Глотов, руководитель лаборатории генетики городской больницы №40 в Сестрорецке.

Не просто паспорт

— Олег Сергеевич, возглавляемая вами лаборатория генетики считается одной из самых современных в городе. Какие исследования здесь проводятся?

— Наша лаборатория достаточно молодая – она начала работу в 2014 году, но при этом, действительно, хорошо известна как среди клиницистов, так и ученых-генетиков. Мы решаем не только практические задачи, но и занимаемся научными исследованиями. Современное оборудование и передовые технологии позволяют нам это делать. Например, совместно с Санкт-Петербургским государственным университетом реализовали проект «Биобанк», в котором собрано около 100 тысяч биообразцов и данных пациентов с различными заболеваниями. Что касается практического здравоохранения, то мы занимаемся диагностикой наследственных заболеваний молекулярно-генетическими и цитогенетическими методами, медико-генетическим консультированием и анализом генетических предрасположенностей.

— Я знаю, что вы один из первых в нашем городе начали работу по созданию генетических паспортов…

— Да, это было не так давно – в начале 2000-х, когда я работал под руководством своего учителя – профессора Баранова Владислава Сергеевича. Создание генетических паспортов, где содержится вся информация о здоровье человека, остается одним из самых важных направлений нашей работы. Я глубоко убежден, что такой документ – это не просто развлечение, а насущная необходимость для каждого. И лучше его делать с момента рождения. Но если вы не обзавелись им с детства, то сделать его никогда не поздно. В нашей лаборатории для составления генетического паспорта мы изучаем от 50 до 80 генов – тот набор, который даст вам картину вашего здоровья. Такой документ содержит практические советы по тому, какой образ жизни стоит вести человеку, какие болезни ему угрожают и как обеспечить их профилактику и много другой полезной информации.

— Существует мнение, что знать о своей предрасположенности к той или иной болезни совсем не нужно – все равно мало что можно изменить

— Категорически с этим не согласен! Анализ генов позволяет определить риск развития многих опасных заболеваний – сахарного диабета, ожирения, атеросклероза и ишемической болезни сердца, остеопороза и онкологии. Если человек будет знать о том, что у него высокий риск развития той или иной болезни, он будет более внимательно относиться к своему здоровью и регулярно проходить скрининговые исследования. А при тромбоэмболии, например, регулярный прием малых доз аспирина может снизить риск тромбозов. Так что профилактика заболеваний – вовсе не пустой звук.

Чтобы ребенок родился здоровым

— Наиболее часто люди задумываются о визите к генетику, когда приступают к планированию беременности

— Да, консультация генетика необходима супругам, в чьих семьях были или есть серьезные наследственные заболевания. Также генетик может помочь при бесплодии, при привычном невынашивании и в случае рождения детей с проблемами здоровья или развития. Возьмем ситуацию, когда оба супруга оказываются носителями какого-либо заболевания. Если оно рецессивное, то есть оба родителя — носители мутаций, вероятность рождения больного ребенка составляет 25%. Но это не значит, что супругам надо отказываться от желания иметь детей. В ЭКО-центрах им предложат прибегнуть к процедуре оплодотворения и пройти преимплантационную генетическую диагностику. Если зачатие произошло естественным путем, есть все возможности для проведения пренатальной диагностики и оценки рисков развития врожденных нарушений у плода.

Читайте также  Виды кровотечений и первая медицинская помощь при кровотечениях

фото предоставлено городской больницей №40

— А какие методы при этом используются и насколько они точны?

— Основной инструмент, который используется для тестирования как будущих родителей, так и плода — секвенирование последнего поколения (NGS), которое позволяет выявить большинство мутаций и генетических перестроек. На второе место я бы поставил кариотипирование — микроскопическое исследование набора хромосом, которое позволяет увидеть количественные и структурные аномалии. Этот анализ рекомендовано проводить обоим супругам в случае невынашивания беременности. Точность полученных данных колеблется от 97 до 100 процентов в зависимости от применяемых методик. А это достаточно высокий результат.

— Олег Сергеевич, а как генетика может помочь определить таланты ребенка и его склонности к тому иному занятию? Слышала, теперь возможно даже такое.

— Сегодня во всем мире бурно развивается спортивная генетика. Генетическое тестирование может дать как родителям, так и тренеру важную информацию для выбора спортивной секции и режима тренировок. Общеизвестно, что одному ребенку свойственна быстрая адаптация, другому — медленная. В основе всех этих процессов лежат генетические механизмы, и уже сегодня о них знает спортивная генетика.

Значение генетики для медицины и здравоохранения

Современная медицина находится на стадии преобразования, обусловленного слиянием двух основных направлений технологического прогресса. Речь идёт о значительных достижениях в области информационных технологий, с одной стороны, и в быстро развивающейся генетике — с другой. Возможным итогом этого слияния может стать появление в недалёком будущем нового вида медицины — индивидуализированной медицины, целью которой будет персональный подход к каждому пациенту.

В настоящее время для оценки той или иной патологии, а также для выбора наиболее подходящей методики лечения врачи изучают семейный анамнез больного и проводят генетические исследования. Определение причины заболевания на молекулярном уровне позволяет сделать правильное заключение при неоднозначной симптоматике. Кроме того, некоторые патологии, например артериальная гипертензия (повышенное артериальное давление), имеют различный патогенез, а следовательно, необходимы и разные подходы к лечению.

Благодаря точному определению причины заболевания врачи назначают больному индивидуальную терапию наиболее подходящими препаратами, это помогает избежать возникновения нежелательных или побочных эффектов. Данное направление медицины до недавнего времени развивалось не так быстро, как ожидали, однако сейчас в некоторых областях отмечен значительный прогресс.

Фармакогенетика изучает характерную реакцию организма на введение тех или иных биохимических веществ. Различия в геноме каждого человека могут приводить к гиперчувствительности или, наоборот, недостаточной эффективности стандартной дозы препарата. В этом случае генетические исследования помогают врачу выбрать правильную дозировку, а благодаря открытиям в области генетики в других отраслях, стало возможным появление новых видов лекарственных средств.

Так, в фармакогеномике для производства препаратов используют генную инженерию. Например, человеческие гены, кодирующие инсулин или интерферон, встраивают в геном микроорганизмов, полевых культур или сельскохозяйственных животных, в результате чего они начинают производить белки человека.

В организациях, занимающихся исследованием заболеваний человека, моделируют нарушения у животных путём делеции определённых генов. При помощи данной методики можно создать модели множества заболеваний, таких, как, например, муковисцидоз или нейрофиброматоз (НФ, болезнь Реклингхаузена).

Несмотря на то что генетика в основном занимается проблемами передачи из поколения в поколение генов, отвечающих за наследственные заболевания, она также охватывает и многие другие вопросы. Именно поэтому в в статьях на сайте будут представлены основы клеточной и молекулярной биологии и биологии развития, изучение которых необходимо для понимания последующего материала.

Клетка. Каждая клетка человека содержит полный набор пар генов его организма, экспрессия которых контролируется на молекулярном уровне на каждой стадии её развития. В зависимости от локализации в организме клетки во время эмбриональной стадии развития под действием определённых факторов приобретают различные свойства путём экспрессии различных комбинаций из 20 000—25 000 пар генов. Тем не менее большинство клеток имеют сходное строение и состав.

Генетический материал. Катализаторы большинства биохимических реакций в организме человека — ферменты, последовательность аминокислот которых зависит от генов. Ген — материальный носитель, кодирующий наследственную информацию и входящий в состав длинной молекулы, называемой ДНК (дезоксирибоклеиновая кислота). Молекула ДНК имеет форму суперрученной спирали, которая может быть в растущих тканях сплетена (отрицательное суперскручивание) или свёрнута (положительное суперскручивание).

ДНК упакована в 23 пары гомологичных хромосом. При этом у нормальной женщины две из них — это большие X-хромосомы. Нормальный мужчина имеет также 46 хромосом, но вместо X у него присутствует более мелкая Y-xpoмосома. Она несёт в себе небольшое количество наследственной информации, в том числе гены, обусловливающие развитие мужского пола.

Экспрессия генов. Механизм интерпретации наследственной информации настолько важен для понимания, что концепция «ДНК->РНК->белок» (РНК— рибонуклеиновая кислота), или правильнее ДНК — гетерогенная ядерная РНК (гяРНК) — информационная РНК (иРНК) — полипептид — белок», стала «центральной догмой» молекулярной биологии. Контроль синтеза белка теоретически можно проводить на всех его стадиях.

Деление клеток, образование яйцеклеток сперматозоидов. Процесс роста организма включает репликацию компонентов отдельных клеток, их бинарное деление, развитие и повторение цикла. Это называют клеточным циклом, он состоит из двух наиболее важных стадий: репликации хромосомной ДНК и разделения пар хромосом (митоз). В результате «модифицированного» митоза (мейоза) образуются две клетки с гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Мейоз играет основную роль в образовании гамет (половых клеток).

Эмбриональное развитие. При оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом происходит восстановление диплоидного набора хромосом, в результате чего образуется зигота, которая разрастается и принимает форму полого шара, а затем прикрепляется к поверхности матки. Развитие зародыша продолжается вплоть до рождения (около 38 недель), однако все органы формируются уже к 6—8-й неделе. На последующих стадиях эмбриогенеза происходят рост и дифференцировка клеток. В пубертатный период (полового созревания) развиваются репродуктивные органы, наступает физическая зрелость.

Генотип и фенотип. Генотип — этот термин генетики используют для обозначения всей генетической информации, передаваемой человеку по наследству. Фенотип — совокупность всех анатомических, физиологических и психологических признаков, распознаваемых у человека.

Различия в фенотипе человека обусловлены разницей наследуемых генотипов, а также факторами, ошибочно называемыми «факторами окружающей среды». К ним относятся питательные вещества, получаемые плодом от матери, среда, в которой растёт ребёнок, его питание после рождения, солнечный свет, физические нагрузки и др. Суммируя всё вышесказанное, можно утверждать, что «фенотип — результат взаимодействия генотипа, окружающей среды и времени», или «Фенотип = Генотип х Окружающая среда х Время».

Практически любой аспект фенотипа зависит и от генетической составляющей, и от воздействия окружающей среды. Данное правило необходимо помнить при определении возможной причины заболевания.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Значение генетики для медицины и здравоохранения

Предмет и задачи генетики человека. Генетика человека, или медицинская генетика, изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных (физических, творческих, интеллектуальных способностей) и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предопределенности и условий окружающей среды, в том числе от социальных условий жизни. Формирование медицинской генетики началось в 30-е гг. XX в., когда стали появляться факты, подтверждающие, что наследование признаков у человека подчиняется тем же закономерностям, что и у других живых организмов.

Задачей медицинской генетики является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, а также разработка путей предотвращения вредного воздействия факторов среды на наследственность человека.

Методы изучения наследственности человека. При изучении наследственности и изменчивости человека используют следующие методы: генеалогический, близнецовый, цитогенетическии, биохимический, дерматоглифический, гибридизации соматических клеток, моделирования и др.

Генеалогический метод позволяет выяснить родственные связи и проследить наследование нормальных или патологических признаков среди близких и дальних родственников в данной семье на основе составления родословной — генеалогии. Если есть родословные, то, используя суммарные данные по нескольким семьям, можно определить тип наследования признака — доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или ауто-сомный, атакже его моногенность или полигенность. Генеалогическим методом доказано наследование многих заболеваний, например сахарного диабета, шизофрении, гемофилии и др.

Генеалогический метод используется для диагностики наследственных болезней и медико-генетического консультирования; он позволяет осуществлять генетическую профилактику (предупреждение рождения больного ребенка) и раннюю профилактику наследственных болезней.

Близнецовый метод состоит в изучении развития признаков у близнецов. Он позволяет определять роль генотипа в наследовании сложных признаков, а также оценивать влияние таких факторов, как воспитание, обучение и др.

Известно, что у человека близнецы бывают однояйцевыми (монозиготными) и разнояйцевыми (дизиготными). Однояйцевые, или идентичные, близнецы развиваются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. Они всегда одного пола и поразительно похожи друг на друга, так как имеют один и тот же генотип. Кроме того, у них одинаковая группа крови, одинаковые отпечатки пальцев и почерк, их путают даже родители и не различают по запаху собаки. Только у идентичных близнецов на 100% удаются пересадки органов, поскольку у них одинаков набор белков и пересаженные ткани не отторгаются. Доля однояйцевых близнецов у человека составляет около 35—38% от общего их числа.

Читайте также  Мокли Джон Уильям (Mauchly John William)

Разнояйцевые, или дизиготные, близнецы развиваются из двух разных яйцеклеток, одновременно оплодотворенных различными сперматозоидами. Дизиготные близнецы могут быть как одного, так и разного пола, а с генетической точки зрения они сходны не больше, чем обычные братья и сестры.

Изучение однояйцевых близнецов в течение всей их жизни, в особенности если они живут в разных социально-экономических и природно-климатических условиях, интересно тем, что отличия между ними в развитии физических и психических свойств объясняются не разными генотипами, а влиянием условий среды.

Цитогенетичесий метод основан на микроскопическом исследовании структуры хромосом у здоровых и больных людей. Цитогенетический контроль применяют при диагностике ряда наследственных заболеваний, связанных с явлениями анеуплоидии и различными хромосомными перестройками. Он позволяет также изучать старение тканей на основе исследований возрастной динамики структуры клеток, устанавливать мутагенное действие факторов внешней среды на человека и т. д.

В последние годы цитогенетический метод приобрел большое значение в связи с возможностями генетического анализа человека, которые открыла гибридизация соматических клеток в культуре. Получение межвидовых гибридов клеток (например, человека и мыши) позволяет в значительной степени приблизиться к решению проблем, связанных с невозможностью направленных скрещиваний, локализовать ген в определенной хромосоме, установить группу сцепления для ряда признаков и т. д. Объединение генеалогического метода с цитогенетическим, а также с новейшими методами генной инженерии значительно ускорило процесс картирования генов у человека.

Биохимические методы изучения наследственности человека помогают обнаружить ряд заболеваний обмена веществ (углеводного, аминокислотного, липидного и др.) при помощи, например, исследования биологических жидкостей (крови, мочи, амниотической жидкости) путем качественного или количественного анализа. Причиной этих болезней является изменение активности определенных ферментов.

С помощью биохимических методов открыто около 500 молекулярных болезней, являющихся следствием проявления мутантных генов. При различных типах заболеваний удается либо определить сам аномальный белок-фермент, либо установить промежуточные продукты обмена. По результатам биохимических анализов возможно поставить диагноз болезни и определить методы лечения. Ранняя диагностика и применение различных диет на первых этапах постэмбрионального развития позволяют излечить некоторые заболевания или хотя бы облегчить состояние больных с неполноценными ферментными системами.

Как и любая другая дисциплина, современная генетика человека использует методы смежных наук: физиологии, молекулярной биологии, генной инженерии, биологического и математического моделирования и т. д. Значительное место в решении проблем медицинской генетики занимает онтогенетический метод, который позволяет рассматривать развитие нормальных и патологических признаков в ходе индивидуального развития организма.

Наследственные болезни человека, их лечение и профилактика. К настоящему времени зарегистрировано более 2 тыс. наследственных болезней человека, причем большинство из них связано с психическими расстройствами. По данным Всемирной организации здравоохранения, благодаря применению новых методов диагностики ежегодно регистрируется в среднем три новых наследственных заболевания, которые встречаются в практике врача любой специальности: терапевта, хирурга, невропатолога, акушера-гинеколога, педиатра, эндокринолога и т. д. Болезней, не имеющих абсолютно никакого отношения к наследственности, практически не существует. Течение разных заболеваний (вирусных, бактериальных, микозов и даже травм) и выздоровление после них в той или иной мере зависят от наследственных иммунологических, физиологических, поведенческих и психических особенностей индивидуума.

Условно наследственные болезни можно подразделить на три большие группы: болезни обмена веществ, молекулярные болезни, которые обычно вызываются генными мутациями, и хромосомные болезни.

Генные мутации и нарушения обмена веществ. Генные мутации могут выражаться в повышении или понижении активности некоторых ферментов, вплоть до их отсутствия. Фенотипи-чески такие мутации проявляются как наследственные болезни обмена веществ, которые определяются по отсутствию или избытку продукта соответствующей биохимической реакции.

Генные мутации классифицируют по их фенотипическому проявлению, т. е. как болезни, связанные с нарушением аминокислотного, углеводного, липидного, минерального обмена, обмена нуклеиновых кислот.

Примером нарушения аминокислотного метаболизма является альбинизм — относительно безобидная болезнь, встречающаяся в странах Западной Европы с частотой 1:25000. Причиной заболевания является дефект фермента тирозиназы, в результате чего блокируется превращение тирозина в меланин. У альбиносов молочный цвет кожи, очень светлые волосы и отсутствует пигмент в радужной оболочке глаз. Они имеют повышенную чувствительность к солнечному свету, вызывающему у них воспалительные заболевания кожи.

Одним из наиболее распространенных заболеваний углеводного обмена является сахарный диабет. Эта болезнь связана с дефицитом гормона инсулина, что приводит к нарушению процесса образования гликогена и повышению уровня глюкозы в крови.

Ряд патологических признаков (гипертония, атеросклероз, подагра и др.) определяются не одним, а несколькими генами (явление полимерии). Это болезни с наследственным предрасположением, которые в большей степени зависят от условий среды: в благоприятных условиях такие заболевания могут и не проявиться.

Хромосомные болезни. Этот тип наследственных заболеваний связан с изменением числа или структуры хромосом. Частота хромосомных аномалий у новорожденных составляет от 0,6 до 1%, а на стадии 8—12 недель их имеют около 3% эмбрионов. Среди самопроизвольных выкидышей частота хромосомных аномалий равна примерно 30%, а на ранних сроках (до двух месяцев) — 50% и выше.

У человека описаны все типы хромосомных и геномных мутаций, включая анеуплоидию, которая может быть двух типов — моносомия и полисомия. Особой тяжестью отличается моносомия.

Моносомия всего организма описана для Х-хромосомы. Это синдром Шерешевского—Тернера (44+Х), проявляющийся у женщин, для которых характерны патологические изменения телосложения (малый рост, короткая шея), нарушения в развитии половой системы (отсутствие большинства женских вторичных половых признаков), умственная ограниченность. Частота встречаемости этой аномалии 1:4000—5000.

Женищны-трисомики (44+ХХХ), как правило, отличаются нарушениями полового, физического и умственного развития, хотя у части больных эти признаки могут не проявляться. Известны случаи плодовитости таких женщин. Частота синдрома 1:1000.

Мужчины с синдромом Клайнфельтера (44+XXY) характеризуются нарушением развития и активности половых желез, евнухоидным типом телосложения (более узкие, чем таз, плечи, оволосение и отложение жира на теле по женскому типу, удлиненные по сравнению с туловищем руки и ноги). Отсюда и более высокий рост. Эти признаки в сочетании с некоторой психической отсталостью проявляются у относительно нормального мальчика начиная с момента полового созревания.

Синдром Клайнфельтера наблюдается при полисомии не только по Х-хромосоме (XXX XXXY, XXXXY), но и по У-хромосоме (XYY. XXYY. XXYYY). Частота синдрома 1:1000.

Из числа аутосомных болезней наиболее изучена трисомия по 21-й хромосоме, или синдром Дауна. По данным разных авторов, частота рождения детей с синдромом Дауна составляет 1:500—700 новорожденных, а за последние десятилетия частота трисомии-21 увеличилась.

Типичные признаки больных с синдромом Дауна: маленький нос с широкой плоской переносицей, раскосые глаза с эпикантусом — нависающей складкой над верхним веком, деформированные небольшие ушные раковины, полуоткрытый рот, низкий рост, умственная отсталость. Около половины больных имеют порок сердца и крупных сосудов.

Существует прямая связь между риском рождения детей с синдромом Дауна и возрастом матери. Установлено, что 22—40% детей с этой болезнью рождаются у матерей старше 40 лет (2—3 % женщин детородного возраста).

Здесь рассмотрены лишь некоторые примеры генных и хромосомных болезней человека, которые, однако, дают определенное представление о сложности и хрупкости его генетической организации.

Основным путем предотвращения наследственных заболеваний является их профилактика. Для этого во многих странах мира, в том числе и в Беларуси, существует сеть учреждений, обеспечивающих медико-генетическое консультирование населения. В первую очередь его услугами должны пользоваться лица, вступающие в брак, у которых имеются генетически неблагополучные родственники.

Генетическая консультация обязательна при вступлении в брак родственников, лиц старше 30—40 лет, а также работающих на производстве с вредными условиями труда. Врачи и генетики смогут определить степень риска рождения генетически неполноценного потомства и обеспечить контроль за ребенком в период его внутриутробного развития. Следует отметить, что курение, употребление алкоголя и наркотиков матерью или отцом будущего ребенка резко повышают вероятность рождения младенца с тяжелыми наследственными недугами.

В случае рождения больного ребенка иногда возможно его медикаментозное, диетическое и гормональное лечение. Наглядным примером, подтверждающим возможности медицины в борьбе с наследственными болезнями, может служить полиомиелит. Эта болезнь характеризуется наследственной предрасположенностью, однако непосредственной причиной заболевания является вирусная инфекция. Проведение массовой иммунизации против возбудителя болезни позволило избавить всех наследственно предрасположенных к ней детей от тяжелых последствий заболевания. Диетическое и гормональное лечение успешно применяется при лечении фенилкетонурии, сахарного диабета и других болезней.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: