Биологическое моделирование

Биологическое моделирование определенных наследствен­ных аномалий человека можно проводить на мутантных ли­ниях животных, имеющих сходные нарушения. Например, у собак встречается гемофилия, обусловленная рецессивным Х-сцепленным геном, у мышей — несращение губы и нёба, сходное с аналогичной аномалией человека, у хомяков и крыс — сахарный диабет, ахондроплазия, мышечная дистрофия и др. Хотя мутантные линии животных не дают точной картины на­следственных болезней человека, даже частичное воспроизве­дение их фрагментов в ряде случаев позволяет выявить меха­низмы первичного отклонения от нормы.

Теоретическую основу биологического моделирования в генетике человека дает

Закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости Н.И. Вавилова. Генетически близкие виды и роды характеризу­ются сходными рядами наследственной изменчивости.

В настоящее время метод биологического моделирования применяется в основном для изучения мутагенного и терато­генного действия новых лекарственных препаратов перед их клиническими испытаниями, а также для решения вопросов генной инженерии.

Математическое моделирование

Математическое моделирование — это метод создания и изучения математических моделей. Его применяют для расче­тов частот генов в популяциях при различных воздействиях окружающей среды (последствия аварии на Чернобыльской АЭС). Математические методы широко применяются в тех случаях, когда невозможно использование эксперименталь­ных методов (например, анализ большого количества сцеп­ленных генов у человека).

Экспресс-методы

Экспресс-методы — это методы быстрой предварительной диагностики наследственных болезней человека. Они часто используются для обследования больших контингентов людей с целью выявления наследственной патологии. Это, на­пример, скрининг-методы, применяемые при проведе­нии просеивающих программ (скрининг новорожденных на фенилкетонурию, гипотиреоз; беременных — на содержание альфа-фетопротеина в крови, что позволяет предположить у плода некоторые пороки развития).

К эспресс-методам предъявляются определенные тре­бования:

▪ метод должен быть диагностически значимым, т. е. по­ложительные и отрицательные результаты должны соответст­вовать наличию или отсутствию заболевания;

▪ метод должен быть надежным: один и тот же образец при независимой двукратной проверке должен давать одинако­вый результат;

▪ исследованию необходимо подвергать легко доступный материал (кровь, моча) в малых количествах (пятна капилляр­ной крови, высушенной на фильтровальной бумаге);

▪ метод должен быть приемлемым для обследуемых, ис­полнителей и врачей;

▪ метод должен быть экономичным.

Микробиологический ингибиторный тест Г а т р и позволяет выявлять некоторые биохимические нару­шения у новорожденных. Из пятки новорожденного берут каплю крови на диски фильтровальной бумаги, которые по­мещают на агаровую культуру В. subtillis. Последнюю выра­щивают на минимальной питательной среде, содержа­щей антиметаболит искомой аминокислоты (например, фенилаланина). Антиметаболит должен одновременно тор­мозить рост микробов. При наличии в крови младенца боль­шого количества фенилаланина антиметаболит разрушается и микробы начинают бурно расти. Меняя антиметаболиты, можно диагностировать наличие в крови определенных ами­нокислот и углеводов (лейцина, гистидина, фруктозы, га­лактозы и др.).

Биохимические и иммунологические экс­пресс-методы (флюорометрические, хроматографические, радиоиммунные и др.) широко используются для быст­рой предварительной диагностики наследственных болезней обмена веществ.

Выявление Х- и Y- хроматина чаще осуществляет­ся посредством соскоба клеток слизистой оболочки щеки (буккальный эпителий). Для выявления ^f-хроматина мазки окрашивают ацеторсеином (или любой другой ядерной крас­кой) и просматривают препараты под обычным световым ми­кроскопом. Этот метод позволяет определить количество Х-хромосом в кариотипе по количеству телец Барра — их на одну больше, чем глыбок Х-хроматина.

Для выявления Y-хроматина мазки окрашивают 0,005%-м раствором акрихин-иприта и просматривают под люминес­центным микроскопом — Y-хромосома дает яркое зеленое свечение. Этот метод позволяет установить количество Y-хромосом в кариотипе; оно равно количеству светящихся точек. Дерматоглифический анализ — это изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. На этих участ­ках кожи имеются крупные дермальные сосочки, а покрыва­ющий их эпидермис образует гребни и борозды. Дерматоглифические узоры обладают высокой степенью индивидуально­сти и остаются неизменными в течение всей жизни, поэтому их используют для определения зиготности близнецов, для иден­тификации личности в криминалистике (дактилоскопия) и др.

Папиллярные гребни на различных участках гребешковой кожи образуют узоры разного типа и ориентации. Узоры изу­чают по отпечаткам, сделанным на бумаге, после нанесения на кожу типографской краски. На пальцевых подушечках имеются узоры трех типов: дуги (А — arch), петли (L — loop) и завитки (W — whorl). Для большинства узоров характерна дельта (трирадиус) — место, где сходятся три разнонаправлен­ные папиллярные линии. Дуга представляет собой открытый, бездельтовый узор, петля — замкнутый с одной стороны, од-нодельтовый-узор, завиток — полностью замкнутый, двухдель-товый узор. Иногда встречаются сложные комбинированные узоры. Количественным показателем узора является гребневой счет — число папиллярных линий между дельтой и центром узора. Гребневой счет дугового узора равен нулю (рис. 9.9).

Петлевые узоры в зависимости от расположения дельты и открытого фрагмента разделяют на ульнарные (Lu), открытые в сторону мизинца, и радиальные (Lr), открытые в сторону большого пальца. Частота радиальных петель у здоровых лю­дей невелика (0,2—10%).

Рис. 9.9. Основные типы папиллярных узоров подуше­чек пальцев рук:

а - дуга; б - петля (1- центр узора); в - завиток (1 - дельта)

Узоры, аналогичные пальцевым, имеются и на ладонях — в области тенара и гипотенара и на II, III, IV и V межпальцевых .промежутках. В межпальцевых промежутках имеются трира­диусы (а, b, с, d), а вблизи браслетной складки расположен главный ладонный трирадиус t. Если соединить трирадиусы а, d и t, то получим главный ладонный угол atd, который в норме не превышает 57°.

На ладони различают 3 глав­ные флексорные (сгибательные) борозды: борозда большого пальца, косая и поперечная борозды. Ино­гда косая борозда сливается с поперечной в одну четырехпальцевую борозду (ЧПБ). Частота ее встречаемости в норме не пре­вышает 5% (рис. 9.10).

Рис. 9.10. Схема флексорных борозд

(Б - большого пальца, К- косая, П - поперечная) и главного ладонного утла (atd)

Сочетание радиальных петель на IV и V пальцах, четырехпальце-вой борозды и главного ладонно­го угла в 60-86° дает основание предполагать наследственное про­исхождение заболевания.

Трудности использования дерматоглифического анализа в медицине заключаются в отсут­ствии специфических измене­ний дерматоглифики для подав­ляющего большинства наследст­венных заболеваний.