Механизмы возникновения хромосомных болезней

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

ПО ГЕНЕТИКЕ ЧЕЛОВЕКА

Рассматриваем основные вопросы генетики человека, чтобы сформировать у студента определенное мышление – медика и подготовить базу для восприятия курса «Медицинская генетика».

Вопрос 1. Основы генетики человека, как предмет; задачи.

ОТВЕТ. Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости в популяции людей, особенности наследования признаков в норме и изменения их под действием условий среды обитания.

Цель медицинской генетики это разработка методов:

· диагностики,

· лечения,

· профилактики наследственных заболеваний человека.

Задачи генетики человека:

1. Определение полной нуклеотидной последовательности ДНК генома человека, локализация генов в хромосомах; создание банка генома человечества.

2. Ранняя диагностика наследственных аномалий с помощью методов пренатальной диагностики и экспресс-методов.

3. Пропаганда необходимости медико-генетического консультирования и внедрения в массы.

4. Разработка и внедрение методов генной терапии наследственных аномалий на основе генной инженерии.

5. Выявление мутагенных, канцерогенных и тератогенных факторов (генетически опасных факторов) среды обитания человека; разработка методов нейтрализации этих факторов.

Вопрос 2. Трудности изучения генетики человека.

ОТВЕТ. Человек как объект генетического изучения имеет большую специфику, поэтому возникает ряд трудностей в изучении его наследственности, изменчивости и не только этического порядка.

Трудности изучения генетики человека.

1. Большое количество хромосом, генов и групп сцепления в кариотипе человека. Пенетрантность и экспрессивность проявления генов.

2. Невозможность использования гибридологического анализа Менделя и ограниченность в применении других экспериментальных исследований на популяции людей.

3. Позднее половое созревание; один исследователь в течение своей жизни может проанализировать только три поколения одной семьи.

4. Мало рождается детей в семье. Например, в 18, 19 веках в семье рождалось до 16 детей, в настоящее время 1-5 детей, а Мендель исследовал тысячи потомков от одной родительской пары.

5. Невозможность проведения прямых экспериментов.

6. Невозможность обеспечения одинаковых и строго контролируемых условий для развития потомков от разных браков.

Несмотря на указанные обстоятельства, за последние годы генетика человека достигла значительных успехов. Генетика человека на сегодня изучена лучше, чем генетика других организмов, например млекопитающих, благодаря потребностям медицины и общества, а также разнообразным современным методам исследования.

Вопрос 3. Методы изучения генетики человека.

ОТВЕТ. История изучения генетика человека уходит в века. Как наука, она сформировалась в XIX веке и ее родоначальником считают Ф. Гальтона. Особенность современного этапа генетического изучения человека определяется широким использованием молекулярно-генетических, биохимических, цитогенетических и других новейших методов исследования.

Методы исследования генетики человека:

1. Клинико-генеалогический метод – метод составления и анализа родословных.

2. Близнецовый метод – метод использующий близнецов для выявления первичности влияния условий среды или генотипа на проявление определенного признака.

3. Биохимический метод – изучает наследственные болезни обмена с помощью биохимических методов.

4. Цитогенетический (цитологический) метод – изучает хромосомные болезни.

5. Популяционно-статистический метод – изучает колебания частот аллелей в популяции людей.

6. Дерматоглифический метод – изучает узоры на теле и их роль в предопределении некоторых наследственных заболеваний.

7. Иммуногенетический метод – изучает фактора иммунитета и тканевой совместимости.

8. Метод рекомбинантной ДНК – метод позволяющий анализировать фрагменты ДНК, находить и изолировать отдельные гены, сегменты генов и устанавливать в них последовательность нуклеотидов.

А) Метод клонирования ДНК – метод позволяющий изолировать отдельные гены или их части, транскрибировать, создавая их многочисленные копии, транслировать изолированные гены. Это стало возможным благодаря открытию ферментов-рестриктаз.

Б) Гибридизация нуклеиновых кислот – метод позволяющий идентифицировать порядок нуклеотидных последовательностей в ДНК.

9. Методы генетики соматических клеток – использует культивирование соматических клеток, чаще фибробластов и лимфоцитов крови для появления клонов клеток и их генетического анализа.

10. Биологическое моделирование – позволяет изучать поведение ряда аномалий человека на лабораторных животных.

11. Математическое моделирование – метод создания и изучения математических моделей. Мониторинг поведения сцепления генов у человека.

Вопрос 3. Клинико-генеалогический метод.

ОТВЕТ. Основой метода является составление родословной и ее последующий анализ. Впервые он был предложен Ф. Гальтоном в 1865 году.

Этапы генеалогического анализа:

1. Анамнез, сбор данных по определенным признакам обо всех известных родственниках обследуемого человека (сбор семейных сведений).

2. Составление и графическое изображение родословной.

3. Анализ родословной и заключение.

Сложность метода заключается в том, что необходимо не только знать хорошо свое генеалогическое древо, но и особенности жизни, характер работы, условия местожительства, заболевания родственников.

Возможности метода и области его применения:

I. Позволяет определить:

1. Наследуется ли анализируемый признак.

2. Тип наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, доминантный сцепленный с полом (Х-хромосомой), рецессивный сцепленный с полом (Х-хромосомой), голандрический (сцепленный с Y-хромосомой).

3. Зиготность членов родословной.

4. Пенетрантности и экспрессивность генов анализируемого признака.

5. Вероятность рождения ребенка с анализируемым признаком.

6. Вероятность проявления анализируемого признака у пробанда (некоторые заболевания могут проявляться после 30 – 40 лет).

II. Используется в медико-генетическом консультировании.

Вопрос 5. Характеристика типов наследования. Дать родословные каждого типа.

ОТВЕТ. Известно пять типов наследования признаков:

ü аутосомно-доминантный,

ü аутосомно-рецессивный,

ü доминантный сцепленный с полом (Х-хромосомой),

ü рецессивный сцепленный с полом (Х-хромосомой),

ü голандрический (сцепленный с Y-хромосомой).

ü

I. Характерные черты аутосомно-доминанного типа наследования:

1. Больных (с признаком) в родословной много.

2. Больные (с признаком) встречаются в каждом поколении.

3. У больных детей всегда один или оба родителя больны (имеют анализируемый признак).

4. В равной степени болеют как мужчины, так и женщины.

5. Заболевание просматривается как по вертикали, так и по горизонтали.

Рис. Родословная с аутосомно-доминантным типом наследования

II. Характерные черты аутосомно-рецессивнного типа наследования:

1. Больных (с признаком) в родословной мало.

2. Больные (с признаком) встречаются не в каждом поколении.

3. У больных детей могут быть здоровые родителя (не имеющих анализируемый признак).

4. В равной степени болеют как мужчины, так и женщины.

Дополнение. Если оба родителя больны, то все дети больны и больных в родословной много.

Рис. Родословная с аутосомно-рецессивным типом наследования

III. Характерные черты доминантного сцепленного с полом (Х-хромосомой) типа наследования:

1. Больных (с признаком) в родословной много.

2. Больные (с признаком) встречаются в каждом поколении.

3. У больных детей всегда один или оба родителя больны (имеют анализируемый признак).

4. Чаще болеют женщины.

5. У больного отца все дочери больны.

6. Если больна мать, то 50% детей больные независимо от пола.

7. Заболевание просматривается как по вертикали, так и по горизонтали.

Рис. Родословная с доминантным сцепленным с полом (Х-хромосомой) типом наследования

IV. Характерные черты рецессивного сцепленного с полом (Х-хромосомой) типа наследования:

1. Больных (с признаком) в родословной мало.

2. Больные (с признаком) встречаются не в каждом поколении.

3. У больных детей могут быть здоровыми родителя (не имеют анализируемый признак).

4. Чаще болеют мужчины.

5. У больной матери все сыновья больны.

6. Если больна дочь, то отец обязательно болеет, а мать может быть носительницей.

Рис. Родословная с рецессивным сцепленным с полом (Х-хромосомой) типом наследования

V. Характерные черты голандрического (Y-хромосомой) типа наследования:

1. Болеют только мужчины.

2. Больные в каждом поколении.

3. У больного отца все сыновья больные.

4. Заболевание передается по мужской линии.

Рис. Родословная с голандрическим (Y-хромосомой) типа наследования

Вопрос 6. Близнецовый метод.

ОТВЕТ. Близнецовый метод изучения генетики человека введен в медицинскую практику Ф. Гальтоном в 1876 году. Он предложил использовать метод анализа близнецов для разграничения роли наследственности и среды в развитии различных признаков у человека (ввел альтернативные понятия «природа» и «воспитание»).

Этот метод позволяет определить роль генетического вклада в наследование сложных признаков, а также оценить действие влияния таких факторов, как воспитание, обучение, профилактика заболеваний и т.д.

Исследователь работает с парами близнецов, изучая у них наличие и степень выраженности интересующего его признака, сопоставляя:

· монозиготных (однояйцовых) близнецов (МБ) с дизиготными (двуяйцовыми) – ДБ;

· партнеров в монозиготных парах между собой;

· данных анализа близнецовой выборки с общей популяцией.

Близнецовый метод включает в себя:

а) подбор близнецовых пар;

б) определение зиготности близнецов, основанное на анализе наиболее изученных моногенных признаков (группы крови, лейкоцитарные антигены, чувствительность к горькому вкусу фенилтиомочевины). Если у обоих близнецов по этим признакам нет различий, их считают монозиготными. Наиболее достоверный критерий монозиготности – свободная приживляемость трансплантантов;

в) сопоставление групп моно- и дизиготных близнецов по изучаемому признаку. При этом определяется коэффициент парной конкордантности (К), указывающий на долю близнецовых пар, в которых исследуемый признак проявляется у обоих партнеров (конкордантность – степень сходства, дискордантность – степень несходства).

Если у монозиготных близнецов «К» высок, а у дизиготных – низок, считают, что доминирующая роль в определении признака принадлежит наследственным факторам. При близких значениях «К» у моно- и дизиготных близнецов считают, что признак развивается в основном под действием внешней среды. Если значение «К» у монозиготных близнецов невысоко, но существенно выше, чем у дизиготных близнецов, считают, что в формировании признака сыграли роль, как факторы внешней среды, так и факторы генетической природы, т.е. к развитию признака имеется определенная наследственная предрасположенность. Для оценки роли наследственности и среды в развитии какого либо признака используют формулу Хольцингера:

Если «Н» приближается к 0, считают, что признак развивается исключительно под действием факторов внешней среды; 100% › Н ›70% -признак развивается под действием генетических факторов; 40% › Н ›70% - признак развивается под действием факторов внешней среды на фоне генетической предрасположенности.

Вопрос 7. Близнецы. Механизм возникновения близнецов.

ОТВЕТ. Близнецы – это дети одной беременности. Они бывают однояйцовые и двуяйцовые.

Однояйцовые близнецы или монозиготные развиваются из одной зиготы. Зигота дробится на два бластомера и из каждого развивается самостоятельный организм. Эти организмы идентичны между собой (обладают одинаковыми генотипами), потому что

· дробление происходит по типу митоза,

· биологический смысл митоза: дочерние клетки идентичны по наследственной информации между собой и материнской клеткой.

	I.Зародышевые оболочки у эмбрионов отделены.
II.Общий только хорион.
III.Общая амниотическая полость

Рис. 2.Схематический рисунок, иллюстрирующий зависимость между временем разделения зародыша человека, образованием монозиготных близнецов и их взаимоотношениями с зародышевыми оболочками (Гилберт, 1991).

Особую группу среди монозиготных близнецов составляют необычные типы близнецов:

· двухголовые (обычно летальные случаи),

· каспофаги («сиамские близнецы»), связанные тканевой перемычкой шириной около 10 см, простирающиеся от конца грудины почти до пупка, и другие аномалии.

Рождение однояйцовых близнецов часто передается по женской линии.

Двуяйцовые или дизиготные близнецы развиваются из двух зигот. В результате оплодотворения двух разных яйцеклеток разными сперматозоидами, которые развиваются в матке одновременно. С генетической точки зрения они сходны между собой как обычные братья и сестры.

Рождение двуяйцовых близнецов часто встречается:

- у поздно родящих матерей;

- очень молодых матерей;

- принимавших долгое время химические противозачаточные средства.

Возможно, нарушение гормонального баланса у женщин этих трех групп может приводить к овуляции единовременно нескольких овоцитов II – порядка.

оплодотворение     }зиготы   Два близнеца в матке

Рис. 2. Образование моно- (1) и дизиготных близнецов (2).

Общая частота рождения близнецов составляет 1%, приблизительно 1/3 их приходится на монозиготных близнецов.

Вопрос 8. Биохимический метод.

ОТВЕТ. Биохимическим методом изучаются наследственные болезни обмена. Эти заболевания возникают в результате генных (точечных) мутаций, поэтому часто такие заболевания обмена называют генными болезнями. Для диагностики у больных изучают биологические жидкости: кровь, лимфу, мочу, околоплодную (амниотическую) жидкость.

Метод позволяет выявить:

· наследственные болезни обмена веществ,

· гетерозиготных носителей рецессивных генов.

Биохимические методы основаны на изучении активности ферментных систем (либо по активности самого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой данным ферментом). Они позволяют выявлять генные мутации – причины болезней обмена веществ (например, фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия).

С помощью биохимических нагрузочных тестов можно выявлять гетерозиготных носителей патологических генов, например, фенилкетонурии. Исследуемому человеку вводят внутривенно определенное количество аминокислоты фенилаланина и через равные промежутки времени определяют его концентрацию в крови. Если человек гомозиготен по доминантному гену (АА), то концентрация фенилаланина в крови довольно быстро возвращается к контрольному уровню (определяется до введения фенилаланина), а если он гетерозиготен (Аа), то снижение концентрации фенилаланина идет вдвое медленнее. Аналогично проводят тесты, выявления предрасположенности к сахарному диабету, гипертонии и др. болезням.

Показания к исследованию биохимическим методом наследственных болезней обмена:

1. непереносимость некоторых продуктов питания, лекарственных препаратов;

2. нарушение пищеварения;

3. рвота после приема пищи;

4. нарушение умственного развития;

5. нарушение психического статуса;

6. нарушение физического развития;

7. судороги, мышечная гипо- или гипертония, нарушение походки и координации движений;

8. нарушение пигментации покровов тела, желтуха, гипо- или гиперпигментация.

Принципы диагностики болезней обмена веществ:

· молекулярный:

- массовый скрининг,

- селективный скрининг;

· клеточный;

· организменный.

Массовый скрининг – выявление лиц с наиболее часто встречающимися наследственными заболеваниями среди здоровых людей (ФКУ, аномалии развития нервной трубки, болезнь Дауна, врожденный гипотиреоз, адреногенитальный синдром).

Селективный скрининг – проверка биохимических аномалий обмена у пациентов, у которых подозревают генные наследственные болезни.

Например, в районах с повышенной частотой встречаемости фенилкетонурии всем новорожденным проводят массовый скрининг для предварительной диагностики фенилкетонурии. Всем новорожденным в пеленки заворачивают полоску фильтровальной бумаги, смоченной 10% раствором FeCl ₃ т.е. химический экспресс метод. При положительной реакции от мочи (в ней присутствует фенилпировиноградная кислота) фильтровальная бумага окрашивается в зеленый цвет. Для окончательного подтверждения этого диагноза используют хроматографический анализ крови (селективный скрининг) для новорожденных с положительной реакцией на 10% раствором FeCl _3, дающий более точные результаты. Таким образом, скрининг программа предусматривает двухэтапное обследование.

Начиная с 70-х годов, скрининг тесты для выявления некоторых наследственных болезней обмена введены в ряде стран, в том числе и у нас в стране.

Условия для проведения скрининг программ:

1. заболевание часто встречается;

2. есть методы для коррекции этого наследственного дефекта;

3. качественные тесты массового скрининга должны быть недорогими, доступными, не давать ложноотрицательных ответов.

Массовый скрининг у нас обычно проводят для фенилкетонурии (частота в популяции 1/10000), галактоземии (частота в популяции 1/16000), муковисцедозу (1/2,5 – 3 тысячи), гипотиреозу (1/2000).

СКРИНИНГ - ТЕСТЫ.

1. Проба Фелинга (на фенилкетонурию). К 2-м мл мочи приливают 6 капель 10% раствора хлорного железа (FeCl). Наличие сине-зелёной окраски говорит о положительном результате пробы. Реакция положительная, если уровень фенилаланина больше 15 мл.

2. Проба Селиванова (на фруктозурию). Несколько кристаллов резорцина растворяют в 3 мл концентрированной HCl (реактив Селиванова). К 1 объёму реактива прибавляют 2 объёма мочи, смесь подогревают на водяной бане. При наличии фруктозы смесь быстро приобретает интенсивное окрашивание, которое оценивается как положительный результат, однако, при более длительном нагревании положительную реакцию может дать и глюкоза.

3. Проба на галактозу и лактозу. К 1 мл мочи добавляют 0,5 мл концентрированного раствора аммиака и 3 капли 10% раствора NaOH. Пробу нагревают до кипения. Проба считается положительной при проявлении ярко-желтой окраски.

4. Проба Сулковича (на кальций). К 1мл мочи добавляют 0,5 мл реактива. Состав реактива: 10,5 мл уксусной кислоты; 8,3 г щавелевой кислоты; 8,3 г сернокислого аммония на 500 мл воды. О количестве кальция судят по помутнению мочи (через 1-2 минуты).

5. Проба на мукополисахариды. 1-5 капель мочи наносят на фильтрованную бумагу. Высушивают. Полоска бумаги опускается в раствор толуидинового синего. Затем бумагу отмывают 10% раствором уксусной кислоты. Пурпурная окраска означает положительную реакцию. Реактив: 0,5 красителя растворяют в смеси из 200 мл ацетона и 50 мл дистиллированной воды.

Вопрос 9. Классификация болезней обмена веществ

ОТВЕТ. В настоящее время описано около 3 тысяч наследственных болезней обмена веществ. Общая частота генных болезней в популяции людей составляет 2-4%.

Механизм возникновения наследственных заболеваний обмена – генные мутации. Болезни обмена (ферментопатии) проявляются вследствие отсутствия или снижения активности ферментов, либо сами оказывают токсическое действие, либо включаются в цепи вторичных обменных процессов, в результате которых образуются токсические продукты.

Классификация болезней обмена веществ

I. Наследственные заболевания, вызванные нарушением обмена веществ.

1. Нарушение аминокислотного обмена. Например, фенилкетонурия, альбинизм.

2. Нарушение обмена углеводов. Например, галактоземия, мукополисахаридозы.

3. Наследственные дефекты обмена липидов. Например, сфинголипидозы, гиперлипопротеинемии.

4. Наследственные дефекты обмена пуринов и пиримидинов. Например, синдром Леша-Нихана.

5. Нарушение минерального обмена. Например, болезнь Вильсона-Коновалова.

II. Наследственные заболевания, вызванные нарушением развития органов и тканей.

6. Муковисцидоз.

7. Ахондроплазия.

8. Миодистрофия Дюшена.

9. Синдром фрагильной (ломкой) Х-хромосомы.

10. Нарушения свертывающей системы крови.Например, гемофилия А, гемофилия В.

11. Гемоглобинопатии. Например, серповидно-клеточная анемия, талассемии.

Помимо биохимических методов изучения генных болезней все большее распространение находят методы рекомбинантной ДНК (молекулярно-генетические методы).

Вопрос 10. Кариотип. Идиограмма.

ОТВЕТ. Кариотип – диплоидный набор хромосом соматический клетки, характеризующий организм данного вида.

Идиограмма – систематизированный кариотип, расположение хромосом по мере убывания их величин.

Хромосомы, как индивидуальные структуры удобны для изучения на стадии метафазы. На этой стадии митозы отчётливо видно, что диплоидный набор хромосом человека состоит из 46 хромосом: 22 аутосом и одной пары половых хромосом (ХХ у женщин и ХУ у мужчины). Гомологичные хромосомы, как правило, сходны в размерах и строении.

Система обозначения хромосом была введена в 1960 году специальной высшей комиссией, собравшейся в г. Денвере, университете штата Колорадо (США). Результаты были опубликованы в виде документа, обозначенного как “стандартная система номенклатуры митотических хромосом человека”, в настоящее время ее называют «Денверская классификация хромосом».

Согласно этому документу термин “кариотип” рекомендуется применять к систематизированному набору хромосом единичной клетки, выполненному с помощью рисунка или путем вырезания хромосом из микрофотографии. При этом имеется виду, что хромосомы данной клетки типичны для индивидуума.

Термин “идиограмма” сохраняется для представления кариотипа в виде схемы, построенной на основании измерения хромосом нескольких клеток. Хромосомы пронумерованы от 1 до 22 в соответствии с их длинной, а также с другими особенностями их строения (перетяжка).

Рис. Кариотип здорового мужчины.

Рис. Идиограмма этого кариотипа здорового мужчины

Ниже приводится классификация хромосом, составленная на основе Денверской и Лондонской конференций.

Группа А (хромосомы 1-3 пары). Крупные метацентрические хромосомы с почти медиальными центромерами в хромосомах 1 и З и субмедиальной - в хромосоме 2. Эти З хромосомы хорошо отличаются одна от другой размерами и положением центромеры.

Группа В (хромосомы 4-5 пары). Крупные метацентрические хромосомы с субмедиальными центромерами. Две хромосомы трудно различаются между собой, но вторая намного длиннее.

Группа С (хромосомы 6-12 пары). Субметацентрические хромосомы средних размеров субмедиальными центромерами. Эта большая группа хромосом представляет наибольшие трудности для идентификации отдельных хромосом.

Группа Д (хромосомы 13-15 пары). Средних размеров акроцентрические хромосомы. Между собой довольно трудно различимы.

Группа Е (хромосомы 16-18 пары). Довольно короткие субметацентрические хромосомы с почти медиальным (16-ая), субмедиальным (17-ая) и субакроцентрическими (18-ая) центромерами.

Группа F (хромосомы 19-20 пары). Короткие метацентрические хромосомы с медиальным центромерами. Между собой неразличимы.

Группа G (хромосомы 21-22 пары). Очень короткие акроцентрические хромосомы. Короткое плечо обладает способностью формировать спутник. Он выявляется не во всех клетках и не у всех индивидуумов. Между собой эти две хромосомы неразличимы.

Х-хромосомы сходны с самыми длинными хромосомами группы «С», в особенности с хромосомой 6, от которой её трудно отличить.

Y- хромосомы - маленькая акроцентрическая хромосома, по размерам и форме схожа с хромосомами 21 и 22, но не имеет спутника.

Важным критерием принадлежности хромосомы к той или иной группе является ее центромерный индекс, который определяется как процентное отношение длины короткого плеча хромосомы (p) к длине всей хромосомы, т.е. к суммарной длине короткого и длинного плеч (p+q).

Размеры и положение центромеры хромосом не позволяют, однако, «индивидуализировать» каждую хромосому. Только с открытием в 70-е годы Касперсоном и др. явления дифференциальной спирализации хромосом по длине, дифференциального окрашивания хромосом флюорохромами и основными нефлюоресцирующими красителями удалось разработать оригинальные методики, с помощью которых в настоящее время хорошо выделяется индивидуальный рисунок каждой хромосомы.   Рис. Схематические карты поперечной исчерченности хромосом человека по Q-, G-, и R-методикам.

В настоящее время применяется дифференциальное окрашивание хромосом, идентификация которых проводится по Парижской номенклатуре (1971).

Вопрос 11. Цитогенетический метод.

ОТВЕТ. Цитогенетический метод это метод изучения хромосомных болезней человека.

Цитогенетический метод:

· опирается на кариотипирование (изучение идиограмм кариотипа человека);

· исследования полового хроматина.

КАРИОТИПИРОВАНИЕ

Методы изучения хромосом:

1. Прямой метод – исследование клеток костного мозга (используется редко)

2. Непрямые методы исследование:

o крови,

o фибробластов кожи,

o клетки абортированного плода,

o некропсия органов.

Цель изучения кариотипов:

1. определения хромосомных аномалий;

2. определение пола при отсутствии фенотипической идентицикации (для МГК, судебно-медицинской экспертизе).

Этапы микроскопического исследования кариотипа:

1. культивирование клеток человека (чаще лимфоцитов) на искусственных питательных средах;

2. стимуляция митозов фитогемагглютинином (ФГА);

3. добавление колхицина (разрушение нити веретена деления, блокирует синтез белков тубулинов) для остановки митоза на стадии метафазы;

4. обработка клеток гипотоническим раствором, вследствие чего хромосомы рассыпаются и лежат свободно;

5. окрашивание хромосом;

6. изучение под микроскопом и фотографирование;

7. вырезание отдельных хромосом и построение идиограммы.

Показания к кариотипированию (в системе МГК):

1. множественные врожденные пороки развития (МВПР);

2. привычные выкидыши;

3. недифференцированные олигофрении;

4. подозрение на семейную транслокацию;

5. пренатальная диагностика в случае пожилого возраста родителей;

6. уточнение диагноза при нарушении в системе половых хромосом.

ПРИРОДА ПОЛОВОГО ХРОМАТИНА

В 1949 г. М. Барр и Е. Бер, изучая нейтроны кошки, обратили внимание на то, что в интерфазном ядре клетки содержится интенсивно окрашиваемые тельце, причем оно присутствует только в ядрах клеток самок и отсутствует у самцов. Это тельце получило название полового хроматина., или тельца Барра. У ряда позвоночных и у человека оно появляется в онтогенезе на стадии гаструлы, но раньше развития гонад (половых желез). На локализацию, форму и структуру полового хроматина не влияют половые гормоны, следовательно, он не является вторичным половым признаком. Между числом телец полового хроматина и числом Х-хромосом в ядре имеется прямая связь. Половой хроматин в интерфазных ядрах обусловлен спирализацией одной из Х-хромосом, инактивация которой является механизмом, выравнивающим баланс генов половых хромосом в клетках самцов и самок (т.е. это один из механизмов дозовой компенсации генов).

Если у женщины в ядре клетки несколько Х-хромосом, то в клетках нескольких телец Бара, активной остаётся лишь одна Х-хромосома. Х-хромосома инактивируется не вся, часть короткого плеча остается генетически активной. Инактивация Х-хромосомы в определенной мере зависит от стадии клеточного цикла и физиологического состояния организма. По наличию лишнего или отсутствие тельца Бара можно диагностировать некоторые виды наследственных заболеваний (например, синдром Клайнфельтера, синдром Шерешевского-Тернера). Клетки, не содержащие половой хроматин (хроматин-отрицательные клетки) обнаруживаются у индивидуумов, имеющих набор хромосом 45, ХО (синдром Шерешевского-Тернера), 46, ХУ (нормальные мужчины); 47, ХУУ (синдром Клайнфельтера с двумя У-хромосомами). Обычно в клетках нормального мужского организма встречается некоторое количество псевдотелец Барра (конденсированных участков аутосом) и спирализованных У-хромосом, поэтому при диагностике различных хромосомных заболеваний необходимо уметь отличать эти образования от типичного полового хроматина, образованной спирализованной лишней Х-хромосомой. Число телец полового хроматина (В) в диплоидной клетке равно числу Х-хромосом (Х) минус единица (В = Х - 1):

· одно тельце Барра обнаруживается при хромосомном наборе 46, ХХ (нормальные женщины); 47, ХХУ и 48, ХХУУ (классический синдром Клайнфельтера);

· два тельца Барра обнаруживаются у человека, имеющего три Х-хромосомы, (47, ХХХ); три Х-хромосомы и одну У (48, ХХХУ, синдром Клайнфелътера); 49, ХХХУУ (синдром Клайнфельтера);

· три тельца Барра встречаются при кариотипе 48, ХХХ 49 ХХХХУ (тяжелый синдром Клайнфельтера).

Есть флюоресцирующий метод определения числа У-хромосом, каждая У-хромосома имеет вид флюоресцирующей палочки; сколько У-хромосом в клетке, столько и флюоресцирующих палочек

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОВОГО ХРОМАТИНА В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ ПОЛОСТИ РТА (буккальный тест).

На уровне 2-х коренных зубов штапелем делается соскоб со слизистой оболочки полости рта. Соскоб наносится на предметное стекло, делается мазок. На мазок наносится капля краски (ацетоорсеин) покрывается покровным стеклом. Препарат “давленный”, для чего покровное стекло нажимают кулаком. Препарат парафинируют, смотрят под микроскопом. За Х-хроматин принимается хроматин, который находится на границе ядерной оболочки и структуры ядра.

Другой метод определения количества Х-хромосом в соматической клетке – это метод «барабанных палочек» в мазке крови: сегментированный лейкоцит может иметь или нет «барабанные палочек» – особый сегмент на гетерохроматиновой массе ядра лейкоцита. Количество этих выростов («барабанные палочек») пропорционально количеству глыбок полового хроматина (телец Бара).

Показания к исследованию полового хроматина:

Вопрос 12. Механизмы возникновения хромосомных болезней

ОТВЕТ. Хромосомные болезни - это группа заболеваний, вызываемых изменениями числа (геномные мутации) или структуры (хромосомные аберрации) хромосом, видимыми в световой микроскоп.

Механизмы возникновения хромосомных болезней - мутации:

· геномные (например, болезнь Дауна – трисомия по 21 хромосоме);

· хромосомные (например, синдром кошачьего крика).

Полиплоидные мутации приводят к образованию триплоидов (кариотип 69 хромосом) и тетраплоидов (кариотип 92 хромосомы), которые погибают в начале внутриутробного развития. Гетероплоидия может быть в виде моносомии (выживают только с синдромом Шерешевского-Тернера 45,ХО, аутосомные моносомики не выживают) и трисомии (обладают жизнеспособностью по 21 и 22 хромосоме, по Х-хромосоме).

Хромосомные аберрации возникают во время кроссинговера; они обозначают номером хромосомы, короткого или длинного плеча и избытком (+) или нехваткой (-) генетического материала. Например, синдром кошачьего крика: 5р^- - это делеция короткого плеча пятой пары хромосом.

Хромосомные аберрации и изменения количества хромосом могут возникать на разных этапах:

· нарушения в гаметах родителей;

· нарушения в процессе эмбрионального развития при дроблении зиготы.

В первом случае хромосомные мутации в гамете одного из родителей (могут происходить как в митозе периода размножения, так и в 1-ом или 2-ом делениях мейоза периода роста и созревания) приводят к подобной аномалии хромосом во всех клетках развивающегося организма, то есть полный мутант. В этом случае у здоровых родителей рождается ребенок с хромосомой аномалией. Во втором случае возникает нарушение вследствие митотического деления бластомеров (дробление бластомера идет по типу митоза, но отсутствует стадия морфологического роста клеток перед новым митозом).

46 хромосом (92 хроматиды) 4с	1)Нормальный митоз во время дробления зиготы.
46 хромосом, 2с	46 хромосом, 2с
Мозаицизм (изменения количества хромосом):   46 хромосом (92 хроматиды) 4с	2) Нарушения во время митоза (при дроблении) – например, одна хромосома не разошлась на хроматиды и образуется два типа бластомеров: с 45 хромосомами и с 47 хромосомами. При последующем дроблении этих клеток возникают две линии (клоны), сохраняющие особенности аномального кариотипа.
45хромосом, 2с	47хромосом, 2с
45хр. (90 хр-д) 4с	47хр. (94 хр-д) 4с
45хр.2с 45хр.2с	47хр.2с 47 хр. 2с

В зависимости от стадии, на которой произошло нарушение, и интенсивности размножения клеток число этих клеточных популяций (клонов) может быть различным. Остальные клетки, которые ведут начало от нормальных бластомеров, будут иметь неизменный кариотип. Такое явление называется генетическим мозаицизмом. Мозаичные орга