Лекция (М.Ю. Хлусова) РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В ПАТОЛОГИИ

 

Генетика становится центральной наукой в медицине. Генетика изучает здоровье и болезнь на самом тонком уровне – уровне носителя генетической информации – молекуле ДНК.

Проблема наследственных заболеваний является одной из актуальных. Наследственность определяет уровень здоровья, заболеваемости и смертности в человеческой популяции, приспособляемость и трудоспособность человека.

Наследственность - это способность организма передавать морфологические, биохимические и функциональные признаки своим потомкам.

Наследственность обладает 2 свойствами:

1. консерватизм или стабильность генетического аппарата,

Основа стабильности генома:

a) Дублированность его структурных элементов

b) Матричный принцип биосинтеза

c) Способность к репарации

d) Регуляция генной активности

2. изменчивость - гарантирует организму необходимую приспособляемость к условиям существования.

Часть наследственной изменчивости, которая определяет не нормальные вариации признаков, а патологические, накопившаяся за время эволюции человека, составляет наследственную патологи.

Этиология наследственных заболеваний.

В основе возникновения наследственных заболеваний лежат мутации.

Мутации – это изменения генома, которые приводят к увеличению или уменьшению количества генетического материала, к изменению нуклеотидов и их последовательности. Организмы с такими изменениями называют мутантами. Факторы, вызывающие мутации, называют мутагенами.

Виды мутаций:

1. По этиологии различают мутации:

· Спонтанные,

· Индуцированные.

Спонтанными (или естественными) называют мутации, возникшие самопроизвольно под влиянием естественных условий внешней и внутренней среды.

Причины:

1. Естественный фон радиации - космическое излучение, -излучение земного шара, зданий, радиоактивных изотопов (К-40, который поступает с растительными продуктами питания; углерод-14, радон и продукты его распада).

2. Эндогенные химические мутагены (образуются в организме в процессе обмена веществ) - это перекиси и свободные радикалы (аутомутагены).

3. Возраст. Особенно у мужчин - у них с возрастом накапливаются генные мутации в половых клетках. У женщин зависимость частоты генных мутаций от возраста не отмечена, но выявлена четкая связь возраста матери с частотой хромосомных заболеваний у потомства.

Индуцированные мутации - это мутации, вызванные специальными направленными воздействиями - физическими, химическими и биологическими мутагенами.

· Физические мутагены. На 1-ом месте - ионизирующая радиация и УФ-ое излучение. Особенность ионизирующего излучения - может индуцировать мутации в низких дозах, не вызывающих лучевого поражения. Если доза облучения возрастает до 1 Гр, то частота мутаций удваивается. Например, человек при рентгеноскопии в зависимости от длительности исследования может получить дозу облучения до 10 рентген).

· Химические мутагены. Это могут быть кислоты, спирты, соли, тяжелые металлы и др. Химические мутагены содержатся в воздухе (сероводород, мышьяк, меркаптан, хром, фтор, свинец и др.), почве (пестициды и др. химикаты), воде и пищевых продуктах, в лекарствах. Сильнейшим мутагеном является конденсат сигаретного дыма (содержит бензпирен), конденсат дыма и поверхностная <корочка>, образующиеся при обжаривании рыбы и говядины (содержат пиролизаты триптофана).

Особенность действия химических мутагенов:

1. Зависимость эффекта от дозы (чем выше доза мутагена, тем сильнее мутагенный эффект).

2. Зависимость эффекта от стадии клеточного цикла (наиболее чувствительна стадия синтеза ДНК).

· Биологические мутагены. Бактериальные токсины, вирусы (вирусы герпеса, гепатита, эпидемического паротита и др.). У женщин вирусные инфекции могут провоцировать спонтанные аборты, при этом в клетках плода обнаруживаются мутации.

 

2. По типу клеток, в которых возникла мутация:

· Соматические - мутации в соматической клетке. Соматические мутации носят случайный характер, могут возникать на любой стадии развития, начиная с зиготы. По наследству не передаются. Мутантными будет часть клеток. Возникает мозаицизм (неполная форма болезни)

· Половые - если мутация происходит в половой клетке (генеративная мутация), то ее последствия сказываются на судьбе потомства и служат причиной наследственных заболеваний. Мутантными будут все клетки потомства. Возникает полная форма болезни.

 

III. В зависимости от размеров повреждения мутации делятся на:

· Геномные –численные хромосомные аберрации

· Хромосомные – структурные хромосомные аберрации

· Генные – изменения в отдельных генах.

Геномные мутации возникают при нарушении расхождения хромосом в мейозе и при нарушении оплодотворения.

Выделяют 2 вида геномных мутаций:

- Полиплоидия - кратное гаплоидному набору (n=23) увеличение общего числа хромосом. В норме соматические клетки организма являются диплоидными, т.е. содержат 2n (46) хромосом (половые клетки - гаплоидные). Полиплоидные клетки могут иметь количество хромосом 3n -триплоид, 4n –тетраплоид, и т.д. У человека полиплоидия диагностируется только у абортусов, плод с такой патологией нежизнеспособен.

- Анеуплоидия - изменение (уменьшение или увеличение) числа отдельных хромосом (это моносомия -1 хромосома, трисомия +1 хромосома, тетрасомия, пентасомия и т.д.). Это наиболее распространенная патология среди хромосомных болезней.

 

Хромосомные мутации - проявляются изменениями структуры хромосом (число хромосом нормальное). За счет чего? - За счет разрыва хромосомной нити в одном или нескольких местах. Виды структурных хромосомных перестроек:

- Делеция - выпадение участка хромосомы,

- Транслокация - обмен сегментами между негомологичными хромосомами,

- Инверсия - поворот участка хромосомы на 180 градусов,

- Дупликация - удвоение отдельных участков хромосом.

и т.д. (инсерция, изохромосома, дицентрическая хромосома, кольцевая хромосома, изодицентрическая хромосома). Эти мутации не наследуются, передача возможна только в случае сбалансированной транслокации.

Хромосомные мутации приводят к возникновению различных аномалий развития и хромосомных болезней.

 

Генные (или точечные) мутации определяются изменениями в структуре гена.

Мутации транскрибируемых участков приводят к синтезу аномального белка, мутации нетранскрибируемых областей приводят к снижению скорости синтеза белка.

Возникновение генных мутаций возможно в результате ошибок репликации (удвоения) и репарации (восстановления поврежденных участков) ДНК.

По характеру влияния мутантного гена на формирование признака:

- Доминантные - если мутантный ген проявляет себя и в гетерозиготном состоянии.

- Рецессивные - если мутантный ген проявляет себя только в гомозиготном состоянии.

 

IV. По исходу различают мутации:

- Летальные,

- Нелетальные.

Летальностьможет проявляться на уровне гамет, зигот, эмбрионов, плодов, после рождения. Наиболее выраженной у человека является летальность на уровне зигот. 60% зигот погибает до имплантации, т.е. до клинически регистрируемой беременности.

 

V. Динамические мутации (или мутации экспансии) –в начале 90-х гг. у человека был зарегистрирован этот тип мутаций, который не встречается у животных. Суть мутаций этого типа заключается в нарастании (экспансии) числа триплетных повторов, расположенных в регуляторной или кодирующей части гена. Наиболее известными повторами, приводящими к развитию наследственной патологии, являются повторы: Цитозин-гуанин-гуанин и Цитозин-аденин-гуанин. Увеличение числа данных повторов (от 5-40 в норме до 90-200) приводит к развитию тяжелых неврологических болезней (это миотонические дистрофии, синдром ломкой Х-хромосомы и др.).