Генетика. ген. 1. Мутация. Виды мутации. Генные, хромосомные и геномные мутации
 Скачать 46.33 Kb.
|
|
1. Мутация. Виды мутации. Генные, хромосомные и геномные мутации. Мутации — это наследуемые изменения генетического материала, которые происходят на разных уровнях: • на геномном уровне (совокупность всех хромосом) • на хромосомном уровне • на генном уровне Генные мутации Гены могут меняться в онтогенезе или в поколениях, на уровне генома или отдельного гена. В некоторых случаях изменение генов в онтогенезе происходит регулярно. Например, у инфузорий хромосомы при образовании клетки распадаются на отдельные фрагменты, каждый из которых соответствует своему гену. Генные мутации являются скачкообразными изменениями отдельных локусов хромосом — генов. Допустим, в ДНК какое-то азотистое основание «выкрошилось», не затронув сахарофосфатный остов. Это потенциальное место для возникновения мутации, которое зафиксируется, если произойдет репликация. Во время репликации пробел может быть заполнен другим нуклеотидом. Это событие единичное, которое может произойти как в клетках зародышевой ткани, так и в соматической клетке. Мутации могут быть исправлены системой репарации. Такие системы есть у любой живой клетки, поскольку важно воспроизвести ту генетическую информацию, которая была в предковой клетке. Если все же мутация сохранилась и передалась потомку, то она будет считаться организмом своей. В некоторых случаях это может привести к гибели организма. В остальных случаях эта мутация будет передаваться следующим поколениям. Мутации могут быть прямыми и обратными. Если какой-то нуклеотид выпадает из ДНК, то существуют системы, которые вставляют случайный нуклеотид на его место. Это может оказаться тот же нуклеотид из 4. Вероятность того, что конкретный нуклеотид вставится во время репликации с ошибкой, у человека составляет примерно 10−8. Бывают случаи обратных мутаций, но такие события очень редки. Гораздо чаще это происходит на уровне признаков. Как устроен ген? Ген представляет собой участок ДНК, в начале которого последовательно расположены промотор, участок инициации трансляции, белок-кодирующий участок, который может содержать всего несколько аминокислот. Далее следует сайт терминации трансляции, участок определяющий стабильность РНК и терминатор транскрипции. Некоторые гены могут содержать всего несколько десятков нуклеотидов. Ген, который приводит к миодистрофии Дюшенна, длиной 2 млн. пар нуклеотидов. В таком гене различные мутации происходят достаточно часто, и дисфункция гена и его белка у разных людей происходит по разным причинам. Точковыемутации-SNP (single nucleotide polymorphism) Точковые мутации затрагивают один конкретный нуклеотид. Вспомним подробнее структуру и работу гена. В самом начале у гена есть промотор (участок инициации транскрипции), который занимает некоторую протяженную область. На эту область садится РНК-полимераза и начинает транскрипцию гена. За промотором следует участок ДНК, который кодирует белок. Нуклеотидная последовательность, входящая в состав белок-кодирующей области, подразделяется на триплеты. Каждый триплет кодирует свою аминокислоту. Последний триплет белок-кодирующей области — сигнал остановки трансляции. Когда рибосома доходит до этого триплета, мРНК отваливается и синтез белка прекращается. За белок-кодирующей областью расположен участок ДНК, определяющий стабильность РНК, затем участок терминации транскрипции. Замена нуклеотида Если мутация произойдет в белок-кодирующей области, то это может отразиться на функции белка. Имеет значение, в какой позиции триплета произойдет замена нуклеотида. Если она произойдет по третьей позиции триплета, то, скорее всего, это изменение не приведет к замене аминокислоты и изменению белка. Точковые мутации с изменением длины последовательности Еще один тип мутаций — это так называемые CNV (copy number variation). CNV — это удвоение участков генома (дупликации), которые могут происходить множественно и затрагивать многие десятки, сотни и даже тысячи пар нуклеотидов. Оказывается, что по совокупности генетического материала эти CNV мутации более значимые, чем SNP. Локусов с CNV в геноме много тысяч, блоки могут состоять из нескольких нуклеотидов или из значительных последовательностей. В некоторых случаях этот тип мутаций приводит к специфическим заболеваниям. Хромосомные мутации — это изменения отдельных хромосом. Они носят называние анеуплоидия и заключаются в изменении числа и структуры хромосом. Для детектирования хромосомных мутаций используют специальное окрашивание. В пробирке получают набор ДНК, соответствующий отдельным участкам хромосом, в том числе каждой отдельной хромосоме человека. Уникальные участки каждой хромосомы в отдельных пробирках окрашиваются специальными флуоресцентными красителями. Затем производят гибридизацию полученных зондов с нативной ДНК: частично расплавляют ДНК и отжигают на нее зонд. В результате получаются хромосомы, каждая из которых окрашена по-своему. По картине окрашивания можно определить трисомию, недостаток какой-то хромосомы или отсутствие ее части. Эта техника окрашивания возникла вместе с проектом Геном человека, который стартовал чуть больше 20 лет назад, и сейчас используется в цитогенетике. Если хромосомные мутации возникнут в клетках зародышевой ткани, то, как правило, это приведет к смерти. На практике они часто возникают в соматических клетках и наблюдаются на конечных стадиях опухолевых заболеваний. Кроме того, хромосомные мутации накапливаются в нейронах. Нейроны функционируют всю жизнь человека и в них часто происходят подобные изменения хромосом. Это является систематической причиной возникновения различных старческих болезней, таких как слабоумие, болезнь Альцгеймера и прочее. Синдром Дауна Возраст и пол индивидуума имеет свою характерную частоту возникновения хромосомных мутаций. В качестве примера можно привести возникновение трисомии по 21 паре хромосом у ребенка, или синдром Дауна. В подавляющем большинстве случаев он связан с неправильным распределением хромосом в мейозе у матери. Дело в том, что ооцит закачивает мейоз через несколько десятков лет после своего формирования, непосредственно перед менструацией. А начинается мейоз еще до рождения девочки. Получается, что ооцит может находиться в фазе деления 50 лет. За эти года на клетку может воздействовать много мутагенных факторов, что, в том числе, может привести к нерасхождению хромосом в мейозе. Если это произойдет с большой хромосомой, то это может привести к смерти плода на самых ранних этапах его развития. Поэтому вероятность рождения живого и здорового ребенка становится ниже с возрастом женщины. Типы внутрихромосомных перестроек Кроме анеуплоидии (изменения числа хромосом) есть еще мутации внутри отдельной хромосомы, затрагивающие ее структуру: 1)дупликация — удвоение сегмента хромосомы. Размер сегмента может быть разным, вплоть до удвоения целого плеча хромосомы, которое может быть длинной в несколько миллионов пар нуклеотидов. В разных случаях это может быть совместимо или несовместимо с жизнью. 2)делеция — утрата сегмента хромосомы. Делеция тоже может привести к формированию нежизнеспособного организма. Впрочем может происходить делеция целой хромосомы. В случае делеции половой хромосомы это не приводит к летальному исходу, но сильно влияет на способность к размножению и на некоторые ментальные функции. 3)инверсия — переворот сегмента хромосомы. Гены, которые находились по краям сегментов, могут потерять свою функциональность, поскольку разрыв может проходить прямо по ним. Кроме того, изменяется работа генов, находящихся в перевернутом сегменте. В этом случае срабатывает «эффект положения». Он заключается в том, что если поместить один и тот же ген в разные участки хромосомы, то он может работать по-разному. Инверсии не столь значимы для выживания, как делеции, но важны для конъюгации. При перевороте сайты гомологичного связывания нарушаются, и правильного кроссинговера не происходит, что важно при образовании половых клеток. 4)транслокация — перенос сегмента на другую хромосому, который часто возникает при раке. Это может быть перенос разных по величине фрагментов: от фрагмента плеча, до всего плеча хромосомы (плечо — это часть хромосомы, которая следует сразу за центромерой). Кроме того, транслоцироваться способны отдельные гены. Транслокации всегда хорошо заметны и практически всегда присутствуют на последних стадиях рака. Геномные мутации Для человека геномные мутации не свойственны, поскольку сопряжены с гибелью. У предков человека последняя геномная мутация произошла порядка 100 млн. лет назад. Эта дата предшествует возникновению приматов. В животном мире и в особенности в растительном мире геномные мутации случаются чаще. Частный случай геномной мутации — удвоение генетического материала. Оно может происходить двумя способами. Во-первых, за счет того, что клетка удвоила свой генетический материал перед митозом, но не поделилась. Если такое происходит в клетках зародышевой ткани, то образующиеся из нее гаметы будут не гаплоидными (с одним набором хромосом), а диплоидными (с двойным набором). Для того чтобы такая гамета образовала зиготу необходимо, чтобы и другая гамета тоже содержала диплоидный набор. То есть, для того, чтобы мутантная особь оставила потомство, необходимо, чтобы у особи другого пола тоже образовалась мутантная гамета. Вероятность такого события очень мала. Во-вторых, удвоение числа хромосом может произойти во время мейоза. В норме из диплоидных клеток в результате мейоза получаются клетки с однократным набором хромосом. Сокращение количества хромосом вдвое происходит во время редукционного деления мейоза. Этого может не произойти. В таком случае гамета остается диплоидной, а потомство, образованное ей — тетраплоидное (с четырехкратным набором хромосом). Чаще это происходит у растений, в частности у кукурузы, потому что ее зародышевая ткань дает оба типа гамет. 2. Генные болезни (мышечная дистрофия, фенилкетонурия, муковисцидоз, синдром Марфана и др.). Причина и симптомы проявления генных заболеваний. Миодистрофия Дюшенна- наследуемая сцеплено с Х-хромосомой патология мышечной системы, проявляющаяся в первые 3-5 лет жизни и характеризующаяся быстро распространяющейся и усугубляющейся мышечной слабостью. Частота встречаемости: 1:4000 (мальчиков). Причина: мутация 21-м локусе короткого плеча Х-хромосомы в гене, кодирующем белок-дистрофин(при болезни происходит прекращение синтеза). Тип наследования:Х-сцепленный рецессивный. Симптомы: сначала утомляемость при ходьбе по лестнице или на длинные расстояния. Со временем заметна “утиная походка”(симптом Говерса).Характерно быстрое восходящее распространение мышечных атрофий с мышц бедра и таза на плечи, спину и проксимальные отделы рук. Формируется “осиная” талия и “крыловидные” лопатки.Происходит псевдогипетрофия икроножных мышц. Искривления повоночника, как кифоз, лордоз, сколиоз. Кардиомиопатии, у около 30% больных наблюдается олигофрения (слабоумие). ДИАГНОСТИКА: Неинвазивные методы-генетическое консультирование(генеалогический анамнез). Инвазивные- биопсия хориона может проводиться в сроке 11-14 нед. беременности, амниоцентез — после 15-й недели, забор пуповинной крови (кордоцентез) — на сроке больше 18 нед. Биохимический анализ крови, иммуноцитохимическое окрашивание мышц с помощью антител к дистрофину и ультразвуковое исследование, МРТ,биопсия мышц. Миотоническая дистрофия Беккера- вариант наследственной сцепленной с Х-хромосомой миодистрофии, отличающейся более замедленным и доброкачественным течением. Не влекут за собой полного прекращения синтеза дистрофина, как при дистрофии Дюшенна, поэтому болезнь протекает более легче. Частота:1:20000. Причина: мутация в гене, ответственном за кодирование белка дистрофина. Ген располагается в 21 локусе (в регионе Хр21.2–р21.1) короткого плеча Х-хромосомы. Тип: Х-сцепленный рецессивный. Симптомы: чрезмерная утомляемость и мышечная слабость в тазовом поясе и нижних конечностях. У ряда пациентов первыми проявлениями являются периодические болезненные мышечные судороги (крампи), локализующиеся в ногах. Мышечная слабость обуславливает затруднение при подъеме по лестнице, при необходимости встать из положения сидя. Со временем формируется переваливающаяся «утиная походка». Для того, чтобы встать, пациент вынужден использовать вспомогательные миопатические приемы — опираться руками о расположенные рядом предметы мебели или, при отсутствии таковых, использовать в качестве опоры собственное тело (симптом Говерса). ДИАГНОСТИКА: Неинвазивные- генетическое консультирование(генеалогический анамнез) Инвазивные-биопсия хориона может проводиться в сроке 11-14 нед. беременности, амниоцентез — после 15-й недели, забор пуповинной крови (кордоцентез) — на сроке больше 18 нед. Биохимический анализ крови, иммуноцитохимическое окрашивание мышц с помощью антител к дистрофину и ультразвуковое исследование, МРТ. Также уже при рождении-биопсия мышц. Фенилкетонурия-это наследственное нарушение аминокислотного обмена, обусловленное недостаточностью печеночных ферментов, участвующих в метаболизме фенилаланина до тирозина. Частота:1:8000-15000(10000). Причина: наследственное заболевание группы ферментопатий, кот-й связан с нарушением метаболизма фенилаланина. Тип наследования: аутосомно-рецессивный. Симптомы: вялость, беспокойство и гипервозбудимость, срыгивание, мышечная дистония, судороги, упорная рвота. Также психомоторное отставание, аномальный “мышиный” запах мочи и пота,дерматиты, экземы, склеродермия. Кроме того, для ребенка с фенилкетонурией характерна поза “портного”-согнутые в суставах верхние и нижние конечности. Тремор рук, семенящая походка. ДИАГНОСТИКА: Биохимическое исследование(концентрация фениналанина и тирозина). После рождения- путем забора образца капиллярной крови на специальный бумажный бланк. При обнаружении гиперфенилаланемии более 2,2 мг% ребенка направляют к детскому генетику. Инвазивные-биопсия хориона может проводиться в сроке 11-14 нед. беременности, амниоцентез — после 15-й недели, забор пуповинной крови (кордоцентез) — на сроке больше 18 нед. Муковисцидоз-тяжелое врожденное заболевание, проявляющееся поражением тканей и нарушением секреторной деятельности экзокринных желез, а также функциональными расстройствами, прежде всего, со стороны дыхательной и пищеварительной систем. Частота:1:2000-2500. Причина: служит генная мутация, в результате которой нарушается строение и функции белка МВТР (трансмембранного регулятора муковисцидоза), участвующего в водно-электролитном обмене эпителия, выстилающего бронхопульмональную систему, поджелудочную железу, печень, желудочно-кишечный тракт, органы репродуктивной системы. Тип наследования: с аутосомно-рецессивным наследованием (от обоих родителей-носителей мутантного гена). Клиника: характеризуется многообразием проявлений, которые зависят от выраженности изменений в тех или иных органах (железах внешней секреции), наличия осложнений, возраста пациента. Встречаются следующие формы муковисцидоза: 1)легочная (муковисцидоз легких); Нарушения дыхательной функции могут неуклонно прогрессировать, вызывая частые обострения, нарастание гипоксии, симптомов легочной (одышка в состоянии покоя, цианоз) и сердечной недостаточности (тахикардия, «легочное сердце», отеки). Возникает деформация грудной клетки (килевидная, бочкообразная или воронкообразная), изменение ногтей в виде часовых стекол и концевых фаланг пальцев по форме барабанных палочек. 2)кишечная; 3)смешанная (поражаются одновременно органы дыхания и пищеварительный тракт); 4)мекониевая непроходимость кишечника; 5)атипичные формы, связанные с изолированными поражениями отдельных желез 6)внешней секреции (цирротическая, отечно – анемическая), а также стертые формы. ДИАГНОСТИКА:Неинвазивные- изучение семейно-наследственного анамнеза. Инвазивные- пренатальная ДНК-диагностика на сроке от 10 до 12 нед в тканях, получаемых при БВХ(биопсия ворсин хориона). Потовый тест - исследование электролитов пота - основной и наиболее информативный анализ на муковисцидоз (позволяет выявить высокое содержание ионов хлора и натрия в поте пациента с муковисцидозом). Анализ крови или образцов ДНК на наличие мутаций гена муковисцидоза) Синдром Марфана- дифференцированная форма врожденной соединительнотканной недостаточности, характеризующаяся разнообразными проявлениями скелетной, сердечно-сосудистой и глазной патологии. Частота:1:10000 Причина: мутации в гене FBN1, отвечающем за синтез фибриллина – важнейшего структурного белка межклеточного матрикса, придающего эластичность и сократимость соединительной ткани. Аномалия и дефицит фибриллина при синдроме Марфана приводят к нарушению формирования волокнистых структур, потере прочности и упругости соединительной ткани. Тип наследования:Аутосомно-доминантный. Симптомы: отличаются высоким ростом, относительно коротким туловищем с непропорционально длинными тонкими конечностями (долихостеномелией) и удлиненными паукообразными пальцами (арахнодактилией); астеническим телосложением со слаборазвитой подкожной клетчаткой и мышечной гипотонией; длинным и узким лицевым скелетом (долихоцефалией); наличием высокого аркообразного неба и нарушения прикуса (прогнатии). Ахондроплазия- это врожденное заболевание, при котором нарушается процесс роста костей скелета и основания черепа. Частота:1:100000 Причина: мутация гена FGFR3 и 1138G>A, кот-е приводят к замене Gly380Arg. Тип наследования:аутосомно-доминантный. Симптомы: ребенок имеет относительно большую голову, короткие ручки и ножки. Лоб выпуклый, мозговая часть черепа увеличена, затылочные и теменные бугры выпирают. Нос седловидный, сплющенный, с широкой верхней частью, лобные кости заметно выступают вперед, верхняя челюсть также значительно выступает вперед над нижней. Синдром Элерса-Данло- наследственная системная соединительнотканная дисплазия, обусловленная недостаточным развитием коллагеновых структур. Частота:1:100000 Причина: мутации генов, обусловливающие количественную или структурную патологию коллагена. Типа наследования:разные типы насл-я встречаются. Симптомы: кожный синдром: гиперэластичность кожи, которая легко собирается в складку и оттягивается. На ощупь кожа бархатистая, нежная, слабо фиксированная с подлежащими тканями, морщинистая на ладонных и подошвенных поверхностях. повышенная ранимость, хрупкость кожи, обнаруживающаяся в возрасте старше 2-3-х лет. Минимальная травматизация приводит к образованию длительно не заживающих ран, на месте которых спустя время формируются атрофичные или келоидные рубцы, псевдоопухоли. Суставные проявления синдрома Элерса-Данлоса представлены гипермобильностью (разболтанностью) суставов, которая может носить локальный (например, переразгибание межфаланговых суставов) или генерализованный характер. Нейрофиброматоз- наследственные заболевания, характеризующиеся образованием доброкачественных опухолей в коже, мягких тканях, нервной системе и внутренних органах. Частота:1:4000-5000 Причина: 1) мутация гена НФ1, расположенного на длинном плече 17 хромосомы. При дефекте в гене НФ1 нарушается синтез белков, ответственных за клеточную пролиферацию. Мутации носят характер транслокаций, делеций, инверсий, точковых изменений. Наследование происходит по аутосомно-доминантному механизму. 2)мутация гена НФ2, локализованного на 22 хромосоме. Он кодирует производство белка мерлина (шванномина) – супрессора опухолевого роста. Тип наследования – аутосомно-доминантный с небольшой степенью пенетрации. Передача одного мутантного гена зачастую не проявляется, поскольку второй ген обеспечивает синтез достаточного количества белков. Если он повреждается, синтез нормальных фракций мерлина прекращается, пролиферация клеток усиливается, развивается новообразование. Симптомы: проявляются признаками поражения кожи, нервной системы. Классическим клиническим вариантом является нейрофиброматоз типа I, на долю которого приходится 90% случаев болезни. Характерный симптом – гиперпигментация. У больных при рождении или в раннем детстве появляются кожные пятна, цвет которых варьируется от светло-золотистого до коричневого «кофе с молоком». В отдельных случаях пятна имеют фиолетовый или синий оттенок. На радужке глаза обнаруживаются узелки Лиша (пятна пигмента – гамартомы). При типе 2 формируются высокодифференцированные опухоли, которые, однако, более агрессивны, чем при заболевании 1 типа. Пигментных пятен нет. Образуются невриномы – подвижные и болезненные неоплазии. Нередко они локализуются на слуховом нерве, вызывая потерю слуха. Нейрофиброматоз 3 типа отличается большим количеством нейрофибром, ускоренным развитием нейролемм и глиом зрительного нерва, приводящих к расстройству зрения. Синдром Крузона- редкое генетическое заболевание, сопровождающееся прогрессирующими деформациями лицевой и мозговой части черепа и краниосиностозом с развитием сопутствующих нарушений. Частота:1:35000-50000 Причина: мутациями гена FGFR2, расположенного на 10 хромосоме – он кодирует аминокислотную последовательность рецептора к фактору роста фибробластов 2. Данный ген обладает значительным размером и большим количеством экзонов, что снижает его стабильность – в нем часто развиваются дефекты, приводящие к многочисленным генетическим заболеваниям, в основном поражающим элементы скелета. Тип:аутосомно-доминантный. Симптомы: Самым характерным симптомом заболевания является краниосиностоз, который может развиваться на венечном или стреловидном (намного реже) шве, прочно соединяя кости и останавливая нормальный рост головы. Сразу после рождения первые признаки синостоза могут быть стертыми, но всегда наблюдается гипертелоризм, прогнатия нижней челюсти, изменение формы носа по типу «клюва попугая», незначительный экзофтальм из-за уменьшенного размера глазниц, низкое расположение наружного слухового прохода. 3. Методы генетики и диагностики генных болезней. Основной метод генетики– гибридологический (скрещивание определенных организмов и анализ их потомства, этот метод использовал Г.Мендель). Гибридологический метод не подходит для человека по морально-этическим соображениям, а так же из-за малого количества детей и позднего полового созревания. Поэтому для изучения генетики человека применяют косвенные методы. 1)Генеалогический – изучение родословных. Позволяет определить закономерности наследования признаков, например: если признак проявляется в каждом поколении, то он доминантный (праворукость) если через поколение – рецессивный (голубой цвет глаз) если чаще проявляется у одного пола – это признак, сцепленный с полом (гемофилия, дальтонизм) 2)Близнецовый – сравнение однояйцевых близнецов, позволяет изучать модификационную изменчивость (определять наследственный характер признака, т.е. то, насколько признак зависит от генов и от воздействия среды). Однояйцевые близнецы получаются, когда один зародыш на стадии 30-60 клеток делится на 2 части, и каждая часть вырастает в ребенка. Такие близнецы всегда одного пола, похожи друг на друга очень сильно (потому что у них совершенно одинаковый генотип). Отличия, которые возникают у таких близнецов в течение жизни, связаны с воздействием условий окружающей среды. Разнояйцевые близнецы (не изучаются в близнецовом методе) получаются, когда в половых путях матери одновременно оплодотворяются две яйцеклетки. Такие близнецы могут быть одного или разного пола, похожи друг на друга как обычные братья и сестры. 3)Цитогенетический – шере Например, при синдроме Дауна имеется одна лишняя 21-ая хромосома. 4)Биохимический – изучение химического состава организма. Позволяет узнать, являются ли пациенты гетерозиготами по патологическому гену. Например, гетерозиготы по гену фенилкетонурии не болеют, но в их крови можно обнаружить повышенное содержание фенилаланина. 5)Популяционно-генетический – изучение доли различных генов в популяции. Основан на законе Харди-Вайнберга. Позволяет рассчитать частоту нормальных и патологических фенотипов. 6) Молекулярно-генетические методы - это большая и разнообразная группа методов, в конечном счете предназначенных для выявления вариаций в структуре исследуемого участка ДНК (аллеля, гена, региона хромосомы) вплоть до расшифровки последовательности оснований. В основе этих методов лежат манипуляции с ДНК и РНК. В результате бурного развития молекулярной генетики человека в 70-80-х годах и последующего успешного изучения генома человека молекулярно-генетические методы широко вошли в медико-генетическую практику. 4. Хромосомные болезни (кошачий крик, синдромы Патау, Эдвардса, Кляйнфельтера, Тернера-Шершевского, Дауна и др.). Причина их появления. Кариотип, и описание диагностических признаков заболеваний. Синдром «кошачьего крика» – хромосомное нарушение, обусловленное делецией (отсутствием) фрагмента короткого плеча 5-ой хромосомы. Причина: связано с потерей фрагмента 5-ой хромосомы, а, следовательно, генетической информации, хранящейся на этом участке. В 85-90% случаев делеция короткого плеча образуется в результате случайной мутации, в 10-15% наследуется от родителей, являющихся носителями сбалансированной транслокации. Кариотип: 46 XX или XY, 5р- Частота: 1:45-50 тыс. Диагностические признаки: Наиболее патогномоничным ранним признаком синдрома является плач ребенка, который напоминает мяуканье кошки. Высокое и пронзительное звучание детского крика обусловлено анатомическими особенностями строения гортани при данном синдроме – узостью ее просвета. Фенотип детей с синдромом «кошачьего крика» отличается преобладанием лицевой части черепа над мозговой, лунообразным лицом, гипертелоризмом, антимонголоидным разрезом глаз, эпикантом, деформацией ушных раковин, плоской спинкой носа, короткой шеей с крыловидными складками. При обследовании у детей выявляется микроцефалия, мышечная гипотония, снижение рефлексов, нарушение сосания и глотания. Поведение детей характеризуется гиперактивностью, однообразными движениями, склонностью к агрессии и истерикам. Детям с синдромом «кошачьего крика» свойственна глубокая умственная отсталость в степени имбецильности и идиотии, грубое системное недоразвитие речи, выраженное отставание в моторном и физическом развитии. Синдром Патау- хромосомное заболевание, обусловленное наличием дополнительной копии 13-ой хромосомы (трисомия по 13-ой хромосоме). Причина: присутствие в кариотипе дополнительной копии 13-ой хромосомы. В большинстве случаев (75-80%) имеет место простая полная трисомия, связанная с нерасхождением 13-ой хромосомы в мейозе у одного из родителей (чаще у матери). Кариотип: 47,XX 13+ или 47,XY 13+ Частота: 1:7000-10000 Диагност.признак:У ребенка с синдромом Патау выявляются врожденные аномалии развития головного мозга, лицевой и мозговой части черепа, глазных яблок. Новорожденные с синдромом Патау имеют характерный внешний вид: небольшую окружность головы (микроцефалию), нередко – тригоноцефалию; низкий, скошенный лоб, узкие глазные щели; плоскую, запавшую переносицу. Для детей с синдромом Патау типичны двусторонние расщелины лица («волчья пасть» и «заячья губа»), низкое расположение и деформация ушных раковин. Нарушения со стороны ЦНС включают голопрозэнцефалию, гипоплазию мозжечка, гидроцефалию, дисгенезию мозолистого тела, спинномозговые грыжи (менингомиелоцеле). Частыми проявлениями синдрома Патау служат глухота, микрофтальмия, врожденная катаракта, колобомы, дисплазия сетчатки, гипоплазия зрительного нерва. Синдром Эдварса- хромосомное заболевание, обусловленное трисомией по 18-ой хромосоме и сопровождающееся множественными пороками развития. Причина: хромосомные нарушения, приводящие к увеличению числа хромосом 18-й пары. В 80-90% случаев представлены простой трисомией 18, реже - мозаичной формой или несбалансированными перестройками. Кариотип:47,ХХ 18+ либо 47ХY 18+ Частота: 1:5000-7000 Диагност.признак: имеются характерные фенотипические признаки, позволяющие предположить данную хромосомную патологию. В первую очередь обращает на себя внимание долихоцефалическая форма черепа с преобладанием продольного размера над поперечным, низкий лоб, выступающий затылок, микрогнатия, маленький рот, микрофтальмия. У детей с синдромом Эдвардса часто встречаются расщелины верхней губы и нёба, эпикант, птоз, экзофтальм, косоглазие, короткая шея с избыточной кожной складкой. Типичные деформации ушных раковин включают маленькие мочки, отсутствие козелков, узкие слуховые проходы, низкое расположение ушей. У всех выживших детей с синдромом Эдвардса имеются интеллектуальные нарушения - олигофрения в степени глубокой имбецильности или идиотии. Синдром Кляйнфельтера- хромосомная патология, обусловленная наличием в мужском кариотипе одной или нескольких дополнительных женских половых хромосом. Причина: связана с нерасхождением хромосом (в последнем случае – половых) в процессе мейоза либо нарушением деления зиготы. При этом значительно чаще (в 60%) мальчики с синдром Клайнфельтера получают лишнюю материнскую Х-хромосому, чем отцовскую. Кариотип: 47,ХХY. Частота: 1 случай на 850-1000 Диагност.признак: Отчетливые внешние признаки, свидетельствующие о наличии у ребенка синдрома Клайнфельтера, проявляются в препубертатном и пубертатном периодах развития. К ним относятся евнухоидный тип телосложения, позднее появление вторичных половых признаков, гипоплазия яичек, малый половой член, гинекомастия. В постпубертатном периоде онтогенеза наблюдается инволюция тестикул, сопровождающаяся потерей фертильности. При осмотре подростка с синдромом Клайнфельтера выявляется отсутствие или скудный рост волос на лице и в подмышечных впадинах, оволосение на лобке по женскому типу. У большинства больных присутствуют редкие поллюции, эрекция, сохранно половое влечение, однако из-за выраженного андрогенного дефицита в среднем к 30 годам происходит снижение либидо и развивается импотенция. Синдром Шерешевского-Тернера- хромосомная патология, обусловленная частичной или полной Х-моносомией. Причина: структурная или количественная аномалия Х-хромосомы. Более чем в 60% случаев наблюдается полная моносомия по Х-хромосоме, т. е. отсутствие второй половой хромосомы. Около 20% случаев синдрома Шерешевского-Тёрнера обусловлены структурными перестройками Х-хромосомы: делецией короткого или длинного плеча, изохромососмой Х по длинному или короткому плечу, транслокацией Х/Х, кольцевой Х-хромосомой и пр. В оставшихся 20% цитогенетических вариантах имеет место мозаицизм Кариотип: часто 45 Х0, либо мозаичный вариант - 45 Х/ 46 ХХ, 45 Х/ 46 ХY. Диагн.признак: рост больных составляет 130-145 см. Кроме низкорослости, типичный внешний вид характеризуется короткой шеей с крыловидными складками, «лицом сфинкса», низкой границей роста волос, микрогнатией, деформацией ушных раковин, широкой грудной клеткой. Изменения костно-суставной системы у больных с синдромом Шерешевского-Тёрнера могут быть представлены врожденной дисплазией тазобедренных суставов, девиацией локтевых суставов, сколиозом. Ранее развитие остеопророза вследствие дефицита эстрогенов обусловливает высокую частоту переломов костей запястий, позвоночника, шейки бедра. Синдром Дауна- хромосомная аномалия, при которой в кариотипе имеются дополнительные копии генетического материала по 21-ой хромосоме, т. е. наблюдается трисомия по хромосоме 21. Причина: в количественном нарушении аутосом, когда к 21-ой паре хромосом присоединяется дополнительный генетический материал. Наличие трисомии по 21-ой хромосоме определяет черты, характерные для синдрома Дауна. Кариотип: 47,XX, 21+ или 47,ХY, 21+ Частота: 1 случай на 500-800 Диагн.признак: уплощенное лицо и переносицу, брахицефалию, короткую широкую шею, плоский затылок, деформацию ушных раковин; новорожденные – характерную кожную складку на шее. Лицо отличается монголоидным разрезом глаз, наличием эпикантуса (вертикальной складки кожи, прикрывающей внутренний угол глаза), микрогенией, полуоткрытым ртом часто с толстыми губами и большим высунутым языком (макроглоссией). Мышечный тонус у детей с синдромом Дауна обычно понижен; имеет место гипермобильность суставов (в т. ч. атланто-аксиальная нестабильность), деформация грудной клетки (килевидная или воронкообразная). Характерными физическими признаками синдрома Дауна служат кроткие конечности, брахидактилия (брахимезофалангия), искривление мизинца (клинодактилия), поперечная («обезьянья») складка на ладони, широкое расстояние между 1 и 2 пальцами стоп (сандалевидная щель) и др. 5. Диагностика хромосомных болезней. В зависимости от особенностей материала методы приготовления хромосомных препаратов подразделяются на две категории. 1. Прямые методы применяются при исследовании тканей, обладающих высокой митотической активностью (костный мозг, лимфатические узлы, любые ткани эмбриона на ранних стадиях развития и хорион/плацента до 20-й недели беременности), а также при исследовании мейотических хромосом. 2. Непрямые методы включают получение препаратов хромосом из любой ткани после стимулирования пролиферации клеток в условиях in vitro. Тип культуры (монослой или суспензия) и длительность культивирования (от нескольких часов и дней до нескольких недель) определяются типом клеток. В зависимости от стадии клеточного цикла проводятся следующие исследования: 1. Исследования отдельных хромосом и их участков в интерфазных ядрах: • анализ полового хроматина в клетках буккального эпителия основан на регистрации неактивной Х-хромосомы (Х-хроматин) или гетерохроматинового участка Y-хромосомы (Y-хроматин); используется как ориентировочный тест при диагностике нарушений в системе половых хромосом; • анализ численных и структурных аномалий, затрагивающих конкретные участки хромосом методом FISH; позволяет получить ограниченную информацию о конкретной аномалии кариотипа, а также повысить производительность традиционного цитогенетического анализа в случаях мозаичных вариантов численных аномалий. 2. Исследование профазных хромосом (сперматоциты на стадии пахитены); используется при установлении причин мужского бесплодия. 3. Исследование прометафазных хромосом (высокий уровень разрешения); необходимо для цитогенетической диагностики синдромов, обусловленных микроперестройками хромосом. 4. Исследование метафазных хромосом (ФГА-стимулированных лимфоцитов, клеток костного мозга, фибробластов кожи, эмбриональных и экстраэмбриональных тканей), полученных прямыми и непрямыми методами; используется для установления хромосомного статуса пациента в клинической и пренатальной цитогенетике. 5. Исследование стадий анафазы — телофазы; используется для регистрации специфического воздействия различных мутагенов.[1] Кариотипирование - цитогенетическое исследование, позволяющее определить численные и структурные отклонения хромосомного набора.Для выявления численных и структурных изменений хромосом, достаточно провести кариотипирование с использованием методов дифференциального окрашивания. Для определения небольших делеций или дупликаций на хромосоме, как правило, необходимо применять метод флюоресцентной гибридизации in situ, достаточно сложный и экономически затратный. Метод FISH-анализа (Fluorescenceinsituhybridization) позволяет объективно выявлять индивидуальные хромосомы и их отдельные участки на метафазных пластинках (хромосомы в состоянии максимальной конденсации и визуализации) или интерфазных ядрах (деконденсированные хромосомы, без четкой морфологической структуры) на основе особенностей их молекулярно-генетического строения. Объектом исследования в данном случае являются особенности нуклеотидного состава конкретной хромосомы или ее отдельного участка. |