Доказательства роли ДНК в передаче наследственной информации. Опыты Гриффитса, Эвери, МакЛеода и МакКарти. Трансформация
Скачать 0.83 Mb.
|
В гомозиготном состоянии у женщин ген гемофилии летален. Особей женского пола, гетерозиготных по любому из сцепленных с полом признаков, называют носителями соответствующего рецессивного гена. Они фенотипически нормальны, но половина их гамет несет рецессивный ген. Несмотря на наличие у отца нормального гена, сыновья матерей-носителей с вероятностью 50% будут страдать гемофилией. Один из наиболее хорошо документированных примеров наследования гемофилии мы находим в родословной потомков английской королевы Виктории. Предполагают, что ген гемофилии возник в результате мутации у самой королевы Виктории или у одного из ее родителей. Среди унаследовавших это врожденное заболевание - цесаревич Алексей, сын последнего русского царя Николая II. Мать цесаревича, царица Александра Федоровна (Алиса, рис.2), получила от своей бабушки королевы Виктории ген гемофилии и передала его в четвертом поколении бывшему наследнику царского престола. На рис.2 показано, как этот ген передавался ее потомкам. Один из сцепленных с полом рецессивных генов вызывает особый тип мышечной дистрофии (тип Дюмена). Эта дистрофия проявляется в раннем детстве и постепенно ведет к инвалидности и смерти ранее 20-летнего возраста. Потому мужчины с дистрофией Дюмена не имеют потомства, а женщины гетерозиготные по гену этого заболевания, вполне нормальны. 37. Хромосомное определение пола и его нарушения. впервые гоносомы были открыты у водяных клопов (род Protenor) 11 хромосом у самцов, 12 хромосом у самок. Лишнюю хромосому у самки назвали Х-хромосомой. Оказалось, что у самки 2 Х-хромосомы, у самца только 1. Т.е. система Protenor : у самца Х0, у самки ХХ. Самцы гетерогаметны, т.е. в одном сперматозоиде у самцов 5 хромосом, в другом может быть 6 хромосом (где 6-я – Х-хромосома). Самки гомогаметны, все их яйцеклетки содержат только Х-хромосомы. При оплодотворением спермием с пятью хромосомами развиваются самцы, соответственно, если в яйцеклетку попадет спермий с Х-хромосомой -разовьется самка. У рода Lygaeus обнаружена у самцов 12 хромосом, у самок 12 хромосом, но у самцов 1 из хромосом очень маленькая, не похожая на Х-хромосомы, ее назвали У-хромосома. Самки имеют ХХ, самцы ХУ. Т.е. мужской пол дигетерогаметен. Различают 2 подтипа внутри этого типа: А) подтип дрозофилы Б) подтип человек. У дрозофилы (Бейджесом) было изучено определение пола. Бейджесу удалось получить различные мутационные формы дрозофил с различным числом хромосом. Сделал вывод, что у дрозлфил У-хромосома не определяет пол, только плодовитость самца. А пол определяется балансом аутосом и Х-хромосом. Если Х/А=1-то самки; Х:А – 0,5 – самцы при нарушении баланса: Х/А = 1,5 – суперсамки, Х/А =0,67 – интерсекси, Х/А =0,33 – суперсамцы. В связи с этим у дрозофил имеются явления генандроморфизма – часть клеток или тканей организма мужские, другие женские. В отличие от дрозофил при определении пола у человека У-хромосома всегда сдвигает пол в мужскую сторону независимо от количества хромосом. Синдромы с аномалиями по половым хромосомам: 1.Клайнфельтера( полисомия по Х-хромосоме). Фенотипические мужчины выше 180 см, умственно неполноценны, евнуховидные пропорции, широкий таз, увеличенные молочные железы (ХХ…У) 1 тип – ХХУ – неразвита спрематоглиальная ткань. 2 тип ХУУ….. Поэтому стерильны. 2. Шергиевского-Тернера (45, Х0). Недоразвитие половых органов и вторичных половых признаков, низкий рост, врожденные пороки развития, отсутствие гонад, скудное оволосение лобка и подмышечных впадин, сфинксоподобная посадка головы, интеллект нормален. Стерильны, не могут иметь детей. 3. синдром суперженщины (ХХХ…). Нормальное психическое и физическое развитие. Отличаются нарушения репродуктивной функции. Некоторые скелетные нарушения. Половина детей с аномалиями. Аномалии развития половых органов. 4. синдром агрессивности. Не отличаются от нормальных индивидов по физическому и умственному развитию. Имеет некоторые особенности поведения: склонны к агрессивным и даже криминальным поступкам (ХУУ…). 38. Дифференцировка пола на уровне гонад и фенотипа, ее нарушения. после оплодотворения у человека дифференцировка происходит на уровне гонад (внутренние железы и органы) до 5-й недели эмбрионального развития. Формирование этих закладок (первичных гонад: вольфовых и мюллеровых протоков) обеспечивается Х-хромосомой и поэтому идет одинаково у ж. и м. пола. Приблизительно на 6-й неделе эмбрионального развития, если 2-я хромосома-У, то в этой хромосоме на коротком плече находится ген, который и направляет развитие гонад по мужскому типу. Этот ген контролирует синтез регуляторного белка НУ – антигена, который направляет дифференцировку первичных гонад по мужскому типу. Если НУ-антиген не нарабатывается, то развитие пойдет по женскому типу (мозговое вещество первичной гонады не получит развития, а развиваться будет корковое вещество). Дифференцировка внутренних и наружных половых органов из вольфовых и мюллеровых протоков связаны с наработкой гормонов яичниками или семенниками. Если сформировались яичники, то вырабатываются эстрогены - из мюллеровых протоков формируются маточные трубы, матка, верхняя треть влагалища, формируется также антивольфов фактор – редукция вольфовых протоков. Если гонада сформирована по мужскому типу, то синтезируются андрогены – из вольфовых протоков формируются семенные протоки, семенные пузырьки, клетки Сертоли: синтезируется антимюллеров фактор. Если все эти элементы синтезируются в нужное время и в нужной последовательности, то происходит нормальное формирование мужского и женского организма. Отклонения в работе системы на различных уровнях могут вызвать неполное развитие мужского фенотипа в организме ХУ – мужской псевдогермофродитизм (генотип – муж., фенотип – жен.). Примечание. 1 Синдром тестикулярной феминизации. Аномалии не проявляются, фенотип – жен. В детском возрасте синдром можно обнаружить, если при паховых грыжах находят семенники. У взрослых рост и пропорции тела типично женские, но ноги длиннее и оволосение по женскому типу. Хорош развиты молочные железы, аменорея, внутренние половые органы развиты плохо, наружные – нормальны. Андрогены секретируются в нормальных количествах, но дефектны рецепторы к этим гормонам. 2. адреногенитальный синдром – женский ложный гермафродитизм. Генотип жен., фенотип – муж. Истинный гермафродитизм у человека очень редок. 39. Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями половых хромосом: синдром Шерешевского - Тернера, синдром Кляйнфельтера, полисомии по Х и У- хромосомам. Численные нарушения в системе половых хромосом (моносомия и трисомия) не вызывают таких тяжелых последствий, как аутосомные аномалии . Ярко выраженные изменения фенотипа немногочисленны или вообще отсутствуют (например, у женщин с кариотипом 47,ХХХ). В предварительной диагностике болезней, обусловленных аномалиями половых хромосом, основное значение имеет анамнез: задержка полового развития, нарушение формирования вторичных половых признаков, бесплодие, самопроизвольные аборты. Экспресс-методы цитогенетического анализа (например, определение полового хроматина в соскобе со слизистой щек) не всегда дают надежные результаты. Поэтому при подозрении на аномалию половых хромосом требуется детальное цитогенетическое исследование большого числа клеток. Одна из основных задач такого исследования - исключение мозаицизма при дисгенезии гонад. Наличие у больного с мозаицизмом клона клеток, несущих Y- хромосому, свидетельствует о повышенном риске гонадобластомы . В тех случаях, когда вероятность аномалии половых хромосом высока, но в лимфоцитах аномалия не обнаружена, нужно исследовать клетки других тканей (обычно фибробласты кожи). В отличие от аутосомной трисомии , трисомия по половым хромосомам относительно слабо влияет на фенотип. Во-первых, в соматических клетках активна лишь одна Х- хромосома (остальные почти полностью инактивированы ), во-вторых, псевдоаутосомный участок значительно короче любой из аутосом, и в-третьих, число генов на Y- хромосоме мало. Одинарной дозы Х-сцепленных генов (в отличие от аутосомных) достаточно для нормального функционирования. Женщины, вследствие инактивации Х- хромосомы, функционально гемизиготны по большинству Х-сцепленных генов ; мужчины, имея одну Х- хромосому, также гемизиготны по Х-сцепленным генам , за исключением генов, находящихся в псевдоаутосомном участке Х- хромосомы , и нескольких генов, расположенных в прицентромерном районе Y- хромосомы. Таким образом, лишняя половая хромосома влияет на фенотип, но не настолько, чтобы привести к гибели плода. Поскольку серьезные анатомические дефекты отсутствуют, кариотип 47,XXY и кариотип 47,XYY y мужчин и кариотип 47,XXX у женщин часто остаются нераспознанными. Синдром Клайнфельтера Известны случаи мозаицизма 46,XY/47,XXY , при котором проявления синдрома Клайнфельтера смягчены. При наличии большего числа Х- хромосом в мужском кариотипе ( кариотип 48,XXXY или кариотип 49,XXXXY ) проявления заболевания, и в том числе умственная отсталость, резко выражены Кариотип 47,XYY вызывает менее четкую клиническую картину. Часто наблюдаются высокий рост , поведенческие расстройства и бесплодие , но иногда лишнюю Y- хромосому обнаруживают и у внешне здоровых мужчин. Редкий кариотип 48,ХХYY вызывает бесплодие . При женском кариотипе 47,XXX патологические проявления отсутствуют, либо выявляются умеренная умственная отсталость , поведенческие расстройства и нарушения менструального цикла Потеря Y- или второй Х- хромосомы существенно нарушают развитие организма. Если это не приводит к самопроизвольному аборту , то у новорожденных (всегда - девочек) выявляют кожные складки на шее и отеки на руках и отеки на ногах как в сочетании с нарушением функции сердечно-сосудистой системы и почек , так и без них. С возрастом развиваются и другие проявления синдрома Тернера: низкорослость , дисгенезия внешних женских половых органов , дисгенезия внутренних женских половых органов , отсутствие половых клеток в гонадах ( тяжевидные гонады ), различные почечные аномалии , сердечно-сосудистые аномалии , скелетные аномалии и эктодермальные аномалии.Синдром Тернера может возникать и при других кариотипах. Мозаицизм и аберрации второй половой хромосомы (Y или X) вызывают ряд нарушений, которые выявляют как по внешним признакам, так и с помощью цитогенетического анализа. Распространенные нарушения Х- хромосом и нарушения Y- хромосом - образование изохромосомы (делеция одного плеча и дупликация второго) и частичная или полная делеция одного плеча. При этом все клетки имеют 46 хромосом, но набор половых хромосом состоит из нормальной Х- хромосомы и аномальной Y- или Х- хромосомы; например, при кариотипе 46,ХХр- происходит делеция участка короткого плеча одной из Х-хромрсом. В других случаях наблюдается мозаицизм, например 45,Х/46,ХХ/46,ХХр- . Полная или частичная моносомия популяции клеток по Х- хромосоме может проявляться, как синдром Тернера . Однако, если клетки с Y- хромосомами сосуществуют с клетками кариотипа 45,X, например при 45,X/46,XY , то часто формируются наружные половые органы промежуточного типа , а морфология гонад варьирует от тяжевидных гонад до функционирующих яичек ( смешанная дисгенезия гонад ). При наличии клеток только с Y- хромосомой - 45,Y/46,XY - высока вероятность злокачественных новообразований половых желез . При сочетании клеток с кариотипом 46,XX и кариотипом 45,X функция яичников, включая способность к овуляции, в разной степени сохраняется. Таким образом, при моносомии по Х- хромосоме и аберрациях Y- и Х- хромосом может быть выявлен практически любой половой фенотип - от мужского до женского, а синдром Тернера занимает промежуточное положение.
40. Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями аутосом: синдромы Дауна, Эдвардса, Патау. синдром Патау-Трисомия 13 (СП). Синдром П выделен в самостоятельную нозологическую форму в 1960 году в результате генетического исследования, проведенного у детей с врожденными пороками развития. Частота СП среди новорожденных равна 1:5000 – 1:7000. Цитогенетические варианты этого синдрома: простая полная трисомия 13 как следствие нерасхождения хромосом в мейозе у одного из родителей (гл. образом у матери) встречается у 80-85% больных. Остальные случаи обусловлены в основном передачей дополнительной хромосомы (ее длинного плеча). В робертсоновских транслокациях типа D/13,G/13. Обнаружены и другие цитогенетические варианты (мозаицизм, изохромосома, неробертсоновские транслокации), но они встречаются крайне редко. Клиническая и патологоанатомическая картина простых трисомных форм и транлокационных не различаются. Соотношения полов при СП близко к 1:1. Дети с СП рождаются с истинной пренатальной гипоплазией, которую нельзя объяснить небольшой недоношенностью. Характерное осложнение беременности при вынашивании плода с СП - многоводие: оно встречается в 50% случаев СП. Для СП характерны множественные врожденные пороки развития головного мозга и лица. Это патагеническая единая группа ранних нарушений формирования головного мозга, глазных яблок, мозговой и лицевой части черепа. Окружность черепа обычно уменьшена, встречается и тригоноцефалия. Лоб скошенный, низкий; глазные щели узкие, переносье запавшее, ушные раковины низко расположены и деформированы. Типичный признак СП – расщелины верхней губы и неба. Всегда обнаружатся пороки нескольких внутренних органов в разной комбинации: дефекты перегородок сердца, незавершенный поворот кишечника, кисты почек, аномалия внутренних половых органов, дефекты поджелудочной железы. Как правило, наблюдается полидактилия и флексорное положение кистей. Клиническая диагностика СП основывается на сочетании характерных пороков развития. При подозрении на СП показано УЗИ всех внутренних органов. В связи с тяжелыми врожденными пороками развития большинство детей с СП умирают в первые недели/месяцы. Но некоторые живут несколько лет. Более того, в развитых странах отмечается тенденция увеличения продолжительности жизни с СП до 5 лет. Дети с СП имеют практически всегда глубокую идиотию. Синдром Эдвардса – трисомия 18. Почти во всех случаях СЭ обусловлена простой трисомной формой (гометическая мутация у одного из родителей). Встречается и мозаичные формы (не расхождение на ранних стадиях дробления). Траслокационные формы крайне редки и, как правило, это частичные, а не полные трисомии. Клинических различий между цитогенетически различающимися формами трисомии нет. Частота СЭ составляет1:5000 – 1:7000 новорожденных. Соотношение мальчиков и девочек = 1:3. При СЭ отмечается выраженная задержка пренатального развития при полной продолжительности беременности (роды в срок). В первую очередь это множественные врожденные пороки развития лицевой части черепа, сердца, костной системы, половых органов. Череп долихоцефалической формы; нижняя челюсть и отверстие рта маленькие; глазные щели узкие и короткие; ушные раковины деформированы и низко расположены. Из других внешних признаков отмечается флексорное положение кистей, аномально развитая стопа, первый палец стоп короче второго. Спинномозговая грыжа и расщелина губ встречаются редко. Дети с СЭ умирают в раннем возрасте от осложнений, обусловленных врожденными пороками развития. Синдром Дауна. СД – хромосомная болезнь, обусловленная трисомией по хромосоме 21, как правило, вследствие нарушения восхождения хромосом во время мейоза яйцеклетки. Частота 1:650 живорожденных. Частота увеличивается с увеличением возраста матери, что подтверждено данными амниоцентеза. После 20 лет у всех пациентов в головном мозге обнаруживают бляшки, характерные для болезни Альцгеймера. Монголоидный разрез глаз, брахицефалия, эпикантус, мышечная гипотония, макроглоссия, пятна Брашфильда на радужке, аномалия ушей, сходящееся косоглазие, широкая переносица, маленький подбородок, короткая шея, врожденный порок сердца, дерматоглифика, четырехпальцевая ладонная складка, отсутствие подошвенных завитков (подушечки пальцев стопы). Сближение 2-3 сгибательных складок мизинцев. Стеноз или атрезия 12перстной кишки. Отсутствие заднепроходного отверстия. Болезнь Гиршспрунга у 2-3% детей. Задержка психомоторного развития. Повышенная восприимчивость к инфекциям. 41. Сущность и значение клинико-генеалогического метода, сбор данных для составления родословных, применение генеалогического метода. Клинико-генеалогический метод является важнейшим, хотя и старейшим методом клинической генетики. Именно с него начинается клинико- генетическое исследование, которое включает изучение патологических при- знаков у пробанда, его больных и здоровых родственников. Метод относительно прост и доступен, сущность его заключается в составлении и анализе родословных, что позволяет определить наследственный и ненаследственный характер заболевания (признака), его моногенный или полигенный вариант наследования. Сбор материала для анализа проводят одним из способов – по пробанду или сплошным методом. Выбор метода определяется характером изучаемого признака и его распространенностью в популяции. Если ставится задача изучить редко встречающийся признак, то регистрация семей осуществляется по пробанду. Потенциальные пробанды, являющиеся носителем признака, могут состоять на учете в специализированных лечебных учреждениях. Если планируется изучить наследственную природу признака, который имеется у каждого человека, сбор материала проводится сплошным методом. Намечают группу людей, которая может быть изучена (генеральная совокупность), и из нее формируют выборку. Индивид, с которого начинается исследование, называется пробандом (лицо, обратившееся за медико-генетической консультацией), его родные братья и сестры – сибсы. Каждый член родословной имеет свой символ и шифр, состоящий из двух цифр римская обозначает номер поколения (поколения нумеруют сверху вниз, цифру обычно ставят слева от родословной), арабская – номер индивида при нумерации членов одного поколения последовательно слева направо). Братья и сестры располагаются в родословной в порядке рождения. В тех случаях, когда супруг не обследован на наличие рассматриваемого признака и его родословная не приводится, можно его не изображать вообще. Все индивиды должны располагаться строго по поколениям в один ряд. «Подвешивание» символа, между рядами, является грубой ошибкой. Под родословной помещается легенда – пояснение к условно принятым обозначениям. Сбор родословной начинается с общих вопросов: ФИО, возраст, национальность пробанда и его родителей, наличие кровно-родственных браков в родословной между любыми родственниками, выявление больных с одинаковыми патологическими признаками, наличие выкидышей, мертворождений, ранней гибели детей, случаи рождения детей с врожденными пороками развития, геномными и хромосомными мутациями. Желательно использовать семейный фотоальбом, медицинский архив и др. Схематическое изображение родословной начинается с пробанда (помечается стрелкой), который обычно располагается в последнем, изучаемом в данной родословной поколении родственников (родословная должна охватывать не менее двух-трех поколений). Затем собираются и обозначаются в родословной сведения о детях пробанда (если это взрослый человек) и его сибсах (с учетом последовательности беременностей и их исходов). Далее собираются данные о кровных родственниках по линии матери: сначала все о матери пробанда, ее сибсах и их детях, затем все о бабушке по линии матери, ее сибсах и их детях и внуках. Если возможно, то собираются сведения о прабабушке пробанда. После этого в такой же последовательности собираются сведения о кровных родственниках по линии отца. Завершив сбор анамнестических данных, приступают к детальному осмотру пробанда. После него проводится генеалогический анализ, заключающийся в определении варианта и типа наследования заболевания (признака). При проведении генеалогического анализа принципиальное значение имеет величина выборки, на основе которой составлена родословная, полнота регистрации носителей признака и их родственников. Необходимо также помнить о фенокопиях заболеваний. Определение типа наследования в конкретной родословной всегда является генетической задачей. Возможны следующие варианты и типы наследования: моногенное и полигенное. Наследование моногенных признаков можно подразделить на наследование по аутосомно-доминантному, аутосомно-рецессивному, Х-сцепленному доминантному, Х-сцепленному рецессивному, Y-сцепленному типу, выделяют также митохондриальную наследственность. 42.Критерии доминантного типа наследования на родословных: аутосомные, сцепленные с Х - хромосомой и голандрические признаки. Аутосомно-доминантный тип наследования 1) Заболевание регулярно передается из поколения в поколение без пропусков, т. е. прослеживается в родословной по вертикали (за исключением мутаций de novo (вновь возникших)). 2) Риск рождения больного ребенка, если болен один из родителей, составляет 50 %. 3) Здоровые индивиды имеют здоровых потомков. 4) У больного индивида болен один из родителей (за исключением мутаций de novo). 5) Оба пола поражаются с одинаковой частотой. Х-сцепленный доминантный тип наследования 1) У больного пробанда обязательно болен один из родителей. 2) У больного отца все дочери больны, а сыновья здоровы. 3) У больной матери равно вероятно рождение больной дочери и больного сына. 4) У здоровых родителей все дети будут здоровы. 5) Больных женщин в два раза больше, чем больных мужчин. Y-cцепленный тип наследования 1) Признак передается только по отцовской линии потомкам мужского пола. Гены, ответственные за развитие патологического признака, локализованы в хромосоме Y. Примеры признаков: гипертрихоз ушных раковин, избыточный рост волос на средних фалангах пальцев кистей, азооспермия. 43. Критерии рецессивного типа наследования на родословных: аутосомные и сцепленные с Х - хромосомой признаки. Аутосомно-рецессивный тип наследования 1) Родители пробанда здоровы, но аналогичное заболевание может обнаруживаться у родных, двоюродных и троюродных сибсов пробанда, т. е. заболевание прослеживается в родословной по горизонтали (в одном поколении). 2) У больного родителя рождаются здоровые дети. 3) Риск рождения больного ребенка равен 25 % (соотношение больных и здоровых лиц составляет 1:4). 4) В случае кровно-родственных браков между родителями пробанда наблюдается увеличение числа больных в родословной. Х-сцепленный рецессивный тип наследования 1) Заболевание наблюдается у мужчин-родственников пробанда по материнской линии. 2) Сыновья никогда не наследуют заболевания отца. 3) У больного отца все его дочери здоровы и являются гетерозиготными носителями мутантного гена. 4) Если женщина является гетерозиготным носителем мутантного гена, то половина ее сыновей больны, а все дочери здоровы, причем поло- вина ее дочерей является гетерозиготными носителями мутантного гена. 44. Вариабельность в проявлении действия гена: пенетрантность, экспрессивность. Причины вариабельности. Плейотропное действие гена. Пенетрантность гена – способность гена давать фенотипический эффект, то есть «пробиваться в признак». Количественная оценка пенетрантности состоит в определении доли особи с признаком, детерминируемым данным аллелем, среди всех особей, имеющий в генотипе этот аллель. Экспрессивность гена – степень проявления в фенотипе различных особей 1 и того же аллеля определенного гена. Количественные показатели экспрессивности на основе статистики. Варьирование в группе особей по степени выраженности признака, детерминируемого определенным геном. Причины вариабельности - ? «особые» причины вариабельности - не являются постоянной частью системы, могут обнаруживать себя только в определенные периоды времени, не проявляются на всех участниках системы и являются результатом действия определенных факторов. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена. Плейотропное действие гена может быть первичным и вторичным. При первичной плейотропии ген проявляет свой множественный эффект. При вторичной плейотропии есть один первичный фенотипний проявление гена, вслед за которым развивается ступенчатый процесс вторичных изменений, приводящих к множественным эффектам. При плейотропии, ген, воздействуя на какой то один основной признак, может также менять, модифицировать проявление других генов, в связи с чем введено понятие о генах-модификаторах. Последние усиливают или ослабляют развитие признаков, кодируемых "основным" геном. (Показателями зависимости функционирования наследственных задатков от характеристик генотипа является пенетрантность и экспрессивность). |