Реферат на тему: «Экогенетические болезни». Реферат на тему Экогенетические болезни. Экогенетические болезни
 Скачать 26.23 Kb.
|
|
Реферат на тему: «Экогенетические болезни» СодержаниеВведение 3 Общие сведения об экогенетических болезнях 4 Физические факторы 5 Химические факторы 6 Биологические факторы 9 Заключение 12 Список литературы 13 Введение Экогенетика человека - это наука, которая изучает различные генетически обусловленные реакции людей на определённые агенты среды. В её задачи входит объяснение различной чувствительности отдельных людей к действию потенциально опасных внешних агентов и изучение индивидуальных особенностей адаптации к окружающей среде. Среда обитания человека постоянно менялась на протяжении сотен тысяч лет. К её изменениям человек приспосабливался как биологический вид с широкой нормой реакции. При этом постепенно менялся генотип, т.к. при разных условиях среды в популяциях людей сохранялись нужные и отсеивались ненужные комбинации аллелей. Для современного периода существования человечества характерно, во-первых, появление в среде его обитания многих новых факторов, с которыми человек ранее не сталкивался (например, 60 тыс. новых химических веществ), и, во-вторых, очень быстрый темп изменения среды. Генотипы отдельных особей популяции и её генофонд в целом не успевают адекватно реагировать на изменения среды. Это приводит к тому, что в изменённых экологических условиях появляются наследственные болезни нового класса – экогенетические болезни. Они возникают у части населения популяции, имеющей «молчащий» до этого аллель, который проявляет патологическое действие при воздействии конкретного фактора среды, для данного организма нового. Этими факторами могут быть климатические факторы, производственные, бытовые, пищевые, лекарственные препараты. Общие сведения об экогенетических болезнях Экогенетические реакции, или болезни - представляют собой патологические состояния, возникающие как результат проявления конкретных аллелей гена или изменения экспрессии при влиянии на организм определенных факторов среды. В процессе эволюции человека среда его обитания постоянно менялась (климат, пища, жилище, одежда), что способствовало формированию биологической природы современного человека, как за счет изменения генотипов (мутаций), так и широкой нормы реакции. Оба этих процесса (мутационный, а также широкий балансированный полиморфизм) приводят к изменению темпов изменчивости как на индивидуальном, так и популяционном уровнях. Под действием отбора в окружающей среде выживают и адаптируются популяции в зависимости от их генотипов, формируя биологически-стабильный вид, для которого характерно постоянное равновесие между изменчивостью генотипов и отбором. Биологическая природа человека формировалась в течении миллионов лет, в результате современный человек достаточно хорошо приспособлен к своей среде обитания. В то же время для современного периода эволюции характерен стремительный темп и огромный объем изменений окружающей среды. Повысился радиационный уровень, изменились среда обитания (отходы производства, транспорта, масштабная циркуляция вирусов и микроорганизмов), а также объем и характер питания (пищевые добавки, пестициды, генетически-модифицированные продукты). Человек в процессе эволюции не соприкасался с многими современными экогенетическими факторами, соответственно на действие их не было отбора. Под влиянием экогенетических факторов у современного человека могут появляться патологические реакции – экогенетические болезни. Предметом экогенетики человека является изучение индивидуальных генотипических особенностей метаболизма химических веществ, реакций на физические факторы, биологические агенты, обусловленные многочисленными вариантами ферментных систем, транспортных белков, антигенов и рецепторов клеток человека. Экогенетика изучает варианты ответов организма разных людей на воздействие факторов окружающей среды, различия в их адаптации. Экогенетические болезни могут быть обусловлены редкими мутантными аллелями генов или полиморфными системами, определяющими количественные варианты ответа, т.е. экогенетические реакции могут контролироваться одним геном или несколькими. Соответственно характер распределения данных реакций в потомстве будет соответствовать моно- или полигенным моделям наследования. В то же время для проявления патологического ответа необходимо воздействие конкретного средового фактора на данный индивид. Четко установлена роль полиморфных генных локусов, участвующих как прямо, так и опосредованно в биотрансформации (детоксикации) чужеродных веществ (цитохром Р450, N-ацетилтрансферазы, холинэстеразы, пароксоназы сыворотки, лактазы, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназы, ингибиторов протеаз) в патологических экогенетических реакциях. Для изучения механизма экогенетических реакций используются как генетические методы: клинико-генеалогический, близнецовый, популяционно-статистический, методы экспериментальной генетики, молекулярно-генетические методы исследования, так и биохимические, токсикологические и фармакологические. Условно факторы окружающей среды, способствующие возникновению экогенетических болезней, можно разделить на физические, химические и биологические. Физические факторы Хорошо известно индивидуальная чувствительность организма человека к теплу, холоду, солнечному свету. Четкие расовые различия установлены в реакции на холодовой фактор. Представители негроидной расы более чувствительны к холоду, чем кавказской, возможно за счет разного уровня теплопродукции и теплоотдачи. Люди с наследственной парамиотией повышенно чувствительны к холоду, сырая, прохладная погода с температурой 10-12 градусов вызывает у них тонические спазмы мышц, проходящие под действием тепла. Имеет место индивидуальные и расовые различия в реакциях на ультрафиолетовые излучения. Пигментная ксеродерма (1: 5-500 тысяч) аутосомно-рецессивного типа наследования является примером высокой чувствительности кожи человека к действию солнечного света. Для клиники заболеваний характерно появление ожогов с последующим их изъязвлением и образованием новообразований под действием солнечного света, развитие катаракты, неврологические нарушения, умственная отсталость. Молекулярно-генетический механизм заключается в мутациях в нескольких генных локусах (не менее 4 типов) Р53, РRЬ, Р161NК4а, РАRF, контролирующих процессы репарации ДНК (экзо- и эндонуклеаз, полимеразы, лигазы), что приводит к нарушению процессов репарации ДНК до нормы после повреждения их ультрафиолетовыми лучами. Эти гены клонированы и возможна преклиническая и дородовая диагностика. Наследственно детерминированные различия в репарирующих системах могут иметь существенное значение также в проявлениях чувствительности к ионизирующим излучениям. Химические факторы Огромное количество новых химических веществ появилось в продуктах и отходах производства, транспорта, в виде лекарственных средств, пищевых добавок и др. Таким образом в последнее столетие человечество столкнулось с глобальной проблемой загрязнения атмосферы газообразными отходами огромного числа промышленных производств, выхлопными газами, транспорта. Образующиеся пылевые частицы, содержащие множество химических соединений, попадают в организм как через легкие, так и слизистые оболочки, кожу и представляют угрозу для здоровья человека, особенно если он занят на соответствующем производстве. Установлено значение генетической конституции организма человека в развитии экогенетических реакций на загрязнение атмосферы. Примером может служить недостаточность фермента - антитрипсина. Фермент – антитрипсин является мощным антипротеиназным ферментом, участвующим в дезактивации эластаз, выделяемых макрофагами и полиморфноядерными лейкоцитами. Наследственный дефицит этого фермента привод к разрушению межальвеолярных перегородок легких и в следствии этого происходит слияние альвеол в более крупные полости, т.е. развитию панацинорной энфиземы и хроническому поражению печени. Синтез этого фермента кодируется геном расположенным в 14 хромосоме. Отмечается значительный популяционный полиморфизм этого белка (около 70 аллелей), а также вариабельность. Наиболее распространенным вариантом является аллель М (80%). Неактивность белка связана с аллелем Z (рецессивный вариант). Фермент, синтезируемый в этом случае, отличается от ММ типа заменой глутаминовой кислоты на лизин в 342 позиции, что приводит к изменению конформации молекулы белка. В результате этого ZZ форма не может экскретироваться печеночными клетками и накапливается в них в виде эозинофильных включений. Гомозиготы (генотип ZZ - частота 0,05% у европейцев) склонны к развитию хронических заболеваний легких, в том числе эмфиземы. Эмфизема легких у этих лиц развивается после 30-40 лет чаще, и для нее характерно злокачественное течение. Запыленность воздуха и курение значительно увеличивают риск развития заболевания у этих лиц (в 30 раз). Методы определения недостаточности - антитрипсина в настоящее время разработаны и должны применяться при профессиональных отборах на соответствующих производствах. Примеры индивидуальной непереносимости того или иного продукта известны давно, например, непереносимость молока, конских бобов, некоторых злаков. Непереносимость лактозы (молока) проявляется в дискомфорте желудочно-кишечного тракта, диарее. Отсутствие выработки фермента лактазы в кишечнике у гомозигот приводит к нерасщеплению лактозы, что является субстратом для размножения гнилостной микрофлоры в кишечнике. Мутантные формы гена лактазы встречаются с разной частотой: среди европейцев частота гомозигот составляет 5-10%, восточных народов, афро-американцев, американских индейцев - 70-100%. Примером непереносимости пищевых продуктов является целиакия, обусловленная непереносимостью глютена, белка злаков (пшеницы, ржи, ячменя), характеризующееся развитием атрофии слизистой оболочки тонкой кишки и связанного с ней симптома мальабсорбции. В типичном случае целиакия манифистирует через 1,5-2 месяца после введения злаковых продуктов в питание ребенка (в 8-12 месяцев), с последующим замедлением темпов прибавки веса ребёнка, снижением аппетита, эмоциональной лабильностью. В начале заболевания глютен связывается со специфическими рецепторами эпителиоцитов, детерминированными генами НLА, в ответ на действие глютена происходит атрофия ворсинок тонкой кишки, а также в процесс активно вовлекается лимфоидная ткань кишки. Предполагается аутосомно-рецессивный тип наследования, в предрасположенности к целиакии участвуют два генных локуса (6р гены GSЕ, СD). Распространенность предрасположенности к целиакии колеблется в широких пределах 1:500 до 1:2700 (4,6:1000 – Италия до 3,7:1000 – Швеция, 1:476 – Австрия, 1:555 – Ирландия). Крайне редко заболевание встречается в Японии, Китае, Африке. Без продуктов, содержащих глютен, эти дети развиваются нормально, т.е. наиважнейший компонент лечения – пожизненная строгая безглютеновая диета. Недостаточность фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Х-сцепленный рецессивный признак), вызывает гемолиз крови у людей, употребляющих в пищу конские бобы. При постоянном приеме этого продукта вслед за гемолизом, следует хроническое поражение почек. Подобную реакцию могут вызывать также и некоторые лекарственные вещества (примахин, сульфаниламидные препараты), промышленные окислители. Известно около 200 вариантов глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, лишь некоторые из них вызывают гемолиз эритроцитов. Синтез аномальной молекулы фермента обусловлен структурными мутациями гена. Клинически различают 5 форм недостаточности фермента, в зависимости от его активности. К первой форме относят недостаточность фермента, который вызывает хроническую несфероцитарную гемолитическую анемию, с последующим развитием спленомегалии. В 2 – 4 форме гемолитическая анемия развивается прежде всего при употреблении конских бобов. При недостаточности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах нарушается основная функция фермента, поддержание стабильности мембран эритроцитов от повреждающего действия кислорода, устойчивость к воздействию потенциальных окислителей. Имеются сообщения о различии в чувствительности человека к солям тяжёлых металлов (свинец, ртуть, кадмий и др.). У человека существует жесткий генетический контроль метаболизма поступающих в организм химических соединений. Понятие о экогенетике человека, а также её основы начали формироваться в средине пятидесятых годов двадцатого столетия, когда впервые обратили внимание на генетически-детерминированные патологические реакции на лекарственные вещества, связанные с недостаточностью ферментов. А.Мотульски (1957 г.) впервые предложил термин фармакогенетика, для обозначения раздела генетики, изучающего генетический контроль метаболизма лекарств, а также наследственные болезни, возникающие или усиливающиеся при приёме определённых лекарственных веществ (Ф.Фогель 1959 г.). Биологические факторы Генетическую природу иммунной системы организма, предназначенной для защиты организма от внешнего (инфекционные болезни) и внутреннего (онкологическое перерождение клетки) повреждающего действия изучает иммуногенетика. Иммунная система человека представляет комплекс специализированных лимфоидных органов и диссеминированных клеток. Эти структуры, возникшие в процессе эволюции человека как биологического вида, сформировали механизмы их ответных реакций, обеспечивающих распознавание чужеродных и собственных измененных антигенов (макромолекулы), удаление их из клеток, содержащих их, обеспечивая запоминание контакта с этими антигенами. Классическим примером генетически детерминированной устойчивостью к биологическим агентам служат гемоглобинопатии (серповодно-клеточная анемия, талассемии) и энзимопатии (недостаточность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы). Именно устойчивость лиц с дефектом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и гемоглобинопатиями к малярийному плазмодию позволило широкому распространению соответствующих мутаций в ареалах с высокой заболеваемостью малярией (Средиземноморье, Африка). Распространенные иммунодефицитные состояния могут быть результатом нарушения функций клеточного и гуморального иммунитетов. Они предрасполагают к соответствующим бактериальным, вирусным, грибковым типам инфекций. Хорошо известны факты различной чувствительности людей приведении одних и тех же доз вакцин, от отсутствия реакции на иммунизацию до клинического проявления инфекции. В широком понимании все болезни мультифактериальной природы можно рассматривать как экогенетические болезни, т.к. для их развития необходимо взаимодействие генов предрасположенности и средовых факторов риска. Экогенетические реакции как и мультифактериальные болезни являются ответом организма с определенной генетической конституцией на воздействие средовых факторов. Заключение Таким образом экогенетика является научной основой для обеспечения адаптивной среды для каждого человека: подбор индивидуального рациона и климата, исключение отравления лекарствами, профессиональный отбор, что исключит преждевременную смерть, инвалидизацию, дополнительную госпитализацию человека, а также сохранит его биологическое и социальное здоровье. Выявление экогенетической патологии достаточно трудная задача, так как надо найти и генетическую основу биохимического отклонения от нормы, и установить конкретный фактор среды, вызывающий патологическое действие «молчащего» гена. В этой ситуации очень важна роль врача, заметившего «непонятный случай», особенно в области профессиональной патологии и лекарственной терапии. Профилактика экогенетических болезней направлена на создание оптимальной среды для каждого человека (пища, лекарства, работа), чтобы исключить появление фактора, способного привести в действие механизм развития экогенетической болезни. Список литературы Баранов В. С. Полиформизм генов, экогенетические болезни и предиктивная персонализированная медицина // Экологическая генетика. 2016. Мерзлякова, А. Ю. Влияние экогенетических факторов на человека / А. Ю. Мерзлякова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. Минков А. [Электронный ресурс]:Экогенетика и экогенетические болезни. Режим доступа: https://murzim.ru/nauka/genetika/24179-ekogenetika-i-ekogeneticheskie-bolezni.html Пузырев В. П. Генетика мультифакториальных заболеваний — между прошлым и будущим // Мед. Генетика. Т. 2. № 12. |