Тема 4. Методы изучения наследственности человека.

Генетика человека изучает закономерности наследования нормальных и патологических признаков в зависимости от генотипа и факторов внешней среды. Генетика человека имеет ряд особенностей:

- на людях запрещены экспериментальные браки;

- рождается малое количество потомков;

- наблюдается позднее половое созревание и большая продолжительность смены поколений;

- сложный кариотип;

- невозможность создания одинаковых условий жизни.

Основные методы изучения наследственности человека:

• Клинико-генеалогический метод. Был введен в конце XIX века Ф.Гальтоном и основан на составлении и анализе родословных.
• Цитогенетический метод. Включает: а) методы экспресс-диагностики пола – определение X- и Y-хроматина; б) кариотипирование – определение количества и качества хромосом с целью диагностики хромосомных болезней (геномных мутаций и хромосомных аббераций).

Основными показаниями для данного метода исследования являются:

1) Пренатальная диагностика пола плода в семьях, отягощенных заболеваниями, сцепленными с Х-хромосомой;

2) Недифференцированная олигофрения;

3) Привычные выкидыши и мертворождения;

4) Множественные врожденные пороки развития у ребенка;

5) Бесплодие у мужчин;

6) Нарушение менструального цикла (первичная аминорея);

7) Пренатальная диагностика при возрасте матери старше 35 лет.

Материалом для цитогенетического исследования могут быть: клетки периферической крови (лимфоциты); фибробласты кожи; клетки, полученные при амниоцентезе или биопсии хориона; клетки абортусов, мертворожденных и др.

Экспресс-диагностика – это исследование полового хроматина (тельца Барра) в ядрах клеток слизистой оболочки ротовой полости, вагинального эпителия или клетках волосяной луковицы. Для выявления Х-полового хроматина мазки окрашивают ацетарсеином и препараты просматривают с помощью обычного светового микроскопа. В норме у женщин обнаруживается одна глыбка Х-хроматина, а у мужчин ее нет.

Для выявления Y-полового хроматина (F-тельце) мазки окрашивают акрихином и просматривают с помощью люминисцентного микроскопа. Y-хроматин – это сильно светящаяся точка, по величине и интенсивности свечения отличающаяся от остальных хромоцентров. Он обнаруживается в ядрах клеток мужского организма. Число Y-телец соответствует числу Y-хромосом в кариотипе.

Окончательный диагноз хромосомной болезни выставляется только после исследования кариотипа.

• Метод дерматоглифики. Представляет собой изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. На этих участках кожи имеются крупные дермальные сосочки, а покрывающий их эпидермис образует гребни и борозды. Дерматоглифические узоры обладают высокой степенью индивидуальности и остаются неизменными в течение всей жизни. Поэтому данный метод используется для определения зиготности близнецов, диагностики некоторых геномных и хромосомных мутаций (например, болезни Дауна, Патау и др.); для идентификации личности в криминалистике, установления отцовства в судебной медицине.
• Близнецовый метод основан на изучении фенотипа и генотипа близнецов для определения степени влияния среды на развитие различных признаков. Этот метод в 1875 г. предложил английский исследователь Ф. Гальтон для разграничения влияния наследственности и среды на развитие различных признаков у человека. Близнецовый метод позволяет определить степень проявления признака у пары, влияние наследственности и среды на развитие признаков. Все различия, которые проявляются у однояйцевых близнецов, имеющих одинаковый генотип, связаны с влиянием внешних условий. Таким образом, близнецовый метод позволяет выявить роль генотипа и факторов среды в формировании признака, для чего изучаются и сравниваются степени сходства (конкордантность) и различий (дискордантность) монозиготных и дизиготных близнецов.
• Биохимические метод основан на изучении характера биохимических реакций в организме, обмена веществ для установления носительства аномального гена или уточнения диагноза. Заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена веществ, составляют значительную часть генной наследственной патологии. К ним относятся сахарный диабет, фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаланина), галактоземия (нарушение усвоения молочного сахара) и другие. Этот метод позволяет установить болезнь на ранней стадии и лечить ее.
• Иммуногенетический метод включает серологические методы, иммуноэлектрофонез и др., которые используют для изучения групп крови, белков, ферментов сыворотки крови тканей. С его помощью устанавливают иммунологическую несовместимость, выявляют иммунодефицитные состояния, мозаицизм близнецов и др.
• Популяционно-статистический метод дает возможность рассчитать в популяции частоту встречаемости нормальных и патологических генов, определить соотношение гетерозигот – носителей аномальных генов. С помощью данного метода определяется генетическая структура популяции (частоты генов и генотипов в популяциях человека); частоты фенотипов; исследуются факторы среды, изменяющие генетическую структуру популяции. В основе метода лежит закон Харди–Вайнберга, в соответствии с которым частоты генов и генотипов в многочисленных популяциях, обитающих в неизменных условиях, и при наличии панмиксии (свободных скрещиваний) на протяжении ряда поколений остаются постоянными. Вычисления производятся по формулам: р + q = 1, р2 + 2pq + q2 = 1. Используя этот метод, можно также определять частоту носителей патологических генов.
• Методы пренатальной диагностики представляют собой совокупность исследований, позволяющих обнаружить заболевание до рождения ребенка. К ним относятся: ультразвуковое исследование, амниоцентез, биопсия хориона, определение a-фетопротеина и др.
• Метод моделирования изучает болезни человека на животных, которые могут болеть этими заболеваниями. В основе лежит закон Вавилова о гомологичных рядах наследственной изменчивости. Например, гемофилию, сцепленную с полом, можно изучать на собаках; эпилепсию – на кроликах, сахарный диабет, мышечную дистрофию, ахандроплазию – на крысах, незаращение губы и неба – на мышах.