Успадкування деяких ознак людини, зчеплених з аутосомами

З. В. Гавриленко-Бойко

Методичні рекомендації

До проведення заняття

На тему

«Спадкові захворювання людини»

Львів–2010

Затверджено цикловою комісією природничо-професійних дисциплін. Протокол № 1 від 8 вересня 2009 р.

З. В. Гавриленко-Бойко. Методичні рекомендації

до проведення заняття на тему «Спадкові захворювання людини». —Львів, 2010. — 32 с.

Рецензент: канд. біол. наук, ст. наук. спів. Інституту акушерства, гінекології та спадкової педіатрії Сєднєва І. А.

Пояснювальна записка

З кожним роком в нашому суспільстві зростає інтерес до вивчення проблеми спадкових захворювань людини. Якщо декілька років тому ця тема вивчалась в курсі біології оглядово, як одне з багатьох питань до теми «Мутаційна мінливість», то вже декілька років поспіль спостерігається неприхований інтерес студентів до цієї проблеми. Проте з доступних для них джерел інформації, на жаль, отримати об’єктивну відповідь досить важко. Саме тому ця тема виділена в окреме заняття, щоб з допомогою викладача студенти довідались про найбільш типові для нашого суспільства спадкові захворювання людини і зрозуміли ризики та можливі шляхи виникнення таких захворювань.

Це заняття рекомендовано проводити наприкінці вивчення розділу «Спадковість і мінливість» у вигляді інформативної лекції, яка передбачає постійний діалог викладача зі студентами. Для кращої структуризації та розуміння обширного матеріалу, для його ілюстративності та переконливості розроблено мультимедійну презентацію. Але студенти не повинні пасивно сприймати цей матеріал. Для них заздалегідь запропоновано невеликі виступи у вигляді повідомлень. Окрім того, основний матеріал студенти занотовують в робочі зошити. Наприкінці заняття, якщо дозволяє час, передбачено для закріплення матеріалу розв’язати декілька генетичних задач. На наступному занятті за цією ж темою студентам можна запропонувати біологічний диктант.

Спадкові захворювання людини

План

1. Успадкування ознак, зчеплених з аутосомами:

a) успадкування аутосомно-домінантних ознак;

b) успадкування аутосомно-рецесивних ознак у людини.

2. Успадкування ознак людини, зчеплених зі статтю.

3. Генні і хромосомні мутації у людини.

4. Гетероплоїдія за статевими хромосомами.

5. Значення медичної генетики.

Насамперед, слід уточнити термін «спадкові захворюван­ня». Згідно сучасних поглядів медичної генетики до спадкових захворювань людини відносять хвороби, викликані мутаціями в структурних генах. У 1946 р. було розшифровано перше спад­кове захворювання людини, у 1952 р. друге, а в 1988 р. було вже відомо біля 4500 моногенних захворювань, в 1992 — 5710 (каталог В. Маккьюсіка), для 322 з них відомо локалізацію на хромосомах (5, 6% випадків). Теоретично ж можлива кількість спадкових захворювань людини значно більша і складає не менше 50–100 тис.

Більшість спадкових захворювань виникають внаслідок мутації генома в гаметах здорових батьків або при перших поділах зиготи. Патологічні зміни, що відбуваються в прена­тальному періоді розвитку організму, зумовлюють або загибель ембріона, або провокують захворювання вже у новонародженої дитини. За статистикою, близько 40% викиднів викликано хромосомним дисбалансом, близько 6% усіх мертвонароджених мають хромосомні зміни, на 1000 живонароджених немовлят 3–4 мають хромосомні хвороби.

Серед осіб до 21 року життя у 10, 6% виявляють вроджені дефекти. Часто такі діти та підлітки рано помирають, інші потребують спеціальної медичної допомоги та великих витрат на їх утримання. Щороку більше 5 млн. дітей у світі народжуються з великими вродженими вадами розвитку.

Всі спадкові хвороби можна розділити на декілька груп:

1. генні (точкові) перебудови;

2. перебудови всередині хромосоми;

3. хромосомні чи геномні.

Існує також класифікація за місцем локалізації спадккових змін у хромосомі: аутосомні (зчеплені з аутосомами) та розташовані на статевих хромосомах.

Успадкування ознак, зчеплених із аутосомами

Розглянемо деякі з них, що успадковуються за неповно-домінантним типом і зчеплені з аутосомами. Ген серповидноклітинної анемії S, який відповідає за синтез аномального гемоглобіну Нb S, приводить до утворення еритроцитів ненормальної серповидної форми. Цей ген особливо часто зустрічається в Середземномор’ї (в Греції), Центральній Африці, дещо рідше в інших частинах африканського континенту, в Південно-Східній Азії (в Індії).

Гемоглобінопатії виражаються в гемолізі — розпаді ано­мальних еритроцитів. При цьому спостерігаються кисневе голодування (особливо різко виражене під час зниження атмосферного тиску, наприклад, в літаку або при недостатньо умілому проведенні анестезії і т. п.), напади лихоманки, кольки типу жовчнокам’яних і інші симптоми, які можуть закінчитися смертю. Особливо важко ці захворювання протікають у гомозигот за даною ознакою (рис. 1 б).

а) нормальні еритроцити у нормальних гомозигот;

б) частково мутовані еритроцити у гетерозигот по гену Нb S;

в) серповидноклітинні еритроцити у мутантних гомозигот по гену Нb S.

Рис. 2. Структура молекули Нb S та нормального гемоглобіну.

Розповсюдження цього гемоглобінозу співпадає з роз­повсюдженням важкої форми тропічної малярії та її збудника —кров’яного споровика Plasmodium falciparum. Малярійні плаз­модії здатні розвиватися лише в нормальних еритроцитах. У серповидноклітинних еритроцитах гомозигот вони не розви­ваються зовсім, тому і гетерозиготи, що мають частково нормальні, частково серповидноклітинні еритроцити, або не хворіють, або хворіють у легкій формі.

Успадкування деяких, зчеплених з аутосомами ознак наве­дено в табл. 1, де зведені різні ознаки (аутосомно-домінантний і аутосомно-рецесивний типи успадкування).

Таблиця 1

Успадкування деяких ознак людини, зчеплених з аутосомами

Успадкування аутосомно-домінантних ознак у людини

Розглянемо симптоми деяких спадкових захворювань, що передаються по аутосомно-домінантному типу. Число таких хвороб перевищує 900.

Успадкування деяких ауто­сомно-домінантнихознак було описано ще в середині XVIII століття. Французький приро­додослідник П. Мопертюї (1689–1759) вперше науково описав успадкування аутосомно-домі­нантної ознаки у людини — полідактилії (від грец. полі —багато, дактилос — палець), вона зустрічається у людей негроїдної раси майже в 10 разів частіше, ніж у європеоїдів. Вперше це захворювання було описане в Америці, воно виражається в тому, що у людини на руках і ногах може бути від шести до дев’ять пальців.

Дуже поширений ген, що впливає на здатність язика скручуватися в трубочку, його рецесивна алель заважає такому скручуванню. З 200 людей у 119 спостерігаються фенотипічні прояви домінантного гена і у 81 людини — його рецесивний алель.

Спадковим домінантним захворюванням є білий локон над лобом і «шерстисте» волосся. Білий локон вперше був зареєстрований у п’яти поколінь однієї норвезької родини, яка нараховувала 130 чоловік: 64 чоловіка і 66 жінок мали коротке волосся, яке легко сіклося і тому не відростало, було кучеряве і пишне. Аналогічні випадки спостерігалися в Голандії, Америці й інших країнах серед людей європеоїдної раси

Астигматизм (описаний в кінці XVIII століття) виражається в порушенні рефракції ока, пов’язаної з різною заломлюючою силою частин рогівки і, ймовірно, кришталика. Люди, які страждають на астигматизм (близько 40–45% населення земної кулі), потребують оптичної корекції, тобто без окулярів не можуть бачити предмети в різних площинах.

Стійке порушення сутінкового зору — гемеролопія (куря­ча сліпота) — також відноситься до спадкових аутосомно-домінантних ознак. Цей ген викликає порушення зору при слабкому сутінковому освітленні внаслідок пігментного переродження сітківки.

Рис. 3. Портрети Карлоса ІІ та інфанти Маргарити: представників родини Габсбургів.

За домінантним типом передається ознака так званої габсбургської щелепи (вузька, виступаюча вперед нижня щелепа, відвисла нижня губа і напіввідкритий рот). Багато представників як чоловічої, так і жіночої статі з імператорського дому Габсбургів відрізнялися цією непривабливою ознакою.

За подібним типом успадковуються пато­логії будови кінцівок: аноніхія, арахнодактилія, брахідактилія, полідактилія та синдактилія.

Аноніхія характеризується недорозвиненням нігтів, яке супроводжується аномаліями кистей і дуже часто відсутністю одного-двох або більше пальців.

Арахнодактилія (синдром Марфана) — «павучі» пальці (від грец. арахна — павук): сильно видовжені не тільки пальці, але і всі кінцівки. Синдром Марфана виражається також в утворенні аневризма аорти, в розвитку грижі, сколіозу, вивиху кришталика, високому зрості, астенічній будові тіла. Єдина компенсація, яку отримали хворі на арахнодактилію — це постійні викиди адреналіна в кров, тому сердцебиття, тиск тримають організм напоготові до бою, люди практично все життя перебувають в збудженому стані, що перетворює їх у виняткових трудоголіків.

Відомо, що талановитий скрипаль Нікколо Паганіні теж мав цю хворобу, і тонкі довгі пальці дали йому перевагу рід час гри на скрипці.

Ахондропластична карликовість — загальне захворю­вання кісткової системи: порушення зростання хрящів труб­частих кісток, деформація основи черепа і носових кісток. Ця патологія приводить до утво­рення непропорційно коротких кінцівок при нормальних роз­мірах тулуба і голови. Опукле чоло і сідловидне перенісся доповнюють характерний вид такої людини. Зображення ахон­дропластичних карликів зустрі­чаються на деяких картинах відомих майстрів. Наприклад, у зібраннях Лувру є полотно іспанського художника Хусепе Рібера (1642) із зображенням такого хворого.

Нейрофіброматоз — хронічне захворювання, що харак­теризується множинним утворенням пухлин нервових стовбурів. Такі пухлини можуть локалізуватися в будь-яких органах і тканинах (у тому числі і в центральній нервовій системі), але частіше за все вони зустрічаються на шкірі, де мають вигляд пігментованих бородавок з надмірним заростанням волоссям. До симптомів захворювання відноситься також відставання фізичного і розумового розвитку. Прояв хвороби іноді виявляється вже при народженні дитини, але частіше — в ранньому дитячому віці і рідше — в юнацькому.