Занятие 2. Тема занятия: Методы клинической генетики. Цель занятия: 1. Знать

и дополнительные методы, используемые для уточнения или постановки наследственного заболевания.

Их диагностическую значимость.
2. Уметь пользоваться генеалогическим методом.
3. Научиться определять показания к использованию биохимического, молекулярно-генетического методов, кариотипирования.

клинико-генеалогический, близнецовый, популяционный, цитогенетический, биохимический и молекулярно-генетический.
клинико-генеалогический метод
Группы риска

в зависимости от вида возможной наследственной патологии.
Клинико-генеалогический метод, позволяет не только установить наследственное заболевание, но и выделить родственников пробанда, нуждающихся в проведении лечебно-профилактических мероприятий.
Данный метод позволяет начать проводить профилактические мероприятия, что особенно важно для лиц, еще не имеющих клинических проявлений болезни, но угрожаемых по наследуемому заболеванию. Например, при обнаружении основных факторов риска ишемической болезни сердца у родственников 1-11 степени родства пробанда с данной патологией; у лиц с высоким уровнем мочевой кислоты у членов семей, в которых есть больной подагрой, и т.д

болезням лиц может происходить и при профилактических осмотрах населения, при

популяционных исследованиях и, в результате тотального и селективного скрининга.
Однако, использование клинико-генеалогического метода позволяет решать эту задачу более эффективно. При этом целесообразно в зависимости от вида возможной наследственной патологии относить людей к определенным группам риска (по моногенным и хромосомным болезням, по заболеваниям с наследственной предрасположенностью).

хромосомными болезнями семья попадает в следующих случаях:
возраст матери больше 35

лет, при этом риск рождения ребенка с синдромом Дауна возрастает в несколько раз по сравнению с таковым у 20-летней матери;
в семье имеются дети с хромосомными болезнями;
у матери отягощенный акушерский и семейный анамнез (выкидыши, мертворождения, дети со множественными пороками развития и др.);
наличие у матери (отца) хромосомного мозаицизма или хромосомной аберрации, установленной ранее;
если родители подвергались воздействию мутагенных факторов.

патологии относятся индивиды если:
диагностировано наследственное заболевание у родителей, сибсов

или других родственников,
их родители и дети имеют доминантные заболевания с неполной пенетрантностью,
дочери больного отца при Х ‑ сцепленных заболеваниях.
Если гетерозиготный носитель вступает в брак, то следует определить гетерозиготность супруга и информировать семью о результатах расчета генетического риска.
Для человека, чье гетерозиготное состояние по тому или иному заболеванию установлено, чрезмерно важно не встретиться в браке с носителем подобного рецессивного гена, т.к. риск рождения у них больного ребенка составляет 25% как при первой, так и последующих беременностях.


 

болезнью;
2) если женщина родила двух или нескольких пораженных сыновей;
3) если

у женщины поражен брат (или братья), и, кроме того, она имеет пораженного сына или внука (от дочери);
4) если женщина имеет двух дочерей, причем у каждой из них родился пораженный сын (или сыновья).
Пути исследования:
- Клиническое изучение микросимптомов заболевания с выявлением аномалий развития.
- Использование нагрузочных тестов (прием фенилаланина выявляет повышение его содержания в крови - предположение о гетерозиготности по фенилкетонурии).
- Микроскопическое исследование клеток крови и тканей.
- Биологическое определение активности того или иного фермента, пострадавшего в результате мутации гена.

быть отнесены лица с учетом пола, величины наследственной отягощенности, которая

зависит от тяжести заболевания, степени родства с больными, числа больных в семье.
Формирование групп риска с помощью генеалогического метода позволяет эффективно проводить ранние лечебно-профилактические мероприятия для лиц, генетически предрасположенных к различным заболеваниям. Так, при наличии гипертонической болезни у одного из родителей необходимо контролировать уровень артериального давления у ребенка, рекомендовать щадящий режим. В этих семьях нужно пропагандировать здоровый образ жизни, ограниченное потребление поваренной соли. Если такие привычки прививаются с детства, то они могут оказать профилактический эффект.
Особое внимание должно уделяться семьям, предрасположенным к таким наследственным заболеваниям, как сахарный диабет, эпилепсия, шизофрения, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гипертоническая болезнь и др. Так, если один из родителей болен сахарным диабетом, то риск рождения ребенка с этой патологией равен 10%. Следовательно, существует реальная опасность развития данного заболевания. Такие семьи необходимо поставить на диспансерный учет, периодически проводить профилактические их осмотры с применением дополнительных методов исследования.

уточнения диагноза в ряде конкретных ситуаций, когда у больного и

его родственников выявляются:
известное моногенное заболевание:
болезни с наследственной предрасположенностью (сахарный диабет, гипертоническая болезнь, шизофрения и др.);
аналогичные заболевания или симптомы у нескольких членов семьи;
хронические прогрессирующие заболевания неясного происхождения, не поддающиеся обычной терапии. Это может указывать, например, на иммунодефицитные состояния, муковисцидоз и др.;
непереносимость некоторых пищевых продуктов (например, молока при галактоземии, белка злаков при целиакии);

сульфаниламидами может быть вызван генетически обусловленной недостаточностью глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФДГ);
различные аллергические

заболевания в семье (например, аллергозы встречаются при некоторых нарушениях обмена веществ);
кровное родство родителей больного ребенка;
отягощенный акушерский анамнез (бесплодие, выкидыши, мертворождения, ранняя детская смертность, воздействие вредных факторов в период беременности);
врожденные пороки развития, особенно множественные.

диагностики наследственных болезней. Суть этого метода состоит в составлении генеалогического

древа и проведении генеалогического анализа. Основным медицинским документом, в котором фиксируются все данные обследования является генетическая карта, которая включает в себя несколько разделов:
1) общие сведения о пробанде,
2) жалобы,
3) анамнез: anamnesis morbi и anamnesis vitae (включает описание: протекания беременности, развития, начиная с первых лет жизни),
4) описание фенотипа – составление «Карты фенотипа»,
5) сбор генеалогичекой информации,
6) составление и анализ родословной

и дизиготных близнецов, воспитывающихся в одинаковых или различных условиях окружающей

среды.
С помощью близнецового метода удалось доказывать значение генетической предрасположенности ко многим широко распространенным заболеваниям. Результатом сравнения двух групп близнецов является расчет процента идентичности или конкордантности различных признаков или болезней, проявляющихся у каждого из пары близнецов. Количественной оценкой доли наследственной обусловленности признака является коэффициент наследуемости (H), рассчитываемый по следующей формуле, предложенной
Хольцингером:
Н = (КМБ – КДБ)/(100- КДБ),
где КМБ и КДБ – выраженная в процентах конкордантность признака для моно- и дизиготных близнецов соответственно. Если Н>70%, решающая роль в проявлении признака принадлежит наследственным факторам. При H<30% – средовые факторы являются основными в формировании признака.

пары вероятность заболевания второго (конкордантность пары) в группах моно и

дизиготных близнецов практически одинаковая: 98% и 94% и 97% и 93%, соответственно. Преобладающая роль инфекционного фактора в данном случае очевидна. При туберкулезе вероятность заболевания второго близнеца в монозиготной паре почти в 3 раза больше, чем в дизиготной – 67% и 23 %. То есть при идентичном генотипе сходная реакция на туберкулезную инфекцию наступает чаще, чем при разных генотипх. Этот факт показывает значительную роль наследственной предрасположенности ребенка к туберкулезу, что в настоящее время очень важно иметь в виду в связи с данными об увеличении распространенности туберкулеза.

в различных популяциях, а также факторов, влияющих на их динамику.

Генетическое изучение популяций человека проводится с учетом географических и климатических условий, демографических характеристик популяции (численность, рождаемость, смертность, возрастная и социальная структура), национальный состав, религиозная принадлежность, образ жизни, особенности питания, наличие вредных привычек и др. Наследственные заболевания в разных популяциях, этнических группах и расах встречаются с разными частотами, и это обусловлено различиями в частотах и спектрах мутаций.
Важными практическими задачами данного метода являются анализ спектров и частот распределения в отдельных популяциях мутантных аллелей, ассоциированных с определенными наследственными заболеваниями, и выявление среди них мажорных мутаций.

у отдельных индивидуумов. Для проведения исследования достаточно получить образец периферической

крови пациента объемом 1-2 мл. Анализ кариотипа проводят в три этапа: культивирование лимфоцитов крови, окраска препарата и его микроскопический анализ. Большой эффективностью обладают методы компьютерного анализа хромосом. Внедрение молекулярных технологий в сочетании с использованием флюоресцентных окрасок резко увеличивает разрешающую способность цитогенетического анализа. При этом отдельные сегменты хромосом могут быть окрашены в разные цвета, а кариотипы в целом выглядят как фантастические удивительно красочные картины. Разработаны также методы окрашивания хромосом в клетках, находящихся в состоянии покоя, когда хромосомы максимально растянуты. С их помощью могут быть идентифицированы сегменты хромосом размером около 50 килобаз.

трех и более систем); наиболее постоянные нарушения - пороки развития

головного мозга, опорно-двигательной системы, сердца и мочеполовой системы;
2) умственная отсталость в сочетании с нарушениями физического развития, дисплазиями, гипогенитализмом;
3) стойкое первичное бесплодие у мужчин и у женщин при исключении гинекологической и урологической патологии;
4) привычное невынашивание беременности, особенно на ранних стадиях;
5) нарушение полового развития (гипогонадизм, половые инверсии);
6) небольшая масса ребенка, рожденного при доношенной беременности.

основаны на анализе различных классов органических и неорганических соединений, дефектных

при разных наследственных заболеваниях, в первую очередь, при наследственных болезнях обмена. Биохимические нарушения, как правило, предшествуют появлению клинических симптомов заболевания и являются по сравнению с ними более константными. Предметом биохимической диагностики могут быть белки, аминокислоты, углеводы, липиды, ионы металлов и др., а также их метаболиты. В некоторых случаях они позволяют выявлять гетерозиготных носителей мутаций.
Ключевая роль в патогенезе любого моногенного заболевания принадлежит первичному биохимическому дефекту – тому белку, который кодируется мутантным геном. Не менее важна роль биохимических методов при диагностике вторичных нарушений. Например, первичным биохимическим дефектом при мышечной дистрофии Дюшенна/Беккера является недостаточность дистрофина – белка, соединяющего цитоскелет мышечной клетки с внеклеточным матриксом. В результате этого нарушения в крови больных повышается уровень одного из мышечных ферментов креатинфосфокиназы, как в начале заболевания, так и в его развернутой стадии. Более того, содержание этого фермента повышено у 30% гетерозиготных носительниц мутации.

тестам, использующим методы флуориметрии, спектрофотометрии, хромотографии, электрофореза, масс-спектрометрии.
В некоторых

случаях иммунологические методы анализа белков оказываются более эффективными по сравнению с биохимическими. Среди них следует упомянуть иммуногистохимический метод, позволяющий проводить анализ белков и определять их локализацию в специализированных клетках и тканях организма. Иммунологические методы применяют при обследовании больных с иммунодефицитными состояниями (агаммаглобулинемия, атаксия-телеангиэктазия-синдром Луи-Бар и др.), при подозрении на антигенную несовместимость крови матери и плода, при установлении отцовства.
Микробиологические методы используются для анализа присутствия в биологическом образце определенных веществ – аминокислот, сахаров и др., необходимых для роста определенных штаммов микроорганизмов. Этот метод лежит в основе известного теста Гатри, применяемого при диагностике фенилкетонурии, гистидинемии, галактоземии и лейциноза.

развития - аномальный рост и строение волос или ногтей; неправильный

рост с искривлением костей туловища и конечностей, чрезмерное отло-жение жира, гипотрофия или кахексия, тугоподвижность или разболтанность суставов;
3) плохое зрение или полная слепота, тугоухость или глухота;
4) судороги, мышечная гипотония, гипер- и гипопигментация, фото-чувствительность, желтуха;
5) непереносимость отдельных пищевых продуктов и лекарственных препаратов, нарушение пищеварения, частая рвота, диарея, жидкий стул, гепато- и спленомегалия;
6) почечно-каменная болезнь, холестаз;
7) гемолитические анемии и др. состояния.

молекул ДНК. Молекулярная диагностика является наиболее объективным методом верификации наследственных

заболеваний. В тех случаях, когда мутации не удается обнаружить, решающее заключение при постановке диагноза сохраняется за клиницистом. Внедрению молекулярно-генетической методологии в клиническую практику способствовала разработка метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) или специфической амплификации ДНК. Его суть заключается в избирательном копировании in vitro небольшого фрагмента гена, в котором предположительно может быть локализована мутация, с использованием в качестве матрицы геномной ДНК обследуемого. Небольшие размеры копируемого (или амплифицируемого) фрагмента гена в сочетании с их огромным числом позволяют в дальнейшем использовать очень простые методы для анализа этого участка ДНК, выявления его особенностей у обследуемого пациента. Главными из этих методов являются электрофорез амплифицированной ДНК, ее окрашивание, разрезание специфическими ферментами – рестриктазами, и определение нуклеотидной последовательности этого фрагмента - секвенирование. ПЦР лежит в основе ДНК-диагностики любых наследственных заболеваний