Роль наследственности в патологии

У многих народов издавна запрещены браки между близкими родственниками, так как потомство может рождаться неполноценным, а иногда даже нежизнеспособным. Однако лишь в наше время благодаря развитию генетики сущность болезней, передающихся по наследству, стала намного яснее.

У человека, как у всех высших животных, по наследству передаются не только внешние признаки (цвет глаз, волос, форма лица, носа, телосложение и др.), но и тип высшей нервной деятельности. Данные современной генетики показывают, что если изменить условия, в которых развивается организм, то может измениться и ряд его свойств. В первую очередь это относится к особенностям обмена веществ вследствие изменившихся условий окружающей среды. При этом некоторые приобретенные свойства организма могут передаваться по наследству. Способность передавать положительные приобретенные свойства организма по наследству из поколения в поколение используют, например, для выведения новых сортов растений, домашнего скота.

Вопрос о механизмах передачи наследственных признаков очень сложный. Знания в этой области углубляются по мере развития науки. Наиболее признанной является хромосомная теория наследственности.

В курсе биологии учащиеся изучали закономерность деления клеток. В каждом организме при митозе постоянно образуется одинаковое количество хромосом (рис. 1). Так, в клетках тканей человека их число равно 46, голубя-16, лягушки - 24 и т. д. В зрелых половых клетках хромосом вдвое меньше. Но при слиянии двух зрелых половых клеток образуется нормальное количество хромосом, характерное для данного вида животного. При оплодотворении сливаются мужская и женская половые клетки. Вслед за этим начинается непрерывное размножение оплодотворенной половой клетки, которое заканчивается формированием организма.

В настоящее время общая структура хромосом изучена. Они состоят из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и белка гистона. Участки хромосом, ответственные за передачу определенных наследственных признаков, названы генами. Они образованы из ДНК. Гистоны контролируют активность генов. За создание модели структуры генетического материала ученым Дж. Уотсону и Ф. Крику в 1962 г. была присуждена Нобелевская премия. На генах, как на матрицах, происходит синтез рибонуклеиновой кислоты (РНК). РНК несет информационную функцию - из ядра она переходит в цитоплазму клетки и обеспечивает в дальнейшем синтез белка. В клетках имеется большое количество ферментов. Ферменты также имеют белковую структуру. Каждый ген через информационную РНК контролирует синтез одного фермента и через этот фермент влияет на функцию клетки. Следовательно, в синтезе белка и передаче наследственных признаков принимает участие система ДНК - РНК-фермент.

Пока трудно определить, какой ген несет ответственность за передачу определенного признака, хотя и в этом отношении исследователями сделан большой шаг вперед. В настоящее время, например, известно, что если в наборе генов происходит мутация (изменение структуры гена), то изменяется соответствующий фермент, и отдельные свойства потомства. Это проверено в опытах по выращиванию одного из быстро размножающихся видов плесени. Известно, что у людей мутации некоторых генов нарушают определенные этапы обмена веществ, что может вызвать тяжелые расстройства здоровья. Также известно, что нарушения структуры хромосом соответствуют определенным врожденным дефектам развития. Установлено, что даже небольшие дозы рентгеновского облучения вызывают появление аномалий в хромосомах эмбриональных клеток человека.

В опытах на животных показано значение ионизирующей радиации в изменении наследственных свойств, в появлении патологической наследственности. Этим объясняются увеличение числа детей, родившихся с уродствами, рост заболеваемости лейкозами людей, подвергшихся действию ионизирующей радиации, в частности жителей японских городов Хиросимы и Нагасаки после атомной бомбардировки. Экспериментально разработаны методы воздействия на те или иные хромосомы растений и животных, позволяющие менять наследственные признаки.

Патологическая наследственность. В последние годы в официальную номенклатуру болезней введены наследственные и хромосомные болезни. Теперь изучены закономерности передачи по наследству многих аномалий развития и предрасположений к болезням. Причины болезней связаны чаще всего с возникновением патологических мутаций. Под влиянием воздействий, получивших название мутагенов, изменяется структура гена (генная мутация), а затем измененный ген передается по наследству и при определенных условиях болезнь проявляется у потомства. Мутации могут происходить и на уровне всего хромосомного комплекса; при этом может изменяться число хромосом (хромосомная мутация). Эту группу наследственных изменений относят к хромосомным болезням.

Передача наследственных признаков, возникающих в результате генных мутаций, может осуществляться по различным типам, в том числе может быть связана с половыми хромосомами.

Наследование признаков может быть доминантным и рецессивным. Доминантным называют такое наследование, при котором ген обязательно проявляет свои свойства и формирует соответствующий патологический признак.

По доминантному типу наследуются синдактилия (сращение пальцев рук), полидактилия (увеличение числа пальцев), ахондроплазия (голова и туловище развиты нормально, а руки и ноги укорочены вследствие нарушения роста эпифизарных хрящей трубчатых костей). К этой же группе заболеваний относятся множественный нейрофиброматоз (болезнь Реклингхаузена), врожденная атрофия слухового нерва и некоторые другие редко встречающиеся болезни.

Рецессивным называют такое наследование, при котором ген, определяющий формирование какого-либо признака, не проявляется в присутствии другого гена, имеющего аналогичное расположение в парной хромосоме (аллель). Может существовать скрытое носительство му-тантного гена. Заболевание может возникнуть у потомства от брака, когда оба родителя являются носителями такого гена. Особое значение в этом отношении имеют браки между близкими родственниками.

К аномалиям, передающимся по рецессивному признаку, относятся заячья губа (расщелина верхней губы) и волчья пасть (расщелина неба), микроцефалия (недоразвитие полушарий головного мозга с уменьшением размера черепа при нормальном развитии других частей тела), ихтиоз (образование на коже грубых очагов ороговения - "рыбья чешуя"). По рецессивному типу наследуются и некоторые дефекты белкового обмена.

Некоторые рецессивные наследственные болезни вызваны патологическими генами, "сцепленными с полом", т. е. с половыми хромосомами. В настоящее время известно около 60 таких заболеваний. Наиболее распространенными из них являются гемофилия и дальтонизм.

Гемофилия проявляется как недостаточное свертывание крови. Встречается она только у мужчин. Ген, обусловливающий возникновение гемофилии, находится в Х-хромосоме. В связи с этим передача по наследству возможна только через женщин. Если у женщины имеется Х-хромосома с геном гемофилии, то у сыновей в 50% случаев проявляется гемофилия, у дочерей гемофилия не проявляется, но 50% из них становятся носителями этого гена. При браке мужчины, больного гемофилией, с женщиной - носителем гена гемофилии (родственные браки) дети нежизнеспособны.

Дальтонизм - нарушение цветового зрения (чаще всего неспособность различать красный и зеленый цвета) наследуется подобным же образом, что и гемофилия, т. е. сцеплено с полом. К этой же группе наследственной патологии относят врожденную глухонемоту, некоторые нервные и психические заболевания или предрасположение к ним.

Развитию наследственной патологии способствуют родственные браки. Так, например, в небольших изолятах (районы, изолированные от основного населения страны) в Японии частота родственных браков доходит до 28%. В одном из таких небольших изолятов (Шиба-Мура) обнаружен 21 больной с умственной отсталостью и 35 - с различными уродствами. Подобное повышение числа наследственных заболеваний и уродств выявлено и в других изолятах Японии, а также в Индии, Швейцарии, на юге Франции, в горных районах Средней Азии, в труднодоступных районах Сибири и др.

Хромосомные болезни выделяют в специальную группу. Они могут возникать в результате изменения числа хромосом. При созревании незрелых половых клеток- гамет гомологичные хромосомы должны расходиться в разные клетки. При нерасхождении одной из пар хромосом в яйцеклетку может попасть добавочная хромосома или, наоборот, отмечаться недостаток хромосом. Организмы, развивающиеся при слиянии таких гамет- зигот, будут содержать нарушенный набор хромосом во всех клетках организма. Отсутствие Х-хромосомы в зиготе (0) вызывает гибель плода. При кариотипах XXY, X0 и XXX плод жизнеспособен, но развитие организма протекает с различными отклонениями от нормы. Это редкие, встречающиеся у потомства пожилых матерей формы патологии. Они изучены в последние годы кариологическими методами (исследование хромосомного набора в клетках).

Нарушение хромосомного комплекса может касаться не только половых хромосом, но и каждой из аутосом. Так, при болезни Дауна наблюдается нерасхождение 21-й пары хромосом (трисомия). В клетках тела этих больных имеется не 46, а 47 хромосом. Болезнь Дауна характеризуется малыми размерами черепа, плоским затылком, отсталостью в росте, задержкой умственного развития.

Знание закономерностей возникновения наследственных болезней необходимо с целью их профилактики. Так, возникновение ряда наследственных нарушений обмена белков можно предупредить с помощью специальной диеты. Например, исключение из диеты галактозы предупреждает развитие галактоземии. При помощи ряда биохимических методик в настоящее время удается выявить носителей гетерозигот некоторых наследственных болезней, а следовательно, помочь семьям, в которых встречались такие заболевания, предупредить их возникновение у потомства.

Врожденные болезни-одна из форм патологии. Известно много случаев, когда человек рождается уже больным. В утробе матери у плода могут возникать различные болезни вследствие неправильного развития плодного яйца, обусловленного, например, хроническим отравлением какими-либо ядовитыми продуктами, доставляемыми плоду кровью матери (например, алкоголь). К таким болезням относятся врожденные пороки сердца, косолапость, многие уродства.

В процессе беременности возможно заражение плода. У матери, больной сифилисом, может родиться больной ребенок. Такие случаи нельзя расценивать как передачу болезни по наследству. Большинство возбудителей инфекционных болезней не проникает через плаценту, но некоторые все же обладают такой способностью, например возбудитель сифилиса и некоторые вирусы. Заражение сифилисом может произойти внутриутробно, так как возбудитель сифилиса поражает плаценту и проникает через нее в кровоток плода. Это внутриутробное заражение приводит к врожденному заболеванию. Следствием внутриутробного заболевания краснухой бывает врожденная глухота.

Врожденные болезни могут проявляться сразу после рождения, но иногда имеют длительный скрытый период и возникают спустя некоторое время, даже через несколько лет. Так, например, врожденный сифилис может развиваться в утробе матери и ребенок рождается с проявлением этой болезни (ранний врожденный сифилис), однако заболевание может проявиться спустя много лет (поздний врожденный сифилис).

Неправильно расценивать как наследственные или врожденные те болезни, которые появляются у ребенка вскоре после рождения, даже если такое заболевание было у родителей. Так, например, у родителей, больных туберкулезом, дети нередко заболевают им вскоре после рождения вследствие заражения в первые дни жизни.