Наследственные Болезни

Ген - отрезок молекулы ДНК, построенной из трёх компонентов: сахара (дезоксирибозы), фосфатных групп и азотистых оснований (цитозина, тимина, аденина, гуанина). Элементарная единица ДНК - нуклеотид, в его состав входит одна молекула дезоксирибозы, одна фосфатная группа и одно азотистое основание. Нуклеотиды соединены между собой и образуют полинуклеотидную цепь. Две полинуклеотидных цепи, спирально закрученные одна относительно другой, формируют молекулу ДНК.

ДНК кодирует строение многообразных белков, определяющих все признаки организма. Генетический код триплетен, т.е. каждую аминокислоту кодирует строго определённая тройка нуклеотидов. ДНК расположена в ядре клеток, а синтез белка происходит в её цитоплазме. Вначале происходит переписывание информации о структуре белка, записанной в виде кодонов ДНК, на молекулу информационной, или матричной РНК. Этот процесс называют транскрипцией. Для того чтобы произошло считывание последовательности нуклеотидов определённого гена на матричную РНК, необходимо присоединение РНК-полимеразы к участку ДНК, называемому промотором. РНК-полимераза разрывает фосфорные связи между нуклеотидами ДНК в области соответствующего гена и делает цепи ДНК доступными для считывания. Присоединению РНК-полимеразы к промоторной области генов способствуют транскрипционные факторы - энхансеры, ускоряющие процесс транскрипции. Процесс транскрипции регулируют также замедляющие её сайленсеры. После окончания транскрипции матричной РНК происходит её созревание (процессинг), при этом из первичной молекулы РНК происходит вырезание участков с некодирующими последовательностями (интронов). Кодирующие участки гена, называемые экзонами, соединены с помощью специальных ферментов. Последовательность кодонов матричной РНК кодирует последовательность аминокислот в белке, создаваемом на её основе.

Набор хромосом каждого индивидуума - кариотип. В ядре каждой соматической клетки организма человека - 46 хромосом, из них 22 пары аутосомных хромосом и пара половых хромосом. Таким образом, набор хромосом в соматических клетках - диплоидный. В половых клетках - гаплоидный набор, т.е. 23 хромосомы.

Процесс деления соматических клеток - митоз. В митозе выделяют стадии профазы, прометафазы, метафазы, анафазы и телофазы. Соматические клетки в течение всей жизни человека сохраняют диплоидный набор хромосом.

Процесс деления ядер зародышевых клеток при превращении их в гаметы - мейоз. Мейоз включает два деления клеток. При первом мейотическом делении число хромосом в клетках уменьшается в два раза. В результате второго мейотического деления возникают сперматозоиды и яйцеклетки.

Изменения в структуре генов и хромосом - мутации. Изменения числа и структуры хромосом - хромосомные мутации, изменения в структуре гена - генные мутации. Мутации могут возникать вследствие случайных ошибок при делении клеток (спонтанные мутации) или под действием физических и химических факторов (индуцированные мутации).

• Хромосомные мутации бывают численными и структурными. Различают анэуплоидии (утрату или появление дополнительной одной или нескольких хромосом) и полиплоидии (увеличение числа гаплоидных наборов хромосом). Такие изменения называют также геномными мутациями. Среди структурных хромосомных мутаций выделяют транслокации, инверсии, кольцевидные хромосомы и изохромосомы; такие мутации могут быть сбалансированными и несбалансированными.

• Генные мутации классифицируют в зависимости от характера изменения последовательности нуклеотидов (делеции, инсерции, замена нуклеотидов). В зависимости от влияния нарушения на биосинтез белка выделяют миссенс-, нонсенс-мутации, сдвиг рамки считывания и другие виды генных мутаций. Наибольшее клиническое значение имеют мутации, возникающие в кодирующих последовательностях - экзонах. Однако известны мутации в интронах при ряде наследственных болезней. Например, муковисцидоз может быть обусловлен мутациями в экзонах, сайтах сплайсинга, интронах.

Выше рассмотрены вопросы наследования генов и хромосом в семьях. Однако индивидуумы - часть более крупных сообществ, поведение генов в них подчинено определённым законам. Единица эволюционного процесса - популяция.

Популяция - изолированная группа одного вида, связанная общностью территории и происхождения. Совокупность генов популяции - генофонд. Составляющие популяцию особи гетерозиготны по большинству признаков. Таким образом, популяция - совокупность генотипов, различных по многим локусам. Большинство локусов имеют множественные аллели.

Популяционная генетика изучает поведение генов в популяции: частоты разных генов, причины их постоянства или изменения. Медицинская популяционная генетика изучает популяционное поведение генов наследственных болезней.

Важнейшая характеристика популяции - показатели частот аллелей и генотипов составляющих её особей. Их позволяет рассчитать основной закон популяционной генетики - закон Харди-Вайнберга. Он гласит, что при случайном скрещивании и отсутствии внешних факторов частота аллелей в популяции постоянна. Равновесие генных частот в популяции может быть нарушено при действии ряда факторов: инбридинга, дрейфа генов, миграционного процесса, мутаций и естественного отбора. На популяцию человека постоянно действуют все перечисленные факторы, они могут нарушать равновесие генных частот. Обычно действие факторов взаимно уравновешено.

Наследственные болезни -болезни, вызванные мутациями. Этиологические факторы наследственных болезней - геномные, хромосомные и генные мутации. Проявление патологического действия мутации практически не зависит от окружающей среды.

Болезни с наследственной предрасположенностью, или мультифакториальные - заболевания, в равной степени связанные как с мутациями, так и с факторами внешней среды. К таким заболеваниям относят сахарный диабет, бронхиальную астму, подагру, атеросклероз и другие заболевания.

Ненаследственные заболевания - инфекционные болезни, ожоги, травмы. Однако и при этих заболеваниях выраженность клинических проявлений, осложнений, регенерация зависят в какой-то мере от генетической конституции организма.

Врождённые заболевания существуют уже при рождении ребёнка, но лишь около половины из них - наследственные. Часть наследственных заболеваний проявляется в детском возрасте, другие - в зрелом и даже пожилом. Таким образом, термины "наследственные болезни" и "врождённые болезни" не идентичны. Кроме наследственных, врождённые болезни могут быть вызваны ненаследственными причинами (действием внешних факторов, вызывающих пороки развития, врождёнными инфекциями).

Термин "семейные болезни" - также не синоним понятия "наследственные болезни". Этот термин говорит лишь о том, что заболевание диагностируют среди членов одной семьи. Семейная болезнь может быть наследственной или обусловленной влиянием на членов семьи одинаковых вредных факторов (неправильное питание, сырая или плохо освещённая квартира, одна и та же вредная профессия).