Что вы знаете о своей наследственности?
Шрифт:
Экспрессивностью и пенетрантностью генов можно объяснить передачу по наследству аутосомно-доминантных генов, вызывающих у части обладателей их тяжелейшие заболевания (см. рис. 17, 18).
Рис. 17. Доминантная карликовость у человека (ахондроплазия).
Рис. 18. Проявление доминантной мутации микроцефалии, связанной со слабоумием.
М. В. Волковым и Е. М. Меерсон в 1973 году описано наследование тяжелого аутосомно-доминантного заболевания — несовершенный остеогенез — в одной семье. Болезнь проявилась у ребенка. Его родители не были поражены таким заболеванием. Однако после детального рентгеновского обследования родственников (выделено восклицательным знаком) стало ясно, что летальный ген, обусловливающий
Рис. 19. Родословная больного с несовершенным остеогенезом.
Аутосомно-рецессивные заболевания
При аутосомно-рецессивных заболеваниях у здоровых родителей некоторые дети оказываются больными. Это связано с тем, что оба родителя являются носителями аномального аутосомно-рецессивного гена. Обычно этот ген обозначается буквой «а». С учетом последнего генотип больного по данному гену можно записать как аа, а его родителей (каждого) — как Аа:
Как видно из схемы, в потомстве двух гетерозигот могут быть как здоровые, так и больные дети. Среди здоровых также встречаются гетерозиготы. Чаще всего в семье бывает два ребенка. Семьи с двумя детьми от родителей-гетерозигот можно разделить на три группы: 1 — нет больных детей (такие случаи редки); 2 — болен один ребенок; 3 — больны оба ребенка.
Однако у родителей-гетерозигот, так же как и у всех, могут рождаться близнецы. Если последние однояйцевые, то оба будут либо больными (гомозиготы), либо здоровыми (гетерозиготы или не имеющие вообще аномального гена). В случае же разнояйцевых близнецов один из них может быть здоровым, а другой — больным.
Таблица 8. Частота встречаемости фенилкетонурии и галактоземии среди новорожденных в разных странах
| Страна | Число обследованных новорожденных | Частота встречаемости фенилкетонурии |
|---|---|---|
| Польша | 894 891 | 1 : 7 782 |
| Чехословакия | 132 392 | 1 : 6 618 |
| Австрия | 666 383 | 1 : 12 340 |
| Швейцария | 699 089 | 1 : 16 644 |
| Франция | 1 882 734 | 1 : 13 715 |
| ФРГ | 359 875 | 1 : 10 935 |
| Дания | 285 535 | 1 : 11 898 |
| Швеция | 907 746 | 1 : 43 226 |
| Финляндия | 71 111 | 1 : 71 111 |
| Англия | 112 362 | 1 : 10 215 |
| Ирландия | ||
| западные области | 825 935 | 1 : 5 343 |
| восточные // | 206 011 | 1 : 7 924 |
| США | 1408 425 | 1 : 13 630 |
| Канада | 277 769 | 1 : 39 681 |
| Новая Зеландия | 381 536 | 1 : 18 168 |
| Австралия | 353 458 | 1 : 9 818 |
| Япония | 210 851 | 1 : 210 851 |
| Израиль | ||
| евреи ашкенази | 180 000 | 1 : 180 000 |
| другие евреи, арабы | 320 000 | 1 : 8 648 |
| Страна | Число обследованных новорожденных | Частота встречаемости галактоземии |
| Польша | 307 947 | 1 : 12 317 |
| Чехословакия | 132 392 | 1 : 44 130 |
| Австрия | 664 966 | 1 : 39 116 |
| Швейцария | 520 456 | 1 : 65 057 |
| Бельгия | 106 511 | 1 : 10 651 |
| ФРГ | ||
| северные области | 119 024 | 1 : 29 756 |
| западные // | 300 355 | 1 : 42 883 |
| Швеция | 907 746 | 1 : 49 000 |
| Ирландия | 144 842 | 1 : 482 188 |
| США | 732 911 | 1 : 104 701 |
| Канада | 148 872 | 1 : 148 872 |
| Новая Зеландия | 292 626 | 1 : 32 514 |
По внешнему виду нельзя отличить гетерозиготу по аутосомно-рецессивному гену от нормального индивида, Однако на биохимическом уровне летальный ген будучи в гетерозиготном состоянии проявляет свое действие. Если у гомозигот (аа) аутосомно-рецессивный ген обусловливает полное отсутствие активности какого-либо фермента и у индивида с таким генотипом диагностируется наследственное заболевание, то у гетерозигот (Аа) активность этого фермента не достигает 100 % (как у нормальных индивидов (Аа)), однако и наследственное заболевание у них не диагностируется. При тщательном клиническом обследовании у гетерозигот можно обнаружить небольшие отклонения от нормы.
Описано много наследственных болезней с аутосомно-рецессивным характером (типом) наследования, однако далеко не для всех из них известно место дефекта в цепи химических превращений, протекающих в клетке.
Среди аутосомно-рецессивных заболеваний самыми распространенными являются фенилкетонурия, галактоземия, цистинурия, гистидинемия, болезнь Тей-Сакса, мукополисахаридозы, муковисцидоз и др. Наиболее хорошо изучены фенилкетонурия (фенилпиро-виноградная олигофрения) и галактоземия (табл. 8).
Впервые фенилкетонурия описана в 1934 году ученым-генетиком Феллингом. Эта болезнь характеризуется тяжелыми поражениями нервной системы и выражается в умственной отсталости. По данным разных авторов, во всех странах мира до 3 % населения являются умственно неполноценными. Известно несколько сот наследственных болезней, сопровождающихся умственной отсталостью или ведущих к ней. Особенность фенилкетонурии в том, что она проявляется на первом году жизни ребенка и медленно прогрессирует. Без рано начатого лечения это заболевание делает ребенка инвалидом на всю жизнь, так как вызывает отравление клеток мозга (интоксикация мозга). Раннее выявление фенилкетонурии возможно только методом массового скринирования (обследования) новорожденных.
В нашей стране массовый скрининг новорожденных проводился впервые в 1975 году К. Д. Краснопольской в Москве и Ленинграде. Для фенилкетонурии известно, что аминокислота фенилаланин, поступающая в организм с молоком матери или детским питанием, не превращается в тирозин (следующую аминокислоту в цепи аминокислотного обмена) из-за недостаточной активности фермента фенилаланингидроксилазы (всего от 0 до 5 % активности нормы) (рис. 20). Частота, встречаемости фенилкетонурии оказалась высокой — 1 : 10 000 новорожденных, хотя в относительных цифрах и уступала таковой ряда стран (см. табл. 8).
Не останавливаясь более подробно на этом заболевании, отметим, лишь, что вскармливанием детей на специальной диете можно предотвратить интоксикацию мозга и последующую инвалидность и вырастить нормального гражданина общества. Очень важно, чтобы лечение было начато в первые два месяца жизни (и чем раньше, тем лучше). Только в этом случае оно будет эффективным. С чем это связано? М. Д. Армстронг и другие ученые-генетики показали, что у детей, больных фенилкетонурией, количество фенилаланина в крови изменяется с возрастом — а именно: у Детей до трех лет его примерно в 2 раза выше, чем у детей более старшего возраста. Выделение же фенилпировиноградной кислоты, отравляющей мозг, прямо коррелирует о количеством фенилаланина. Иными словами, в период наибольшего насыщения крови фенилаланином (в возрасте двух-трех лет) происходит наибольшая интоксикация мозга, и именно в этом возрасте ребенок наиболее остро нуждается в лечении.
«Лечение» фенилкетонурии начало проводиться в ряде стран с 1957—1958 годов. К настоящему времени из этих леченых детей выросли уже женихи и невесты. Однако слово «лечение» взято в кавычки не случайно, потому что дефект гена не исчез, не исправлен, он остался, но больному создана такая пищевая среда, что гену нет возможности проявиться, реализоваться, то есть, как говорят генетики, выйти на фенотип.
Рис. 20. Локализация генетического блока при фенилкетонурии. а, б — путь метаболизма фенилаланина соответственно у больных и здоровых.