Головна ⇒ 📌Довідник з біології ⇒ Генеалогічний метод вивчення спадковості людини – Методи вивчення спадковості людини

Генеалогічний метод вивчення спадковості людини – Методи вивчення спадковості людини

МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ

Розділ 1

БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

1.3. Онтогенетичний рівень організації життя

1.3.2. Основи генетики людини

1.3.2.17. Методи вивчення спадковості людини

Сучасна клінічна медицина вже не може обійтися без генетичних методів. Для вивчення спадкових ознак у людини використовують різні біохімічні, морфологічні, імунологічні, електрофізіологічні методи. Лабораторно-генетичні методи діагностики завдяки прогресу генетичних технологій можуть бути виконані на малій кількості матеріалу, який можна

пересилати поштою (декілька крапель крові на фільтрувальному папері, або навіть на одній клітині, взятій на ранній стадії розвитку (Н. П. Бочков, 1999) (рис. 1.118).

Рис. 1.118. М. П. Бочков (нар. у 1931 р.)

У вирішенні генетичних завдань використовують такі методи: генеалогічний, близнюковий, цитогенетичний, гібридизації соматичних клітин, молекулярно-генетичні, біохімічні, методи дерматогліфіки і пальмоскопії, популяційно-статистичний, секвенування геному та ін.

Генеалогічний метод вивчення спадковості людини

Основний метод генетичного аналізу в людини полягає у складанні і вивченні

родоводу.

Генеалогія – це родовід. Генеалогічний метод – метод родоводів, коли простежується ознака (хвороба) в родині з указанням родинних зв’язків між членами родоводу. В його основу покладено ретельне обстеження членів родини, складання й аналіз родоводів.

Це найбільш універсальний метод вивчення спадковості людини. Він і використовується завжди лри підозрі на спадкову патологію, дозволяє встановити у більшості пацієнтів:

– спадковий характер ознаки;

– тип успадкування і пенетрантність алеля;

– характер зчеплення генів і здійснювати картування хромосом;

– інтенсивність мутаційного процесу;

– розшифрування механізмів взаємодії генів.

Цей метод застосовують при медико-генетичному консультуванні.

Суть генеалогічного методу полягає у встановленні родинних зв’язків, простеженні ознак або хвороби серед близьких і далеких, прямих і непрямих родичів.

Він складається із двох етапів: складання родоводу і генеалогічного аналізу. Вивчення успадкування ознаки або захворювання в певній сім’ї розпочинається з суб’єкта, який має цю ознаку або захворювання.

Особина, яка першою попадає в поле зору генетика, називається пробандом. Це переважно хворий або носій дослідної ознаки. Діти однієї батьківської пари називаються сибсами пробанда (брати – сестри). Потім переходять до його батьків, далі до братів і сестер батьків і їх дітей, потім до дідусів і бабусь і т. д. Складаючи родовід, роблять короткі нотатки про кожного з членів сім’ї, його родинні зв’язки з пробандом. Схема родоводу (рис. 1.119) супроводжується позначеннями під рисунком і отримала назву легенди.

Рис. 1.119. Родовід сім’ї, де успадковується катаракта:

Хворі на цю недугу – члени родини I – 1, IІ – 4, III – 4,

Застосування генеалогічного методу дозволило встановити характер успадкування гемофілії, брахідактилії, ахондроплазії та ін. Він широко використовується для уточнення генетичної природи патологічного стану і при складанні прогнозу здоров’я нащадків.

Методика складання родоводів, аналіз. Складання родоводу розпочинають з пробанда – людини, яка звернулася до генетика або до лікаря і містить ознаку, яку необхідно вивчити у родичів по батьківській і материнській лініях.

При складанні родовідних таблиць користуються умовними позначеннями, запропонованими Г. Юстом у 1931 р. (рис. 1.120). Фігури родоводів розміщують горизонтально (або по колу), в один рядок кожне покоління. Зліва позначають римською цифрою кожне покоління, а окремих осіб у поколінні – арабськими зліва направо і зверху вниз. Причому найстарше покоління розташовують зверху родоводу і позначають цифрою І, а наймолодше – внизу родоводу.

Рис. 1.120. Умовні позначення, які використовуються при складанні родоводів.

Братів і сестер згідно з народженням найстаршого розташовують зліва. Кожний член родоводу має свій шифр, наприклад, II – 4, IIІ – 7. Шлюбна пара родоводу позначається за тим же номером, але з малої літери. Якщо один із подружжя необстежений, відомості про нього не наводяться взагалі. Всі індивідууми розміщуються строго по поколіннях. Якщо родовід великии, то різні покоління розташовуються не горизонтальними рядами, а концентричними.

Після складання родоводу до нього додається письмове пояснення – легенда родоводу. У легенді мають знаИти віддзеркалення такі відомості:

– результати клінічного і позаклінічного обстеження пробанда;

– відомості про особистий огляд родичів пробанда;

– зіставлення результатів особистого огляду пробанда з відомостями опитування його родичів;

– письмові відомості про родичів, які проживають в іншій місцевості;

– висновок щодо типу успадкування хвороби або ознаки.

Не слід обмежуватися при складанні родоводу тільки опитуванням родичів – цього недостатньо. Частині з них призначають повне клінічне, позаклінічне або спеціальне генетичне обстеження.

Мета генеалогічного аналізу полягає у встановленні генетичних закономірностей. На відміну від інших методів, генеалогічне обстеження повинно завершуватися генетичним аналізом його результатів. Аналіз родоводу дає можливість дійти висновку щодо характеру ознаки (спадкова чи ні), титл, успадкування (аутосомно-домінантний, аутосомно – рецесивний або зчеплений зі статтю), зиготності пробанда (гомо – або гетерозиготний), ступеня пенетрантності й експресивності досліджуваного гена

Особливості родоводів при різних типах успадкування: аутосомно-домінантних, аутосомно-рецесивних і зчеплених зі статтю. Аналіз родоводів показує, що всі хвороби, детерміновані мутантним геном, підпорядковуються класичним законам Менделя за різних типів успадкування.

За аутосомно-домінантного типу успадкуванню домінантні гени фенотипно виявляються в гетерозиготному стані і тому визначення їх, і характер успадкування не викликає утруднень.

Цьому типу успадкування властиві такі закономірності:

1) у кожного ураженого хворий один із батьків;

2) в ураженого, який перебуває у шлюбі зі здоровою жінкою, в середньому половина дітей хворіє, а друга половина – здорова;

3) у здорових дітей ураженого одного з батьків діти й онуки здорові;

4) чоловіки та жінки уражуються однаково часто;

5) захворювання повинно проявлятися в кожному поколінні;

6) гетерозиготні індивідууми уражені.

Прикладом аутосомно-домінантного типу успадкування може бути характер успадкування шестипалості (багатопалості). Шестипалі кінцівки – явище досить рідкісне, але стійко зберігається у багатьох поколіннях деяких родин (рис. 1.121). Багатопалість стійко повторюється в нащадків, якщо хоча б один із батьків багатопалий, і відсутня в тих випадках, коли в обох батьків кінцівки нормальні. У нащадків багатопалих батьків ця ознака присутня в рівній кількості у хлопчиків і дівчаток. Дія цього гена в онтогенезі з’являється досить рано і має високу пенетрантність.

Рис. 1.121. Родовід при аутосомно-домінантному типі успадкування.

При аутосомно-домінантному типі успадкування ризик появи хвороби в нащадків, незалежно від статі, складає 50 %, але прояви захворювання певною мірою залежать від пенетрантності.

Аналіз родоводів показує, що за таким типом успадковуються: синдактилія, хвороба Марфана, ахондроплазія, брахідактилія, геморагічна телеангіектазія Ослера, гемахроматоз, гіпербілірубінемія, гіперліпопротеїнемія, різні дизостози, мармурова хвороба, незавершений остеогенез, нейрофіброматоз Реклінгаузена, отосклероз, хвороба Пельціуса – Мерцбахера, пельгірівська аномалія лейкоцитів, періодична адинамія, перніциозна анемія, полідактилія, порфирія гостра інтермітуюча, птоз спадковий, ідіопатична тромбоцитопенічна пурпура, таласемія, туберозний склероз, фавізм, хвороба Шарко-Марі, хвороба Штурге-Вебера, множинні екзостози, ектопія кришталика, еліптоцитоз (Л. О. Бадалян зі співавт, 1971).

За аутосомно-рецесивного успадкування рецесивні гени фенотипно виявляються тільки в гомозиготному стані, що затруднює як виявлення, так і вивчення характеру успадкування.

Цьому типу успадкування властиві такі закономірності:

1) якщо хвора дитина народилася у фенотипно нормальних батьків, то батьки обов’язково гетерозиготи;

2) якщо уражені сибси народилися від близько-родинного шлюбу, то це доказ рецесивного успадкування захворювання;

3) якщо вступають у шлюб хворий на рецесивне захворювання і генотипно нормальна людина, всі їх діти будуть гетерозиготами і фенотипно здорові;

4) якщо вступають у шлюб хворий і гетерозигота, то половина їх дітей будуть уражені, а половина – гетерозиготні;

5) якщо вступають у шлюб двоє хворих на одне те ж рецесивне захворювання, то всі їх діти будуть хворі.

6) чоловіки і жінки хворіють з однаковою частотою:

7) гетерозиготи фенотипно нормальні, але є носіями однієї копії мутантного гена;

8) уражені індивіди гомозиготні, а їх батьки – гетерозиготні носії.

Аналіз родоводів свідчить, що фенотипне виявлення рецесивних генів відбувається тільки в тих сім’ях, де ці гени мають обоє батьків хоча би в гетерозиготному стані (рис. 1.122). Рецесивні гени в людських популяціях залишаються невиявленими.

Рис. 1.122. Родовід при аутосомно-рецесивному типі успадкування.

Проте у шлюбах між близькими родичами або в ізолятах (невеликі групи людей), де відбуваються шлюби за близьких родинних зв’язків, прояв рецесивних генів зростає. За таких умов ймовірність переходу в гомозиготний стан і фенотинного виявления малопоширених рецесивних генів різко зростає.

Оскільки більшість рецесивних генів має негативне біологічне значення й зумовлює зниження життєвої стійкості та появу різних виродливосте і спадкових хвороб, то для здоров’я нащадків родинні шлюби мають різко негативний характер.

Спадкові хвороби переважно передаються за аутосомно-рецесивним типом, діги від батьків-гетерозигот можуть успадкувати хворобу в 25 % випадків (при повній пенетрантності). Зважаючи, що повна пенетрантність зустрічається рідко, то й відсоток успадкування захворювання менший.

За аутосомно-рецесивним типом успадковуються: агаммаглобуліпемія, агранулоцитоз, алкаптонурія, альбінізм (рис. 1.123), амавротична ідіотія, аміноацидурії, анемія аутоімунна гемолітична, анемія гіпохромна мікроцитарна, аненцефалія, галактоземія, гермафродитизм (рис 1.124), гепагоцеребральна дистрофія, хвороба Гоше, євнухоїдизм, мікседема, серпоподібноклітинна анемія, фруктозурія, кольорова сліпота (Л. О. Бадалян із співавт., 1971).

Рис. 1.123. – Успадкування за аутосомно-рецесивним типом. Альбінізм.

Рис. 1.124. Успадкування за аутосомно-рецесивним типом. Гермафродитизм.

Низка захворювань успадковується за Х-хромосомним (зчепленим зі статтю) типом, коли мати є носієм мутантного гена, а половина її синів хворі. Розрізняють Х-зчеплене домінантне і Х-зчеплене рецесивне успадкування.

Родовід Х-зчепленого домінантного успадкування (рис. 1.125). Для цього типу успадкування характерно:

1) уражені чоловіки передають своє захворювання дочкам, але не синам;

2) уражені гетерозиготні жінки передають захворювання половині своїх дітей незалежно від їх статі;

3) уражені гомозиготні жінки передають захворювання всім своїм дітям.

Такий тип успадкування зустрічається не часто. Захворювання у жінок перебігає не так тяжко, як у чоловіків. Досить важко розрізнити між собою Х-зчеплене домінантне й аутосомно-домінантне успадкування. Застосування нових технологій (ДНК-зонди) допомагає більш точно виявити тип успадкування.

Рис. 1.125. Х-зчеплене домінантне успадкування.

Родовід Х-зчепленого рецесивного успадкування (рис. 1.126). Цьому типу успадкування властиві такі закономірності:

1) майже всі уражені – чоловіки;

2) ознака завжди передається через гетерозиготну матір, яка фенотипно здорова;

3) уражений батько ніколи не передає захворювання своїм синам;

4) всі дочки ураженого батька будуть гетерозиготними носіями;

5) жінка-носій передає захворювання половині своїх синів, жодна з дочок не буде хворою, але половина дочок – носії спадкового гена.

Рис. 1.126. Х-зчеплене рецесивне успадкування.

Більше 300 ознак зумовлені мутантними генами, розташованими в Х-хромосомі.

Прикладом успадкування рецесивного гена, зчепленого зі статтю, може бути гемофілія. Захворювання відносно часто зустрічається в чоловіків і дуже зрідка у жінок. Фенотипно здорові жінки іноді бувають “носіями” і при шлюбі із здоровим чоловіком народжують синів, хворих на гемофілію. Такі жінки гетерозиготні за геном, який зумовлює втрату здатності до згортання крові. Від шлюбів хворих на гемофілію чоловіків із здоровими жінками завжди народжуються здорові сини і дочки-носії, а від шлюбів здорових чоловіків з жінками-носіями половина синів буває хворими і половина дочок – носії. Як вже зазначалося, це пояснюється тим, що батько передає свою Х-хромосому дочкам, а сини отримують від батька тільки Y-хромосому, яка ніколи не містить гена гемофілії, тоді як їх єдина Х-хромосома переходить від матері.

Нижче наведено основні захворювання, які успадковуються за рецесивним, зчепленим зі статтю типом.

Агаммаглобулінемія, альбінізм (деякі форми), анемія гіпохромна, синдром Віскотта-Олдрича, синдром Гутнера, гемофілія А, гемофілія В, гіперпаратиреоїдизм, глікогеноз VI типу, нестача глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, нецукровий нефрогенний діабет, іхтіоз, синдром Лоу, хвороба Пельціуса–Мерцбахера, періодичний параліч, пігментний ретиніт, псевдогіпертрофічна форма міопатії, хвороба Фабрі, фосфат-діабет, хвороба Шольца, кольорова сліпота (рис. 1.127).