Мутации как причина врожденных и наследственных болезней

Видео: 10 Самых Шокирующих Мутаций у Животных

Носителем генетической информации во всех клетках организма человека является молекула ДНК. Основная масса ДНК сосредоточена в ядре клетки. Ген – участок молекулы ДНК, несущий информацию о синтезе определенного полипептида или нуклеиновой кислоты. Генотип –– набор генов, получаемый потомком от родителей в момент оплодотворения. Наследственная информация, закодированная в генах, рассматривается как программа синтеза всех ферментов и других белков организма. Предполагают, что индивидуальные вариации строения и функции органов и систем человека, не выходящие за пределы нормы, а также отклонения от нормы в виде аномалий развития определяются прежде всего различиями в синтезе ферментов. Исследования по расшифровке генома человека позволили установить фактическое число генов. Оно составляет примерно 30 тыс., что значительно меньше, чем предполагалось. Однако количество различных комбинаций патологических генов в геноме человека огромно. Это объясняет многообразие наследственно обусловленной патологии.

Любое изменение последовательности ДНК называется мутацией. Мутации подразделяются на геномные, хромосомные и генные.

Геномные мутации обусловлены изменением числа хромосом (увеличением или уменьшением). Большинство геномных мутаций несовместимо с жизнью. Эмбрионы и плоды погибают и удаляются из организма матери в ранние сроки беременности (самопроизвольный выкидыш). Наиболее частая форма геномных мутаций, совместимых с жизнью, –– синдромы трисомий. Они являются, как правило, следствием нерасхождения хромосом в мейозе и проявляются множественными врожденными пороками развития. Примером является синдром трисомии по 21–й хромосоме, известный как синдром Дауна.

Хромосомные мутации (аберрации) связаны с нарушениями структуры хромосом. К ним относятся нехватка части хромосомы, удвоение ее участка или его отрыв с последующим поворотом на 180°, обмен сегментами между негомологичными хромосомами. Хромосомные мутации нарушают нормальное развитие эмбриона и проявляются множественными врожденными пороками развития. Примером может служить синдром «кошачьего крика», обусловленный потерей участка короткого плеча 5–й хромосомы.

Генные мутации обусловлены изменением структуры гена (молекулы ДНК). Генные мутации являются причиной многих форм наследственной патологии человека. Основные из них –– генные болезни, врожденные пороки развития и заболевания с наследственной предрасположенностью. К числу врожденных и наследственных болезней, обусловленных генными мутациями, относятся врожденная гидроцефалия, изолированные врожденные пороки сердца, шестипалость, альбинизм, фенилкетонурия, гемофилия и др.

Генные мутации передаются из поколения в поколение в соответствии с законами Менделя. Возможны различные типы наследования (аутосомно–доминантный, аутосомно–рецессивный, Х–сцепленный рецессивный и др.).

Аутосомно–доминантный тип наследования в наибольшей степени соответствует представлению о том, что наследственная болезнь передается ребенку непосредственно от родителей. Больные выявляются в каждом поколении, при этом один из родителей ребенка болен.Заболевание встречается одинаково часто у женщин и мужчин. Вероятность наследования составляет 100 %, если хотя бы один из родителей гомозиготен, 50 % –– если один из родителей гетерозиготен. Так наследуются у человека болезнь непереносимости злаков (целиакия), шестипалость.

При аутосомно–рецессивном типе наследования больной ребенок (гомозигота) рождается у здоровых родителей (гетерозигот). Заболевание встречается одинаково часто у женщин и мужчин. Вероятность наследования –– чаще всего 25 %, так как больные либо не доживают до детородного возраста, либо не вступают в брак. Многие болезни обмена веществ (альбинизм, фенилкетонурия) наследуются по аутосомно–рецессивному типу.

При Х–сцепленном рецессивном типе наследования больные рождаются не в каждом поколении. Больной ребенок рождается у здоровых родителей. Болеют преимущественно мужчины. Вероятность наследования –– 25 %. К числу болезней с Х–сцепленным рецессивным типом наследования относятся гемофилия, дальтонизм.

По причинам, вызвавшим мутации, их подразделяют на спонтанные (самопроизвольные) и индуцированные.

Спонтанные мутации происходят под действием естественных мутагенных факторов среды без вмешательства человека. Так, причинами наследственных болезней обмена веществ являются ошибки репликации ДНК, влияние различных естественных излучений, действие перекисей, образующихся в процессе жизнедеятельности организма человека. Частота спонтанной мутации одного гена –– примерно 1 ? 10–5 –– 1 ? 10–7 на поколение.

Индуцированные мутации вызваны направленным действием определенных мутагенных факторов, являющихся результатом производственной или индивидуальной деятельности человека (промышленные выбросы, загрязнение воды, почвы и продуктов питания тяжелыми металлами, сельскохозяйственными ядами, например, пестицидами, минеральными удобрениями, табакокурение, употребление наркотиков и алкоголя).

Установлено, что до 10 % гамет человека несут мутантные гены. Доминантные мутации проявляются уже в первом поколении и сразу же подвергаются действию естественного отбора. Рецессивные мутации сначала накапливаются в популяции. Только при появлении рецессивных гомозигот они начинают проявляться фенотипически и также подвергаются действию естественного отбора. Благодаря естественному отбору устраняются комбинации генов, снижающие приспособляемость организма к условиям существования и его жизнеспособность. Следует отметить, что интенсивность естественного отбора в современных человеческих популяциях достаточна высока.

Естественный отбор генетически аномальных эмбрионов и плодов осуществляется на всех стадиях внутриутробного развития. Он проявляется внутриутробной гибелью зародышей человека, самопроизвольными выкидышами (абортами), преждевременными родами, мертворождениями. Основная причина внутриутробной гибели эмбрионов и плодов –– летальные мутации и хромосомные аберрации. Эта «выбраковка» генетически аномальных зародышей может достигать 40 % и более. Наибольшиерепродуктивные потери наблюдаются в первые две недели с момента зачатия. Они могут достигать 75 % и обусловлены патологией оплодотворенной яйцеклетки и нарушением имплантации плодного яйца. Чем раньше беременность самопроизвольно прерывается, тем вероятнее, что причиной выкидыша являются хромосомные мутации. Предполагают, что 50 –– 60 % всех зачатий не реализуются в беременность, а заканчиваются гибелью зиготы до имплантации. Это происходит, как правило, из–за мутаций наследственных структур. Потери плодов с наследственно обусловленной патологией добавляются при преждевременных родах, вследствие мертворождений и смертности новорожденных в первые 7 суток после рождения. В последние годы вклад врожденной и наследственной патологии в младенческую смертность в стране возрос до 30 %. Однако при большинстве наследственных болезней обмена веществ, обусловленных генными мутациями, а также при некоторых хромосомных синдромах, например, синдроме Дауна у плода беременность у женщины может протекать без угрозы самопроизвольного прерывания или других отклонений.

Факторы, вызывающие мутации, называются мутагенами. Их подразделяют на три группы: физические, химические и биологические.

К физическим мутагенам относятся различные виды излучений (преимущественно ионизирующих), высокая температура и др.

К химическим мутагенам относятся органические и неорганические химические соединения, загрязняющие воздух, воду, почву (промышленные выбросы, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий), нитраты, нитриты, сельскохозяйственные яды, в том числе пестициды, гербициды, минеральные удобрения, продукты нефтепереработки, а также лекарственные средства (антибиотики, гормоны), наркотики, алкоголь и др.

К биологическим мутагенам относятся вирусы, бактерии, простейшие (токсоплазма), продукты метаболизма некоторых гельминтов (трихинелла, кошачий сосальщик).<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!