Введение

Благодаря значительным достижениям микробиологии, биохимии и эпидемиологии в нашей стране значительно изменилась структура заболеваний населения. Ликвидированы или почти исчезли тяжёлые инфекционные заболевания (оспа, чума, холера, трахома, полиомиелит, малярия). Сведены к минимуму кишечные инфекции.

Это привело к уменьшению удельного веса заболеваний, вызванных экзогенными факторами, и к увеличению относительного числа заболеваний, в основе которого лежит повреждение наследственного аппарата клеток, то есть наследственных заболеваний. К тому же в последние годы установлено, что в возникновении многих ненаследственных заболеваний существенную роль играет наследственность.

Медицинская генетика обогатилась новыми высокоинформативными методами исследования. Если в предыдущие годы генетические исследования человека проводились на основании изучения родословных, динамики отдельных популяций, близнецов, то в настоящее время разработаны биохимические и иммунологические методы, позволяющие диагностировать ряд наследственных заболеваний уже внутриутробно.

Раскрыта молекулярная сущность многих наследственных заболеваний. На основании этого разработаны методы патогенетической терапии ряда заболеваний, которые раньше считались неизлечимыми. Формируется психотерапия многих заболеваний с нарушением интеллекта. Медицинская генетика стала важнейшим разделом современной теоретической и практической медицины.

Медико-генетическими знаниями должен владеть не только врач. Каждому педагогу необходимы знания законов наследования различных свойств организма человека, в том числе и болезней, чтобы учитывать их в своей педагогической деятельности.

В последние годы в нашей стране стали уделять пристальное внимание проблеме инвалидизации населения. Как известно, к основным причинам инвалидности в России, помимо хронических неинфекционных заболеваний, несчастных случаев в быту и на производстве, относится отягощенная наследственность. В итоге, каждый девятый житель России имеет официальный статус инвалида. Поэтому так остра в нашей стране проблема профилактики инвалидности и, в частности, отягощённой наследственности, которой должны заниматься вооружённые соответствующими знаниями врачи и педагоги.

I. Наследование дискретных признаков

1.1. Исторические этапы развития генетики

Учение о наследственности человека зарождалось в недрах медицины из эмпирических наблюдений семейных и врождённых болезней. В XVIII – XIX веках появились отдельные работы о значении наследственности в происхождении болезней. В 1750 г. P. Maupertuis и в 1814 г. J. Adams описали некоторые особенности наследования отдельных признаков у человека. В начале XIX века при исследовании ряда родословных, в которых встречались лица, страдающие гемофилией, были выявлены некоторые закономерности наследования этой болезни. Во второй половине XIX века понятие о патологической наследственности у человека утвердилось, и было принято многими врачебными школами.

В 1875 г. F. Galton предложил близнецовый метод для разграничения роли наследственности и среды в развитии признаков у человека. Он обосновал «генеалогический метод анализа» и разработал ряд статистических методов, из которых особенно ценен метод вычисления коэффициента корреляции.

Предпосылки развития учения о наследственности человека вытекали из важнейших биологических открытий: клеточной теории (Т. Шванн), доказательства клеточной преемственности (Р. Вирхов), оформлении идеи об онтогенезе и филогенезе (Э. Геккель), теории естественного отбора и борьбы за существование (Ч. Дарвин).

Так, в становлении представлений о природе наследственности большое значение имело создание Т. Морганом и его школой хромосомной теории наследственности. Было выявлено, что ген представляет собой материальную структуру в хромосомах ядра клетки.

Кроме того, выявление причин заболеваний стало главным направлением в медицинской науке. Изучение патологических симптомов сменилось изучением нозологических форм болезненных процессов, которые можно было прослеживать в родословных как отдельные формы.

Несмотря на явные успехи, в целом в XIX веке учение о наследственных болезнях содержало ещё много противоречий. Этот период развития генетики можно называть доменделевским.

В 60-х годах XIX века основоположник генетики – Г. Мендель высказал первые предположения об организации наследственного материала. На основании своих экспериментов он пришёл к заключению, что наследственный материал дискретен, т. е. представлен отдельными наследственными задатками, отвечающими за развитие определённых признаков организма.

80-ые годы XIX века ознаменовались важными открытиями в области цитологии: были открыты способы деления клеток: митоз (рисунок 1) и мейоз (рисунок 2) – деление соответственно соматических и половых клеток, в ходе которых закономерно между дочерними клетками распределяются ядерные структуры – хромосомы.

Рисунок 1. Митоз. Рисунок 2. Мейоз.

На рис. 1: А – покоящаяся клетка (1 – центриоли, 2 – ядро), Б – профаза (3 – нити хромосом, 4 – хромомеры), В – метафаза (5 – нити веретена), Г – анафаза, Д – телофаза и Е – интерфаза;

На рис. 2: А – покоящаяся клетка, Б – профаза I, В – профаза II, Г – метафаза I, II, Г и Г^I – ориентирование хромосом.

Переоткрытие законов Менделя в 1900г. дало новый толчок к развитию медицинской генетики. Т. Бовери и У. Сеттон в 1902 – 1907 гг. стали рассматривать хромосомы, как материальные носители наследственной программы. В 1909г. В. Иогансен назвал «наследственные задатки» Менделя «генами». Т. Морган и его сотрудники установили, что гены размещаются в хромосомах в линейном порядке. Гены каждой хромосомы образуют группу сцепления. Гены одной группы сцепления наследуются, как правило, совместно.

Примерно в тоже время Х. де Фризом (1901г.) были заложены основы учения о мутационной изменчивости, связанной с внезапно возникающими изменениями в наследственных задатках или хромосомах, что приводит к изменениям тех или иных признаков организма.

В начале XX века были получены данные, свидетельствующие в пользу зависимости состояния признаков от характера взаимодействия генов, что выходило за рамки отношений наследуемых признаков, их доминантности и рецессивности, описанных ещё Менделем. Отсюда появилось представление о генетическом аппарате как о системе взаимодействующих генов – генотипе, который сосредоточен в хромосомном наборе – кариотипе.

Наследственность как этиологический фактор болезни прочно вошла в медицину. Впервые десятилетия ХХ века роль наследственности в формировании поведения человека и наследственной отягощённости населения была даже существенно преувеличена. Концепция вырождения семей с наследственной патологией стала ведущей для объяснения отягощённости общества потомством таких больных.

Диагноз наследственной болезни считался приговором больному и его семье. На этой почве даже сформировалась наука об улучшении породы человека – евгеника. Целью евгенического движения стало освобождение человечества от лиц с наследственной патологией путём насильственной стерилизации и ограничения репродуктивной свободы. В целом евгеника сыграла отрицательную роль в развитии медицинской генетики.

В нашей стране медицинская генетика успешно развивалась в 20 – 30 гг. ХХ столетия. В 1921г. Ю. А. Филипченко организовал бюро по евгенике при Российской академии наук, впоследствии реорганизованное в лабораторию генетики, ставшую в 1933г. институтом генетики, который возглавил Н. И. Вавилов.

Огромная роль в развитии медицинского направления в генетике принадлежит основоположнику клинической генетики С. Н. Давиденкову. Наряду с огромным вкладом в изучение генетики нервных болезней он на несколько десятилетий определил разработку общегенетических проблем. Он первым в мире поставил вопрос о необходимости составления каталога генов человека, сформулировал понятие о генетической гетерогенности наследственных болезней, организовал медико-генетическую консультацию.

В 1930 – 1937 гг. медицинская генетика развивалась в медико-биологическом институте. Однако в период сталинских репрессий генетика была объявлена «лженаукой». Генетические исследования у нас в стране возобновились только в начале 60-х годов. При этом в мире, начиная с 50-х годов, наступает наиболее бурный период развития генетики человека. Важным результатом целенаправленного изучения нуклеиновых кислот было создание в 1953г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком пространственной модели молекулы ДНК (рисунок 3).

Было установлено, что генетический код универсален для всех живых существ; триплетен, т. е. каждая аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов (триплетом); не перекрывается, т. е. данный нуклеотид может входить только в один так называемый кодон; одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами; большинство нуклеотидных триплетов имеет «смысл», т. е. кодирует аминокислоты.

В 1959г. была открыта хромосомная природа многих заболеваний, и цитогенетика на несколько лет стала ведущим направлением. В этот период сформировалась клиническая генетика как результат слияния цитогенетики, менделеевской генетики и биохимической генетики, а человек стал главным объектом общегенетических исследований.

В 60-х годах работами М. Ниренберга, С. Очоа, Х. Кораны и других была произведена полная расшифровка генетического кода, установлено соответствие триплетов нуклеотидов в молекуле нуклеиновых кислот определённым аминокислотам. В 70-ые годы стали активно разрабатываться методы генной инженерии, позволяющие целенаправленно изменять наследственные свойства живых организмов.