Меню

Экогенетические заболевания анемия псориаз и тд

XII. Экогенетика и экогенетические болезни — раздел Экология, КАФЕДРА БИОЛОГИИ С ЭКОЛОГИЕЙ. УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ I КУРСА Экогенетика Человека — Это Наука, Которая Изучает Различные .

Экогенетика человека — это наука, которая изучает различные генетически обусловленные реакции людей на определённые агенты среды.

В её задачи входит объяснение различной чувствительности отдельных людей к действию потенциально опасных внешних агентов и изучение индивидуальных особенностей адаптациик окружающей среде.

Среда обитания человека постоянно менялась на протяжении сотен тысяч лет. К её изменениям человек приспосабливался как биологический вид с широкой нормой реакции. При этом постепенно менялся генотип, т.к. при разных условиях среды в популяциях людей сохранялись нужные и отсеивались ненужные комбинации аллелей.

Для современного периода существования человечества характерно, во-первых, появление в среде его обитания многих новых факторов, с которыми человек ранее не сталкивался (например, 60 тыс. новых химических веществ), и, во-вторых, очень быстрый темп изменения среды. Генотипы отдельных особей популяции и её генофонд в целом не успевают адекватно реагировать на изменения среды. Это приводит к тому, что в изменённых экологических условиях появляются наследственные болезни нового класса – экогенетические болезни. Они возникают у части населения популяции, имеющей «молчащий» до этого аллель, который проявляет патологическое действие при воздействии конкретного фактора среды, для данного организма нового. Этими факторами могут быть климатические факторы, производственные, бытовые, пищевые, лекарственные препараты.

Примером экогенетической болезни является обструктивная болезнь лёгких (когда развивается закупорка дыхательных путей), возникающая у людей, имеющих в гомозиготном состоянии рецессивный мутантный ген, контролирующий синтез α1-ингибитора протеаз, при воздействии производственного фактора (запылённость воздуха производственной пылью) или бытового (курение). 30 % больных раком лёгких имеют высокий уровень фермента, который гидроксилирует полициклические углеводороды в активные эпоксиды, а они, в свою очередь, являются активными канцерогенами. Факторы среды, которые опасны для людей, гомозиготных по доминантному гену, контролирующему синтез большого количества этого фермента, являются производственные факторы (химическая промышленность, где возможны контакты с углеводородами) и бытовые (курение – сигаретный дым содержит полициклические углеводороды).

Таким образом, патологические проявления аллелей под влиянием факторов среды называются экогенетическими болезнями.

Экогенетические патологические реакции могут быть обусловлены редкими мутантными аллелями. Причиной разнообразия ответных реакций на воздействие одного и того же фактора среды может быть и полиморфизм– присутствие в генофонде популяции 2-х и более аллелей одного гена. Таких генов в человеческих популяциях около 10000, следовательно, число вариантов генотипов по этим генам может быть 2 10000 , а отсюда и разнообразие вариантов антигенных, ферментных, рецепторных и других молекулярно-биохимических систем человека. По всей вероятности, чаще всего экогенетические реакции определяются несколькими генами.

Концепция экогенетики, впервые предложенная в 1971 г. Брюэром, возникла в результате развития фармакогенетики — этот термин предложил немецкий генетик Ф. Фогель (1959) для описания генетически детерминированных патологических реакций на лекарства, обусловленные недостаточностью соответствующих ферментов.

Фармакогенетика — часть экологической генетики человека, которая изучает значение наследственности в реакции организма на лекарства. Вариации ответных реакций на введение лекарственных средств могут проявляться в виде повышенной чувствительности к лекарственному препарату, толерантности (отсутствие ответной реакции) к нему или парадоксальной реакции на него.

Примером подобных аномальных реакций на вводимый препарат может быть реакция на дитилин у лиц с атипичной холинэстеразой — сывороточным ферментом. В хирургии дитилин применяется для мышечной релаксации (расслабление). Этот препарат действует по типу яда кураре (остановка дыхания), но в норме быстро разлагается сывороточной холинэстеразой. В случае ее атипичности (при мутации в соответствующем гене) введение дитилина приводит к остановке дыхания на 1 час. Больного можно спасти искусственной вентиляцией лёгких в течение этого времени.

Типичной парадоксальной реакцией на лекарства является гемолиз эритроцитов у носителей мутации в гене глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы при приёме сульфаниламидов и некоторых других препаратов (их известно уже до 40 наименований). Спасти таких больных можно только срочным гемодиализом или обменным переливанием крови.

Выявление экогенетической патологии достаточно трудная задача, так как надо найти и генетическую основу биохимического отклонения от нормы, и установить конкретный фактор среды, вызывающий патологическое действие «молчащего» гена. В этой ситуации очень важна роль врача, заметившего «непонятный случай», особенно в области профессиональной патологии и лекарственной терапии.

Профилактика экогенетических болезней направлена на создание оптимальной среды для каждого человека (пища, лекарства, работа), чтобы исключить появление фактора, способного привести в действие механизм развития экогенетической болезни.

По материалам allrefs.net

Летальные болезни характеризуются такими изменениями в геноме, которые вызывают гибель индивида во время внутриутробного развития (например, при моносомии по аутосомам, гаплоидии, большинстве полиплоидий).

Сублетальные заболеваниявызываются генетическими отклонениями, привоящими к гибелью индивида до периода его полового созревания и возможности иметь потомство (например, наследственные иммунодефициты типа агаммаглобулинемии швейцарского типа, синдром Луи‑Бар, некоторые гемофилии);

Гипогенитальные заболевания сочетаются с бесплодием (например, синдромы Шерешевского–Тёрнера, Кляйнфелтера).

В зависимости от роли наследственности и среды в возникновении заболеваний выделяют четыре их группы: 1) собственно наследственные болезни (являются вследствие мутаций); 2) экогенетические заболевания (развиваются вследствие мутаций под влиянием специфического фактора среды); 3) болезни генетической предрасположенности (вклад генетических изменений как факторов риска очевиден); 4) болезни, вызываемые факторами внешней среды (строго говоря, эта группа болезней не относится к наследственным болезням, так как вклад генетических факторов в их возникновение, развитие и исход может быть крайне малым, сомнительным или неизвестным).

Собственно наследственные болезни.Причинами их являются мутации в гаметах (генные, хромосомные, геномные). Эти болезни характеризуются относительно высокой пенетрантностью мутантного гена. Факторы внешней среды существенно не влияют на возникновение, но могут модифицировать их клиническое течение. Примерами таких заболеваний могут быть моногенные (фенилкетонурия, гемофилии A и B, мукополисахаридозы, галактоземия, гемоглобинопатии) и хромосомные формы патологии (синдромы Дауна, Шерешевского-Тёрнера, Кляйнфелтера, трисомии X).

Экогенетические заболевания. Возникают они при действии на организм только определённого (специфического) фактора среды, вызывающего генные мутации. Примеры: анемия у индивидов, гетерозиготных по HbS при снижении pO2 во вдыхаемом воздухе; постанестетическое апноэ под влиянием суксаметония из группы деполяризующих миорелаксантов периферического действия; гемолиз эритроцитов при приёме сульфаниламидов (при дефекте глюкозо–6‑фосфатдегидрогеназы).

Болезни генетической предрасположенности (многофакторные заболевания) развиваются только под действием множества факторов внешней среды на организм, предрасположенный к этим заболеваниям.

Необходимым условием их развития является генетически детерминированная предрасположенность индивида к ним. Степень предрасположенности у различных индивидов может быть разной: слабой, умеренной или высокой. В связи с множеством факторов, вносящих вклад в развитие заболевания, эти болезни называют также многофакторными. Примеры: ИБС, гипертоническая болезнь, СД, псориаз, шизофрения, язвенная болезнь желудка.

Болезни, вызываемые факторами среды. Причинами их являются воздействия факторов внешней и внутренней среды (инфекционные и неинфекционные; физической, химической и биологической природы).

При этом, генетические факторы не влияют на возникновение болезни, но определяют особенности её течения (возможность осложнений, выраженность адаптивных реакций, степень резистентности организма, эффективность лечения и др.). Примеры: большинство инфБ, многие травмы и посттравматические состояния; болезни, вызванные химическими агентами, в том числе ЛС.

Наследственные формы патологии

Наследственные заболевания характеризуются тем, что они передаются от родителей потомкам через половые клетки. Ниже приводится характеристика наследственных форм патологии: генных и хромосомных болезней, заболеваний с наследственным предрасположением, врожденных пороков развития (ВПР), методов диагностики наследственных заболеваний, а также принципов их терапии и профилактики.

Генные болезни

В Каталоге наследственных заболеваний человека (OMIM, Online Mendelian Inheritance in Man ) перечислено более 4200 моногенных болезней, вызываемых мутациями определенного гена. Для значительного числа поражённых генов идентифицированы разные аллели, количество которых для некоторых моногенных болезней достигает десятков и сотен. Важно помнить, что такой полиморфизм поражённого гена может привести (и часто приводит) к разным клиническим фенотипам в рамках одной моногенной болезни.

В зависимости от функционального класса изменённого полипептида (белки структурные, ферменты, рецепторы, трансмембранные переносчики и т.д.) делаются попытки дифференцировать моногенные болезни на несколько классов. В настоящее время очевидно, что мутантные гены, кодирующие ферменты, приводят к развитию энзимопатий, наиболее часто встречающихся моногенных болезней.

Для любого моногенного заболевания существенной характеристикой является тип наследования: аутосомно–доминантный, аутосомно–рецессивный, сцепленный с хромосомой X (доминантный и рецессивный), голандрический (сцепленный с хромосомой Y) и митохондриальный (рис. 4–7).

Клинические проявления моногенных болезней зависят от пенетрантности и экспрессивности гена.

Пенетрантность оценивается по проценту переносчиков, у которых обнаруживаются фенотипические проявления наследственного заболевания, вызванные экспрессией мутантного гена: если выявляется хотя бы один признак или симптом болезни, то считается, что фенотипические проявления гена имеются. Пенетрантность во многом зависит от воздействия факторов внешней среды. Например, у пациентов гетерозигот с дефицитом глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы гемолиз эритроцитов происходит только под влиянием оксидантов. Следует помнить также, что при некоторых заболеваниях их симптомы появляются лишь в зрелом возрасте. Поэтому говорить о пенетрантности мутантного гена можно при достижении индивидуумом определенного возраста.

Экспрессивность описывает степень влияния гена на фенотип. Экспрессивность описывается видом и тяжестью симптомов и зависит от возраста, при котором возникло заболевание.

Термины «доминантный» и «рецессивный» характеризуют фенотип, которой определяется аллельной парой. При заболеваниях с рецессивным типом наследования фенотип гетерозиготы может не отличаться от нормы (т.е., иметь слабые проявления заболевания или не иметь их вообще). При заболеваниях с доминантным типом наследования пациенты в гетерозиготном состоянии имеют практически ту же картину заболевания, что и больные в гомозиготном состоянии. Важно, что проявления заболевания у гомозигот более тяжелые, чем у гетерозигот. В связи с этим, появилось понятие о полудоминантном или частично доминантном типе наследования заболеваний.

Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 04 07 Виды генных болезней

Рис.4–7.Виды генных болезней.

АУТОСОМНО‑ДОМИНАНТНЫЙ тип наследования

Аутосомно-доминантное наследование патологии имеет ряд особенностей: –один из родителей пациента, как правило, болен (исключением являются врожденные случаи, когда заболевание является результатом впервые возникшей мутации); выраженность и количество проявлений зависят от действия факторов внешней среды; частота патологии у лиц мужского и женского пола одинаковая; в каждом поколении имеются больные (этот признак обозначается как вертикальный характер распространения болезни); вероятность рождения больного ребёнка равна 50% (независимо от пола ребёнка и количества родов); непоражённые члены семьи, как правило, имеют здоровых потомков (поскольку не имеют мутантного гена).

Обратите внимание:  Могут ли при псориазе воспалиться лимфоузлы

Примерами заболеваний с аутосомно‑доминантным типом наследованиямогут быть синдром Марфана, гемоглобиноз M, хорея Хантингтона, полипоз толстой кишки, семейная гиперхолестеринемия, нейрофиброматоз, полидактилия. Родословная пациента с аутосомно‑доминантным типом патологии (синдрома Марфана) в пяти поколениях представлена на рис. 4–8.

По материалам stydopedia.ru

Собственно наследственные болезни

Причина: мутации (генные, хромосомные, геномные).

Примеры: моногенные (фенилкетонурия, гемофилии А и В, мукополисахаридозы, галактоземия, гемоглобинопатии) и хромосомные болезни (синдром Дауна, синдромы Шерешевского-Тернера, Кляйнфельтера, трисомии X).

Термин «мутация» применяют в двух значениях — расширительном и узком. В расширительном значении термин «мутация» относят ко всему генетическому материалу (пара нуклеотидов, ген, цистрон, аллели, хромосомы, ядерный и митохондриальный геном). В узком значении термин «мутация» соотносят с изменениями на уровне гена (в этом случае изменения хромосом обозначают термином «аберрация»).

Проявление патологического действия мутации как этиологического фактора практически не зависит от факторов внешней среды. Последняя может только модифицировать клиническое течение болезни: выраженность симптомов и тяжесть. Болезнь может проявляться в любом возрасте, не обязательно в детском, в соответствии с временными закономерностями генной экспрессии.

Эта группа наследственных болезней возникает при действии на организм только определённого (специфического) фактора среды.

Необходимое условие: действие на организм специфического фактора внешней среды.

Примеры: анемия у индивидов, гетерозиготных по Hb S, при снижении р02 во вдыхаемом воздухе; постанестетическое апноэ под влиянием суксаметония из группы деполяризующих миорелаксантов периферического действия; гемолиз эритроцитов при приёме сульфаниламидов (при дефекте глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы).

Благодаря большому объему человеческого генома и менее интенсивному воздействию естественного отбора, в генофонде человечества накоплено огромное количество аллелей разнообразных генов, в том числе, имеющих прямое отношение к патологии человека. У человека как социального существа естественный отбор протекал своеобразно, и зачастую сохранялось то, что «отметалось» у животных, и, наоборот, терялось то, что нужно животным. Человек заплатил за свою разумность накоплением патологических мутаций. По оценке многих авторов, каждый индивид несет 2-3 новые вредные мутации, которые могут давать летальный эффект или подхватываться отбором, увеличивая разнооб­разие человеческих популяций.

Таким образом, наследственная патологиячасть наследственной изменчивости, накопившейся за время эволюции человека.

Причинами наследственных болезней являются так называемые мутагены.

Мутагены классифицируют:

— по происхождению: 1) экзогенные (большинство) и 2) эндогенные;

— по природе: 1) физические, 2) химические (большинство), 3) биологические

К физическим мутагенным факторам относятся различные виды излучений, температура, влажность и др. К экзогенным физическим мутагенам относятся все виды ионизирующей радиации (альфа, бета, гамма, рентгеновские лучи, нейтроны). К эндогенным физическим мутагенам (точнее сказать, условно эндогенным) относится ионизирующая радиация, из-за наличия в тканях организма радиоактивных изотопов (Ро, К 40, С 14, родона и т.д.). Основные механизмы их действия: 1) нарушение структуры генов и хромосом; 2) образование свободных радикалов, которые вступают в химическое взаимодействие с ДНК; 3) разрывы нитей ахроматинового веретена деления; 4) образование димеров.

К химическим мутагенам относятся: а) природные органические и неорганические вещества (нитриты, нитраты, алкалоиды, гормоны, ферменты и др.); б) продукты промышленной переработки природных соединений — угля, нефти) синтетические вещества, ранее не встречавшиеся в природе (пестициды, инсектициды, пищевые консерванты, лекарственные вещества); г) некоторые метаболиты организма человека. Химические мутагены обладают большой проникающей способностью, вызывают преимущественно генные мутации и действуют в период репликации ДНК. К экзогенным химическим веществам относятся промышленные соединения (формальдегид, ацетальдегид, уретан, эпоксиды, бензол, хлоропрен и т.д.); пестициды (гербициды, фунгициды, инсектициды); лекарственные вещества (цитостатики, акрихин, ртутные соединения, мышьяк, кофеин и т. д.). К эндогенным химическим соединениям относят: метаболиты (перекись водорода, липидные перекиси); свободные радикалы (оксигенные, гидроксильные, липидные и др.). Механизмы их действия:1) дезаминирование; 2) алкилирование; 3) замены азотистых оснований их аналогами; 4) ингибиция синтеза предшественников нуклеиновых кислот.

К биологическим мутагенам относятся: а) вирусы (краснухи, кори, гриппа); б) невирусные паразитарные агенты (микоплазмы, бактерии, риккетсии, простейшие, гельминты). Механизмы их действия:1) вирусы встраивают свою ДНК в ДНК клеток хозяина; 2) продукты жизнедеятельности паразитов — возбудителей болезней – действуют как химические мутагены.

Классификация мутаций

1. По причинам, вызвавшим мутации, их подразделяют на спонтанные и индуцированные. Спонтанные (самопроизвольные, естественные) мутации возникают под действием нормальных естественных мутагенных факторов внешней или внутренней среды без специального (целенаправленного) вмешательства человека – например, в результате действия химических веществ, образующихся в процессе метаболизма; воздействия естественного фона радиации или УФ-излучения; ошибок репликации и т.д. Индуцированныемутации — результат направленного воздействия определенных мутагенных факторов. Индуцированный мутационный процесс может быть контролируемым и неконтролируемым. Неконтролируемые мутации возникают, например, при случайном выбросе радиоактивных элементов в среду обитания. Контролируемые мутации – в эксперименте с целью изучения механизмов мутагенеза и/или его последствий. Так, впервые в 1925 году Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов получили мутации у дрожжей под действием ионизирующей радиации.

2. По мутировавшим клеткам мутации подразделяются на генеративные и соматические. Генеративныемутации происходят в половых клетках, передаются по наследству при половом размножении и, как правило, обнаруживаются во всех клетках организма. Любые мутационные изменения в наследственном материале гамет становятся достоянием следующего поколения, если такие гаметы участвуют в оплодотворении. Соматические мутации происходят в соматических клетках, проявляются у самой особи, передаются по наследству только при вегетативном размножении (дочерним клеткам) и не наследуются следующим поколением индивида. Если соматическая мутация возникает на ранних стадиях дробления зиготы (но не первого деления), возникают клеточные линии с различными генотипами. Чем раньше в онтогенезе происходит соматическая мутация, тем больше клеток содержит данную мутацию. Подобные организмы получили название мозаичных.

3. По исходу для организма мутации бывают: отрицательные (неблагоприятные) — летальные(несовместимые с жизнью) и полулетальные (снижающие жизнеспособность организма); нейтральные – существенно не влияющие на процессы жизнедеятельности их носителей – возникают реже (например, мутации, вызывающие веснушки, изменение цвета волос, радужной оболочки глаза); положительные –оказывающие благоприятное действие, повышающие жизнеспособность организма (например, тёмная окраска кожных покровов у жителей африканского континента). Последние возникают крайне редко, но имеют большое значение для прогрессивной эволюции.

4. По виду изменений генетического материала мутации подразделяют на: а) генные (точечные) – любые изменения молекулярной структуры ДНК – последовательности или состава нуклеотидов в гене, микроскопически не выявляются; подразделяются на изменения структурных и функциональных генов; б) хромосомные(аберрации) – изменяются структура и число хромосом, выявляются микроскопически. Особым вариантом хромосомных мутаций являются геномные мутации, характеризующиеся изменением не структуры, а числа хромосом. Это — полиплоидия, гаплоидия и анеуплоидия.

По материалам studopedia.su

Подходы к классификации наследственных болезней приведены на рисунке. Основные критерии классификации наследственных болезней: вид мутантных клеток и вклад наследственных факторов и среды.

В зависимости от вида первично поражённых клеток вьщелены следующие группы заболеваний:
• болезни вследствие мутаций в половых клетках — «гаметические», т.е. собственно наследственные болезни (например, фенилкетонурия, гемофилии); эти болезни передаются по наследству;
• болезни вследствие мутаций в соматических клетках — «соматические» (например, опухоли, некоторые болезни иммунной аутоагрессии). Эти заболевания не передаются по наследству;
• болезни вследствие комбинации мутаций в половых и соматических клетках (например, семейная ретинобластома).

1

Отдельно рассматривают летальные, сублетальные и гипогенитальные заболевания:
• летальные болезни приводят к гибели во время внутриутробного развития (например, моносомии по аутосомам, гаплоидии, большинство полиплоидии);
• сублетальные заболевания приводят к гибели индивида до периода полового созревания (например, наследственные иммунодефициты типа агам-маглобулинемии швейцарского типа, синдром Луи-Бар, некоторые гемофилии);
• гипогенитальные заболевания сочетаются с бесплодием (например, синдромы Шерешевского—Тернера, Кляйнфелтера).

В зависимости от роли наследственности и среды выделяют четыре группы заболеваний:
• собственно наследственные болезни (развиваются вследствие мутаций);
• экогенетические заболевания (развиваются при наличии мутации под влиянием специфического фактора среды);
• болезни генетической предрасположенности (вклад генетических факторов очевиден);
• болезни, вызываемые факторами внешней среды (строго говоря, эта группа болезней не относится к наследственным болезням, так как вклад генетических факторов в их возникновение, развитие и исход может быть крайне малым, сомнительным или неизвестным).

Причина: мутации (генные, хромосомные, геномные).
Условия: факторы внешней среды не влияют на их возникновение и могут лишь модифицировать их клиническое течение.
Примеры: моногенные (фенилкетонурия, гемофилии А и В, мукополисаха-ридозы, галактоземия, гемоглобинопатии) и хромосомные болезни (синдром Дауна, синдромы Шерешевского—Тернера, Кляйнфелтера, трисомии X).

Эта группа наследственных болезней возникает при действии на организм только определённого (специфического) фактора среды.
Причина: генные мутации.
Необходимое условие: действие на организм специфического фактора внешней среды.
Примеры: анемия у индивидов, гетерозиготных по HbS при снижении р02 во вдыхаемом воздухе; постанестетическое апноэ под влиянием суксаме-тония из группы деполяризующих миорелаксантов периферического действия; гемолиз эритроцитов при приёме сульфаниламидов (при дефекте глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы).

Болезни генетической предрасположенности возникают под действием факторов внешней среды на организм, предрасположенный к этим заболеваниям.
Непосредственная причина: фактор внешней среды или, чаще, комплекс факторов.
Необходимое условие: генетически детерминированная предрасположенность индивида. Степень предрасположенности может быть у различных индивидов слабой, умеренной либо высокой. В связи с множеством факторов, вносящих вклад в развитие заболевания, эти болезни называют также многофакторными.
Примеры: ИБС, гипертоническая болезнь, СД, псориаз, шизофрения, язвенная болезнь желудка.

Причины: факторы внешней и внутренней среды (инфекционные и неинфекционные; физической, химической и биологической природы).
Генетические факторы не влияют на возникновение болезни, но определяют особенности её течения (возможность осложнений, выраженность адаптивных реакций, степень резистентности организма, эффективность лечения и др.).
Примеры: большинство инфБ, многие травмы и посттравматические состояния; болезни, вызванные химическими агентами, в том числе ЛС.

По материалам medicalplanet.su