АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ГЛАВА 3. ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ

Богомазов Евгений Александрович

3.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

Одной из основных фундаментальных задач современной медицинской генетики является изучение закономерностей строения и функционирования хромосом человека в норме и патологии. Материальными носителями наследственной информации являются хромосомы. Наука, занимающаяся изучением функционирования хромосом на всех уровнях их организации (микроскопическом, субмикроскопическом, молекулярном) называется цитогенетикой.

Впервые о хромосомах заговорили в 1880 г., когда В. Флеминг, изучая клетки роговицы глаза человека, обнаружил от 22 до 28 хроматиновых тел. Термин «хромосома» впервые был введен В. Вальдейером в 1888 г. для обозначения окрашенных нитевидных структур, видимых в микроскоп.

Изучение строения и функционирования хромосом человека имеет большое теоретическое и практическое значение для медицинской генетики. Знание того, что представляет собой каждая хромосома человека в химическом, цитологическом, молекулярном и генетическом отношении, важно для правильного понимания происхождения хромосомных нарушений и обусловленных ими аномалий развития, а следовательно, и поиска путей исправления этих отклонений.

Для каждого биологического вида характерно постоянное число хромосом. У большинства высших организмов каждая клетка содержит диплоидный хромосомный набор. Хромосомы отличаются друг от друга определенной формой и своими размерами.

Совокупность количественных и качественных признаков хромосом, определяемая при микроскопировании в единичной клетке, называется кариотипом.

Длительное время (с 1912 по 1956 гг.) из-за несовершенства цитологической техники общее число хромосом человека считалось равным 48. В 1956 г. шведские цитологи Дж. Тио и А. Леван, применив усовершенствованную цитологическую технику, на материале

культуры фибробластов легочной ткани 4 человеческих эмбрионов показали, что модальное число хромосом у человека равно 46. Эти данные были подтверждены в том же году работой английских цитологов - С. Фордом и Дж. Хамертоном. Оба события стали началом бурного развития цитогенетики человека.

Начиная с начала 60-х годов прошлого века благодаря интенсивному развитию цитогенетики встал вопрос об идентификации и систематизации хромосом человека. В США (Денвер) в 1960 г. была проведена первая Международная научная конференция цитогенетиков, которая выработала принципы классификации хромосом человека. В зависимости от морфологической характеристики, учитывающей размеры, форму и положение центромеры, все хромосомы был поделены на 7 групп: А, В, С, D, E, F, G и половые хромосомы Х и У. При световой микроскопии в стадии метафазы и прометафазы хромосомы хорошо различимы. Размеры их колеблются от 1,5 до 2,0 мкм (хромосомы 21, 22 и У) и от 11 до 12 мкм (хромосома 1). Структурно каждая хромосома имеет центромеру (первичная перетяжка), короткое (p) и длинное (q) плечо. Концевые участки каждого плеча хромосомы называются теломерами, которые играют решающую роль в сохранении стабильности хромосом. В настоящее время показано, что в теломере находятся повторяющиеся последовательности ДНК - теломерная ДНК, препятствующие укорочению хромосомы при ее репликации. В зависимости от положения центромеры в хромосоме различают метацентрические, субметацентрические и акроцентрические хромосомы. В некоторых хромосомах присутствуют вторичные перетяжки, отделяющие от плеча хромосомы участок, называемый спутником. Гаплоидный набор человека состоит из 22 аутосом и одной половой хромосомы (Х или У), диплоидный набор представлен 46 хромосомами. Наиболее удобной фазой исследования хромосом является метафаза митоза. При традиционном (рутинном) методе окраски (краситель Романовского-Гимзе) хромосомы окрашиваются равномерно по всей своей длине, поэтому детализация их строения, а тем более индивидуализация каждой хромосомы была затруднена.

С введением в цитогенетическую практику новых методов обработки хромосом и окрашивания удалось обнаружить высокую специфичность метафазных хромосом. Это связано с тем, что в хромосоме наблюдается чередование эухроматиновых и гетерохроматиновых районов, уникальных для каждого конкретного человека. Такая

уникальность обеспечивает широкий хромосомный полиморфизм у человека, для которого характерны наличие определенного варианта строения хромосомы во всех клетках, передачи его от родителей к детям как простого моногенного признака при отсутствии заметного фенотипического эффекта.

Большой вклад в разработку дифференциального способа окраски хромосом наряду с Т. Касперсоном внесли отечественные исследователи А.Ф. Захаров, Н.А. Еголина, Ю.В. Селезнев.

В начале 70-х годов прошлого века Касперсону с сотрудниками удалось идентифицировать Y-хромосому в интерфазных ядрах амниотической жидкости, что позволило определять пол плода внутриутробно. Дистальный участок длинного плеча Y-хромосомы интенсивно светился при обработке флюоресцентными красителями. Это было большим достижением для цитогенетики и, в частности, для клинической цитогенетики, появилась возможность кардинальным способом избавиться от тяжелых заболеваний, наследуемых по Х-сцепленному рецессивному типу. Классическим примером здесь может служить миопатия Дюшена, приводящая к тяжелой инвалидности и ранней смертности у лиц мужского пола.

Вскоре в диагностических целях для упрощения работы с хромосомами в цитогенетическую практику (без применения флюоресцентных красителей) были внедрены три типа дифференциального окрашивания хромосом по длине: G-, C-, Q-методы. Эти методы было проще использовать, применяя краситель Романовского-Гимзе. С помощью этих методов удается получить рисунок строго специфических полос для каждой индивидуальной хромосомы. Число полос на хромосомах зависит от типа окрашивания и специфической стадии разделения клетки, поэтому в настоящее время их широко используют в практической цитогенетике. Самым распространенным методом дифференциального окрашивания в клинической цитогенетике является G-метод (по Гимзе). Число чередующихся темных и светлых полос на кариотип при G-окрашивании варьирует от 350-450 (метафаза) до 800-2500 (прометафаза) на гаплоидный набор. Рисунок и протяженность светлых и темных полос (эу- и гетерохроматических) строго специфичны для каждой пары хромосом. При С-методе выявляются только центромерные и околоцентромерные районы хромосом, в которых содержится структурный гетерохроматин (1, 9, 16 и У-хромосома). Q-метод (окраска флюорохромами) позволяет выявлять ярко светящиеся районы 3, 4, 13-15, 21, 22 и

У-хромосом. Самым информативным при этом методе окрашивания является ярко светящийся сегмент У-хромосомы. Он хорошо различим в интерфазных клетках разных тканей и может служить цитологическим показателем половой принадлежности.

Последние успехи молекулярной цитогенетики человека позволили разработать новые высокоинформативные методы изучения хромосом. Среди них в первую очередь следует назвать метод флю-

Рис. 3.1. Хромосомы, окрашенные по G-методу

Рис. 3.2. Хромосомы, окрашенные по С-методу

оресцентной гибридизации in situ, или так называемый FISH-метод (от англ. fluorescent in situ hybridization). с помощью которого можно выявлять специфические последовательности нуклеиновых кислот на метафазных хромосомах, интерфазных ядрах и в других тканях. С помощью этого метода идентифицируются не только индивидуальные хромосомы или отдельные гены, но и расшифровываются сложные межхромосомные перестройки. Этот метод нашел широкое применение в картировании генома, хромосомной локализации генов и последовательностей ДНК и РНК, анализе идентификации хромосомных аномалий, включая микроделеции и микродупликации. Благодаря своей уникальности и специфичности метод гибридизации в последнее время широко применяется при проведении преимплатационной, пренатальной или постнатальной диагностики. Его используют в клинической цитогенетике, онкогенетике, гематологии, при оценке мутагенных воздействий (физических, химических, биологических), диагностике врожденных пороков развития и умственной отсталости.

По мере внедрения в цитогенетику новых метод исследования хромосом человека приходилось регулярно уточнять классификацию хромосом в норме и при хромосомных аномалиях (1963 - Лондон, 1966 - Чикаго, 1971 - Париж); в 1978 г. был разработан важный документ, который получил название «Международная система номенклатуры хромосом человека». В последующие годы (1981, 1985, 1991, 1995, 2004) классификация хромосом человека дорабатывалась и уточнялась и в 2005 г. вышла в новой редакции под названием «Международная система для цитогенетической номенклатуры человека».

Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 900 | Нарушение авторских прав