Наследственность и среда в развитии болезни
Клиническая генетика. Е.Ф. Давыденкова, И.С. Либерман. Ленинград. «Медицина». 1976 год.
ВЕДУЩИЕ СПЕЦИАЛИСТЫ В ОБЛАСТИ ГЕНЕТИКИ
Амелина Светлана Сергеевна — профессор кафедры по курсу генетики и лабораторной генетики, доктор медицинских наук. Врач генетик высшей квалификационной категории
Прочитать о докторе подробнее
Дегтерева Елена Валентиновна — ассистент кафедры по курсу генетики и лабораторной генетики, врач-генетик первой категории
Прочитать о докторе подробнее
Редактор страницы: Крючкова Оксана Александровна
Возникновение и развитие каждого заболевания в той или иной степени связано и с наследственными факторами, и с влияниями внешней среды, но в одних случаях преимущественная роль может принадлежать первым, в других — вторым. Поэтому невозможно провести четкой границы между заболеваниями, которые мы относим к числу наследственных, и теми, которые считаем вызванными внешними воздействиями. С точки зрения генетики, вся патология человека представляет собой как бы непрерывный ряд, в одном конце которого располагаются болезни строго наследственной природы, мало или совсем не зависящие от обычных условий внешней среды, в другом же конце ряда располагаются заболевания, возникновение которых связано главным образом с влияниями внешней среды (например, воздействие инфекции), мало зависящие от генотипа организма, хотя последний и в этом случае может влиять на характер течения заболевания. Между этими крайними формами располагается ряд переходных.
Выяснение механизмов формирования наследственных заболеваний может помочь подобрать и создать для больных специальные условия, в которых человек с тяжелым наследственным дефектом будет развиваться нормально. Пока это лишь единичные случаи в обширной клинике наследственных болезней, но они обнадеживают и показывают, что раскрытие механизма наследственных заболеваний целиком отвечает задачам профилактической медицины. Ярким примером такого рода является рецессивно наследуемая галактоземия. У детей с этим страданием резко снижена активность галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы, в результате чего они неспособны усваивать молочный сахар; молоко этим больным категорически противопоказано. Ранняя постановка диагноза и перевод этих детей на специальную диету, лишенную молока, способствуют их нормальному развитию. Аналогичным образом обстоит дело и с фенилкетонурией. При этом заболевании резко снижена активность фермента фенилаланин-4-гидролазы, без которого невозможно нормальное усвоение поступающей с пищей аминокислоты фенилаланина. Однако, если больного ребёнка с первых недель жизни перевести на диету, лишенную фенилаланина, ему можно обеспечить нормальное развитие. В обоих приведенных примерах важную роль играют своевременная диагностика и раннее начало лечения.
Инфекционные болезни, этиологическим фактором которых являются внешние возбудители, никто не причислит к категории наследственных. В то же время в их возникновении и течении заметную роль играет общий наследственный фон организма, его генотип, определяющий характер реакции на то или иное внешнее воздействие. Отсюда ясно, что один и тот же инфекционный агент у одних людей вообще не вызовет заболевания, у других — будет способствовать развитию легкой, у третьих — тяжелой формы патологии.
Сейчас становится все более очевидным, что восприимчивость к отдельным инфекционным заболеваниям зачастую обусловлена генетически. Существует, например, наследственное предрасположение к туберкулезу, ревматизму, малярии.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И СРЕДА В РАЗВИТИИ БОЛЕЗНЕЙ ЧЕЛОВЕКА
Из вышеизложенного очевидно, что определенные, направленные влияния среды могут препятствовать действию наследственных задатков даже при высокой степени их проявляемое™. Но влияния среды могут и способствовать действию наследственных задатков. Например, наследственное предрасположение к эпилепсии, характеризующееся повышенной возбудимостью, «судорожной готовностью» коры головного мозга, не всегда ведет к развитию болезни. Эпилепсия может возникнуть под влиянием дополнительных факторов среды (родовая травма, детская инфекция). Эти же факторы при отсутствии наследственного предрасположения едва ли вызовут развитие эпилепсии.
В возникновении многих тяжелых наследственных заболеваний, очевидных уже при рождении или имеющих высокую проявляемость в более позднем возрасте, роль влияний среды несущественна или, может быть, в отдельных случаях мало изучена. Однако существует весьма значительное количество заболеваний, возникновение и развитие которых зависит и от генетических, и от средовых воздействий. При этом генетические воздействия могут быть связаны как с мутацией единственного гена, так и с целым комплексом генов, обуславливающих известное наследственное предрасположение — или отсутствие такового — к определенной патологии. В настоящее время можно говорить о «генетической конституции», определяющей возможный у данного индивидуума «спектр заболеваний».
Так, лица, гетерозиготные по гену серповидно-клеточной анемии, даже в условиях малярийной зоны чрезвычайно редко заболевают малярией, так как содержащийся в их эритроцитах мутантный гемоглобин обуславливает их генетическую невосприимчивость к малярии. Здоровые в обычных условиях, эти люди при относительной кислородной недостаточности заболевают анемией и испытывают острое кислородное голодание.
Сочетанное влияние наследственных и средовых факторов в развитии заболевания со всей очевидностью выступает при анализе причин возникновения сердечно-сосудистой патологии пожилого возраста: атеросклероза и гипертонической болезни (см. главу 5). Доказано, что в развитии атеросклероза Этиологическую роль в ряде случаев играют различного рода наследственно обусловленные нарушения липидного, особенно холестеринового, обмена. Но к аналогичным нарушениям обмена может привести и длительное злоупотребление обильной жирной пищей, перенапряжение нервной системы и другие факторы.
Сочетанное влияние генетических и средовых факторов нередко обуславливает развитие заболеваний щитовидной железы. В частности лица, гетерозиготные по отдельным дефектам образования тиреоидных гормонов, имеют повышенное, по сравнению с популяцией, предрасположение к формированию зоба. Недостаток йода в пище или избыточное содержание в ней зобогенных соединений скорее, чем у других индивидуумов, может привести у этих людей к возникновению зоба, а в областях, эндемичных по зобу, такие лица могут страдать относительно более тяжелой формой заболевания.
Наиболее ценные данные о соотносительной роли наследственности и среды в развитии различных заболеваний человека получены с помощью близнецового метода исследований.
С его помощью доказана определяющая роль наследственности в формировании различных морфологических признаков человека, кожных узоров, групп крови, вкусовой чувствительности, типа электрокардиограммы и электроэнцефалограммы, возраста начала менструаций у женщин и т. д. Исследования близнецов показали значительную генетическую обусловленность характерологических, интеллектуальных и творческих особенностей личности. В то же время наблюдения за близнецами позволяют сделать вывод, что социальное поведение, реакция в определенной обстановке, волевое поведение в большей мере определяются влияниями внешней среды (И. И. Канаев, 1959).
В.ОК. 25.02.2016г.
ОПТ.ОК. 25.02.2016г.
Источник
Методическая разработка теоретического занятия
Тема занятия: Роль окружающей среды в развитии болезней с наследственной предрасположенностью
Цели занятия:
образовательная — сформировать знание у студентов о роли окружающей среды в
развитии болезней с наследственной предрасположенностью
2. развивающая — развитие логического мышления, интерес к предмету, умение
модулировать ситуации;
3. воспитательная — воспитать чувство ответственности, конкурентоспособности
специалиста, привитие навыков межличностного общения,
воспитывать понимание глубокой
ответственности в будущей профессии медика
Тип занятия: теория
Метод занятия: комбинированный урок
Время занятия: 90мин
Место проведения: аудитория
Внутрипредметная связь: Экогенетические патологические реакции на факторы окружающей
среды.
Межпредметная связь: биология, история
Оснащение занятия:видео ролики, карточки,тесты
Использованная литература:
Основная: «Экология»К.А. Алишева
Дополнительная: Экология и устойчивое развитие. учеб. пособие/ Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М., Шарипова М.А. Алматы, Қазақ университеті, 2012 -133 с.
Учащийся должен знать:
-Роль факторов внешней среды в мутагенезе.
-Болезни с наследственной предрасположенностью: врожденные пороки развития; распространенные психические и нервные болезни, распространенные болезни среднего возраста.
-Влияние специфических факторов среды (природно-климатические условия, производственные и бытовые вредности, пищевые продукты) на «молчащие гены» человека.
Структурно-логическая схема и хронокарта занятия
І Организационный момент – 3-5 мин
ІІ Опрос домашнего задания– 15-20 мин
ІІІ Объяснение нового материала – 30-45 мин
IV Закрепление нового материала — 10-15 мин
V Подведение итогов занятия – 3-5 мин
VІ Задание на дом – 3-5 мин
Ход занятия
І Организационный момент
Проверить подготовленность учащихся в аудитории к занятию, отметить отсутствующих в журнале.Ознакомить учащихся с целью и планом занятия
ІІ Опрос домашнего задания
Какие из приведенных ниже утверждений истинные (поставить ДА или НЕТ)?
1.Наследственность – это передача сходства от родителей к потомству или склонность организмов походить на своих родителей.
2.В зависимости от биологических свойств организма выделяют видовую, групповую и индивидуальную реактивность.
3.Видовая реактивность определяется наследуемой генетической информацией и индивидуальной изменчивостью организма.
4.В групповой реактивности выделяют: возрастную, половую, конституционную реактивность.
5.Индивидуальная реактивность определяется особенностями вида, к которому принадлежит животное.
6.В зависимости от природы патогенного фактора, вызывающего ответ организма, выделяют неимунногенную и иммуногенную реактивность.
7.Иммуногенная реактивность проявляется изменениями жизнедеятельности организма, вызванными воздействием различных факторов психического, химического или биологического характера, не обладающих антигенными свойствами.
8.Неимунногенная реактивность проявляется изменениями жизнедеятельности организма, обусловленными антигенными факторами.
9.Акселерация определяется как извращения чувствительность или реактивность организма к тому или иному веществу.
10.Аллергия-это увеличение размеров тела и значительный сдвиг во времени в сторону более раннего полового созревания.
ІІІ Объяснение нового материала
Роль факторов внешней среды в мутагенезе.
Болезни с наследственной предрасположенностью.
Влияние специфических факторов среды на «молчащие гены» человека.
1.Роль факторов внешней среды в мутагенезе. В настоящее время известно множество самых разнообразных мутагенов. К физическим мутагенам относятся: все виды ионизирующее излучение (альфа-, бета-, гамма-, нейтронное и рентгеновское излучение, протоны, нейтроны и др.), коротковолновое ультрафиолетовое излучение, СВЧ -излучение, действие экстремальных температур.
Действие ионизирующего излучения основано на ионизации компонентов цитоплазмы и ядерного матрикса. При ионизации возникают высокоактивные химические вещества (например, свободные радикалы), которые различным образом действуют на клеточные структуры. Рассмотрим наиболее изученные механизмы мутагенного воздействия ионизирующего излучения.
1. Непосредственное воздействие частиц с высокой энергией на ДНК, которое приводит к ее разрывам: одиночным (под воздействием гамма-квантов, рентгеновских лучей) или множественных (под воздействием альфа-частиц, нейтронного излучения). Это универсальный механизм возникновения хромосомных перестроек на всех стадиях клеточного цикла, но он действует очень грубо обычно клетки теряют способность к нормальному делению и погибают. К разрывам ДНК приводит и ультрафиолетовое облучение.
2. Опосредованное воздействие ионизирующих факторов связано с нарушением структуры ферментов, контролирующих репликацию, репарацию и рекомбинацию ДНК. Этот механизм наиболее эффективно действует на синтетической стадии интерфазы. При больших дозах мутагенов клетки погибают. (Поскольку раковые клетки делятся непрерывно, то облучение является универсальным средством подавления развития метастазов при онкологических заболеваниях — непрерывно делящиеся раковые клетки более уязвимы, чем медленно пролиферирующие или непролиферирующие нормальные клетки.)
3.Особенности мутагенного действия ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовый свет — это сравнительно мягкий мутаген, поэтому его широко используют в селекции растений, облучая проростки.
4. Особенности мутагенного действия экстремальных температур. Собственный мутагенный эффект экстремальных температур не доказан. Однако очень низкие или очень высокие температуры нарушают деление клетки (возникают геномные мутации). Экстремальные температуры усиливают действие других мутагенов, поскольку снижают ферментативную активность репарационных систем.
2.Болезни с наследственной предрасположенностью. Полигенные болезни (ранее — заболевания с наследственной предрасположенностью) обусловлены как наследственными факторами, так и, в значительной степени, факторами внешней среды. Кроме того, они связаны с действием многих генов, поэтому их называют также мультифакториальными. К наиболее часто встречающимся мультифакториальным болезням относятся: ревматизм, ишемическая болезнь сердца, гипертоническая и язвенная болезни, цирроз печени, сахарный диабет, бронхиальная астма, псориаз, шизофрения и др.
Полигенные заболевания тесно связаны с врождёнными дефектами метаболизма, часть из которых может проявляться в виде метаболических заболеваний.
При мультифакториальной патологии наследственная предрасположенность может определяться многими генами. Весьма вероятно, что в общей картине данной предрасположенности преобладает эффект одного или немногих генов. Такие генные комплексы должны быть специфическими для каждой болезни, однако это не означает, что для разных болезней в составе комплексов каждый раз имеются новые гены. Сравнительно ограниченное число биохимических реакций, ключевых для гомеостаза, позволяет ожидать преимущественно участия в подверженности разным заболеваниям какого-то числа одних и тех же генов.
К мультифакториальным болезням относят также состояния, при которых роль генетического фактора может играть один единственный мутантный ген, но проявляется это состояние также только при определенных условиях. Примером такого состояния может служить дефицит глюкозо-6-фосфат — дегидрогеназы.
3.Влияние специфических факторов среды на «молчащие гены» человека.
Псевдогены, молчащие гены (pseudogenes, silent genes) [греч. pseudos — ложь и греч.genos — род, происхождение] — неактивные гены, образовавшиеся в ходе эволюции из дуплицированных функционирующих эукариотических генов вследствие перестройки или мутации, нарушивших нормальную структуру одной из копий, или в результате ретропозиции , т. е. интеграции с геномом копий ДНК, комплементарных зрелым молекулам мРНК, которые возникли при обратной транскрипции.
На протяжении эволюции в человеческих популяциях в связи с постоянно текущими мутационными и генетико-автоматическими (дрейф генов) процессами, а также под влиянием отбора сформировался широкий наследственный сбалансированный полиморфизм. Какой-либо ген считается полиморфным, если он присутствует в популяции в виде двух аллелей и более, причем частота редкого аллеля составляет не менее 1%. Распространенность полиморфизмов генов в современных популяциях человека громадная. Не менее 25%, т.е. около 8000 генов, детерминирующих антигенную, ферментативную, рецепторную системы и другие элементы молекулярно-биохимической конституции человека, представлены в виде полиморфных систем — 2 аллеля и более.
Генетические полиморфизмы, так же, как и мутации, могут приводить к синтезу аномального белка, снижению или повышению его количества, что не может не отразиться на его функции.
Многочисленные вариации в ферментных системах, транспортных белках, антигенах и рецепторах клетки обусловливают индивидуальные особенности метаболизма химических веществ, реакций на биологические агенты или физические факторы.
Концепция экогенетики человека к настоящему времени уже сформировалась. Ее основы начали закладываться в середине 50-х годов прошлого столетия, когда впервые были обнаружены генетически детерминированные патологические реакции на лекарства, обусловленные недостаточностью ферментов. Для описания таких состояний был предложен термин «фармакогенетика», который вскоре был расширен до понятия«экогенетика».
Накопление экспериментальных данных, примеров высокой чувствительности и толерантности к ксенобиотикам (чужеродным веществам) у отдельных индивидов, а также молекулярная расшифровка механизмов наследственных различий биотрансформации ксенобиотиков поставили вопрос о наследственных различиях реакций на разнообразные внешние факторы химической, физической и биологической природы.
Разработка проблем экогенетики человека ускорилась в связи с тем, что среда обитания человека пополнялась новыми факторами (лекарствами, пестицидами, пищевыми добавками, профессиональными вредностями и др.), на которые появлялись патологические реакции. В процессе эволюции человек не соприкасался с такими веществами (или факторами), поэтому на действие этих веществ не было никакого отбора. Какой-то аллель мог ранее распространиться в популяции из-за своих селективных преимуществ или дрейфа, но в других условиях окружающей среды он будет проявлять патологические эффекты. Речь идет о таких, как бы «молчащих», аллелях, которые начинают функционировать в новых условиях среды.
IV Закрепление нового материала
Контрольные вопросы
1.Какаие болезни с наследственной предрасположенностью?
2.К чему могут привести генетические полиморфизмы?
3. Какова роль факторов внешней среды?
4.Какие болезни относятся к полигенны?
5. Какие болезни относятся к мультифакторным
Какие из приведенных ниже утверждений истинные (поставить ДА или НЕТ)?
1.К физическим мутагенам относятся: все виды ионизирующее излучение, коротковолновое излучение, СВЧ- излучение, действие экстремальных температур.
2.Полигенные болезни обусловлены только наследственными факторами.
3.К полигонным болезням относят также состояния, при которых роль генетического фактора может играть один единственный мутантный ген.
4.Псевдогены- активные гены, образовавшиеся в ходе эволюции из дуплицированных функционирующих эукариотических генов вследствие перестройки или мутации.
5.Ген считается полиморфным если он присутствует в популяции в виде двух аллелей и более.
6.Генетические полиморфизмы, так же как и мутации, могут приводить к синтезу аномального белка, снижению или повышению его количества , что не может не отразиться на его функции.
V Подведение итогов занятия
Рефлексия
1.Какие знания вспомнили, повторили?
2. Какие новые знания получили?
3. Какие умения отработали?
4. С какими результатами пришли к концу занятия?
5.Индивидуальная работа. Оцените свои знания следующим образом:
-Я всё понял, смогу объяснить этот материал другому.
-Я понял материал, смогу объяснить другому, но при некоторой помощи преподователя.
— Я понял материал частично.
— Я ничего не понял.
— Какой момент урока мне понравился?(не понравился)?
VІ Задание на дом
Былова,Чернова «Экология», Радневич «Экология»
Алишева «Экология»
Источник