Каминская Э.А. Общая генетика

Подождите немного. Документ загружается.

' РтО

и ft о т с о о • •

0|Ш 0 * • • 03 О

И # О —непроверенные сведения

^ ^ наличии аномалии

^TH/t

й~й• • •

сведения относи/демоне

/7PU3HaKU а/77О/ГГ7С/770(/г0/Г7

Рис. 151. Родословные:

а — человека-дикобраза по признаку, сцепленному с К-хромосомой; б — по доминантному признаку

(наследственная гипоплазия эмали), сцепленному с Х-хромосомой.

51 мужчину и 56 женщин, лишь у мужчин наблюдался рост волос по

наружному краю ушной раковины.

Характер наследования генов, локализующихся в Л^-хромосоме,

зависит от того, доминантны они или рецессивны. Доминантные

признаки от отца передаются только дочерям, а матери могут пере-

дать их и дочерям и сыновьям (рис. 151, б). Рецессивные признаки

обычно проявляются только у лиц мужского пола. Женщины же мо-

гут быть гетерозиготными носителями генов, определяющих эти при-

знаки. Последние проявляются у них лишь в том случае, если гены

находятся в гомозиготном состоянии, что возможно либо при высо-

кой их концентрации в популяции, либо при родственных браках.

В противном случае частота встречаемости рецессивных сцепленных

с полом заболеваний у женщин очень низкая.

Как уже отмечалось, фенотипические различия людей могут но-

сить наследственный характер (обусловлены генотипом) или нена-

следственный (обусловлены факторами внешней среды). Например,

смуглость кожи может быть генетической (признак расы) или негене-

тической (загар) природы. Нередко изменения ненаследственной

природы фенотипически очень похожи на изменения, обусловленные

генотипом. Они как бы копируют мутации и потому называются

фенокопиями (например, заячья губа, спинномозговая грыжа, микро-

цефалия и др.). Фенокопии обычно являются результатом влияния на

внутриутробное развитие ребенка таких неблагоприятных факторов,

как химические препараты, в том числе лекарственные вещества,

наркотики, алкоголь; ионизирующие излучения; вирусные и парази-

тарные инфекции матери и плода и др. К примеру, известен случай,

когда у мальчика микроцефалия (недоразвитие мозгового черепа и

умственная отсталость) развилась вследствие токсического воздей-

ствия в период его внутриутробного развития противосифилитиче-

ских препаратов, которые мать принимала во время беременности.

По фенотипу эта патология являлась копией рецессивной аутосомной

мутации. Примером фенокопии является также кретинизм, обуслов-

ленный недостатком йода в организме ребенка, приводящим к сниже-

'307

нию функции щитовидной железы. Эта форма кретинизма копирует

наследственное заболевание, при котором развивается сходный фено-

тип. Однако во втором случае кретинизм генетически обусловлен от-

сутствием в организме больных способности усваивать йод.

В XX в., когда усилилась миграция людей и уменьшилось влия-

ние изолирующих факторов на человеческие популяции, человечест-

во столкнулось с явлением акселерации. Дети стали быстрее расти

и развиваться, средний рост их увеличился, возросла продолжитель-

ность жизни людей при сохранении их репродуктивной функции до

глубокой старости. Возможно, акселерация по сути есть fie что иное,

как проявление у человека гетерозиса — гибридной силы. Однако

внимаline исследователей чаще привлекают не нормальные признаки

человека, а их наследственно обусловленные патологические измене-

ния. Именно они и становятся предметом изучения медицинской

генетики. Главной ее задачей является определение характера, осо-

бенностей развития, профилактики и лечение того или иного наслед-

ственного заболевания, его связи с мутантным геном и роли внешней

среды в формировании фенотипического выражения заболевания.

Наследственные болезни

Человеческие популяции всегда несут некий запас вредных мута-

ций. Это так называемый генетический груз, наследственное бремя,

человечества. Величина его зависит от частоты мутаций и интенсив-

ности естественного отбора. По данным Всемирной организации

здравоохранения (ВОЗ), в 1965 г. реальный генетический груз со-

временной человеческой популяции составили: хромосомные болез-

ни — 1 % всех новорожденных; аномалии наследственной природы

(доминантные, рецессивные, сцепленные с полом и др.) — 1 % всех

детей; психические заболевания (шизофрения, маниакально-депрес-

сивный психоз и др.) и умственная отсталость — 2% всего

населения; уродства развития (заячья губа, волчья пасть и др.) —

2,5 % новорожденных; хронические и дегенеративные наследствен-

ные заболевания (эпилепсия, сахарный диабет и другие нарушения

обмена) — 1 % населения (при этом не учитываются болезни с на-

следственной предрасположенностью). Суммарная тяжесть генетиче-

ского груза в последние годы составляет около 10 %.

С ростом цивилизации тяжесть генетического груза усиливается.

Это объясняется, во-первых, появлением большого количества

вредных факторов среды с мутагенным действием (химические ве-

щества, в том числе лекарственные препараты; биологически

активные вещества — вакцины и сыворотки; ионизирующие излуче-

ния) ; во-вторых, снижением у человека темпов естественного отбора,

чему способствуют достижения медицины, благодаря которым на-

следственные болезни лечатся, но их причины не устраняются, и

это приводит к увеличению наследственной отягощенности людей.

Наследственные заболевания можно разделить на 2 группы:

генные заболевания и хромосомные, связанные с нарушениями их

числа и структуры.

'308

Генные болезни. Генные мутации являются причиной большинст-

ва (всего описано около 1500) наследственных заболеваний человека.

Они выражаются в изменении биохимических реакций и не обнару-

живаются при микроскопическом исследовании хромосом. Их обычно

называют биохимическими мутациями или наследственными дефек-

тами обмена веществ. Примерами могут служить сахарный диабет,

галактоземия (неспособность усваивать молочный сахар из-за отсут-

ствия фермента лактозы) — следствие нарушения углеводного обме-

на; ксантоматоз (жировое перерождение клеток ретикулярной ткани,

приводящее к гибели) — результат повреждения жирового обмена;

фенилкетонурия — обусловлена нарушением аминокислотного обме-

на (у больных с мочой выделяется большое количество фенилпиро-

виноградной кислоты, которую легко обнаружить по темной сине-

зеленой окраске мочи при добавлении к ней раствора хлористого

железа); гепатолентикулярная дегенерация (цирроз печени, измене-

ния в головном мозге, приводящие к гибели) — последствия изме-

нения минерального обмена. Иногда нарушения обмена веществ

столь глубоки, что человек погибает. В ряде случаев биохимические

дефекты мало заметны и выявляются только путем специального

анализа. Открытие биохимических мутаций связано с именем англий-

ского врача А. Гэррода, предложившего в 1908 г. генетическую трак-

товку нарушений обмена веществ у человека. Он обнаружил связь

между действием гена и реакциями обмена веществ. Гэррод описал

такие заболевания, как фенилкетонурия, алькаптонурия, альбинизм

и другие, и пришел к выводу, что повреждение на генетическом

уровне приводит к развитию наследственных болезней обмена

веществ.

Кроме нарушений обмена веществ, генные мутации способны

вызывать морфологические изменения (короткопалость, многопа-

лость, анэнцефалия, ахондроплазия— карликовость; рис. 152).

Генные заболевания могут быть доминантными и рецессивными,

аутосомными и сцепленными с полом. К доминантным аутосомным

болезням относятся, например, врожденная аносмия, атаксия Фрид-

рейха (полая стопа, атрофия зрительного нерва, глухота), болезнь

Меньера, брахи- и полидактилия, варикозные вены, глаукома, липо-

матоз, мигрень, миопатия, хорея Гентингтона, раннее поседение,

некоторые формы эпилепсии. Рецессивными аутосомными болезнями

являются альбинизм, глухонемота, анэнцефалия, амавротическая

идиотия, сахарный диабет, фенилкетонурия и многие другие. Приме-

ром заболеваний, сцепленных с полом, служат гемофилия, дальто-

низм. К генным болезням относится и олигофрения — умственная

слабость, которая может развиваться как самостоятельное моноген-

ное или полигенное заболевание доминантного или рецессивного

характера. Вместе с тем она бывает одним из признаков изменения

числа хромосом (болезнь Дауна, аномалии половых хромосом)

и симптомом болезней обмена веществ, а также дефекта развития

высшей нервной деятельности при наличии вредных экзогенных

факторов (алкоголизм, токсоплазмоз, травма, инфекции).

Генные мутации наследуются в строгом соответствии с законами

'309

Менделя. Поэтому с помощью генеалогического и популяционного

методов с большой долей достоверности можно высчитать частоту

гена в популяции, определить вероятность рождения больных детей у

наследственно отягощенных родителей.

При составлении родословных в семьях с биохимическими мута-

циями принято учитывать данные не только клинического обследова-

ния, но и биохимического анализа. Большинство генов, определя-

ющих наследственные болезни обмена, рецессивны. Выраженная

фенотипическая картина развивается, как правило, только у гомози-

гот, однако с помощью специального обследования действие мутант-

ного аллеля можно обнаружить и у гетерозигот. Доминантный

признак передается из поколения в поколение с высокой степенью

вероятности (рис. 153). Но один и тот же ген у различных лиц

может проявляться по-разному. Примером такой вариабельности сте-

пени выраженности признака (экспрессивности) служит различная

степень укорочения указательного пальца, при брахидактилии. Вме-

сте с тем тот или иной признак, проявляясь у одних людей, может

полностью отсутствовать у других, тоже гомозиготных по данному

гену. Это явление называется пенетрантностью. Для определения

пенетрантности вычисляется количество лиц с фенотипическим про-

явлением заболевания в процентах от общего числа особей, несущих

контролирующий его ген.

Хромосомные болезни. К этой группе наследственных заболева-

ний относятся фенотипические нарушения, обусловленные определен-

'310

Рис. 153. Наследование доминантного признака — хондродистрофии

у человека (по В. И. Молчанову, 1927).

ными типами хромосомных аномалий. Хромосомные болезни

подразделяются на две группы: количественные хромосомные анома-

лии и структурные повреждения хромосом.

Нарушения числового баланса хромосом по типу полиплоидии и

гетероплоидии вызывают значительные фенотипические изменения,

часто столь глубокие, что приводят к внутриутробной гибели.

Известно всего несколько случаев рождения детей-триплоидов

(3/г = 69), которые погибли сразу после рождения. Люди с гетеро-

плоидией рождаются чаще и относительно более жизнеспособны.

Ранее (см. гл. IV) были рассмотрены различные аномалии в системе

половых хромосом XXX, XXY, Х0

XXXXY, XYY и др. Все они, как

правило, приводят к бесплодию и другим нарушениям в половой

сфере и нередко вызывают снижение интеллекта вплоть до резкой

степени олигофрении. Люди с такими нарушениями отстают и в физи-

ческом развитии.

Значительные аномалии развития, резко ослабляющие жизнеспо-

собность и часто приводящие к смерти, а также глубокие нарушения

интеллекта возникают при нарушении числа аутосом. Так, в 1866 г.

Дж. Даун среди различных форм идиотии выделил синдром, который

впоследствии получил название синдрома Дауна. В 1959 г. Ж. Лежен

у больных с синдромом Дауна обнаружил трисомию по 21-й паре хро-

мосом и полную конкордантность по данному заболеванию однояйце-

вых близнецов. Все дети при этой аномалии имеют характерный

фенотип и очень похожи друг на друга (рис. 154). У них отмечаются

умственная отсталость, брахицефалия, уплощение затылка и лица,

'311

Рис. 154. Дети с синдромом Дауна

(по А.-В. Н. Ми келье а ару, 1974).

коротким нос, узкие с косым раз-

резом глазные щели, аномалия

прикуса, полуоткрытый рот, тол-

стые, часто в трещинах губы, не-

редко — аномалии строения ске-

лета (короткие пальцы кистей и

стоп, синдактилия, многопалость),

а также типичные изменения

ладонно-пальцевого рисунка — на-

личие глубокой поперечной склад-

ки на ладони. Примерно в 5 %

случаев больных с синдромом

Дауна встречается транслокаци-

онная форма болезни. У таких

больных в клетках сохраняется

нормальное число хромосом (2п =

= 46), а добавочный хромосом-

ный материал из 21-й пары транс-

лоцируется на другую хромосому,

чаще из 14-й, реже из 22-й пары

(рис. 155).

Одновременно с трисомией

может развиться и моносомия

по 21-й паре хромосом. Ее впервые описал Лежен, назвав синдромом

антидаунизма. Для больных, имеющих эту аномалию, характерны

большие оттопыренные уши, опущенные наружные углы глаз, боль-

шой нос, мышечная гипертония, часто — пороки развития внутрен-

них органов и глубокая умственная отсталость.

Трисомия группы Е (16—18-я пары хромосом), или синдром Эд-

вардса, проявляется выраженными дефектами развития (микроцефа-

лия, косоглазие, пупочная грыжа, синдактилия и др.) и резкой

умственной отсталостью. Новорожденные с этой аномалией живут

2—7 месяцев и умирают от сердечной недостаточности. Частота рож-

дения таких детей составляет 1:11 ООО.

Трисомия группы D (13—15-я пары хромосом), или синдром Па-

тау, встречается с частотой 1:14 500 и проявляется рядом дефектов

внутренних органов, уродствами конечностей, волчьей пастью, микро-

цефалией, глухотой, безглазием и др. (рис. 156). Описано около

40 случаев детей с синдромом Патау. Все они погибли сразу

после рождения.

Трисомия по 22-й паре аутосом выражается задержкой психиче-

ского развития, сходной с таковой при шизофрении.

Значительную часть хромосомных болезней составляют структур-

ные хромосомные аномалии. В большинстве своем они являются

причиной ранней смерти плода. Было установлено, что спонтанные

аборты, обусловленные фенотипическими дефектами плода, вызван-

ными хромосомными аберрациями, на 4-й неделе беременности

составляют примерно 75 %, в 5—8 недель — 35,3 %, а в более позд-

'312

Рис. 156. Дети с синдромом Эдвардса (а) и Патау (б) (по

Р. Пфейферу, 1968).

ние сроки — 8,9 %. Вместе с тем известны случаи рождения и выжи-

вания до определенного возраста детей с некоторыми структурными

хромосомными аномалиями. Так, делеция длинных плечей одной из

хромосом группы D вызывает физическое недоразвитие, множество

уродств, микроцефалию и приводит к смерти ребенка сразу после

рождения. Делеция короткого плеча одной из хромосом групп В

обусловливает развитие синдрома «кошачьего крика» (микроце-

'313

фалия, парезы конечностей, слабоумие, задержка роста и развития,

аномалии развития гортани, вследствие чего дети издают своеобраз-

ный крик, напоминающий кошачье мяуканье) и вызывает смерть

ребенка в раннем детском возрасте. Иногда дети рождаются с деле-

ниями длинного и короткого плечей хромосомы из 18-й пары, с

кольцевыми хромосомами, с комплексом нескольких хромосомных

аномалий. Инверсия в 1-й паре хромосом, например, обусловливает

множественные дефекты мозгового и лицевого черепа, контрактуры

конечностей. Дети с этой аномалией погибают в возрасте 1 —1,5 ме-

сяца.

В целом, следует сказать, что все хромосомные аберрации вызы-

вают резкие нарушения фенотипа, проявляются как доминантные

мутации и обычно оказывают летальный или полулетальный эффект.

Генетика олигофрении

Патология интеллекта — одна из серьезнейших проблем генетики

и медицины. Как отметил французский ученый Ж. Лежен (1981),

«среди вредных фенотипических проявлений, возникающих в резуль-

тате генетических нарушений, от точковых мутаций до хромосомных

повреждений, одно является наиболее драматическим — слабость ра-

зума. Это наиболее характерная для человека болезнь, потому что

только люди могут страдать ею, и в то же время именно она самая

бесчеловечная, поскольку лишает таких больных их полной доли

общечеловеческого наследия — разума». Именно поэтому проблема

умственной отсталости имеет большое социальное значение.

Нарушением психической деятельности сопровождается огромное

количество наследственных заболеваний самого различного проис-

хождения. Изменения психики возникают и при вредных экзогенных

воздействиях в периоды внутриутробного и постнатального развития

ребенка.

Люди с нарушенным интеллектом представляют собой так назы-

ваемый груз человечества — они не могут находиться в обычных

коллективах, неспособны к труду и с детского возраста до конца жиз-

ни требуют особого ухода в специальных учреждениях. Государства

тратят большие средства на содержание умственно неполноценных

больных. Осложняется и жизнь семей, в которых имеются умственно

отсталые лица. Это заставляет ученых изыскивать способы снижения

груза человеческой популяции. Среди них основной удельный вес

должны занимать меры по установлению причин умственной отстало-

сти и разработка методов ее профилактики.

Педагог в своей работе нередко сталкивается с детьми, у которых

с началом учебы выявляется скрытый ранее интеллектуальный

дефект. В связи с этим преподаватель должен знать формы проявле-

ния, причины, а также способы профилактики или ослабления степе-

ни выраженности слабоумия.

Различают 3 степени выраженности психического недоразвития:

I — наиболее тяжелое поражение интеллекта — идиотия, II — сред-

не тяжелое — имбецильность; III — легкая степень слабоумия —

'314

дебильность. Все эти дефекты в целом называются олигофренией или

малоумием.

Частота встречаемости больных с олигофренией в разных мест-

ностях различная: в некоторых городах на 1000 населения приходит-

ся от 2,38 до 4,89 олигофренов, причем 8,9 % их составляют

идиоты, 10—25 % — имбецилы, 60—90 % — дебилы.

Для оценки тяжести поражения интеллекта применяется коэффи-

циент интеллигентности, или интеллектуальности,— IQ. Он представ-

ляет собой процентное отношение так называемого умственного возраста

пациента (устанавливают с помощью психологических тестов) к его

настоящему хронологическому возрасту. Обычно интеллект считается

нормальным при IQ = 90—110 %. Однако в разных странах отноше-

ние к этому показателю неодинаковое, что в известной мере зависит

от отношения общества к уровню интеллекта и отклонениям его от

нормы. Например, в сельской местности незначительные отклонения

в интеллекте могут остаться незамеченными, тогда как в городских

условиях они проявляются быстрее. Большинство ученых к умственно

отсталым относят людей, у которых IQ ниже 70 %, причем, если он не

превышает 24 %, дефект интеллекта считается глубоким, если равен

25—39 % — тяжелым, 40—54 % — умеренным, 55—69 % — легким.

При коэффициенте, равном 70—84 %, состояние интеллекта расцени-

вается как пограничное между нормой и патологией. Следует отме-

тить, что IQ — недостаточно объективный показатель, так как не учи-

тывает в полной мере социальных возможностей развития интел-

лекта.

Слабость мышления у детей обычно устанавливается в процессе

педагогической работы с ними. Олигофрения в тяжелой степени

выявляется еще в дошкольном возрасте, более легкие ее формы — в

основном после поступления детей в школу, когда к интеллектуаль-

ному уровню ребенка предъявляются повышенные требования.

Причем основная масса олигофренов (до 50 %) выявляется в млад-

шем школьном возрасте (7—10 лет), значительно меньше (15—

18 %) —в раннем детском и дошкольном возрастах (3—6 лет), а

также в возрасте старше 10 лет. Обычно с началом учебы в

школе олигофрены испытывают трудности при обучении (плохо

усваивают абстрактный счет, не умеют решать арифметические зада-

чи), проявляют черты физического и психического инфантилизма

(легкая утомляемость, раздражительность, плаксивость, неадекват-

ная реакция на школьные оценки, преобладание игровых интересов,

свойственных детям более младшего возраста, и т. д.). У них рассеяно

и плохо фиксировано внимание, восприятия бедны, а память ослаб-

лена, эмоции бедны и тугоподвижны (у олигофренов преобладают в

основном примитивные эмоции и влечения). При олигофрении стра-

дает личность в целом, и вся клиническая картина заболевания

складывается из следующих признаков: нарушение познавательной

деятельности, т. е. способности к концентрации внимания, к воспри-

ятию, его фиксации и воспроизведению; недоразвитие наиболее

сложных функций мышления, т. е. обобщения, образования понятий,

установления причинно-следственных связей; слабость эмоциональ-

'315

ной сферы; недоразвитие в той или иной степени либо полное отсут-

ствие речи. Наиболее тяжелые нарушения личности наблюдаются

у идиотов. Психические проявления у них полностью отсутствуют

или очень скудны. Глубокие идиоты не отличают даже съедобное

от несъедобного. Речь у них обычно отсутствует. У имбецилов мыш-

ление крайне замедлено. Однако иногда они бывают односторонне

одаренными — среди них встречаются лица с музыкальным слухом и

хорошей механической памятью. Речь у имбецилов до известной

степени сохраняется, но отличается бедностью словарного запаса и

сопровождается различными дефектами артикуляции. Идиоты и им-

бецилы вследствие тяжести психического дефекта не могут обучаться

даже в специализированной вспомогательной школе. У дебилов сни-

жение психического развития не столь резко выражено, они способны

в известных пределах к обучению, но не в обычной, а во вспомогатель-

ной школе.

При олигофрении психическое недоразвитие часто сочетается с

физическим инфантилизмом, аномалиями строения черепа, пороками

развития внутренних органов и органов чувств; в большинстве слу-

чаев наблюдаются аномалии полового развития (обычно задержка,

иногда — преждевременное половое созревание).

Долгое время причины олигофрении оставались неясными. Вна-

чале предполагалось, что умственный дефект может возникнуть в

результате инфекции или недостатка питания. Затем обратили внима-

ние на роль наследственности в развитии данного заболевания,

предполагая, что она обусловливает от 30 до 90 % случаев его.

В начале XX в. почти все формы слабоумия считались наследственны-

ми. Однако начиная с 30—40-х годов определенную роль в воз-

никновении олигофрении стали отводить и экзогенным факторам.

Было установлено, что в 50—60 % случаев олигофрения является

результатом действия на зародыш, эмбрион, плод патогенных факто-

ров, поскольку известно, что любой болезненный процесс, начавший-

ся в период, когда высшие отделы головного мозга еще не

сформировались, может обусловить задержку развития психики

вплоть до ее распада. Было также обнаружено, что вредное

влияние на развитие ребенка оказывают такие патогенные факторы,

как инфекционные и паразитарные болезни половых органов матери

(сифилис, токсоплазмоз), неполноценное питание ее, химические

противозачаточные средства, инфекции плода, антигенная несовме-

стимость его и матери и др. Одним из самых опасных факторов,

вызывающих развитие слабоумия, является алкогольная и наркоти-

ческая интоксикация. Она оказывает одинаково вредное действие в

период как внутриутробного, так и постнатального развития ре-

бенка. Выделяют три основных периода в развитии, когда воздейст-

вие вредных факторов может привести к возникновению у ребенка

слабоумия. Первый период — период формирования зародышевых

клеток родителей (яйцеклеток и сперматозоидов); их неполноцен-

ность может быть наследственно обусловлена или вызвана воздей-

ствием внешних вредностей. Второй период — представляет собой

этапы внутриутробного развития зародыша и плода; наиболее часты-

'316