Размещено на http://www.allbest.ru/

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИКИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ РОЖДАЕМОСТИ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ

Моргунова А.Д.



Введение

Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.

В результате многочисленных - блестящих по своему замыслу и тончайших по исполнению - экспериментов в области молекулярной генетики современная биология обогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкое отражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека. Первое - это возможность работать с изолированными генами. Второе достижение - это доказательство включения чужеродной информации в геном, а также функционирования его в клетках высших животных и человека. Это показывает неразрывную связь успехов генетики человека с успехами современной биологии, которая все больше и больше становится связана с генетикой.

Без преувеличения можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой, генетика человека относится к наиболее прогрессирующим разделам генетики в целом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, с включением клеточного и организменного уровней.

XX век стал веком величайших открытий во всех областях естествознания, веком научнотехнической революции, которая изменила и облик Земли, и облик ее обитателей. Возможно, одной из основных отраслей знания, которые будут определять облик нашего мира в следующем веке, является генетика. С этой сравнительно молодой наукой всегда было связано немало споров и противоречий, но последние достижения генетики и генной инженерии, которая вполне может считаться самостоятельной дисциплиной, в таких областях, как исследование генома человека и клонирование, хотя и открыли широкие перспективы развития биотехнологий и лечения различных заболеваний, сделали возможным изменение самой сущности человека, пытаются влиять на продолжительность жизни людей, породив тем самым множеством вопросов этического, даже, скорее, философского, характера.

генетический наследственный заболевание хромосомный



Глава 1. Генетика рождаемости

Одной из наиболее актуальных для национальной безопасности российского государства проблем является демографическая ситуация в стране. Известно, что рождаемость в современной России, несмотря на определенное улучшение, связанное с относительным повышением уровня жизни в 2000-е годы (по сравнению с 1990-ми годами) и некоторыми мерами государства в направлении стимулирования демографического роста, остается на достаточно низком уровне. По крайней мере, вряд ли возможно говорить о том, что российская рождаемость на настоящее время покрывает потребности в восполнении населения страны. Российские граждане стремительно стареют, в особенности в «русских» регионах страны, где наблюдается наиболее низкий уровень рождаемости.

1.1 Причины демографического спада

Сильный демографический спад наблюдался в России на протяжении практически всего ХХ века и был связан не только с изменениями социально-экономических и социокультурных основ российского государства, но и с тем, что в годы войн, революций, коллективизации и индустриализации, политических репрессий российское государство лишилось 140-150 миллионов человек. Соответственно, поскольку значительную часть погибших и умерших составляли люди обоих полов детородного возраста, а также дети и подростки, то на десятки миллионов людей сократилось и количество потенциальных новорожденных, которые могли родиться у жертв глобальных катаклизмов отечественной истории.

Однако, не менее значимую роль в демографическом кризисе в России сыграло и снижение количества детей у среднестатистической российской женщины. По данным А. Вишневского - одного из крупнейших отечественных специалистов по демографии, за период с 1925 по 2000 гг. рождаемость снизилась в среднем на 5,59 ребенка на женщину (Вишневский А. Демография сталинской эпохи). Причем наиболее активное снижение рождаемости пришлось на период с 1925 по 1955 гг. - то есть, на периоды индустриализации и коллективизации, Великой Отечественной войны, послевоенного восстановления советской инфраструктуры. Численность населения современной России ежегодно снижается примерно на 700 тысяч человек, что позволяет говорить о стране как о постепенно вымирающей (да, именно так, не стесняясь этих слов, ее охарактеризовал сам президент Владимир Путин еще в 2000 году, а спустя 6 лет - в 2006 году - он заявил, что численность населения России к концу XXI века может уменьшится вдвое, если не будут приняты кардинальные меры в направлении улучшения демографической ситуации в стране).

Очень часто в обыденных суждениях о причинах снижения рождаемости встречается объяснение низкого уровня рождаемости социальными условиями, в первую очередь - недостаточным материальным благополучием населения, отсутствием высокооплачиваемой работы у родителей, отдельного и большого жилья, инфраструктуры детских садов и школ. Однако при сравнении со странами третьего мира или той же дореволюционной Россией подобные аргументы не выдерживают критики. Мы видим, в каких условиях проживает основная масса среднеазиатского населения, не говоря уже об африканцах или жителях Южной Азии. Однако скученность, бедность (а порой и откровенная нищета), отсутствие социальных перспектив отнюдь не мешают людям рожать детей - причем в количествах «от пяти и выше».

На самом деле причины снижения рождаемости в России в ХХ веке лежат скорее в идеологической плоскости. Их основной стимул - девальвация традиционных ценностей и разрушение образа жизни русского и других народов страны в период революции и, особенно, послереволюционных сталинских преобразований. Нельзя не отдать должное сталинской эпохе как периоду максимального развития промышленности, обороны, безопасности советского государства, распространения всеобщей грамотности населения, доступности медицинской помощи (пусть и не сильно квалифицированной, но все же значимой).

Однако, для стремительного рывка в экономике СССР требовалась мобилизация максимально большего количества граждан, привлечение к труду практически всего трудоспособного населения страны, включая и мужчин, и женщин. По мнению А. Вишневского, «сами методы, которыми сталинское руководство СССР добивалось - и добилось - "великого перелома" в народной жизни, были таковы, что они безоглядно разрушали всю систему традиционных ценностей, в том числе и семейных» (Вишневский А. Демография в сталинскую эпоху).

Несмотря на то, что Сталин и его окружение негативно оценивали деятельность «левацкого» крыла партии большевиков, настаивавшего еще в первые послереволюционные годы на полном разрушении института семьи, пропагандировавшего сексуальную свободу мужчины и женщины, свободу абортов, в действительности у «левых коммунистов» было многое позаимствовано. И, в первую очередь, специфическая модель организации семейных отношений. Ее можно назвать пролетарской, поскольку именно у пролетариата как класса наемных рабочих, преимущественно проживающих в городах и занятых на фабрично-заводском производстве, стала возможна такая организация семьи. У крестьянина количество детей не имело особого значения, более того - многодетность была в фаворе, поскольку дети - это будущие руки, там где можно прокормить двух

- всегда прокормишь трех и так далее. Крестьяне же имели и возможность размещения многочисленного потомства в своей избе, в случае взросления детей - в избе, построенной рядом, в пристройке.

В отличие от них городские пролетарии, ютившиеся в комнатах и квартирках доходных домов, не могли позволить себе многочисленное потомство. И по причине отсутствия мест для размещения, и по причине иного характера трудовой деятельности - пролетарий работал за зарплату и ребенок становился лишь очередным едоком, снижающим благосостояние семьи без всякой отдачи (когда он вырастал - он не работал в хозяйстве отца, как крестьянский сын, а отправлялся на собственные «хлеба», то есть прямой материальной отдачи родительской семье не приносил). Более того, в городских пролетарских семьях, как правило, шли трудиться и женщины. У женщинработниц, оказывавшихся в ситуации самостоятельного выбора трудовой деятельности, места жительства, формировалась и совершенно иная модель полового поведения. Во-первых, они в гораздо меньшей степени зависели от мнения окружающих, нежели крестьянки. Во-вторых, будучи самостоятельно занятыми работниками, они могли позволить себе то поведение, которое считали нужным. Естественно, что и для них многодетность была очевидной помехой - ведь она прямо препятствовала фабрично-заводскому труду.

Концепция «новой женщины» и рождаемость

Идеология семейной политики Советской России формировалась под влиянием концепций «новой женщины», начавших складываться еще в XIX веке в произведениях как отечественных, так и зарубежных писателей и философов революционно-демократического толка. В России о «новой женщине» писал, прежде всего, Н.Г. Чернышевский. На Западе идея женской эмансипации получила гораздо большее развитие. Сформировалась идеология феминизма, включающего в настоящее время множество ответвлений - либеральный, социалистический, радикальный, лесбийский и даже «черный» феминизм. К чему привело распространение феминизма в странах Западной Европы - можно не напоминать, эта ситуация достаточно плачевна для европейских обществ и является причиной значительных противоречий между различными группами европейского населения.

В России феминистские идеи, в том числе и концепция создания «новой женщины», нашли благодарных сторонников среди представителей революционных партий и движений, в первую очередь - социал-демократов. Эсеры - «народники» все же в большей степени были почвенниками, хотя и среди них распространялись подобные теоретические построения. В революционные годы основным теоретиком концепции «новой женщины» стала Александра Коллонтай. Этой удивительной женщине - политику, дипломату, революционеру - удалось не только сформировать собственную концепцию семейно-половых отношений в социалистическом обществе, но и собственной биографией в значительной степени продемонстрировать, что представляет собой образ «новой женщины».

По мнению Коллонтай, традиционный образ женщины испокон веков ассоциировался с покорностью, нацеленностью на благополучное замужество, отсутствием инициативы в строительстве собственной жизни и жизненной независимости. Традиционная женщина - это такое специфическое дополнение к мужчине, его спутница и соратница, лишенная, по сути, собственного «Я» и, часто, собственного достоинства. В противовес традиционному образу женщины Коллонтай и выдвигала концепцию «новой женщины» - самодостаточной, активной политически и общественно, относящейся к мужчине как к равному и действительно являющейся равному ему в строительстве собственной независимой жизни.

Аборты угрожают демографии

Другая проблема России в сфере рождаемости - аборты. Официально аборты были разрешены в Советской России сразу после Октябрьской революции. В 1920 году РСФСР разрешила прерывание беременности не только по медицинским показателям, став первой страной в мире, легализовавшей аборты. В 1936 г. аборты были запрещены и вновь легализованы лишь в 1955 г. после политики «десталинизации». В период с 1990 по 2008 гг. в постсоветской России было произведено, по официальным данным, 41 миллион 795 тысяч абортов. Это количество перекрывает реальные потребности российского государства в рабочей силе (около 20 миллионов человек в указанный период), что позволяет многим общественным и политическим деятелям рассматривать аборты как прямую угрозу демографической безопасности российского государства.

Против абортов в России сегодня выступает около половины населения страны. Социологические опросы показывают постепенное сокращение количества сторонников абортов - с 57% респондентов в 2007 г. до 48 % в 2010 г. (Левада-центр. О репродуктивном поведении россиян). Взгляды противников абортов выражают, как правило, националистические политические движения и религиозные организации. Среди них есть как абсолютные противники совершения любых абортов, включая даже аборты по медицинским показателям, так и умеренные противники абортов, признающие возможность их совершения в обоснованных случаях (медицинские показатели, изнасилование, социально-бытовая неустроенность и т.д.).

В первую очередь, против практики абортов возражают российские общественные деятели и философы традиционалистского направления. Для них аборты - не только угроза национальной безопасности российского государства, одна из причин сокращения потенциального населения Российской Федерации, но и вызов религиозным ценностям, традиционным мировоззренческим ориентирам, изначально присущим практически всем народам мира, но разрушающимся в процессе детрадиционализации современного общества, усвоения индивидуалистических и потребительских ценностей современного западного капитализма. Ведь идеология «чайльд фри» - добровольной бездетности, возводимой в доблесть современными «креаклами» и стремящимися к подражанию им недалекими потребителями, представляет собой целенаправленное насаждение антироссийских по сути принципов отказа от рождения детей, создания полноценной семьи во имя «собственной реализации», которая чаще всего представляет собой лишь возможность повседневного и беззаботного «тусования», шопинга, а то и просто безделья, пьянства и наркомании.

Снижение рождаемости является одной из целей многочисленных ассоциаций «планирования семьи», первоначально возникших в странах Западной Европы по инициативе феминистских движений и спонсируемых международными финансовыми кругами, заинтересованными в снижении численности населения - в первую очередь именно в развитых странах, поскольку здесь большая численность населения означает и рост социальной ответственности и экономических нагрузок на капиталистов. Поэтому целесообразнее «подсократить» численность коренного населения, одновременно осуществляя ввоз иностранных мигрантов из отсталых государств «третьего мира», которые будут готовы исполнять тяжелые работы без социальных гарантий и каких-либо требований к улучшению своего положения (сейчас опыт современной Европы показывает, что это далеко не так и многие мигранты отнюдь не работают на новом месте жительства, зато очень даже требуют социальных гарантий и всевозможных привилегий, однако изменить ситуацию уже не представляется возможным для большинства западных государств).

1.2 Технология ЭКО развития

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) -- вспомогательная репродуктивная технология, используемая в случае бесплодия.

Суть метода ЭКО состоит в следующем: яйцеклетку извлекают из организма женщины и оплодотворяют искусственно в условиях «in vitro» («в пробирке»), полученный эмбрион содержат в условиях инкубатора, где он развивается в течение 2-5 дней, после чего эмбрион переносят в полость матки для дальнейшего развития. Матка является вместилищем для эмбриона.

Впервые успешно эта медицинская технология была применена в Великобритании в 1977 году, в результате чего в 1978 году родилась Луиза Браун (англ. Louise Brown) первый человек, «зачатый в пробирке». Первый ребёнок (девочка), зачатый с помощью ЭКО в Советском Союзе, был рождён в феврале 1986 года. Процедура была выполнена в Москве, в Центре охраны здоровья матери и ребёнка, называемом в наши дни Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии (НЦ АГиП). Чуть позже в Ленинграде в том же 1986 году родился мальчик Кирилл. Данным событиям предшествовали серьёзные исследования, которые начинают целенаправленно проводиться в Советском Союзе с 1965 года. В это время создаётся группа раннего эмбриогенеза, которая в 1973 году переросла в лабораторию экспериментальной эмбриологии (руководитель -- проф. Б. Леонов). По данным на 1994 год, в этой лаборатории родилось более 1,5 тыс. детей. В 1990 году на нашей планете насчитывалось свыше 20 тыс. детей, зачатых в пробирке. В 2010 году -- около 4 млн. Наибольшей интенсивности применения процедура ЭКО достигает в Израиле, где на 1 миллион жителей приходится 3400 процедур ЭКО в год.

Показания и противопоказания к процедуре ЭКО

Показание: различные формы мужского и женского бесплодия.

Согласно приказу N67 Минздрава РФ показанием к ЭКО является «бесплодие, не поддающееся терапии, или вероятность преодоления которого с помощью ЭКО выше, чем другими методами. При отсутствии противопоказаний ЭКО может проводиться по желанию супружеской пары (женщины, не состоящей в браке) при любой форме бесплодия».

Противопоказания: состояния женщины, при которых беременность и роды угрожают здоровью матери или ребенка, а именно:

• соматические и психические заболевания, являющиеся противопоказаниями для вынашивания беременности и родов;

• врожденные пороки развития или приобретенные деформации полости матки, при которых невозможна имплантация эмбрионов или вынашивание беременности;

• опухоли яичников;

• доброкачественные опухоли матки, требующие оперативного лечения;

• острые воспалительные заболевания любой локализации;

• злокачественные новообразования любой локализации, в том числе в анамнезе.

Противопоказания для проведения ЭКО со стороны мужчины отсутствуют.

Технология проведения ЭКО

Технологию ЭКО осуществляют в специализированных медицинских учреждениях в условиях амбулаторного лечения. Для проведения процедуры ЭКО необходимо получить яйцеклетки, получить сперматозоиды, провести оплодотворение in vitro, вырастить эмбрион, ввести эмбрион в полость матки женщины.

Получение яйцеклеток для ЭКО

Как правило, для ЭКО стараются получить несколько яйцеклеток, так как это повышает эффективность лечения бесплодия этим методом. Поскольку в норме у женщины в течение одного менструального цикла созревает одна яйцеклетка, то для получения нескольких яйцеклеток проводят так называемую процедуру «стимуляции суперовуляции». Для этого пациентке назначают инъекции гормональных препаратов.

Для стимуляции используют инъекции препаратов фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ), хорионического гонадотропина(ХГ), а также блокаторов гонадотропин-рилизинг гормона (ГнРГ). Сочетание видов и количества вводимых гормональных препаратов называют «схемой стимуляции». Существует несколько схем стимуляции суперовуляции, но окончательное количество, типы и длительность введения препаратов подбирают индивидуально для каждой женщины. В зависимости от схемы стимуляция суперовуляции занимает время от 7 до 50 дней и требует подкожного введения препаратов (ежедневные инъекции, либо введение подкожных капсул).

Созревание яйцеклеток непосредственно не может быть определено неинвазивными методами. Поэтому о созревании яйцеклеток судят косвенно по росту фолликулов яичника. Рост фолликулов наблюдают с помощью аппаратов ультразвукового исследования. При достижении доминантным фолликулом определенного размера (16-20 мм) назначают процедуру извлечения яйцеклеток -- пункцию фолликулов яичника. Пункцию фолликулов проводят под общей (чаще) или местной (реже) анестезией, иглу проводят трансвагинально, ход иглы контролируют аппаратом УЗИ. Целью пункции является аспирация (отсасывание) содержимого фолликула (фолликулярной жидкости). Полученную жидкость исследуют с помощью микроскопа для обнаружения яйцеклеток.

Обнаруженные яйцеклетки отмывают от фолликулярной жидкости и переносят в лабораторную посуду с культуральной средой. В качестве лабораторной посуды используют чашки Петри, либо культуральные планшеты. Посуду с яйцеклетками помещают в инкубаторы, где они содержатся до оплодотворения.

Осложнения при стимуляции суперовуляции:

Обычно использование гормональных препаратов и проведение пункции фолликулов не вызывает негативных реакций у пациентки, но иногда могут возникнуть осложнения.

1. Осложнением стимуляции суперовуляции является синдром гиперстимуляции яичников(СГЯ), который может развиться спустя несколько дней после окончания стимуляции. СГЯ возникает при созревании большого количества фолликулов, которые, трансформируясь в желтые тела, секретируют большое количество эстрогенов. При тяжелом течении СГЯ может потребоваться госпитализация больной.

2. Осложнением пункции фолликулов может явиться гематома яичника.

При невозможности получить яйцеклетки у пациентки (отсутствие яичников, менопауза и пр.) возможно использование донорских яйцеклеток (то есть яйцеклеток другой женщины). В качестве донора яйцеклеток может выступать бескорыстный донор (родственница, знакомая) или платный донор. Условия работы с донором яйцеклеток регламентирует приказ N67 Минздрава РФ.

Получение спермы для ЭКО

Сперму пациент получает самостоятельно с помощью мастурбации. Возможно использование прерванного коитуса, либо медицинского презерватива без смазки. В случае невозможности получения спермы путем эякуляции, используют хирургические методы: аспирация содержимого эпидидимиса, биопсия яичка и прочее. Сперму получают в день пункции фолликулов супруги. Если получение спермы в день пункции невозможно, то используют предварительное получение спермы с последующим замораживанием и хранением в жидком азоте (криоконсервация). Перед оплодотворением яйцеклетки сперматозоиды отделяют от семенной жидкости. Для этого проводят многократное центрифугирование спермы в культуральной среде.

При невозможности использования спермы мужа (по медицинским показаниям) или при отсутствии у пациентки полового партнёра, возможно использование спермы донора. Использование спермы донора производится при обязательном письменном согласии супруга и регламентируется приказом N67 Минздрава РФ. Согласно этому приказу сперма донора используется не ранее, чем через 6 месяцев хранения в замороженном состоянии с целью получения в этот период данных об отсутствии инфекционных заболеваний у донора спермы.

Оплодотворение «в пробирке»

Непосредственно ЭКО проводится врачами-эмбриологами в условиях эмбриологической лаборатории. Собственно оплодотворение проводят одним из двух способов:

1) инсеминация in vitro (к яйцеклеткам, которые находятся в питательной среде, добавляют суспензию сперматозоидов. Сперматозоиды добавляют из расчета 100--200 тыс. на одну яйцеклетку. В течение 2-3 часов один из сперматозоидов проникает в яйцеклетку и тем самым оплодотворяет ее)

2) интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов (ICSI, ИКСИ) -- сперматозоидвводят в яйцеклетку «вручную» с помощью микрохирургических инструментов. ИКСИ используют при очень плохом качестве спермы, когда оплодотворение не может быть получено даже в чашке.

После проникновения сперматозоида яйцеклетка считается эмбрионом. Вероятность успешного оплодотворения 60-70 %. Эмбрионы содержат в искусственных условиях от 2 до 5 дней. Для этого используют так называемые СО₂-инкубаторы -- шкафы, в которых поддерживается температура 37 °C и содержание СО₂ в атмосфере 5-6 %. Эмбрионы (а до этого яйцеклетки) в инкубаторах непосредственно содержат в пластиковых чашках с культуральной средой. В культуральную среду для эмбрионов входят основные физиологические ионы (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl--^, CO₃^2- и т. д.), энергетические субстраты (глюкоза, пируват, лактат), аминокислоты, часто витамины и белки сыворотки крови. За время инкубации эмбрион человека практически не увеличивается в размере (первые 4 дня его размер 0,1 мм, на 5 день 0,15-0,2 мм), но количество клеток, его составляющих, возрастает многократно (1 день -- 1 клетка; 2 день -- 4 клетки; 3 день -- 8 клеток; 4 день -- от 10 до 20 клеток, 5 день -- от 40 до 200 клеток).

Перенос эмбриона в матку Перенос эмбриона в матку осуществляют через 2-5 дней после оплодотворения яйцеклетки. Процедура не требует анестезии (обезболивания) и выполняется на гинекологическом кресле в течение нескольких минут. Эмбрион переносят в матку, проводя через шейку матки специальный эластичный катетер. Согласно приказу N 67 Минздрава РФ в полость матки не рекомендуется переносить более 4 эмбрионов, чтобы избежать многоплодной беременности. Современная практика ЭКО в России такова, что обычно осуществляют перенос 2 эмбрионов.

При невозможности вынашивания плода пациентка может прибегнуть к использованию суррогатной матери.

Дополнительные мероприятия при культивировании эмбрионов

В течение культивирования эмбрионов возможно осуществление дополнительных лабораторных мероприятий. Криоконсервация эмбрионов -- жизнеспособные эмбрионы замораживают и хранят при температуре жидкого азота. В дальнейшем эмбрионы могут быть разморожены и осуществлен повторный перенос в матку для достижения беременности

Преимплантационная генетическая диагностика (ПГД) -- исследование наличия некоторых хромосомных или некоторых генетических патологий у эмбриона до имплантации. Также этим методом возможно определить пол эмбриона.

Ведение беременности и родов после ЭКО

Эффективность экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) в целом составляет порядка 30-- 35 %. Значение может изменяться в зависимости от возраста, причин бесплодия, квалификации врачей и уровня клиники (в связи с тем, что материально-техническое оснащение имеет немаловажное значение). Из 20 наступивших беременностей родами заканчиваются в среднем 18. После введения эмбрионов один раз в 3 дня нужно контролировать уровень гормонов в крови. Через 12 дней выполняется тест на беременность. В случае многоплодной беременности по желанию женщины выполняют редукцию -- удаление ненужных эмбрионов.

Роды при беременности после ЭКО ничем не отличаются от обычных. В тех случаях, когда причина бесплодия -- болезнь женщины, роды проводятся с учётом конкретной болезни и к способу оплодотворения это уже не имеет никакого отношения.

По мнению врачей, зачатые в пробирке дети ничем не отличаются от остальных.



1.3 Генетическое тестирование или ДНК-диагностика

Что такое генетическое тестирование или генетическая диагностика

Общая задача молекулярно-генетических исследований -- выявить мутации (варианты полиморфизмов), являющиеся внутренним наследственным фактором моногенных и мультифакториальных заболеваний. Выявление мутаций, связанных с моногенными болезнями, используют в целях диагностики этих заболеваний при наличии соответствующих клинических признаков. Исследование генных полиморфизмов проводят с целью выявления наследственных факторов предрасположенности к мультифакториальным заболеваниям для их эффективной профилактики. Кроме того, с помощью этих тестов можно оценить риск этих заболеваний для потомства в случае отягощенной наследственности родителей.

Генетическое тестирование или генетическая диагностика обычно означает непосредственное исследование ДНК (иногда это может означать РНК или белковый продукт ДНК и РНК) в гене, связанном с конкретным заболеванием. С помощью такого исследования можно получить информацию о том, насколько вероятно, что у человека в дальнейшей жизни разовьется определенное заболевание. Если в вашей семье имеются заболевания повторяющиеся из поколения в поколение и известен ген, связанный с этим заболеванием, тогда Вы можете обратиться к специалисту за пресимптоматической генетической диагностикой, чтобы выяснить, унаследовали ли Вы этот ген.

Разумно пройти такое тестирование, если:

• вам нужна информация, которая может помочь Вам в принятии решения о деторождении для осведомленности о рисках для Ваших детей.

• заболевание можно предотвратить или его симптомы успешно лечатся или заболевание нельзя ни предотвратить ни вылечить, однако:

• Вы считаете, что более полное знание о вероятности того, что у Вашего ребенка или у Вас разовьется заболевание, поможет Вам принять важные жизненные решения,

• Вы являетесь человеком, который предпочитает больше знать о собственном будущем, и предпочитает в жизни определенность.

Какие заболевания могут быть выявлены генетическим тестированием

Существует достаточно много заболеваний при которых известно что они точно связаны с определенным геном (моногенные заболевания). Это обычно означает, что при наличии измененного гена (мутации) обязательно разовьется это заболевание. Однако, часто бывает невозможно сказать в каком возрасте оно разовьется, насколько сильно оно будет выражено, и как быстро будут развиваться симптомы.

Другая группа заболеваний связана как с генетическими факторами, так и с факторами окружающей среды - образ жизни, питание, вредные привычки и пр., или с неизвестными факторами (мультифакториальные заболевания). Измененный ген, в этом случае, вносит свою долю в вероятность развития такого заболевания, однако его наличие совершенно не означает что вы обязательно заболеете. Как правило генетический фактор может повышать (или понижать) риск развития какого либо заболевания на 5-15%. Однако есть и такие заболевания (например, рак молочной железы), при которых носительство определенной мутации означает вероятность его появления до 85%.

Если вы предполагаете, что у Вас может быть повышенный риск какого либо заболевания, и хотите пройти пресимптоматическую генетическую диагностику, Вы должны получит консультацию у специалиста - врача-генетика.

Что мы понимаем под риском развития заболевания

Некоторые заболевания передаются в семье из поколения в поколение по доминантному типу. Это означает, что человек наследует одну нормальную и одну измененную копии гена. Однако измененная копия доминирует, "подавляет" нормальную копию. некоторые доминантные генетические заболевания проявляются сразу после рождения. Другие могут проявляться только во взрослом возрасте. Такие заболевания называют "заболевания с поздним началом" или "заболевания с поздней манифестацией. Примерами таких заболеваний являются поликистозная болезнь почек у взрослых и хорея Гентингтона. Если у одного из родителей присутствует измененная копия гена, то он может передать ребенку либо нормальную копию, либо измененную. Таким образом, каждый из детей такого родителя будет иметь вероятность 50% наследования измененной копии гена, и следовательно, такой же шанс иметь генетическое заболевание. В то же время, каждый из детей имеет такой же шанс - 50% получить от родителя нормальный ген. В этом случае ребенок не будет болен этим наследственным заболеванием и не передаст его никому из своих будущих детей.

Другие заболевания наследуются как рецессивные. Это означает, что человек должен наследовать две измененные копии одного и того же гена (по одной измененной копии от каждого из родителей) и только в этом случае он будет болен. Если человек наследует только одну измененную копию и одну нормальную, то в подавляющем большинстве случаев такой человек будет являться "здоровым носителем", то есть у него не будет признаков заболевания, так как нормальная копия гена компенсирует функцию измененной копии. Если оба родителя являются носителями измененной копии одного и того же гена, они могут передать своему ребенку как нормальную, так и измененную копию гена. Таким образом, каждый ребенок у родителей, которые являются носителями мутаций в одном и том же гене, имеет шанс 25% унаследовать измененную копию гена от обоих родителей и, следовательно, оказаться больным. Шанс унаследовать от родителей только одну копию измененного гена оценивается в 50%. Если такое происходит, ребенок будет здоровым носителем, как и его родители.

Для мультифакториальных заболеваний был предложен термин "подверженность".

Подверженность отражает врожденную тенденцию к развитию болезни, т.е. восприимчивость или уязвимость, генетическую предрасположенность и всю комбинацию внешних обстоятельств, которые обеспечивают "большую или меньшую вероятность развития заболевания".

Подверженность - это вероятность заболевания, которая детерминирована всей совокупностью внешне- и внутрисредовых факторов. Положительные результаты теста означают, что пациент имеет нежелательную мутацию гена связанную с каким либо заболеванием и, следовательно, имеет повышенный риск его возникновения. Однако, положительный тест только о генетически детерминированном риске возникновения заболевания. Он не говорит о том что у пациента оно имеется или обязательно разовьется. Положительные результаты теста могут иметь важное значение и для членов семьи пациента, в том числе и будущего поколения. В отличие от других медицинских тестов генетические тесты могут давать информацию не только о человеке, который прошел этот тест, но также и информацию о его родственниках. Как мужчина, так и женщина которые какие либо мутации, независимо от того разовьется у них когда либо заболевание или нет могут передавать имеющуюся мутацию их сыновьям и дочерям. Однако, вероятность такого наследования не 100% и не все дети обязательно будут иметь такую наследственную мутацию. Однако, отрицательный результат тестирования не означает, что у пациента никогда не разовьется заболевание связанное с отсутствующей мутацией. Это означает, что риск развития у определенного заболевания такой же как в среднем среди популяции.

Некоторые заболевания имеющие генетическую предрасположенность:

• Онкологические заболевания (рак молочной железы, яичников, предстательной железы, колоректальные опухоли)

• Сердечно-сосудистые заболевания

• Сахарный диабет (2 типа)

• Ревматоидный артрит

• Псориаз

• Болезнь Паркинсона



Глава 2. Генетика продолжительности жизни

2.1 Продолжительность жизни и старение

Продолжительность жизни является комплексным количественным признаком, вносящим, наравне с репродукцией, основной вклад в дарвиновскую приспособленность. Выявление генетических механизмов ее формирование - фундаментальная проблема биологии развития, эволюционной генетики и молекулярной геронтологии. (А.Москалев,2012)

Среди множества, ограничивающих продолжительность организма, включая несчастные случаи, голод, хищничество и паразитизм, только старение является «имманентной» причиной. Старение в биологии - процесс постепенного угнетения основных функций организма, в том числе регенерационных и репродуктивных, вследствие чего организм становится менее приспособленным к условиям окружающей среды (теряет способность противостоять стрессам, болезням и травмам), что делает его гибель неизбежной. Даже в благоприятных лабораторных условиях старение проявляется у подавляющего большинства видов животных. Старение протекает с разными скоростями у разных видов; это, по всей видимости, указывает на то, что причиной старения является не только механический износ и подразумевает его генетически обусловленную компоненту.

Таким образом, старение -- комплексный процесс взаимодействия генов и среды, регулируемый стрессом, метаболическими факторами и репродукцией, а также защитными системами на уровне клетки, ткани и организма. Геномная регуляция еще не доказывает того, что старение «запрограммировано». Изменение экспрессии генов, наблюдаемое при старении может быть ответом на случайные повреждения (молекулярные ошибки оксидативный стресс) или отражать побочные плейотропные эффекты генов, контролирующих процессы роста, развития и метаболизма ( А.Москалев,2012).

Современные научные исследования показывают, что генетическими и эпигенетическими методами в лабораторных условиях удается существенно продлить жизнь модельным животным. Исходя из накопленных знаний об общих фундаментальных механизмах старения, можно замедлять старение и продлевать жизнь у людей. Расширение знания о продолжительности жизни позволит разработать научные методы продления здорового периода жизни человека, что является важнейшей государственной задачей в социальной политики.

2.2 Наследственные заболевания человека

Определяя формирование фенотипа человека в процессе его развития, наследственность и среда играют определенную роль в развитии порока или заболевания. Вместе с тем, доля участия генетических и средовых факторов варьируется при разных состояниях. С этой точки зрения формы отклонений от нормального развития принято делить на 3 группы: наследственные заболевания (хромосомные и генные), мультифакторные заболевания.

Наследственные заболевания. В зависимости от степени повреждения генетического материала различают хромосомные и генные заболевания. Развитие этих заболеваний целиком обусловлено дефектностью наследственной программы, а роль среды заключается в модификации фенотипических проявлений болезни. К этой группе относят хромосомные и геномные мутации и многогенно наследуемые заболевания. Наследственные болезни всегда связаны с мутацией, однако фенотипические проявления последней, степень выраженности у разных особей могут различаться. В одних случаях это обусловлено дозой мутантного аллеля, в других - влиянием окружающей среды.

Мультифакторные заболевания (болезни с наследственной предрасположенностью). В основном это болезни зрелого и преклонного возраста. Причинами их развития являются факторы окружающей среды, однако степень их реализации зависит от генной конституции организма.

Хромосомные заболевания человека

Эта группа болезней обусловлена изменением структуры отдельных хромосом или определенного их количества в кариотипе (дисбаланс наследственного материала). У человека описаны геномные мутации по типу полиплоидии, которые встречаются у абортированных эмбрионов (плодов) и мертворожденных. Основную часть хромосомных болезней составляют анэуплоидии. Большинство из них касается 21 и 22 хромосом и чаще всего встречаются у мозаиков (особи имеющие клетки с мутантным и нормальным кариотипом). Трисомии описаны по большому числу аутосом и Х-хромосоме (может присутствовать в 4-5 экземплярах). Структурные перестройки хромосом также, как правило, дисбалансом генетического материала. Степень снижения жизнеспособности зависит от количества недостающего или избыточного наследственного материала и вида измененной хромосомы.

Хромосомные изменения, приводящие к поркам развития, чаще всего привносятся в зиготу с гаметой одного из родителей. При этом все клетки нового организма будут иметь аномальный хромосомный набор (для диагностики достаточно проанализировать кариотип клеток какой-либо ткани). Если хромосомные нарушения возникают в одном из бластомеров во время первых делений зиготы, образованной из нормальных гамет, то развивается мозаичный организм. Для определения вероятности появления хромосомной болезни в потомстве семей, уже имеющих больных детей, необходимо установить является ли это нарушение возникшим заново или унаследованным. Часто родители больных детей имеют нормальный кариотип, а болезнь является результатом мутаций в одной из гамет. В этом случае вероятность хромосомного нарушения маловероятна. В другом случае, в соматических клетках родителей обнаруживаются хромосомные или геномные мутации, которые могут передаваться их половым клеткам.

Хромосомные нарушения передают потомству фенотипически нормальные родители, являющиеся носителями сбалансированных хромосомных перестроек. Фенотипическое проявление различных хромосомных и геномных мутаций характеризуется ранним и множественным поражением различных систем и органов. Хромосомные заболевания характеризуются сочетанием многих врожденных пороков. Для них также характерны многообразие и вариабельность фенотипических проявлений. Наиболее специфические проявления хромосомных заболеваний связано с дисбалансом по относительно небольшому фрагменту хромосомы. Дисбаланс по значительному объему хромосомного материала делает картину менее специфической.

Специфичность проявления хромосомного заболевания определяется изменением содержания определенных структурных генов, кодирующих синтез специфических белков. Полуспецифические проявления хромосомной болезни связаны в значительной мере с дисбалансом генов, представленных многими копиями, которые контролируют ключевые процессы в жизнедеятельности клеток. Неспецифические проявления при хромосомных заболеваниях связывают с изменением содержания гетерохроматина в клетках, который влияет на нормальное течение клеточного деления, роста, формирование количественных признаков.

Генные болезни человека

Среди генных болезней различают многогенно обусловленные болезни, наследуемые в соответствии с законами Менделя, и полигенные (болезни с наследственным предрасположением). В зависимости от функциональной значимости первичных продуктов соответствующих генов генные болезни подразделяют на:

1. нарушение ферментных систем (энзимопатии);

2. дефекты белков крови (гемоглобинопатии);

3. дефекты структурных белков (коллагеновые болезни);

4. болезни с невыясненным биохимическим дефектом.

В основе энзимопатий лежат либо изменение активности фермента либо снижение интенсивности его синтеза. Наследственные дефекты ферментов клинически проявляются у гомозиготных особей, а у гетерозиготных - недостаточная активность фермента выявляется специальными исследованиями.

В зависимости от нарушения обмена веществ различают:

1. наследственные дефекты обмена углеводов (галактоземия - нарушение метаболизма молочного сахара; мукополисахаридозы - нарушение расщепления полисахаридов);

2. наследственные дефекты обмена липидов и липопротеинов;

3. наследственные дефекты обмена аминокислот (альбинизм - нарушение синтеза пигмента меланина; тирозиноз - нарушение обмена тирозина);

4. наследственные дефекты обмена витаминов;

5. наследственные дефекты обмена пуриновых пиримидиновых азотистых оснований;

6. наследственные дефекты биосинтеза гормонов;

7. наследственные дефекты ферментов эритроцитов.

Гемоглобинопатии

Эта группа болезней вызываемых первичным дефектом пептидных цепей гемоглобина и связанных с этим нарушением его свойств и функций (эритроцитоз, метгемоглобинемии).

Коллагеновые заболевания человека

В основе возникновения этих заболеваний лежат генетические дефекты биосинтеза и распада коллагена - важнейшего компонента соединительной ткани.

Наследственные заболевания человека с невыясненным биохимическим дефектом К этой группе принадлежит подавляющее число моногенных наследственных болезней. Наиболее распространенными являются:

1. муковисцидозы - наследственное поражение экзокринных желез и железистых клеток организма;

2. ахондроплазия - в большинстве случаев обусловлено вновь возникшей мутацией. Это заболевание косной системы, при котором наблюдаются аномалии развития хрящевой ткани.

3. мышечные дистрофии (миопатии) - заболевания связанные с поражением поперечно-полосатых и гладких мышц.

Болезни человека с наследственным предрасположением

Эта группа болезней отличается от генных тем, что для своего проявления нуждается в действии факторов внешней среды. Среди них также различают моногенные и полигенные. Такие заболевания называются мультифакторными.

Заболевания моногенные с наследственным предрасположением относительно немногочисленны. К ним применим метод менделеевского генетического анализа. Учитывая важную роль среды в их проявлении, они рассматриваются наследственно обусловленные патологические реакции на действие различных внешних факторов(лекарственных препаратов, пищевых добавок, физических и биологических агентов), в основе которых наследственная недостаточность некоторых ферментов. Установление с помощью различных методов генетических исследований точного диагноза, выяснение роли среды и наследственности в развитии заболевания, определение типа наследования дают возможность врачу разрабатывать методы лечения и профилактики появления этих заболеваний в следующих поколениях.

2.3 Старение организма: роль генетических факторов: общебиологический аспект

Один из ключевых вопросов геронтологии заключается в выяснении роли генетических факторов в старении. Другими словами, определяется ли генами продолжительность жизни животных и человека? Казалось бы, существенные различия в продолжительности жизни животных различных видов однозначно положительно решают этот вопрос. Однако большая вариабельность продолжительности жизни организмов одного вида ( табл. 1 ) не может быть интерпретирована однозначно [ Finch ea 1997 ].

Оценить наследуемость долгожительства человека можно, исследуя его параметры у членов одной семьи, включая приемных детей (для учета роли условий среды), а также у близнецов. Несмотря на большие трудности в интерпретации подобного материала, связанные прежде всего с существенными различиями условий жизни у представителей разных поколений и смертями от несчастных случаев, некоторые выводы все же можно сделать. Простые расчеты коэффициентов корреляции между продолжительностью жизни родителей и детей показали крайне низкую, если вообще какую-либо наследуемость по этому признаку [ Гаврилов ea 1991 ]. К аналогичным выводам приводит и анализ результатов подобных исследований на животных.

В исследовании, включающем 7000 взрослых людей, дольше жили потомки родителей с большей продолжительностью жизни. Лица, чьи родители прожили более 81 года, прожили по крайней мере на 6 лет больше тех, чьи родители умерли, не дожив до 60-летия [ Abbott ea 1978 ].

Для выявления роли вклада наследственности и факторов среды исследовали частоту различных заболеваний и смертность у приемных детей [ Ryan ea 1981 ]. Оказалось, что приемные дети, чьи биологические родители умерли рано от неслучайных причин, имели сами в два раза больший риск смертности от неслучайных причин. Если причиной ранней смерти одного из биологических родителей было заболевание сердца, человек, воспитанный в семье приемных родителей, все равно имел повышенный в 4 раза риск умереть от инсульта и инфаркта миокарда по сравнению с воспитывавшимися в тех же семьях биологическими детьми своих родителей. Аналогичные закономерности прослежены также в отношении смерти от инфекционных заболеваний. Исследования на монозиготных и гетерозиготных близнецах позволяют оценить роль собственно генетических факторов. Было установлено, что у монозиготных близнецов даты смерти различаются не более чем на 3 года в среднем, тогда как у двуяйцовых близнецов различие достигает более 6 лет [ Jarvik ea 1980 ]. Близнецы наследуют специфические гены, которые ограничивают продолжительность жизни, например, определяющие предрасположенность к ожирению или атеросклерозу. Важно отметить, что различия в продолжительности жизни фибробластов монозиготных близнецов в культуре были существенно ниже таких различий между культурами фибробластов, полученных от двуяйцовых близнецов [ Sorensen ea 1986 ].

Если убедительных данных, свидетельствующих о наследственном увеличении продолжительности жизни у человека, не описано, то наследственное сокращение продолжительности жизни, несомненно, существует и проявляется в наследственных болезнях преждевременного старения ( прогериях ) [ Михельсон ea 1996 ].

2.4 Репродуктивное поведение и продолжительность жизни

В настоящее время довольно распространено мнение, согласно которому генетическая программа развития исчерпывается достижением репродуктивного успеха, т.е. рождением потомства, и выживание организма после завершения репродуктивной функции если и опосредовано геномом, то весьма косвенно [ Hayjlick ea 1998, Rose ea 1991, Smith ea 1995 ].

С эволюционной точки зрения длительный период репродукции дает виду преимущества, тогда как выживание особи после этого периода снижает выживаемость вида. Ряд недавних публикаций, касающихся связи между возрастом рождения детей и продолжительностью жизни родителей, привлекли к этой проблеме пристальное внимание. Было показано, что женщины, прожившие 100 лет и более, в 4 раза чаще рожали детей после 40 лет, чем те, которые прожили не более 73 лет [ Perls ea 1997 ]. По мнению авторов, поздняя менопауза может быть фактором, способствующим долголетию. Анализ данных о числе детей и возрасте их родителей в семьях британских аристократов выявил, что эти показатели коррелируют с продолжительностью жизни [Westendorp ea 1998 ]. Во-первых, оказалось, что среди умерших в молодом возрасте (до 20 лет) две из каждых трех женщин были бездетными, тогда как среди проживших более 80 лет таких было менее трети. Ранние роды и большое число детей негативно сказывались на продолжительности жизни женщины. Возраст первых родов был наименьшим у умерших рано и наибольшим у проживших более 80 лет. Шансы дожить до 100 лет имели больше те женщины, которые родили первенца после 40 лет. Интересно, что и мужья жили дольше, если число произведенных ими детей было не слишком велико. Продолжительность жизни дочерей больше коррелирует с продолжительностью жизни матери, чем отца, тогда как у сыновей эта зависимость значительно менее выражена и не коррелирует с полом родителей. Вестерндорп и Кирквуд [Westendorp ea 1998 ] делают вывод о том, что, несмотря на некоторую наследуемость продолжительности жизни [ Finch ea 1997, Gavrilova ea 1998 ], каждый человек должен выбирать между долголетием и продолжением рода. У дрозофил, которым не позволяли размножаться, продолжительность жизни увеличивалась [ Fowler ea 1989 ].

Проанализировав данные о гетерозиготности генома у 77 зоологических и 30 ботанических видов, Алтухов [ 1 ] установил, что она высокодостоверно положительно коррелирует со скоростью полового созревания и отрицательно - с продолжительностью жизни. Чем больше индивидуальная гетерозиготность, тем большие энергетические затраты организма приходятся на этот период онтогенеза, выше темпы развития, раньше наступает половозрелость и возраст первой репродукции и, соответственно, короче оказывается жизнь. Подчеркивается, что долгожительство человека, как и у других биологических видов, определяется высокой индивидуальной гомозиготностью.

Другим аспектом проблемы является оценка генетического груза для продолжительности жизни потомства мутаций, полученных в процессе старения родителями. Частота мутаций в половых клетках мужчин много выше, чем у женщин, и пропорциональна возрасту, в случае отцовства в позднем возрасте потомство подвергается большему риску генетических нарушений и, соответственно, риску иметь меньшую продолжительность жизни [ Grow ea 1997 ]. Особенно это касается дочерей старых отцов. В наших опытах на крысах не наблюдалось различий в продолжительности жизни потомства, произведенного молодыми (3 мес.) самками и самцами и молодыми самками и старыми (27 мес.) самцами, однако потомство старых самцов было значительно более чувствительно к канцерогенному действию N-нитрозометилмочевины [Anisimov ea 1995 ], что свидетельствует в пользу точки зрения о накоплении с возрастом генетических повреждений в мужских половых клетках.