Введение: Наступивший XXI век является веком биологии и в значительной мере – веком генетики. Генетика (от греч. genesis – происхождение) – наука о наследственности и изменчивости организмов. Основоположником генетики являетсяИоганн Грегор Мендель (1822-1884): Официальной датой рождения генетики считают 1900-й год, когда были переоткрыты закономерности наследственности, впервые установленные Г. Менделем.

Сейчас генетике человека уделяют очень большое внимание, это связано в первую очередь с развитием наших цивилизаций, с тем, что в результате этого в среде, окружающей человека, появляется очень много факторов, негативно сказывающихся на его наследственности, в результате чего могут возникнуть мутации, то есть изменения в генетической информации клетки. Развитие современной медицины, улучшение условий жизни – всё это приводит к тому, что мутации не исчезают, а наоборот, передаются из поколения в поколение.

По данным всемирной организации здравоохранения около 4% новорожденных страдают теми или иными генетически обусловленными дефектами. К этому числу надо прибавить ту наследственную патологию, которая проявляется не сразу после рождения, а в более позднем возрасте. Значительный и все повышающийся процент наследственных форм умственной отсталости привлекает внимание специалистов во всех странах мира.

Поэтому перед современной генетикой, а в частности, перед медицинской генетикой остро стоит задача диагностировать наследственные заболевания на самых ранних стадиях, а также определить гены, которые вызывают у человека наследственные болезни. Это необходимо, чтобы принять обоснованное решение, а в некоторых случаях начать своевременное лечение.

Изучать наследственность человека непросто. В первую очередь, это связано с тем, что экспериментировать на человеке невозможно, а во-вторых, мы, к сожалению, вид, который размножается достаточно медленно. Несмотря на это, ученые уже накопили очень много информации о нашей наследственности, и эта информация была получена при помощи пяти классических методов изучения наследственности человека: (генеалогический, цитогенетический, близнецовый, биохимический, популяционный). [11]

Направленность проекта: Генетика

Цель проекта: Исследование возникновения и развития наследственных болезней

Задачи проекта:

  • Сформировать знания о наследственных болезнях человека;
  • Познакомить с классификацией наследственных болезней;
  • Рассмотреть причины возникновения моногенных, хромосомных и полигенных наследственных болезней;
  • Изучить факторы риска возникновения наследственных заболеваний;
  • Познакомить с мерами профилактики и лечения наследственных болезней.

Актуальность проекта: Уровень современных генетических технологий уже сегодня позволяет осуществлять точную диагностику многих наследственных заболеваний и врожденных аномалий развития, как следствие этого - находить более эффективные подходы к их профилактике.

Этапы создания проекта:

  1. Формулировка темы, определение цели и задач.
  2. Нахождение информации о наследственных болезнях.
  3. Рассмотрение причин и факторов риска возникновения наследственных болезней.
  4. Отбор иллюстративного материала.
  5. Оформление текста проекта.
  6. Создание презентации для представления проекта.
  7. Подготовка выступления.
  8. Защита проекта.

Продукт проекта: Возможность практического использования проекта: Мой проект можно будет использовать на уроках биологии в качестве вводного материала для изучения генетики.

Наследственные болезни - заболевания человека, обусловленные хромосомными и генными мутациями. Хромосомные мутации – это мутации, касающиеся изменением участка хромосом. Генные мутации происходят внутри одного гена. В настоящее время известно более 6 тыс. синдромов с наследственным механизмом передачи, а их общая частота в популяции составляет от 0,2 до 4%. Возникновение наследственных заболеваний обусловлено мутациями - внезапными изменениями генетических свойств индивида, приводящими к появлению новых, не присущих норме признаков. Наследственные заболевания могут проявиться как непосредственно после рождения ребенка, так и на разных этапах жизни. Одни из них имеют неблагоприятный прогноз и приводят к ранней смерти, другие – существенно не влияют на продолжительность и даже качество жизни. Все новорожденные в первые дни своей жизни также подлежат обследованию на наследственные и врожденные заболевания обмена веществ. Другие наследственные заболевания, не распознанные до или сразу после рождения ребенка, могут быть выявлены с помощью цитогенетических, молекулярно-генетических, биохимических методов исследования.

1.1. Классификация наследственных болезней:

  • Моногенные
    • Аутосомно-доминантные
    • Аутосомно-рецессивные
    • Сцепленные с полом
  • Хромосомные
    • Геномные мутации
    • Хромосомные мутации
  • Полигенные

Моногенные болезни обусловлены мутациями или отсутствием отдельных генов и наследуются в полном соответствии с законами Менделя (аутосомное или сцепленное с X-хромосомой наследование, доминантное или рецессивное). Клинические проявления возникают в результате отсутствия определенной генетической информации либо реализации дефектной. Хотя распространенность моногенных болезней невысока, полностью они не исчезают. Для моногенных болезней характерны «молчащие» гены, действие которых проявляется под влиянием окружающей среды. Среди моногенных болезней различают патологию с аутосомно-доминантным типом наследования (синдром Марфана, болезнь Реклингхаузена, синдром Элерса-Данлоса, несовершенный остеогенез, болезнь Олбрайта и др.), аутосомно-рецессивной передачей (фенилкетонурия, галактоземия, ихтиоз, прогерия) и наследственные заболевания, сцепленные с полом (гемофилия, фосфат-диабет, мышечная дистрофия Дюшенна, синдром Хантера, болезнь Фабри).

В случаях доминантного наследования даже одной пары модифицированного гена достаточно для проявления клинической картины болезни. Известно более 3700 таких болезней. Как правило, они обусловлены дефектами структурных белков или нарушениями регуляции экспрессии (выраженности) генов. Эти болезни поражают мужчин и женщин с одинаковой частотой. Исключение составляют аутосомные дефекты, наследование которых зависит от пола. Для аутосомно-доминантных болезней характерен фенотипический полиморфизм (внутри одной семьи).

Синдром Марфана (приложение 1): Синдром Марфана – наследственная доминантная болезнь соединительной ткани. Причиной синдрома Марфана являются мутации в гене фибриллина (гликопротеин, необходимый для образования эластических волокон, находящихся в соединительной ткани). Наиболее специфичными для синдрома Марфана являются нарушения скелета, вывих хрусталика, сердечно-сосудистые изменения, эктазия (расширение просвета какого-либо полого органа или сосуда на ограниченном участке) твердой мозговой оболочки.

  1. Мышечно-скелетная система: арахнодактилия, высокий рост, длинные конечности, деформация позвоночника (сколиоз, грудной лордоз, гиперкифоз), деформация передней стенки грудной клетки (вдавленная грудь, «куриная» грудь или оба варианта), ненормальная подвижность суставов (гиперподвижность, врожденные контрактуры или оба варианта), плоская стопа, высокое арковидное нёбо, недоразвитие вертлужной впадины, мышечная гипотония.
  2. Глаза: вывих хрусталика, миопия, отслоение сетчатки, большая роговица, удлиненная ось глазного яблока, уплощение роговицы.
  3. Сердечно-сосудистая система: аортальная регургитация, аневризма восходящей части аорты, расслоение аорты, митральная регургитация, застойные сердечные нарушения, пролапс митрального клапана, кальцификация митрального отверстия, аритмия.
  4. Наружные покровы: паховые грыжи, атрофические стрии.
  5. Легочная система: спонтанный пневмоторакс.
  6. Нервная система: эктазия твердой мозговой оболочки, аномалии развития нервной системы.

При синдроме Марфана ростовые скачки и закрытие зон роста скелета наблюдаются на 2,4 года раньше у лиц мужского пола и на 2,2 года раньше у лиц женского пола. Рост взрослых мужчин равен в среднем 191 см, женщин - 175 см.

При рецессивных изменениях генов полностью отсутствуют клинические проявления болезни. Поэтому в большинстве случаев пациенты не знают о наличии генетической аномалии и передают ее потомству. Аутосомно-рецессивные болезни чаще всего обусловлены дефектами ферментов, реже - дефектами структурных белков. Именно поэтому многие врожденные нарушения обмена веществ попадают в эту группу болезней. Обязательным условием для развития патологии является полная замена здоровых версий гена на мутантные. В результате изначальная экспрессия (выраженность) гена прекращается полностью либо частично.

Болезнь Гоше (приложение 2): Болезнь Гоше - редкое семейное заболевание, обусловленное накоплением в ретикулогистиоцитарных клетках глюкоцереброзида. В большинстве случаев болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному, некоторых случаях — по доминантному типу. В общей популяции данная патология встречается у из 60 000 человек. Основные нарушения имеются на первом этапе утилизации глюкоцереброзида и обусловлены дефицитом глюкоцереброзидазы. Активность фермента при хронической форме болезни Гоше снижена на 65 %, а при острой - практически отсутствует. Основные проявления болезни Гоше обусловлены накоплением клеток, перегруженных «шлаками», и нарушением функции этих клеток. Накопление клеток в различных органах приводит к увеличению их размеров (селезенка, печень) и нарушению структуры и функции (кости, костный мозг, легкие). Нарушение работы клеток (макрофагов), перегруженных шлаками, имеет следствием развитие малокровия, кровоточивости, истощения, хрупкости костей, болевых кризов. Это связано с тем, что круг «профессиональных обязанностей» макрофагов в организме человека очень широкий и включает регуляцию многих жизненно важных процессов: кроветворения, свертывания крови, обмена костной ткани и др. Наиболее типичными проявлениями болезни Гоше служат увеличение размеров селезенки и печени, развитие анемии (пониженное число гемоглобина), тромбоцитопении (пониженное число тромбоцитов), хронические боли в костях или развитие внезапных приступов сильнейших болей в костях (костные кризы). Последние сопровождаются лихорадкой и местными островоспалительными явлениями (отек, покраснение), напоминающими картину остеомиелита. Реже болезнь может впервые проявиться переломом кости вследствие незначительной травмы. Поражение костей зачастую представляет основную клиническую проблему и может привести к тяжелой инвалидизации (обездвиженность вследствие многочисленных патологических переломов, деформации костей и суставов, необходимость замены разрушенных тазобедренных или плечевых суставов).

Выделяются три типа болезни Гоше:

  1. 1 тип - характеризуется отсутствием признаков поражения нервной системы;
  2. 2 тип - встречается у детей раннего возраста и отличается тяжелым поражением головного мозга, больные редко доживают до возраста 2 лет;
  3. 3 тип - объединяет более разнородную группу больных, у которых признаки поражения нервной системы могут проявляться как в раннем, так и в подростковом возрасте.

1 тип является наиболее частым клиническим вариантом болезни Гоше и встречается как у детей, так и взрослых. Средний возраст больных в момент диагностики заболевания варьирует от 30 до 40 лет. Тяжесть клинических признаков при болезни Гоше находится в прямой зависимости от энзимного (дефект, приводящий к нарушению углеводного обмена - недостаточному или полному отсутствию усвоения фруктозы и значительному выделению ее с мочой) дефекта. Чем больше снижена активность фермента, тем в более раннем возрасте и в более тяжелой форме проявляется заболевание.

Наследование, сцепленное с полом - наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах, называется наследованием, ограниченным полом. Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием Y-хромосомы (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие, кроме однопроходных, большинство насекомых и пресмыкающихся.

Гемофилия: Гемофилия - это проблема кровотечения. У больных гемофилией кровотечение происходит не быстрее, чем у здоровых, но может длиться дольше. У них в крови не хватает фактора свертываемости, который определяется наличием в крови белков, обеспечивающих свертываемость крови. Незначительные повреждения тканей, даже во время обычных инъекций, могут длительное время (до нескольких недель) кровоточить, образовывая подкожные гематомы. Частое явление при гемофилии – сильные носовые кровотечения, которые трудно остановить обычными в таких случаях способами. Лечение гемофилии, навсегда избавляющего пациента от болезни, на сегодняшний день не существует. Но имеется возможность постоянного контроля над ее течением при помощи постоянных инъекций недостающих ферментов свертываемости крови, выработанных из донорского материала.

Хромосомные болезни - большая группа наследственных болезней с множественными врожденными пороками развития. В их основе лежат хромосомные или геномные мутации. Этиологическими факторами хромосомной патологии являются все виды хромосомных мутаций и некоторые геномные мутации. Хромосомные болезни возникают в результате мутаций в половых клетках одного из родителей. Из поколения в поколение передаются не более 3—5 % из них. Хромосомными нарушениями обусловлены примерно 50 % спонтанных абортов и 7 % всех мертворождений.

Хромосомные мутации - это непредсказуемые изменения в структуре хромосом. Чаще всего они вызываются проблемами, возникающими в процессе деления клетки. Воздействие инициирующих факторов среды – это еще одна возможная причина хромосомных мутаций.

Изменения структуры хромосом могут быть:

  • утрата (нехватка) — потеря хромосомой своей концевой части;
  • делеция — выпадение участка средней части хромосомы;
  • дупликация — удвоение фрагмента хромосомы;
  • инверсия — поворот участка хромосомы на 180°;
  • транслокация — перенос участка одной хромосомы на другую.

Мутации могут быть:

  • Внутрихромосомные – преобразование генетического материала в пределах одной хромосомы
  • Межхромосомные – перестройки, в результате которых две негомологичные хромосомы обмениваются своими участками. Негомологичные хромосомы содержат разные гены и не встречаются в процессе мейоза.

Могут возникать и самопроизвольные хромосомные перестройки, без воздействия ухудшающих факторов, но такие случаи крайне редки. Происходит это под влиянием внутренних и внешних условий (так называемого мутационного давления среды). Такая случайность приводит к изменению генов и их новому распределению в геноме. Дальнейшая жизнеспособность организмов с возникшими изменениями определяется возможностью приспособления к выживанию, что является частью естественного отбора. Для человека, к примеру, мутационные процессы часто становятся источником различных наследственных болезней, порой несовместимых с жизнью.

Синдром Шерешевского-Тернера (приложение 3): Синдром Шерешевского-Тернера - хромосомная болезнь, сопровождающаяся характерными аномалиями физического развития, низкорослостью и половым инфантилизмом (незрелость в развитии). Чёткой связи возникновения синдрома Тернера с возрастом и какими-либо заболеваниями родителей не выявлено. Однако беременности обычно осложняются токсикозом, угрозой выкидыша, а роды часто бывают преждевременными и патологическими. Особенности беременностей и родов, заканчивающихся рождением ребёнка с синдромом Тернера, — следствие хромосомной патологии плода. Нарушение формирования половых желёз при синдроме Тернера обусловлено отсутствием или структурными дефектами одной половой хромосомы (X-хромосомы).

Геномные мутации - это такие мутации, которые приводят к изменению числа хромосом. Различают полиплоидию и анеуплоидию. В первом случае происходит кратное (в 2, 3, 4 и т. д. раза) увеличение числа хромосом. Во втором случае число хромосом увеличивается или уменьшается не кратно, обычно на одну или две хромосомы. Геномные мутации возникают в результате нарушения расхождения хромосом в процессе деления клетки.

Синдром Дауна (приложение 4; 4.1): Синдром Дауна - болезнь, обусловленная аномалией хромосомного набора (изменением числа или структуры аутосом), основными проявлениями которой являются умственная отсталость, своеобразный внешний облик больного и врожденные пороки развития. Одна из наиболее распространенных хромосомных болезней, встречается в среднем с частотой 1 на 700 новорожденных. Возможность рождения детей с болезнью Дауна зависит от возраста матери. Так, в среднем у женщин в возрасте от 19 до 35 лет случаи рождения ребенка с этой болезнью составляют 1 на 1000, тогда как у женщин после 35 лет такая вероятность увеличивается и к 40-50 годам достигает уровня 2-3%. Такая зависимость частоты болезни Дауна от возраста матери объясняется тем, что процесс закладки и развития женских половых клеток начинается с рождения и происходит на протяжении всей жизни. Под влиянием различных вредных воздействий возможно повреждение хромосом этих клеток. И с возрастом вероятность подобных нарушений увеличивается, а, следовательно, и резко возрастает риск рождения больного ребенка.

Полигенные болезни 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. Эта группа болезней в настоящее время составляет 92 % от общего числа наследственных патологий человека. С возрастом частота заболеваний возрастает. В детском возрасте процент больных составляет не менее 10 %, а в пожилом - 25-30 %. Тяжести течения мультифакториальных болезней человека в зависимости от пола и возраста очень различны.

Выделяют следующие общие особенности:

  • Степень проявления болезни зависит от пола и возраста больного, интенсивности работы его эндокринной системы, неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды, например, нерационального питания и др;
  • Высокая частота заболеваний в популяции. Так, шизофренией болеют около 1 % населения, сахарным диабетом — 5 %, аллергическими заболеваниями — более 10 %, гипертонией — около 30 %;
  • Особенности наследования заболеваний не соответствуют менделевским закономерностям.

Врожденные пороки сердца: Пороки сердца - патологическое изменение сердца, в ходе которого наблюдаются дефекты клапанного аппарата или его стенок, приводящие к сердечной недостаточности. Врожденные пороки сердца - патологические состояния, при которых в ходе нарушений процесса эмбриогенеза в сердце и примыкающих к нему сосудах возникают дефекты. При врождённых пороках сердца поражаются преимущественно стенки миокарда и крупных прилежащих к нему сосудов. Заболевание медленно прогрессирует, без своевременного хирургического вмешательства у ребёнка формируются необратимые морфологические изменения, в ряде случаев возможен летальный исход. При адекватном хирургическом лечении происходит полное восстановление функции сердца.

Непосредственные причины заболевания прямо воздействуют на организм, вызывая в нем патологические изменения. Различают также факторы риска первичные и вторичные. К первичным факторам относятся факторы, отрицательно влияющие на здоровье: нездоровый образ жизни, загрязнение окружающей среды, отягощенная наследственность, неудовлетворительная работа служб здравоохранения и т. д. К вторичным факторам риска относятся заболевания, которые отягощают течение других болезней.

  • Химические факторы: наркотики, алкоголь, некоторые лекарственные препараты и др. вещества;
  • Физические факторы: различные виды ионизирующей радиации, ультрафиолетовое излучение;
  • Биологические факторы: вирусы оспы, ветряной оспы, эпидемического паротита, гриппа, кори, гепатита и др.

Лечение наследственных заболеваний крайне затруднено, если честно сказать, его практически не существует, можно лишь улучшить симптомы. Поэтому на первый план выходит профилактика этих заболеваний.

Существует несколько основных методов профилактики наследственных заболеваний человека.

  1. Первый метод - это планирование семьи, отказ от вступления в брак кровных родственников, а также отказ от деторождения при высоком риске наследственной патологии. В этом огромную роль играет своевременное медико-генетическое консультирование семейных пар, которое сейчас начинает активно развиваться и в нашей стране.
  2. Второй метод - это дородовая диагностика с помощью различных физиологических методов, то есть предупреждение родителей о возможных патологиях у их будущего ребенка.
  3. Третий метод - это управление действием генов. Это уже коррекция наследственных заболеваний, чаще всего – именно болезней обмена веществ после рождения. Диеты, хирургические вмешательства или лекарственная терапия.

В последние десятилетия в нашей стране остро обозначилась проблема демографического кризиса (резкого изменения численности населения). Большое значение имеют низкая рождаемость и высокая детская смертность на фоне тенденции инвалидизирующих патологий. Важную роль играет наследственная и врожденная патология. Развитие тяжелых и необратимых осложнений, которые определяют качество жизни, позволяет отнести наследственные заболевания к заболеваниям, имеющим медико-социальное значение.

Экономические потери государства, связанные с расходами на симптоматическое лечение и пожизненное содержание людей-инвалидов, значительно велики. В настоящее время разработаны эффективные методы лечения. И организациям, подобной системы работы требуются немалые экономические затраты, компенсирующиеся за счет снижения смертности людей, уменьшения числа инвалидности, сохранения работоспособности и т.п.

Среди методов экономических исследований выделяют такой тип фармакоэкономического анализа, как анализ стоимости болезни. Прямые затраты на лечение определяются как непосредственные расходы, связанные с оказанием медицинской помощи. Прямые затраты можно разделить на медицинские и немедицинские.

Медицинские затраты включают в себя:

  • расходы на содержание пациента в лечебном учреждений или же стоимость оказываемых ему на дому услуг, в том числе медицинскими сестрами;
  • стоимость профессиональных медицинских услуг (плата за врачебные консультации, а также оплата рабочего времени врачей или медицинских сестер);
  • стоимость лекарственных препаратов;
  • стоимость лабораторного и инструментального обследования;
  • стоимость медицинских процедур (таких, как хирургические операции, реабилитационные манипуляции, санитарно-противоэпидемические мероприятия);
  • стоимость транспортировки больного санитарным транспортом.