Генеалогический метод генетики человека

Кожные узоры (гребешки – линейные утолщения эпидермиса) действительно  строго индивидуальны и генетически  обусловлены, начинают закладываться  с 3-го месяца эмбрионального развития, заканчивают к 4-му месяцу и в течение  жизни остаются относительно неизменными, так как в определенной степени  зависят от насыщаемости водой эпидермиса и ряда других факторов. Характер наследования этого признака до сих пор до конца не установлен. Есть мнение, что это полигенный признак, при этом большое влияние на его развитие оказывает материнский организм, следовательно, в развитии этого признака принимают цитоплазматические факторы.

Каждый вид узоров характеризуется  своим типом рисунка, так среди  узоров на пальцах выделяют 3 типа рисунка  – завиток, петля и дуга, основным типом рисунка на ладонях являются борозды.

Дуга - это самый редкий рисунок  и самый простой, т.к. всегда отсутствует  трирадиус (дельта, точка встречи трех потоков гребешков). Может быть плоской, может быть шатровой. На этом рисунке, как правило, гребешковые линии не пересекаются и проходят поперек через всю пальцевую подушечку (рис. 1 А).

Петля - полузамкнутый узор, при  котором гребешки начинаются на одном  крае подушечки, не доходят до другого  и возвращаются назад. Таким образом, у этого рисунка один конец  закругленный, замкнутый, другой открытый. Если открытый конец направлен в  радиальную сторону, то петля радиальная. Если имеет прямое направление, то ульнарная. Этот рисунок всегда имеет один трирадиус (рис. 1, Б).

Завиток - это концентрический узор вокруг сердцевины пальцевой подушечки, при котором имеется, как правило, два трирадиуса (рис. VI.3, В).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Дерматоглифика пальцевых узоров, А - дуга, Б - петля, 1 трирадиус, В- завиток, 2 трирадиуса

Пальцевые узоры регистрируются в  виде формулы - дроби, в числители  которой записываются символы правой руки, а в знаменателе - левой. Запись начинается с первого (большого) пальца и заканчивается пятым (мизинцем), указывается начальная буква  английского слова: whorl - завиток, loop - петля, arch - дуга. Если петля радиальная, то указывается буква - R, если ульнарная, то - U.

Широко используется количественная характеристика пальцевых узоров, которая  приводится по результатам дельтового счета (дельта - трирадиус). Счет проводится для каждой руки, а затем для всех 10 пальцев. Установлено, что петля имеет один трирадиус, завиток - два, дуга - обычно не имеет. Данные анализа так же заносятся в формулу, в числителе количество дельт, начиная с первого пальца правой руки, в знаменателе - левой, через сумму - общее число дельт. Например: =13

Количественная характеристика пальцевого узора также выражается в виде формулы гребневого счета, где указывается количество гребней (гребешков) от дельты (трирадиуса) до центра на каждом пыльце и суммарно для десяти пальцев. Для того, чтобы точно провести счет, необходимо на рисунке отпечатка карандашом провести линию, соединяющую точки трирадиуса и центра (см. рис. 1, Б,В).

Гребневый счет индивидуален для каждого  человека и для каждого пальца руки. Он в определенной степени  зависит от состава половых хромосом, особенно от Х хромосомы, т.е. наличие  лишней Х хромосомы при патологии  уменьшает число гребней. Так, в  среднем, количество гребней десяти пальцев у мужчины составляет 145, у женщины – 180, при патологии: ХО – 178, ХУУ – 133, ХХУ – 114, ХХХУ – 93, ХХХХУ – 49,9.

Изменение кожных рисунков при наследственных заболеваниях является результатом  единого антропологического развития пораженного органа и эпидермиса. Так, впервые этот метод для диагностики  наследственного заболевания применил в 1939 году Cummins, описав дерматоглифику при синдроме Дауна. Для ряда патологий, причиной которых является геномные мутации (аутосомная анеуплоидия), в том числе и для синдрома Дауна, характерно наличие так называемой «обезьяньей складки» - широкой борозды вдоль ладони (рис. 2).

 

Рис. 2.Дерматоглифика ладони: а - нормального  субъекта,

б - субъекта с синдромом Дауна

 

Возможно совмещение качественной и количественной характеристик  пальцевых узоров. Тогда в формуле  одновременно указывается символ узора  и количество дельт:

L 9 + W 11 + L 10 + L 7 + A 0 = 37

W 10 + A 0 + L 4 + L 12 + W 4 = 30

Итак, техника применения метода дерматоглифики заключается  в следующем:

1 – приготовление отпечатков  пальцев и ладони каждой руки,

2– оценка осевых трирадиусов (точек встречи 3-х потоков гребешков) на ладони между 4-я пальцами и около запястья,

3 – оценка поперечных ладонных  складок,

4 – определение характера пальцевого  рисунка и подсчет количества  гребней,

5 – составление формулы гребневого  счета и заключения.

Для получения отпечатков пальцев  необходимо выполнить следующие  операции:

• заготовить белый лист бумаги и подписать на нем Ф.И.О., пол, возраст обследуемого, а также римскими цифрами в единую строку номера, обозначающие номера пальцев, начиная с большого,
• нанести на стекло размером 20х20см небольшое количество краски и тщательно раскатать катком до равномерного тонкого слоя,
• прижимать поочередно, начиная с большого, пальцы к стеклу, при этом сначала ставить палец на ребро радиальной стороной и поворачивать его так, чтобы прокрасилась вся поверхность,
• прикладывать также поочередно пальцы к бумаге, которая лежит на поролоне так, чтобы отпечатывалась вся поверхность, для этого палец ставить радиальной стороной и поворачивать до его ульнарной стороны, осторожно поднять палец, чтобы не сместить рисунок и не смазать его.

Задание:

1. Получить отпечатки пяти пальцев  правой руки и определить характер  рисунка каждого пальца.

2. Установить количество дельт  на каждом пальце и провесьте  гребневый счет, записывая данные  в рабочую таблицу, на основании  которой составить формулу. 

 

Пальцы правой руки	1	2	3	4	5	Всего
Количество дельт
Гребневый счет

 

Оборудование: стекло, фотографический каток, поролон, типографическая краска, ручная лупа, глянцевые листы белой бумаги.

 

ТЕМА: Цитогенетический метод генетики человека.

ЦЕЛЬ: 1- выявить генетическое значение и технические особенности метода,

2- сформировать умения по идентификации хромосом человека, дифференциации мужского и женского кариотипов,

3-сформировать  умения выявления нарушений кариотипа  на хромосомном и геномном  уровнях его организации,

4-выявить причины  наиболее распространенных наследственных (хромосомных) заболеваний, описать  клинику их, меры профилактики  и способы лечения,

5-разработать  методические рекомендации по  организации учебного процесса  при изучении этой темы в  системе среднего образования.

  КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Материальные носители генетической  программы на разных уровнях  организации целостной системы  – человек.

2. Кариотип, идиограмма. Систематизации хромосом согласно критериям Денверской и Парижской международных конференций.

3. Аутосомы, половые хромосомы (характеристика на морфологическом и генетическом уровнях). Морфологические типы хромосом - метацентрические, субметацентрические, акроцентрические, телоцентрические.

4. Характеристика кариотипа человека, количественный и качественный  состав.

6. Первичные  и вторичные признаки полового  диморфизма.

7. Теории  определения пола человека. Зависимость соотношения пола человека от внешних факторов.

8. Наследственные заболевания,  хромосомные болезни, генные болезни  (определения).

9. Причины возникновения наследственных  заболеваний человека.

 

Практическая работа №1. Анализ кариотипа здорового человека.

Объект  исследования: фотокариограммы здоровых людей.

Пояснение к заданию:

Цитогенетический  метод основан на микроскопическом исследовании кариотипа человека. Объектом исследования является любая пролиферативно-активная ткань – клетки костного мозга, фибробласты кожи, лейкоциты периферической крови (лимфоциты),  клетки эпителия щеки, клетки, полученные при амниоцентезе и биопсии хориона, клетки абортусов и мертворожденных.

 С  помощью этого метода был установлен  количественный и качественный  состав кариотипа человека. Начало  истории цитогенетических исследований  датируется 1882 годом, когда Флемминг, изучая митозы в клетках роговицы, обнаружил 22-28 хроматиновых тел. С этого времени начинается длительный период тонких кариологических исследований, результатом которых были такие данные: кариотип человека представлен 47 хромосомами, при этом женский пол определяется половыми хромосомами ХХ, мужской - ХО (Винивортер, 1912); кариотип человека представлен 48 хромосомами, при этом женский пол определяется половыми хромосомами ХХ, мужской – ХY (Пэйнтер, 1923). Окончательным заявлением по вопросу количественного состава кариотипа стали сообщения двух шведских ученых Тио и Леван (1956), которые на материале культуры легких трех эмбрионов установили, что диплоидное число хромосом в делящихся соматических клетках постоянно и равно 46. Именно они в то время дали одно из самых полных описаний кариотипа человека, указав морфологическую характеристику его. С 1959 года начинаются работы по индивидуальной идентификации каждой пары хромосом и развитие такого метода генетики человека как цитогенетический.

Задачи этого метода заключаются  в следующем:

1 –  описание кариотипа с целью  выявления геномных и хромосомных отклонений от нормы,

2 –  диагностика наследственных заболеваний.

Техника метода:

1 –  взятие пробы для анализа,

2 –  культивирование клеток на искусственной  питательной среде с добавлением  фитогемаглютинина с целью стимуляции митозов,

3 –  добавление в среду колхицина  для разрушения нитей ахроматинового аппарата, что, в свою очередь, приводит к торможению митозов, накоплению метафазных пластинок,

4 –  обработка клеток гипотоническим  раствором хлорида натрия для  лучшего разобщения хромосом, свободного  размещения на определенном расстоянии  друг от друга,

5 –  фиксация материала,

6 –  высушивание взвеси клеток на предметом стекле с последующей окраской. Для сплошного окрашивания используют различные красители – азур, лакмоид, арсеин, фуксин. Дифференцированную окраску осуществляют по Q-, G-, C-технике. Так, например, метод Q предполагает использование флюорохромов, акрихина и др. специальных красителей, позволяющих выявить последовательности нуклеотидов в ДНК;

7 –  изучение под микроскопом и  фотографирование,

8 –  вырезание отдельных хромосом  фотокариограммы, описание морфологии с расчетом центромерного индекса, составление идиограммы.

Изучение  фотокариограмм позволяет установить количественный и качественный состав индивидуального хромосомного набора пробанда (обратившегося за консультацией в медико-генетическую консультацию) и членов его семьи.

 

 

Практическая работа №2. Анализ кариотипа больных с наследственно-обусловленной патологий.

Объект  исследования: фотокариограммы больных людей.

Пояснение к заданию:

Усовершенствование цитогенетического  метода генетики человека в дальнейшем позволило использовать его для  определения нарушений кариотипа  на хромосомном и геномном уровнях, а также для изучения многих типов врожденных аномалий и, прежде всего, наследственных патологий.

Так, уже  в 1959 году французский исследователь  Лежен открыл трисомию по 21 паре аутосом, что являлось причиной описанного ранее в 1866 г. синдрома Дауна. В этом же году Джекобс и Стронг обнаружили лишнюю Х-хромосому при синдроме Клайнфельтера, а также нехватку Х половой хромосомы при синдроме Тернера-Шерешевского, что также стало причиной этих патологий. В 1960 году Патау с сотрудниками и Эдварс с сотрудниками описали две аутосомные аномалии, идентифицированные как трисомии 13 и 18 пар. В 1963 году Лежен с сотрудниками установил, что причиной синдрома «кошачьего крика» является хромосомная аберрация 5 пары аутосом по типу делеции.

С этого  время датируется появление такой  отрасли генетики человека, как клиническая  цитогенетика человека. Основным методом  этой отрасли является цитогенетический метод, который нашел широкое  применение в одной из наиболее перспективных  диагностик наследственных заболеваний  в настоящее время, это  пренатальная диагностика.

Завершающей операций цитогенетического метода является кариотипирование и анализ фотокариограммы. Техника кариотипирования приведена в предыдущей практической работе. Выполняя данную работу необходимо особое внимание обратить на количественный состав кариотипа и схожесть гомологичных пар. В выводе следует указать тип нарушений, следствие этого нарушения, т.е. название заболевания, привести клинику его, перечислить возможные способы лечения этого заболевания и меры профилактики его.

Задание:

1. Составить кариограмму  индивидуального фотокариотипа и установить количественный и качественный состав его.

2. Определить заболевание,  причиной которого стала зарегистрированная  аномалия индивидуального кариотипа,  описать клинику, способы лечения,  меры профилактики этого заболевания,  используя материалы справочника  наследственных заболеваний.