Гинеалогический метод. Клинико-генеалогический метод

Принцип близнецового метода прост и заключается в сравнении моно- и дизиготных близнецов. Близнецы - потомство, состоящее из одновременно родившихся особей у одноплодных млекопитающих (человека и животных). Монозиготные близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют 100% общих генов, т.е. выявляемые между ними различия не связаны с наследственным фактором. Дизиготные близнецы развиваются из разных яйцеклеток, оплодотворенных разными спермиями. Они имеют 50% общих генов, как обычные сибсы, но, благодаря одновременному рождению и совместному воспитанию имеют общие средовые факторы, следовательно, степень их различия определяется степенью несходства генотипов. Результатом сравнения этих двух групп близнецов является расчет показателей соответствия (конкордантности) и несоответствия (дискордантности), а также вычисление частоты возникновения заболевания /признака в каждой группе близнецов.

Методологические  основы близнецового метода были разработаны в 1924 г. Сименсом, который показал необходимость исследования близнецов обоих типов и возможность надежной диагностики типа зиготности на основании анализа большого числа критериев. Кроме того, Сименс сформулировал принципы составления близнецовой выборки, создав предпосылки для изучения генетики нормальной изменчивости.

Таким образом, близнецовый метод включает следующие этапы:  
1) составление выборки,  
2) определение типа зиготности,  
3) собственно оценка результатов сопоставления пар.

При составлении выборки необходимо соблюдать ряд условий:  
1) обязательно обследовать обоих членов близнецовой пары (из выборки исключаются пары в случае невозможности обследования одного из близнецов);  
2) иметь статистически достаточное количество пар близнецов, причем соотношение пар близнецов NDZ/NMZ должно совпадать с таковым для изучаемой популяции, так как и процент многоплодия, и указанное соотношение варьируют у разных рас и народов. Рассчитать количество ди- (NDZ) и монозиготных (NMZ) пар достаточно легко:  
а) NDZ = 2 х (количество разнополых пар), так как рождение однополых и разнополых дизиготных близнецов равновероятно, отсюда NMZ = NDZ + Mz - NDZ;  
б) или по формуле Вайнберга

3) учитывать  соответствие возраста и пола  близнецов в сравниваемых выборках. Для установления типа зиготности можно использовать следующие методы:

метод оценки количества плодных оболочек (плаценты и хориона) и метод полисимптомного сходства, предложенный Сименсом и Фершуером в 1924 г. и основанный на сравнении партнеров по внешним морфологическим признакам. Но самым надежным диагностическим тестом является метод оценки частоты встречаемости моногенных полиморфных признаков, впервые примененный Смитом и Пенроузом при анализе зиготности близнецов по группам крови. Для установления типа зиготности этим методом можно использовать анализ эритроцитарных и лейкоцитарных антигенов, белков сыворотки крови, ПДРФ-маркеров, восприятие вкуса фtнилтиокарбамида, а также содержание различных веществ в слюне, моче, поте. Сущность этого метода заключается в вычислении по теореме Байеса вероятности дизиготности и монозиготности пары близнецов одного пола при наличии у них одинаковых маркеров. Вероятность наличия у дизиготных близнецов одинаковых показателей в n-системах, равна произведению вероятностей по каждому тесту (Pd = Pdl x Pd2 x Pdn), а то, что они монозиготны - Рт = (1 — Pd). Результаты расчетов вероятностей встречаемости признаков показали, что сходство дизиготных близнецов по пяти локусам от двух гетерозиготных родителей ожидается лишь в 1,4%.  
Оценка результатов сопоставления пар включает расчет конкордантности пар, а также доли наследственной обусловленности признака.

Конкордантность (С) — показатель идентичности близнецов пары по определенному признаку; соответствует доле сходных (конкордантных) по изучаемому признаку пар среди обследованных пар близнецов для каждой группы):

где n - число  пар близнецов соответствующей  группы, у которых признак отмечен  у обоих партнеров, N - общее число  обследованных близнецовых пар  этой же группы.  
Дискордантность (D) по признаку, как правило, рассчитывается для дизиготных близнецов, как доля дискордантных (т.е. признак выявлен только у одного из двух партнеров) по изучаемому признаку пар среди всех обследованных дизиготиых пар близнецов или по формуле:

DDZ=100%-CDZ.  
Аналогично можно рассчитать и дискордантность для монозиготных близнецов.

Существуют  таблицы конкордантности близнецов по различным признакам и заболеваниям, составленные эмпирически. Чем больше наследственная компонента, тем больше различаются по конкордантности моно- и дизиготные близнецы. Для определения доли наследственной обусловленности признака рассчитывается коэффициент наследуемости (Н) по формуле Хольцингера:

Если Н > 0,7 (70%), то решающая роль в проявлении признака принадлежит наследственным факторам, если показатель Н находится в  интервале 0,3—0,7 (30—70%), то на проявление признака оказывают влияние как  наследственные, так и внешнесредовые факторы с тем или иным преимуществом. Основная роль факторов внешней среды в проявлении признака предполагается, если Н < 0,3 (30%).

Близнецовые исследования, (определение коэффициента наследуемости и конкордантности пар) сыграли значительную роль при изучении генетики поведения, многих инфекционных и, так называемых, мультифакториальных заболеваний.

Довольно  часто в генетике человека используется не классический близнецовый метод, а его модификации, например, для изучения возможностей улучшения определенных характеристик интеллекта путем психологической тренировки — метод контроля по партнеру, для исследования сахарного диабета - метод близнецовых семей. Наследование психологических особенностей личности и интеллекта удобно анализировать на разлученных близнецах, которые были разделены в младенческом или раннем возрасте и воспитывались раздельно, не имея влияния общей среды и специфического взаимодействия между собой.

Однако не всегда возможно получить достоверные данные при изучении признаков близнецовым методов, это связано с систематическими различиями между близнецами и не близнецами по ряду признаков (по массе, частоте врожденных аномалий, индексу IQ) и психологическими и социальными особенностями развития близнецов в постнатальный период. Эти факторы и являются ограничениями использования данного метода.

Изучение генетики человека связано с рядом особенностей и объективных трудностей:

• сложный кариотип (хромосомный набор);
• позднее половое созревание и редкая смена поколений;
• малое количество потомков;
• невозможность экспериментирования;
• невозможность создания одинаковых условий жизни.

Для обследования больных на предмет возникновения и развития наследственных заболеваний в генетике применяются следующие методы: электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография, биохимические анализы биологических жидкостей, биопсия тканей и др.

Имеются также специфические методы, позволяющие изучить вопросы возникновения, развития, распространения, механизмы передачи из поколения в поколение наследственных болезней, а также какую роль в этом играют генотип (совокупность наследственных свойств) и факторы окружающей среды.

Клиникогенеалогический метод

В 1883 году Ф. Гальтоном был предложен клиникогенеалогический метод изучения генетики человека. Он заключается в построении родословных и прослеживании передачи определенной болезни в ряду поколений. Это один из наиболее универсальных методов медицинской генетики. Он проводится во всех случаях, когда возникает подозрение на наследственную болезнь.

Метод позволяет  установить:

• является ли болезнь наследственной (по проявлению его у родственников);
• тип и характер наследования (доминантный или рецессивный, аутосомный или гоносомный);
• зиготность лиц родословной (гомо- или гетерозиготы);
• пенетрантность гена (частота его проявления);
• вероятность рождения ребенка с наследственной патологией (генетический риск).

Этапы генеалогического анализа:

• сбор данных обо всех родственниках обследуемого;
• построение родословной;
• анализ родословной и выводы.

В зависимости от цели исследования родословная собирается по одному или нескольким признакам, может быть полной или ограниченной по восходящему, нисходящему и боковым направлениям.

Сложность заключается в том, что человек, для которого составляется родословная, должен хорошо знать состояние здоровья не менее трех поколений родственников по линии матери и отца, что бывает крайне редко. Поэтому одного опроса, как правило, недостаточно, и для уточнения здоровья, родственникам назначают полное клиническое и параклиническое (лабораторное, инструментальное) обследования.

Построение  родословной

При построении родословной необходимо соблюдать  следующие правила:

• родословную начинают строить с человека, для которого эта родословная и делается;
• каждое поколение нумеруется римскими цифрами слева;
• символы, обозначающие людей одного поколения, располагаются на горизонтальной линии и нумеруются арабскими цифрами.

Анализ  родословной 

Первая задача при анализе родословной –  установление наследственного характера  болезни. Если одна и та же болезнь  в родословной встречается несколько  раз, можно думать о ее наследственной природе.

После обнаружения  наследственного характера болезни  необходимо установить тип наследования. Для этого используются принципы генетического анализа и различные  статистические методы обработки данных многих родословных. 

Аутосомно-доминантный  тип наследования характеризуется следующими признаками:

• больные в каждом поколении;
• больной ребенок у больных родителей;
• болеют в равной степени мужчины и женщины;
• проявление болезни наблюдается по вертикали и горизонтали;
• вероятность наследования 100 % (если хотя бы один родитель гомозиготен), 75 % (если оба родителя гетерозиготны) и 50 % (если один родитель гетерозиготен).

Доминантно наследуемые  болезни характеризуются резко  отличающимися друг от друга проявлениями и сроками начала болезни. Для  большинства болезней этого типа характерны такие патологические состояния, которые не наносят серьезного ущерба здоровью человека и в большинстве  случаев не влияют на его способность  иметь потомство, например, шестипалость, веснушки, курчавые волосы, нейрофиброматоз, ахондроплазия, синдром Марфана и др.

Признаки аутосомно-доминантного типа наследования будут проявляться  только при полном доминировании. При  неполном доминировании у потомков будет проявляться промежуточная  форма наследования, больные могут  быть не в каждом поколении. 

Аутосомно-рецессивный  тип наследования характеризуется следующими признаками:

• больные не в каждом поколении;
• больной ребенок (гомозигота) рождается у здоровых родителей (гетерозигот);
• болеют в равной степени мужчины и женщины;
• проявление болезни наблюдается по горизонтали;
• вероятность наследования 25 % (если оба родителя гетерозиготны), 50 % (если один родитель гетерозиготен, а второй гомозиготен по рецессивному признаку) и 100 % (если оба родителя рецессивные гомозиготы).

Вероятность наследования болезни аутосомно-рецессивного типа составляет 25 %, т. к. вследствие тяжести  заболевания большинство больных  не доживают до детородного возраста или не вступают в брак.

Так наследуются  фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия, муковисцидоз, галактоземия, болезнь Вильсона-Коновалова, адреногенитальный синдром, мукополисахаридозы и др. 

Х-сцепленный рецессивный тип  наследования характеризуется следующими признаками:

• больные появляются не в каждом поколении;
• больной ребенок рождается у здоровых родителей;
• болеют преимущественно мужчины;
• проявление болезни наблюдается преимущественно по горизонтали;
• вероятность наследования у 25 % всех детей, в том числе у 50 % мальчиков;
• здоровые мужчины не передают болезни.

Так наследуются гемофилия, дальтонизм, умственная отсталость с ломкой Х-хромосомой, мышечная дистрофия Дюшенна, синдром Леша-Найхана и др.

Х-сцепленный доминантный  тип наследования сходен с аутосомно-доминантным, за исключением того, что мужчина  передает этот признак только дочерям. Примером такого заболевания является особая форма рахита, устойчивая к лечению витамином D. 

Голандрический тип наследования характеризуется следующими признаками:

• больные во всех поколениях;
• болеют только мужчины;
• у больного отца больны все его сыновья;
• вероятность наследования у мальчиков 100 %.

Так наследуются некоторые формы ихтиоза, обволошенность наружных слуховых проходов и средних фаланг пальцев, некоторые формы синдактилии (перепонки между пальцами ног) и др.

Близнецовый метод

В 1876 году Ф. Гальтоном был введен в медицинскую практику близнецовый метод изучения генетики человека. Он позволяет определить роль генотипа (совокупность наследственных свойств) и окружающей среды в проявлении признаков болезни.

Различают моно- и дизиготных близнецов.

Монозиготные (однояйцовые) близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Они имеют одинаковый генотип, но могут отличаться по фенотипу (совокупность внутренних и внешних признаков и свойств, сформировавшихся на базе генотипа в процессе развития) что обусловлено воздействием факторов внешней среды.