Наследственные  заболевания распределены по различным  регионам земного шара, среди разных рас и народностей неравномерно, а знания о распределении частот заболеваний и количестве гетерозигот в регионе способствуют правильной организации профилактических мероприятий. Если известна частота заболевания в популяции, и при допущении, что эта популяция находится в генетическом равновесии по данному признаку, для расчета частот генотипов и фенотипов наиболее широко применяется формула Харди-Вайнберга. Для диаллельной системы - она имеет вид р2 + 2pq + q2 = {р + q)2 — 1,длятрехаллельной- (a + b + с)2 = ]). (Подробнее о законе Харди-Вайнберга и условиях его выполнения см. гл. 17). Например, частота ФКУ в популяции составляет 1:10000, т.е. q2 = 0,0001, значит q = 0,01. По закону Харди-Вайнберга р +q= 1, отсюда р= 1 -q = 1-0,01 = 0,99, a 2pq = 2 х 0,99 х 0,01 = 0,0198. Таким образом, частота гетерозигот по гену ФКУ в изучаемой популяции составляет приблизительно 2%.

   На  практике при расчете частоты гетерозигот иногда принимают приближенное значение р(р= 1) и, соответственно, 2pq=2q. Рассмотрим следующий пример. Частота муковисцидоза 1:2500, значит q2 = 0,0004, q = 0,02. По определению p + q = 1, отсюда р= 1 —q— 1 — 0,02 = 0,98, a 2pq = 2q = 2 х 0,02 = 0,04. Таким образом, частота гетерозигот по гену муковисцидоза в изучаемой популяции составляет приблизительно 4%.

   Для установления и подтверждения типа наследования заболеваний необходимо проверить соответствие сегрегации (расщепления) по исследуемому признаку в отягощенных семьях данной популяции менделевским закономерностям. При правильном сборе материала соотношение больных и здоровых сибсов одного и того же поколения и сегрегационная частота (частота с которой ген сегрегирует в исследуемых семьях) будут соответствовать определенному типу наследования. Методом х-квадрат подтверждается соответствие количества больных и здоровых сибсов для аутосомно-доминантной патологии в семьях с полной регистрацией (через больных родителей):

   где О - ожидаемое, Н - наблюдаемое количество больных или здоровых сибсов в  выявленных семьях.

   Для расчета сегрегационной частоты (р) можно использовать ряд методов: метод сибсов Вайнберга, пробандовый метод.

   Методы  сибсов Вайнберга и пробандовый  используются в случае регистрации  семей через больных детей: при  рецессивной патологии (родители здоровы) и при аутосомно-доминантных заболеваниях вслучае неполной регистрации.

   Метод сибсов Вайнберга может применяться только при исследовании всей популяции или случайной выборки, в которой каждый больной имеет одинаковую вероятность попасть в нее и все больные имеют равные шансы стать пробандом, иными словами все пораженные должны являться пробандами. Сущность этого метода состоит в подсчете отношения суммарного количества больных сибсов к общему количеству их здоровых братьев и сестер, соответственно:

   где число больных в семье, s - число детей в семье.

   При использовании этого метода существует вероятность получения искаженных результатов, что обусловлено следующими причинами: малое количество детей в семьях, попавших в выборку; неполная пенетрантность или скрытое носительство мутантного гена; наличие стертых форм и разных стадий болезни; пропуск семей в случае рождения здорового ребенка от гетерозиготных родителей.

   Пробандовый метод применяется в практике популяционно-генетических исследований гораздо чаще. Он используется при изучении клинического материала случайно попавшего под наблюдение, т.е. если не все пораженные сибсы были зарегистрированы в качестве пробандов.

   Так как на практике в поле зрения исследователя  попадают семьи, в которых хотя бы один ребенок болен, для восстановления истинного соотношения при учете  сибсов Вайнберг предложил исключать  пробанда. В результате формула расчета сегрегационной частоты имеет вид:

   где а — число пробандов, г - число  больных, s - число детей в данной семье.

   К тому же, при помощи пробандового метода можно оценить полноту выявления  семей сданной патологией или  вероятность регистрации:

   При современных популяционных исследованиях  используются более сложные, модифицированные и компьютеризованные методы расчетов (методы взвешенных шансов и линейной интерполяции), но основанные на тех  же принципах.

Цитогенетические  методы

   Цитогенетические методы исследования применяют для диагностики хромосомных болезней. Они включают:

• исследования полового хроматина - определение Х- и Y-хроматина;
• кариотипирование (кариотип - совокупность хромосом клетки) - оп­ределение количества и структуры хромосом с целью диагностики хро­мосомных болезней (геномных мутаций и хромосомных аберраций).

   Определение Х- и Y-хроматина

   Определение Х- и Y-хроматина часто называют методом экспресс-диагностики пола. Исследуют клетки слизистой оболочки ротовой полости вагинального эпителия или волосяной луковицы. В ядрах клеток женщин в диплоидном наборе присутствуют две хромосомы X, одна из которых полностью инактивирована (спирализована, плотно упакована) уже на ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки гетерохроматина, прикреплённого к оболочке ядра. Инактивированная хромосома X называется половым хроматином или тельцем Барра. Для выявления полового Х-хроматина (тельца Барра) в ядрах клеток мазки окрашивают ацетарсеином и препараты просматривают с помощью обычного светового микроскопа. В норме у женщин обнаруживают одну глыбку Х-хроматина, а у мужчин её нет.

   Для выявления мужского Y-полового хроматина (F-тельце) мазки окрашивают акрихином и просматривают с помощью люминисцентного микроскопа. Y-хроматин выявляют в виде сильно светящейся точки, по величине и интенсивности свечения отличающейся от остальных хромоцентров. Он обнаруживается в ядрах клеток мужского организма.

   Отсутствие  тельца Барра у женщин свидетельствует  о хромосомном за­болевании - синдроме Шерешевского-Тернера (кариотип 45, ХО). Присутствие у мужчин тельца Барра свидетельствует о синдроме Кляйнфелтера (кариотип 47, XXY).

   Определение Х- и Y-хроматина - скрининговый метод, окончательный диагноз хромосомной болезни ставят только после исследования кариотипа.

   Кариотипирование

   Для изучения хромосом чаще всего используют препараты кратковременной культуры крови, а также клетки костного мозга  и культуры фибробластов. Доставленную в лабораторию кровь с антикоагулянтом  подвергают центрифугированию для осаждения эритроцитов, а лейкоциты инкубируют в культуральной среде 2-3 дня. К образцу крови добавляют фитогемагглютинин, так как он ускоряет агглютинацию эритроцитов и стимулирует деление лимфоцитов. Наиболее подходящая фаза для исследования хромосом - метафаза митоза, поэтому для остановки деления лимфоцитов на этой стадии используют колхицин. Добавление этого препарата к культуре приводит к увеличению доли клеток, находящихся в метафазе, то есть в той стадии клеточного цикла, когда хромосомы видны лучше всего. Каждая хромосома реплицируется (производит свою копию) и после соответствующей окраски видна в виде двух хроматид, прикреплённых к центромере, или центральной перетяжке. Затем клетки обрабатывают гипотоническим раствором хлорида натрия, фиксируют и окрашивают.

   Для окраски хромосом чаще используют краситель  Романовского-Гимзы, 2% ацеткармин или 2% ацетарсеин. Они окрашивают хромосомы  целиком, равномерно (рутинный метод) и  могут быть использованы для выявления  численных аномалий хромосом человека.

   Для получения детальной картины структуры хромосом, идентификации (определения) отдельных хромосом или их сегментов используют различные способы дифференциального окрашивания. Наиболее часто применяют методы Гимза, а также G- и Q-бендинга. При микроскопии препарата по длине хромосомы выявляется ряд окрашенных (гетерохроматин) и неокрашенных (эухроматин) полос. Характер поперечной исчерченности, получаемый при этом, позволяет идентифицировать каждую хромосому в наборе, так как чередование полос и их размеры строго индивидуальны и постоянны для каждой пары.

   Метафазные  пластинки отдельных клеток фотографируют. Из фотографий вырезают индивидуальные хромосомы и наклеивают их по порядку  на лист бумаги; такая картина хромосом называется кариотипом.

   Применение  дополнительного окрашивания, а также новые методы получения хромосомных препаратов, позволяющих растягивать хромосомы в длину, значительно увеличивают точность цитогенетической диагностики.

   Для описания кариотипа человека разработана  специальная номенклатура. Нормальный кариотип мужчины и женщины обозначают как 46, XY и 46, XX соответственно. При синдроме Дауна, характеризующемся наличием дополнительной хромосомы 21 (трисомия 21), кариотип женщины описывают как 47, XX 21+, а мужчины - 47, XY, 21+. При наличии структурной аномалии хромосомы необходимо указать изменённое длинное или короткое плечо: буквой р обозначают короткое плечо, q - длинное плечо, t - транслокацию. Так, при делеции короткого плеча хромосомы 5 (синдром «кошачьего крика») женский кариотип описывают как 46, XX, 5р-. Мать ребёнка с транслокационным синдромом Дауна - носительница сбалансированной транслокации 14/21 имеет кариотип 45, XX, t(14q; 21q). Транслокационная хромосома образуется при слиянии длинных плеч хромосомы 14 и 21, короткие плечи при этом теряются.

   Каждое  плечо разделяется на районы, а  они в свою очередь - на сегменты, и те и другие обозначают арабскими  цифрами. Центромера хромосомы является исходным пунктом для отсчёта  районов и сегментов.

   Таким образом, для топографии хромосом используют четыре метки: номер хромосомы, символ плеча, номер района и номер сегмента в пределах данного района. Например, запись 6р21.3 означает, что речь идёт о хромосоме 6-й пары, её коротком плече, районе 21, сегменте 3. Существуют ещё дополнительные символы, в частности pter - конец короткого плеча, qter - конец длинного плеча.

   Цитогенетический  метод исследования позволяет обнаружить делеции и другие изменения в  хромосомах только размером приблизительно в 1 млн оснований (нуклеотидов).

    Литература:

1. Лемеза Н.А., Л.В.Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Биология для поступающих в ВУЗы: Учебное пособие. М.: Юнипресс, 2001.
2. Литвицкий П.Ф. Патофизиология: Учебник: В 2т. – 2-е изд. – М.:ГЭОТАР-МЕД, 2003. – Т.1.
3. http://clinic.eurolab.ua/ru/genetics/
4. http://medicalplanet.su/genetica/