Пигментный ретинит может наследоваться тремя путями как аутосомный доминантный признак

Обновлено: 28.04.2024

Данная брошюра содержит информацию о том, что такое доминантный тип наследования и каким образом наследуются доминантные заболевания. Для того, чтобы лучше понять особенности доминантного наследования, вначале будет полезно узнать, что такое гены и хромосомы.

Гены и хромосомы

Наше тело состоит из миллионов клеток. Большинство клеток содержат полный набор генов. У человека тысячи генов. Гены можно сравнить с инструкциями, которые используются для контроля роста и согласованной работы всего организма. Гены отвечают за множество признаков нашего организма, например, за цвет глаз, группу крови или рост.

Гены расположены на нитевидных структурах, называемых хромосомами. В норме, в большинстве клеток организма содержится по 46 хромосом. Хромосомы передаются нам от родителей – 23 от мамы, и 23 от папы, поэтому мы похожи на своих родителей. Таким образом, у нас два набора по 23 хромосомы, или 23 пары хромосом. Так как на хромосомах расположены гены, мы наследуем по две копии каждого гена, по одной копии от каждого из родителей. Хромосомы (следовательно, и гены) состоят из химического соединения, называемого ДНК.

Иногда в одной копии гена возникает изменение (мутация), которое нарушает нормальную работу гена. Такая мутация может привести к развитию генетического (наследственного) заболевания, так как измененный ген не выполняет нужную для организма функцию.

Рисунок 1: Гены, хромосомы и ДНК

Что такое аутосомно-доминантное наследование?

Каким образом наследуются доминантные заболевания?

Рисунок 2: Как доминантные заболевания передаются от родителя к ребенку

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 и, следовательно, иметь генетическое заболевание.

В то же время, каждый из детей имеет такой же шанс – 50% - получить от родителя нормальную копию гена. В этом случае ребенок не будет болен этим наследственным заболеванием и не сможет передать измененные копии никому из своих будущих детей.

Оба возможных варианта (исхода) происходят случайным образом. Процент риска остается одним и тем же при каждой беременности и одинаков как для мальчиков, так и для девочек.

Почему иногда кажется, что заболевание передалось через поколение?

При заболеваниях с поздним началом (проявляющимся уже во взрослом возрасте, например, наследственная форма рака груди или хорея Гентингтона) люди могут умереть раньше начала манифестации наследственного заболевания от совсем других причин, и наследственное заболевание не успевает проявить себя. Однако родители могли передать заболевание своим детям.

Что происходит в том случае, если пациент является первым в семье, у кого выявлено данное заболевание?

Иногда пациент с доминантным заболеванием может оказаться первым больным в семье. Это может объясняться тем, что в сперматозоиде или яйцеклетке, из которых развился данный ребенок, произошла новая мутация (изменение) в гене, впервые в поколениях семьи. Если такое происходит, то родители этого пациента здоровы. В этом случае вероятность рождения у этих родителей другого ребенка с таким же заболеванием очень мала, однако этот вопрос обязательно следует обсудить с врачом. Однако, больной ребенок (как сын, так и дочь), у которого появился измененный ген, в будущем может передать его своим детям.

Тесты во время беременности

Другие члены семьи

Если у кого-либо в семье есть доминантное заболевание, возможно, Вы будете обсуждать это с другими членами семьи. Эта информация может помочь другим членам семьи для решения вопроса об обследовании и диагностике заболевания. Это может быть особенно важно для тех членов семьи, у которых уже есть или будут дети.

Некоторым людям может оказаться сложно обсуждать свое генетическое заболевание с другими членам семьи. Они могут бояться причинить беспокойство членам семьи. В некоторых семьях люди из-за этого испытывают сложности в общении и теряют взаимопонимание с родственниками. Врачи-генетики, как правило, имеют большой опыт в решении подобных семейных ситуаций и могут помочь Вам в обсуждении проблемы с другими членами семьи.

Решение задач является одним из приёмов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала по генетике, удобным способом проверки знаний в процессе изучения предмета и важным средством их закрепления. При этом вырабатывается умение самостоятельного применения приобретённых знаний, развивается логическое мышление.

Главное в решении генетических задач является определение генотипа родителей, именно это является наиболее сложным для учащихся. Если же генотипы родителей определены, то составление решётки Пеннета и нахождение с её помощью ответа задачи для учащихся обычно уже не составляет труда.

Мне посчастливилось ознакомиться с данной методикой решения биологических задач по генетике на курсах профессиональной переподготовки в НГПИ г. Набережные Челны, когда перед нами выступал учитель биологии школы №24 Смирнов Борис Александрович.

Я благодарна этому учителю, так как его методика, впоследствии использованная мною на уроках биологии в 9-10-х классах, а также при подготовке выпускников к ЕГЭ, значительно повысила результативность усвоения данного материала учащимися.

Знание только тогда знание, когда оно приобретено
усилиями своей мысли, а не одной памятью.
Л. Н. Толстой

способствовать формированию умений и навыков частично-поисковой познавательной деятельности при решении генетических задач,
помочь ознакомлению с методикой решения генетических задач на дигибридное скрещивание, а также сцепленное с полом, по определению генотипов родителей,
способствовать развитию умений учащихся выделять главное, сопоставлять факты, анализировать, высказывать и отстаивать свою точку зрения, а также развитию логического мышления,
содействовать развитию познавательной деятельности,
воспитывать культуру общения через работу в группах, а также наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу.

Карточки с задачами, дополнительный материал по определению доминантных и рецессивных генов, презентация, компьютер, видеопроектор.

Чтобы достичь этой цели, нужно получать не только информацию, а осваивать сами способы работы. Любые способности даются только в деятельностном опыте, в реальном проживании многообразия задач.

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости.
Ген – участок молекулы ДНК, определяющий возможность развития определённого элементарного признака, или синтез одной белковой молекулы.
Гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за развитие одного признака, называют аллельными.
Совокупность всех генов одного организма называют генотипом.
Совокупность всех признаков одного организма называют фенотипом.
Признак, проявляющийся у гибрида первого поколения и подавляющий развитие другого признака – доминантный (А или В), противоположный, т.е. подавляемый признак – рецессивный (а или в).
Если в генотипе организма есть два одинаковых аллельных гена, такой организм называют гомозиготным: может быть гомозиготным по доминантным (АА или ВВ) или по рецессивным генам (аа или вв); гетерозиготный организм – если аллельные гены отличаются по последовательности нуклеотидов (Аа или Вв).
У человека 23 пары гомологичных хромосом, из них 22 пары (аутосомы) одинаковые у мужского и женского организма, и одна пара хромосом (половые, или гетерохромосомы), по которой различаются оба пола.
У женщин половые хромосомы – XX, у мужчин – XY.
Наследование признаков, гены которых находятся в X- или Y-хромосомах, называют наследованием, сцепленным с полом.

Какое потомство получили, если ген жёлтой окраски полностью доминирует на геном зелёной окраски? (Приложение 1).

Задача 2. Потемнение зубов может определяться двумя доминантными генами, один из которых расположен в аутосоме, а другой в Х-хромосоме. В брак вступили мужчина, имеющий темные зубы, и женщина, имеющая нормальный цвет зубов. Их сын имеет темные зубы, а дочь имеет зубы нормального цвета.

Чему равна вероятность рождения мальчика с нормальным цветом зубов?

Мать и дочь с нормальным цветом зубов → значит генотип у обеих ввXаXа .
У дочери одна гамета Xа от матери, другая от отца.
У сына гаметаXа от матери, значит ген темного цвета зубов расположен в аутосоме В → эту гамету сын берёт от отца.
У дочери одна гамета в от матери, другая от отца.
У отца значит генотип ВвXаY

Задача 3. Некоторые формы катаракты и глухонемоты у человек наследуются как аутосомные признаки, не сцепленные друг с другом. Женщина, страдающая только катарактой, вышла замуж за мужчину, страдающего только глухонемотой. Их родители были здоровы. Их первый ребенок, страдает катарактой, а второй – глухонемотой.

Чему равна вероятность рождения в семье здорового ребенка?

Р₁ здоровы, Р₂ больны по разным признакам → значит гены, отвечающие за болезни – это рецессивные гены.
У одного ребёнка одна гамета в от матери, другая от отца → у матери Вв.
У второго ребёнка одна гамета а от матери, другая от отца → у отца Аа.

Чему равна вероятность рождения в семье еще одного здорового сына с нормальным цветом зубов?

Сын с нормальным цветом зубов → этот ген только от матери → оба родителя имели тёмный цвет зубов, а сын с нормальным цветом, значит ген нормального цвета рецессивный X а→ ген темного цвета зубов будет доминантный X А_.
Так как оба родителя здоровы, а дочь больна болезнью Вильсона, значит ген б. Вильсона рецессивный – в.
Сын имеет ген Xа→ от матери.
Родители гетерозиготны по Вв → дочь берёт по одной гамете в от отца и матери.

Задача 5. Пигментный ретинит (прогрессирующее сужение поля зрения и усиливающаяся ночная слепота, нередко приводящая к полной слепоте) может наследоваться несколькими путями. Один из них – как аутосомный доминантный, а другой – как рецессивный, сцепленный с X-хромосомой признак. Женщина страдает ретинитом, а ее муж и сын – здоровы. Отец женщины страдал формой ретинита, обусловленный геном Х-хромосомы.

Задача 66.
Г глухонемой мужчина женился на женщине с нормальным слухом. От этого брака родился глухонемой ребенок. Каковы генотипы родителей этого ребенка, если нормальный слух обусловлен доминантным геном, а глухонемота - его рецессивным аллелем?
Решение:
Указано, что глухонемота является рецессивным признаком. Следовательно, данная задача - на моногибридное скрещивание и для обозначения генов достаточно взять одну букву алфавита. Изучаемый признак является аутосомным, поэтому для обозначения генов используем прописные буквы.

D - аллель гена нормального слуха;
d - аллель гена глухонемоты.

Учитывая, что отец глухонемой и ребенок родился глухонемой, то их генотипы- рецессивная гомозигота (dd). Так как ребенок родился глухонемой, то здоровая мать является носителем гена глухонемоты, т.е. она яывляется гетерозиготой (Dd). Потому что ребенку один аллель гена передается от отца, а другой - от матери.

Р: Dd x dd
Г: D, d d
F₁;1Dd; 1dd.
Наблюдается 2 типа генотипов. Расщепление по генотипу - 1:1.

Фенотипы:
Dd - нормальный слух - 50%;
dd - глухонемота.

Ответ: генотип отца - (dd), генотип матери - (Dd), генотип ребенка - (dd).

Задача 67.
Миоплегия (периодически повторяющиеся параличи, связанные с потерей мышечными клетками калия) передается по наследству как аутосомный доминантный признак. Мужчина гетерозиготен, а его жена не страдает миоплегией. Чему равна вероятность рождения в этой семье здорового ребенка?
Решение:
Указано, что миоплегия является доминантным признаком. Следовательно, данная задача - на моногибридное скрещивание и для обозначения генов достаточно взять одну букву алфавита. Изучаемый признак является аутосомным, поэтому для обозначения генов используем заглавные прописные буквы.
А - аллель гена миоплегии;
а - аллель гена нормального развития.

Так как женщина не страдает миоплегией, то она гомозиготна по рецессивному гену признак и ее генотип имеет вид: аа.

Р: аа х Аа
Г: а А, а
F₁: 1Аа; 1аа.
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1:1.
Фенотипы:
Аа - миоплегия - 50%;
аа - здоровый организм.
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1:1.

Вывод:
Вероятность рождения в этой семье здорового ребенка равна 50%.

Задаа 68.
Одна из форм пигментного ретинита (прогрессирующее сужение поля зрения и усиливающаяся ночная слепота, нередко приводящая к полной слепоте) наследуется как аутосомный признак. У здоровых родителей родился ребенок, страдающий пигментным ретинитом. Каковы генотипы родителей? Чему равна вероятность рождения у них здорового ребенка?
Решение:
Признак пигментного ретинита наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Объясняется это тем, что у здоровых родителей родился больной ребенок, а такое наблюдается только когда оба родителя гетерозиготы (Аа) по данному признаку.
А - А - аллель гена нормального зрения;
а - аллель гена пигментного ретинита.

Так как у здоровых родителей родился ребенок, страдающий пигментным ретинитом, то оба родителя являются гетерозиготами по данному признаку. Потому что рецессивный признак, определяющий заболевание ребенка, мог случится только в случае, когда один аллель гена получен от отца, другой - от матери.

Р: Аа х Аа
Г: А, а А, а
F₁: 1АА; 2Аа; 1аа.
Наблюдается три типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1:2:1.
Фенотипы:
АА - здоровый организм - 25%;
Аа - здоровый организм - 50%;
аа - пигментный ретинит - 25%.

Здоровый организм - 75%;
пигментный ретинит - 25%.
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 3:1.

Вывды:
1) Оба родителя гетерозиготны по данному признаку. 2) Вероятность рождения здорового ребенка в данной семье равнв 75%.

Заболевания сетчатой оболочки глаз имеют весьма негативные последствия. Они приводят к заметному ухудшению зрения или полной его утрате. Одна из таких патологий — ретинопатия, разрушающая сосуды сетчатки. Существует несколько видов этой болезни. Узнаем, что такое пигментная ретинопатия и существуют ли способы ее лечения.

Ретинопатия — что это за болезнь?

Сетчатка наших глаз имеет разветвленную сеть сосудов.

В этой статье

Она содержит фоторецепторные клетки — палочки и колбочки, отвечающие за цветное и дневное зрение, его четкость, а макула (желтое пятно) сетчатки отвечает за центральное зрение. Вот почему любые патологии, поражающие эту структуру, вызывают снижение зрительных функций.
Ретинопатия характеризуется повреждением сосудов сетчатки глаза. При этом нарушается ее нормальное кровоснабжение, в результате атрофируется зрительный нерв и наступает слепота. Ретинопатия часто проявляется как осложнение гипертонии, сахарного диабета, атеросклероза, различных инфекционных заболеваний, ожирения, токсикоза и других патологий. Кроме того, патология может развиться в результате травм глазного яблока или черепно-мозговых.
Нарушение кровоснабжения становится причиной кислородного голодания сетчатки. Это, в свою очередь, приводит к появлению новых сосудов, стенки которых очень хрупкие и ломкие. Кровь просачивается сквозь них и попадает на сетчатку или стекловидное тело. Такой процесс неизменно приводит к снижению качества зрения. Могут появиться осложнения в виде глаукомы, катаракты и другие.

Пигментный ретинит — что это такое?

Данным термином называют также пигментный вид ретинопатии, или пигментную абиотрофию сетчатки. Это заболевание наследственное и считается неизлечимым, так как пока не найдено способов эффективной терапии дефектных генов. Однако, даже если ребенок родился с геном пигментного ретинита, то он не всегда будет подвержен ему. К этому могут привести особые условия: заболевания, нарушение кровообращения сосудистой оболочке и прочие провоцирующие факторы.
При развитии пигментного ретинита происходит прогрессивная потеря палочек — фоторецепторов, расположенных в сетчатке. Они начинают постепенно атрофироваться. Из-за гибели палочек, отвечающих за ночное и периферийное зрение, наступает ухудшение видимости в темноте — один из первых признаков пигментной ретинопатии. Эта патология проявляется она обычно в возрасте от 25 до 40 лет.

Данное заболевание передается с Х-хромосомой от матери к сыну, или ребенок может унаследовать дефектный ген сразу от матери и отца. Наиболее вероятным является аутосомно-доминантный вариант (когда ген наследуется от матери к сыну), поэтому пигментным ретинитом чаще болеют мужчины. В целом же заболевание диагностировано примерно у 1,5 миллионов людей на планете.

Симптомы пигментного ретинита

На начальных стадиях болезнь вообще никак себя не проявляет. Вот какие признаки могут указывать на ее наличие.

Ослепление от яркого света.
Ухудшение ночного зрения.
Долгая адаптация к низкому освещению при переходе с яркого.
Появление перед глазами пятен, черных точек, вспышек.
Сужение поля зрения.
Нарушение цветовосприятия.
Двоение в глазах.

Как проводится диагностика

Для того, чтобы исключить наличие других заболеваний, требуется проведение комплекса исследований, который подтвердит или опровергнет диагноз. Дело в том, что остальные виды ретинопатии поддаются медикаментозному или хирургическому лечению, тогда как пигментный ретинит, увы, пока неизлечим. Полный офтальмологический осмотр включает в себя несколько процедур.

Ретинография. Данный медицинский тест используется для получения детального цветного снимка внутренних структур глаза. С его помощью можно обнаружить различные заболевания, которые поражают сетчатку, таких, как ВМД, диабетическая ретинопатия или пигментный ретинит. Для проведения процедуры необходимо применить капли, расширяющие зрачок — мидриатики. Однако, современные ретинографы позволяют делать четкие и детальные снимки сетчатки без необходимости расширения зрачка. Такой метод называется немидриатическая ретинография.
Автофлуоресценция. Неинвазивная техника получения снимков глазного дна. При возбуждении клеток ультрафиолетовым светом наблюдается собственная флуоресценция как белков, так и нуклеиновых кислот — так называемая автофлуоресценция. В данном случае индикатором выступает липофусцин — желто-коричневый пигмент, присутствующий во всех тканях человека. Его чрезмерное скопление в пигментном эпителии сетчатки является патогенной средой для многих ее патологий, в том числе и наследственного характера.
Оптическая когерентная томография.

Этот способ позволяет получить максимально полные и точные данные о состоянии глаз. С его помощью можно осуществлять диагностику не только сетчатки, но и зрительного нерва, и переднего отрезка глаза. Разрешающая способность томографов настолько высока, что они позволяют получить снимки, в которых глазные структуры дифференцированы на уровне микрометров (тысячных долей миллиметра). ОКТ является одновременно и микроскопом, и сканером. На хорошем четком снимке, сделанном с помощью современного томографа, можно рассмотреть самые тонкие слои тканей толщиной в 1 мкм.

Визуальная кампиметрия. Данный тест позволяет оценить состояние периферического зрения. Исследуются оба глаза отдельно, при этом второй должен быть закрыт. На кампиметре появляется мигающий полукруг различной интенсивности освещения в различных местах поля зрения исследуемого глаза, а пациенту следует указать на его расположение.

Кроме перечисленных, могут быть назначены дополнительные процедуры, позволяющие подтвердить точный диагноз — флюоресцентная ангиография, микропериметрия и прочие. После завершения исследований врач принимает решение о том, как воздействовать на пигментный ретинит.

Лечение заболевания

Один из хирургических способов приостановить течение пигментной ретинопатии — имплантация ксенотрансплантата за глазное яблоко. При этом возникает местное реактивное воспаление, которое способствует ускорению кровообращения в сосудах глазного яблока. Также нормализуется обмен веществ, метаболические процессы, устраняется локальная гипоксия сетчатки и зрительного нерва. Постепенное улучшение зрительных функций наступает в течение последующих 2 лет примерно у 30% пациентов. Хирургическое лечение с введением ксенотрансплантата имеет большую перспективу и может быть рекомендовано для лечения пигментного ретинита.

Достижения науки о лечении пигментного ретинита

К сожалению, кардинальных способов борьбы с этой наследственной патологией в настоящее время не существует. Однако во многих лабораториях мира ведутся активные исследования, связанные с данной темой. Ученые публикуют инновационные разработки, за которыми видят будущее в лечении пигментной ретинопатии.

Искусственная сетчатка

В 2017 году были обнародованы результаты работы Итальянского института технологий. Специалисты смогли разработать уникальный имплантат сетчатки, выполняющий ее функции. Он состоит из электропроводящего полимера с шелковой подложкой, завернутый в полимерный полупроводник. Когда световые лучи попадают на хрусталик, полупроводящий полимер срабатывает как фотоэлектрический материал, поглощая фотоны. Вырабатывается ток, и электричество стимулирует нейроны сетчатки.

Свое изобретение ученые проверили на крысах, вживив им искусственную сетчатку. Дальнейший эксперимент показал: при освещенности яркостью в 4—5 люксов, что соответствует сумеречному свету, мыши с искусственной сетчаткой реагируют на свет так же, как и здоровые особи. Проведенная спустя 10 месяцев томография выявила, что в зрительной коре мозга, отвечающей за визуальное восприятие, увеличилась активность.

Лечение пигментной ретинопатии стволовыми клетками

Еще один перспективный способ лечения заболеваний сетчатки предложили офтальмологи из США — восстановление структуры и функционирования светочувствительных рецепторов сетчатки с помощью геномного редактора CRISPR. Ученые использовали клетки кожи пациента с пигментным ретинитом, чтобы вырастить стволовые клетки. Им удалось заменить дефектный ген RGPR, не нарушив работу остальных генов, окружающих этот фрагмент ДНК. До стадии превращения стволовых клеток в палочки и колбочки ученые пока не дошли. Они отмечают, что, в отличие от традиционной пересадки органов, такой подход не вызовет отторжения иммунной системой.

Протез Argus II

Это устройство, известное также как бионический глаз, представляет собой электронный имплантат сетчатки, разработанный американскими инженерами. Его функция — улучшение зрения людей с тяжелой формой пигментного ретинита. В марте 2011 года применение имплантата было одобрено для клинического и коммерческого использования в Евросоюзе.
Бионический глаз способен восстановить уровень зрения функционально слепым пациентам. К марту 2014 года Argus II был установлен более чем 80 пациентам. Он не поднимает уровень зрения выше порога слепоты, но помогает значительно улучшить ориентацию в пространстве и мобильность. В некоторых случаях Argus II может восстановить достаточный зрительный функционал, чтобы позволить слепым пользователям читать буквы, набранные крупным шрифтом.
К импланту сетчатки, вживленному в глаз, также прилагается внешняя система: очки с камерой и процессором. Камера записывает изображения в реальном времени, которые обрабатываются и отправляются по беспроводной сети в имплантат. Имплантат использует 60 электродов, чтобы стимулировать имеющиеся здоровые клетки сетчатки и отправлять визуальную информацию в зрительный нерв, восстанавливая способность различать свет, движение и формы. В России было проведено уже две операции по вживлению бионического глаза пациентам.

Для профилактики наследственного пигментного ретинита больным рекомендуется защищать глаза от интенсивного солнечного света с помощью очков, а также при имеющейся генетической предрасположенности совершать регулярные визиты к офтальмологу для осмотра органов зрения. На начальных стадиях это заболевание никак себя не проявляет, а затем восстановить зрение может не быть возможности.

Читайте также: