У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидий являются летальными мутациями.

Геномные мутации, как и хромосомные, являются причинами возникновения хромосомных болезней.

К наиболее частым геномным мутациям относятся:

1.трисомия – наличие трех гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре при болезни Дауна, по 18-й паре при синдроме Эдвардса, по 13-й паре при синдроме Патау; по половым хромосомам:XXX, XXY, XYY);

2.моносомия – наличие только одной из двух гомологических хромосом. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственнаямоносомия у человека, совместимая с жизнью – моносомия по Х-хромосоме – приводит к синдрому Шерешевского-Тернера (45,Х).

Причиной, приводящей к анеуплодии, является нерасхождение хромосом во время клеточного деления при образовании половых клеток или утрата хромосом в результате анафазного отставания, когда во время движения к полюсу одна из гомологичных хромосом может отстать от других негомологичных хромосом. Термин «нерасхождение» означает отсутствие разделения хромосом или хроматид в мейозе или митозе.

Нерасхождение хромосом наиболее часто наблюдается во время мейоза. Хромосомы, которые в норме должны делиться во время мейоза, остаются соединенными вместе и в анафазе отходят к одному полюсу клетки, таким образом, возникают две гаметы, одна из которых имеет добавочную хромосому, а другая – не имеет этой хромосомы. При оплодотворении гаметы с нормальным набором хромосом гаметой с лишней хромосомой возникает трисомия (т.е. в клетке присутствует три гомологичные хромосомы), при оплодотворении гаметой без одной хромосомы возникает зигота с моносомией. Если моносомная зигота образуется по какой-либо аутосомной хромосоме, то развитие организма прекращается на самых ранних стадиях развития.

 

Цитоплазматические мутации

Цитоплазматические мутации у человека - это изменение структуры ДНК митохондрий.

Мутации в мДНК передаются только от матери, поскольку лишь ооцит содержит цитоплазму с митохондриями. Заболевания, вызванные делециямимДНК, обычно не передаются потомкам. Сперматозоиды не содержат митохондрий, поэтому отец с заболеванием, вызванным мутацией мДНК, не передаст заболевание своим детям.

Митохондрии есть и в сперматозоиде, но в жгутике, а он при оплодотворении отваливается, так что эти митохондрии просто не попадают в новый организм.

Каждая клетка содержит тысячи копий митохондриального генома. При заболеваниях, вызванных мДНК, мутация обычно наблюдается только в определённой части митохондрии, поэтому клетки содержат и нормальную, и патологическую мДНК. Мутации в мДНК вызывают целый ряд заболеваний, таких как:

· наследственнаянейропатия зрительного нерва Лебера,

· различные митохондриальные миопатии и энцефалопатии,

· одна из форм несращения остистых отростков позвонков,

· некоторые формы бесплодия у мужчин.

 

Мутагены и мутагенез.

Мутагены - факторы, способные изменять материал наследственности.

По происхождению мутагены можно разделить на экзогенные (многие факторы внешней среды) и эндогенные (образуются в процессе жизнедеятельности организма). Но это деление весьма условно.Так, ионизирующее излучение, помимо первичного повреждения ДНК, образует в клетке нестабильные ионы (свободные радикалы), способные вторично вызывать повреждения генетического материала.

По природе возникновения различают: физические, химические и биологические мутагены.

Многие физические и химические мутагены являются также канцерогенами, т.е. индуцируют злокачественный рост клеток.

К физическим мутагенам относятся:

· ионизирующие излучения (например, α-, β- и γ-излучения, рентгеновское излучение, нейтроны);

· радиоактивные элементы (например, радий, радон, изотопы калия, углерода и др.);

· ультрафиолетовое излучение;

· чрезмерно высокая или низкая температура.

К химическим мутагенам относятся:

· сильные окислители или восстановители (например, нитраты, нитриты, активные формы кислорода);

· алкилирующие агенты (например, иодацетамид);

· пестициды (например, гербициды, фунгициды);

· некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);

· продукты переработки нефти;

· органические растворители;

· лекарственные препараты (например, цитостатики, ртутьсодержащие средства, иммунодепрессанты) и другие химические соединения.

К биологическим мутагенам относятся:

· некоторые вирусы (например, кори, краснухи, гриппа);

· продукты обмена веществ (например, продукты липопероксидацин);

· антигены некоторых микробов и паразитов;

· мобильные генетические элементы;

· некоторые ферменты.

К самым широко распространенным мутагенам, с которыми человек непосредственно контактирует в своей повседневной жизни относятся пестициды, обладающие исключительно высокой стойкостью к химическому и биологическому разложению; минеральные и органические удобрения, являющиеся основными поставщиками в окружающую среду нитросоединений – мутагенных и канцерогенных окислов азота, нитратов, нитритов, нитрозаминов и др. К широко используемым веществам с выявленными мутагенными свойствами относится полихлорбифенил, применяющийся в качестве пластификатора, наполнителя, компонента смол, резин, типографских красок, текстильных красителей.

Существенным источником мутагенов в окружающей среде являются промышленные отходы и всевозможные открытые технологические процессы, подвергающие человека действию различных высокореактивных соединений, в частности алкилирующих. Этому классу соединений характерна высокая реакционная способность, а механизм действия заключается во введении в азотистые основания молекул ДНК метиловых, этиловых и др. радикалов. Именно в этом классе соединений обнаружены вещества, обладающие огромной мутагенной силой. И.А. Рапопорт назвал их супермутагенами.

Источником мутагенных соединений являются и некоторые пищевые продукты. Так, при консервировании используются такие мутагены, как формалин, гексаметилентетралин, ванилин, нитрат калия, нитрат натрия и др. И хотя сильных мутагенов в пищевых продуктах не выявлено, проблема заключается в оценке суммарного эффекта от соединений, обладающих слабой и средней мутагенной активностью. Определить малую мутагенную активность трудно, к тому же целый ряд веществ, обладающих мутагенной активностью издавна присутствует в среде (например, кофеин, танин) и запретить их использование невозможно.

Мутагенез

События, приводящие к возникновению мутаций, называют мутационным процессом или мутагенезом. Различают спонтанный и индуцированный мутагенез. Разделение мутационного процесса на спонтанный и индуцированный в определенной степени условно.

Индуцированные мутации - это мутации, вызванные направленным воздействием факторов внешней или внутренней среды. Индуцированный мутационный процесс может быть контролируемым (например, в эксперименте с целью изучения механизмов действия и/или их последствий) и неконтролируемым (например, в результате облучения при выбросе радиоактивных элементов в среду обитания).

Спонтанные мутации возникают самопроизвольно, в ходе естественного метаболизма клеток и организма без видимого дополнительного воздействия на организм внешних факторов. Спонтанные мутации могут возникать, например, в результате действия химических соединений, образующихся в процессе метаболизма в организме; воздействия естественного фона радиации или УФ-излучения; ошибок репликации и т.д.

Спонтанные мутации (само название говорит за себя) будут возникать даже в том случае, если удастся исключить влияние факторов внешней среды.

Существуют две основные гипотезы, объясняющие происхождение спонтанных мутаций.

Первая утверждает, что в системе генотипа, как и во всякой системе, заложена возможность ошибки.

Вторая гипотеза объясняет возникновение спонтанных мутаций как стремление популяции к высокой степени генетической изменчивости, и как следствие этого разнообразия.

Возникает вопрос:

Зачем (для чего) такое разнообразие индивидов в человеческой популяции, если наследственная патология является результатом наследственной изменчивости?

Отрицательный эффект наследственной патологии очевиден и проявляется повышенной летальностью (гибель гамет, зигот, эмбрионов и детей), снижением фертильности (уменьшенное воспроизводство потомства), уменьшением продолжительности жизни, социальной дезадаптацией и инвалидизацией, а также обуславливает повышенную необходимость в медицинской помощи.

По данным Всемирной организации здравоохранения генетические факторы обуславливают:

80% интеллектуальной недостаточности;

70% врожденной слепоты;

50% врожденной глухоты;

40–50% спонтанных абортов и выкидышей;

20–30% младенческой смертности.

Первый ответ был предложен английским генетиком Дж. Холдейном, который предположил, что высокая степень генетической изменчивости, необходима биологическому виду для того, чтобы иметь возможность приспосабливаться к меняющимся условиям среды. У человека, как и у любого другого биологического вида, нет резкой границы между наследственной изменчивостью, ведущей к нормальным вариациям признаков, и наследственной изменчивостью, обуславливающей возникновение наследственных болезней.

Таким образом, продолжая мысль Дж. Холдейна, мы можем утверждать, чем популяция разнообразней, тем она стабильнее и у нее больше шансов выжить и адаптироваться даже к экстремальным условиям среды. Следовательно, люди с особенностями психофизического развития являются необходимой постоянной составной частью разнообразной человеческой популяции, как и все остальные обеспечивающие ее стабильность.