Педагогический альманах ==День за Днем==
 
написать письмо

    Главная

    Новости

    Методика

    За страницами учебников 

    Библиотека

    Медиаресурсы 

    Школьная библиотека

    Подготовка к ЕГЭ, ГИА

    Одаренные дети

    Проекты

    Мир русской усадьбы

    Экология  

    Методический портфолио учителя

    Встречи в учительской

    Творчество педагогов

    Статьи педагогов в журнале "Новый ИМиДЖ"

    Конкурсы профессионального мастерства педагогов

    Творческие страницы

    Рефераты школьников

    Конкурсы школьников

    Альманах детского творчества "Утро"

    Творчество школьников

    Фотогалерея 

    Школа фотомастерства

    Доска объявлений

    Полезные ссылки

    Гостевая книга
    Sort

    Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru

      День за днем : Статьи 

      Статьи  


     
    Генетические факторы ненаследственных болезней
     
     
    Доктор биологических наук Геннадий ПОРОШЕНКО, НИИ общей реаниматологии РАМН (Москва)
     
     
    Существует немало врожденных патологий,  обусловленных наличием мутантного гена (например, гемофилия) или хромосомными аномалиями (скажем, синдром Дауна).  Но лежащие в основе здоровья генетические механизмы  играют определенную роль и при развитии  ненаследственных недугов, даже таких, как воспаление легких  или инфаркт миокарда. Вот почему клиницисты утверждают:  нужно лечить не болезнь, а больного.  В зависимости от особенностей организма пациента  заболевание развивается или нет, протекает неодинаково  и требует различного подхода. Рассмотрим эти вопросы  на основе исследований, в том числе проведенных  в последние годы в НИИ общей реаниматологии РАМН.
     

    Здоровый организм часто сравнивают с хорошо отлаженной машиной: «Работает, как часы!». Но это в корне неправильно: механизм собирают из отдельных, специально подготовленных частей, а живое существо появляется на свет как единое целое, в процессе развития (дифференцировки) образующее самое себя — ткани и органы.

    Сливающиеся при оплодотворении гаметы вносят в зиготу (Зигота — диплоидная (содержащая полный двойной набор хромосом) клетка, образующаяся в результате оплодотворения (слияния двух гамет — яйцеклетки и сперматозоида), начальная стадия развития зародыша) содержащийся в их наследственном аппарате код. Из нее формируется многоклеточное образование, клетки которого делятся, дифференцируются, приобретают характерные свойства. На определенных этапах отдельные из них становятся ненужными, и тогда, согласно заложенной программе, сами себя ликвидируют.
     
    Немного генетики

    Герой пьесы великого французского комедиографа XVII в. Жана-Батиста Мольера «Мещанин во дворянстве» утверждает, что уже 40 лет разговаривает, но только вчера узнал, что изъясняется прозой. Сходная ситуация складывается с генетикой. Все знают: это наука о передающихся из поколения в поколение признаках. Но при внимательном рассмотрении оказывается — она же об изменчивости.

    Из закономерностей, описанных еще в 1865 г. чешским естествоиспытателем, основоположником учения о наследственности Грегори Менделем, вытекает: громадное многообразие особей с различными наборами генов возникает за счет их различного сочетания в потомках. Это так называемая комбинативная изменчивость, и ее возможности огромны (чтобы у отличающихся по всем генам родителей появились два абсолютно одинаковых ребенка, не считая однояйцевых близнецов, количество их детей, как следует из расчетов, должно превысить 223). А существует еще рекомбинативная, обусловленная кроссинговером (перекрестом хромосом) во время мейоза — деления половых клеток.
     

    Добавим к этому мутации, далеко не всегда являющиеся результатом, скажем, взрыва на Чернобыльской АЭС (Украина) 1986 г. или автомобильного смога. Они нередко проистекают сами по себе, спонтанно, в результате «ошибок» клеточного деления или под влиянием разнообразных реакций в биохимическом «котле» организма и т.д. Еще в начале XX в. американский генетик, нобелевский лауреат 1946 г. Герман Меллер показал: важен не сам факт таких трансформаций, а увеличение частоты их появления под воздействием того или иного внешнего фактора.

    Словом, формы изменчивости разнообразны и создают очень пеструю картину, обусловливающую генетический полиморфизм популяций — панмиксических (свободно скрещивающихся) довольно устойчивых сообществ особей одного вида с заданными генотипами. Но вследствие, например, географической изоляции, социально-этнических преград они распадаются на отдельные субпопуляции, в которых могут накапливаться определенные гены.
     
    Генетический полиморфизм и его проявления

    Прежде всего речь идет о множестве генов, определяющих активность ферментов, ответственных за большинство метаболических (обменных) процессов в организме. Не случайно при схожих воздействиях велика вероятность появления у пациентов разных состояний. Так, недавно специалисты НИИ общей реаниматологии РАМН совместно с коллегами из Института общей генетики РАН показали: особенности развития пневмонии во многом определяются полиморфизмом генов цитохромов Р-450 (Цитохромы Р-450 — основные белки-ферменты, участвующие в метаболических превращениях многих лекарственных препаратов). Аналогичные выводы наши сотрудники сделали и в отношении некоторых других заболеваний.

    К тому же организмы людей неодинаково реагируют на одно и то же вмешательство врачей. Особенно хорошо эта проблема изучена в отношении лекарственных препаратов, что породило новое научное направление — фармакогенетику. Причем если раньше для таких исследований требовалось определять широкий спектр биохимических показателей, то теперь благодаря методу полимеразной цепной реакции (Полимеразная цепная реакция — экспериментальный метод молекулярной биологии, позволяющий добиться значительного увеличения малых концентраций определенных фрагментов ДНК в биологическом материале. Предложен в 1983 г. американским биохимиком Кэри Маллисом) можно заранее выявить наличие у человека генов, участвующих в выработке ферментов, задействованных в метаболизме того или иного медикамента.
     
    Повреждения генома соматических клеток

    При развитии недуга в организме возникает буря биохимических превращений. Так, с давних времен врачи считали: главные признаки воспаления — нарушение функции затронутого им органа, покраснение, припухлость, боль, повышение температуры. По мере же расширения соответствующих изысканий появилось понимание глубинных физико-химических преобразований, сопровождающих этот процесс: изменяются скорость обеспечивающих нормальную жизнедеятельность реакций, да и рН — показатель кислотности внутренней среды (а большинство ферментов работают при его определенных значениях).
    Биохимические превращения состоят из многих этапов, при этом образуется несколько промежуточных «осколков» — свободных радикалов, участвующих в дальнейших реакциях и необходимых для их нормального протекания. Но таких особых химических частиц иногда возникает чрезмерное количество, и они начинают взаимодействовать с соединениями, для которых не предназначены, в том числе с генетическими структурами соматических клеток, повреждая и нарушая их функционирование. Многие вирусы прямо включаются в геном клеток крови или других тканей.

    При определенных ситуациях мутагенные факторы могут преодолевать барьер, защищающий место, где формируются половые клетки, причем о многих из них мы, вероятно, еще не знаем, повреждается и геном (совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом половых клеток). Иными словами, он оказывается не только субъектом, но и объектом процесса болезни.

    В настоящее время специалисты достаточно хорошо знакомы с молекулярной структурой гена — участком скрученной спирали из двух комплиментарных (т.е. дополняющих друг друга) цепочек ДНК. Хотя, безусловно, мы представляем себе лишь достаточно упрощенную схему его работы. Но и это — великое достижение науки, позволяющее понимать многое из происходящего в природе.

    Во время развития многих заболеваний происходит выброс гормонов, связанных с воспалительным процессом, изменяются температура и рН среды, появляются цепи свободных радикалов, что не может не сказаться на функционировании и структуре генетического аппарата клеток. Наши последние исследования свидетельствуют: пневмония и инфаркт миокарда сопровождаются существенными нарушениями репарации (восстановления природной структуры) ДНК. Развитие критических и терминальных состояний (пограничных между жизнью и смертью) у лабораторных животных и людей сопровождается существенными нарушениями структуры хромосомного аппарата клеток крови. В серии работ сотрудников Томского государственного университета было показано мутагенное воздействие многих недугов (большой кровопотери, кори и других инфекционных заболеваний).

    При этом следует иметь в виду, что подобного типа воздействия не являются направленными, возможный мутагенез остается разнонаправленным. Тем более, в лечение, да и в комплекс реабилитационных мероприятий после тяжелых заболеваний обязательны, но нужно включать меры по восстановлению морфологической и функциональной целостности генетического аппарата, особенно если у пациентов развиваются критические и терминальные состояния. Конечно, в организме работает система поддержания стабильности генома, но в данной ситуации происходят существенные нарушения функционирования и прямые повреждения некоторых генов.
     
    Защита генома

    Большинство исследователей сейчас уделяет пристальное внимание роли организма, в котором развивается спонтанный или индуцированный мутагенез. Выяснилось: последний может усиливаться или, напротив, сводиться до незначительных величин (вплоть до полного отсутствия проявлений) в зависимости от генотипа и функционального состояния пациента.

    Изучение химических реакций, происходящих при данном процессе, как показали наши специалисты, позволяет выделить ключевые моменты влияния на него человеческого организма. Скажем, мутаген (агент, вызывающий мутации) попадает в него сквозь слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких, глаз или кожу. Затем он оказывается в сосудистом русле, где в большинстве случаев связывается с каким-либо из компонентов плазмы (жидкой части крови), например, с одним из белков (на какое-то время «дезактивирующим» и защищающим его от разрушающего действия ферментных систем), и с ним разносится по всему организму.

    Достигнув клетки-«мишени», мутаген преодолевает ее мембрану, а оказавшись внутри, сталкивается с мощной «армией» ферментов, осуществляющих метаболические превращения ксенобиотиков (чужеродных веществ). В результате сначала образуется много хинонов, оксидов и прочих высокоактивных свободных радикалов, затем развиваются процессы, приводящие к образованию неактивных водорастворимых соединений.

    В итоге мутаген или его метаболиты (промежуточные продукты обмена) проникают в клеточное ядро и вызывают первичные повреждения ДНК. В этот момент включаются механизмы ее репарации (восстановления структуры), стремящиеся устранить возникший дефект, и если они работают эффективно и безошибочно, это сделать удается — мутация как таковая не возникает.

    Известно, что репарацию ДНК контролируют некоторые гены. Но на восстановление структуры ДНК влияют и другие факторы, в том числе ряд заболеваний (инфаркт миокарда, туберкулез, пневмония и т.д.). Если же репарации генов не происходит, то такие генмодифицированные клетки элиминируются иммунными или иными механизмами (апоптоз).

    Мутагенные соединения и их метаболиты, как правило, естественным путем выходят из организма. Однако те из них, что представляют угрозу для здоровья, могут задержаться в каких-либо клетках и вызвать их изменения, а безвредные способны превратиться в опасные под влиянием ферментов или микроорганизмов. Все это указывает: для ускорения их вывода возможно врачебное вмешательство, в частности применение мочегонных и других препаратов, с целью снижения риска или тяжести заболевания.

    Критические состояния характеризуются прежде всего гипоксией — лишением кислорода важнейших органов. Она влечет за собой нарушения транспорта электронов в митохондриях (Митохондрии — элементы клетки, на мембране которых свободный электрон переходит с водорода на кислород, в результате чего в них осуществляется процесс образования макроэргических соединений), выработки макроэргических соединений (Макроэргические соединения — органические соединения живых клеток, содержащие богатые энергией, или макроэргические, связи. Образуются в результате фотосинтеза, хемосинтеза и биологического окисления), функции наружных и внутренних мембран организма, усиление процессов апоптоза (запрограммированной смерти клеток) и т.д. Однако при попытках восстанавливать обеспеченность тканей и органов кислородом усиливается образование свободных радикалов, что приводит к изменению активности ферментов, обслуживающих ДНК, и в итоге — к формированию мутаций. Отсюда предположение: один из признаков критического состояния — повреждение генетического аппарата в соматических (неполовых) клетках. Оно влечет за собой ослабление иммунологических факторов, сказывается на течении заболевания и успешности выздоровления пациента.

    Отметим: определение степени поврежденности генетического аппарата соматических клеток может служить одним из прогностических методов, путем выбора способа лечения недуга для снижения уровня данных нарушений.
     
     
    «Наука в России», № 1, 2010
     
     
     




    © 2006 - 2015 День за днем. Наука. Культура. Образование