БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

25. ПРИКЛАДНАЯ ГЕНЕТИКА

25.7. Генетика человека

25.7.6. Синдром Дауна

Хромосомные аберрации обсуждались в разд. 24.9.2. Обычно они приводит к гибели эмбриона на ранней стадии развития и являются причиной 50—60% всех самопроизвольных абортов. В следующих разделах мы рассмотрим три хорошо известных примера хромосомных мутаций у человека. Одно из заболеваний затрагивает аутосомы (неполовые хромосомы) и называется синдромом Дауна. Два других затрагивают половые хромосомы (синдром Клайнфельтера и синдром Тернера). При рассмотрении последующих разделов нам очень поможет знание механизмов мейоза (разд. 23.4) и умение разбираться в кариограммах (разд. 23.1.1).

Синдром Дауна назван по имени врача Джона Лэнгдона Дауна, который в XIX в. работал в приюте в Суррее (Великобритания) и впервые описал заболевание в 1866 г. Оно поражает примерно 1 из 750 новорожденных, однако около половины эмбрионов с такой аномалией погибает в результате спонтанного аборта (выкидыша). В 1959 г. французский врач Лежен с помощью микроскопии впервые показал, что болезнь связана с присутствием дополнительной 21-й хромосомы (рис. 25.26). Его открытие стало возможным благодаря тому, что как раз в этом году были разработаны методы окрашивания хромосом человека. Синдром Дауна одинаково распространен среди представителей всех рас, похожее заболевание обнаружено даже у шимпанзе и ряда других приматов. Наличие трех копий хромосомы называется трисомией, поэтому синдром Дауна называют также трисомией по 21-й хромосоме.

Рис. 25.26. Хромосомы женщины с синдромом Дауна. Нерасхождение хромосом 21 в одной из родительских гамет привело к появлению у нее дополнительной 21-й хромосомы.

Симптомы

Большинство детей с синдромом Дауна имеют характерные черты лица: монголоидный разрез глаз, плоскую переносицу, маленькие уши, большой бороздчатый язык, приоткрытый рот (рис. 25.27). Кроме того, для них характерны:

1) умственная отсталось, часто сильная;

2) небольшой рост и относительно маленький череп из-за слабого развития скелета;

3) врожденные пороки сердца (примерно у 1 из 4 детей с синдромом Дауна);

4) подверженность инфекционным заболеваниям;

5) жесткие прямые волосы;

6) короткие и широкие кисти рук с поперечной ладонной складкой;

7) проблемы с кишечником и лейкозы.

Больные дети обычно очень приветливы и дружелюбны, любят музыку. Заболевание сильно варьирует по степени тяжести, и многие больные с синдромом Дауна способны выполнять простую работу и даже жить самостоятельно.

Рис. 25.27. Девочка с характерными признаками синдрома Дауна; слегка косящие глаза, круглая голова и плоская переносица.

Объяснение

В 96% случаев причиной синдрома Дауна служит нерасхождение хромосомы 21 в анафазе мейоза. Теоретически это может случиться и в процессе образования спермиев, и при образовании яйцеклеток, однако последнее случается гораздо чаще (см. ниже о влиянии возраста матери). Примерно 70% нерасхождений происходит в мейозе I и 30% в мейозе II. В мейозе I нерасхождение «затрагивает» целые хромосомы, тогда как в мейозе II имеет место нерасхождение хроматид. Результат одинаков: две хромосомы или две хроматиды попадают в одну дочернюю клетку, а во вторую не попадает ни одной (рис. 24.31). При этом должно образоваться такое же число клеток с моносомией по хромосоме 21, однако такое состояние, как и все случаи моносомии, вызывает гибель плода на ранних стадиях развития.

Примерно в 3—4% случаев синдром Дауна является результатом транслокации (разд. 24.9.2). Хромосома 21 оказывается соединенной с хромосомой 14 или, реже, с хромосомой 22.

Влияние возраста матери

Вероятность рождения детей с синдромом Дауна зависит от возраста матери (рис. 25.28), тогда как корреляции с возрастом отца не обнаружено. В возрасте 20 лет риск составляет 1 из 2000, в 30 лет — 1 из 900, в 40 лет — 1 из 100 и в 44 года — 1 из 40. Если представить эти данные в логарифмическом масштабе в виде кривой, то видно, что ее наклон с возрастом становится все круче (рис. 25.28). Возможно, это связано с тем, что яйцеклетки женщины формируются еще в период эмбрионального развития, а затем по достижении репродуктивного возраста созревают одна за другой каждый месяц. В отличие от этого у мужчин новые спермин образуются постоянно, начиная с периода половой зрелости и до смерти.

Рис. 25.28. Влияние возраста матери на вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна. Обратите внимание, что вертикальная ось является логарифмической.

Другие примеры трисомий, затрагивающих аутосомы

В большинстве случаев трисомии, затрагивающие аутосомы, оказываются летальными и приводят к выкидышу на ранних стадиях развития плода. В случае трисомии по некоторым очень маленьким хромосомам, а именно хромосомам 13 и 18, летального эффекта может не быть, однако родившиеся дети имеют множество дефектов, включая отставание в умственном развитии. Обычно они не способны нормально развиваться и погибают в первые три месяца после рождения.