Урок по биологии и медицине по теме: «Наследственные заболевания»

Вид материала

Работа в группах
Врач: Гемофилия
Учащиеся рассматривают карту с изображением кариотипа женщины с синдромом Трипла и называют причину данного заболевания. (Трисом
Учитель биологии
Врач: Синдром «кошачьего крика»
Синдром Орбели
1.Развитие «метаболического блока», связанного с нарушением синтеза, структуры и активности тех или иных ферментов
II.Болезни обмена углеводов
III.Болезни обмена липидов
Учитель биологии

Подобный материал:

1 2 3

Работа в группах

Врач проводит с учащимися тест на определение дефекта цветового зрения. Для этого на каждую группу раздаются тесты-определители, врач знакомит с методикой определения нарушения цветового зрения. Учащиеся самостоятельно ставят друг другу диагноз.

Проецируется слайд: Распространение гемофилии в королевских семьях Европы (приложение 4)

Учитель биологии просит учащихся рассмотреть данную родословную и охарактеризовать наследование гена гемофилии в королевских семьях Европы.

Врач: Гемофилия – наследственное заболевание, передаваемое по рецессивному, сцепленному с Х-хромосомой типу, характеризующееся резко замедленной свертываемостью крови, дефицитом VШ фактора свертывания крови (антигемофильного глобулина, АГГ). В настоящее время различают 4 вида гемофилии:

гемофилия А (классическая) наиболее частая форма, обусловлена дефицитом VШ фактора свертывания крови, наследуется по рецессивному типу, сцепленному с Х-хромосомой;
гемофилия В (болезнь Кристмана) более редкая форма заболевания, связанная с дефицитом IХ фактора (плазменного компонента тромбопластина), наследуется также по рецессивному типу, сцепленному с Х-хромосомой);
гемофилия С возникает при недостатке ХI фактора (предшественника плазменного тромбопластина), наследуется по аутосомно – доминантному типу;
гемофилия D .

Гемофилии С и D наблюдаются у лиц обоего пола. Оба типа заболевания встречаются исключительно редко. Гемофилии А и В по своим клиническим проявления почти не отличаются друг от друга. Болеют, как правило мужчины. Возникновение гемофилии А и В у женщины не исключается в случае брака мужчины, больного гемофилией и женщины – кондуктора (носительницы).

Заболевание может проявиться у детей после рождения, с 4 – 5 дня жизни. Характерными симптомами болезни в этот период являются кровотечения из культи пуповины, на месте инъекции, после различных микротравм. У маленьких детей гемморагический синдром чаще возникает при прорезывании зубов. В старшем возрасте преобладают подкожные, внутримышечные, внутрисуставные кровотечения. Часты кровотечения из носа, десен, слизистой полости рта. Геморрагический синдром при гемофилии возникает на почве заметных травм. Больные гемофилией кровоточат часто, легко, длительно и обильно.

При тяжелых формах могут иметь место легочные, почечные, желудочно-кишечные кровотечения.

По выраженности клинических проявлений различают тяжелую, легкую и скрытую формы заболеваний. Прогноз в отношении выздоровления неблагоприятный. Однако в настоящее время в связи с применением активной терапии с учетом типа гемофилии прогноз заболевания заметно улучшился, поэтому тяжелые форму бывают значительно реже, При кровотечениях наиболее эффективны переливания крови (гемотрансфузии). Применяют также препараты, подавляющие фибринолитическую активность крови.

Проецируется слайд: Цитогенетическая лаборатория

Учитель биологии: Мы продолжаем знакомство с медико-генетической консультацией. Давайте посетим цитогенетическую лабораторию и узнаем, какие исследования там проводят.

Вы знаете, что хромосомы являются носителями генетической информации. Наследственные болезни могу быть вызваны и хромосомными дефектами, возникшими при образовании половых клеток. Эти дефекты – мутации приводят к изменению числа или структуры хромосом в клетке.

Выявлять различные аномалии хромосом помогает цитогенетический метод, который основан на микроскопическом исследовании числа и структуры хромосом, окрашенных специальными красителями.

Учащимся предлагается рассмотреть карты с изображением кариотипов здоровых мужчины и женщины (приложение 5) и охарактеризовать их: назвать количество хромосом их типы, группы, размеры.

Врач: Цитогенетический метод показал, что образование половых клеток происходит иногда с хромосомными «ошибками», в результате которых яйцеклетка может содержать избыток или недостаток хромосомного материала по сравнению с нормой. Очевидно, что такой дисбаланс приводит к грубым нарушениям развития плода. Проявляется это в виде самопроизвольных выкидышей и мертворождений, наследственных болезней, синдромов, получивших название хромосомных.

Наиболее известным примером хромосомной болезни является болезнь Дауна.

Учащимся предлагается рассмотреть карту с изображением кариотипа мужчины с синдромом Дауна (приложение 6), сравнить его с кариотипом здорового мужчины, найти отличия. (Ответы учащихся).

Врач: Причиной развития этого заболевания является трисомия – появление лишней 21-й хромосомы.

Проецируется фотография человека с синдромом Дауна (приложение 7)

Врач: Симптомы этого заболевания легко выявляются по внешнему виду ребенка. Это и кожная складка во внутренних углах глаз, которая придает ему монголоидный вид, и, большой язык, короткие и толстые пальцы, постоянно приоткрытый рот, маленький нос с широкой переносицей, деформированные ушные раковины, плоский затылок. При тщательном обследовании у таких детей обнаруживаются пороки сердца, зрения и слуха, умственная отсталость, снижение иммунитета.

К счастью, вероятность повторения в семье этой болезни и многих других хромосомных аномалий мала: в подавляющем большинстве случаев они обусловлены случайными мутациями. Кроме того, известно, что хромосомные мутации случайного характера чаще происходят в конце детородного периода.

Проецируется слайд: Частота болезни Дауна на 1000 рождений (приложение 8)

Так, с увеличением возраста матери увеличивается и вероятность хромосомной ошибки во время созревания яйцеклетки, и следовательно, такие женщины имеют повышенный риск рождения ребенка с хромосомными нарушениями. Если общая частота появления синдрома Дауна среди всех новорожденных детей составляет примерно 1:650, то для потомства молодых матерей (25 лет и моложе) она существенно ниже (менее 1:1000). Индивидуальный риск достигает среднего уровня к 30-летнему возрасту, выше он к 38 годам – 0,5 % (1:200), а к 39 годам – 1 % (1:100), в возрасте же свыше 40 лет возрастает до 2 – 3 % (1:32).

Учащимся предлагается рассмотреть карту с изображением кариотипа женщины, имеющей синдром Шерешевского – Тернера и найти причину данного заболевания (утрата одной Х-хромосомы (44 + Х = 45).

Проецируется фотография женщины, страдающей синдромом Шерешевского – Тернера (приложение 9)

Врач: Эта болезнь сопровождается малым ростом, уплощением и сращением позвонков, обычно короткой крыловидной шеей, бесплодием, врожденными пороками сердца и умственной отсталостью. Встречается это заболевание редко – у одной из 5 тыс. новорожденных девочек.

У женщин встречается и такое хромосомное заболевание, как синдром Трипла.

Учащиеся рассматривают карту с изображением кариотипа женщины с синдромом Трипла и называют причину данного заболевания. (Трисомия по Х-хромосоме: 44+ ХХХ = 47).

Врач: Эта женская болезнь проявляется в умственной отсталости, недоразвитии яичников и матки. Однако известно, что если у таких женщин рождаются дети, тогда в их потомстве преобладают мальчики с хромосомными нарушениями (тетрасомия, пентасомия и т. д.). Все женщины с лишними Х-хромосомами страдают серьезными нарушениями физического и психического развития.

Увеличение числа Х-хромосом у мужчин приводит к болезни Клайнфельтера (наборы половых хромосом ХХУ, ХХХУ, ХХХХХУ).

Проецируется фотография мужчины, имеющего синдром Клайнфельтера (приложение 10)

Врач: Основные симптомы этого заболевания: евнухоидизм, избыточное отложение жира, непропорциональное удлинение конечностей. Снижение плодовитости и умственная отсталость.

Другой вариант синдрома Клайнфельтера – полисомия по У-хромосоме. Индивидуумы с лишними хромосомами (ХУУ, ХУУУ, ХУУУУ) высоки ростом, жестоки, агрессивны, а иногда и социально опасны. В некоторых странах осуществляется генетический контроль для выявления лиц с подобными отклонениями среди заключенных в тюрьмах: для снижения их агрессивности применяют психотропные и гормональные препараты.

Описаны разнообразные гетероплоидии по аутосомам, и все они связаны с серьезными отклонениями от нормы. Так, синдром Патау (по 13-й и 15-й) проявляется во множественных пороках внутренних органов, недоразвитии и отсутствии некоторых отделов головного мозга. Он чаще встречается у девочек (1 на 4000), всегда заканчивается ранней смертью (в возрасте до 4 месяцев). С ним сходен синдром Эдварса (по 18-й хромосоме).

Гермафродитизм возникает в случае особых мутаций по половым хромосомам, приводящих к мозаицизму, когда одни клетки организма содержат ХХ, а другие – ХУ хромосомы.

Учитель биологии: Очень часто встречаются аномалии, связанные с нарушениями структуры хромосом. Их еще называют - абберации. Их можно разделить на группы:

Транслокация – мутация, при которой участки, принадлежащие негомологичным хромосомам, обмениваются местами. Это может произойти в результате контакта между двумя хромосомами, при котором в какой-либо точке возникли разрывы, после чего разорванные концы хромосом соединились по-новому. Обязательное условие возникновения транслокации – близкое расположение друг к другу мест разрыва хромосом.
Инверсия – мутация, при которой изменяется линейное расположение генов в хромосоме вследствие перевертывания на 180 отдельных участков хромосомы. В таком случае образуются четыре поверхности разрыва. Это может привести либо к образованию делеции, либо к появлению хромосомы нового типа, у которой один участок перевернут.
Делеция – мутация, в процессе которой происходит утрата одного их внутренних участков хромосом. В исходной хромосоме образуется петля. В точке, где нити хромосомы соприкасаются друг с другом, происходит разрыв и соединение в новом порядке. Это приводит к образованию двух новых хромосом: палочкообразной с делецией и кольцевой; последня утрачивается в процессе деления, так как не имеет центромерного района.
Дупликация – мутация, при которой удваивается тот или иной участок хромосомы. Две гомологичные хромосомы перекрещиваются; в точке их соприкосновения происходит разрыв, и четыре свободных конца перекомбинируются. В результате возникают две новые хромосомы – одна несет делецию, другая – дупликацию.

Рассказ учителя сопровождается показом слайдов, демонстрирующих схемы образования хромосомных перестроек (приложение 11)

Хромосомные перестройки часто приводят к утрате теломерных – концевых районов хромосом, что приводит в свою очередь к слипанию концов хромосом, в результате чего образуются хромосомы с двумя центромерами. Во время анафазы митоза каждая из двух центромер движется к противоположному полюсу, К концу анафазы такая хромосома растягивается между двумя полюсами, в то время как другие хромосомы уже разошлись к противоположным полюсам. В результате общее число уменьшается на одну, хотя потери хромосомного материала не происходит.

Врач: Человек – носитель такой транслокации, совершенно здоров, однако имеющиеся у него сбалансированные структурные перестройки уже не случайно, а вполне закономерно приводят к хромосомному дисбалансу в его потомстве, поскольку существенная часть половых клеток носителей таких транслокаций имеет лишний или, наоборот, недостаточный хромосомный материал.

Иногда такие носители вообще не могут иметь здоровых детей (правда, подобные ситуации исключительно редки). Например, у носителей подобной хромосомной аномалии – транслокации между одинаковыми хромосомами (скажем, слияние концов той же 21-й пары), 50 % яйцеклеток или сперматозоидов ( в зависимости от пола носителя) содержат 23 хромосомы, включая сдвоенную, а остальные 50 % содержат на одну хромосому меньше, чем полагается. При оплодотворении же клетки со сдвоенной хромосомой получат еще одну, 21-ю хромосому, и в результате будут рождаться дети с болезнью Дауна, Клетки же с недостающей 21-й хромосомой при оплодотворении дают нежизнеспособный плод, который спонтанно абортируется в первой половине беременности.

Носители транслокаций других типов могут иметь и здоровое потомство. Однако существует риск хромосомного дисбаланса, приводящего к грубой патологии развития в потомстве. Этот риск для потомства - носителей структурных перестроек существенно выше, чем риск появления хромосомных аномалий в результате случайных новых мутаций.

К счастью, наследование хромосомных аномалий с высоким риском патологии встречается в жизни намного реже, чем случайные хромосомные мутации. Соотношение случаев хромосомных болезней среди их мутантных и наследственных форм, примерно 95% и 5% соответственно.

Учащиеся рассматривают карты с изображением кариотипов людей, имеющих синдром «кошачьего крика» и синдром Орбели и называют причины этих заболеваний (делеция короткого плеча 5-й хромосомы; делеция длинного плеча 13-й хромосомы).

Врач: Синдром «кошачьего крика» проявляется в сходстве плача ребенка с мяуканьем кошки, что обусловлено не нарушением функций голосового аппарата, а расстройством нервной системы. Это заболевание часто сопровождается микрогнатией (ненормально маленькими челюстями) и синдактилией (сращением некоторых пальцев), а также – умственной отсталостью.

Синдром Орбели проявляется в задержке роста у детей и психомоторного развития. Характерные признаки этого заболевания – низко расположенные ушные раковины, выступающая челюсть, косолапость. Пороки сердца развиты в 30 % случаев.

Рассказ врача сопровождается проецированием фотографий людей, страдающих синдромами «кошачьего крика» (приложение 12) и Орбели.

Проецируется слайд: Биохимическая лаборатория

Учитель биологии: А мы переходим в следующую лабораторию – биохимическую.

В последние годы доказано, что очень многие наследственные патологические состояния у человека связаны с нарушением обмена веществ. Так, известны аномалии углеводного, аминокислотного, липидного и других типов обмена. Для выявления таких наследственных заболеваний в генетике человека используется биохимический метод.

Успехи химии белковых веществ и энзимологии позволил установить природу многих наследственных болезней на молекулярном уровне, а также обнаружить существование огромного полиморфизма структурных белков и белков – ферментов, благодаря которому каждому человеку свойственна уникальная конституция. С этими достижениями связана также разработка современных диагностических тест-систем, надежных средств профилактики и лечения наследственных болезней обмена веществ и их осложнений.

В результате мутаций, возникающих в генах соматических клеток, нарушаются разные звенья метаболических реакций, что и приводит к развитию болезней обмена веществ.

Врач: Разработка и совершенствование биохимических методов по болезням обмена веществ позволили обнаружить самые разнообразные по генезу изменения белкового обмена (обмена аминокислот), углеводного, липидного.

Проецируется таблица «Примеры наследственных заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ». Врач комментирует ее.

Формы заболеваний	Причины
I.Болезни нарушения обмена аминокислот	1.Развитие «метаболического блока», связанного с нарушением синтеза, структуры и активности тех или иных ферментов 2.Нарушения систем транспорта аминокислот
1.Фенилкетонурия (нарушения обмена фенилаланина)	Резкое снижение активности фермента фенилаланингидроксилазы, превращающего аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту - тирозин
2.Гистидинимия (нарушения обмена гистидина)	Отсутствие или снижение активности фермента гистидазы
3.Гомоцистинурия (нарушение обмена серосодержащих аминокислот)	Отсутствие или снижение активности фермента цистатионин синтетазы, что обусловливает нарушения в обмене метионина
II.Болезни обмена углеводов	Развитие «метаболического блока», связанного с нарушением синтеза, структуры, активности тех или иных ферментов
1.Галактоземия (нарушение обмена галактозы)	Низкая активность ферментов галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и галактокиназы
2.Гликогеновая болезнь (нарушение обмена гликогена) – множество форм	Отсутствие активности ферментов, участвующих в обмене гликогена: глюкозо-6-фосфотазы, α-глюкозидазы
III.Болезни обмена липидов	Развитие «метаболического блока», связанного с нарушением синтеза, структуры, активности тех или иных ферментов
1.Гиперлипопро-теидемии (нарушения обмена холестерина)	Недостаточная активность фермента липопротеидлипазы и др.

Большинство детей с наследственными болезнями обмена веществ рождаются без каких – либо внешних дефектов, и только спустя несколько недель после рождения появляются клинические симптомы, свидетельствующие о вовлечении в патологический процесс отдельных органов и систем.

Хорошо изучен механизм развития такого тяжелого заболевания как фенилкетонурия. Ей страдают индивидуумы, гомозиготные по рецессивному гену, лишающему их способности синтезировать один из ферментов, необходимых для превращения аминокислоты фенилаланина в другую аминокислоту – тирозин. Вместо того чтобы превращаться в тирозин, фенилаланин превращается в фенилпировиноградную кислоту, которая в токсических количествах накапливается в крови, поражает головной мозг и (если во время не прибегнуть к лечению) вызывает умственную отсталость. Моча больных также содержит фенилпировиноградную кислоту, придающую ей характерный запах.

Проецируется слайд: Метаболический путь превращения аминокислоты фенилаланина в тирозин (приложение 13)

Врач комментирует схему.

В популяции человека частота появления таких больных составляет 1:11500 рождений, а частота гетерозиготного носительства этого аномального аллеля – 1:62.

Как выглядит это заболевание? Вот выдержка из истории болезни девочки больной фенилкетонурией: Ира К., 1 год 7 мес, родилась от первой беременности с массой тела 3200 г и ростом 51 см. До одного месяца находилась на грудном вскармливании, затем переведена на смешанное. С первых дней жизни обращала на себя внимание повышенная возбудимость, беспокойство и отставание в психофизическом развитии. Большой родничок закрылся в 3 мес., держать голову стала с 10 мес., не стоит, не говорит, безучастна к окружающему. В возрасте 5 мес. появились судороги, частота которых в течении суток достигала 100 - 160. С 8 мес. жизни характер судорог изменился – появились большие судорожные припадки до 2 – 3 раз в сутки. Диагноз фенилкетонурия (ФКУ) был установлен в 7 мес. Назначена диетотерапия.
В настоящее время фенилкетонурию лечат при помощи специальной диеты. Для этого впервые годы жизни ребенка из его рациона почти полностью исключается фенилаланин. По завершении развития головного мозга больного переводят на обычный рацион; однако женщине с таким генетическим нарушением следует во время беременности придерживаться диеты с низким содержанием фенилаланина, чтобы предотвратить аномальное развитие головного мозга плода.

Учитель биологии дает задания учащимся: Рассмотреть в учебнике рис. 131, 226, «Родословная семьи с аутосомно-рецессивно наследуемым признаком (фенилкетонурия)» и дать анализ наследования данного признака в этой семье. (Ответы учащихся)

Учитель биологии: Вот вы и познакомились с основными методами изучения наследственных заболеваний, которые применяются в медицинской генетике. Давайте узнаем у нашего врача, как ведется медико – генетическое консультирование?

Врач: Медико – генетическое консультирование определяют как особый вид медицинской помощи, направленный на предупреждение наследственных болезней в отдельных конкретных семьях, активно заинтересованных в этом. В каждой конкретной семье решается ее индивидуальная проблема, то есть речь идет не об абстрактной профилактике всех болезней вообще, а о предупреждении определенного заболевания.

Семейная профилактика наследственных болезней основывается на возможности прогнозировать рождение больного ребенка. Суть генетического прогноза заключается в вычислении вероятности или риска рождения больного ребенка в каждой конкретной ситуации.

В медико-генетическом консультировании можно выделить три основных этапа.

I этап. Уточнение диагноза заболевания, по поводу которого консультируется семья. С этой целью тщательно анализируются исходные сведения о больном. При необходимости проводятся дополнительные обследования не только самого больного, но и его родственников, включая исследования хромосом, специальные биохимические и другие анализы. Результаты всех обследований интерпретируются с помощью детального анализа его родословной.

II этап. Проводится расчет риска рождения больного ребенка в семье или вероятности заболевания в более позднем возрасте для уже родившихся. Расчет риска не всегда бывает простым, и от врача-генетика требуется хорошее знание математической статистики, теории вероятностей. Сейчас очень часто используются специальные компьютерные программы.

III этап. Дается объяснение прогноза. Врач-консультант помогает семье в принятии решения о планировании будущего ребенка. Он дает информацию о природе заболевания и величине повторного риска для родственников больного, рекомендует возможные дополнительные меры профилактики, например, дородовую диагностику, устранение профессиональных или бытовых вредностей, диспансерное наблюдение при повышенной наследственной предрасположенности к болезням, проявляющимся в более позднем возрасте и т. п.

Врач-консультант может посоветовать и воздержаться от дальнейшего деторождения (к счастью, необходимость в таких рекомендациях возникает очень редко). Подобные рекомендации врача не носят директивного характера, и право окончательного решения всегда предоставляется самим консультирующимся.

Blog

Урок по биологии и медицине по теме: «Наследственные заболевания»