Методы диагностики наследственных заболеваний

Введение

Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов. Термин «генетика» (от греч. genesis – происхождение) предложил в 1906 г. У. Бэтсон. Наследственность- свойство организмов обеспечить материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также обуславливать специфический характер индивидуального развития в определенных условия внешней среды.
Ветеринарная генетика – это раздел генетики животных, изучающий наследственные аномалии и болезни с наследственным предрасположением, а также разрабатывающий методы диагностики, профилактики и селекции на устойчивость к болезням. Один из важных вопросов, которые изучает ветеринарная генетика являются наследственные болезни. Наследственные болезни животных – это врождённые пороки, различные пороки в строении тела, аномалии функций отдельных органов и систем организма, а также патологические синдромы, передающиеся от родителей к потомству. Известны такие наследственные болезни животных, как врождённые эпилепсия и порок сердца, гемофилия, синдром бронхиальной астмы, гидроцефалия, коротконогость, бесшёрстность и др. Некоторые наследственные аномалии настолько глубоко искажают жизнедеятельность организма, что больные животные не в состоянии развиваться и погибают в раннем возрасте.
Актуальность темы исследования состоит в том, что трудности диагностики заключаются в многообразии нозологических форм наследственных болезней. Некоторые формы заболеваний встречаются крайне редко. Да и ветеринар не может активно владеть всем запасом знаний, необходимых для диагностики наследственной патологии. Поэтому он должен знать основные принципы, которые помогут ему заподозрить нечасто встречающиеся наследственные заболевания, а после дополнительных консультаций и обследования поставить точный диагноз, также использовать все существующие методы диагностики наследственных заболеваний животных.
Цель работы – всесторонне охарактеризовать методы диагностики наследственных заболеваний животных.
Цель работы достигается благодаря выполнению следующих задач:
дать общую характеристику наследственных заболеваний животных;
провести обзор существующих методов диагностики наследственных заболеваний животных.


1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЖИВОТНЫХ
1.1 Особенности наследственных заболеваний животных
Клиническая медицинская генетика все болезни в зависимости от этиологической значимости наследственных и родовых факторов делит на наследственные болезни, болезни с наследственной предрасположенностью и ненаследственные болезни. Большинство болезней относятся к группе заболеваний с наследственной предрасположенностью.
Наследственными болезнями называют болезни, вызываемые только мутациями – изменениями генетического материала. Мутации приводят к различным нарушениям нормального развития организма.
Особенностью наследственных болезней является то, что мутации, как этиологические факторы заболеваний, не зависят от среды обитания животного, его кормления и содержания. Из наследственных болезней выделяют хромосомные, генные, геномные и цитоплазматические болезни. Хромосомными болезнями называют заболевания, обусловленные изменениями (мутациями) числа хромосом. Генные болезни обусловлены изменениями нуклеотидного состава ДНК отдельных генов, т. е. генными мутациями. Геномные болезни связаны с геномными мутациями – изменениями генома, т. е. гаплоидного набора хромосом: слияния и раздаление хромосом в области центромера, изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору (добавление или потеря 1-2 хромосом диплоидного набора). Такая патология часто приводит к смерти животного. Цитоплазматические болезни связаны с цитоплазматическими (митохондрии, хлоропласты) мутациями и чаще проявляются в форме различных невропатий и миопатий. К болезням с наследственной предрасположенностью относят такие заболевания, которые проявляются у животных с отягощенной генетической наследственностью под влиянием факторов окружающей среды – мутагенов.
Мутагены – вещества способные изменить материал наследственности. Из многочисленного числа мутагенов выделяют: физические (ионизирующее излучение, коротковолновое УФ излучение и др.), химические (различные химические вещества, в том числе и токсины патогенных грибов, пестициды), биологические (вирусы, некоторые бактерии, микоплазмы). Ионизирующее излучение вызывает повреждение ДНК, ведёт к образованию в клетках мобильные ионы (свободные радикалы), способные вторично вызывать повреждение генетического материала. Многие физические и химические мутагены индуцируют злокачественный рост клеток, являясь канцерогенами.
Для возникновения болезней с наследственной предрасположенностью необходима соответствующая генетическая конституция животного, и фактор или комплекс факторов среды, вызывающих мутацию генов. В итоге с помощью средового фактора или факторов реализуется наследственная предрасположенность.
При генетической классификации наследственных болезней ещё выделяются болезни, возникающие при несовместимости матери и плода по антигенам. Сущность этих болезней заключается в том, что в процессе развития плода часть его крови попадает в организм матери. Если плод от отца унаследовал такой аллель антигена (Аг+), которого нет у матери (Аг-), то организм беременной отвечает иммунной реакцией. Антитела матери, проникая в кровь плода, вызывают у него иммунный конфликт (см. гемолитическая болезнь новорожденных).
Клиническая классификация наследственных болезней
Клиническая классификация наследственных болезней объединяет болезни обмена веществ (ферментопатии, нарушение обмена аминокислот, нарушение обмена углеводов, липидов, витаминов, другие нарушения), наследственно обусловленные заболевания эндокринных органов (биосинтеза гормонов), генетически обусловленные заболевания кожи, наследственно обусловленные заболевания сердечно-сосудистой системы, крови и кроветворных органов, почек, другие наследственно обусловленные заболевания и врождённые аномалии (эпилепсия, астма бронхиальная, грипп, глухота и др.).
Следует иметь ввиду, что большинство наследственных болезней имеют полиморбидный характер, при очень немногих наследственных болезнях избирательно поражается один орган или одна система. Большинство генных мутаций, особенно хромосомные и геномные, вызывают генерализованное поражение какой-либо ткани или захватывают несколько органов.
Наследственные генетические аномалии связаны с гетерозиготностью родителей. Гетерозиготность – явление организма, при котором имеется два разных аллеля определённого гена, в отличии от гомозиготности – когда организм имеет два одинаковых аллеля определённого гена. Под аллелем- понимают варианты одного гена, возникающие в результате изменений (мутаций).
Аллельные болезни называют фенотипическими (фенотип – совокупность морфологических, физиологических, поведенческих признаков организма).
Генетические аномалии отмечаются у животных, рождённых от фенотипически нормальных, но гетерозиготных родителей

. Аномальные гены в соответствии с правилами чистоты гамет (зрелых половых клеток) могут сохраняться в гетерозиготном состоянии в генотипе (наборе генов индивида или вся генетическая информация организма) неопределённое время и проявляться лишь у потомства, рождённого от двух гетерозиготных по аналогичному аллелю половых партнёров. Например, врождённая аномалия – тазобедренная дисплазия у животных может проявиться через 17 поколений.
Генетические аномалии могут заканчиваться гибелью эмбрионов, рождением молодняка с признаками уродства, проявлением аномалии в последующие периоды роста и развития.
Врождённые аномалии могут наследоваться по аутосомно-рецессивному, аутосомно-доминантному типам и наследовании – сцепленным с Х-хромосомой.
Аутосомно-рецессивное наследование – это такой тип наследования признака или болезни (аномалии), при котором мутантный аллель, локализованный в аутосоме (любая реполовая хромосома) должен быть уна-следован от обоих родителей. При аутосомно-рецессивном типе наследования аномалия обусловлена рецессивным геном, находящимся в аутосоме. У мужских и женских особях дефект проявляется с одинаковой частотой. Наследственный дефект при этом типе наследования проявляется не в каждом поколении, а с перерывами. При аутосомно-доминантном типе наследования аномалии проявляются как у гетеро - так и у гомозиготных особей, что и обнаруживается в каждом поколении, без пропуска. Гетерозигота – клетка (или организм), содержащая два различные аллеля в конкретном локусе (области локализации определённого генетического элемента на хромосоме). Аутосомно-рецессивный тип наследования отличается от аутосомно-доминантного типа наследования тем, что при нём наследственный дефект проявляется не в каждом поколении, как это наблюдается при аутосомно-доминантном типе наследования, а через несколько поколений.
Наследование, сцепленное с Х-хромосомой, относится к признакам, аллели которого находятся в Х-хромосоме и могут быть как рецессивными, так и доминантными. При этом типе наследования исключается передача признака от отца к сыну. Хромосомный механизм определения пола обусловлен присутствием в кариотипе (хромосомном наборе клетки или организма) особых половых хромосом. Пол, имеющий одинаковые половые хромосомы, называется гомогометным, пол, имеющий разные половые хромосомы - гетерогометным. Неполовые хромосомы кариотипа называются аутосомами. У млекопитающих животных гетерогаметным является мужской пол, а гомогаметным – женский. У птиц гетерогаметным полом является женский (WZ), а гомогаметным – мужской (ZZ).
Наследование генов, локализованных на половых хромосомах, называется сцепленным с полом наследованием. У млекопитающих и человека Х-хромосома имеет много генов, Y-хромосома, наоборот, мало. У самцов рецессивные гомозиготные гены Х-хромосомы могут проявлять свой фенотипический (признак, проявляющийся в результате действия генов в определённых условиях среды) эффект. У самок так же одна из двух Х-хромосом подвергается гетерохромотизации в раннем эмбриогенезе и инактивируется. Процесс гетерохроматизации Х-хромасом носит случайный характер, поэтому в разных клетках женского организма инактивированы разные Х-хромосомы (либо отцовские, либо материнские), а значит могут функционировать разные аллели гомологического гена. Классическим примером наследования патологического признака, сцепленного с Х-хромосомой, является гемофилия – болезнь, при которой кровь теряет способность свёртываться из-за нарушения синтеза особого белка – антигемофилического глобулина.
1.3 Классификация врождённых пороков
Чёткой классификации врождённых пороков из-за многообразия их форм не существует. В гуманной медицине врождённые пороки классифицируют по локализации и этиологии. Врождённые пороки развития подразделяют на изолированные (в одном органе), системные (в пределах одной системы органов), множественные (в органах двух систем и более). Множественные врождённые пороки развития называют синдромами, при которых прослеживается этиологическая и патогенетическая связь и определённые клинические признаки. Врождённые пороки могут быть наследственными, экзогенными и многофакторными. Наследственно обусловленные врождённые пороки развития могут быть обусловлены генными или хромосомными и геномными мутациями. При генных мутациях происходит нарушения эмбриогенеза не редко с гибелью эмбриона.
При хромосомных и геномных мутациях появляются хромосомные болезни. Экзогенно обусловленные пороки развития являются следствием действия тератогенных факторов на эмбрионы. Выраженным таратогенным действием обладают ионизирующая радиация, некоторые лекарственные вещества (стрептомицин, варфарин, амидоперин, тестостерон, метилтестостерон и др.), пестициды и др.
Патогенный фактор может действовать на стадии гаметогенеза (развития половых клеток); бластогенеза, эмбриогенеза и плодной (фетальной) стадии. В случаях когда в гаметах есть мутации, нарушающие нормальное развитие организма, называют гаметопатиями. Когда поражаются бластоциты и развивается пороки их называют бластопатиями, при поражении зародыша возникают эмбриопатии. Поэтому все врождённые пороки развития тератогенной природы являются эмбриопатиями, так как в эмбриональном периоде происходит формирование органов.
Пороки или аномалии, возникающие на плодной (фетаплацентарной) стадии развития, называются фетапатиями. Они возникают в результате действия тератогенных факторов в период от первых недель внутриутробного развития до родов. Причинами фетапатии могут быть недоброкачественные корма, особенно поражение токсикогенными грибами и пестицидами.
1.4 Методы профилактики распространения наследственных заболеваний
Для повышения устойчивости животных к болезням ветеринарные врачи и селекционеры должны выполнять следующие мероприятия:
1. Организовать диагностику болезней. Все данные о болезнях и причинах выбытия животных должны учитываться в племенных карточках, в каталогах производителей и государственных книгах племенных животных. При этом учитываются и описываются все аномалии;
2. Проводить генеалогический анализ стада и давать комплексную оценку генофонда семейств. Выявлять семейства, устойчивые и восприимчивые к болезням. Необходимо размножать резистентные и высокопродуктивные семейства (особенно с комплексной устойчивостью);
3. Отбирать молодняк на племя от матерей, отличающихся устойчивостью к болезням и длительного продуктивного использования;
4. Постоянно оценивать производителей по устойчивости и восприимчивости потомства к болезням. Широко использовать производителей с комплексной резистентностью к болезням. Результаты оценки производителей вносятся в каталоги и государственные книги племенных животных;
5. Получать производителей следующего поколения от высокопродуктивных матерей из семейств, обладающих комплексной устойчивостью, и отцов, оцененных по резистентности потомства;
6