Файл: Тиганов А.С. - Руководство по психиатрии (2 тома)Том 1.pdf

знаков человека в разных группах близнецов. Методически применение

близнецового метода складывается из следующих этапов: составление вы-

борки, определение зиготности близнецов, сопоставление монозиготных

(МЗ) и дизоготных (ДЗ) близнецов.

Диагностика зиготности близнецов — необходимое условие близнецового ис-

следования. Диагностика зиготности включает в себя ряд таких процедур, как знание

о числе околоплодных оболочек, сравнение близнецов методом полисимптоматичес-

кого сходства по данным о внешнем морфологическом сходстве и различным мо-

ногенным маркерам, таким как группы крови, или генетическим маркерам, полу-

ченным из ДНК близнецов. В случае ДЗ близнецов обычно развиваются две отдель-

ные плаценты, связывающие зародыши с матерью, и поскольку каждый зародыш

обернут двумя оболочками, внутренней — амнионом, и внешней — хорионом, то у

ДЗ близнецов имеется две плаценты и две оболочки. У МЗ близнецов ситуация

может быть различной. У близнецов бывают отдельные плаценты и отдельные

хорионы, и встречаются близнецы, у которых имеется один хорион. Считается, что

наличие одного хориона указывает на то, что близнецы являются идентичными.

Следует иметь в виду, что диагноз зиготности основывается на степени различия.

Если обнаружено различие по маркерам между близнецами, то эти близнецы явля-

ются дизиготными. Диагноз монозиготности является вероятностным, и чем больше

использовано маркеров для диагностики, тем диагноз надежнее.

Интерес генетиков к близнецам обусловлен тем, что МЗ близнецы

имеют одинаковые генотипы и всякое различие между ними объясняется

влиянием внутриутробного развития либо окружающей среды после рожде-

ния. В то же время сходство между ДЗ близнецами объясняется как нали-

чием общих генов, полученных ими от родителей, так и влиянием среды,

которое может завышать их сходство. Поэтому близнецовый метод основан

на сопоставлении МЗ и ДЗ близнецов. Если оба близнеца сходны по

изучаемому заболеванию или другому какому-то признаку, то они называ-

ются

 конкордантными,

 а если они различаются, то

 дискордантными —

 по

соответствующим признакам.

В генетическом анализе используется

 пробандовая конкордантность

близнецов, которая показывает долю "пораженных" (с наличием изучаемого

признака) партнеров в парах близнецов. Этот параметр используется во всех

генетических методах, в которых в качестве информативных переменных

применяют частоту "пораженных" родственников пробандов, в частности,

при вычислении коэффициентов корреляции между близнецами. В отличие

от пробандовой

 парная конкордантность

 показывает долю конкордантных

пар по изучаемому признаку в данной выборке близнецов. Парная кон-

кордантность близнецов может служить генетически информативной

переменной в некоторых методах только в случае полной регистрации

близнецов.

При вычислении пробандовой (К

S

) и парной (К

р

) конкордантности учитывается

число конкордантных пар, зарегистрированных по одному партнеру (C

1

) и по двум

партнерам (С

2

), а также число дискордантных пар (D). Существуют отдельные

формулы для вычисления пробандовой и парной конкордантности для МЗ и ДЗ

близнецов:

K

S

=(2C

2

+C

1

)/(2C

2

+C

1

+D); K

p

=(2C

2

+C

1

)/(2C

2

+C

1

+2D).

Так же как и для случая других родственников, по корреляциям между близне-

цами можно оценить влияние генетических и средовых факторов на межиндивиду-

164

альные различия. Корреляции между МЗ (MZ) близнецами и корреляция между ДЗ

(DZ) близнецами в терминах компонент дисперсии представляют собой следующее:

R

M Z

= l x G

A

+ l x G

D

+ l x E

c

;

R D Z

= 1

/ 2 X G

A

+

1

/

4

X G D + 1 X E

C

.

По данным близнецовых исследований, коэффициенты генетической и средо-

вой детерминации можно определить при наличии других обследованных родствен-

ников, например родители — дети, или при упрощающих предположениях, когда

одна из компонент дисперсии равна нулю. Приблизительные оценки компонент

дисперсии в последнем случае вычисляются по формулам:

если

  1

/

2

  R

M Z

> R

D Z

, то  G

A

= 4xR

D Z

 - R

M Z

;  G

D

= 2xR

M Z

 - 4xR

DZ

;

Ес = 0, E

w

 = l — R

M Z

;

если

 1

/

2

 R

M Z

<R

D Z

, то G

A

=2x(R

M Z

 - R

D Z

); G

D

=0;

E

c

=2xR

D Z

 - R

M Z

;  E

w

= l - R

M Z

.

При наличии материнского эффекта корреляция между материнскими

полусибсами должна быть большей, чем между отцовскими. Поскольку дети

МЗ близнецов в генетическом смысле эквивалентны полусибсам, то в случае

материнского эффекта сходство между детьми МЗ женщин ожидается боль-

шим, чем между детьми МЗ мужчин.

Суммируя все сказанное о популяционном, генеалогическом и близне-

цовом методах генетического анализа, следует подчеркнуть, что на совре-

менном этапе развития генетики эти методы в генетико-математическом

анализе используются в комплексном подходе к совокупности всей инфор-

мации о семьях в соответствующих популяциях, что позволяет существенно

расширить и уточнить генетические механизмы отдельных психических за-

болеваний. В дополнение к ним в психиатрической генетике используются

и более специфические биологические подходы — цито- и молекулярно-ге-

нетические.

Цитогенетические исследования

Цитогенетика — это область генетики, связанная с изучением хромосом.

Исследование хромосом при психической патологии показало, что диагнос-

тическое значение этот метод имеет в основном при умственной отсталости.

При неврозах, эндогенных психозах, алкоголизме и других видах психичес-

кой патологии хромосомные изменения, как правило, не обнаруживаются.

Среди новорожденных частота хромосомной патологии равна примерно 0,6 %.

Хромосомные болезни были известны еще до открытия самих хромосом

(например, синдромы Клайнфельтера и Шерешевского — Тернера). Исполь-

зование термина "болезнь" для хромосомной патологии не совсем верно,

поскольку для любой болезни характерен тот или иной тип ее развития, т.е.

закономерная смена симптомов и синдромов во времени. В случае же

хромосомных аномалий совокупность специфических признаков больного —

его фенотип является врожденным и практически не меняющимся. Боль-

шинство случаев хромосомных нарушений возникает спорадически в поло-

вых клетках здоровых родителей или на стадии первых делений зиготы.

Хромосомные нарушения в половых клетках приводят к

 изменению карио-

типа,

 т.е. совокупности количественных и качественных признаков хромо-

сом, во всех клетках организма. Если же хромосомные изменения возникают

165

на ранних стадиях развития эмбриона, то они являются причиной развития
мозаицизма. О мозаицизме говорят в тех случаях, когда имеются клетки с
нормальным и измененным кариотипом. В этом случае индивиды имеют
более "стертые" проявления заболевания, и чем больше клеток с аномаль-
ным кариотипом, тем больше выражены клинические проявления заболе-
вания.

Материалом для микроскопического исследования хромосом служат в основном

лейкоциты крови, реже для этой цели используются культуры клеток кожи или

костного мозга. Хромосомные аномалии могут возникать в половых и соматических

клетках. Они представляют собой изменение числа хромосом — наличие добавочных

хромосом или отсутствие хромосомы, или их перестройку, т.е. структурные измене-

ния. Структурные изменения бывают

 — такими как делеция

(утрата части хромосомы) или дупликация (удвоение участка хромосомы), а также

межхромосомными — транслокация (обмен участками между хромосомами) и др.

При описании кариотипа индивида указывают общее число хромосом, затем

состав половых хромосом, наличие транслокации или мозаицизма и т.д. Например,

запись 46XY означает нормальный мужской кариотип; 46ХХ — нормальный женский

кариотип. Если указано 47XXY, то это кариотип синдрома Клайнфельтера, когда

имеется дополнительная Х-хромосома. Кариотип 45X0 соответствует синдрому Ше-

решевского — Тернера, обусловленному отсутствием одной Х-хромосомы. Добавоч-

ная аутосомная хромосома указывается своим номером и знаком плюс, например,

47ХХ, 21 + обозначает кариотип девочки с лишней

 хромосомой (болезнь Дауна),

а утрата хромосомы обозначается соответствующим номером и знаком минус.

локация обозначается буквой "t" с указанием номеров хромосом, которые обменя-

лись участками, например 45XY, t(14+21). Наличие мозаичных клеток обозначается

соответствующими кариотипами с использованием знака дроби, например 45X0/46,

XX — мозаичность по синдрому

 — Тернера (45X0). При описании

кариотипов используются также и другие символы, с правилами применения кото-

рых можно ознакомиться в специальных руководствах.

В случае хромосомной патологии почти все клинические проявления

сопровождаются множественными нарушениями в строении тела и психики,
причем их выраженность сильно варьирует при одних и тех же хромосомных
аномалиях. Например, при болезни Дауна поражение психики проявляется
слабоумием от легкой до тяжелой степени. Было также отмечено, что у
больных с аномалиями аутосомных хромосом интеллект нарушается в боль-
шей степени, чем при аномалиях половых хромосом.

Молекулярно-генетические исследования

Значительные успехи в области

 исследования

психических болезней стали возможны благодаря появлению в 70-х годах

такого экспериментального инструмента, как

 эндонуклеазы.

Рестрикционные эндонуклеазы — это набор специальных ферментов, которые

обладают способностью вступать в реакцию с определенными участками (сайтами)

в ДНК, которые называют сайтами узнавания, и разрезать двухцепочечную молекулу

ДНК так, что одна из цепей ДНК оказывается на несколько нуклеотидов длиннее

другой. Эти нуклеотиды, называемые также "липкими концами", могут спариваться

с другими — комплементарными им нуклеотидами. Вследствие этого разные ДНК

могут объединяться, образуя так называемые рекомбинантные молекулы. Это свой-

ство используют для размножения (амплификации) интересующей исследователя

ДНК. В практическом аспекте важно то, что гены, контролирующие образование

166

определенных белков, можно клонировать и быстро амплифицировать. Обычно это

делается путем их введения в бактерии. Этот подход основан на том, что в бактерии,

кроме своей кольцевой хромосомы, часто имеются дополнительные маленькие коль-

цевые молекулы двухцепочной ДНК — плазмиды, которые воспроизводятся авто-

номно. Плазмиды можно выделить и расщепить определенной рестриктазой, чтобы

получить молекулу ДНК с "липкими концами". Затем фрагменты другой ДНК с

"липкими концами", например полученной после расщепления такой же рестрик-

тазой от человека, можно сшить с плазмидной ДНК, используя для этого другой

фермент — лигазу. Полученные таким образом плазмиды вводят в бактерии, где они

размножаются. Эта процедура позволяет получить ДНК в больших количествах и

проводить дальнейшие исследования с использованием биохимических методов.

В настоящее время рестриктазы применяются также для идентификации генов.

Для этого разрезанные рестриктазой фрагменты ДНК идентифицируют с помощью

библиотеки ДНК-зондов, которые представляют собой уникальные нуклеотидные

последовательности активно работающих генов или их частей. Часто при определе-

нии последовательности ДНК обнаруживается полиморфизм длины рестриктных

фрагментов

 что является результатом различий в сайтах рестрикции у

разных людей. В таких случаях ПДРФ можно использовать для установления мес-

тоположения изучаемых генов в хромосомах при изучении сцепления генов в семьях.

Количество генов, локализованных в отдельных областях хромосом

человека, при анализе их сцепления с полиморфными участками

 ДНК

постоянно увеличивается. Эти результаты очень важны для задач медико-

генетического консультирования при выяснении психического здоровья в

семьях. В связи с этим необходимо упомянуть приемы молекулярной гене-

тики, которые позволяют определить последовательность нуклеотидов в

ДНК,

 т.е.

 ДНК.

Для секвенирования молекулы ДНК расщепляют с помощью рестриктазы на

фрагменты. Затем определяют последовательность нуклеотидов во фрагментах, и с

помощью специальных процедур выявляют очередность фрагментов в целой моле-

куле ДНК. Таким образом, на основании данных о последовательности нуклеотидов

и генетического кода можно определить последовательность аминокислот в полипе-

тидной цепи, т.е. найти белок, который контролирует данный ген.

В генетике психических болезней, когда, как правило, неизвестны био-

химические механизмы патологии, методы молекулярной генетики в прин-

ципе позволяют обнаружить патологические гены и, следовательно, внести

существенный вклад в раскрытие механизмов патогенеза. Такие результаты

позволят осуществить ДНК-диагностику, которая важна для пренатального

периода — установления носительства патологических генов, а также для

пресимптоматической и дифференциальной диагностики заболеваний.

Основные направления

 исследований пси-

хических заболеваний: 1) обнаружение сцепления ответственных за заболе-

вание генов с генетическими маркерами; 2) установление ассоциаций мо-

лекулярно-генетических маркеров (генов-кандидатов) с заболеванием или

его отдельными проявлениями; 3) поиск мутаций, ответственных за заболе-

вание.

Результаты проведенных молекулярно-генетических исследований уже

дали неожиданные объяснения известным клиническим фактам. Так, при

ряде заболеваний (хорея Гентингтона, болезнь Кеннеди, спинно-мозжечко-

вая атаксия) была обнаружена зависимость между расширением области

тринуклеотидных повторов в ДНК и явлением

 антиципации,

 т.е. более

ранним началом и более тяжелым течением заболевания у их детей. Явление

167

увеличения числа тринуклеотидных повторов получило название

 экспансии

тринуклеотидов

 и было классифицировано как мутационное, в основе ко-

торого лежит нестабильность генома. Возникающие в таких случаях новые

мутации называют также динамическими (скорость образования копий по-
второв очень велика, если сравнивать с обычными мутациями). При этом

для каждого конкретного заболевания могли различаться как нуклеотидный

состав повторов, так и гены, участки которых содержали эти повторы. В связи
с этим вызывают интерес заболевания, которым свойственно явление анти-
ципации.

В психиатрии явление антиципации описано при маниакально-депрес-

сивном психозе и шизофрении. Ранее было предложено считать антиципа-
цию при шизофрении результатом наследуемости возраста манифестации,
что выражается линейным характером уменьшения возраста манифестации
заболевания в поколениях. В то же время положительная

браков

 по генам предрасположения к шизофрении, ведущая к гомозиготи-

зации потомков по соответствующим генам заболевания, также может обу-
словливать как более раннее начало, так и утяжеление заболевания у потомков.
Это указывает на то, что наряду с молекулярно-генетическими подходами при
изучении антиципации необходимо использование методов клинико-генети-
ческого анализа. Более того, для исключения статистического артефакта сле-

дует изучать не только разные поколения в семьях, но и контрольные

группы, состоящие из сибсов родителей пробандов (дядей, теток).

Явление антиципации, таким образом, представляет собой частный

случай связи клинического показателя с молекулярно-генетическим призна-
ком. В то же время предположение о возможном молекулярном механизме
антиципации в виде экспансии триплетов нуклеотидов должно рассматри-
ваться как одна из гипотез.

Изучение экспансии тринуклеотидов может быть значительно более

продуктивным, если его проводить с учетом клинико-экспериментальных

данных, полученных в семьях. В этом случае увеличивается вероятность

обнаружения связей между клиническими проявлениями заболевания и
характеристиками на молекулярном уровне. Перспективным представляется
также изучение конкордантных и дискордантных по заболеванию МЗ близ-
нецов. В этом случае молекулярно-генетическая характеристика нестабиль-

ности генома может помочь в раскрытии механизмов защиты от проявления

заболевания.

Таким образом, для анализа наследования психических заболеваний

целесообразно использование по возможности всех методов современной
генетики. Это особенно важно для

 консультирова-

ния, когда ответственность врача за свои решения и рекомендации очень
велика.

СТРАТЕГИЯ ПРИКЛАДНЫХ

ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПСИХИАТРИИ

В настоящее время генетические подходы в психиатрии используются для

решения определенных как научных, так и практических клинических про-

блем, имеющих отношение к систематике психических расстройств, меди-

ко-генетическому консультированию и терапии.

168