Очікування народження дитини - найпрекрасніший час для батьків, але також і найстрашніше. Багато хвилюються, що малюк може народитися з якими-небудь недоліками, фізичними або розумовими відхиленнями. Наука не стоїть на місці, є можливість перевірити на маленьких термінах вагітності малюка на наявність відхилень у розвитку. Практично всі ці аналізи можуть показати, чи все нормально з дитиною. Чому так відбувається, що в одних і тих же батьків можуть з'явитися на світло абсолютно різні діти - здорова дитина і дитина з відхиленнями? Це визначають гени. У народженні малюка недорозвиненого або дитини з фізичними вадами впливають генні мутації, пов'язані зі зміною структури ДНК. Поговоримо про це докладніше. Розглянемо, як це відбувається, які генні мутації бувають, та їх причини.

Що таке мутації?

Мутації - це фізіологічна і біологічна зміна клітин в структурі ДНК. Причиною може стати опромінення (при вагітності не можна робити рентгенівські знімки, на наявність травм і переломів), ультрафіолетові промені (довге перебування на сонці під час вагітності або знаходження в кімнаті з включеними лампами ультрафіолетового світла). Також такі мутації можуть передатися і у спадщину від предків. Всі вони розподіляються на типи.

Генні мутації зі зміною структури хромосом або їхньої кількості

Хромосомні мутації - це мутації, при яких будова і кількість хромосом змінені. Хромосомні ділянки можуть випадати або подвоюватися, переміщатися в зону негомологічну, повертатися від норми на сто вісімдесят градусів.


Причини появи такої мутації - це порушення при кроссенговере. Генні мутації пов'язані зі зміною структури хромосом або їхньої кількості, є причиною серйозних розладів і хвороб у малюка. Такі захворювання невиліковні.

Види хромосомних мутацій

Всього розрізняються два види основних хромосомних мутацій: чисельні та структурні. Анеуплоидии - це види за кількістю хромосом, тобто коли генні мутації пов'язані зі зміною числа хромосом. Це виникнення додаткової або декількох останніх, втрата якої-небудь із них. Генні мутації пов'язані зі зміною структури в тому випадку, коли хромосоми розриваються, а в подальшому воссоединяются, порушивши нормальну конфігурацію.

Види числових хромосом

По числу хромосом мутації поділяють на анеуплоидии, тобто види. Розглянемо основні, з'ясуємо різницю.

трисомії

Трисомія - це виникнення в каріотипі зайвої хромосоми. Найпоширеніше явище - це поява двадцять першої хромосоми. Вона стає причиною синдрому Дауна, або, як ще називають це захворювання - трисомія двадцять першої хромосоми. Синдром Патау виявляється за тринадцятої, а за вісімнадцятої хромосомі діагностують синдром Едвардса. Це все аутосомние трисомії. Інші трисомії не є життєздатними, вони гинуть в лоні і губляться при мимовільних аборти. Ті індивідууми, у яких виникають додаткові статеві хромосоми (X, Y), - життєздатні. Клінічний прояв таких мутацій досить незначно.
Генні мутації, пов'язані зі зміною числа, виникають з певних причин. Трисомії найчастіше можуть виникнути при розходженні гомологічних хромосом в анафазі (мейоз 1). Результатом такої розбіжності є те, що обидві хромосоми потрапляють лише в одну з двох дочірніх клітин, друга залишається порожньою. Рідше може виникнути нерозходження хромосом. Це явище називають порушенням в розходженні сестринських хроматид. Виникає в мейозі 2. Це саме той випадок, коли дві абсолютно однакові хромосоми селяться в одній гаметі, викликаючи трисомную зиготу. Нерозходження відбувається в ранні стадії процесу дроблення яйцеклітини, яка була запліднена. Таким чином, виникає клон клітин-мутантів, який може охопити більшу або меншу частину тканин. Іноді проявляється клінічно. Багато хто пов'язує двадцять першу хромосому з віком вагітної жінки, але цей фактор до сьогоднішнього дня не має однозначного підтвердження. Причини, по яким не хромосоми розходяться, залишаються невідомими.

моносомии

Моносомией називають відсутність будь-якої з аутосом. Якщо таке відбувається, то в більшості випадків неможливо виносити плід, трапляються передчасні пологи на ранніх термінах. Виняток - моносомия через двадцять першої хромосоми. Причиною, з якої виникає моносомия, може стати і нерозходження хромосом, і втрата хромосоми під час її шляху в анафазі до клітки. За статевими хромосомами моносомия призводить до утворення плоду, у якого каріотип ХО. Клінічний прояв такого каріотипу - синдром Тернера. У вісімдесяти відсотках випадків зі ста поява моносомии по Х-хромосомі відбувається через порушення мейозу батька дитини. Це пов'язано з нерозходження Х і Y-хромосом. В основному плід з каріотипом ХО гине в утробі матері. За статевими хромосомами трисомія поділяється на три види: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. Синдром Клайнфельтера є трисомією 47 XXY. З таким каріотипом шанси виносити дитину діляться п'ятдесят на п'ятдесят. Причиною такого синдрому може стати нерозходження хромосом Х або нерозходження Х і Y сперматогенезу. Другий і третій кариотипи можуть виникнути лише у однієї із тисячі вагітних жінок, вони практично не проявляються і в більшості випадків виявляються фахівцями абсолютно випадково.

поліплоїдія

Це генні мутації, пов'язані зі зміною гаплоїдного набору хромосом. Ці набори можуть бути потрійними і учетверенними. Триплоидия найчастіше діагностується вже тільки тоді, коли стався спонтанний аборт. Було кілька випадків, коли матері вдавалося виносити такого малюка, але всі вони гинули, не досягнувши і місячного віку. Механізми генних мутацій у разі триплодии обумовлюють повною розбіжністю і нерозходження всіх хромосомних наборів або жіночих або чоловічих статевих клітин. Також механізмом може послужити подвійне запліднення однієї яйцеклітини. В цьому випадку відбувається переродження плаценти. Таке переродження називають міхурово занесенням. Як правило, такі зміни ведуть до розвитку у малюка розумових і фізіологічних порушень, переривання вагітності.

Які генні мутації пов'язані зі зміною структури хромосом

Структурні зміни хромосом є наслідком розриву (руйнування) хромосоми. В результаті ці хромосоми з'єднуються, порушивши колишній свій вигляд. Ці видозміни можуть бути незбалансованими і збалансованими. Збалансовані не мають надлишку або нестачі матеріалу, тому не виявляються. Вони можуть проявитися тільки в тих випадках, якщо на місці руйнування хромосоми був ген, який є функціонально важливим. У збалансованого набору можуть з'явитися гамети незбалансовані. Внаслідок запліднення яйцеклітини такий гаметою може стати причиною появи плоду з незбалансованим хромосомним набором. При такому наборі у плода виникає цілий ряд вад розвитку, з'являються важкі види патології.

Типи структурних видозмін

Генні мутації відбуваються на рівні освіти гамети. Запобігти цей процес не можна, так само як не можна наперед дізнатися, що такі мутації можуть відбутися. Структурних видозмін є кілька видів.

делеції

Ця зміна пов'язана з втратою частини хромосоми. Після такого розриву хромосома стає більш короткою, а її відірвана частина втрачається при подальшому діленні клітини. Інтерстиціальні делеції - це той випадок, коли одна хромосома розривається відразу в декількох місцях. Такі хромосоми зазвичай створюють нежиттєздатний плід. Але є і випадки, коли діти виживали, але у них з-за такого набору хромосом був синдром Вольфа-Хиршхорна, "котячий крик".

дуплікація

Ці генні мутації відбуваються на рівні організації здвоєних ділянок ДНК. В основному дупликация не може стати причиною таких патологій, які викликають делеції.

транслокації

Транслокація виникає через перенесення генетичного матеріалу з однієї хромосоми на інші. Якщо ж відбувається розрив одночасно в декількох хромосомах і вони обмінюються сегментами, то це стає причиною виникнення реципроктной транслокації. Каріотип такий транслокації має всього сорок шість хромосом. Сама ж транслокація виявляється тільки при детальному аналізі та вивченні хромосоми.

Зміна послідовності нуклеотидів

Генні мутації пов'язані зі зміною послідовності нуклеотидів, коли виражаються у видозміні структур деяких ділянок ДНК. За наслідками такі мутації поділяються на два типу - без зсуву рамки зчитування і зі зсувом. Щоб точно знати причини зміни ділянок ДНК, потрібно розглянути кожний тип окремо.

Мутація без зсуву рамки

Ці генні мутації пов'язані зі зміною і заміною нуклеотидних пар в структурі ДНК. При таких замінах не втрачається довжина ДНК, але можлива втрата і заміна амінокислот. Є ймовірність того, що структура білка збережеться, цим послужить вирожденность генетичного коду. Розглянемо детально обидва варіанти розвитку: з заміною і без заміни амінокислот.

Мутація із заміною амінокислот

Заміна залишку амінокислоти у складі поліпептидів називають миссенс-мутаціями. У гемоглобиновой молекулі людини є чотири ланцюги - дві "а" (вона розміщена у шістнадцятій хромосомі) і дві "b" (кодування в одинадцятій хромосомі). Якщо "b" - ланцюг нормальна, і в її складі є сто сорок шість залишків амінокислот, а шостим є глутамінова, то гемоглобін буде нормальним. У цьому випадку кислота глутамінова повинна бути закодована триплетом ДАА. Якщо за рахунок мутації ДАА замінений на ГТА, то замість глутамінової кислоти в молекулі гемоглобіну утворюється валін. Таким чином, замість нормального гемоглобіну HbA з'явиться інший гемоглобін HbS. Таким чином, заміна однієї амінокислоти і одного нуклеотиду стане причиною серйозного важкого захворювання - серповидноклітинної анемії. Ця хвороба проявляється тим, що еритроцити стають по формі, як серп. У такому вигляді вони не здатні нормально доставляти кисень. Якщо на клітинному рівні гомозиготи мають формулу HbS/HbS, то це веде до смерті дитини в ранньому дитинстві. Якщо формула HbA/HbS, то еритроцити мають слабку форму зміни. Таке слабке зміна має корисне якість - стійкість організму до малярії. У тих країнах, де є небезпека заразитися малярією така ж, як у Сибіру застудою, це зміна несе корисне якість.

Мутація без заміни амінокислот

Заміни нуклеотидів без обміну амінокислоти називаються сеймсенс-мутаціями. Якщо в ділянці ДНК, що кодує "b"- ланцюг відбудеться заміна ДАА на ГАГ, то із-за того, що генетичний код опиниться в надлишку, заміни глутамінової кислоти не може відбутися. Структура ланцюга не буде змінена, в еритроцитах не буде видозмін.

Мутації зі зсувом рамки

Такі генні мутації пов'язані зі зміною довжини ДНК. Довжина може стати менше або більше, залежно від втрати або збільшення нуклеотидних пар. Таким чином, буде повністю змінена вся структура білка. Може статися внутригенная супресія. Це явище відбувається, коли є місце двох мутацій, що компенсує один одного. Це момент приєднання нуклеотидної пари після того, як одна була загублена, і навпаки.

Нонсенс-мутації

Це особлива група мутацій. Вона відбувається рідко, в її випадку відбувається поява стоп-кодонов. Це може статися як при втраті пар нуклеотидів, так і при їх приєднання. Коли з'являються стоп-кодони, синтез поліпептидів повністю зупиняється. Так можуть утворитися нуль-алелі. Цього не буде відповідати ні один з білків. Є таке поняття, як межгенная супресія. Це таке явище, коли мутація одних генів пригнічує мутації в інших.

Виявляються зміни при вагітності?

Генні мутації, пов'язані зі зміною числа хромосом, у більшості випадків можна визначити. Щоб дізнатися, чи є у плода вади в розвитку патології, на перших тижнях вагітності (з десяти до тринадцяти тижнів) призначають скринінг. Це ряд простих обстежень: паркан на аналізи крові з пальця і вени, УЗД. На ультразвуковому дослідженні плід розглядають у відповідності з параметрами всіх кінцівок, носа і голови. Ці параметри при сильному невідповідність нормам вказують на те, що у дитини є вади розвитку. Підтверджується або спростовується цей діагноз на підставі результатів аналізу крові. Також під пильним наглядом медиків виявляються майбутні мами, у малюків яких можуть виникнути мутації на генному рівні, що передаються у спадок. Тобто це ті жінки, рідні яких були випадки народження дитини з розумовими або фізичними відхиленнями, виявленими синдромами Дауна, Патау та іншими генетичними захворюваннями.