Экогенетические заболевания анемия псориаз и тд

Экогенетические
реакции или болезни представляют собой
патологические состояния, возникающие
как результат проявления конкретных
аллелей гена или изменения экспрессии
при влиянии на организм определенных
факторов среды.

В
процессе эволюции человека среда его
обитания постоянно менялась (климат,
пища, жилище, одежда), что способствовало
формированию биологической природы
современного человека, как за счет
изменения генотипов (мутаций), так и
широкой нормы реакции. Оба этих процесса
(мутационный, а также широкий
балансированный полиморфизм) приводят
к изменению темпов изменчивости как на
индивидуальном, так и популяционном
уровнях. Под действием отбора в окружающей
среде выживают и адаптируются популяции
в зависимости от их генотипов, формируя
биологически-стабильный вид, для которого
характерно постоянное равновесие между
изменчивостью генотипов и отбором.
Биологическая природа человека
формировалась в течении миллионов лет,
в результате современный человек
достаточно хорошо приспособлен к своей
среде обитания.

В
то же время для современного периода
эволюции характерен стремительный
темп и огромный объем изменений окружающей
среды. Повысился радиационный уровень,
изменились среда обитания (отходы
производства, транспорта, масштабная
циркуляция вирусов и микроорганизмов),
а также объем и характер питания (пищевые
добавки, пестициды, генетически-модифицированные
продукты). Человек в процессе эволюции
не соприкасался с многими современными
экогенетическими факторами, соответственно
на действие их не было отбора. Под
влиянием экогенетических факторов у
современного человека могут появляться
патологические реакции – экогенетические
болезни.

Предметом
экогенетики человека является изучение
индивидуальных генотипических
особенностей метаболизма химических
веществ, реакций на физические факторы,
биологические агенты, обусловленные
многочисленными вариантами ферментных
систем, транспортных белков, антигенов
и рецепторов клеток человека. Экогенетика
изучает варианты ответов организма
разных людей на воздействие факторов
окружающей среды, различия в их адаптации.

Экогенетические
болезни могут быть обусловлены редкими
мутантными аллелями генов или полиморфными
системами, определяющими количественные
варианты ответа, т.е. экогенетические
реакции могут контролироваться одним
геном или несколькими. Соответственно
характер распределения данных реакций
в потомстве будет соответствовать моно
или полигенным моделям наследования.
В то же время для проявления патологического
ответа необходимо воздействие конкретного
средового фактора на данный индивид.

Четко
установлена роль полиморфных генных
локусов участвующих как прямо, так и
опосредованно в биотрансформации
(детоксикации) чужеродных веществ
(цитохром Р450, N-ацетилтрансферазы,
холинэстеразы, пароксоназы сыворотки,
лактазы, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназы,
ингибиторов протеаз) в патологических
экогенетических реакциях.

Для
изучения механизма экогенетических
реакций используются как генетические
методы: клинико-генеалогический,
близнецовый, популяционно-статистический,
методы экспериментальной генетики,
молекулярно-генетические методы
исследования, так и биохимические,
токсикологические и фармакологические.

Условно
факторы окружающей среды можно разделить
на физические, химические и биологические.

Физические
факторы

Хорошо
известно индивидуальная чувствительность
организма человека к теплу, холоду,
солнечному свету. Четкие расовые различия
установлены в реакции на холодовой
фактор. Представители негроидной расы
более чувствительны к холоду, чем
кавказской, возможно за счет разного
уровня теплопродукции и теплоотдачи.
Люди с наследственной парамиотией
повышенно чувствительны к холоду, сырая,
прохладная погода с температурой 10-12
градусов вызывает у них тонические
спазмы мышц, проходящие под действием
тепла.

Имеет место
индивидуальные и расовые различия в
реакциях на ультрафиолетовые излучения.

Пигментная
ксеродерма (1 : 5-500 тысяч) аутосомно-рецессивного
типа наследования является примером
высокой чувствительности кожи человека
к действию солнечного света. Для клиники
заболеваний характерно появление ожогов
с последующим их изъязвлением и
образованием новообразований под
действием солнечного света, развитие
катаракты, неврологические нарушения,
умственная отсталость. Молекулярно-генетический
механизм заключается в мутациях в
нескольких генных локусах (не менее 4
типов) Р53, РRЬ,
Р161NК4а,
РАRF,
контролирующих процессы репарации ДНК
(экза- и эндонуклиаз, полимеразы, лигазы),
что приводит к нарушению процессов
репарации ДНК до нормы после повреждения
их ультрафиолетовыми лучами. Эти гены
клонированы и возможна преклиническая
и дородовая диагностика.

Наследственно
детерминированные различия в репарирующих
системах могут иметь существенное
значение также в проявлениях
чувствительности к ионизирующим
излучениям.

Химические
факторы

Огромное
количество новых химических веществ
появилось в продуктах и отходах
производства, транспорта, в виде
лекарственных средств, пищевых добавок
и др. Таким образом в последнее столетие
человечество столкнулось с глобальной
проблемой загрязнения атмосферы
газообразными отходами огромного числа
промышленных производств, выхлопными
газами, транспорта. Образующиеся пылевые
частицы, содержащие множество химических
соединений попадает в организм как
через легкие, так и слизистые оболочки,
кожу и представляют угрозу для здоровья
человека, особенно если он занят на
соответствующем производстве.

Установлено
значение генетической конституции
организма человека в развитии
экогенетических реакций на загрязнение
атмосферы. Примером может служить
недостаточность фермента – антитрипсина.
Фермент – антитрипсин является
мощным антипротеиназным ферментом,
участвующим в дезактивации эластаз,
выделяемых макрофагами и полиморфноядерными
лейкоцитами. Наследственный дефицит
этого фермента привод к разрушению
межальвеолярных перегородок легких и
в следствии этого происходит слияние
альвеол в более крупные полости, т.е.
развитию панацинорной энфиземы и
хроническому поражению печени. Синтез
этого фермента кодируется геном
расположенным в 14 хромосоме. Отмечается
значительный популяционный полиморфизм
этого белка (около 70 аллелей), а также
вариабельность. Наиболее распространенным
вариантом является аллель М (80%).
Неактивность белка связана с аллелем
Z
(рецессивный вариант). Фермент,
синтезируемый в этом случае, отличается
от ММ типа заменой глутаминовой кислоты
на лизин в 342 позиции, что приводит к
изменению конформации молекулы белка.
В результате этого ZZ
форма не может экскретироваться
печеночными клетками и накапливается
в них в виде эозинофильных включений.
Гомозиготы (генотип ZZ
– частота 0,05% у европейцев) склонны к
развитию хронических заболеваний
легких, в том числе энфиземы. Энфизема
легких у этих лиц развивается после
30-40 лет чаще, и для нее характерно
злокачественное течение. Запыленность
воздуха и курение значительно увеличивают
риск развития заболевания у этих лиц
(в 30 раз). Методы определения недостаточности
– антитрипсина в настоящее время
разработаны и должны применяться при
профессиональных отборах на соответствующих
производствах.

Примеры
индивидуальной непереносимости того
или иного продукта известны давно,
например, непереносимость молока,
конских бобов, некоторых злаков.
Непереносимость лактозы (молока)
проявляется в дискомфорте желудочно-кишечного
тракта, диарее. Отсутствие выработки
фермента лактазы в кишечнике у гомозигот
приводит к не расщеплению лактозы, что
является субстратом для размножения
гнилостной микрофлоры в кишечнике.
Мутантные формы гена лактазы встречаются
с разной частотой: среди европейцев
частота гомозигот составляет 5-10%,
восточных народов, афро-американцев,
американских индейцев – 70-100%.

Примером
непереносимости пищевых продуктов
является целиакия, обусловленная
непереносимостью глютена, белка злаков
(пшеницы, ржи, ячменя), характеризующееся
развитием атрофии слизистой оболочки
тонкой кишки и связанного с ней симптома
мальабсорбции. В типичном случае целиакия
манифистирует через 1,5-2 месяца после
введения злаковых продуктов в питание
ребенка (в 8-12 месяцев), с последующим
замедлением темпов прибавки веса
ребёнка, снижением аппетита, эмоциональной
лабильностью. В начале заболевания
глютен связывается со специфическими
рецепторами эпителиоцитов, детерминированными
генами НLА,
в ответ на действие глютена происходит
атрофия ворсинок тонкой кишки, а также
в процесс активно вовлекается лимфоидная
ткань кишки. Предполагается
аутосомно-рецессивный тип наследования,
в предрасположенности к целиакии
участвуют два генных локуса (6р гены
GSЕ,СD).
Распространенность предрасположенности
к целиакии колеблется в широких пределах
1:500 до 1:2700 (4,6:1000 – Италия до 3,7:1000 –
Швеция, 1:476 – Австрия, 1:555 – Ирландия).
Крайне редко заболевание встречается
в Японии, Китае, Африке. Без продуктов,
содержащих глютен, эти дети развиваются
нормально, т.е. наиважнейший компонент
лечения – пожизненная строгая
безглютеновая диета.

Недостаточность
фермента глюкозо-6-фосфат – дегидрогеназы
(Х-сцепленный рецессивный признак),
вызывает гемолиз крови у людей
употребляющих в пищу конские бобы. При
постоянном приеме этого продукта вслед
за гемолизом, следует хроническое
поражение почек. Подобную реакцию могут
вызывать также и некоторые лекарственные
вещества (примахин, сульфаниламидные
препараты), промышленные окислители.

Известно
около 200 вариантов глюкозо-6-фосфат –
дегидрогеназы, лишь некоторые из них
вызывают гемолиз эритроцитов. Синтез
аномальной молекулы фермента обусловлен
структурными мутациями гена. Клинически
различают 5 форм недостаточности
фермента, в зависимости от его активности.
К первой форме относят недостаточность
фермента, который вызывает хроническую
несфероцитарную гемолитическую анемию,
с последующим развитием спленомегалии.
В 2 – 4 форме гемолитическая анемия
развивается прежде всего при употреблении
конских бобов. При недостаточности
глюкозо-6-фосфат – дегидрогеназы в
эритроцитах нарушается основная функция
фермента, поддержание стабильности
мембран эритроцитов от повреждающего
действия кислорода, устойчивость к
воздействию потенциальных окислителей.

Имеются
сообщения о различии в чувствительности
человека к солям тяжёлых металлов
(свинец, ртуть, кадмий и др.). У человека
существует жесткий генетический контроль
метаболизма поступающих в организм
химических соединений.

Понятие
о экогенетике человека, а также её основы
начали формироваться в средине пятидесятых
годов двадцатого столетия, когда впервые
обратили внимание на генетически-детерминированные
патологические реакции на лекарственные
вещества, связанные с недостаточностью
ферментов. А.Мотульски (1957 г.) впервые
предложил термин фармакогенетика, для
обозначения раздела генетики изучающего
генетический контроль метаболизма
лекарств, а также наследственные болезни,
возникающие или усиливающиеся при
приёме определённых лекарственных
веществ (Ф.Фогель 1959 г.).

Биологические
факторы

Генетическую
природу иммунной системы организма,
предназначенной для защиты организма
от внешнего (инфекционные болезни) и
внутреннего (онкологическое перерождение
клетки) повреждающего действия изучает
иммуногенетика.

Иммунная
система человека представляет комплекс
специализированных лимфоидных органов
и диссеминированных клеток. Эти структуры,
возникшие в процессе эволюции человека
как биологического вида, сформировали
механизмы их ответных реакций,
обеспечивающих распознавание чужеродных
и собственных измененных антигенов
(макромолекулы), удаление их из клеток,
содержащих их, обеспечивая запоминание
контакта с этими антигенами.

Генетическая
природа иммунитета и разная степень
его выраженности у индивидов является
общебиологической закономерностью,
обусловленной генетическим полиморфизмом
реакций на действие внешних биологических
факторов (вирусы, бактерии, грибки) и
внутренних (онкологически перерожденные
клетки).

Классическим
примером генетически детерминированной
устойчивостью к биологическим агентам
служат гемоглобинопатии (серповодно-клеточная
анемия, талассемии) и энзимопатии
(недостаточность глюкозо-6-фосфат –
дегидрогеназы). Именно устойчивость
лиц с дефектом глюкозо-6-фосфат –
дегидрогеназы и гемоглобинопатиями к
малярийному плазмодию позволило широкому
распространению соответствующих мутаций
в ареалах с высокой заболеваемостью
малярией (Средиземноморье, Африка).

Распространенные
иммунодефицитные состояния могут быть
результатом нарушения функций клеточного
и гуморального иммунитетов. Они
предрасполагают к соответствующим
бактериальным, вирусным, грибковым
типам инфекций. Хорошо известны факты
различной чувствительности людей
приведении одних и тех же доз вакцин,
от отсутствия реакции на иммунизацию
до клинического проявления инфекции.
В широком понимании все болезни
мультифактериальной природы можно
рассматривать как экогенетические
болезни, т.к. для их развития необходимо
взаимодействие генов предрасположенности
и средовых факторов риска. Экогенетические
реакции как и мультифактериальные
болезни являются ответом организма с
определенной генетической конституцией
на воздействие средовых факторов.

Таким
образом экогенетика является научной
основой для обеспечения адаптивной
среды для каждого человека: подбор
индивидуального рациона и климата,
исключение отравления лекарствами,
профессиональный отбор, что исключит
преждевременную смерть, инвалидизацию,
дополнительную госпитализацию человека,
а также сохранит его биологическое и
социальное здоровье.