Методы клинической генетики в неврологии

Методы клинической генетики многообразны, пришли из общей генетики, молекулярной биологии, биохимии и других областей биологии и медицины. Отсутствие единого подхода к генетическим заболеваниям привело к появлению разнообразных классификаций наследственных болезней, и некоторые классические неврологические болезни перекочевали в эти генетические классификационные рубрики.

Клинико-генеалогический метод заключается в составлении и анализе родословной, что позволяет определить наследственный или ненаследственный характер заболевания (признак), его моногенный или полигенный вариант наследования, а также установить принадлежность обусловливающего признак гена к той или иной группе сцепления (хромосоме) и частоту распространения гена в популяции. Популяционно статистический метод направлен на внутрисемейный анализ заболеваемости и изучение генов и генотипов в различных популяционных группах, что дает информацию о степени гетерозиготности и полиморфизма у человека. По закону Харди Вайнберга сумма частот аллелей одного гена в генофонде популяций является постоянной величиной, где сумма генотипа аллелей данного гена также является постоянной величиной. Мутации могут передаваться потомству во многих поколениях, что приводит к генетической гетерогенности, лежащей в основе полиморфизма человеческих популяций.

Цитогенетический метод проводится у пробанда (лицо, обратившееся за генетической консультацией), его родителей, родственников и у плода при подозрении на хромосомное нарушение. Объектом исследования служат культуры лимфоцитов периферической крови, фибробластов кожи, клетки других тканей. Данный метод исследования позволяет установить количественный состав хромосомного набора и описать морфологические особенности индивидуальных хромосом набора.

Иммунологический метод используют при подозрении на наследственные иммунодефицитные состояния, на антигенную несовместимость матери и плода, для анализа сцепления генов и определения предрасположенности к болезням.

Методы аналитической биохимии применяются при подозрении на наследственные болезни обмена. На первом этапе проводят методы массового биохимического скринига (фенилкетонурию, гликогенозы, фрутоземию и др.)? на втором этапе применяют методы аналитической биохимии и молекулярной биологии, на третьем этапе — методы фракционирования и количественного анализа различных органических соединений, позволяющих выявлять маркеры определенных метаболитов аминокислотного, углеводного и липидного обменов.

Методы исследования молекулярной структуры ДНК используют для выявления генетической природы наследственных заболеваний. Это осуществляют методом флюоресцентной in situ гибридизации и ДНК зондовой диагностики.

ДНК остается стабильной в течение всей жизни индивида, и с помощью ДНК диагностики можно проводить эффективную пресимптоматическую, пренатальную и даже преимплатационную диагностику в первом триместре беременности.

В ДНК диагностике выделяют несколько подходов: прямое выявление мутаций (протяженная делеция, инверсия, транслокация), определение точковых мутаций, не затрагивающих сайтов узнавания рестриктаз, изучение полиморфизма длин рестрикционных фрагментов.

Генно-инженерными методами идентифицируются различные олигонуклеотидные последовательности — праймеры, которые являются базой данных, что в дальнейшем позволяет локализовать ген и охарактеризовать спектр мутаций.

Следующий этап клинической генетики настоящего и будущего — это генотерапия с этиологической коррекцией наследственной патологии путем введения в соматические или половые клетки функционально активных генов вместо или помимо имеющегося поврежденного гена. Таким образом, генотерапия направлена на компенсацию нарушенных функций клетки на генетическом уровне.

Генофонд и репродуктивная функция Генофонд — это совокупность генов, имеющихся у особей данной популяции, группы популяций или вида (Серебровский A.C., 1928).

Любое звено репродуктивного процесса зависит от способности гамет к оплодотворению, зачатию, преимплантации, имплантации, внутриутробному развитию, детородной функции женщины. В перинатальный и неонатальный периоды эти новорожденные особо чувствительны к экзогенным факторам физической, химической и биологической природы. Эти факторы способны в определенных условиях вызвать мутагенный или тератогенный эффект.

Многие авторы связывают нарушение репродуктивного процесса со спонтанными абортами по генетическим причинам. В первом триместре беременности гибнет больше половины зародышей, включая бластоциты до и после имплантации. Такие беременности обычно не диагностируются и скрываются под видом несостоявшейся беременности и бесплодия.

Прямое повреждение клеток в процессе их дифференцировки, нарушение транспорта кислорода и питательных веществ через плаценту при заболеваниях матери, а также нейро-иммунно-гормональные влияния организма беременной женщины на плод приводят к врожденным порокам развития, как к морфо функциональной незрелости отдельных тканей, органов, так и к нарушению темпов развития плода.

Помимо форм наследственной патологии: моногенных, хромосомных болезней, имеются мультифакториальные болезни, которые называют болезнями наследственной предрасположенности (ревматические болезни, бронхиальная астма, гипертоническая болезнь, сахарный диабет, шизофрения и др.).

Манифестация для моногенных и мультифакториальных болезней наступает в разное время, хотя чаще отмечается, что моногенные болезни манифестируют в детском возрасте, а большинство мультифакториальных болезней проявляются клиническими симптомами во взрослой жизни. Для хромосомных синдромов характерно клиническое проявление с момента рождения ребенка.

Во время эмбриогенеза отмечаются «критические периоды», отличающиеся повышенной чувствительностью зародыша к повреждающему действию факторов внешней среды (Броунов П.И., 1897). Первый период соответствует времени между концом первой и началом второй недели беременности, которые ведут к гибели зародыша, второй период — между третьей и шестой неделями беременности, когда повреждающие воздействия ведут к порокам развития плода.

В НИИ акушерства и гинекологии им. Отто была проведена научно исследовательская работа профессором Кошелевой Н. Г. и сотрудниками отделения патологии беременных по изучению перинатальной патологии и патологии нервной системы. В течение 1990;2000 гг. на отделении были изучены на клиническом материале влияния болезней нервной системы у беременных на течение беременности, были разработаны новые подходы тактики и ведения беременных, а также изучались особенности влияния беременности на течение болезней нервной системы (Кошелева Н.Г., Скоромец A.A., Рыжков В. Д., 2000).

Следующим концептуальным решением проблем в неврологии явилась эволюционная неврология, или неврология развития, которая находится в настоящее время больше в сфере интересов нейронаук и педиатрии. Принципиальная и более глубокая концепция пропедевтики неврологии развития представлена в научном руководстве «Введение в неврологию развития» Пальчика А. Б. (2007 г.), где обозначена основная задача, которая заключается в изучении нервной системы на различных этапах онтогенеза от внутриутробного периода до периода зрелости.

Определена морфологическая картина онтогенеза нервной системы, а именно, на 3−4 неделе гестации происходит процесс первичной нейруляции (или дорзальной индукции) в формировании головного и спинного мозга.

На 4−7 неделе гестации вторичная нейруляция (или формирование каудальной невральной трубки) завершается образованием крестцовых и копчиковых сегментов. На 2−3 месяце гестации начинается формирование переднего мозга (прозэнцефалическое развитие). На 3−4 месяце гестации отмечается нейронная пролиферация, когда пролиферативные единицы вентрикулярной зоны являются первичной картой коры головного мозга. На следующем этапе гестации развивается нейронная миграция в перемещении нервных клеток из мест их образования вентрикулярной и субвентрикулярной зоны в область окончательного местопребывания. В 3−5 месяц гестации происходит радиальная и латеральная миграция, которая образует сеть аксональных проводников в большом преобладании над глиальными. Тангенциальная миграция происходит по поверхности коры головного мозга в глубокие отделы с формированием коркового компонента.

С 5 месяцев гестации, и потом длящейся годами в постнатальной жизни, определяется организация и дифференциация подпластиночных нейронов и ламинация по слоям корковых нейронов. Ветвление аксонов сопровождается возникновением синаптических элементов, развитием нейрофибрилл, увеличением содержания клетками эндоплазматического ретикулума, РНКи ДНК зависимого белка. Интенсивнее эти процессы протекают в гиппокампе, таламусе и стволе головного мозга и более позднее продолжаются в коре головного мозга. На 15−16 неделе гестации образуются синаптические контакты, связанные с факторами развития рецепторов и электрической активности. Синаптогенез определяет пластичность нервной системы и ее способность к дальнейшему развитию. Нейронную организацию головного мозга поддерживают процессы программированной гибели клеток за счет особых генов и продуктов их транскрипции и глиальной пролиферации и дифферентации.

Более длительное течение процесса миелинизации начинается со второго триместра гестации вплоть до взрослого возраста. Миелинизация кортикоспинальных проводников приходится на четвертый месяц жизни, что проявляется произвольными движениями новорожденного.

Морфогенез в виде миелинизации, ветвления дендритов и аксонов, синаптогенеза, с проявлением функциональных процессов: биоэлектрической активности нервной системы, развитием движений, вегетативной и чувствительной функции, возникающие на ранних этапах внутриутробного развития плода, продолжаются постнатально.

Нейрохимические аспекты и электрогенез новорожденного свидетельствуют об определенных этапах развития нервной системы и имеют как диагностическое, так и прогностическое значение.

Оценка неврологического статуса новорожденного, младенца и ребенка имеет другие неврологические феномены, которые в возрастных периодах должны быть расценены оптимальными или субоптимальными.

Неврологические симптомы в детском периоде имеют свои особенности, и не всегда целесообразно проверять у новорожденного ребенка статическую функцию и такие виды чувствительности по общепринятому неврологическому осмотру. Общие принципы топической диагностики поражений нервной системы у взрослых были сформулированы к началу прошлого века, а для оценки состояния нервной системы новорожденного были предложены в неврологическую практику в 60 е годы XX века. Эволюционные шкалы в настоящее время многообразны: эволюционный профиль Doman Delacato (1965), шкала оценки поведения новорожденного Т.В. Brazelton (1973,1984), неврологическая оценка доношенного новорожденного по H.F.R. Prechtl (1977), неврологическая оценка новорожденного L.М.S. Dubowitz (1981,1999), скрининг схема оценки состояний нервной системы новорожденного (А.Б. Пальчик, 1995) и другие. Эти методы дают возможность выделить следующие типы неврологических состояний: поведенческие, динамические, адаптационные, и состояния, отражающие степени дисфункции нервной системы.

Для каждого периода новорожденного, младенца и ребенка используются специфические для данного возраста тесты и выбираются наиболее корректные показательные тесты для различных субсистем нервной системы.

У плода, новорожденного ребенка и младенца отмечается функциональная преемственность, причем такой сложный процесс, как роды, не служит сколько-нибудь значимым для формирования одних видов двигательной активности, реакции и рефлексов. Авторы отмечают, что процессы созревания нервной системы имеют свои закономерности, находящиеся в некоторой временной несогласованности (асинхронности) с кризисными периодами созревания организма в целом (Пальчик А.Б., 2007).

Пальчик А.Б. — профессор, заведующий кафедрой психоневрологии СПбГПМУ, автор более 200 научных работ по неврологии недоношенных детей, эволюционной неврологии, неонатальной патологии и неврологии развития.