CC BY
47
УДК 61:378.14
МІСЦЕ ЕНЗИМОПАТІЙ У МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІЙ ПОДГОТОВЦІ СТУДЕНТІВ МЕДИЧНИХ ТА
ПЕДАГОГІЧНИХ ВУЗІВ
У статті мова іде про важливість вивчення ензимопатій в системі підготовки майбутніх лікарів, шкільних педагогів і психологів. Дається коротка характеристика основних ензимоптій - опис їх генетики, клінічної картини та сучасних методів лікування. Акцентується увага на необхідності включити вивчення основних ензимопатій в програми біологічних навчальних дисциплін вищих медичних та педагогічних навчальних закладів.
Ключові слова: ензимопатія, спадкові хвороби, вища освіта.
Без перебільшення можна сказати, що більшість пересічних освітян і в тому числі викладачів вищих навчальних закладів, на жаль, не завжди усвідомлює важливості біологічних законів спадковості у нашому житті. В зв’язку з цим є необхідність почати мову з хрестоматійних істин.
Генотип людини, як і кожного живого організму, визначає не тільки її морфологічні ознаки, наприклад, колір волосся та очей, форму носа чи губ, зріст, поставу, а й особливості функціонування систем органів, її психічну та розумову діяльність. Колір очей чи форма губ нас не обходить, якщо ми здорові та веселі. А от здоров’я для кожної людини є найважливішою справою і можна сказати сферою професійної діяльності майбутніх лікарів.
Сьогодні стало незаперечною істиною те, що практично всі захворювання людини або схильність до них мають спадкову природу, тобто обумовлені генетично. Глаукома, катаракта, гіпертензія, алергія, рак молочної залози, ішемічна хвороба серця, виразкова хвороба шлунка та дванадцятипалої кишки, туберкульоз, цукровий діабет, глухота, шизофренія, епілепсія - це лише кілька із найбільш відомих хвороб. Навіть фізичні ушкодження виробничого та побутового характеру, які на перший погляд не визначаються генами, насправді також спадково обумовлені. Адже вони залежать від темпераменту людини, її уважності, ретельності у виконанні правил безпеки, а всі ці особливості мають спадковий характер.
У зв’язку з цим викликає подив відсутність у навчальних планах з підготовки шкільних учителів у вищих навчальних закладах освіти України обов’язкової навчальної дисципліни «Генетика людини». Це стосується і майбутніх практичних психологів, які готуються у тих же вищих навчальних закладах. До того ж психологи мають вивчати також і психогенетику. До речі, ці навчальні предмети входять до державного стандарту вищої професійної освіти в інших країнах світу, у тому числі в Росії [1, 2, 3;, 4]. З вивченням генетики у медичних ВУЗах справи є, безумовно, кращими - адже генетика є безпосередньою частиною багатьох клінічних дисциплін, однак деяким її практичним розділам (вивчення ензимопатій, фармакогенетика тощо) приділяється незначна увага.
Метою роботи було обґрунтування необхідності вивчення основних ензимопатій в програмі біологічних навчальних дисциплін вищих медичних та педагогічних навчальних закладів
Результати дослідження та їх обговорення. Протягом останніх 40 років кількість ідентифікованих спадкових захворювань людини збільшилася у 6 разів, досягла сьогодні рівня 10000 і продовжує зростати [5]. Середня загальна частота новонароджених з генними хворобами складає 1%. Із них близько 50% уражені аутосомно-домінантними патологіями, 25% - аутосомно-рецесивними та 25% - зчепленими з Х-хромосомою.
Захворювання, детерміновані генами, які знаходяться в У-хромосомі чи в мітохондріях, зустрічаються дуже рідко. Хвороба вважається досить розповсюдженою, якщо
її частота складає 1 на 10000 новонароджених. При частоті 1 уражений на 11000-40000 новонароджених патологія має середню розповсюдженість.
Серед спадкових захворювань понад 150 ензимопатій, або ферментопатій, які належать до моногенних патологій, внаслідок чого вони легко діагностуються, а значна частина піддається лікуванню. У деяких країнах навіть створені спеціальні науково-методичні центри з дослідження та розробки способів лікування окремих ензимопатій [б].
Найбільш характерними та поширеними ензимопатіями є муковісцидоз, нейрофібром-матоз, адрено-генітальний синдром, фенілкетонурія, галактоземія, хвороба Гоше та деякі інші - всього 15, які проте складають половину всіх випадків уражень спадковими патологіями. Нижче подано коротку генетико-клінічну характеристику окремих ензимопатій.
Муковісцидоз. Спадкове захворювання, обумовлене системним ураженням усіх екзокринних залоз організму - бронхолегеневої системи, кишечника, підшлункової залози, жовчної системи печінки, слинних, потових, слізних залоз, що призводить до утворення в’язкого секрету. В’язкі виділення закупорюють протоки залоз, накопичуються там і утворюють кісти, що спричиняє їх системну дисфункцію.
Муковісцидоз - одне з найтяжчих та найпоширеніших моногенних захворювань дитячого віку [11, 12]. Ген муковісцидозу локалізований в 32-ому сегменті довгого плеча 7-ої хромосоми (7q32) і кодує білок-регулятор трансмембранної провідності іонів хлору (CFTR). (рис.). У випадку гомозиготності мутантних алелей цього гена аніони хлору затримуються в епітеліальних клітинах, підсилюють абсорбцію катіонів натрію та води, спричинюючи «висушування» секретів екзокринних залоз [11].
Хромосома 1 Хромосома 7 Хромосома 9 Хромосома 12
Рис. Локалізація генів деяких ензимопатій
У даний час відомо понад 900 патологічних мутацій цього гена. Частота захворювань для країн Європи та Північної Америки варіює в межах 1 на 2000-4000 новонароджених; у країнах Азії зустрічається рідко. Муковісцидоз успадковується за аутосомно-рецесивним типом. При цьому клінічні прояви хвороби розвиваються лише у гомозигот по аномальному гену. У гетерозиготних носіїв цього гена звичайно не виявляється ніяких симптомів захворювання. Якщо обоє батьків є носіями дефектного алеля гена CFTR, то вірогідність народження дитини з муковісцидозом за кожної вагітності рівна 25%. При цьому половина дітей може стати носіями аномального гена. Якщо носієм гена CFTR є тільки один із батьків, то половина дітей вірогідно будуть гетерозиготними носіями цього гена, а небезпека появи хворої дитини відсутня.
Для дітей хворих на муковісцидоз характерна схильність до повторних бронхітів, пневмоній, розвитку ателектазів легені, до хронічних кишкових захворювань, панкреатитів, запорів, випадання прямої кишки. При цьому спостерігається погане сприймання жирної їжі, рідкі та часті випорожнення, затримка фізичного розвитку. У чоловіків з часом може виявитися безплідність [11, 12]. Для діагностування муковісцидозу користуються аналізом
поту на підвищений вміст іонів натрію та хлору та іншими клінічними показниками функціональних порушень дихальної та травної систем.
Лікування муковісцидозу переважно симптоматичне. При цьому застосовують засоби, що розріджують мокроту, ферментні препарати для поліпшення перетравлювання жирів, що надходять з їжею. Для боротьби з інфекцією застосовуються антибіотики з попереднім визначенням чутливості виділеного збудника. Використовуються також фізіотерапевтичні методи лікування, лікувальна фізкультура. Одним із видів фізіотерапії є кінезитерапія, яка включає цикл активного дихання, аутогенний та постуральний дренаж в поєднанні з перкусивним масажем. Метою кінезитерапії є видалення мокроти з бронхіального дерева.
Дієта хворого не повинна бути обмеженою. Калорійність харчування має досягати 120-150% від нормальної, причому 35% за рахунок жирів. Обов’язковим є додаткове вживання вітамінів А, D, Е, К. У даний час активно розробляються методи генної терапії муковісцидозу. Освоєна технологія клонування компліментарної ДНК. Доведено, що її введення в культуру уражених клітин усуває дефект мембранних каналів. Найвірогіднішою тканиною-мішенню є респіраторний епітелій.
Розробляється декілька систем перенесення генів на основі векторів - аденовірусів та лізосом. До проблем, пов’язаних з генотерапією, відносяться дуже низький рівень перенесення генної конструкції в епітеліальні клітини, низький рівень експресії упровадженого гена та її скороминущий характер, розвиток імунної відповіді на білок вектора як антитілами, так і фагоцитами, розвиток як місцевих так і системних запальних реакцій.
Одним з ефективних способів профілактики муковісцидозу є молекулярно-генетична пренатальна діагностика в сім’ях високого ризику.
Фенілкетонурія. Фенілкетонурія - спадкове захворювання, що передається, подібно до муковісцидозу, за аутосомно-рецесивним типом. Серед новонароджених частота фенілкетонурії складає приблизно 1:10000, а серед розумово відсталих дітей - 1:1000 [7].
Як відомо, білки їжі в шлунково-кишковому тракті розщеплюються до амінокислот, які всмоктуються в кров. За нормою амінокислота фенілаланін під впливом ферменту фенілаланін-4-гідроксилази, що утворється в печінці, перетворюється на амінокислоту тирозин. Синтез цього ферменту здійснюється геном РАН, який розташований у 24 сегменті довгого плеча 12-ої хромосоми (12q24). (рис.). Проте, може трапитися, що у подружій парі і чоловік, і дружина мають дефектний алель цього гена. Самі вони не страждають від недоліку цього ферменту, оскільки у кожного з них на гомологічній хромосомі знаходиться нормальний алель гена РАН.
Фенілкетонурія розвивається тоді, коли дитина успадкує від кожного з батьків обидва дефектні алеля. В результаті необхідний фермент або не виробляється зовсім, або має дуже слабку активність. У крові хворого нагромаджується велика кількість амінокислоти фенілаланіну та продуктів її напіврозпаду (фенілпіровиноградна, фенілоцтова кислоти тощо), які токсичні для організму, отруюють нервову систему дитини, шкідливо діють на інші органи і тканини. В даний час молекулярний механізм даної патології досліджено досить ретельно.
Хвороба супроводжується виразною затримкою психічного розвитку дитини, яка, як правило, абсолютно не засвоює найпростіші поняття, не може навчитися розмовляти і не розуміє мови. Характерним є загальне збудження, зниження м'язового тонусу, судомні напади. Як правило, діти, хворі на фенілкетонурію - блакитноокі блондини зі світлою шкірою та вираженими проявами ексудативно-катарального діатезу. З перших днів життя в крові такої дитини підвищений рівень фенілаланіну, а з сечею виділяється надмірна кількість фенілпіровиноградної та інших кислот. Саме ці показники використовують для діагностування фенілкетонурії. Лікування фенілкетонурії здійснюється шляхом призначення малобілкової дієти, що обмежує надходження фенілаланіну з їжею до мінімальної вікової потреби. В харчовий раціон хворих вводять овочі, фрукти, соки, а також спеціальні продукти з низьким вмістом білку. Особлива увага надається додатковому вживанню вітамінів, мінеральних речовин та мікроелементів. Дієтотерапія призначається на тривалий термін (мінімум до 8-10 років). Під контролем лікаря проводиться лікування, спрямоване на стимуляцію розвитку нервової системи дитини.
Якщо лікування дитини з фенілкетонурією почати не пізніше двомісячного віку, то в більшості випадків розвиток дитини йде практично нормально. В процесі дорослішання в
організмі хворого формуються механізми, які протистоять спадковому дефекту, і він, при проведенні певної корекції в харчуванні, може вести звичайний спосіб життя.
Галактоземія. Ще одним захворюванням, при якому дефект одного гена приводить до серйозних біохімічних змін в організмі, що викликають порушення розвитку і навіть загибель дитини, є галактоземія. Вона трапляється у 1 дитини на 15-20 тисяч новонароджених і успадковується, як і ензимопатії, розглянуті вище, за аутосомно-рецесивним типом. Галактоземія спричинюється гомозиготною комбінацією аномальних алелей гена GALT, який локалізований в 13-му сегменті короткого плеча 9-ої хромосоми (9p13) [8].
Захворювання виявляється з перших місяців життя дитини і пов’язане з вигодовуванням грудним або коров’ячим молоком. Відомо, що основним вуглеводом у молоці є молочний цукор - лактоза. Лактоза в шлунково-кишковому тракті розщеплюється на два моносахариди - галактозу та глюкозу. Проте клітинами організму використовується тільки глюкоза. Галактоза ж у нормі за допомогою ферменту галактозо-1-фосфат-урідилтрансферази також перетворюється на глюкозу. При галактоземії, внаслідок мутації гена GALT, виявляється дефіцит цього ферменту. В результаті в крові накопичується велика кількість галактози, яка отруйно діє практично на всі органи та тканини тіла дитини. Вигодовування дитини молоком досить швидко веде до розладу травлення, збільшення печінки, затримки розумового та психічного розвитку. Дитина жовтіє і різко худне, розвивається помутніння кришталика, що приводить до сліпоти.
Діагностується галактоземія через визначення активності ферменту галактозо-1-фосфат-урідилтрансферази в еритроцитах, а також концентрації галактози в крові та сечі.
Основний метод лікування хвороби полягає у призначення низьколактозної дієти. Якщо хворій дитині з перших тижнів життя не давати молока, то вона розвивається нормально. Для харчування таких дітей розроблені спеціальні безлактозні суміші на основі соєвого або мигдалевого молока. В дієті таких дітей широко використовуються овочі, фрукти, м'ясо, сало, крупи тощо.
Хвороба Гоше (цереброзидоз). Хвороба Гоше займає серед спадкових ензимопатій особливе місце, бо є прикладом розвитку досліджень для інших подібних патологій. Так, для хвороби Гоше визначено первинний біохімічний дефект, досліджені структури нормального білка і нормального гена, розроблені та впроваджені в практику методи ферментозамінної терапії, а в окремих випадках застосовуються трансплантації кровотворних клітин, намічені напрямки генної терапії [9]. Хвороба Гоше - спадкове захворювання з аутосомно-рецесивним типом успадкування, обумовлене мутацією гена GBA, локалізованого в 21-му сегменті довгого плеча 1-ої хромосоми (1q21). Ген GBA контролює синтез ферменту бета-D-глюкоцереброзидази. Цей фермент бере участь у розщепленні глюкозилцераміду на глюкозу та церамід. Дослідження патології на генному рівні ускладнюється значною кількістю (понад 100) різноманітних мутацій гена, які відрізняються різною активністю ферменту глюкоцереброзидази.
Наслідком мутації гена є недостатня активність глюкоцереброзидази, в результаті чого глюкозилцерамід накопичується в лізосомах клітин ретикуло-ендотеліальної системи. Розміри таких клітин непомірно збільшуються (клітини Гоше). Клітини Гоше утворюються в тканинах головного мозку, печінки, селезінки, червоного кісткового мозку, лімфатичних вузлів та інших органів, що є характерною ознакою даної патології. Нагромадження цереброзиду в клітинах нервової системи спричиняє її руйнування. Розрізняють дитячу та юнацьку форми хвороби Гоше. Дитяча форма проявляється в перші місяці життя затримкою фізичного та розумового розвитку, збільшенням живота, печінки та селезінки, ускладненням ковтання, спазмами гортані. Можлива дихальна недостатність через ущільнення легеневої тканини, судоми. Смерть хворої дитини наступає протягом першого року життя.
Діагностується хвороба Гоше на підставі визначення активності ферменту бета-D-глюкоцереброзидази в лейкоцитах хворого та одного з батьків, а також у фібробластах шкіри хворого. Крім того, здійснюють аналіз ДНК лейкоцитів хворого та одного із батьків [10]. До недавнього часу медицина не володіла ефективними засобами лікування уражених хворобою Гоше. Терапія носила переважно паліативний характер (видалення селезінки, трансплантація кісткового мозку, обмеження рухової активності тощо). Останнім часом дане захворювання стало предметом міждисциплінарного вивчення з боку генетики, ортопедії,
гематології та молекулярної біології, що привело до обґрунтовування та використання нових методів лікування. В даний час, на відміну від інших генетичних захворювань, лікування хвороби Гоше вважається високоефективним. Гарні результати показує ферментозамінна терапія - регулярне введення в кров ферменту бета-й-глюкоцереброзидази, який ефективно виконує свою функцію.
Вважаємо за вельми доцільне збільшити увагу та навчальне навантаження в медичних ВУЗах до ензимопатій в курсах вивчення медичної біології та пропедевтики дитячих хвороб і інших клінічних дисциплін. Також, на наш погляд, є доцільним включити в державний стандарт вищої професійної освіти України з підготовки шкільних педагогів та психологів навчальні предмети «Генетика людини» та «Психогенетика» відповідно. Звичайно, в цих навчальних курсах повинні бути достатньо представлені найпоширеніші спадкові хвороби, у тому числі ензимопатії. До вирішення цього питання розділи про ці патології необхідно включити в програми навчальних дисциплін, які нині викладаються майбутнім учителям шкіл, вихователям дошкільних навчальних закладів та психологам, а саме - «Анатомія та фізіологія дитини з основами патології та генетики» (спеціальність «Початкове навчання»), «Фізіологія (ВНД та вікова) з основами генетики» (спеціальність «Дошкільне виховання»), «Основи біології та генетики людини» (спеціальність «Психологія»).
S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S,
1. Асанов А.Ю. Основы генетики и наследственные нарушения развития у детей: Учебное пособие для педвузов / А.Ю. Асанов, Н.С. Демикова, С.А. Морозов - М.: Академия, 2003 - 224 с.
2. Малых С.Б. Психогенетика. Том 1: Учебник для вузов / Малых С.Б., Егорова М.С., Мешкова Т.А. -СПб: Питер, 2008. - 408 с.
3. Малых С.Б. Психогенетика. Том 2: Учебник для вузов / Малых С.Б., Егорова М.С., Мешкова Т.А. -СПб: Питер, 2008. - 336 с.
4. Александров А.А. Психогенетика: Учебное пособие для вузов / А.А. Александров - М., С.-П.,: Питер, 2004. - 192 с.
5. Шевченко В.А. Генетика человека: Учебник для вузов / Шевченко В.А., Топорнина Н.А., Стволинская С.С. - М.: ВЛАДОС, 2004. - 240 с.
6. Рейдерман М.И. Муковисцидоз / Рейдерман М.И. - М.: Медицина,1974. - 112 с.
7. Капранов Н.И. Муковисцидоз (Современные достижения и проблемы): Методические рекомендации / Н.И. Капранов, Л.А. Шабалова, Н.Ю. Каширская [та шш.]. - М.: Медпрактика-М, 2001. - 76 с.
8. Моногенные болезни. - http://www.med.siteedit.ru/page160.
9. Галактоземия. - http:/www.demet.ru/ill_ostr/564.html.
10. Диагностика и лечение наследственных лизосомных болезней накопления у детей. Болезнь Гоше: Проблемы и перспективы / А.Г. Румянцев, Г.В. Смирнова [та шш.]. // http://www.gaucher/gosche.
11. Hepatobiliary manifestation of cystic fibrosis in children / D. Akata, O. Akhan, Ozselic U. et al. // Eur.J.Radiol. - 2002. - Vol. 41. - № 1. - Р.26-33.
12. Rowe S.M., Miller S., Sorscher E.J. Cystic fibrosis // N. Engl. J. Med. - 2002. - Vol.2. - Р.1992-2001.
МЕСТО ЭНЗИМОПАТИЙ В МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКИХ И ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ Петрушов А.В.
В статье идет речь о важности изучения энзимопатий в системе подготовки будущих врачей, школьных педагогов и психологов. Дается краткая характеристика основных энзимопатий -описание их генетики, клинической картины и современных методов лечения. Акцентируется внимание на необходимости включить изучение основных энзимопатий в программы биологических учебных дисциплин высших медицинских и педагогических учебных заведений.
Ключевые слова: энзимопатии,
наследственные болезни , высшее образование.
ROLE ЕNZYMOPATHY IN THE BIOMEDICAL
TRAINING STUDENTS IN MEDICAL AND PEDAGOGICAL UNIVERSITIES Petrushov A.V.
In article there is a speech about importance of studying of hereditary illnesses of illnesses, in particular -enzymopathy in system of preparation of the future doctors, school teachers and psychologists. The brief characteristic of the cores энзммопатмм - the description of their genetics, a clinical picture and modern methods of treatment is given. The to a focus to necessities to include studying of the cores enzymopathy in programs of biological subject matters in system of higher medical and education of teachers is brought.
Key words: enzymopathy, hereditary illnesses, higher education.
