Жаропонижающие средства для детей назначаются педиатром. Но бывают ситуации неотложной помощи при лихорадке, когда ребенку нужно дать лекарство немедленно. Тогда родители берут на себя ответственность и применяют жаропонижающие препараты. Что разрешено давать детям грудного возраста? Чем можно сбить температуру у детей постарше? Какие лекарства самые безопасные?
Кариоти́п - совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данногобиологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы).
Кариотип человека (от греч. - орех, ядро и - отпечаток, тип) - диплоидный хромосомный набор человека, представляющий собой совокупность морфологически обособленных хромосом, внесённых родителями при оплодотворении.
Хромосомы набора генетически неравноценны: каждая хромосома содержит группу разных генов. Все хромосомы в кариотипе человека делятся на аутосомы и половые хромосомы. В кариотипе человека 44 аутосомы (двойной набор) - 22 пары гомологичных хромосом и одна пара половых хромосом - XX у женщин и ХУ у мужчин. По форме и размерам все аутосомы-гомологи делятся на 7 групп, обозначаемых латинскими буквами от А до G.
Все методы дифференциальной окраски хромосом позволяют выявлять их структурную организацию, которая выражается в появлении поперечной исчерченности, разной в разных хромосомах, а также некоторых других деталей.
Дифференциальное окрашивание хромосом. Разработан ряд методов окрашивания (бэндинга), позволяющих выявить комплекс поперечных меток (полос, бэндов) на хромосоме. Каждая хромосома характеризуется специфическим комплексом полос. Гомологичные хромосомы окрашиваются идентично, за исключением полиморфных районов, где локализуются разные аллельные варианты генов. Аллельный полиморфизм характерен для многих генов и встречается в большинстве популяций. Выявление полиморфизмов на цитогенетическом уровне не имеет диагностического значения.
А. Q-окрашивание. Первый метод дифференциального окрашивания хромосом был разработан шведским цитологом Касперссоном, использовавшим с этой целью флюоресцентный краситель акрихин-иприт. Под люминесцентным микроскопом на хромосомах видны участки с неодинаковой интенсивностью флюоресценции - Q-сегменты. Метод лучше всего подходит для исследования Y-хромосом и потому используется для быстрого определения генетического пола, выявления транслокаций (обменов участками) между X- и Y-хромосомами или между Y-хромосомой и аутосомами, а также для просмотра большого числа клеток, когда необходимо выяснить, имеется ли у больного с мозаицизмом по половым хромосомам клон клеток, несущих Y-хромосому.
Б. G-окрашивание. После интенсивной предварительной обработки, часто с применением трипсина, хромосомы окрашивают красителем Гимзы. Под световым микроскопом на хромосомах видны светлые и темные полосы - G-сегменты. Хотя расположение Q-сегментов соответствует расположению G-сегментов, G-окрашивание оказалось более чувствительным и заняло место Q-окрашивания в качестве стандартного метода цитогенетического анализа. G-окрашивание дает наилучшие результаты при выявлении небольших аберраций и маркерных хромосом (сегментированных иначе, чем нормальные гомологичные хромосомы).
В. R-окрашивание дает картину, противоположную G-окрашиванию. Обычно используют краситель Гимзы или флюоресцентный краситель акридиновый оранжевый. Этим методом выявляют различия в окрашивании гомологичных G- или Q-негативных участков сестринских хроматид или гомологичных хромосом.
Г. C-окрашивание используют для анализа центромерных районов хромосом (эти районы содержат конститутивный гетерохроматин) и вариабельной, ярко флюоресцирующей дистальной части Y-хромосомы.
Д. T-окрашивание применяют для анализа теломерных районов хромосом. Эту методику, а также окрашивание районов ядрышковых организаторов азотнокислым серебром (AgNOR-окрашивание) используют для уточнения результатов, полученных путем стандартного окрашивания хромосом.
Половой хроматин - это плотное окрашивающееся тельце (тельце Барра), которое обнаруживается при микроскопии не делящейся в данный момент клетки. Он представляет собой спирализованную Х-хромосому. Исследование полового хроматина проводят при подозрении на генетические заболевания, связанные с изменением количества Х-хромосом (синдромы Клайнфельтера, Шерешевского-Тернера и т.п.). Для исследования используют клетки эпителия ротовой полости, получаемые из соскоба с внутренней поверхности щеки.
Методики определения полового хроматина, позволяющие выявить наличие половых хромасом, весьма просты и доступны для массового применения и скринирования. Особенно это относится к определению женского полового Х-хроматина в буккальном мазке с окраской ацетоарсеином. При микоскопировании у здоровой девочки (женщины) под оболочкой ядер клеток эпителия в 20-82 % случаев обнаруживают глыбки Х-хроматина (тельца Барра). Отсутствие их (как у мужчин), уменьшенное их количество или наличие двойных, тройных телец Барра - свидетельство аномального состава Х-хромосом и подтверждение хромосомной болезни. Обнаружение телец Барра у мальчиков говорит о наличии дополнительных Х-хромосом (вариантах синдрома Клайфельтера).
Определение мужского полового хроматина в буккальных мазках производят методом люминесцентной микроскопии при окраске хромосом акрихинипритом: ярко флюоресцирует длинное плечо Y-хромосомы. Это важно для подтверждения синдромов дубль Y и дубль XY.
Показания к исследованию полового хроматина:
1) наличие клинических признаков синдрома Шерешевского-Тернера, синдрома Клайнфельтера; 2) наличие признаков интерсексуальности, сомнительного пола, гермафродитизма, явлений маскулинизации (Y- и Х-хроматин), феминизации у мужчин (Х-хроматин); 3) низкий рост у девочек, женщин (Х-хроматин); 4) высокий рост у мужчин (Y- и Х-хроматин); 5) умственная отсталость неясного генеза, психопатоподобные черты личности; 6) аменорея первичная и вторичная.
Каждый организм характеризуется определенным набором хромосом, который называется кариотипом. Кариотип человека состоит из 46 хромосом – 22 пары аутосом и две половые хромосомы. У женщины это две X хромосомы (кариотип: 46, ХХ), а у мужчин одна Х хромосома, а другая – Y (кариотип: 46, ХY). В каждой хромосоме находятся гены, ответственные за наследственность. Исследование кариотипа проводится с помощью цитогенетических и молекулярно-цитогенетических методов.
Половой хроматин - это плотное окрашивающееся тельце (тельце Барра), которое обнаруживается при микроскопии не делящейся в данный момент клетки. Он представляет собой спирализованную Х-хромосому. Исследование полового хроматина проводят при подозрении на генетические заболевания, связанные с изменением количества Х-хромосом (синдромы Клайнфельтера, Шерешевского-Тернера и т.п.). Для исследования используют клетки эпителия ротовой полости, получаемые из соскоба с внутренней поверхности щеки.
Методики определения полового хроматина , позволяющие выявить наличие половых хромасом, весьма просты и доступны для массового применения и скринирования. Особенно это относится к определению женского полового Х-хроматина в буккальном мазке с окраской ацетоарсеином. При микоскопировании у здоровой девочки (женщины) под оболочкой ядер клеток эпителия в 20-82 % случаев обнаруживают глыбки Х-хроматина (тельца Барра). Отсутствие их (как у мужчин), уменьшенное их количество или наличие двойных, тройных телец Барра - свидетельство аномального состава Х-хромосом и подтверждение хромосомной болезни. Обнаружение телец Барра у мальчиков говорит о наличии дополнительных Х-хромосом (вариантах синдрома Клайфельтера).
Определение мужского полового хроматина в буккальных мазках производят методом люминесцентной микроскопии при окраске хромосом акрихинипритом: ярко флюоресцирует длинное плечо Y-хромосомы. Это важно для подтверждения синдромов дубль Y и дубль XY.
Показания к исследованию полового хроматина:
1) наличие клинических признаков синдрома Шерешевского-Тернера, синдрома Клайнфельтера; 2) наличие признаков интерсексуальности, сомнительного пола, гермафродитизма, явлений маскулинизации (Y- и Х-хроматин), феминизации у мужчин (Х-хроматин); 3) низкий рост у девочек, женщин (Х-хроматин); 4) высокий рост у мужчин (Y- и Х-хроматин); 5) умственная отсталость неясного генеза, психопатоподобные черты личности; 6) аменорея первичная и вторичная.
Все методы дифференциальной окраски хромосом позволяют выявлять их структурную организацию, которая выражается в появлении поперечной исчерченности, разной в разных хромосомах, а также некоторых других деталей.
Дифференциальное окрашивание хромосом. Разработан ряд методов окрашивания (бэндинга), позволяющих выявить комплекс поперечных меток (полос, бэндов) на хромосоме. Каждая хромосома характеризуется специфическим комплексом полос. Гомологичные хромосомы окрашиваются идентично, за исключением полиморфных районов, где локализуются разные аллельные варианты генов. Аллельный полиморфизм характерен для многих генов и встречается в большинстве популяций. Выявление полиморфизмов на цитогенетическом уровне не имеет диагностического значения.
А. Q-окрашивание. Первый метод дифференциального окрашивания хромосом был разработан шведским цитологом Касперссоном, использовавшим с этой целью флюоресцентный краситель акрихин-иприт. Под люминесцентным микроскопом на хромосомах видны участки с неодинаковой интенсивностью флюоресценции - Q-сегменты. Метод лучше всего подходит для исследования Y-хромосом и потому используется для быстрого определения генетического пола, выявления транслокаций (обменов участками) между X- и Y-хромосомами или между Y-хромосомой и аутосомами, а также для просмотра большого числа клеток, когда необходимо выяснить, имеется ли у больного с мозаицизмом по половым хромосомам клон клеток, несущих Y-хромосому.
Б. G-окрашивание. После интенсивной предварительной обработки, часто с применением трипсина, хромосомы окрашивают красителем Гимзы. Под световым микроскопом на хромосомах видны светлые и темные полосы - G-сегменты. Хотя расположение Q-сегментов соответствует расположению G-сегментов, G-окрашивание оказалось более чувствительным и заняло место Q-окрашивания в качестве стандартного метода цитогенетического анализа. G-окрашивание дает наилучшие результаты при выявлении небольших аберраций и маркерных хромосом (сегментированных иначе, чем нормальные гомологичные хромосомы).
В. R-окрашивание дает картину, противоположную G-окрашиванию. Обычно используют краситель Гимзы или флюоресцентный краситель акридиновый оранжевый. Этим методом выявляют различия в окрашивании гомологичных G- или Q-негативных участков сестринских хроматид или гомологичных хромосом.
Г. C-окрашивание используют для анализа центромерных районов хромосом (эти районы содержат конститутивный гетерохроматин) и вариабельной, ярко флюоресцирующей дистальной части Y-хромосомы.
Д. T-окрашивание применяют для анализателомерных районов хромосом. Эту методику, а также окрашивание районов ядрышковых организаторов азотнокислым серебром (AgNOR-окрашивание) используют для уточнения результатов, полученных путем стандартного окрашивания хромосом.
60, 61. Наследственность и изменчивость – фундаментальные свойства живого, их диалектическое единство.
Наследственность - свойство клеток или организмов в процессе самовоспроизведения передавать новому поколению способность к определенному типу обмена веществ и индивидуального развития, в ходе которого у них формируется общие признаки и свойства данного типа клеток и видов организмов, а также некоторые индивидуальные особенности родителей.
Изменчивость - свойство живых систем приобретать изменения и существовать в различных вариантах. Несмотря на то, что по своим результатам наследственность и изменчивость разнонаправлены, в живой природе эти два фундаментальных свойства образуют неразрывное единство, чем достигается одновременно сохранение в процессе эволюции имеющихся биологически целесообразных качеств и возникновение новых, делающих возможным существование жизни в разнообразных условиях. Таким образом, частичный материал должен обладать способностью к самовоспроизведению, чтобы в процессе размножения передавать наследственную информацию, на основе которой будет осуществлено формирование нового поколения. Для обеспечения устойчивости характеристик в ряду поколений наследственный материал должен сохранять постоянно свою организацию. Также он должен обладать способностью приобретать изменения и воспроизводить их, обеспечивая возможность исторического развития живой материи в имеющихся условиях. Репарация - молекулярное восстановление. Механизм репарации основан на наличие в молекуле ДНК двух комплементарных цепей. Искажение последовательности нуклеотидов в одной из них обнаруживается специфическими ферментами. Затем соответствующий участок удаляется и замещается новым, синтезированным на второй комплементарной цепи ДНК. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления, их число равно гаплоидному набору хромосом. Диплоидный набор хромосом содержит 46 хромосом.
Доминирование – рецессивные гены проявляются только в гомозиготе
Неполное доминирование – рецессивные гены проявляются полностью в гомозиготе, и частично в гетерозиготе.
Кодоминирование – при наличии полее 2 аллельных генов возможны разные комбинации. Пример АВ0 система крови
Межаллельная комплементация В этом случае возможно формирование нормального признака D у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям гена D(D"D").
Аллельное исключение процесс формирования элементарного признака - синтез полипептида с определенной последовательностью аминокислот - зависит, как правило, от взаимодействия по меньшей мере двух аллельных генов, и конечный результат определяется конкретным сочетанием их в генотипе.
Взаимодействие неаллельных генов: эпистаз, комплементарность, полимерия. Эффект положения.
Комплементарность – взаимодействие неаллельных генов, при доминировании двух неаллельных генов фенотипически проявляется новый признак. Пример - зеленый окрас у волнистых попугаев.
Эпистаз – один доминантный ген блокирует другой неаллельный ген. Пример – окраска тыкв в белый цвет.
Полимерия – количественное проявление генов (пример – пигментация кожи, рост, вес итд)
Наследственность и наследование. Типы и варианты наследования признаков.
Наследственность – свойство живых организмов получать признаки и свойства своих родителей.
Наследование может быть аутосомное и сцепленное с полом. Аутосомное может быть доминантным и рецессивным. Сцепленное с полом может быть Х сцепленное доминантное или рецессивное, и У сцепленное.
Ау дом – наследование признака, генетически доминантного, он проявляется во всех поколениях вне зависимости от пола
Ау рец – наследование рецессивного гена, проявляющегося не в каждом поколении, и очень сильно проявляющемся при близкородственных браках.
Х дом – наследование доминантного признака, ген которого находится в Х. в этом случае большинство носителей проявившегося признака – женщины, т.к. доминантный ген подавляет рецессивный ген, кодирующий отсутствие признака.
Х рец – наследование рецессивного признака, ген которого в Х. тут большинство носителей признака – мужчины, т.к. у женщин рецессивный ген часто подавляется доминантным геном отсутствия признака.
У – наследование признака, ген которого в У х-ме. При этом все носители признака – только мужчины, т.к. у женщин нет У х-мы. При этом признак наследуется с 100% вероятностью от отца к сыну. То есть все сыновья носителя признака будут иметь тот же признак.
Моногенное и полигенное наследование. Аутосомное и сцепленное с полом типы наследования.
Моногенное наследование. Признак, кодируемый одним геном, наследуется в соответствии с законами Менделя и называется менделирующим. Совокупность всех генов организма называется генотипом. Фенотип - это реализация генотипа (в морфологическом и биохимическом отношениях) в конкретных условиях внешней среды.
Полигенное наследование не подчиняется законам Менделя и не соответствует классическим типам аутосомно-доминантного, аутосомно-рецессивного наследования и наследования, сцепленного с X-хромосомой.
Аутосомное наследование – ген находится в аутосомах и наследуется вне зависимости от пола.
Сцепленное с полом – ген находится в половых х-мах.
Множественный аллелизм. Наследование групп крови по системе АВ0.
Множественный аллелизм – явление, при котором ген имеет более чем две аллельные формы.
Группа крови у человека определяется наличием IА, IВ, i0. Ген IA кодирует вторую группу крови, IB – третью. Они доминантные. i0 рецессивный, и кодирует первую группу. Если же в организме будет гетерозигота IАIВ, образуется 4 группа.
Независимое и сцепленное наследование признаков. Законы независимого наследования Менделя.
В мейозе гомологичные хромосомы расходятся независимо друг от друга и от соседних негомологичных. По этому признаки, находящиеся в разных х-мах наследуются независимо друг от друга.
Гены, находящиеся в одной х-ме наследуются вместе.
Сцепление генов. Кроссинговер. Опыты Моргана. Хромосомная теория наследственности. Принципы построения генетических карт хромосом.
Признаки, находящиеся в одной х-ме, наследуются вместе. При кроссинговере происходит обмен гомологичными участками гомологичных х-м. и чем больше расстояние между генами в цепи ДНК, тем больше вероятность их расхождения в разные х-мы. Гены расположены в линейном порядке. Каждый ген занимает определенный локус аллельный гены занимают индентичный локусы.гены лок в одной хромосоме наследуются совместно. Расстояние между генами принято измерять в морганидах. Количество этих морганид обозначает вероятность кроссинговера между этими генами, расхождение этих генов в соседние гомологичные х-мы. Чем выше расстояние между генами, тем больше кросоверных по наблюдаемым признакам хромосом. Частота кроссинговера яв. Средством точного устаноления локализации генов в хромосоме..
Тельце F представлено исключительно только у мужчин: в норме - в одном экземпляре, у лиц с кариотипом 47,XYY - в двух.
(ПОКАЗАНИЯ И ОГРАНИЧЕНИЯ)
Тест хроматина X относится к экспресс тестам, т.к. является быстрым и недорогим методом, доступным даже для скромно оснащенной лаборатории, что обусловило его широкое применение.
1. Показания:
a) в пренатальном периоде: для установления генетического пола плода в случае, когда женщина является носителем Х-сцепленного патологического гена (например, гена гемофилии или мышечной дистрофии Дюшенна); проводится с использованием клеток амниотической жидкости;
b) у новорожденных: в случае интерсексуальности новорожденных (у новорожденного не выражены признаки пола и не пальпируется яичко) - для уточнения генетического пола и приведения его в соответствие с гражданским полом, последний имеет особое значение для формирования в дальнейшем соответствующего полового самосознания и поведения;
c) в постнатальный период: при различных нарушениях половой дифференцировки и уточнения генетического пола, для диагностики дисгенезии гонад, как следствия аномалий по числу и структуре половых хромосом;
d) в судебной медицине и криминалистике: для установления половой принадлежности фрагментов тканей, пятен крови, волос и т.д.
2. Ограничения:
Тест полового хроматина носит субъективный характер и не позволяет выявить все случаи мозаицизма, а также аутосомные аномалии. В большинстве случаев для уточнения диагноза необходимо проведение кариотипирования.
ПЕРЕДАЧА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ОТ КЛЕТКИ К КЛЕТКЕ
Одним из фундаментальных свойств живых организмов является самовоспроизведение, которое обеспечивается уникальной способностью ДНК реплицироваться. Во время репликации генетический материал удваивается, а в ходе клеточного деления распределяется равным образом в дочерние клетки. Таким образом, деление клетки - это сложный комплекс генетических, биохимических и морфологических событий, которые обеспечивают передачу генетической информации последующим поколениям клеток или организмов.
Передача генетической информации от клетки к клетке осуществляется благодаря двум основным процессам:
Удвоению хромосомной ДНК;
Точному и равному распределению хромосом между дочерними клетками.
Точность удвоения генетического материала и распределения хромосом в ходе клеточного деления обеспечивается последовательностью запрограммированных генетически событий клеточного (митотического) цикла. Клеточный цикл состоит из двух периодов: интерфазы и митоза.
Интерфаза - это период между двумя последовательными делениями, в ходе которого генетический материал деконденсирован и представлен в виде хроматина. В интерфазе происходит реализация генетической информации путем экспрессии определенных генов и синтеза белков, необходимых для роста, жизнедеятельности, специализации и интеграции клетки в ткань. Во время интерфазы клетка получает митогенные сигналы (для клеток пролиферативных тканей индукция митоза запрограммирована) и осуществляет, в ответ на них, процессы подготовки к митозу. К ним относятся:
Репликация хромосомной ДНК и удвоение генетического материала, в результате чего хромосомы становятся двухроматидными;
Проверка качества генетического материала и устранение дефектов в молекуле ДНК путем активации различных систем репарации;
Удвоение центриолей, которые обеспечивают образование веретена деления в митозе.
Исторический очерк С самого начального периода развития гистологии и цитологии в ядре были замечены интенсивно окрашивающиеся структуры. Их назвали прохромосомами, хромоцентрами, и считалось, что в этих местах хроматин проявляет положительный гетеропикноз. В настоящее время данные структуры определяются как гетерохроматин, в отличии от слабо окрашивающегося эухроматина. Впервые эти названия были предложены в 1933 году Гейтцем (Heitz). В 1909 году Cajal описал и зарисовал приядерную массу гетерохроматина в клетках нервной ткани у собак, кошек, а также у людей. Однако этот гистолог не связывал своих наблюдений с полом особей, у которых были взяты ткани. Лишь спустя 40 лет это было проделано Barr и Bertram. Однако Geitlеr сообщал о половом ядерном диморфизме еще раньше, в 1937 году. В интеркинетическом ядре некоторых насекомых он наблюдал двойное тело гетерохроматина у женских особей и одинарное тело у мужских особей. Geitlеr связывал наблюдаемое явление с хромосомами X и предполагал, что открытый им механизм может найти применение при определении пола. Сейчас трудно сказать, почему эта интересная работа была забыта и на нее не обратили внимания. Большой интерес к проблеме полового хроматина пробудился в пятидесятых годах после опубликования в 1949 году в журнале «Природа» («Nature») ставшей уже классической работы Barr и Bertram о морфологическом различии между нейронами самок и самцов. В 1953 г. впервые было проведено изучение полового хроматина в случае гермафродитизма, тем самым был разработан новый диагностический клинический тест. Первоначально для определения полового хроматина применяли биопсию кожи, но вскоре был описан метод определения его по мазкам ротовой полости. Примерно в это же время Barr и Bertram открыли диморфизм сегментированных лейкоцитов периферической крови, основываясь на наличии в ядрах определенных отростков.
Раньше считалось, что в гетерохроматине нет генов, но позже в гетерохроматине дрозофилы, млекопитающих и растений были обнаружены сотни генов.
Морфологическое изображение и положение полового хроматина
С течением времени изучение полового хроматина как клинического теста находило все более широкое применение, а многочисленные методические работы позволили точно определить морфологию гранулы полового хроматина и ядерных отростков в лейкоцитах. Также неопровержимо установлено, что нахождение гранулы полового хроматина (тела Барра) на периметре ядра является характерной и отличительной чертой, не зависящей от случайностей. Morishima обнаружил, что хромосома Х, поздно репликующаяся ДНК, которая образует половой хроматин, располагается на периметре метафазной пластинки. Автор связывает этот факт с периферическим расположением тела Барра в клеточном ядре. Морфологически половой хроматин - скопление ядерного хроматина, прилегающего изнутри к оболочке ядра с меньшим размером, колеблющимся в пределах от 0,7 до 1,0 микрона, и большим размером в пределах от 1,0 до 1,4 микрона.
Скопление это чаще всего имеет форму плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклой стороной и центру ядра. Однако очень часто встречаются разнообразные варианты формы тела Барра. Это треугольные тела с самыми разнообразными пропорциями сторон, тела в форме как бы столбика, прилегающего своей длиной или концом к оболочке ядра; двух столбиков, с одной стороны опирающихся о оболочку ядра, а свободными сторонами соединяющимися друг с другом, образуя таким образом как бы треугольник, пустой в центре. Это так называемый хроматин в форме буквы V, обращенной к оболочке ядра. Можно также встретить двойные тельца Барра, состоящие из двух небольших гранул, разделенных узкой щелью. Наконец, описаны тельца Барра в форме Х, напоминающие метафазную хромосому Х. В живых клетках часто встречается тельце Барра в виде складчатой нитки толщиной 0,5 – 1 микрон и длиной 3 – 5 микрон. Согласно мнению почти всех авторов, занимающихся проблемой полового хроматина, в клеточных ядрах различных тканей может наблюдаться небольшой процент телец Барра, расположенных в центре; в этом случае они чаще всего имеют шарообразную форму. Половой хроматин в ядрах нейроцитов встречается несколько в ином виде. Он представляет собой шарообразное скопление хроматина, называемое Барром ядерным сателлитом. Чаще всего ядерный сателлит прилегает к ядру. Однако его можно наблюдать и в положении между ядром и оболочкой или возле оболочки ядра (Bertram). У человека и у обезьян, в отличии от млекопитающих, тельца Барра в нейроцитах находятся чаще возле оболочки ядра, чем при ядре.
При более высоком разрешении границы между эу- и гетерохроматином достаточно протяженные, может наблюдаться градиент свойств. Гетерохроматин не однороден по свойствам.
Половой хроматин лейкоцитов
Лейкоцитарный половой диморфизм принципиально отличается от остальных клеток организма, как с точки зрения морфологии, так и по частоте встречаемости.
Нахождение в ядрах лейкоцитов типичных отростков, которые назвали «барабанные палочки» - особенность женского пола. Эти палочки состоят из головки круглой или овальной формы и тонкой нити, связывающие ее с ядром. Головка окрашивается темнее, чем другие части ядра, в центре бывает просветление. Иногда встречаются и палочки других видов, например, со сплющенным концом или с хроматином более светлым, чем в остальной части ядра. Чаще такие палочки встречаются в лейкоцитах мужского пола. «Посаженные» палочки – короткие и на толстой шее - еще один нетипичный вид палочек. Чаще встречается у мужчин, но бывает и у женщин, и играют вспомогательную роль при определении пола.
В ядрах лейкоцитах также встречается целый ряд других нехарактерных отростков. Некоторые авторы пытаются их классифицировать, описывая их как характерные для женского пола, мужского пола или для обоих полов, но открыватели полового диморфизма Дэвидсон и Смит считают, что значение имеют только истинные барабанные палочки и посаженные палочки, а все остальные не имеют значения для определения пола.
Позже было установлено, что существует зависимость между величиной барабанной палочки и Х-хромосомой.
Происхождение полового хроматина
Первая гипотеза была выдвинута в 1952 году Грехемом и Баром – они предположили, что гранулы полового хроматина образуются путем соединения гетеропикнотических частей обеих хромосом Х. Факт частого нахождения полового хроматина в форме двойной гранулы говорил в пользу этой теории. У особей мужского пола в клеточных ядрах не встречалась в два раза меньшей гранулы полового хроматина, что свидетельствовало против этой теории.
Позже было выдвинуто предположение, что половой хроматин образуется поздно репликующей хромосомой и доказана в опытах на кузнечиках, на хомяках и позже у человека. Также подтверждением этого факта явились исследования, доказывающие что изменения в строении и величине хромосомы Х вызывают соответствующие изменения в размерах тельца Барра и барабанной палочки. Окончательным фактом стало установление наличие двух поздно репликующих хромосом Х у женщин с идиограммой 47, ХХХ
Роль полового хроматина
В 1961 году Лион связала факт инактивности и концепцию о происхождении полового хроматина со следующим явлением: у самок мышей гетерозиготным по гену, отвечающему за окраску шерсти, наблюдаются неравномерно расположенные поля неокрашенной шерсти. Эти поля представляют клеточные клоны с тем инактивным хроматином Х, который был носителем гена красителя. На этой основе была выдвинута теория: 1. У самок происходит инактивация одной из двух Х хромосом. 2. Которая из двух Х хромосом будет инактивироваться, зависит от случая. 3. Инактивация хромосомы Х в данной клетке происходит на раннем этапе зародыша и является постоянной для клеточного клона, происходящего от этой клетки. Инактивация является случайным явлением и может касаться как материнской, так и отцовской хромосомой Х. Доказательством стали исследования, выполненные на самках мулов. В их кариотипе хромосомы Х отличаются друг от друга морфологически, в зависимости от того, происходят ли они от отца или от матери. Установлено, что в некоторых случаях поздней репликации подвергается материнская хромосома, в других – отцовская. Генетическим следствием данной теории является «компенсация доз» - явление уравнивания активных генов, сочетанных с Х хромосомой особей обоих полов. Она происходит путем одной из Х хромосом в клетках женских особей. Если бы обе хромосомы оставались активными, то генов было бы вдвое больше. Например, вдое больше было бы глюкозо-6-фосфорановой дегидрогиназы (ее наработка связана с Х хромосомой). Благодаря компенсации доз генетический материал от одной хромосомы Х составляет 2,5% всего генетического материала – оттого хватает, чтобы обеспечить организм необходимыми локусами. Nosli в своих научных исследованиях морфологии полового хроматина в живой клетке говорит о том, что он принимает участие в образовании ядрышка, и демонстрирует снимки, на которых видны отдельные фазы этого процесса. Bertram, при наблюдении поведения полового хроматина во время хроматолиза, пришел к выводу, что половой хроматин принимает участие в синтезе белка. По мере появления новых работ стало также известно, что гетерохроматин выполняет функцию своего рода центра регуляции в период развития половых, а также некоторых соматических признаков. Анализируя случаи с неправильным кариотипом, было замечено, что количество эухроматина остается неизменным, а количество гетерохроматина варьирует. Например, его количество может уменьшиться в случае наличия только одной хромосомы Х, или увеличиться в связи с присутствием дополнительных Х или У хромосом. Опираясь на эти факты, были сделаны выводы, что гетерохроматин выполняет функцию контроля над определением пола, а так же над такими соматическими признаками, как рост и психическое развитие. Плоды человека с кариотипом 45, Х до третьего месяца имеют такие же половые железы, как плоды 46, ХХ, но на шестом месяце у плодов 45, Х в яичнике находится гораздо меньше половых клеток, чем у плода 46, ХХ – половой хроматин задерживает инволюционные процессы в ткани яичника. Дополнительная хромосома Х у мужчин отвечает за их большой рост, в то время как недобор гетерохроматина у женщин с кариотипом 45, Х связан с низким ростом. Хорошо известно влияние гетерохроматина в виде дополнительных хромосом Х на развитие мыслительных способностей. По последним данным некоторые последовательности гетерохроматина реплицируются одновременно с эухроматином. Совсем недавно стало известно о том, что гетерохроматиновые участки хромосом у межвидовых гибридов ответственны за неправильное расхождение хромосом. Именно это вызывает летальность межвидовых гибридов и обеспечивает быстро возникающую репродуктивную изоляцию. Описанный механизм репродуктивной изоляции не требует наличия дополнительных изоляционных барьеров для видообразования.
Американскими учеными Патриком Ферри и Даниэлем Барбашем (Patrick M. Ferree, Daniel A. Barbash) были проведены следующие опыты: Ученые скрестили самок Drosophila simulans и самцов Drosophila melanogaster. В результате скрещивания получились жизнеспособные оплодотворенные яйцеклетки. В них начиналось дробление, в течение первых трех часов после оплодотворения ядра делились 9 раз и формировалась обычная для плодовой мушки бластула с несколькими тысячами ядер без клеточных перегородок (так называемый многоядерный синцитий). По мере ядерных делений ядра нормально мигрировали к клеточной оболочке. В бластулах самцов нормальное деление продолжалось и дальше вплоть до 14-го деления, после которого бластодерма формировала клеточные мембраны, и синцитий становился нормальной многоклеточной бластулой. Вслед за этим начиналась гаструляция, и ученые получали жизнеспособных и плодовитых самцов. Однако в бластулах самок после 9-го ядерного деления становились заметны нарушения. Ядра синцития располагались крайне неравномерно, оставляя пустыми большие участки клеточной периферии, но при этом скапливаясь комками в середине клетки. Ядра у клеточной периферии имели неправильную форму, неравномерно окрашивались, а это означало, что ядерные деления стали асинхронными. Кроме того, стали видны нарушения в расхождении хромосом в таких «неправильных» ядрах. Все бластулы, у которых наблюдались эти отклонения, оказались нежизнеспособными: их развитие останавливалось, многоядерная бластула не формировалась. Ясно, что именно этот дефект в нарушениях расхождения хромосом приводил к смерти эмбрионов. Что привело к подобным нарушениям в делении ядер и при чем тут гетерохроматин? Во-первых, ученым удалось выяснить, что ошибки получались только при расхождении X-хромосом Drosophila melanogaster. Иначе говоря, только X-хромосома, привнесенная самцом, являлась источником всех бед, а X-хромосома, полученная от самки Drosophila simulans, никак не влияла на процесс ядерного деления. Во-вторых, эти нарушения были связаны с нерасхождением особого гетерохроматинового участка X-хромосомы, который выявлялся с помощью специфического окрашивания. Этот участок имеется у Drosophila melanogaster, но его нет у Drosophila simulans. Он содержит особый ген Zhr (zygotic hybrid rescue), который отвечает за гибель гибридных самок. Если этот ген отключить с помощью мутаций, то гибридные самки будут полностью жизнеспособны. У таких гибридов, как выяснилось, половые хромосомы расходятся совершенно нормально. Кроме того, на этом участке гетерохроматина находится специальный белок, который структурирует гетерохроматин между клеточными делениями, а во время клеточных делений равномерно распределяется по хроматину. У погибших гибридных самок этот белок так и оставался в скоплении на маленьком участке гетерохроматина на половой хромосоме. У эмбрионов Drosophila melanogaster simulans, как самцов, так и самок, и у гибридных самцов этот белок рассредотачивался во время клеточных делений. Таким образом, круг поисков причин летальности гибридных самок сузился до небольшого участка гетерохроматина на половой хромосоме, а по времени - до 10–13-го ядерного деления. Именно во время этих делений и происходит формирование структуры гетерохроматина. Участки нуклеотидных повторов в гетерохроматине могут быстро изменяться - они, как известно, чрезвычайно вариабельны. Если происходит такое изменение, то гибридные потомки рискуют остаться бесплодными или нежизнеспособными, и таким образом формируется репродуктивная изоляция. В этом случае для закрепления признака не потребуются специальные географические изоляционные барьеры, на которые сейчас принято делать основной упор. Репродуктивную изоляцию обеспечит измененная нуклеотидная последовательность, не несущая полезных или вредных мутаций в белок-кодирующих генах. Это случай репродуктивной изоляции, возникающей очень быстро при нейтральной мутации.
Клиническое применение исследования полового хроматина
В основе практического применения полового хроматина является его взаимоотношение с системой половых хромосом. Число телец Барра, встречаемых в клетке, определяется правилом Harnden – число телец равно числу хромосом Х минус число гаплоидных наборов клетки деленных на два: S=Х- h/2 Можно ожидать недостатка полового хроматина в системах Х, ХУ, ХУУ. Одно тельце Барра нормальной величины может отсутствовать в системах ХХ, ХХУ, ХХУУ. Тельце Барра меньшего размера наблюдается в случаях дизгенеза с делецией хромосомы Х и в случае изохромосомы Х с короткими плечами. Ненормально большие тельца Барра встречаются в случае изохромосомы Х с длинными плечами. Двойной половой хроматин встречается в системах ХХХ, ХХХУ, ХХХУУ. В редких случаях кариотипов с четырьмя хромосомами Х редко будет встречаться даже три гранулы полового хроматина, а в кариотипах с пятью Х хромосомами в 8% случаев обнаружено по 4 тельца Барра. Немного по другому дело обстоит при анеуплодией или полиплодией. Небольшая анеуплодией не оказывает никакого влияния на гетерохроматизацию хромосомы Х, и тем самым на число телец Барра. Выводы – аутосомы не влияют на поведение Х хромосомы. В случаях полиплоидии половой хроматин ведет себя так, как если бы полиплоидная клетка была сочетанием диплоидных клеток с типичной для них частотой встречаемости телец Барра. При мозаицизме половой хроматин встречается в отдельных клеточных клонах в соответствии с их кариотипами. Например, при мозаицизме ХУ/ХХУ в клеточном клоне ХУ половой хроматин не встречается, а в клетках клона ХХУ наблюдается одно тельце Барра. Для того, чтобы обнаружить мозаицизм с помощью полового хроматина, определения его процента в ротовой полости недостаточно – следует брать материал как можно из большего числа источников. Сначала половой хроматин для клинических целей оценивался в материале биопсии кожи, позже в подсчете количества барабанных палочек в лейкоцитах, а затем в определении полового хроматина в мазках эпителия ротовой полости. Методы изучения полового хроматина в клетках эпителия мочевого осадка, эпителия влагалища, мочевого пузыря, мочеточников, луковице волоса имеют меньшее значение.Половой хроматин как клинический тест Изучение полового хроматина является важным клиническим тестом в клинике различных заболеваний, а простота исполнения находит очень широкое применение. В 1955 г Моор и Барр описали метод определения полового хроматина в соскобах слизистой оболочки ротовой полости (буккальный тест). Для получения материала соскабливание с внутренней поверхности щеки необходимо делать утром натощак. Клетки поверхностного слоя содержат множество микроорганизмов и имеют пикнотические ядра, что делает их негодными, для исследования. Поэтому сначала шпателем снимают поверхностный слой эпителия, непригодный для исследования, а затем другим краем шпателя получают клетки из среднего слоя слизистой оболочки и аккуратно размазывают материал на стекле. У лиц женского пола половой хроматин в соскобах слизистой оболочки рта встречается приблизительно 20-30 % клеток. У лиц мужского пола в этих соскобах находят лишь до 5 % клеток с половым хроматином. Половой хроматин окрашивается всеми основными ядерными красителями. В 1968 г. группа шведских цитологов во главе с Т. Caspersson сообщила о новом люминесцентном микроскопическом методе исследования хромосом, применение которого показало, что в флюорохромированных акрихин -ипритом хромосомах человека наблюдается очень яркое свечение дистальных отделов длинных плеч У-хромосомы. С помощью различных тестов полового хроматина можно дифференцировать комплекс неполно феминизации и комплекс внешнего неполного мужского гермафродитизма. Вид внешних половых органов в обоих этих случаях может быть почти идентичным. Тест полового хроматина оказывает большую помощь в распознавании таких редких комплексов, как комплекс липидной дегенерации надпочечников и семенников, маскулинизирующих бугорков яичника и других. Изучение полового хроматина нашло целый ряд других применений. В судебной медицине применяется тест полового хроматина пола особи, располагая лишь кусочком его ткани. О степени злокачественности опухоли может служить тест полового хроматина с кусочком ткани опухоли, взятому у женщины (критерий – низкое число клеток, содержащих тельца Барра). Таким образом, изучение полового хроматина и "барабанных палочек" сигнализирует о возможных нарушениях полового развития.
Изменчивость полового хроматина
В самом начале изучения полового хроматина считалось, что процент клеток, содержащих тельца Барра, является постоянным и не изменяется ни под влиянием возраста, ни под воздействием других внутренних или внешних факторов. Тем самым диагностика пола на основании оценки полового хроматина должна быть надежной. Эта точка зрения была основана на многочисленных наблюдениях. Половой хроматин не понижается в трансплантационной ткани даже тогда, когда реципиент является правильно развитым индивидуумом мужского пола. Половые гормоны не оказывают влияния на образование полового хроматина – это доказали опыты Морра и Барра с кастрацией самок. Было также показано, что при даче куриным зародышам мужского пола эстрадиола половой хроматин оставался неизменным (характерное для мужских организмов), хотя в половых железах происходили существенные изменения. Многие авторы возражают против изменчивости полового хроматина, основываясь на следующее: - наблюдаемые отклонения процента полового хроматина в эпителии ротовой полости следуют из-за ошибок при оценке, вызванных субъективизмом в определении критериев распознования телец Барра, которого трудно избежать - причиной получения неправильных низких результатов при оценке процента полового хроматина могут быть также недоброкачественные, загрязненные препараты - ложное снижение процента полового хроматина может быть следствием влияния стабилизатора (например, формалин может вызвать затирание структуры. ядра до такой степени, что тельце Барра не будет видно). Однако, несмотря на все эти предписания, почти ни в одной ткани не наблюдается 100% присутствия полового хроматина. Удивительно низкие результаты получаются с эпителия ротовой полости, несмотря на то, что исследуемым материалом служат мазки, т.е. целые клетки. По мере поступления новых данных на тему частоты встречаемости полового хроматина, большинство авторов согласились с тем, что существуют клетки даже у индивидуумов женского пола, не содержащие тельца Барра. Теория Lyon была опровергнута. Возможно, неизменность полового хроматина можно было бы связать с постоянной пропорцией клеток в организме, содержащих и не содержащих половой хроматин. Это означает, что каждая ткань имеет свой процент содержания полового хроматина, о чем пока нет доказательств. Лишь нервная ткань обладает относительно одинаковым количеством телец Барра, и характеризуется наиболее высоким процентом полового хроматина среди всех тканей, обычно превышающим 90%.
В настоящее время все больше и больше авторов придерживаются мнения о том, что половой хроматин все-таки изменяется. Многие связывают это с возрастом, даже проводились научные исследования, подтверждающие, что у одних и тех же индивидуумов процент полового хроматина снижается с возрастом. Интересны и труднообъяснимы наблюдения Sohval и Casselman, которые установили, что величина и окраска полового хроматина может изменяться под влиянием антибиотиков. Другие наблюдения показывают, что в ротовой полости происходит снижение полового хроматина при некоторых видах аллергии, а также при стрессе. У индивидуумов женского пола половой хроматин в ротовой полости снижается при приеме гликокортикоидов.
