§ 3. Наследование признаков, сцепленных с аутосомами; наследование свойств крови человека

Большое значение для медицинской практики имеет изучение наследования свойств крови.

Незадолго до первой мировой войны австрийский иммунолог Карл Ландштейнер, а затем и другие ученые открыли около 30 различных антигенов, отражающих иммунную функцию эритроцитов и других элементов крови (Rh, AB0, MN, Р, К, Fy, Lu и др.).

Исследования слюны, а также различных клеток и тканей показывают зеркальное отражение антигенных свойств крови. Эти свойства - иммунитет - выработались в течение длительной эволюции как оборонительная реакция против внедрения чужеродного белка - микробов, проникающих в организм из окружающей внешней среды.

Наиболее простым случаем наследования (моногенное наследование, т. е. наследование зависящее от одного гена), передающегося по законам Менделя, является система резус-фактора (по названию вида обезьян Macacus rhesus, на которых производились соответствующие эксперименты".

"Резусположительные" свойства крови детерминированы доминантным геном Rh+, а резусотрицательные" обусловлены рецессивным геном rh-; кровь "резусположительных" и "резусотрицательных" людей несовместима.

При браке мужчины, обладающего геном Rh+, и женщины с генами rh - rh - может образоваться при гетерозиготности отца (или непременно образуется при гомозитности) "резусположительный" плод. Развитие такого эмбриона в теле "резусотрицательной" матери приводит к резус-конфликту. Этот конфликт, не слишком тяжелый при первой беременности, становится трагическим при второй и последующих: концентрация антител против чужеродных для матери "резусположительных" свойств крови плода возрастает. Это приводит к спонтанному аборту, мертворождению (эритробластоз плода), гибели новорожденного от гемолитической болезни в первые дни жизни или умственной отсталости выжившего ребенка. Спасти ребенка можно лишь полной заменой крови. В стерильных условиях через пупочную артерию выводят из тела новорожденного его кровь, а через пупочную вену вводят соответствующую донорскую кровь.

У людей европеоидной расы ген Rh+ встречается в 84% случаев, а ген rh - в 16% случаев.

У людей негроидной расы и аборигенов Австралии (если среди их предков не было людей европеоидной расы) резус-конфликта не существует, так как концентрация гена Rh+ составляет у них 100%. Близко к этому (99-100%) распространение гена Rh+ у монголоидов (корейцы, китайцы, японцы).

Знание генетики дает возможность заранее планировать и осуществлять полное обменное переливание крови "резусположительному" ребенку, родившемуся от "резус-отрицательной" матери.

Система наследственных антигенов MN крови человека была открыта в эксперименте на кроликах.

Если ввести эритроциты разных людей в кровь кроликов, то можно обнаружить в их плазме образование двух резко отличающихся друг от друга типов антител (антисывороток). Кровь любого человека, проверенная при помощи этих антисывороток, дает одну из трех возможных реакций: агглютинация происходит либо только в одной из антисывороток (названной анти-М), либо в другой (анти-N), либо в обеих антисыворотках.

Соответственно кровь людей может быть отнесена к трем группам: М, N или MN.

Таким образом, эритроциты человека несут на своей поверхности один из двух (М или N) или оба (MN) антигена. Значит, эритроциты человека могут быть трех типов: несущие антиген М, несущие антиген N и несущие оба антигена (MN). Генотипы первых могут быть а^ма^м, вторых - а^Nа^N, третьих - a^Ma^N. Следовательно, в человеческих популяциях по этому антигену могут быть браки 6 различных типов.

Наследственные свойства крови, слюны, других биологических жидкостей тела человека по АВ0-системе групп крови зависят от содержания или отсутствия антигенов А и В. Выделение или невыделение группоспецифических антигенов А и В представляют собой случай доминирования или рецессивности.

Кровь (и другие биологические жидкости) может быть четырех групп.

Кровь группы 0 (или I) не имеет ни одного антигена (агглютиногена) в эритроцитах, но в сыворотке крови содержит антитела (агглютинины α и β). Кровь группы А (или II) содержит в эритроцитах антигены (агглютиноген) А, а в сыворотке - антитела (агглютинины) β. В эритроцитах индивидуумов группы В (или III) находятся антигены (агглютиноген) В, в сыворотке - антитела (агглютинины)α. Наконец, группа АВ (или IV) характеризуется наличием антигенов (агглютиногенов) А и В в эритроцитах, а антитела (агглютинины α и β) в сыворотке полностью отсутствуют.

Наследование групп крови определяется системой множественных аллелей и представляет собой более сложный случай, чем наследование резус-фактора. Групповые отличия обусловлены наличием трех генов: одного рецессивного а и двух между собой взаимодействующих доминантных генов а^А и а^В. Соответственно генотипы людей четырех групп будут: рецессивная I группа, гомозиготная по гену а (аа);

II - гомо- или гетерозиготная по гену а^А (а^Аа^А, или а^Аа);

III - гомо- или гетерозиготная по гену а^В (а^Ва^В, или а^Ва);

IV - гетерозиготная по обоим доминантным генам (а^Аа^В).

Любопытно, что люди, имеющие I группу крови, менее часто болеют ишемией, более восприимчивы к чуме.

Индивидуумы с I группой крови чаще страдают язвенной болезнью желудка. Люди со II группой чаще заболевают раком желудка.

Два последних примера хорошо иллюстрируют принцип плейротропии в действии генов (см. главу IV, § 4).

В СССР в среднем людей с кровью I групп (универсальные доноры) 33,7%, со II группой - 37,5%, с III группой - 20,9%, с IV (универсальные реципиенты) - 7,9%.

Наследование групп крови иногда имеет значение в судебной медицине для определения отцовства или материнства (табл. 8).

Таблица 8. Групповая принадлежность ребенка на основании определения групп крови родителей

Наследственных болезней крови известно около 50.

В качестве примеров таких заболеваний, сцепленных с аутосомами и наследующихся по неполно-доминантному типу, приведем два вида гемоглобинопатий, или гемоглобинозов: серповидноклеточную анемию и талассемию (болезнь Кули). О существовании этих молекулярных аномалий и о множественных аллелях гемоглобинов шла речь в главе I, § 5.

Гемоглобинопатии выражаются в гемолизе - распаде аномальных эритроцитов. При этом наблюдаются кислородное голодание (особенно резко выраженное при падении атмосферного давления, например в самолете, или при недостаточно умелом проведении анестезии и т. п.), приступы лихорадки, колики типа желчнокаменных и другие симптомы, которые могут закончиться смертью. Особенно тяжело эти заболевания протекают у гомозигот по данному признаку.

Рис. 43. Нормальные и измененные (под влиянием патологического гена, приводящего к развитию серповидноклеточной анемии) эритроциты. 1 - нормальные у нормальных гомозиготов; 2 - частично измененные у мутантных гетерозиготов; 3 - серповидноклеточные у мутантных гомозиготов

Ген серповидноклеточной анемии S, ответственный за синтез аномального гемоглобина HbS, приводит к образованию ненормальной серповидной формы эритроцитов (рис. 43). Этот ген особенно часто встречается в Средиземноморье (в Греции), Центральной Африке, несколько реже в других частях африканского континента, в Юго-Восточной Азии (в Индии). Распространение этого гемоглобиноза совпадает с распространением тяжелой формы тропической малярии^* и ее возбудителя - кровяного споровика Plasmodium falciparum. Малярийные плазмодии способны развиваться лишь в нормальных эритроцитах. В серповидноклеточных эритроцитах гомозиготы они не развиваются совсем, поэтому и гетерозиготы, имеющие частично нормальные, частично серповидноклеточные эритроциты, либо не болеют, либо болеют в более легкой форме.

^* (Тропическая малярия часто заканчивается летально.)

Другой ген-Т, также влияющий на свойства крови, в гомозиготном состоянии (ТТ) приводит к развитию иного, несколько легче протекающего гемоглобиноза - талассемии (микроцитарная форма анемии). Особенно распространена талассемия на побережье Средиземного моря (Италия, Греция, Кипр), в Бирме, Бенгалии, а в СССР - в Средней Азии (обычно в кишлаках благодаря близкородственным бракам), в Азербайджане; отдельные очаги описаны в Узбекистане, у бухарских евреев.

Больные талассемией имеют характерный башенный череп, кости его деформированы и имеют вид "иголок ежа". Такие больные (ТТ) обычно не доживают до десятилетнего возраста, гетерозиготы же (Тт) практически мало чем отличаются от здоровых людей (тт).