Лабораторная работа Проведение дактилоскопического анализа

Для изготовления собственных отпечатков пальцев необходимо следующее оборудование: фо­тографический каток, стекло площадью 20x20 см², кусок поролона, типографская краска (или ана­логичный материал), листы бумаги, ручная лупа (не менее 10 см в диаметре).

Метод приготовления отпечатков.

На стекло наносят небольшое количество краски и тщательно раскатывают катком до тонкого равномерного слоя. Пальцы испытуемого поочеред­но прижимаются к стеклу, а затем прикладывают­ся к бумаге, под которой лежит поролон. Палец ставится на ребро радиальной стороны и повора­чивается так, чтобы отпечаталась вся поверхность пальцевой подушечки, вплоть до его ульнарной сто­роны. Поднимать палец надо осторожно, чтобы не сместить бумагу и не смазать рисунок. На листках подписывают фамилию, пол и возраст. Далее про­изводится определение рисунка узора на каждом пальце левой и правой руки, записывается форму­ла каждой из рук. Рассчитывается показатель TRC по двум индексам из предложенных выше, и опре­деляется дельтовый показатель.

Аналогичную таблицу составить для опреде­ления дельтового показателя.

13.5. Иммуногенетический метод

Иммунитет — невосприимчивость и устойчи­вость (резистентность) организма, позволяющая со­хранять его целостность. Иммуногенетика изучает наследственную обусловленность факторов иммуни­тета, разнообразие и наследование тканевых антиге­нов и тканевую несовместимость. Существует два основных пути, по которым протекает иммунный ответ. Один из них связан с появлением клеток, способных распознать и уничтожить возбудителя (клеточный иммунитет), другой — с синтезом и появлением в крови белковых молекул, называе­мых иммуноглобулинами, или антителами (гумо­ральный иммунитет). Антитела способны связы­ваться с антигенами — чужеродными молекула­ми, в ответ на которые они образуются, нейтрали­зуя их вредное действие.

13.5. 1. Система групп крови АВО

Первая АВО — система групп крови была от­крыта Ланштейнером в 1900 г. В 1911 г. было по­казано, что группы крови наследуются. Для объ­яснения существования 4-х групп крови (А, В, О, АВ) было предложено наличие двух независимых пар генов (А и 0, В и 0), где А и В доминантные аллели. В 1924 г. Бернштейн установил, что систе­ма групп крови АВО контролируется серией мно­жественных аллелей (А, В, 0) одного локуса гена у человека. Таким образом, он пришел к выводу об ошибочности первоначальной концепции о неза­висимом наследовании двух пар генов, основан­ной на соотношениях генотипов, ожидаемых в че­ловеческих популяциях, согласно закону Харди — Вайнберга. Бернштейн предложил правильное объяснение генетического механизма формирова­ния групп крови АВО — 3 аллеля одного и того же гена (А, В, 0) с шестью генотипами (00 — I группа; ДА, АО — II группа; ВВ, ВО — III группа; IV — АВ). Важно помнить, что любой индивид может иметь максимум 2 аллеля из серии (если у него две гомологичные хромосомы).

Дифференцировка крови человека по системе АВО на 4 группы основана на комбинации двух изоантигенов (А и В) в эритроцитах и двух антител (ос; р) — в плазме крови. Это необходимо учи­тывать при переливании крови.

Показано, что в системе групп крови АВО су­ществуют гены-модификаторы. Описан случай, ког­да эритроциты не агглютинируются ни одной из антисывороток, хотя сыворотка содержит все три агглютина (Бхенде и др., 1952). Этот фенотип был назван «Бомбей». Пара аллельных генов обозна­чается Н и h, фенотип Бомбей является рецессив­ной гомозиготой h/h.

В зависимости от того, какой аллель подав­лен, фенотип обозначают О_h A₁; 0_hA₂; 0_hB. Бомбейс­кий фенотип среди индусов имеет частоту встречае­мости 1/13000. Полагают, что он связан с нарушени­ем фермента, модифицирующего общий предшест­венник в антиген Н, который, в свою очередь, явля­ется предшественником антигенов А и В. Наличие АВН — антигенов в слюне или других секретах зависит от секреторного гена — Se. Рецессивные гомозиготы (se/se) не являются секреторами, а гете-розиготы (Se/se) и гомозиготы (Se/Se) — секреторы. Следовательно, se — рецессивный аллель-ингиби­тор, или супрессор. Другие редкие супрессорные гены могут подавлять экспрессию АВН антигена на поверхности эритроцитов. В системе АВО пред­полагают наличие и других генов-модификаторов.

13.5.2. Резус-фактор

В 1940 г. Ландштейнер и Винер обнаружили резус-фактор (Rh), антиген, содержащийся в кро­ви человека и макака-резуса. В том же году Ле­вин и Стентсон исследовали сыворотку крови жен­щины, которая родила мертвый плод и в анамне­зе которой имело место переливание крови мужа, совместимой по АВО группе. При этом ими были

обнаружены особые антитела — белок (резус-фак­тор). Огромная практическая ценность системы ре­зус (Rh) стала очевидной, когда была установле­на связь между этими антителами и несчастными случаями при переливании крови. Кроме того, было показано, что именно резус — несовмести­мость матери и плода является причиной иммун­ного конфликта, приводящего к эритробластозу плода и гемолитической болезни новорожденных. Иммунный конфликт возникает при вынашива­нии резус-отрицательной матерью положительно­го плода (рис. 13.14).

Эритробластоз — это болезнь плода и ново­рожденного, в 90% случаев вызванная иммунным конфликтом по резус-фактору: в случае, если у ре­зус-отрицательной матери развивается резус-пол­ожительный плод. В период беременности, когда у плода начинает вырабатываться в крови резус-пол­ожительный белок, в организме матери начинают вырабатываться Rh-антитела, которые, накаплива­ясь, губительно действуют на плод, вызывая у него агглютинацию эритроцитов. За первую беремен­ность, как правило, антитела еще не успевают на­копиться в критическом для плода количестве (хотя бывают и мертворождения и самоаборты), но в по­следующие беременности иммунный конфликт при­водит или к патологиям плода, или к рождению детей, страдающих анемией, гемолитической болез­нью, водянкой или другими патологиями. Иногда такие дети отстают в развитии и имеют ослаблен­ное здоровье. В наше время резус-отрицательные матери сразу после рождения резус-положитель­ного ребенка вводят резус-положительные антите­ла. При этом резус-антигены связываются, так что в ее организме уровень антител на положительные антигены снижается, и вред для здоровья следую­щего ребенка уменьшается.

Основным механизмом патогенеза всех форм этого заболевания является гемолиз (интенсивное разрушение форменных элементов крови). Именно поэтому эритробластоз называют гемолитической болезнью новорожденных, которая прежде всего проявляется в виде анемии, желтухи, водянки. Это заболевание нередко заканчивается летально, мо­жет сопровождаться поражением центральной нер­вной системы, что приводит к спастическим пара­личам и умственной и физической отсталости.

У 85% людей содержится в крови этот фактор. Этих людей называют «резус-положительными», у остальных 15% этого фактора нет. Таких людей называют «резус-отрицательными». Rh-несовмести-мость (иммунный конфликт) встречается в 10% от общего числа родов, а частота эритробластозов у 1/25 иммунных конфликтов. Основной способ лече­ния эритробластоза — удаление антител из крови больного ребенка и замещение крови. Это достига­ется обменным переливанием крови сразу же пос­ле рождения.

Резус-фактор наследуется как аутосомно-доми-нантный менделирующий признак. Было установ­лено, что Rh-положительные индивиды являются доминантными гомозиготами RhRh или гетерози-готами Rhrh, тогда как резус-отрицательные инди­виды — это рецессивные гомозиготы rhrh.

В настоящее время по совокупности генетичес­ки детерминированных признаков антигены объеди­няют в независимые друг от друга группы, называ­емые системами. У человека описано 15 антиген­ных систем эритроцитов, каждая из которых насчи­тывает от двух до нескольких десятков антигенов.

13.5.3. Дополнение. СПИД

Первые случаи заболевания СПИДом были отмечены в экваториальной Африке. Как заболевание, впервые СПИД был описан в США в 1979—81 гг. В настоящее время заболевание СПИД зарегистрировано во многих странах, в том числе и в России.

Это одна из важнейших и трагических про­блем, возникших перед всем человечеством в кон­це XX века. Первые зарегистрированные случаи синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД) имели место летом 1981 г. в Америке. Вирус, извест­ный как возбудитель СПИДа, был открыт только в 1983 г., и его называли по-разному. Сейчас его при­нято называть вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) (рис. 13.15).

У людей при этом имеет место иммунодефицитное состояние, которое приводит в дальнейшем к различным патологиям систем с летальным исхо­дом. Обнаружение инфекции на ранней стадии мо­жет продлить здоровье и жизнь человека. Инфек­ция начинается на клеточном уровне, когда вирус связывается с молекулами мембраны клетки-мише­ни, которыми являются Т-лимфоциты (рис. 13.16).

начинает активизироваться и бурно размножаться. ВИЧ принадлежит к группе ретровирусов, которые вызывают разнообразные нарушения в клетках рети-куло-эндотелиальной системы человека, в результате этого возникают лейкозы, опухолевые заболевания и др. Причиной этого может быть как иммунодефи-цитное состояние, так и воздействие ВИЧ непосред­ственно на процессы размножения клеток. Наблюда­емые при этом повышения вероятностей развития злокачественных новообразований у человека связа­ны с ослаблением клеточного иммунитета, т.к. в здо­ровом организме клетки, отклоняющиеся от нормы, уничтожаются лимфоцитами-киллерами (убийцами) с помощью лимфоцитов-хелперов (помощников). Злокачественные новообразования возникают при нарушении этого процесса. Кроме того, ретровиру-сы обладают способностью превращать клетку в зло­качественную, воздействуя на ее ДНК. Регулятор-ные гены вируса СПИДа обуславливают путь проте­кания болезни в зависимости от условий клетки-хозяина. В настоящее время в мире зарегистриро­вано более миллиона больных СПИДом (половина из которых уже погибла) и многие миллионы инфи­цированных. Накоплены убедительные данные о том, что ВИЧ распространяется, в основном, при половых контактах, причем соотношение между чис­лом заболевших мужчин и женщин практически рав­ное. Важную роль в распространении болезни иг­рает переливание зараженной крови и, возможно, недостаточно стерилизованный медицинский инстру­ментарий. Такой способ передачи инфекции называ­ется «горизонтальный» в отличие от «вертикально­го» пути передачи (ребенку от матери). Считается, что через воздух, воду, пищу, укусы насекомых ви­рус СПИД не передается.

Латентный (скрытый) период развития СПИДа продолжается 3-5 лет с момента заражения. В этот период источник заражения практически не выяв­ляется, что приводит к распространению СПИДа среди населения. В связи с этим в настоящее время тестирование на ВИЧ проводится при госпитализа­циях, а также обязательно проводится для доноров крови. Эпидемия СПИДа затрагивает почти все сто­роны жизни общества. От решения этой проблемы зависит будущее человечества. Среди современных аспектов важнейшим является защита больных от дискриминации.

Достигнутый прогресс в изучении СПИДа, в создании методов проверки на зараженность, пер­вые достижения вселяют надежду, что будет най­дено эффективное средство лечения и предупрежде­ния этого заболевания.

13.5.4. Задание

1. У человека группы крови АВО контролиру­ются тремя аллелями. В популяции встречается редкий мутантный аллель «h» независимого гена, который в гомозиготном состоянии оказывает ингибирующее действие на аллели А и В, приводя­щее к выработке агглютиногена. В результате та­кого взаимодействия антитела в крови не выра­батываются, что приводит к формированию I груп­пы крови. Напишите возможные генотипы и вы­пишите гаметы, расположив схематично гены J и Н в хромосомах для особей I, II, III групп.

2. В семье трое детей с II, III и IV группой крови. Их родители имеют IV и I группу крови. Определите, все ли дети родные, а также, возмож­но ли переливание крови от родителей к детям. Ответ обоснуйте.

3. Резус-положительные родители со II и III группой крови имеют резус-отрицательную дочь I группы крови. Дочь вышла замуж за мужчину с положительным резус-фактором и II группой крови, отец которого был резус-отрицательный и имел I группу крови. Определите генотипы упомя­нутых лиц, а также оцените вероятность иммунного конфликта в браке дочери и возможной группы крови ребенка в случае резус-конфликта.

4. Каковы перспективы успешности операции по пересадке почки человеку с генотипом AABbCCdd, если предполагаемые доноры имеют следующие генотипы: aaBbCCdd; AaBbCcDd; AABbCCDd; aabbccdd?

5. Каковы прогнозы в отношении рождения здоровым первого, второго и третьего ребенка,-если резус-отрицательная женщина выходит за­муж за резус-положительного мужчину, все ро­дственники которого имели положительный резус?

6. Один из близнецов нуждается в срочной пересадке кожи. В каких случаях пересадка будет успешной, если они разнополые или однополые монозиготные близнецы?

13.6. Популяционно-генетический метод

Изучение генетической структуры популяции является необходимым компонентом для пони­мания многих проблем биологии человека. Мы остановимся на самых простых вопросах общей генетики популяции.

«Под популяцией понимается совокупность особей определенного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенный ареал, внутри которо­го практически осуществляется та или иная сте­пень панмиксии и нет заметных изоляционных барьеров, которая отделена от соседних таких же совокупностей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции» (Н.В.Ти­мофеев-Ресовский и др., 1973), т.е. группы людей, занимающих одну территорию в течение многих поколений и свободно вступающих в брак.

Популяционная генетика изучает взаимодей­ствие факторов, влияющих на распределение на­следственных признаков в популяции. Быстро ме­няющиеся условия окружающей среды, устране­ние препятствий к браку между представителями разных популяций — все это оказывает влияние на генофонд человечества, на частоту встречае­мости различных генотипов.