Анатомия и физиология детей и подростков

Глава 1

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

И РАЗВИТИЕ ЧЕЛОВЕКА

Человек появляется в результате слияния материнской и отцов­ской гамет, т.е. половых клеток и содержащегося в них генетиче­ского материала. Как будет выглядеть этот человек, зависит от со­става его генов. Громадное количество наследственной информации содержится в половых клетках, имеющих очень маленькие размеры. По данным А.Мюнтцинга, «в объеме, равном обычной таблетке аспирина, помещается два миллиарда сперматозоидов, количество которых достаточно, чтобы дать начало целому поколению населе­ния земного шара». Диаметр яйцеклетки женщины составляют все­го 0,13 — 0,14 мм. В ядрах половых клеток содержатся хромосомы, которые в процессе слияния гамет образуют зиготу, т.е. оплодотво­ренную яйцеклетку, содержащую двойной набор хромосом.

В самих хромосомах в форме спирали, которую открьпда Уот-сон и Крик, содержится генетическая информация в виде ста­бильных структур, состоящих из нуклеиновых кислот, называемых генами. Именно гены контролируют последовательность амино­кислот в белках и предопределяют, каким быть индивидууму. По­вреждение генов может иметь необратимые последствия. Напри­мер, замена в белке всего одного аминокислотного остатка, контролирующего развитие эритроцитов, приводит к тому, что они навсегда приобретают серповидную форму и обусловливают анемию (эритроциты содержат гемоглобин — переносчик кисло­рода в крови). Этот признак передается в семье рецессивным пу­тем через поколение. Законы передачи наследственных признаков были открыты 100 лет назад Г.Менделем.

Важно помнить, что наследственные факторы являются лишь «потенциями развития», которые иногда могут быть нереализован­ными. Реализация этих факторов зависит еще и от факторов среды. Например, заложенные в организме гены могут не реализоваться,

так как организм подвергся разрушающему влиянию среды. Это может случиться в разное время: во внутриутробном периоде (мать может принять лекарство, перенести инфекцию), во время рож­дения (ребенок может перенести тяжелую асфиксию) или в по-стнатальном периоде (воздействие травмы, инфекции и т.д.). Ре­ализация генетических факторов происходит последовательно. В пренатальном онтогенезе сначала действуют общие гены, кото­рые определяют вид и пол индивидуума. Затем начинают функци­онировать органоспецифичные гены, которые определяют разви­тие органов, уровень активности ферментов, метаболизм организма и финотипические признаки: цвет глаз, волос и др.

На примере классических групп крови проследим, как работа­ет генетический контроль. Переливание крови, при котором кровь одного человека вводят другому, иногда происходит благополуч­но, иногда же наблюдается агглютинация, т.е. слипание и разру­шение красных кровяных телец. Это обусловлено реакцией между антигенами, имеющимися в красных кровяных тельцах — эритро­цитах, и антителами, локализованными в плазме крови.

В зависимости от состояния антигенов и антител человек отно­сится к одной из четырех групп, обозначаемых О (I), A (II), В (III) и АВ (IV). У людей группы 0 в эритроцитах антигенов нет, но в плазме имеются как антитела а, так и антитела В. У людей группы А эритроциты содержат антиген А, а плазма — антитела В. У людей группы В в эритроцитах имеется антиген В, а в плазме — антитела а. Наконец, у людей группы АВ в эритроцитах имеются оба антиге­на (А и В), но в плазме нет ни антител а, ни антител В (рис. 1).

Антитела а вызывают агглютинацию эритроцитов, несущих ан­тиген А, антитела В — агглютинацию эритроцитов, несущих ан­тиген В. Таким образом, в крови человека не должно содержаться одновременно антигенов и антител типа А, иначе его кровь агг­лютинируется. Аналогичным образом не могут совмещаться анти­гены В и антитела В. Если же кровь группы А переливают челове­ку, кровь которого относится к группе В, то агглютинация произойдет главным образом потому, что кровь группы В содер­жит антитела а, и в меньшей степени за счет антител В, вводи­мых с переливаемой кровью, т.е. 1) антигены содержатся в кровя­ных тельцах, а антитела — в плазме; 2) переливаемые эритроциты не должны агглютинироваться плазмой реципиента.

Люди, кровь которых принадлежит к группе 0, особенно цен­ны в качестве доноров, так как ни одна сыворотка не вызывает агглютинацию их эритроцитов. Однако эти люди — плохие реци­пиенты, так как их сыворотка агглютинирует эритроциты всех остальных типов: А, В и АВ. Таким образом, людям, принадлежа­щим по крови к группе 0, можно переливать только кровь людей, относящихся к этой же группе, иначе они погибнут.

Люди с группой крови АВ представляют собой противополож­ную крайность: им можно переливать кровь любой группы, не опа­саясь вредных последствий, но они плохие доноры, поскольку их эритроциты агглютинируются сывороткой крови групп А, В и 0.

Считается, что гены, от которых зависит группа крови, оказы­вают плейотропное действие на различные органы и скорее отра­жают приспособленность к разным условиям внешней и геноти-пической среды. Основанием для подобного вывода служит то обстоятельство, что люди с некоторыми группами крови более других подвержены определенным заболеваниям. Например, люди с группой крови А (система АВО) склонны к заболеванию раком желудка, тогда как принадлежащие к группе 0 чаще других забо­левают язвой двенадцатиперстной кишки. Различия в группах крови связаны также с различиями в жизнеспособности, причем харак­тер этого влияния у мужчин и женщин неодинаков. Сходное вли­яние оказывают различия в группах крови и на способность к де­торождению.

Знание того, к какой группе крови системы АВО мы принадле­жим, имеет первостепенное значение при переливании крови, а также при определении родства и в судебно-медицинской прак­тике. Большей частью люди относятся либо к группе резус-отри-Цательных, либо к группе резус-положительных. Генетическая основа групп крови системы резус сложна; известно не менее 12 различных аллелей для резус-признаков.

В системе АВО антитела возникают спонтанно, т.е. естествен­ным путем, а резус-антитела — лишь в результате реакции имму­низации.

С несовместимостью групп крови матери и ребенка связана так называемая гемолитическая болезнь новорожденных, кото­рая проявляется гемолизом (разрушением) эритроцитов плода или ребенка в ответ на агрессию со стороны антител матери. Клинически это заболевание проявляется ранней желтухой но­ворожденного в первые сутки жизни. Если гемолиз эритроцитов новорожденного происходит вследствие конфликта по системе АВО, то заболевание протекает суб клинически, что объясняется меньшей проницаемостью плацентарного барьера для агглюти­нинов. Несовместимость крови матери и плода, обусловленная резус-конфликтом, вызывает более тяжелое течение болезни и может приводить к тяжелым энцефалопатиям или смерти.

Действие патологических генов имеет свои сроки реализации и точки приложения. Дебют наследственных болезней происходит в разное время — от периода новорожденное™ до старости. В на­стоящее время произведено картирование 1000 патологических ге­нов, составлены генетические карты с локализацией гена в опре­деленном участке хромосомы. Многие гены клонированы, т.е. расшифрована их белковая структура и определен механизм их действия.

Клонирование можно разделить на два этапа: картирование гена заболевания и его идентификация. Под картированием подразу­мевается локализация гена (или одного из генов), ответственного за болезнь, генетическими методами в небольшом фрагменте оп­ределенной хромосомы. Поскольку на этом этапе обычно очевид­но, что в данном районе расположен только один ген, ответствен­ный за заболевание, этому локусу приписывают определенное наименование. Приведем несколько примеров молекулярно-гене-тических исследований одного из самых распространенных забо­леваний — эпилепсии.

Эпилепсия — заболевание человека, которое проявляется су­дорожными припадками, нарушением функции мышления и па­мяти, а также по мере своего развития нарушением характера и личности больного и грубыми поведенческими расстройствами.

В последние годы удалось картировать и затем клонировать гены некоторых форм эпилепсии, которые называются идиопа-тическими генерализованными формами. Выделенные гены име­ют свое обозначение. Например, EBN1 — для локуса эпилепсии с доброкачественными семейными судорогами новорожденных в длинном плече хромосомы 20. Цифра 1 в названии предполага­ет, что существуют и другие локусы, ответственные за это забо­левание.

Второй этап — идентификация патологического гена — может быть завершен значительно позже картирования. Обычно процесс поиска гена заключается в выявлении патологической мутации, которая бы ассоциировала с заболеванием, в одном из генов, находящихся в картированном районе. Идентифицированный ген может относиться к уже известному семейству и получить другое наименование. Например, геном для локуса EBN1 является KCNQ2, ген калиевого канала, сходный по структуре и функции с ранее идентифицированным другим геном калиевого канала —

KCNQ1.

Из разных форм эпилепсии наибольший интерес генетиков вы­зывают идиопатические генерализованные эпилепсии. При этих заболеваниях никогда не выявляется метаболических или струк­турных нарушений в мозге и предполагается, что эта группа эпи­лепсии имеет генетическую основу.

С генетической точки зрения все эпилепсии можно разделить на три группы: 1) моногенные заболевания, определяемые од­ним геном; 2) заболевания с наследственной предрасположенно­стью, обусловленные несколькими генами и факторами среды; 3) заболевания, в этиологии которых наследственные факторы не играют значительной роли (последствия травм, инфекций).

Существуют также метаболические заболевания и системные аномалии гистогенеза, наследуемые по менделевскому закону, ведущим клиническим синдромом которых являются эпилепти­ческие припадки.

Однако большинство форм эпилепсии не являются моноген­ными. Ювенильная миоклоническая эпилепсия, детская абсансная эпилепсия и роландическая эпилепсия характеризуются более сложным наследованием. Различные методы генетического ана­лиза позволяют сделать вывод о мультифакториальном характере заболевания, которое предполагает сочетание генетических и сре-довых факторов. Часто в тех случаях, когда не наблюдается клас­сическое менделевское наследование, говорят о сложном насле­довании, не описывая модель наследования.

Аномалии формирования контактов в синаптических сетях мозга, нарушения процессов клеточной миграции могут возни­кать в результате генетических мутаций, приводящих к задержке миграции эмбриональных клеток. Вследствие этого меняются от­ношения между слоями клеток и нарушается их ветвление. Такие процессы обнаруживаются методами нейровизуализации (компью­терная томография). Действие патологического гена всегда приво­дит к комбинации различного вида эффектов: в мозгу можно об­наружить как «заблудившиеся клетки», так и дисплазию мозга ^в Целом или патологические включения (демонстративной кли­нической моделью этого является туберозный склероз). Генети-

чески детерминированные патологические состояния и болезни, при которых эпилепсия является ведущим клиническим призна­ком, могут иметь системный характер (например, туберозный склероз, нейрофиброматоз) вследствие нарушения генетическо­го контроля за разделением зародышевых листков или изолиро­ванного нарушения процессов нейрональной миграции. Эти бо­лезни кроме эпилептических припадков характеризуются и умственной отсталостью. Существуют заболевания, также предоп­ределенные генетически, при которых в различное время проис­ходит распад психической деятельности. Такой распад называется деменцией.

Рассматривать генетический контроль за психическими про­цессами человека и его поведением значительно сложнее. Мозг является материальным субстратом, рождающим психические процессы. Как указывал Хосе Дельгадо: «Сознание без мозга быть не может, а без поведения его невозможно распознать». Мозг че­ловека является высшей формой развития, и чтобы он стал само­развивающейся системой, эволюционно произошло ослабление жесткого генетического контроля его морфогенеза. В результате этого под влиянием факторов среды, воспитания и обучения в мозгу человека происходят усложнение и саморазвитие нейрон­ных сетей и синаптических связей, человек становится творче­ской личностью. Такое ослабление контроля имело отрицатель­ные последствия: у человека гораздо больше аномалий развития лица, черепа и мозга, чем у животных. У животных гены, контро­лирующие вид и породу, тесно сцеплены с генами, которые кон­тролируют их поведение. У человека такой процесс не происходит. Известный писатель Конан Дойл отмечал, что человек с прекрас­ным лицом может быть подлецом.

Поражение одного гена, контролирующего выработку фермен­та, может привести к развитию тяжелого метаболического забо­левания, одним из которых является фенилкетонурия, проявляю­щегося задержкой умственного развития. Кроме моногенных имеются и полигенные типы наследования, когда контроль раз­вития определенного органа или системы осуществляется многи­ми генами.

При нарушениях числа и структуры хромосом страдает геном в целом, так как происходит дисбаланс генетического материала в результате утраты или избыточного количества многих генов. Та­кие болезни называются хромосомными. Они характеризуются определенным фенотипом, множественными пороками развития органов (например, болезнь Дауна).

Глава 2 ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Анатомия мозга

Мозг человека состоит из головного мозга, расположенного в полости черепа, и его продолжения — спинного мозга, находя­щегося в канале позвоночного столба (рис. I, цв. вкл.). Головной мозг имеет вариабельные размеры и массу. У новорожденных мас­са мозга составляет в среднем 340 г, удваивается к 6 мес и утраи­вается к 3 годам (600 и 1018 г соответственно). К 7—8 годам масса мозга становится равной массе мозга взрослого человека и боль­ше не увеличивается (в норме индивидуальные колебания массы мозга могут быть значительными).

Головной мозг представляет собой образование, состоящее из двух полушарий — правого и левого, разделенных массивной бе­лой спайкой (мозолистое тело), образованной крупными пучка­ми миелинизированных ассоциативных волокон. Белый цвет во­локнам придает миелин — вещество белково-жировой природы. Образование миелина, который в несколько слоев окутывает от­ростки нервных клеток, ассоциативные волокна и проводники, постепенно изолируя нервные волокна, является одним из ком­понентов созревания нервной системы в онтогенезе и главной причиной увеличения размеров мозга. Покрытые миелином нерв­ные проводники (мякотные волокна) обеспечивают более быст­рое и точное проведение импульсов по сравнению с безмякотны-ми волокнами.

Латеральная поверхность полушарий испещрена многочислен­ными бороздами, главными из которых являются латеральная (сильвиева) борозда, отделяющая лобную и теменную доли от височной, и центральная (роландова) борозда, отделяющая лоб­ную долю от теменной (рис. 2). Спереди от центральной бороды находится передняя центральная извилина, в которой представ­лен двигательный анализатор — высший центр регуляции движе­ний. Он образован клетками пирамидной формы (клетки Беца), Дающими начало кортикобульбарному и кортикоспинальному трак­там (пирамидный путь) (рис. 3). По нему к ядрам черепных нервов и клеткам передних рогов спинного мозга поступают сигналы ре­гуляции произвольных движений.

Рис. 2. Латеральная поверхность больших полушарий головного мозга: 1 — лобная доля; 2 — передняя центральная (предцентральная) изви­лина; 3 — центральная (роландова) борозда; 4 — задняя центральная (постцентральная) извилина; 5 — теменная доля; 6 — затылочная доля; 7 — мозжечок (латеральная поверхность полушария мозжечка); 8 — ви­сочная доля; 9 — латеральная (сильвиева) борозда

Поверхность головного мозга имеет серый цвет. Это так назы­ваемая кора большого мозга — конечный мозг. Кора большого мозга состоит из нескольких слоев нервных клеток. В каждом слое располагается несколько тысяч нервных клеток. Складчатость коры с образованием борозд и извилин появляется с 20-й недели внут­риутробного развития. Извилины возникают вследствие увеличе­ния числа клеток и образования из них колонок.

Если рассечь мозг по всей межполушарной щели, перерезав мозолистое тело, то можно видеть строение мозга с медиальной стороны. Вверху мозолистого тела проходит опоясывающая изви­лина. Под мозолистым телом находится III желудочек, в стенке

Дата добавления: 2014-11-20