У результаті мутацій виникають різні спадкові аномалії На

У результаті мутацій виникають різні спадкові аномалії. На теперішній час у людини відомо більше 2500 спадкових аномалій. У сільськогосподарських тварин виявлено лише декілька десятків. Але не дивлячись на це вони приносять збитки тваринництву. Тому виникла необхідність їх вивчення і профілактики.

Генетичні аномалії тварин і людини та їх профілактика

План: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Ветеринарна патогенетика як наука. Генетичні аномалії тварин та людини. Спадкові хвороби тварин та їх успадкування. Летальні гени та їх практичне використання у тваринництві. Спадкові хвороби обміну речовин тварин та людини. Клініко генеалогічний метод дослідження. Хромосомні хвороби тварин і людини. Аномалії тварин та людини, зумовлені геномними мутаціями. Аномалії тварин і людини, обумовлені мозаїцизмом. Аномальний гермафродитизм тварин і людини. Поширення генетичних аномалій у популяціях свійських тварин та їх профілактика.

1. Ветеринарна патогенетика як наука. Із давніх часів люди звертали увагу на появу потвор (виродків) як серед тварин, так і серед людей. Пояснення виникнення потвор довгий час зводилось до дії надлюдської сили чаклунів, відьом і бога. Тільки на початку XIX ст. виникла наука про потвор – тератологія. Пізніше завдяки значним успіхам в галузі саме молекулярної і клінічної генетики вдалось довести генетичну зумовленість виникнення потвор і виникла наука патогенетика.

Патогенетика – це наука про гігієну спадковості і генетичну профілактику. Синонімом патогенетики тварин є ветеринарна генетика, ветеринарна патогенетика, спадкова патологія. Синонімом патогенетики тварин є ветеринарна генетика, ветеринарна патогенетика. Патогенетика − наука профілактичного напрямку.

Завданням патогенетики є: n n n запобігання передачі з покоління в покоління генів, що викликають ту або іншу патологію; підбір тварин з відповідними генотипами, які можуть повною мірою проявити свої позитивні якості у конкретних умовах зовнішнього середовища (годівля, утримання тощо); вивчення взаємодії між генотипом і умовами зовнішнього середовища (паратипом) для запобігання захворювань.

Значення патогенетики Знання, набуті при вивченні ветеринарної генетики, необхідні лікарю ветеринарної медицини, щоб: q уміти шляхом поєднання ветеринарних і генетичних методів діагностувати генетичні аномалії і спадкові схильності тварин, оцінити їх значення та визначити шляхи боротьби з ними; q контролювати генетичне благополуччя популяцій домашніх і сільськогосподарських тварин.

2. Аномалії тварин і людини та причини їх виникнення

n n n Виродок, каліка чи потвора − особина, яка має виродливість. Тератологія (від грец. teratos – чудовисько) − наука, яка вивчає виродливості. Тератогени − фактори, які викликають виродливості.

Виродків класифікують за: n n n часом виникнення; за формою; за причиною виникнення.

За часом виникнення виродків поділяють: природжені − виникають у пренатальний (внутрішньоутробний) період розвитку, які бувають: спадкові − зумовлені генетичними факторами, неспадкові − зумовлені факторами середовища (неспадкові виродки, які схожі на спадкові, називають фенокопіями). n неприроджені − виникають у постнатальний (після народження) період розвитку. n

За формою розрізняють виродків: n n з надлишковим утворенням окремих частин тіла; з недостатнім розвитком окремих частин або всього тіла, зупинкою процесу розвитку (наприклад, наносомія (карликовість); дистопії – зміщення закладання окремих органів усередині організму або навіть на поверхню тіла (наприклад ектопія серця й інших внутрішніх органів); атавізм – поява у новонароджених структур, які були у далеких предків відповідного виду тварин (наприклад багатопалість у коней). Крім того, всі виродливості поділяють на дві групи: n поодинокі, що можуть виявлятись у вигляді надлишкового чи недостатнього розвитку або дистопій; n подвійні (множинні), які, в свою чергу, бувають симетричні й асиметричні.

Форми виродків

Залежно від причин, які їх викликають, виродки бувають: n n n спадкові (ендогенні); спадково середовищні (ендогенно екзогенні); середовищні (екзогенні). Встановлення походження виродків залежно від генетичних факторів або факторів навколишнього середовища (паратипічних) має велике значення у подальшому використанні тварин, які дають неповноцінне потомство.

Індивідуальний розвиток організму поділяється на два періоди: пренатальний (внутрішньоутробний) та постнатальний (після народження). У свою чергу, пренатальний період поділяється на: Прогенез – період утворення гамет. Гаметогенез – період злиття гамет і утворення зиготи. Бластогенез – період утворення морули та закладання шарів тіла; Ембріогенез (органогенез) – період утворення осьових органів (первинний органогенез). Плідний (фетальний) період – період вторинного органогенезу.

Відповідно до цієї класифікації періодів пренатального розвитку для назви ати пового розвитку, в результаті якого з’являються виродки, використовують префікс діс : n n n діспрогенез; дісбластогенез; дісембріогенез та ін.

Для назви аномалій, які виникають у результаті атипового розвитку, використовують суфікс –патія: n n n бластопатія; ембріопатія; фетопатія та ін.

Ймовірність утворення виродків внаслідок прогенезу і бластогенезу незначна. Під час прогенезу патологічних гамет утворюється небагато, а утворення зигот пов'язане з селективною здатністю яйцеклітин. Якщо все таки діспрогенез відбувся, то у дісбластогенезі більшість бластопатій підлягає резорбції – розсмоктуванню.

Найвразливішим періодом при дії тератогенних факторів є ембріогенез, коли відбувається утворення основних органів. Якщо дія тератогенних факторів відбувається у першій половині органогенезу, то це призводить до порушень закладання нервової системи з виникненням таких аномалій, як аненцефалія, акранія, геміенцефалія, гемікранія, мозкові грижі, аріненцефалія, анофтальмія, зміщенням серця або інших внутрішніх органів тощо. Якщо дія тератогенних факторів відбувається у другій половині органогенезу, то уражається в основному хрящовий скелет з виникненням каліцтва кінцівок (полі , брахі і синдикалія), злиття хребців (кіфоз, лордоз) тощо.

З цього можна зробити висновок, що виникнення тих або інших патзмін залежить переважно від «ступеня зрілості» плода, а не від характеру дії тератогенного фактора. Водночас генетичні фактори, наприклад летальні гени, у більшості випадків мають свою фазоспецифічність. При цьому особливо виражена суміжна летальність, тобто летальність, яка виникає при переході від одного етапу розвитку організму до іншого.

Всі захворювання тварин і людини в генетиці класифікують залежно від співвідношення генетичних і паратипічних факторів у їх прояві. Вони бувають: n n n спадкові (ендогенні); спадково-середовищні (ендогенно-екзогенні); середовищні (екзогенні).

Спадкові − зумовлені генетичними факторами. Вони виникають у результаті мутацій одного чи декількох генів. Вони бувають: n n умовні − для їх прояву потрібні певні умови середовища (порфирія, серпоподібно клітинна анемія тощо); безумовні − проявляються завжди, а середовище може лише посилити чи послабити їх прояв (гемофілія).

Спадково-середовищні − зумовлені умовами середовища, однак їх прояв залежить і від генотипу особини. Це інфекційні, інвазійні, незаразні хвороби, за винятком тих, які повністю або значною мірою залежать від навколишнього середовища (мастит, туберкульоз, лейкоз, виразка шлунку, хвороби серця та судин тощо). Для хвороб цієї групи характерний слабкий, середній і високий ступінь спадкової обумовленості.

Середовищні хвороби обумовлені виключно факторами середовища. Наприклад, опіки, обмороження, травми, переломи кісток, розрив м'язів, зв'язок, сухожилків, деякі хірургічні хвороби. Але навіть ці хвороби мають спадкову (генетичну) зумовленість. Наприклад, при падінні тварин в ідентичних умовах в одних виникають перело микісток, а в інших вони залишаються цілими. Це, безумовно, є результатом генетичної конституції цих тварин, що виражається у підвищеній міцності скелета.

Нині вважають, що усі біологічні процеси, які протікають в організмі, залежать як від його генотипу так і від умов зовнішнього середовища. Якщо брати середні статистичні дані виникнення хвороб під впливом двох факторів (генетичних і паратипічних) за тривалий період, то виявляється, що їх відсоток однаковий. Проте в кожному конкретному випадку їх поява зумовлюється більшим або меншим впливом генетичних факторів.

Класифікація хвороб на спадкові, спадково середовищні і середовищні певною мірою умовна, оскільки штучно створеними умовами (заміщуюча терапія) можна зберегти здоров'я тварин. Існують і інші класифікації хвороб, але всі вони мають деякі недоліки, тому не можуть бути задовільними і кінцевими.

3. Спадкові хвороби тварин та їх успадкування Спадкові хвороби – це морфофункціональні порушеннями в організмі, які детермінуються генами і передаються з покоління в покоління за певними закономірностями та можуть проявлятися на різних етапах онтогенезу незалежно від умов навколишнього середовища.

Незалежність спадкової хвороби від паратипічних факторів дещо умовна При певних умовах навколишнього середовища вона може і не проявитись у носіїв аномального гена, окрім того, ступінь морфофункціональних порушень в організмі може бути різним. Впливають на прояв спадкових хвороб і інші гени, які входять у генотип. Тому для характеристики взаємодії генів з цілісним генотипом і умовами навколишнього середовища М. В. Тимофєєв Рєсовський ввів поняття експресивності і пенетрантності генів.

Експресивність – це ступінь прояву ознаки, яка детермінується геном. Вона змінюється залежно від генотипу, в який входить ген, та умов зовнішнього середовища і виражається у відсотках – від 100 до 0 %. Наприклад, грижовий отвір при пупковій грижі у свиней варіює за діаметром. Знаючи характер впливу цих факторів на повну реалізацію гена, можна відповідними методами селекції або дією певних умов зменшити, або й повністю ліквідувати шкідливий прояв гена.

Пенетрантність – це частота прояву гена у особин-носіїв. Вона визначається за формулою: де w – пенетрантність, %; N – загальна кількість особин носів гена; n – кількість особин носіїв гена, у яких проявилась аномалія. При повній (100%) пенетрантності ген виявляється у всіх особин носіїв гена, при неповній – лише у частини особин.

Спадкові хвороби можуть контролюватися однією або декількома парами домінантних чи рецесивних генів, локалізованих в різних хромосомах – аутосомах і статевих хромосомах, тому розрізняють такі типи їх успадкування: n n n n аутосомно-рецесивний − аномалія детермінується аутосомним рецесивним геном; аутосомно-домінантний − аномалія детермінується аутосомним домінантним геном; Х-зчеплений (Z–зчеплений) домінантний − аномалія детермінується домінантним геном, зчепленим зі статтю; Х-зчеплений (Z–зчеплений) рецесивний − аномалія детермінується рецесивним геном, зчепленим зі статтю; голандричний − аномалія детермінується галандричним геном; голагенічний − аномалія детермінується голагенічним геном; гомологічний − аномалія детермінується гомологічним геном, локалізованим у гомологічних ділянках Х та Z хромосом; залежний від статі (обмежений статтю) − аномалія може бути детермінована аутосомним як рецесивним так і домінантним геном, але фенотипово проявляється лише у особин певної статі.

Типи аутосомного успадкування Критерії порівняння Тип успадкування Аутосомно-домінантний Локалізація гена Стан гена аутосома домінантний Закони успадкування чоловіча і жіноча Результати прямого і зворотного схрещування Поширеність у популяціях Причини поширеності Ризик підвищення частоти рецесивний Менделя Які статі хворіють Проявляється у генотипі Аутосомно-рецесивний однакові гомозиготному домінантному (АА) гетерозиготному (Аа) гомозиготному рецесивному (аа) низька висока у більшості випадків тварини не залишають нащадків, тобто відбувається елімінація таких генів ген постійно перебуває у прихованому гетерозиготному стані і проявляється у нащадків від гетерозиготних батьків є у популяціях, де спостерігається родинне парування – інбридинг

Типи Х-зчепленого успадкування (характерні для видів тварин, у яких гетерогаметною статтю є чоловіча) Критерії порівняння Х-зчеплений-домінантний Локалізація гена Для кого характерний Х-зчеплений-рецесивний Х хромосома для всіх видів тварин, у яких є гетерогаметна стать Які статі можуть хворіти чоловіча і жіноча Яка стать хворіє частіше чоловіча Сини успадковують від матері Дочки успадковують від батька Результати прямого і зворотного схрещування Стан гена Проявляється у генотипі Поширеність Причини поширеності Ризик підвищення частоти різний домінантний у самок – гомозиготному домінантному (АА), гетерозиготному (Аа); у самців – гемізиготному (АY чи А 0) рецесивний у самок – гомозиготному рецесивному (аа); у самців – гемізиготному (а. Y чи а 0) низька висока у більшості випадків тварини не залишають нащадків, тобто відбувається елімінація таких генів ген постійно перебуває у прихованому гетерозиготному стані і часто проявляється у нащадків у популяціях, де спостерігається родинне парування – інбридинг

Хворий син мати хвора гомо чи гетерозиготна, батько хворий чи здоровий мати хвора або носій аномалії, батько хворий чи здоровий Хвора дочка батько хворий, мати хвора (гомо чи гетерозиготна) чи здорова батько хворий, мати хвора або носій Мати гомозиготна здорова і здоровий батько усі діти здорові Мати гомозиготна хвора і хворий батько усі діти хворі Мати гомозиготна батько – здоровий хвора, всі діти хворі всі сини хворі, всі дочки здорові носії Мати гомозиготна здорова, батько – хворий усі сини здорові, всі дочки хворі всі діти здорові, 50% дочок носії Мати гетерозиготна, батько – хворий 50% синів та всі дочки хворі 50 % синів і дочок хворі, інші 50 % дочок – носії Мати гетерозиготна, а батько – здоровий 50% дочок хворих, 50% синів хворих 50 % синів хворі, всі дочки здорові з яких 50% носії

Типи Z -зчепленого успадкування (характерний для видів тварин, у яких гетерогаметною статтю є жіноча) Критерії порівняння Z -зчеплений-домінантний Локалізація гена Z -зчеплений-рецесивний Z хромосома Для кого характерний для всіх видів тварин, у яких є гетерогаметна стать Які статі можуть хворіти чоловіча і жіноча Яка стать хворіє частіше жіноча Сини успадковують від матері Дочки успадковують від батька Результати прямого схрещування і Стан гена Проявляється у генотипі Поширеність Причини поширеності Ризик підвищення частоти зворотного різний домінантний рецесивний у самців – гомозиготному домінантному (АА) та гетерозиготному (Аа); у самок – гемізиготному (АY чи А 0) у самців – гомозиготному рецесивному (аа); у самок – гемізиготному (а. Y чи а 0) низька висока у більшості випадків тварини не залишають нащадків, тобто відбувається елімінація таких генів ген постійно перебуває у прихованому гетерозиготному стані і часто проявляється у нащадків у популяціях, де спостерігається родинне парування – інбридинг

Хворий син батько хворий гомо чи гетерозиготний, мати хвора батько хворий, або гетерозиготний носій, мати хвора Хвора дочка батько хворий гомо чи гетерозиготний, мати хвора чи здорова батько хворий чи гетерозиготний носій, мати хвора чи здорова Батько гомозиготний здоровий і здорова мати усі діти здорові Батько гомозиготний хворий і хвора мати усі діти хворі Батько гомозиготний хворий, мати – здорова всі діти хворі всі дочки хворі, всі сини здорові носії Батько гомозиготний здоровий, мати – хвора всі сини хворі, всі дочки здорові всі діти здорові, всі сини здорові носії Батько гетерозиготний, мати – хвора всі сини хворі, 50% дочок хворих, 50% синів здорові носії Батько гетерозиготний, а мати – здорова 50% дочок хворих, 50% синів хворих 50% дочок хворих, усі сини здорові, 50% синів здорові носії

Голандричний та голагенічний типи успадкування Критерії порівняння Локалізація гена Голандричний Голагенічний Y хромосоми W хромосоми Поширеність надзвичайно низька Для яких таксонів характерний у яких гетерогаметною є чоловіча стать (ссавці, ракоподібні, черв’яки, комахи ряду двокрилих, більшість амфібій, деякі риби) у яких гетерогаметною є жіноча стать (птахи, плазуни, деякі риби, метелики) Ким передається виключно від батька виключно від матері Кому передається усім синам усім дочкам всі сини хворі – – усі дочки хворі Якщо хворий батько Якщо хвора мати

Універсальним методом вивчення типу успадкування аномалій у тварин та людини з великим інтервалом між поколіннями є генеалогічний, або клініко-генеалогічний метод Він дозволяє виявити успадкування ознак в поколіннях і групах організмів, пов’язаних між собою відповідним ступенем рідні. Цей метод вимагає складання родоводів, тобто відомостей про комплекс ознак предків і нащадків різних поколінь. При складанні родоводів користуються міжнародною системою умовних позначень у людини.

Гомологічний тип успадкування Аномалії, які визначаються цими генами, успадковуються за законами Менделя. n Залежний від статі типи успадкування Аномалії, які визначаються цими генами, успадковуються за законами Менделя, але проявляються у особин певної статі. n

4. Летальні гени та їх практичне використання у тваринництві Гени, які викликають загибель організму до досягнення ним статевої зрілості, називаються летальними. Дія летальних генів може проявлятися на будь якій стадії онтогенезу. Найчастіше дія летальних генів проявляється у ембріональний період або зразу після народження.

Класифікація генів за ступенем їх пенетрантності та експресивності: n Летальні гени – це гени, які викликають n Напівлетальні (сублетальні) гени – це гени, які n Субвітальні гени – це гени, які зумовлюють смертність у 90 100 % (пенетрантність 90 100 %). носіїв генів викликають смертність у 50 90 % носіїв генів. зниження життєздатності на 10 50 % у 1 50 % носіїв.

Летальні гени намагаються елімінувати з популяцій домашніх тварин. Іноді гетерозиготних тварин носіїв летальних генів не вибраковують, тому що вони мають бажану господарсько корисну ознаку.

Використання летальних генів у тваринництві Вид, порода Селективна перевага гетерозигот Результат гомозиготності Альбінізм Рання ембріональна смертність Тип Декстер Бульдогоподібні телята, які абортують Вівці, каракульська Сіре забарвлення Розлад травлення та ювенільна смертність Лисиця, платинова Освітлення пігментації Ембріональна смертність Норка, хеггедальська Освітлення пігментації Ембріональна смертність Кури, нью гемпшир Гіпертрофія м’язів Атрофія м’язів Коні, різні породи Велика рогата худоба

Летальні гени успадковують за типом плейотропії, для якої характерне зрушення типового розщеплення з 3 : 1 до 2 : 1. Успадкування платинового забарвлення у лисиць У лисиць відомий домінантний ген, який у гетерозиготних особин визначає платинове забарвлення хутра. У гомозиготному стані він зумовлює загибель зигот на ранніх етапах ембріонального розвитку. Так, при схрещуванні платинових лисиць між собою 25 % особин, які мають гомозиготний домінантний генотип, гинуть у період ембріонального розвитку:

Щоб уникнути загибелі тварин та отримати платинових схрещують платинових (Аа) зі сріблясто чорними (аа):

Успадкування сірого летального забарвлення у овець P ♀Аа x ♂ Аа сіра F 1 А А а Г сірий а АА Аа 25% сірі 50% сірі аа 25% чорні При схрещуванні сірих каракульських овець між собою 25 % сірих гомозиготних домінантних (АА) ягнят гине протягом 9 місяців через порушення травлення.

Успадкування бульдогоподібності телят P ♀Dd x ♂ Dd Декстер F 1 D D d Г Декстер d DD Dd dd 25% 50% 25% гинуть Декстер Керрі У ірландської великої рогатої худоби Декстер відомий домінантний летальний ген, що зумовлює бульдогоподібність (мопсоподібність) телят, які абортуються. При схрещуванні особин типу Декстер між собою відбувається розщеплення у співвідношенні 1(бульдогоподібні телята, які абортують) : 2(тип Декстер, який характеризується компактним тулубом і короткими ногами) : 1(ти Керрі – звичайна худоба).

5. Спадкові хвороби обміну речовин тварин та людини Спадкові хвороби обміну речовин (молекулярні хвороби, ферментопатії, ензимопатії) − хвороби, які обумовлюють порушення обміну речовин через відсутність певних ферментів.

Фенілкетонурія. В організмі людини амінокислота фенілаланін під дією спеціального ферменту (фенілаланінгідроксилази) перетворюється на тирозин, який є джерелом таких важливих у фізіологічному відношенні речовин, як тироксин, адреналін, меланін тощо. При відсутності даного ферменту блокується перетв рення фенілаланіну на тирозин. У тканинах накопичується велика кількість проміжних продуктів розщеплення, так званих кетокислот (фенілацетат, фенілтруват, фенілактат), які є токсичними продуктами для нервової системи. Це призводить до різного степеня розумової відсталості у дітей. Розроблено метод діагностування цієї хвороби. Цю хворобу виявляють за допомогою реактиву Фелінга, який добавляють у пробірку із свіжою сечею. При наявності там фенілаланіну сеча забарвлюється у синьо зелений колір. Розроблено навіть тест для виявлення гетерозиготних носіїв цієї хвороби. Це навантажувальний метод, пов'язаний із добавкою в корм фенілаланіну (з розрахунку 0, 1 г на 1 кг живої ма си) з наступним визначенням концентрації його в крові. У здорових людей концентрація фенілаланіну за першу годину зростає в 4 5, а в гетерозиготних носіїв – в 10 і більше разів. Гетерозиготні носії фенотипово здорові, але серед них від 10 до 30 % страждають старечою недоумкуватістю. Фенілкетонурія належить до аутосомно-рецесивних захворювань. Нині розроблені ефективні дієти для лікування дітей.

Алькаптонурія Хвороба пов’язана з порушенням окислення гомогентизинової кислоти через нестачу в організмі спеціального ферменту (оксидази гемогентизинової кислоти). Під час цієї хвороби відбувається переродження хрящів, захворювання серця і судин, розвивається атеросклероз. Розроблено метод діагностування цієї хвороби. При добавлянні до сечі хворого лугу вона темнішає, а при добавлянні кислоти або вітаміну С – не темнішає. Алькаптонурія також аутосомно-рецесивна хвороба. Ця хвороба лікується великими дозами вітаміну С.

Альбінізм Зустрічається не тільки в людини, а й у тварин. Ця хвороба зумовлена відсутністю ферменту тирозинази, який перетворює тирозин на меланін. У нормі меланін міститься в меланоцитах. При альбінізмі меланін відсутній у шкірі, волоссі, райдужній оболонці, що спричинює світлобоязнь, зниження гостроти зору, ністагм, глухоту з німотою, епілепсію, а також запалення шкіри при сонячному опромінюванні. Альбінізм буває місцевим і загальним. Місцевий альбінізм уражує частину шкіри, волосся і ніколи не уражує очей. Ця хвороба успадковується за аутосомно-домінантним типом. Загальний альбінізм успадковується за аутосомно-рецесивним типом. Методів лікування не існує.

Альбінізм у людини і тварин

Порфирія Ця хвороба характерна для великої рогатої худоби. Вона виникає внаслідок порушення метаболізму, що призводить до надлишкового утворення червоного пігменту – порфірину і накопичення його в крові, кістках зубах та інших частинах тіла. Порфірин – обов'язковий компонент гемоглобіну. Надлишкове накопичення і виділення його – це наслідок ферментної блокади метаболізму при утворенні гему – небілкової частини гемоглобіну з попередника профобіліногену. Тварин з цією аномалією легко розпізнати за червонувато коричневою сечею і рожевим забарвленням зубів. Вони дуже чутливі до сонячного світла, перебування їх на сонці викликає у них опіки, які перетворюються на глибокі виразки, а після заживання утворюються рубці. Найчастіше виразки локалізуються навколо очей, ніздрів, уздовж спини, де шкіра не захищена волоссям, а також на ділянках шкіри з непігментованим волоссям. Хвороба успадковується за аутосомно-рецесивним типом і є яскравим прикладом спадково середовищних хвороб. Якщо тварину з такою генетичною аномалією не випускати на сонце, хвороба не виявляється. Вона спостерігається у шортгорнів, голштинофризів, ямайської чорної і червоної худоби і навіть у свиней, які успадковують її за домінантним типом.

Надлишкове накопичення філлоеритрину в овець Це різновид порфирії, який зустрічається у саутдаунських овець і відрізняється від порфирії великої рогатої худоби тим, що виявляється у 5 7 тижневому віці, коли ягнята починають поїдати зелений корм на пасовищі. При цьому печінка ягнят не може виділяти філлоеритрин, який утворюється при розщепленні хлорофілу, і під дією сонячного випромінювання на лицьовій частині голови і вухах виникає екзема, а через 2 3 тижні після виникнення перших ознак хвороби настає смерть. Успадковується ця хвороба за аутосомнорецесивним типом.

6. Клініко-генеалогічний метод дослідження Одним із методів вивчення спадкових аномалій у сільськогосподарських тварин є гібридологічний аналіз. Але його можна використати лише для тварин, які швидко розмножуються (птахи, кролі). Для тварин малоплідних і таких, які повільно розмножуються, використовують клініко-генеалогічний метод. Завдяки цьому методу можна встановити спадкову природу аномалії, її тип успадкування, рівень пенентрантності та експресивності генів, наявність їх зчеплення, розшифрувати механізм взаємодії генів, вивчити інтенсивність мутаційного процесу тощо. Технічно клініко-генеалогічний метод складається з двох етапів: складання родоводу та його генетичного аналізу.

Перший етап: складання родову При складанні родоводу користуються міжнародною системою умовних позначень у людини. Жіночу стать позначають кружечком, чоловічу – квадратом. При складанні схем схрещувань, як правило, ліворуч розміщують чоловічу особину, праворуч – жіночу. Покоління нумерують римськими цифрами (І, ІІІ і т. д. ). У кожному поколінні нащадків нумерують арабськими цифрами зліва направо. Особини з аномаліями позначаються зафарбованими символами. Тварина, успадкування аномалії у якої ми хочемо прослідкувати, називається пробандом. Дітей однієї батьківської пари (рідних братів та сестер) називають сибсами.

Умовні позначення, які застосовуються при складанні родоводу

Другий етап: генетичний аналіз Після складення родоводу проводять його генетичний аналіз. Якщо у родоводі зустрічається одна і та ж аномалія у декількох особин у різних поколіннях, то можна зробити висновок про те, що вона має спадковий характер. Тип її успадкування можна встановити, знаючи особливості успадкування генів та типи родоводів.

7. Хромосомні хвороби тварин і людини Хромосомні хвороби обумовлені хромосомними мутаціями. Хромосомні мутації (аберації) − зміна двох або декількох генів, що призводить до зміни форми хромосом. Всі без винятку хромосомні аберації утруднюють кон'югацію не зовсім гомологічних хромосом, а це призводить до зниження інтенсивності мейозу і кількості гамет, тобто до зменшення плодючості.

Хромосомні хвороби тварин і людини Назва Причина Симптоми Транслокації Робертсона (ВРХ і ДРХ, собаки і миші) Злиття двох акроцентричних хро мосоми в одну метацентричну, як наслідок 59 хромосом замість 60. У ВРХ − порушення плодючості і лейкоз; у кіз – інтерсексуальність; у овець – гіпоплазія гонад і стерильність; У собак – хондродистрофія, розщеплення верхньої губи і вади серця; у мишей – множинні аномалії. Інтерхромосомна транслокація 1/29 у ВРХ Вклинення фрагменту однієї хромосоми в іншу. Тварини фенотипово нормальні і з нормальною плодючістю. Проте здатність їх нащадків до запліднення низька, а смертність ембріонів на різних стадіях розвитку сягає 4 %. Транслокація 4/14 у свиней Вклинення фрагменту однієї хромосоми в іншу. Зниження здатності до запліднення на 56 % при нормальній якості сперми. Хронічний мієлоз у людини Філадельфійська хромосома, яка утворюється у результаті делеції великої частини 21 хромосоми. Важка форма білокрів’я, яка характеризується невпинним розмноження деяких видів лейкоцитів. Така хромосома може виникати у деяких клітинах дорослого організму.

8. Геномні хвороби людини Геномні хвороби обумовлені геномними (плоїдними) мутаціями. Геномні (плоїдні) мутації − збільшення або зменшенням кількості хромосом у каріотипі організму.

Аутосомні анеуплоїї 1 : 733 Синдром Дауна (трисомія 21) Вади розвитку внутрішніх органів, низький зріст, зменшена голова, обличчя приплюснуте, розкосі очі (епікант), одна складка на лодоні, викривлення мізинця на руці, аномальна відстань мі ж 1 та 2 пальцями на нозі, різна ступінь розумової відсталості (від легкої недоумкуватості до тяжкої форми ідіотизму). Тривалість життя – до 30 ти років.

Каріотип людини із синдромом Дауна (трисомія 21)

Аутосомні анеуплоїї Синдром Патау (трисомія хромосом групи D (13, 14, 15) Вади розвитку внутрішніх органів, «вовча паща» , широко посаджені очі, запале перенісся, деформовані й низько розміщені вушні раковини. Тривалість життя – до 3 місяця.

Каріотип дитини із синдромом Патау

Аутосомні анеуплоїдії Синдром Едвардса (трисомія хромосом групи Е (16, 17, 18) Вади розвитку внутрішніх органів, малий зріст, широкий лоб, недорозвинена нижня щелепа, маленький трикутної форми рот, деформовані вушні раковини і кисті рук, укорочені пальці, рухома шкіра, яка утворює складки. Тривалість життя – до 1 року.

Аутосомні анеуплоїї Інші анеуплоїдні форми аутосомного походження у людини (у групах хромосом А, В, С, О та інших) виявляють серед довільно абортованих плодів. Внаслідок сильного зниження життєздатності вони гинуть ще в період ембріонального розвитку. Відомостей про аутосомних анеуплоїдів у тварин зовсім мало. Мабуть це пояснюється довільно абортованими нежиттєздатними плодами. Аутосомна трисомія описана у 18 чи 19 парі хромосом у великої рогатої худоби, що зумовлює вкорочення кісток верхньої щелепи і вроджену черевну водянку (асцит). Аутосомна трисомія 23 у великої рогатої худоби зумовлює карликовість. При збільшенні кількості довільних абортів на різних стадіях ембріонального розвитку понижується відтворювальна функція тварин, що завдає економічних збитків сільському господарству.

Гоносомні анеуплоїї Синдром Клайнфельтера ХХУ, ХХХХУ) (трисомія Високий зріст, євнухоподібна будова тіла (недорозвинені гонади та вторинні статеві ознаки, безпліддя, порушення психіки, при важких формах – розумова відсталість.

Гоносомні анеуплоїї Синдром Шерешевського-Тернера (моносомія Х 0, або морфологічні зміни в одній зі статевих Х хромосом (делеція, фрагмента ція тощо). Малий зріст, недорозвинені статеві органи та вторинні статеві ознаки. Вушні раковини деформовані, розміщені низько, шия коротка, долоні широкі, зменшений четвертий палець, зменшений і викривлений п'ятий палець, нігті глибоко посаджені, ноги короткі і товсті. Стеноз аорти, легеневої артерії, гіпертонія, підковоподібна нирка тощо. Діти часто народжуються недоношеними.

Гоносомні анеуплоїї Синдром трисомії за Х-хромосомою (трисомія ХХХ, ХХХХХ) Зовні нормальна жінка середнього зросту, але з недорозвиненими внутрішніми статевими органами (іноді мають нормально розвинені статеві органи, тому здатні до дітонародження). Розумова відсталість, іноді шизофренія, депігментовані ділянки шкіри, біле пасмо во лосся, аномалії скелета. Збільшення кількості Х хромосом зумовлює більш тяжкий статевий інфантилізм і глибоку дебільність.

Гоносомні анеуплоїї Синдром полісомії за У-хромосомою (трисомія ХУУ) Можливі два різко протилежні ва ріанти прояву синдрому за фенотипом. 1 варіант: чоловічий склад тіла, гіпогонадизм (зменшення статевих залоз), крипторхізм, розумова відсталість. 2 варіант: чоловічий склад тіла, високорослість, добре розвинута мускулатура, нормальний розвиток статевих залоз і ознак, великі вушні раковини і надбрівні дуги, кращий роз витоклицевого скелета порівняно з мозковим (образ рецидивіста).

9. Аномалії тварин і людини, обумовлені мозаїцизмом Мозаїцизм, або химеризм – явище при якому організм складається з тканин з різними наборами хромосом. Химери можна одержати штучно при пересадженні тканин у тварин і при щепленнях у рослин. Гінадроморфізм − різновидність мозаїцизму за якого організм складаються зі сторін, які належать різним статям (ХХ та ХУ). Причини виникнення гінадроморфів: n соматична геномна мутація – втрата статевої хромосоми в одному з перших двох бластомерів зиготи; n утворення в яйцеклі тині двох ядер та запліднення їх різними сперматозоїдами (X і У) і по дальший розвиток нащадка із двоядерної зиготи.

Гінандроморф дрозофіли: А – зовнішній вигляд особи; Б – схема розвитку гінандроморфа (1 – зигота; 2 – два перших бластомери; 3 – гінандроморф (втрата в одному з бластомерів Х хромосоми, що несе домінантну алель червоного забарвлення очей w+) Втрата Х хромосоми в особини, гетерозиготної за локусом «уайт» , призводить до того, що на жіночій половині тіла око має червоне забарвлення, а на чоловічій, де немає другої Х хромосоми з алеллю червонооколсті – біле. n n Види гінадроморфізму: передньозадній; лате ральний; мозаїчний.

Поширеність мозаїцизму серед домашніх тварин: Відомі мозаїки типу: ХХ/ХУ − у коней, овець і свиней; ХХУ/ХХХУ − у свиней; ХХ/ХХХХ і ХХУ/ХХ/ХУ – у великої рогатої худоби; ХХ/ХУ/ХО – у кіз.

Фримартинізм (виявлений у телиць великої рогатої худоби) − мозаїцизм (суміш клітин з набором XX- і ХУ-хромосом) лейкоцитів, клітин кісткового мозку і фібробластів у телиць, які розвивалися у парі з бичком. Причина фримартинізму: обмін стовбурними клітинами крізь анастомози кровоносних судин плаценти при багатоплідній вагітності.

Симптоми фримартинізму: У телиць (яких називають фримартинками), що народились у парі з бичком, недорозвинені статеві органи (недорозвинені яєчники, їх переродження у сім'яники та опускання у рудиментарну мошонку, яка розміщується за вим'ям, статеві губи сильно розвернуті, піхва коротка (4 5 см замість 12 15 см у 15 денної нормальної телиці) або зовсім атрофована). Бички, як правило, народжуються у таких випадках без порушень розвитку статевої системи. Хоча зафіксовані випадки народження бичків у парі з теличками, у яких при 40 % й мозаїчності клітин відмічались менша густина сперми, високий відсоток мертвих сперматозоїдів, понижений рівень тестостерону і, як результат, зниження запліднюючої здатності сперми. При більш високому рівні химеризму у бичків спостерігались різко виражені аномалії – крипторхізм та вкорочення пеніса.

10. Аномальний гермафродитизм тварин і людини Гермафродитизм – наявність в одному організмі чоловічих і жіночих статевих органів (один сім'яник і один яєчник, наявність чоловічих і жіночих недорозвинених зовнішніх статевих органів, присутність у паренхімі сім'яника паренхіми яєчника і, навпаки). Види гермафродитизму: n природний (у безхребетних); n аномальний − у людей і вищих тварин (частота виникнення гермафродитів у домашніх тварин, найбільша у свиней і кіз – до 1, 5 %).

Причина виникнення гермафродитизму: з міна активності гормональної секреції. Гени чоловічої статі знаходяться в У хромосомі, а гени жіночої статі – в Х хромосомі. Однак, в невеликій кількості гени чоловічої статі є в Х хромосомі і навіть в аутосомах, водночас гени жіночої статі є в чоловіків. У нормі диференціація статі у людини зумовлюється статевими гормонами ендокринних залоз і зародкової гонади. Рівень гормональної секреції контролюється балансом генів. Переважання генів чоловічої статі призводить до підвищення секре ції чоловічих статевих гормонів – андрогенів і формування чоловічої статі, а переважання генів жіночої статі – до підвищення секреції жіночих статевих гормонів – естрогенів і формування жіночої статі. Однак трапляються випадки, коли під час ембріонального розвитку у зародковій гонаді з генотипом XX або XУ починає посилено діяти відповідна меншість генів чоловічої або жіночої статі, тобто відбувається зміна активності гормональної секреції. Це і призводить до розвитку гермафродитних форм.

11. Поширення генетичних аномалій у популяціях свійських тварин та їх профілактика Будь яка популяція тварин насичена шкідливими генами, які виникають у результаті мутацій. У природних популяціях природний добір елімінує небажані алелі. У штучних популяціях (стадах) дія природного добору дуже слабка, і їх генетична структура підтримується штучним добором, який проводить людина. Наслідком такого добору може бути поширення спадкових аномалій у стадах тварин. Людина майже не в змозі зупинити масштаби мутагенезу, а також лікувати спадкові хвороби. Тому єдиним способом боротьби з такими хворобами є профілактика їх поширення.

Поширення генетичних аномалій у популяціях Генетичні аномалії – результат мутацій, частота яких у сільськогосподарських тварин мало вивчена, але, очевидно, її можна співставити з такою у людини. Частота мутацій для більшості генів людини у середньому становить 1 х10 -5– 1 х10 -6 за покоління. Частота появи особин зі спадковими хворобами на 1000 новонароджених становить: n аутосомно домінантних − 7; n аутосомно рецесивних – 2; n зчеплених з Х хромосомою рецесивних хвороб – 0, 4.

Генетичний вантаж – це наявність у популяції рецесивних мутацій, які при переході у гомозиготний стан зумовлюють загибель особин чи зниження їх життєздатності. Розрізняють такі типи генетичного вантажу: n мутаційний − виникає у результаті появи повторних шкідливих мутацій; n n перехідний (субституційний) − виникає у тих випадках, коли алель, яка забезпечувала адаптивну норму, у змінених умовах середовища стає негативною (забарвлення хутра у зайця біляка); збалансований (сегрегаційний) − виникає у результаті того, що пристосованість гетерозигот вища, ніж гомозигот (серпоподібноклітинна анемія).

Генетичний вантаж можна виявити на всіх етапах онтогенезу шляхом обліку: n n загибелі ембріонів; аномалій у новонароджених; співвідношення статей; прояву аномалій у постембріональний період розвитку.

Генетичний моніторинг − спостереження за динамікою генетичної структури популяції. (запропонував Н. П. Дубінін) Мутації Частота новонароджених зі спадковими дефектами 1956 1962 1966 1974 1977 1980 Аутосомно домінантні – 0, 95 0, 08 0, 96 Аутосомно рецесивні – 0, 21 0, 10 Зчеплені зі статтю – 0, 04 Хромосомні – 0, 42 0, 20 0, 40 Полігенні порушення – 4, 00 9, 01 4, 0 5, 62 9, 44 10, 51 Всього За 24 роки серед європейського населення частота новонароджених із спадковими аномаліями збільшилась з 4 до 10, 5%.

Причина зростання частоти вроджених аномалій: У людини: збільшення тиску мутагенів середовища. У популяціях свійських тварин: n збільшення тиску мутагенів середовища; n міграції, або імпорт плідників (бичок Галлюс М 77, який імпортований у 1890 році із Східної Фрисландії у Швецію, через своїх синів призвів до поширення рецесивної аномалії вродженої відсутності кінцівок; бичок Принц Адольф, який імпортований в 1902 році із Фрисландії, став джерелом поширення вродженого гіпотрихозу (безшерстості); імпорт голландських кнурів сприяв збільшенню частоти інтерсексуальності у німецьких ландрасів).

Значення генетичного моніторингу: Немає популяцій і особин повністю вільних від генетичного вантажу, тому необхідно знати його величину і динаміку, щоб звести його до мінімуму.

Значення генетичної профілактики: дозволяє значно знизити частоту небажаний алелей у популяціях тварин і контролювати їх на низькому рівні. Будь яка популяція тварин насичена шкідливими генами, які виникають у результаті мутацій. У природних популяціях природний добір елімінує небажані алелі. У штучних популяціях (стадах) дія природного добору дуже слабка, і їх генетична структура підтримується штучним добором, який проводить людина. Наслідком такого добору може бути поширення спадкових аномалій у стадах тварин. Людина майже не в змозі зупинити масштаби мутагенезу, а також лікувати спадкові хвороби. Тому єдиним способом боротьби з такими хворобами є профілактика їх поширення. Однак повністю їх елімінувати у популяціях тварин неможливо. Це пов’язано з постійним виникненням мутацій, ускладненим виявленням гетерозиготних носіїв, особливо коли частота алелей у популяції дуже низька, а також у деяких випадках селективної переваги гетерозигот.

Генетична профілактика включає такі етапи: I. I. діагностика спадкових аномалій; виявлення та вибракування гетерозиготних носіїв аномалій; здійснення селекційних заходів.

І) Діагностика спадкових аномалій включає: n n • • виявлення і опис аномалії: лікарі ветеринарної медицини клінічно дослідують всіх новонароджених, мертвонароджених і абортованих плодів та роблять опис всіх дефектів. доказ генетичної обумовленості аномалії, для чого : з’ясовують, чи хворіла мати у період вагітності і чим; з’ясовують склад кормових раціонів і наявність кор мових отруєнь вагітних матерів; враховують всі фізичні фактори, які могли спричинити появу фенокопії; порівнюють опис даних аномалії з описаними у літературі; з’ясовують характер схрещування (інбридинг, аутбридинг тощо); з’ясовують, чи були серед потомків батьків нащадка такі аномалії раніше; з’ясовують за родоводом, чи були випадки народження виродків у предків батька і матері нащадка; з’ясовують генотипи батьків, проводячи аналізуюче схрещуван ня.

У ході діагностики використовують генетичні методи, які дозволять довести генетичну обумовленість аномалій: n генеалогічний − не завжди доводить характер успадкування ознаки, але є індикатором її спадкової обумовленості. n цитогенетичний (зокрема каріологічий аналіз) − дозволяє виявити численні порушення каріотипу у аномальних особин та їх батьків; n біохімічний − дозволяє виявити спадкові хвороби обміну речовин; n імуногенетичний − дозволяє виявити імунодефіцити та антигенну несумісність матері та плоду; n метод зчеплених генів − застосовують для виявлення хвороб, гени яких зчеплені з генетичними маркерами, такими, як групи крові і типи білків (у людини, наприклад, за допомогою цього методу можна діагностувати носіїв гемофілії).

ІІ) Виявлення та вибракування носіїв аномалій. Гомозиготних домінантних та рецесивних носіїв легко виявити, бо вони маючи морфологічні, фізіологічні та біохімічні вади і, як правило, гинуть, не даючи нащадків. Тому людина спеціально вибраковує таких носіїв лише тоді, коли вони відносно життєздатні і можуть дати нащадків. Для виявлення гетерозиготних носіїв використовують різні варіанти схрещування плідників: n з аномальними самками (якщо аномалія дозволяє дожити до репродуктивного віку); n з гетерозиготними самками; n з дочками плідників, які були гетерозиготні; n із самками з цієї ж популяції.

ІІІ) Здійснення селекційних заходів. Лікар ветеринарної медицини зроблений опис аномалії реєструє у журналі та передає селекціонеру. Селекціонер відмічає дефект у закодованому вигляді у племінних картках і генеалогічних схемах родин та надсилає відомості на племпідприємство, у якого придбана тварина, від якої отримали аномального нащадка. На племпідприємстві вводять дані про аномалію в каталоги плідників і державні племінні книги та роблять висновок про можливість їх використання для розведення.