Генетическая токсикология. Лекция 1. Задание 1 Генетическая токсикология изучает то, как химические или физические агенты воздействуют на сложные процессы наследственности. Генотоксичные химические вещества - это соединения, способные изменить наследственный материал живых клеток. Задачи генетической токсикологии: 1. Выявление генетически активных агентов среди факторов окружающей среды. 2. Описание фенотипических последствий действия этих факторов. 3. Генетический скрининг и мониторинг. 4. Разработка путей снижения негативного влияния генетически активных веществ на организм, т.е. разработка мер генетической безопасности. 5. Формирование представлений о необходимости учета информации в области токсикогенетики в экологическом аудите. 6. Выявление социальных последствий действия генетически активных агентов. Методы: 1. Методы определения генотоксичности в половых клетках как таковых: 1. Трансгенные модели животных 2. ESTER-тест 3. Тест на хромосомные аберрации в сперматогониальных клетках млекопитающих 4. FISH-анализ 5. Метод комет 6. Химически модифицированная ДНК 2. Методы определения мутации у потомков 1. ESTER-тест 2. Тест на доминантные летали 3. Тест на мутации в специфических локусах у мышей 4. Анализ наследуемых транскрипций у мышей Методы делятся на: 1. Классические (гибридологический анализ) 2. Современные (цитогенетические, молекулярные, секвенирование) 1 Сопряженные науки: 1. генетика 2. токсикология 3. экология 4. биология 5. химия 6. зоология 7. ботаника Значение: В настоящее время исследования последствий действия генетически активных агентов должно лежать в основе планирования всех социальных, экономических, медико-биологических мероприятий по оптимизации взаимодействия человека и природы, так как в результате действия генетически активных агентов может измениться самое драгоценное, что создано в процессе эволюции живой природы – генетическая программа человека. ГАА классифицируются: 1. По происхождению: антропогенные и естественные. 2. По природе: химические, физические, биологические. По механизму действия и последствия 1. мутагены (мутагенез, мутанты); 2. канцерогены (концерогенез, опухоль); 3. тератогены (тератогенез, урод); 4. рекомбиногены (рекомбинанты). Нарушающие: 1. реализацию генетической информации 2. естественное воспроизведение 3. регуляцию генной активности 2 Задание 2. Рис.1 Виды изменчивости Комбинативная изменчивость – наследственная генотипическая изменчивость, в основе которой лежат комбинации наследственного материала в процессе полового размножения организмов. Механизмы ее возникновения: 1) независимое расхождение хромосом в мейозе; 2) кроссинговер 3) случайное сочетание гамет при оплодотворении. Принцип классификаций мутаций: 1. по фенотипу проявления (Поскольку гены определяют последовательную цепь процессов при развитии организма, т.е. морфологическую, физиологическую и биохимическую дифференциацию тканей и составляющих их клеток, то классификация мутаций по их действию полезна при изучении закономерностей осуществления наследственности в ходе индивидуального развития организма.) 2. по происхождению (спонтанные, индуцированные); 3. по месту возникновения и характеру наследования (рис.2). 3 Рис.2 Мутации по месту возникновения и характеру наследования 3. по локализации (рис.3) Рис.3 Мутации по локации 5. по проявлению гетерозиготе: доминантные и рецессивные 6. по уклонению от дикого типа: 1. Прямые 2. Реверсии: супрессии и обратные мутации 7. по изменению в геноме (рис.4) Рис.4 Мутации по изменению в геноме 4 Рис.5 Виды геномных мутаций Рис.6 Генные мутации Рис.7. Хромосомные мутации Фенотипические последствия геномных мутаций. 1. Трисомия по 21-й хромосоме (болезнь Дауна) – в кариотипе у больных не две, а три 21х хромосомы – это самая распространенная аномалия, частота рождения составляет 1:500, зависит от возраста матери и резко возрастает после 35 лет. До 40 % детей с такой болезнью рождаются у возрастных матерей. 5 Фенотипические последствия генных мутаций. 1. Прогерия считается одним из самых редких генетических дефектов. Проявляется данная мутация в преждевременном старении организма. Большая часть больных погибает, не достигнув тринадцатилетнего возраста, и немногим удается сохранить жизнь до двадцати лет. Данная болезнь развивает инсульты и болезни сердца, и именно поэтому, чаще всего, причиной смерти является сердечный приступ или инсульт. 2. Синдром на Юнера Тана (СЮТ). Данный синдром специфичен тем, что подверженные ему передвигаются на четвереньках. Обычно люди СЮТ используют самую простую, примитивную речь и страдают врожденной мозговой недостаточностью. Фенотипические последствия хромосомных мутаций. 1. Делеция в 5-й хромосоме вызывает синдром кошачьего крика, у новорожденных больных отмечается нарушение строения гортани, мяукающий тембр голоса, слабоумие, отсталость психомоторики, такие больные редко доживают до зрелого возраста; 2. Делеция в 3-й хромосоме, как правило, приводит к прерыванию беременности, при рождении дети не способны сидеть и есть твердую пищу. 6
