Нунен–подобный фенотип в сочетании с пороками развития: правосторонней грыжей Бохдалека и аплазией левой почки у взрослого пациента | Цветкова О.А., Абдуллаева Г.Б., Короткова А.А.
Нунен–синдром является относительно распространенным врожденным пороком, включающим характерные черепно–лицевые аномалии, небольшой рост (50–60%) и пороки сердца, чаще всего встречаются легочный стеноз (50–62%) и гипертрофическая кардиомиопатия (10–20%), наиболее полно описанный Жаклин Нунен в 1963 году.
Наследование синдрома происходит по аутосомно–доминатному типу, однако в 60% случаев носит спорадический характер [1]. Заболеваемость данной патологией составляет около 1 случая на 1000–4000 новорожденных. До настоящего времени точно не определен генетический дефект, приводящий к возникновению данной патологии; в 1994 году была установлена связь Нунен–синдрома с мутацией в 5 сМ регионе 12q24 хромосомы [2]; в 2001 году были обнаружены мутации в гене PTPN11 у большего числа пациентов с данной патологией [3].
Клиника синдрома весьма разнообразна, патология называется также Тернеровский фенотип с нормальным генотипом, отмечая большое сходство клинической картины данных заболеваний. У пациентов с Нунен–синдромом можно наблюдать черепно–лицевой дизморфизм [4,5], низкорослость [5,6], кардиальную патологию [5,7–9], деформации грудной клетки [5,7], крипторхизм [10,11], патологию мочевыводящей системы [5,12], а также других органов [13].
В клинику поступила пациентка 44 лет с жалобами на регулярный, непродуктивный кашель в основном в утренние часы, усиливающийся при физической нагрузке, после длительного разговора; одышку при физической нагрузке (подъем на 3–й этаж в быстром темпе) и подъемах артериального давления; затруднение дыхания, возникающее в сырую погоду; умеренную слабость. Главным образом пациентку беспокоил кашель, что и послужило поводом для обращения в нашу клинику.
При объективном обследовании. Общее состояние пациентки относительно удовлетворительное. Гиперстенического телосложения. Повышенного питания, рост – 156–157 м, вес – 73 кг, ИМТ = 29,8 кг/м2. Выделяется короткая, широкая шея, шейный птеригиум; лицевой дизморфизм – антимонголоидный разрез глаз, микрогения; низкий рост волос на шее. Кожные покровы чистые, обычной окраски и влажности, на коже спины, груди единичные лентиго. Дыхание через нос затруднено, одышки в покое нет. Выявлено отставание правой половины грудной клетки при дыхании. Перкуторный звук слева легочный, справа резкое притупление. Аускультативно дыхание слева везикулярное, резко ослаблено над правой половиной грудной клетки. Над правой половиной грудной клетки выслушиваются перистальтические шумы. Тоны сердца звучные, ритмичные, шумы не выслушиваются. ЧСС = 74 уд. в мин., АД 125/90 мм рт.ст. Живот пальпаторно мягкий, безболезненный. Нижний край печени у реберной дуги. Дизурии нет. Поколачивание по поясничной области безболезненно.
Из анамнеза заболевания. Следует отметить, что с того времени, как больная себя помнит, у нее была одышка при физической нагрузке, повышенная утомляемость; она отставала в физическом развитии от сверстников (малая прибавка в весе, росте). По этому поводу в возрасте 4 лет обследовалась в Институте им. А.В. Вишневского, где по данным аускультативным особенностям был диагностирован порок сердца (со слов пациентки дефект межжелудочковой перегородки), не требующий хирургического вмешательства. Но вышеуказанные жалобы не ограничивали физическую активность больной. Во время 1–й беременности (21 год) у пациентки несколько усилилась одышка, которая также не ограничивала повседневную активность больной. Беременность протекала без особенностей, закончилась самостоятельными родами. На протяжении последующих 17 лет жалобы не прогрессировали.
В 2004 году на профилактическом осмотре у больной было выявлено узловое образование щитовидной железы, выполнено хирургическое вмешательство под общим наркозом с использованием искусственной вентиляции легких.
Рентгенография легких в предоперационный период не выполнялась. После операции пациентка отметила ухудшение самочувствия, а именно: усиление одышки, появился сухой кашель по утрам, при физической нагрузке, а также при длительном разговоре; эпизоды затрудненного дыхания. Впервые стала отмечать повышение АД до 160/100 мм рт.ст. (следует отметить, что до этого периода у пациентки была склонность к гипотонии). В дальнейшем колебания цифр артериального давления нарастали (максимальный подъем до 200/120 мм рт.ст.). Одышка медленно прогрессировала, однако затруднений в повседневной активности не было (пациентка занимается танцами, аквааэробикой, фитнесом). 
1).Пациентке назначена терапия гидрохлоротиазидом 10/12,5 мг, на фоне приема которого АД контролировалось на уровне 120–140/80–90 мм рт.ст.
В этом же году у пациентки после обильного обеда появились боли в правом боку спастического характера, повышение температуры тела до 37°С. Учитывая самостоятельное отхождение камней в анамнезе, аплазию левой почки, бригадой скорой медицинской помощи пациентка была госпитализирована в 31–ю ГКБ. При обследовании, на рентгенографии органов грудной клетки были выявлены признаки правостороннего гидроторакса, что было расценено, как плеврит. Неэффективность бактериальной терапии, отсутствие жидкости при ультразвуковом обследовании правого гемиторакса потребовало выполнения компьютерного исследования органов грудной полости, при котором были выявлены задне–латеральная диафрагмальная грыжа, дислокация органов брюшной полости в правый гемиторакс, компрессия правого легкого, гиповентилляция верхних и средних отделов правого и левого легких.
Смещение средостения (рис. 2). Из анамнеза жизни. Вредные привычки, профессиональные вредности отрицает. Аллергических реакций не было. Пациентке в возрасте 24 лет выполнялась аппендэктомия (без осложнений).
Из гинекологического анамнеза: беременностей 3 (1–я в 21 год, закончилась самостоятельными родами; родился крупный мальчик (более 4 кг, со слов больной), в новорожденном периоде был выявлен пилоростеноз, проведено хирургическое лечение; 2–я в 25 лет – выкидыш вследствие механической травмы; 3–я в 43 года, аборт). Продолжается репродуктивный период. Гинекологических заболеваний и операций не было, осмотр у гинеколога регулярный.
Со слов матери больной, сложностей с зачатием не было; первая беременность протекала нормально, роды без осложнений. Ни у кого в семье не выявляли аномалии внутренних органов, одышки не было.
Рост ближайших родственников около 163–170 см. У пациентки есть младшая сестра, проблем со здоровьем не имеет. Обследование в клинике. Проведенное обследование выявило повышение уровня триглицеридов и липопротеинов очень низкой плотности, все остальные показатели лабораторных анализов оставались в пределах нормы.
На электрокардиограмме: ритм синусовый, правильный с ЧCC 68–69 уд./мин. Полугоризонтальное положение электрической оси сердца. Умеренное нарушение процессов реполяризации по задне–диафрагмальной стенке левого желудочка в виде слабоотрицательного зубца Т в III отведении, изоэлектрического зубца Т в аVF, слабоположительного зубца Т во II отведении.
Значимые изменения обнаружены при исследовании функции внешнего дыхания – жизненная емкость легких резко снижена (33%), объем форсированного выхода (ОФВ1) 26%, резко выражена генерализованная бронхиальная обструкция (МОС 25 – 19%, МОС 50 – 13%, МОС 75 – 12%). Реакция на фенотерол положительная (прирост 140 мл).
При рентгенографии были выявлены также признаки правостороннего гидроторакса (затемнение до уровня 3 ребра). Выполнена компьютерная томография, при которой выявлена грыжа правого купола диафрагмы, грыжевые ворота размером около 35х37 мм, грыжевое содержимое представлено в основном жировой тканью, но также определяются петли тонкой кишки, толстой кишки (восходящая, поперечно–ободочная, нисходящая кишки), брыжейка тонкой и толстой кишки. Средостение смещено влево. Правое легкое значительно уменьшено в размере, компремировано, определяются множественные участки повышения плотности по типу «матового стекла» (рис. 3). Бронхи правого легкого проходимы. В левом легком определяются множественные участки «мозаичной перфузии». Паренхиматозные органы брюшной полости без патологии. В проекции левой почки определяется образование неправильной формы неоднородной структуры (с участком жидкостной плотности и мягкотканным компонентом) размером 26х16х40 мм (рис.
4). Левая почечная артерия отсутствует. В синусе почки определяется киста размером 17х11 мм. Конкременты не выявлены. Выявлена пупочная грыжа с грыжевыми воротами 7 мм, в грыжевых воротах – жировая клетчатка.При ЭхоКГ в левом желудочке определена дополнительная хорда, которая крепится к межжелудочковой перегородке (МЖП) на границе СР/3 и В/3; уплотнение створок аортального клапана, регургитация 1–й степени на клапане легочной артерии. При УЗИ малого таза патологии выявлено не было. Для оценки проходимости бронхиального дерева проведена фибробронхоскопия – выявлены признаки хронического бронхита.
Учитывая морфологические особенности пациентки, был заподозрен мозаичный вариант синдрома Шерешевского–Тернера, однако при цитогенетическом исследовании патологии кариотипа выявлено не было.
5). Ателектаз правого легкого. Аплазия левой почки. Дистопия правой почки. Дополнительная хорда левого желудочка. Хронический обструктивный бронхит в фазе обострения. Вентиляционные нарушения по смешанному типу. Артериальная гипертензия 3 степени, 2 стадия, риск 3. Атеросклероз аорты. Дислипидемия III типа. Почечно–каменная болезнь, самостоятельное отхождение конкрементов. Синусная киста правой почки. Пупочная грыжа. Состояние после резекции правой доли щитовидной железы в 2004 г., эутиреоз. Миопия средней степени.Обсуждение
В описанном нами случае Нунен–синдром был диагностирован на основании характерных фенотипических особенностей (низкорослость, черепно–лицевой мозморфизм, шейный птеригиум, лентиго), аномалии мочевыводящей системы. В мировой литературе описано небольшое число случаев пациентов с нунен–подобным фенотипом, сочетающимся с врожденной диафрагмальной грыжей. В данном описании представлен спорадический случай как Нунен–синдрома, так и диафрагмальной грыжи, что является очень интересным для дальнейшего изучения.
Литература
1. Shaw A C, Kalidas K, Crosby A H, Jeffery S, and Patton M A. The natural history of Noonan syndrome: a long–term follow–up study; Arch Dis Child. 2007 February; 92(2): 128–132
2. Jamieson C R, van der Burgt I, Brady A F. et al. Mapping a gene for Noonan syndrome to the long arm of chromosome 12. Nat Genet 1994. 8357–360
3. Tartaglia M, Mehler E L, Goldberg R. et al Mutations in PTPN11, encoding the protein tyrosine phosphatase SHP 2, cause Noonan syndrome. Nat Genet 2001. 29465–468
4. Allanson JE, Hall JG, Hughes HE, Preus M, Witt RD. Noonan syndrome: the changing phenotype. Am J Med Genet. 1985;21:507–514
5. Sharland M, Burch M, McKenna WM, Patton MA. A clinical study of Noonan syndrome. Arch Dis Child. 1992;67:178–183
6. Ranke MB, Heidemann P, Knupfer C, Enders H, Schmaltz AA, Bierich JR. Noonan syndrome: growth and clinical manifestations in 144 cases.
Eur J Pediatr. 1988;148:220–227
7. Allanson JE. Noonan syndrome. J Med Genet. 1987;24:9–13
8. Pernot C, Marcon F, Worms AM, Cloez JL, Gilgenkrantz S, Marios L. La dysplasie cardio–vasculaire du syndrome de Noonan. Arch Mal Coeur. 1987;80:434–443
9. Lin AE. Noonan syndrome. J Med Genet. 1988;25:64–65
10. Theintz G, Savage MO. Growth and pubertal development in five boys with Noonan’s syndrome. Arch Dis Child. 1982;57:13–17
11. Elsawi MM, Pryor JP, Klufio G, Barnes C, Patton MA. Genital tract function in men with Noonan syndrome. J Med Genet. 1994;31:468–470
12. Sommerschild HC, Soerland SJ. Urinary tract malformations in Noonan syndrome. Z Kinderchir. 1974;14:422–425
13. Ineke van der Burgt Orphanet. Noonan syndrome; J Rare Dis. 2007; 2: 4
Гетерогенность фенотипов ожирения в отношении сердечно-сосудистого риска | Дружилов
1. World Health Organization. Obesity and overweight fact sheet.
World Health Organization website. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/en (15 July 2016).
2. The GBD 2015 Obesity Collaborators. Health Effects of Overweight and Obesity in 195 Countries over 25 Years. N Engl J Med. 2017;377:13-27. doi:10.1056/NEJMoa1614362.
3. Шляхто Е. В., Недогода С. В., Конради А. О. и др. Концепция новых национальных клинических рекомендаций по ожирению. Российский кардиологический журнал. 2016;4:7- 13. doi:10.15829/1560-4071-2016-4-7-13
4. Ortega F, Lavie C, Blair S. Obesity and Cardiovascular Disease. Circ Res. 2016;118:1752-70. doi:10.1161/CIRCRESAHA.115.306883.
5. Phillips C. Metabolically healthy obesity: definitions, determinants and clinical implications. Rev Endocr Metab Disord. 2013;14:219-27. doi:10.1007/s11154-013-9252-x.
6. Samocha-Bonet D, Dixit V, Kahn C, et al. Metabolically healthy and unhealthy obese: the 2013 Stock Conference report. Obes Rev. 2014;15(9):697-708. doi:10.1111/obr.12199.
7. Velho S, Paccaud F, Waeber G, et al.
Metabolically healthy obesity: different prevalences using different criteria. Eur J Clin Nutr. 2010;64(10):1043-51. doi:10.1038/ejcn.2010.114.
8. Hinnouho G, Czernichow S, Dugravot A, et al. Metabolically healthy obesity and the risk of cardiovascular disease and type 2 diabetes: the Whitehall II cohort study. Eur Heart J. 2015;36(9):551-9. doi:10.1093/eurheartj/ehu123.
9. Eckel N, Meidtner K, Kalle-Uhlmann T, et al. Metabolically healthy obesity and cardiovascular events: a systematic review and meta-analysis. Eur J Prev Cardiol. 2016;23(9):956-66. doi:10.1177/2047487315623884.
10. Garcia-Moll X. Obesity and prognosis: Time to forget about metabolically healthy obesity. Eur Heart J. 2018;39(5):407-9. doi:10.1093/eurheartj/ehx535.
11. Piepoli М, Hoes А, Agewall S, et al. European Guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice (version 2016). Eur Heart J. 2016;37(29):2315-81. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2016.05.037.
12. Романцова Т.
И., Островская Е. В. Метаболически здоровое ожирение: дефиниции, протективные факторы, клиническая значимость. Альманах клинической медицины. 2015;1(1):75-86. doi:10.18786/2072-0505-2015-1-75-86.
13. Kim S, Després J, Koh K. Obesity and cardiovascular disease: friend or foe? Eur Heart J. 2016;37(48):3560-8. doi:10.1093/eurheartj/ehv509.
14. Park J, Kim S, Cho G, et al. Obesity phenotype and cardiovascular changes. J Hypertens. 2011;29(9):1765-72. doi:10.1097/HJH.0b013e32834a50f3.
15. Bobbioni-Harsch E, Pataky Z, Makoundou V, et al. From metabolic normality to cardiometabolic risk factors in subjects with obesity. Obesity (Silver Spring). 2012;20(10):2063-9. doi:10.1038/oby.2012.69.
16. Ortega F, Lee D, Katzmarzyk P, et al. The intriguing metabolically healthy but obese phenotype: cardiovascular prognosis and role of fitness. Eur Heart J. 2013;34(5):389- 97. doi:10.1093/eurheartj/ehs174.
17. Hamer M, Stamatakis E. Metabolically healthy obesity and risk of all-cause and cardiovascular disease mortality.
J Clin Endocrinol Metab. 2012;97(7):2482-8. doi:10.1210/jc.2011-3475.
18. Roberson L, Aneni E, Maziak W, et al. Beyond BMI: The “Metabolically healthy obese” phenotype & its association with clinical/subclinical cardiovascular disease and all-cause mortality — a systematic review. BMC Public Health. 2014;14:14. doi:10.1186/1471-2458-14-14.
19. van Vliet-Ostaptchouk J, Nuotio M, Slagter S, et al. The prevalence of metabolic syndrome and metabolically healthy obesity in Europe: a collaborative analysis of ten large cohort studies. BMC Endocr Disord. 2014;14:9. doi:10.1186/1472-6823-14-9.
20. Wildman R, Muntner P, Reynolds K, et al. The obese without cardiometabolic risk factor clustering and the normal weight with cardiometabolic risk factor clustering: prevalence and correlates of 2 phenotypes among the US population (NHANES 1999–2004). Arch Intern Med. 2008;168(15):1617-24. doi:10.1001/archinte.168.15.1617.
21. Shea J, Randell E, Sun G. The Prevalence of Metabolically Healthy Obese Subjects Defined by BMI and Dual-Energy X-Ray Absorptiometry.
Obesity. 2011;19(3):624-30. doi:10.1038/oby.2010.174.
22. Rey-López J, de Rezende L, Pastor-Valero M, et al. The prevalence of metabolically healthy obesity: a systematic review and critical evaluation of the definitions used. Obes Rev. 2014;15(10):781-90. doi:10.1111/obr.12198.
23. Hamer M, Bell J, Sabia S, et al. Stability of metabolically healthy obesity over 8 years: the English Longitudinal Study of Ageing. Eur J Endocrinol. 2015;173(5):703-8. doi:10.1530/EJE-15-0449.
24. Eshtiaghi R, Keihani S, Hosseinpanah F, et al. Natural course of metabolically healthy abdominal obese adults after 10 years of follow-up: the Tehran Lipid and Glucose Study. Int J Obes. 2015;39(3):514-9. doi:10.1038/ijo.2014.176.
25. Hwang Y, Hayashi T, Fujimoto W, et al. Visceral abdominal fat accumulation predicts the conversion of metabolically healthy obese subjects to an unhealthy phenotype. Int J Obes (Lond). 2015;39(9):1365-70. doi:10.1038/ijo.2015.75.
26. Calori G, Lattuada G, Piemonti L, et al.
Prevalence, metabolic features, and prognosis of metabolically healthy obese Italian individuals: the Cremona Study. Diabetes Care. 2011;34(1):210-5. doi:10.2337/dc10-0665.
27. Guo F, Garvey W. Cardiometabolic disease risk in metabolically healthy and unhealthy obesity: stability of metabolic health status in adults. Obesity (Silver Spring). 2016;24(2):516-25. doi:10.1002/oby.21344.
28. Lassale C, Tzoulaki I, Moons K, et al. Separate and combined associations of obesity and metabolic health with coronary heart disease: a pan-European case-cohort analysis. Eur Heart J. 2018;39(5):397-406. doi:10.1093/eurheartj/ehx448.
29. Caleyachetty R, Thomas G, Toulis K, et al. Metabolically healthy obese and incident cardiovascular desease events among 3,5 million men and women. JACC. 2017;70(12):1429-37. doi:10.1016/j.jacc.2017.07.763.
30. Hansen L, Netterstrøm M, Johansen N, et al. Metabolically healthy obesity and ischemic heart disease: A 10-year follow-up of the Inter99 Study.
J Clin Endocrinol Metab. 2017;102(6):1934-42. doi:10.1210/jc.2016-3346.
31. Mongraw-Chaffin M, Foster M, Kalyani R, et al. Obesity severity and duration are associated with incident metabolic syndrome: evidence against metabolically healthy obesity from the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis. J Clin Endocrinol Metab. 2016;101(11):4117-24. doi:10.1210/jc.2016-2460.
32. Antonopoulos A, Tousoulis D. The molecular mechanisms of obesity paradox. Cardiovascular Research 2017;113:1074-86. doi:10.1093/cvr/cvx106.
33. Barry V, Baruth M, Beets M, et al. Fitness vs. fatness on all-cause mortality: a metaanalysis. Prog Cardiovasc Dis. 2014;56:382-90. doi:10.1016/j.pcad.2013.09.002.
34. Kramer C, Zinman B, Retnakaran R. Are metabolically healthy overweight and obesity benign conditions?: A systematic review and meta-analysis. Ann Intern Med. 2013;159(11):758-69. doi:10.7326/0003-4819-159-11-201312030-00008.
35. Fan J, Song Y, Chen Y, et al. Combined effect of obesity and cardiometabolic abnormality on the risk of cardiovascular disease: a meta-analysis of prospective cohort studies.
Int J Cardiol. 2013;168(5):4761-8. doi:10.1016/j.ijcard.2013.07.230.
36. Blundell J, Dulloo A, Salvador J, et al. Beyond BMI — phenotyping the obesities. Obes Facts. 2014;7(5):322-8. doi:10.1159/000368783.
37. Franco L, Morais C, Cominetti C. Normal-weight obesity syndrome: diagnosis, prevalence, and clinical implications. Nutr Rev. 2016;74(9):558-70. doi:10.1093/nutrit/nuw019.
38. Титов В. Н., Дмитриев В. А. Ожирение — патология адипоцитов: число клеток, объем артериального русла, локальные пулы циркуляции in vivo, натрийуретические пептиды и артериальная гипертония. Трансляционная медицина. 2015;1:26-38. doi:10.18705/2311-4495-2015-0-1-26-38.
39. Alberti K, Eckel R, Grundy S, et al. Harmonizing the metabolic syndrome: a joint interim statement of the International diabetes federation task force on epidemiology and prevention; National heart, lung, and blood institute; American heart association; World heart federation; International atherosclerosis society; and International association for the study of obesity.
Circulation. 2009;120(16):1640-5. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.109.192644.
40. Molica F, Morel S, Kwak B. Adipokines at the crossroad between obesity and cardiovascular disease. Thromb Haemost. 2015;113(3):553-66. doi:10.1160/Th24-06-0513.
41. Nilsson P, Boutouyrie P, Laurent S. Vascular Aging: A Tale of EVA and ADAM in Cardiovascular Risk Assessment and Prevention. Hypertension. 2009;54(1):3-10. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.109.129114.
42. Дружилов М. А., Дружилова О. Ю., Кузнецова Т. Ю. и др. Ожирение как фактор сердечно-сосудистого риска: акцент на качество и функциональную активность жировой ткани. Российский кардиологический журнал. 2015;4:111-7. doi:10.15829/1560-4071-2015-4-111-117.
43. Чумакова Г. А., Веселовская Н. Г. Клиническое значение висцерального ожирения. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. 200 с. ISBN 978-5-9704-3988-3.
44. Appleton S, Seaborn C, Visvanathan R, et al. Diabetes and cardiovascular disease outcomes in the metabolically healthy obese phenotype: a cohort study.
Diabetes Care. 2013;36(8):2388-94. doi:10.2337/dc12-1971.
45. Кузнецова Т. Ю., Чумакова Г. А., Дружилов М. А. и др. Роль количественной эхокардиографической оценки эпикардиальной жировой ткани у пациентов с ожирением в клинической практике. Российский кардиологический журнал. 2017;4:81-7. doi:10.15829/1560-4071-2017-4-81-87.
46. Khan U, Ogorodnikova A, Xu L, et al. The adipokine profile of metabolically benign obese and at-risk normal weight postmenopausal women: the Women’s Health Initiative Observational Study. Obesity (Silver Spring). 2014;22(3):786-94. doi:10.1002/oby.20139.
47. Badoud F, Perreault M, Zulyniak M, et al. Molecular insights into the role of white adipose tissue in metabolically unhealthy normal weight and metabolically healthy obese individuals. FASEB J. 2015;29(3):748-58. doi:10.1096/fj.14-263913.
48. Khan T, Muise E, Iyengar P, et al. Metabolic dysregulation and adipose tissue fibrosis: role of collagen VI. Mol Cell Biol. 2009;29(6):1575-91.
doi:10.1128/MCB.01300-08.
49. Cedikova M, Kripnerovа M, Dvorakova J, et al. Mitochondria in white, brown, and beige adipocytes. Stem Cells Int, 2016; ID 6067349. doi:10.1155/2016/6067349
фенотипов / фенотипов | Изучайте науку в Scitable
термин «фенотип» относится к наблюдаемым физическим свойствам организма;
к ним относятся внешний вид, развитие и поведение организма. Ан
фенотип организма определяется его генотипом, представляющим собой совокупность генов
организм несет, а также под влиянием окружающей среды на эти гены.
В связи с влиянием факторов внешней среды организмы с одинаковыми
генотипы, такие как однояйцевые близнецы, в конечном итоге выражают неидентичные фенотипы
потому что каждый организм сталкивается с уникальными воздействиями окружающей среды, когда он
развивается. Примеры фенотипов включают рост, длину крыльев и цвет волос.
Фенотипы также включают наблюдаемые характеристики, которые можно измерить в
лаборатории, такие как уровни гормонов или клеток крови.
Дальнейшее исследование
Концептуальные ссылки для дальнейшего изучения
генотип | норма реакции | тестовый крест | аллель | доминирующий | рецессивный | принцип разделения | принцип независимого ассортимента | дигибридное скрещивание | транскриптом | протеом | экспрессия генов | пептид | ген | эпистаз | пенетрантность | среда | черта | плейотропия | симптом | выразительность | принцип разделения | принцип единообразия | Принципы наследования
Связанные понятия (24)
Генетика
Клеточная биология
Научная коммуникация
Планирование карьеры
Характеристики и особенности | Биология для специальностей I
Результаты обучения
- Понимание того, как наследование генотипа порождает фенотип
Каждая из семи характеристик, которые Мендель оценил в своих растениях гороха, была выражена в виде одной из двух версий или признаков.
Физическое выражение характеристик осуществляется посредством экспрессии генов, переносимых на хромосомах. Генетический состав гороха состоит из двух одинаковых или гомологичных копий каждой хромосомы, по одной от каждого родителя. Каждая пара гомологичных хромосом имеет одинаковый линейный порядок генов. Другими словами, горох — диплоидный организм, поскольку у него есть две копии каждой хромосомы. То же верно и для многих других растений и практически для всех животных. Диплоидные организмы используют мейоз для образования гаплоидных гамет, содержащих по одной копии каждой гомологичной хромосомы, которые объединяются при оплодотворении с образованием диплоидной зиготы.
В случаях, когда один ген контролирует один признак, диплоидный организм имеет две генетические копии, которые могут кодировать или не кодировать одну и ту же версию этого признака. Варианты генов, которые возникают в результате мутаций и существуют в одних и тех же относительных местах на гомологичных хромосомах, называются аллелями.
Мендель исследовал наследование генов всего с двумя аллельными формами, но в естественной популяции обычно встречается более двух аллелей для любого данного гена.
Фенотипы и генотипы
Два аллеля данного гена в диплоидном организме экспрессируются и взаимодействуют, создавая физические характеристики. Наблюдаемые признаки, выраженные организмом, называются его фенотипом . Лежащая в основе генетическая структура организма, состоящая как из физически видимых, так и из невыраженных аллелей, называется его генотипом . Опыты Менделя по гибридизации демонстрируют различие между фенотипом и генотипом. При перекрестном опылении чисто селекционных растений, у одного из родителей которых были желтые стручки, а у другого зеленые стручки, все F 1 Гибридное потомство имело желтые стручки. То есть гибридное потомство было фенотипически идентично истинному родителю с желтыми стручками. Однако мы знаем, что аллель, подаренный родителем с зелеными стручками, не был просто утрачен, потому что он вновь появился у некоторых потомков F 2 .
Следовательно, растения F 1 должны были генотипически отличаться от родительского растения с желтыми стручками.
Все растения P 1 , которые Мендель использовал в своих экспериментах, были гомозиготными по признаку, который он изучал. Диплоидные организмы , гомозиготные по данному гену или локусу , имеют два идентичных аллеля этого гена на своих гомологичных хромосомах. Родительские растения гороха Менделя всегда были истинными, потому что обе произведенные гаметы несли один и тот же признак. Когда растения P 1 с контрастными признаками подвергались перекрестному опылению, все потомство было гетерозиготным по контрастному признаку, а это означало, что их генотип отражал наличие у них разных аллелей исследуемого гена.
Доминантные и рецессивные аллели
Наше обсуждение гомозиготных и гетерозиготных организмов подводит нас к тому, почему гетерозиготные потомки F 1 были идентичны одному из родителей, а не экспрессировали оба аллеля.
Во всех семи признаках гороха один из двух контрастирующих аллелей был доминантным, а другой — рецессивным. Мендель назвал доминантный аллель выраженным единичным фактором; рецессивный аллель был назван фактором латентной единицы. Теперь мы знаем, что эти так называемые единичные факторы на самом деле являются генами в гомологичных парах хромосом. Для гена, который экспрессируется по доминантному и рецессивному типу, гомозиготные доминантные и гетерозиготные организмы будут выглядеть одинаково (то есть они будут иметь разные генотипы, но одинаковый фенотип). Рецессивный аллель будет наблюдаться только у гомозиготных рецессивных особей (таблица 1).
| Таблица 1. Наследование человека по доминантному и рецессивному типу | |
|---|---|
| Доминирующие черты | Рецессивные признаки |
| Ахондроплазия | Альбинизм |
| Брахидактилия | Муковисцидоз |
| Болезнь Гентингтона | Мышечная дистрофия Дюшенна |
| Синдром Марфана | Галактоземия |
| Нейрофиброматоз | Фенилкетонурия |
| Пик Вдовы | Серповидноклеточная анемия |
| Шерстяные волосы | Болезнь Тея-Сакса |
Существует несколько соглашений для обозначения генов и аллелей.
Для целей этой главы мы будем сокращать гены, используя первую букву соответствующего доминантного признака гена. Например, фиолетовый цвет является доминантным признаком окраски цветка гороха, поэтому ген окраски цветка будет обозначаться аббревиатурой 9.0126 V (обратите внимание, что обозначения генов принято выделять курсивом). Кроме того, мы будем использовать прописные и строчные буквы для обозначения доминантных и рецессивных аллелей соответственно. Следовательно, мы будем обозначать генотип гомозиготного доминантного растения гороха с фиолетовыми цветками как VV , гомозиготного рецессивного растения гороха с белыми цветками как vv и гетерозиготного растения гороха с фиолетовыми цветками как Vv .
Подход к площади Пеннетт для моногибридного скрещивания
Когда оплодотворение происходит между двумя истинно размножающимися родителями, которые отличаются только одним признаком, этот процесс называется моногибридным скрещиванием, а получающееся потомство является моногибридным.
Мендель провел семь моногибридных скрещиваний, включающих контрастные признаки для каждого признака. Основываясь на своих результатах в поколениях F 1 и F 2 , Мендель постулировал, что каждый родитель в моногибридном скрещивании вносит один из двух парных единичных факторов в каждое потомство, и каждая возможная комбинация единичных факторов равновероятна.
Чтобы продемонстрировать моногибридное скрещивание, рассмотрите случай истинного размножения гороха с желтыми и зелеными семенами гороха. Преобладающий цвет семян желтый; следовательно, родительские генотипы были YY для растений с желтыми семенами и yy для растений с зелеными семенами соответственно. Можно построить квадрат Пеннета , разработанный британским генетиком Реджинальдом Паннеттом, который применяет правила вероятности для предсказания возможных результатов генетического скрещивания или спаривания и их ожидаемой частоты. Чтобы подготовить квадрат Пеннета, все возможные комбинации родительских аллелей перечислены вверху (для одного родителя) и сбоку (для другого родителя) сетки, отражая их мейотическое разделение на гаплоидные гаметы.
Затем в ячейках таблицы делаются комбинации яйцеклеток и сперматозоидов, чтобы показать, какие аллели комбинируются. Затем каждая коробка представляет собой диплоидный генотип зиготы или оплодотворенной яйцеклетки, которая может возникнуть в результате этого спаривания. Поскольку каждая возможность равновероятна, генотипические соотношения можно определить с помощью квадрата Пеннета. Если известен тип наследования (доминантный или рецессивный), можно также сделать вывод о фенотипических соотношениях. При моногибридном скрещивании двух чистопородных родителей каждый родитель вносит один тип аллеля. В этом случае возможен только один генотип. Всем потомкам Yy и имеют желтые семена (рис. 1).
Рис. 1. В поколении P 0 растения гороха, являющиеся чистокровными по доминантному желтому фенотипу, скрещиваются с растениями с рецессивным зеленым фенотипом. Это скрещивание дает гетерозиготы F 1 с желтым фенотипом. Квадратный анализ Пеннета можно использовать для прогнозирования генотипов поколения F 2 .
Самоскрещивание одного из гетерозиготных потомков Yy может быть представлено в квадрате Пеннета 2 × 2, поскольку каждый родитель может быть донором одного из двух разных аллелей. Следовательно, потомство потенциально может иметь одну из четырех комбинаций аллелей: ГГ , ГГ , ГГ или ГГ (рис. 1). Обратите внимание, что есть два способа получить генотип Yy : Y из яйцеклетки и y из спермы, или y из яйцеклетки и Y из спермы. Обе эти возможности должны быть учтены. Напомним, что признаки гороха Менделя вели себя одинаково при реципрокных скрещиваниях. Следовательно, две возможные гетерозиготные комбинации дают потомство, генотипически и фенотипически идентичное, несмотря на то, что их доминантные и рецессивные аллели происходят от разных родителей. Они сгруппированы вместе. Поскольку оплодотворение — это случайное событие, мы ожидаем, что каждая комбинация будет равновероятной, а потомство будет иметь соотношение YY : Yy : yy генотипов 1:2:1 (рис.
1). Кроме того, поскольку потомки YY и Yy имеют желтые семена и фенотипически идентичны, применяя правило сумм вероятности, мы ожидаем, что потомство будет демонстрировать фенотипическое соотношение 3 желтых:1 зеленых. Действительно, работая с большими выборками, Мендель наблюдал примерно такое соотношение в каждом поколении F 2 , полученном в результате скрещивания по отдельным признакам.
Мендель подтвердил эти результаты, выполнив F 3 скрещивание, в котором он самостоятельно скрестил доминантно- и рецессивно-экспрессирующие растения F 2 . Когда он самостоятельно скрестил растения, экспрессирующие зеленые семена, все потомство имело зеленые семена, подтверждая, что все зеленые семена имели гомозиготные генотипы yy . Когда он самостоятельно скрестил растения F 2 с желтыми семенами, он обнаружил, что одна треть растений дает истинное размножение, а две трети растений расщепляются при соотношении желтых и зеленых семян 3:1.
При этом чистопородные растения имели гомозиготные ( YY ), тогда как сегрегирующие растения соответствовали гетерозиготному ( Yy ) генотипу. Когда эти растения самоопылялись, результат был таким же, как при самоопыляющемся скрещивании F 1 .
Тестовое скрещивание для определения доминантного фенотипа
Помимо предсказания потомства от скрещивания между известными гомозиготными или гетерозиготными родителями, Мендель также разработал способ определения того, является ли организм, экспрессирующий доминантный признак, гетерозиготой или гомозиготой. Этот метод, называемый тестовым скрещиванием, до сих пор используется селекционерами растений и животных. При тестовом скрещивании доминантно-экспрессирующий организм скрещивают с гомозиготным рецессивным организмом по тому же признаку. Если доминантно-экспрессирующий организм является гомозиготным, то все F 1 потомков будут гетерозиготами, экспрессирующими доминантный признак (рис.
2). В качестве альтернативы, если доминантный экспрессирующий организм является гетерозиготой, потомство F 1 будет демонстрировать соотношение гетерозигот и рецессивных гомозигот 1:1 (рис. 2). Тестовое скрещивание еще раз подтверждает постулат Менделя о том, что пары единичных факторов разделяются одинаково.
Практический вопрос
Рисунок 2. Тестовое скрещивание можно провести, чтобы определить, является ли организм, экспрессирующий доминантный признак, гомозиготой или гетерозиготой.
У растений гороха круглый горох ( R ) доминирует над морщинистым горохом ( R ). Вы делаете тестовое скрещивание между растением гороха с морщинистым горошком (генотип rr ) и растением неизвестного генотипа с круглым горошком. В итоге вы получите три растения, на каждом из которых будет круглый горох. По этим данным, можете ли вы сказать, является ли родительское растение круглого горошка гомозиготным доминантным или гетерозиготным? Если родительское растение круглого гороха гетерозиготно, какова вероятность того, что случайная выборка из 3 потомков гороха будет круглой?
Показать ответ
Многие болезни человека передаются по наследству.
Здоровый человек в семье, в которой некоторые члены страдают рецессивным генетическим заболеванием, может захотеть узнать, есть ли у них ген, вызывающий заболевание, и каков риск передачи заболевания их потомству. Конечно, делать тестовое скрещивание на людях неэтично и нецелесообразно. Вместо этого генетики используют анализ родословной для изучения характера наследования генетических заболеваний человека (рис. 3).
Практический вопрос
Рисунок 3. Анализ родословной на алкаптонурию
Алкаптонурия является рецессивным генетическим заболеванием, при котором две аминокислоты, фенилаланин и тирозин, не метаболизируются должным образом. У пострадавших людей может быть потемневшая кожа и коричневая моча, а также могут возникнуть повреждения суставов и другие осложнения. В этой родословной люди с заболеванием обозначены синим цветом и имеют генотип аа. Непораженные особи обозначены желтым цветом и имеют генотип АА или Аа. Обратите внимание, что часто можно определить генотип человека по генотипу его потомства.
Например, если ни у одного из родителей нет расстройства, но есть у их ребенка, они должны быть гетерозиготными. Два человека в родословной имеют незатронутый фенотип, но неизвестный генотип. Поскольку у них нет расстройства, у них должен быть хотя бы один нормальный аллель, поэтому их генотип получает «А?» обозначение.
Каковы генотипы особей, обозначенных цифрами 1, 2 и 3?
Показать ответ
Вкратце: характеристики и признаки
При скрещивании чистопородных или гомозиготных особей, различающихся по определенному признаку, все потомство будет гетерозиготным по этому признаку. Если признаки наследуются как доминантные и рецессивные, потомство F 1 будет демонстрировать тот же фенотип, что и родитель, гомозиготный по доминантному признаку. Если эти гетерозиготные потомки подверглись самоскрещиванию, то в результате F 2 потомство с одинаковой вероятностью наследует гаметы, несущие доминантный или рецессивный признак, что дает потомство, четверть которого гомозиготно доминантно, половина гетерозиготно и одна четверть гомозиготно рецессивно.