Роль наследственности в патологии

Наследственность и конституция — свойства организма, которые влияют на возникновение и развитие болезни, т. е. играют роль и этиологических, и патогенетических факторов. Эти свойства тесно взаимосвязаны, к тому же консервативны, устойчивы к действию факторов внешней среды.

Наследственность — это присущее всем организмам свойство воспроизводить сходный с родительским тип обмена веществ и связанные с ним структуры и функции.

Материальными носителями наследственных свойств являются хромосомы, расположенные в ядре клетки. Число хромосом в клетке у нормальных представителей каждого вида живых существ постоянно. У человека ядра клеток содержат 46 хромосом: 23 пары, 44 попарно одинаковые (аутосомы), а одна пара (половые хромосомы) неодинаковая у мужчин (XY) и женщин (XX).

Болезни, возникающие в результате нарушения расхождения хромосомы при делении половых клеток родителей, называются хромосомными. Чаще они связаны с аномалиями расхождения половых хромосом. Так, у мужчин при наличии лишней Х-хромосо-мы (XXY) развивается синдром Клайнфельтера: высокий рост, скудный волосяной покров, слабо развитая мускулатура, евнухоидизм, недоразвитость яичек, бесплодие, умственная отсталость. В случае Х-трисомии (XXX) у женщин наблюдается слабое развитие матки, вторичных половых признаков, нерегулярность менструаций, умственная отсталость. При синдроме Шерешевского — Тернера (ОХ) у женщин низкий рост, короткая шея, крыловидные кожные складки, отсутствуют яичники, вторичные половые признаки, недоразвиты половые органы, нередко нарушено цветное зрение. Довольно редко встречается истинный гермафродитизм, который характеризуется наличием и мужских, и женских половых желез и половых органов.

Из патологии, обусловленной неправильным расхождением аутосом, наиболее известна болезнь Дауна. Врожденная идиотия больных и пониженная устойчивость к инфекциям сопровождаются большим количеством структурных дефектов.

Хромосомные болезни являются патологией аппарата наследования, они не передаются по наследству, поскольку такая патология часто либо несовместима с жизнью, либо сопровождается бесплодием.

Понятие собственно наследственных болезней связано с нарушениями на уровне генов (генные мутации). Ген — это элементарная частица хромосомы, имеющая специфическую единую функцию и передающаяся как единое целое потомству. В 46 хромосомах клетки содержится около 6 млн. генов. В биохимическом отношении ген — это определенный участок ДНК, который несет наследственную информацию в виде генетического кода. Генные мутации могут иметь различную биологическую направленность — быть полезными или вредными для организма и вида.

С учетом генных нарушений под наследственными болезнями понимают передающиеся в ряду поколений дефекты структуры или функций организма, возникающие в результате мутации генов. Причиной таких мутаций могут быть чрезвычайные, вредные для организма воздействия внешней среды (ионизирующее излучение, отравление алкоголем и др.); скрытые, рецессивные мутации нередко проявляются у детей, рожденных от близких родственников.

По наследству могут передаваться сформированные дефекты структуры и функции, а таже предрасположения к болезням — неполноценность того или иного органа или системы.

В настоящее время более 1500 болезней относят к наследственным, и значительная их часть — это болезни обмена веществ, поскольку гены определяют синтез специфических для организма полипептидов (белков), ферментов и гормонов. Известны наследственные болезни, характеризующиеся нарушением углеводного обмена (некоторые формы сахарного диабета и др.), аминокислотного обмена (различные типы зоба, общий альбинизм — отсутствие пигмента в волосах, коже и т.д.), пуринового обмена (подагра) и обмена липидов (тяжелые формы атеросклероза).

Из наследственных болезней крови наиболее часто обнаруживаются понижение резистентности эритроцитов и развитие анемий. К тяжелым последствиям может приводить гемофилия — наследственно передаваемое понижение свертываемости крови (болеют мужчины, передают наследственный признак женщины), а также агаммаглобулинемия, при которой у лиц мужского пола почти полностью отсутствуют гамма-глобулины крови и вследствие этого резко снижается устойчивость к бактериальным инфекциям (см. 2. 4.1).

С генными мутациями связана примерно половина случаев врожденного слабоумия, а также многие болезни органов чувств: различные аномалии зрения (снижение темновой адаптации, дальтонизм), глухота, глухонемота.

Из числа врожденных уродств около 10% имеют наследственную природу. К ним относятся недоразвитие головного мозга (микроцефалия и др.), расщелины верхней губы («заячья губа») и нёба («волчья пасть»), косолапость, полидактилия (увеличение числа пальцев на руках и ногах до 7—8).

Врожденные уродства, сходные с наследственными, могут возникать под влиянием факторов внешней среды в эмбриональный период, особенно в ранний (так называемые фенокопии). Причинами фенокопий могут быть: кислородное голодание плода, неправильное применение противозачаточных средств, эндокринные и инфекционные болезни матери (сифилис и др.), алкоголь, витаминная недостаточность (С, В, РР), фармакологические препараты (антибиотики и др.), психические и эмоциональные перенапряжения в период беременности.

В заключение следует подчеркнуть, что сейчас достигнуты большие успехи не только в диагностике наследственных болезней, но и в предсказании вероятности их развития у потомства. Такие консультации вступающим в брак дают в кабинетах медицинской генетики.

РЕАКТИВНОСТЬ

Рис. 1. Схема видов реактивности организма

Реактивность (от лат. «реакцио» — противодействие) — это способность организма как целого определенным образом реагировать на внешние и внутренние раздражители, возникшая на наследственно-конституциональной основе и преобразуемая в течение жизни индивидуума.

Индивидуальную реактивность подразделяют на физиологическую и патологическую, причем последняя формируется на базе физиологических механизмов реагирования (рис. 1), а также на неспецифическую и специфическую (иммунологическую, см. 2.4.1).

Неспецифическая реактивность — это особенность реагирования организма на широкий круг разнообразных раздражителей, определяемая в первую очередь состоянием важнейших интегрирующих и регулирующих систем — нервной и нейро-эндокринной.

Роль ЦНС зависит от таких ее характеристик, как сила основных нервных процессов (возбуждения, торможения), их подвижность и уравновешенность.

Реактивность ЦНС и организма в целом в значительной мере зависит от так называемой ретикулярной формации мозга. Эта система неспецифическая; она не определяет деятельность различных нервных центров (зрительного, слухового и др.), но существенно влияет на их возбудимость и работоспособность (усиливает или тормозит). Тонус самой ретикулярной формации, в свою очередь, поддерживается импульсами, возникающими при действии различных внутренних или внешних раздражителей. Вот почему во время сна или в состоянии наркотического торможения реактивность организма снижена. Утренняя гимнастика и разминка перед соревнованиями, наоборот, повышают тонус всего нервно-мышечного аппарата и ретикулярной формации. Особенно важную роль в сохранении тонуса ретикулярной формации во время болезни играет болевая импульсация, благодаря которой запускаются и поддерживаются многие общие защитные реакции: лейкоцитоз, повышение артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС) и др. У здорового человека мощным стимулятором ретикулярной формации является афферентная импульсация, идущая по тройничному нерву, особенно при раздражении верхних дыхательных путей. Поэтому следует уделять серьезное внимание постановке правильного носового дыхания у занимающихся физической культурой и спортом, а также профилактике и лечению острого респираторного заболевания, так как «обыкновенный» насморк может ослабить активирование ретикулярной формации через тройничный нерв, снизить физическую и умственную работоспособность.

В определении реактивности организма очень важную роль играют также железы внутренней секреции (см. IV. 5.2). Возбуждению нервной системы и активному приспособлению с высокими энерготратами способствуют гормоны мозгового вещества надпочечников (адреналин) и щитовидной железы (тироксин, трийодтиро-нин). Возбудимость двигательного анализатора резко повышается и сопровождается приступами судорог при снижении функции околощитовидных желез вследствие повышения уровня калия и снижения уровня кальция в крови. Многообразное влияние на функции организма оказывают гормоны половых желез, они в значительной степени определяют возрастные изменения реактивности. Удаление половых желез (кастрация) вызывает, по выражению И. П. Павлова, «разгром» высшей нервной деятельности. У кастрированных собак, например, ослабляются и даже исчезают естественные и искусственные условные рефлексы, особенно страдает процесс активного торможения в ЦНС.

Влияние гипофиза и коры надпочечников на реактивность изучено детально благодаря широкому интересу к концепции Г. Селье о стрессе (от англ. «стресс» — напряжение). Было установлено, что под влиянием чрезвычайных раздражителей в организме развивается состояние напряжения. Такими раздражителями (стрессорами) могут быть холод, голод, травма, длительное физическое и психическое перенапряжение и т. д. Стресс характеризуется тремя кардинальными симптомами: 1) появлением язв желудочно-кишечного тракта; 2) уменьшением (инволюцией) тимуса (ви-лочковой железы) и лимфоидной ткани в организме; 3) усилением функции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы (ГТАС). Последний симптом считается при стрессе главным. При активизации ГГАС в крови увеличивается уровень двух групп гормонов коры надпочечников — глюкокортикоидов (гидрокортизона, кортизона) и в меньшей степени минералокортикоидов. Эти гормоны обладают многими эффектами, повышающими устойчивость организма к различным патологическим факторам (неспецифическая резистентность). Минералокортикоиды, например, задерживают в организме натрий и воду и способствуют выведению избыточного калия. Глюкокортикоиды повышают реактивность сосудов, их чувствительность к адреналину (т.е. способствуют подъему АД), обеспечивают новообразование углеводов из белков и жиров, снижают проницаемость капилляров, обладают противоаллергическим и противовоспалительным действием и т. д. Все эти эффекты дали повод Г. Селье назвать комплекс изменений при стрессе «общим адаптационным (т. е. приспособительным) синдромом». К проявлениям специфической реактивности относятся диатезы — своеобразная форма патологии конституционально-реактивных свойств организма. Диатезы — это необычные, патологические реакции, возникающие на действие, как правило, адекватных раздражителей (особенно часто диатезы наблюдаются в детском возрасте). Решающую роль в возникновении диатезов играет нарушение реактивности организма.

Иммунитет

За последние 10—15 лет проблема иммунитета была подвергнута серьезному пересмотру. В настоящее время она принципиально отличается от классической иммунологии, рассматривающей иммунитет лишь как невосприимчивость к инфекционным заболеваниям.

Иммунитет — это строго специфическая реактивность организма, обеспечивающая его защиту от генетически чужеродных биологических объектов. К числу последних в первую очередь следует отнести микробы и вирусы, преодолевшие биологические барьеры защиты и проникшие в организм. Иммунологический ответ на это рассматривается в классической иммунологии, основоположниками которой были Л. Пастер и И. И. Мечников.

Иммунная система чрезвычайно тонко различает чужеродный объект — для этого достаточно, чтобы всего один его ген имел несвойственную данному организму структуру. Для чего стала необходимой столь высокая специфическая реактивность иммунной системы, выяснилось в самое последнее время. Дело в том, что в человеческом организме непрерывно совершаются мутации соматических клеток. Каждая из мутантных клеток является уже чужеродной для данного организма, и против таких клеточных элементов развивается активная иммунологическая реакция, обеспечивающая их уничтожение. Биологическая целесообразность такой реакции становится очевидной при наблюдении за людьми с врожденной недостаточностью иммунной системы (врожденным иммунодефицитом), когда не функционируют клеточные реакции иммунологического «надзора». У таких людей более чем в 1000 раз чаще, чем у людей с нормальной функцией иммунной системы, возникают злокачественные опухоли. В связи со сказанным роль иммунной системы предстает в совсем ином, не традиционном свете.

Иммунологические реакции на чужеродные ткани являются серьезным препятствием на пути развития трансплантации органов, применяемой в современной медицине для замены патологически измененных органов у больного человека (пересадка почек, сердца, печени). В этих случаях врачи вынуждены искусственно снижать иммунореактивность организма.

В настоящее время принято считать, что у человека и животных имеется специальная иммунная система. Она рассредоточена по всему организму и включает в себя вилочковую железу, селезенку, лимфатические узлы и фолликулы. Специфическими клетками этой системы являются лимфоциты двух видов: 7-лимфоциты и б-лим-фоциты.

Как уже говорилось, иммунологические реакции развиваются в ответ на наличие в организме чужеродных в генетическом отношении клеток, микроорганизмов и т. д. Все они обобщенно называются антигенами. В ответ на поступление (или образование) в организм антигенов иммунной системой образуются антитела, которые, взаимодействуя с антигенами, создают условия для их уничтожения или нейтрализуют их. Антитела — это белки сыворотки крови, называемые иммуноглобулинами. Они составляют более 30% всех белков сыворотки крови. Выработка антител обычно начинается через 3—4 дня после поступления в организм антигенов. Иммунитет, обеспечиваемый антителами, носит название гуморального.

Клеточный иммунитет обеспечивается Т- и б-лимфоцитами, а также (в неспецифическом смысле) макрофагами. Все эти клетки являются антигенореактивными. На поверхности лимфоцитов имеются специальные рецепторы иммуноглобулиновой природы. Так, на поверхности б-лимфоцитов имеется порядка 105 иммуноглобулино-вых молекул. Лимфоцитарные рецепторы предназначены в большинстве своем для распознавания антигенов.

Иммунная система — сложнейшая биологическая система. Исполнительными органами ее являются лимфоциты, общее число которых достигает 10¹².

В практике спортивной медицины наибольший интерес представляет иммунитет как невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям, который обеспечивается барьерами, клеточным и гуморальным иммунитетом.

Роль барьеров была охарактеризована в разделе о защитных явлениях при болезни. Здесь следует подчеркнуть, что барьеры (как и рассматриваемый дальше фагоцитоз) защищают организм от множества разнородных возбудителей инфекционных болезней (вирусов, бактерий) и поэтому не являются строго специфичной формой иммунологической защиты.

В основе клеточного иммунитета лежат фагоцитоз и функция Г-лимфоцитов. Фагоцитоз — это поглощение клетками организма микробов, частиц поврежденных тканей, чужеродных веществ и их переваривание. Такой способностью обладают клетки «белой» крови — нейтрофилы (микрофаги), а также ретикулярные и эндоте-лиальные клетки (макрофаги) печени, селезенки, костного мозга, лимфатических узлов, которые составляют единую ретикуло-эндо-телиальную, или, по новой терминологии, макрофагальнофагоцитар-ную, систему.

Реакции клеточного иммунитета осуществляются тимус-зависимыми лимфоцитами (Г-лимфоцитами), названными так потому, что они приобретают специальные функции (как еще говорят, «проходят обучение») в тимусе. Из тимуса они переходят в селезенку или лимфатические узлы, где превращаются в иммунологически активные Г-лимфоциты. Функции их разнообразны: они вызывают гибель опухолевых клеток и отторгают чужеродные ткани (пересаженные органы, трансплантаты кожи после ожогов и т.д.), участвуют в «запуске» образования антител и тормозят этот процесс, осуществляют аллергические реакции замедленного типа.

Гуморальный иммунитет, как уже говорилось, обусловлен наличием антител (иммуноглобулинов) в жидких средах организма — крови, лимфе, тканевой жидкости. Реакции гуморального иммунитета связаны с функцией В-лимфоцитов, которые, как полагают, приобретают такую «специализацию», находясь в костном мозге. Выработка антител и окончательное созревание В-лимфоцитов происходят в периферических органах (селезенке, лимфатических узлах). Различия в происхождении и характеристиках гуморальных (главным образом) факторов лежат на основе деления иммунитета на виды.

Различают иммунитет врожденный и приобретенный. Врожденный иммунитет включает в себя видовой иммунитет (животные не болеют, например, сифилисом, дифтерией, холерой; человек в естественных условиях не восприимчив ко многим заболеваниям животных), а также иммунологические особенности, обусловленные наследственностью данного индивидуума.

Приобретенный иммунитет может быть естественным и искусственным, а каждый из этих видов — активным и пассивным. Естественный пассивный иммунитет обусловлен антителами, полученными ребенком от матери (с кровью и молоком). Этот механизм обеспечивает невосприимчивость организма к ряду инфекционных заболеваний в первые месяцы жизни (пока в нем сохраняется высокий уровень материнских антител). Естественный активный иммунитет возникает через 1—2 недели после попадания антигена в организм и может быть пожизненным (после скарлатины, кори).

Искусственный иммунитет обусловлен наличием антител в гуморальных средах организма, не имевшего контакта с полноценным живым возбудителем соответствующего заболевания. Искусственный активный иммунитет возникает при вакцинации организма. Вводимые вакцины содержат убитые или ослабленные микробы (или их токсины), которые не приводят к инфекционным заболеваниям, но вызывают образование специфических антител.

Искусственный пассивный иммунитет возникает в тех случаях, когда в организм вводят сыворотку крови человека или животного, переболевших инфекционной болезнью, содержащую соответствующие антитела. Пассивный иммунитет сохраняется до тех пор, пока не произойдет полного разрушения и удаления из организма введенных антител.

К сложной системе гуморального иммунитета кроме антител относятся и многие другие факторы, в том числе комплемент, интерферон и ингибиторы вирусов.

Комплемент — это целая система белков крови, лимфы и тканевой жидкости, существующая независимо от внедрения в организм какого-либо антигена. Комплемент способствует фагоцитозу и специфическому действию антител.

При различных вирусных инфекциях важное значение имеют такие неспецифические факторы защиты, как интерферон — противовирусный белок, вырабатываемый зараженными клетками, и ингибиторы вирусов — вещества, присутствующие в крови, слюне, секретах верхних дыхательных путей и препятствующие прикреплению вирусов к поверхности чувствительных клеток организма, их проникновению в клетки. Применение препарата интерферона особенно эффективно для профилактики вирусных инфекций (в частности, гриппа).

Тесной взаимосвязью неспецифических и специфических механизмов характеризуются изменения возрастной реактивности: пониженная реактивность в раннем возрасте, повышение ее в период полового созревания, прогрессирующее снижение в старческом возрасте.

Сложная взаимосвязь специфических и неспецифических механизмов реактивности обнаруживается при рассмотрении такой проблемы, как стресс и иммунитет. Уже говорилось о неспецифических защитных и приспособительных реакциях «общего адаптационного синдрома». Здесь следует подчеркнуть, что длительный стресс, в том числе и стресс, вызванный физическими и эмоциональными перегрузками, может резко ослаблять иммунитет.

В последние годы установлено, что интенсивная тренировочная работа при подведении к «пику» спортивной формы и удержание высокой спортивной работоспособности на «пике» спортивной формы могут снижать (и в ряде случаев весьма интенсивно) иммуно-резистентность организма. Это касается как гуморальных, так и клеточных механизмов иммунитета. В результате во время ответственных соревнований может увеличиться число различных заболеваний, особенно инфекционных. В связи с этим от тренера требуется постепенное, не форсированное выведение спортсмена на уровень спортивной формы. Желателен также иммунологический контроль в процессе тренировки.

В США зарегистрированы случаи патологического снижения иммунных свойств организма, обозначенного как AIDS (по-русски СПИД — синдром приобретенного иммунного дефицита). Причина развития его пока еще не вполне ясна. Однако сам факт появления столь грозного заболевания указывает на необходимость расширения целенаправленного врачебного контроля за состоянием иммунной системы.

Аллергия

Аллергией называется повышенная и качественно измененная чувствительность организма к аллергенам — веществам, большинство которых обладает антигенными свойствами. При этом одни аллергены изначально, по своей химической структуре являются антигенами (белки микробов, вирусов, токсины, сыворотки), а другие (йод, бром) приобретают антигенные свойства, соединяясь с белками организма.

Аллергические заболевания значительно распространены в мире, и число их имеет тенденцию к увеличению (в некоторых странах ими страдает до 10% населения). Причинами этого явления считают широкое применение антибиотиков и других лекарственных средств, а также использование на производстве и в быту разнообразных химических средств, обладающих свойствами аллергенов.

Аллергены делят на экзогенные (попадающие из внешней среды) и эндогенные, или аутоаллергены (образующиеся в самом организме.

Выделяют следующие группы экзогенных аллергенов:

• биологические аллергены — микробы, вирусы, грибки, вакцины, сыворотки (часто аллергией сопровождаются инфекционные заболевания: туберкулез, брюшной тиф, бруцеллез);
• лекарственные аллергены — это практически любой лекарственный препарат, что подчеркивает опасность самолечения (наиболее часто аллергическую реакцию вызывают сульфаниламиды и пенициллин, иногда даже со смертельным исходом);
• бытовые аллергены — домашняя пыль, домашние насекомые, так называемые эпидермальные аллергены (шерсть и перхоть животных, волосы), препараты бытовой химии (стиральные порошки и др.). Чаще всего они вызывают аллергические заболевания дыхательных путей (бронхиальную астму, насморк);
• пыльцовые аллергены — пыльца ряда растений, диаметр частиц которой не превышает 35 мкм. Среди вызываемых ими аллергий (поллипозов) у человека часто отмечаются насморк, конъюнктивиты (воспаление конъюнктивы — слизистой оболочки век и глазного яблока);
• пищевые аллергены — как правило, это молоко, яйца, мясо, рыба, помидоры, цитрусовые, шоколад, клубника, земляника, раки. Они вызывают желудочно-кишечные расстройства, возникающие иногда через несколько минут; позже к ним могут присоединиться крапивница, лихорадка. У детей пищевые аллергены часто вызывают проявления диатезов;
• промышленные аллергены — это многочисленные химические агенты, под влиянием которых часто развиваются аллергические контактные дерматиты (воспаление кожи). К этим аллергенам относятся красители для волос, бровей, ресниц, парфюмерные вещества, многие фотореактивы (гидрохинол, соединения брома), реактивы фармацевтического производства и т.д.;
• физические факторы (тепло, холод, механическое раздражение, облучение кожи и др.) также могут вызывать аллергические реакции. Считают, что под действием этих факторов часто образуются вещества, которые и обладают свойствами аллергенов.

По механизму развития аллергические реакции бывают двух типов — специфические и неспецифические.

Специфические аллергические реакции — наиболее многочисленная группа проявлений аллергии у человека. Эти реакции, как и иммунитет против инфекционных заболеваний, основой своей имеют соединение антигена с антителом. Но при аллергии сам процесс такого соединения и его конечные продукты вызывают болезненную, патологическую реакцию организма, которая обусловлена резким возбуждением нервной системы, общим и местным действием образующихся биологически активных веществ (гистамина, ацетилхоли-на, серотина и др.) — расширением капилляров, повышением их проницаемости и т. д. Период выработки антител называется периодом сенсибилизации — повышения чувствительности организма к аллергену. Аллерген при повторном попадании в сенсибилизированный организм взаимодействует с антителами и лимфоцитами.

По скорости развития различают специфические аллергические реакции немедленного и замедленного типов.

Реакции немедленного типа развиваются в течение минуты после попадания аллергена в сенсибилизированный организм. Проявляются они кожными и системными поражениями (дыхательной, пищеварительной, сердечно-сосудистой и других систем). К таким реакциям относят: анафилактический шок, сывороточную болезнь, крапивницу, бронхиальную астму.

Реакции замедленного типа развиваются в течение многих часов и суток. К ним относятся контактные дерматиты в ответ на действие химических аллергенов."

Неспецифические аллергические реакции — довольно малочисленная группа проявлений аллергии. Их отличительной особенностью является то, что возникают они уже при первом в жизни организма контакте с аллергеном (без предварительного периода сенсибилизации). В ответ на такой первичный контакт в организме образуются вещества, повреждающие клетки, ткани, органы. К числу неспецифических аллергических реакций относят идиосинкразию, при которой могут возникать кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки, отек кожи, волдыри, падение АД, расстройства пищеварения и т. д. Идиосинкразия обнаруживается к некоторым пищевым продуктам и лекарствам. Клинически, по симптомам, она очень напоминает аллергию. Но в ее патогенезе очень важную роль играют и наследственные дефекты ферментных систем организма.