Факультет

Студентам

Посетителям

Микробы на службе здоровья человека

Тема: Генетика  

Человек привыкает с детства, что в возникновении многих болезней виноваты микробы.

И вдруг — микроб на службе здоровья. Такая ли уж это сенсация? А разве человек не заставил бактерии и вирусы работать в охране его здоровья? Вспомните прививки против оспы, холеры, кори, полиомиелита и других инфекций. Ведь при этом также используются возбудители болезни, только в ослабленном варианте. Почему бы не заставить «работать» на человека и других микробов. И заставили. Американским ученым Гатри был предложен новый метод диагностики некоторых наследственных нарушений обмена веществ. Им были использованы живые микроорганизмы — микробы, которые принесли столько бед человечеству в виде тяжелых инфекционных болезней. Микробы были поставлены на службу по охране здоровья людей. Их основная задача сводилась к роли детективов, когда среди тысячи здоровых людей им нужно было найти одного больного. Научная задача была решена Гатри изящно и тонко. Этот метод поначалу был предложен для выявления больных с ФКУ, а затем адаптирован и для выявления других наследственных нарушений обмена. Полоски фильтровальной бумаги пропитываются несколькими каплями крови, и после специальной обработки кровяные диски помещают на специальную среду, содержащую штаммы бактерий.

Микробиологический скрининг стал использоваться не только в Америке, но и в Англии, Франции, ГДР, Польше и СССР.

В настоящее время метод Гатри используется 50 крупными лабораториями зарубежных стран для массового обследования новорожденных. Так, например, этим методом уже обследовано на фенилкетонурию более 13 млн. новорожденных и выявлено 1186 детей с этим заболеванием, что составляет 1:11500.

Преимущества метода были несомненны, но широкое внедрение его в практику здравоохранения сдерживалось необходимостью приобретения дорогостоящих импортных реактивов (6-2-тиенилаланин и др.). Но оказалось, что безвыходных положений не бывает. В Институте общей генетики АН СССР профессор Д. М. Гольдфарб и его сотрудники разработали свой метод, основанный на использовании микробных штаммов кишечной палочки (Е. Coli К-12), потерявших в результате направленной мутации способность к самостоятельному синтезу тех или иных органических веществ, в частности аминокислот и углеводов. Такие мутантные штаммы генетиками называются ауксотрофными. Их рост на среде становится возможным только при наличии добавочного питания. Очень важным явилось то, что микробы при размножении могли стойко сохранять свои свойства. Постоянный контроль за состоянием «здоровья» этих микробов обеспечивал высокий уровень точности их работы. Однако для использования этого метода в медицине требовалась определенная его «доводка».

Прежде всего, ставились такие условия:

  • количество крови, необходимое для анализа, должно быть минимальным
  • учесть длительное хранение крови и возможность транспортировки почтой
  • предусмотреть минимальные затраты времени и средств

Модификация метода и приспособление его к медицинским нуждам производились в Институте педиатрии и детской хирургии М3 РСФСР. В результате родился метод, удовлетворявший всем поставленным условиям. Оказалось достаточно нескольких капель крови, взятой у новорожденных, у детей более старших возрастов или у взрослых, чтобы получить информацию о содержании 10 незаменимых аминокислот. Кровь обследуемых наносилась на специальную фильтровальную бумагу, после подсыхания чистки с пятнами крови могли храниться в холодильнике или же тотчас отправляться в лабораторию почтой. Кроме того, авторы этого метода сберегли и время врача, так как не требовалось никаких выписок из истории болезни и другой медицинской документации. Па специальных конвертах был заранее отпечатан адрес лаборатории, и на бумажках с капельками крови надписывались только фамилии пациентов, индекс лечебного учреждения и дата анализа крови. Не правда ли, все чрезвычайно просто!

В лаборатории кровяные диски помещались на специальную среду, содержащую конкретные ауксотрофные штаммы кишечной палочки. Если в крови больного имелось превышение, например, концентрации аминокислоты гистидина (т. е. речь могла идти о наследственном заболевании гистидинемии), вокруг мутантного штамма образовывалась широкая зона роста, значительно превышающая допустимые размеры. Микроб сделал свое дело — он среди тысяч здоровых детей выискал одного больного.

Использование микробов в выявлении болезней обмена получило название биодиагностики, возможности которой чрезвычайно широки. Микробы могут не только выявлять наследственные и ненаследственные болезни обмена, но и контролировать особенности течения и эффективность проводимого лечения. Для биодиагностики нет ограничений в смысле расстояния — капельки крови могут быть присланы в лабораторию в обычном почтовом конверте из любого населенного пункта страны. Очень важно, что возможности биодиагностики могут постоянно расширяться за счет создания новых штаммов микроорганизмов. При этом станет возможным выявлять не только, больных с нарушениями в обмене аминокислот, но и углеводов, витаминов

Однако, как бы ни был хорош микробиологический скрининг, но и он не дает врачу полной информации о состоянии обмена. Микробиологический метод позволяет только выявить детей или взрослых людей с нарушением обмена. Эта часть работы по выявлению наследственных болезней рассматривается только как первый этап, который в принципе может быть доступен для любого городского лечебного учреждения. Самые большие трудности наступают на втором этапе обследования, задачей которого является определение природы выявленных нарушений: наследственные или ненаследственные. Решение этого вопроса очень существенно, так как оно в значительной мере определяет прогноз заболевания для самого больного и его будущего потомства, характер назначаемого лечения и многое другое.

Для выявления наследственных ферментопатий идеальным, однако, можно было бы считать создание методов прямого анализа генов, т. е. определение ферментов. К сожалению, ферментативный скрининг пока невозможен для большинства наследственных болезней. Прежде всего, это связано с тем, что многие энзимы не могут быть определены аналитическими методами в моче, а для их определения в крови требуются для анализа значительные количества крови. Активность фермента фенилаланиноксидазы, например, может быть определена только в тканях печени или почек и т. п. Тем не менее, не следует думать, что исследования в этой области бесперспективны. Это не совсем так. Сейчас уже наметились четкие предпосылки, что в недалеком будущем в программу скрининга для выявления наследственных нарушений обмена будут введены методы, направленные на определение ферментов. Какие же основания существуют для таких предположений? В 1966 г. биохимиком Бейтлером был предложен тест (проба) для определения ферментов в рамках скрининг-программы. Очень большим достоинством метода можно считать то, что для анализа пригодны капли крови, нанесенные на фильтровальную бумагу. При этом оказалось, что активность ферментов сохраняется в течение нескольких дней и может быть определена в одной капле крови относительно простым и недорогим способом.

Для второго этапа обследования характерно использование нередко сложных современных, а иногда и новейших методов лабораторной диагностики, часто недоступных для обычных практических лечебных учреждений. Второй этап могут осуществлять только крупные научно-исследовательские институты или централизованные биохимические лаборатории. Это связано с использованием современного и дорогостоящего оборудования, дефицитных реактивов и, что самое главное, высококвалифицированных биохимиков, иммунологов и других специалистов. При этом возникает необходимость не только в определении, например, концентрации триптофана (аминокислоты) в крови, но и его предшественников, определение ферментов, проведение нагрузочных тестов, обменных исследований, выявление гетерозиготных носителей.

Необходимо отметить, что вся эта большая работа по созданию скрининг-программы была, сделала за относительно короткий промежуток времени — 5—10 лет. Трудно себе представить, что принципы выявления, разработанные к настоящему моменту, останутся незыблемыми. Идет постоянный поиск, направленный на упрощение и автоматизацию лабораторной диагностики, сокращение времени и средств для производства анализов.

В то же самое время поиски врачей-генетиков направлены на создание таких систем диагностики, которые могли бы позволить ставить диагнозы тех или иных заболеваний у еще неродившегося ребенка, т. е. у плода.

Физиологи уже давно пытаются уловить те сигналы, которыми плод сообщает о своей жизнедеятельности. Мать ощущает будущего ребенка по его шевелению, врач-акушер — по его сердцебиению. Причем между организмом матери и плодом существует тесный контакт. Беременная женщина поволновалась, а сердцебиение плода усилилось. Акушеры научились изучать сердцебиение плода не только с помощью древней врачебной трубки-стетоскопа, но и с помощью электрокардиографии, как это широко делается у взрослых. Используя этот метод 10 лет назад, впервые удалось поставить диагноз наследственного врожденного порока сердца у плода. Принятые экстренные специальные меры позволили спасти новорожденному жизнь.

Хорошо известно, что самыми простыми и надежными объектами исследования при постановке диагноза в медицине являются анализы крови или мочи. Но как получить у плода капельку крови или мочи? Было высказано предположение, что в этих целях могут быть использованы околоплодные воды беременной женщины. Оказалось, что околоплодная жидкость в значительной степени по своему происхождению является мочой плода (почки у плода человека начинают функционировать задолго до рождения, с 10—14-й недели внутриутробной жизни). Если это так, то нельзя ли, исследуя состав околоплодной жидкости, определять в ней вещества, характерные для наследственных нарушений обмена и тем самым выявлять их на ранних сроках беременности? Эта гипотеза оказалась верной.

Внутриутробная диагностика наследственных заболеваний могла быть необходимой в тех случаях, когда речь шла о беременностях с большим риском, т. е. о женщинах, у которых предыдущая беременность закончилась рождением ребенка с наследственным дефектом и прогноз здоровья будущего ребенка неясен или сомнителен.

Акушеры разработали щадящий метод извлечения амниотической жидкости, получивший название амниоцентеза. Когда околоплодная жидкость была получена, к работе подключились биохимики. Вскоре они показали, что на основании обследования нескольких миллилитров жидкости можно определить в ней содержание белка, аминокислот, углеводов, жиров, ферментов, гормонов, электролитов и других химических соединений, отражающих особенности обмена веществ у плода. Мало того, при обследовании клеток амниотической жидкости стало возможным изучать половой хроматин плода, его хромосомный набор, группы крови и многое другое. Таким образом, перед

исследователями открылись широкие возможности антенатальной (внутриутробной) диагностики хромосомных и некоторых наследственных обменных нарушений.

Определение групп крови позволило выявлять случаи несовместимости крови матери и плода, резус-конфликтные ситуации, устанавливать факт отцовства.

Изучение полового хроматина и кариотипа дало возможность внутриутробно определять пол будущего ребенка. А это очень важно для тех семей, где обнаруживались наследственные заболевания, сцепленные с полом.

Методы антенатальной диагностики еще, как говорят, не вышли из; стен научных институтов. Но можно не сомневаться, что так будет недолго. Эти методы найдут свое применение в работе медико-генетических консультаций.

Таким образом, научные исследования последних лет позволили не только выяснить роль наследственности в возникновении целого ряда заболеваний, но и создать модель системы раннего их обнаружения.

Целесообразность внедрения скрининг-программ для массового обследования новорожденных не вызывает сомнения ни с гуманных позиций, ни с точки зрения экономической эффективности. Эта проблема неоднократно обсуждалась Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и рекомендовалась для практического использования. Экспертная группа ВОЗ отметила определенные достоинства существующих методов скрининга, позволяющих выявлять значительное число заболеваний, поддающихся воздействию профилактических и лечебных мероприятий. Кроме того, было подчеркнуто, что «затраты на выявление, а также последующее консультирование и лечение должны окупиться сбережениями, образовавшимися в результате того, что удалось предупредить развитие болезни и, следовательно, избежать необходимого ухода за больным». Стоимость генетических программ зависит, прежде всего, от организации лабораторной службы и от типа используемых методов диагностики. Особое внимание обращается на создание централизованных лабораторий, которые являются экономически выгодными и позволяют осуществлять широкие обследования детей раннего возраста.

Успех скринирующих программ по выявлению наследственной патологии поставил на повестку дня необходимость разработки надежных методов профилактики и лечения наследственных дефектов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: