БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД - исследование генетических закономерностей на близнецах. В основе Б. м. лежит сравнение изучаемых признаков (или реакций) в разных группах близнецов с учетом сходства или различий их генотипов (см.) и среды, в к-рой близнецы росли, т. е. оценка роли наследственности и среды в изменчивости признака.
Частным случаем использования Б. м. являются, напр., установление наследственного характера признака и определение частоты фенотипического проявления гена - его пенетрантности (см. Пенетрантностъ гена). Б. м. применяется также и для оценки действия некоторых внешних факторов: леч. препаратов, методов воспитания, обучения и т. д. В целом близнецовые исследования, кроме Б. м., включают еще изучение явления многоплодия с медицинской, демографической, генетической и других точек зрения. Термин «близнецовый метод» был предложен Гальтоном (F. Galton) в 1875 г. В дальнейшей разработке этого метода принимали участие Вейнберг (W. Weinberg), Сименс (Н. Siemens), Хольцингер (К. Holzinger), Пенроуз (L. Penrose), Аллен (G. Allen), С. Г. Левит и другие, усилиями которых учение о близнецах превратилось в самостоятельный раздел биологии, называемый гeмeллологиeй (лат. gemelli близнецы + греч, logos учение).
При использовании Б. м. проводится сопоставление: 1) монозиготных (однояйцовых) близнецов с дизиготными (двуяйцовыми); 2) конкретных представителей (партнеров) монозиготных пар между собой; 3) результатов анализа близнецовой выборки с общей популяцией.
Монозиготными близнецами (однояйцовые, идентичные близнецы) называют близнецов, развивающихся из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) и разделившейся при первом дроблении зиготы на две части. Такие близнецы генетически одинаковы.
Дизиготные близнецы (двуяйцовые, неидентичные близнецы) возникают при одновременном оплодотворении двух яйцеклеток. С генетической точки зрения они сходны не более, чем обычные братья и сестры, и имеют в среднем по 50% идентичных генов. Однако у дизиготных близнецов совпадает время зачатия, время и условия эмбрионального развития в материнском организме и постэмбрионального - в семье, т. е. двуяйцовые близнецы обладают большей общностью средовых факторов, чем обычные братья и сестры.
При многоплодных беременностях рождаются не только двойни, но и тройни, четверни и т. д. Частота рождения таких близнецов не велика, и в Б. м. они используются редко.
Общая частота рождений близнецовых пар равна примерно 1%, из которых приблизительно около трети приходится на монозиготных близнецов. Соотношение моно- и дизиготных близнецов для каждой популяции можно определить по методу Вейнберга, суть к-рого в упрощенной форме сводится к следующему: отклонения от равного соотношения полов в близнецовых выборках невелики, все разнополые пары - заведомо дизиготны. Количество разнополых и равнополых пар среди дизиготных близнецов примерно одинаково. Поэтому число монозиготных близнецов можно определить, вычитая из всех обследованных пар близнецов удвоенное количество разнополых пар. Этот метод следует использовать только при популяционных исследованиях, т. к. в малых выборках он дает неточные результаты.
Исследования с применением Б. м. проводят в три этапа: 1) составление близнецовой выборки; 2) установление моно- или дизиготности; 3) сопоставление пар и групп близнецов по рассматриваемым признакам.
Составление близнецовой выборки. Из популяции выбираются все близнецы, а затем те из них, кто имеет рассматриваемый признак, или же из всего населения выделяются лица с данным признаком, а потом уже из них выделяют близнецов. В наблюдение должны включаться только те пары близнецов, в которых можно обследовать обоих партнеров.
Если популяция, в к-рой проводится исследование Б. м., велика и выявить всех близнецов в ней невозможно, то составление близнецовой выборки должно основываться на общих статистических правилах, включая правильное для данной популяции соотношение моно- и дизиготных пар. Б. м. не всегда требует большой выборки, и исследование можно ограничить одной или несколькими парами близнецов. В этом случае, однако, будет невозможна экстраполяция результатов на популяцию.
Диагностика зиготности близнецов
Первоначально диагностика зиготности основывалась на оценке количества плацент и хорионов. Однако, как было установлено позже, ошибки здесь могут достигать 20%, поскольку монозиготные близнецы могут иметь два хориона. Одновременно с этим зачастую просто невозможно получить эти сведения из истории родов. В 1924 г. Сименс предложил диагностировать зиготность близнецов методом так наз. полисимптомного сходства, т. е. сравнением партнеров пары по внешним признакам (пигментация кожи и волос, форма носа, губ, ушных раковин, рук, ногтей, размеры тела и т. д.). Субъективность этого метода заставила исследователей продолжить поиск других методов диагностики зиготности, включающих исследование сходства партнеров пары по четким, объективно учитываемым генетическим признакам (маркерам).
Современная диагностика зиготности основывается на анализе наиболее изученных и просто наследующихся признаков (эритро- и лейкоцитарные антигены, белки сыворотки крови, способность ощущать вкус фенилтиокарбамида и т. д.).
Для диагностики зиготности определяют следующие эритроцитарные и сывороточные системы крови: AB0, MNSs, Rh, P, Kell, Lutheran, Duffy, Kidd, Lewis, гаптоглобины, γ-гло-булины, трансферрины и др. Зиготность близнецов точнее и быстрее можно установить, если известны группы крови и белков сыворотки крови родителей или кровных родственников - сибсов (см.). Однако оценка зиготности возможна и при неизвестном фенотипе родителей (см. Генотип). В этом случае вероятность моно- или дизиготности рассчитывается на основании частоты проявления соответствующих признаков (маркеров) в популяции, к к-рой принадлежат родители.
Часто для диагностики зиготности приходится прибегать к исследованию и других показателей, из которых следует выделить четыре: дерматоглифику (см.), смешанную культуру лимфоцитов, пересадку кожи, электрофорез белков сыворотки крови.
Сходство дерматоглифических показателей у монозиготных близнецов значительно больше, чем у дизиготных. Этот факт известен давно, но метод не имел количественной оценки. Поскольку дерматоглифический метод исследования сейчас включает количественные показатели, которые можно оценивать интегрально, то его возможности как метода диагностики зиготности близнецов существенно возросли. Использование лимфоцитарного теста для диагностики зиготности основано на пролиферации лейкоцитов при смешении культур клеток от двух генетически неидентичных индивидов. Лимфоциты в смешанной культуре от монозиготных близнецов не претерпевают изменений, а от дизиготных способны трансформироваться. Это позволяет установить зиготность близнецов.
Наиболее точным показателем монозиготности близнецов является приживление реципрокно (от одного близнеца другому и наоборот) пересаженных кусочков кожи, т. к. успех трансплантации у человека определяется значительным числом генетически детерминируемых факторов. У дизиготных близнецов пересадки всегда заканчиваются отторжением. Однако этот тест в силу технической сложности и травматичности применяется относительно редко.
Предложен способ определения зиготности с помощью сравнения электрофореграмм сывороточных белков партнеров близнецовой пары, полученных электрофорезом в полиакриламидном геле. Монозиготные близнецы показывают одинаковые полосы (фракции), дизиготные - различные.
Объединение Б.М. с популяционно-статистическими исследованиями требует изучения зиготности многих тысяч пар. Такая огромная выборка не может быть изучена описанными методами, и в этих случаях используют анкетный метод диагностики. Показано, что анкетирование в 80- 85% случаев позволяет правильно определить зиготность; ошибкой при массовых исследованиях можно пренебречь. Однако анкетный метод диагностики зиготности не должен применяться в малых выборках.
Сопоставление пар и групп моно- и дизиготных близнецов (или партнеров монозиготных пар) по изучаемому признаку является заключительным этапом применения Б. м.
Методы сравнения близнецовых выборок по качественным (дискретным) признакам (ахондроплазия, галактоземия и т. д.) и количественным (рост, вес, продолжительность жизни и т. д.) различны.
Какой-либо качественный признак может встречаться у обоих близнецов данной пары либо у одного из них. В первом случае пара называется конкордантной, во втором- дискордантной (если рассматриваемый признак отсутствует у обоих близнецов, то такая пара вообще не попадает под наблюдение).
При сопоставлении моно- и дизиготных близнецов для каждой из групп определяют степень парной конкордантности (Kn), указывающую на пропорцию пар, в которых оба партнера имеют изучаемые признаки. В зависимости от характера сбора материала расчеты степени парной конкордантности различаются.
Если в популяции изучены все близнецы, имеющие рассматриваемый признак, то парная конкордантность определяется отношением числа конкордантных пар к общему числу конкордантных и дискордантных пар:
где С - число конкордантных по признаку пар, D - число дискордантных пар.
Однако в большинстве случаев исследователь в связи с размерами популяции не в состоянии изучить в ней всех близнецов, и исследуемая группа составляется выборочно. При этом следует иметь в виду, что конкордантные по данному признаку пары имеют примерно в два раза больше шансов попасть в поле зрения специалиста, чем дискордантные. Кроме того, при выборочном учете с какой-то вероятностью окажутся пары, которые, несмотря на наличие изучаемого признака, не попадут под наблюдение и не будут изучены. Чтобы не было занижения степени конкордантности, делают поправку. Принимается, что вероятность нерегистрации пары равна вероятности регистрации обоих близнецов как носителей данного признака (пробандов), а этот показатель легко определяется из выборки. Для того чтобы избежать ошибок, связанных с этими методическими погрешностями, парную конкордантность при выборочном учете следует определять по формуле:
где X - число пар, в которых носителями признака были оба партнера.
При использовании Б. м. надо указывать, каким способом определялась парная конкордантность, и вычислять ее одинаково для моно- и дизиготных близнецов. Использование показателя парной конкордантности требует также коррекции в отношении возрастной структуры выборки, особенно в тех случаях, когда возраст является модификатором проявления признака, напр, при ряде наследственных заболеваний.
Сопоставление степени парной конкордантности у моно- и дизиготных близнецов дает приблизительный ответ на вопрос о соотносительной роли наследственности и среды в развитии признака. При этом исходным является положение, что степень парной конкордантности должна быть достоверно выше у моно-, чем у дизиготных близнецов в случае, если наследственные факторы играют доминирующую роль в возникновении изучаемых признаков или болезней. Если в формировании изучаемой особенности участвуют как генетические, так и негенетические факторы, то у монозиготных близнецов могут наблюдаться определенные внутрипарные различия. Чем больше влияние среды, тем значительнее будут эти различия. Соответственно будет уменьшаться разница в степенях парной конкордантности между моно- и дизиготными близнецами. Для вычисления доли (степени) наследственности, участвующей в развитии признака, используют формулу Хольцингера:
где H - доля (степень) влияния наследственности на фенотип, K nMZ и K nDZ - степени парной конкордантности моно- и дизиготных близнецов. H - выражается величинами от 0 (полное отсутствие значения наследственности) до 1 (полное отсутствие значения среды). Если признак определяется аллелем (см. Аллели) с полной пенетрантностыо при несущественном влиянии среды, то степень конкордантности монозиготных близнецов будет равна единице, а дизиготных - 0,5 или 0,25 в зависимости от доминантного или рецессивного типа наследования и генотипа родителей. При полной конкордантности монозиготных близнецов H будет равно 1,0. На самом деле такие значения H бывают лишь при изучении строго генетически детерминированных признаков (напр., групп крови) и наблюдаются редко, что обусловливается неточностью диагностики заболеваний и неправильным определением зиготности. В обоих случаях значение H будет занижено. В диагностике заболеваний чаще встречаются случаи гипо-диагностики, чем гипердиагностики, а это в большей степени отражается на степени конкордантности монозиготных близнецов, чем дизиготных. Ошибки в диагностике зиготности обычно приводят к включению дизиготных близнецов в группу монозиготных. Это также может привести к уменьшению степени конкордантности монозиготных близнецов.
Учитывая возможные ошибки определения конкордантности и зиготности, а также основываясь на опубликованных результатах конкордантности близнецов при моно генных заболеваниях, можно говорить об определяющем значении наследственности в развитии признака при значениях H больше 0,7.
Существенное значение для экстраполяции данных близнецового анализа на общую популяцию имеет понятие «пробандовая (парная) конкордантность» (K p) - относительное число носителей признака среди моно- или дизиготных близнецов, что соответствует понятию о пенетрантности. Пробандовая конкордантность изучается чаще всего среди монозиготных близнецов и вычисляется по формуле:
где С - число конкордантных по изучаемому признаку пар, зарегистрированных только по одному партнеру, C x - число конкордантных пар, партнеры которых были зарегистрированы независимо друг от друга, D - число дискордантных пар. Если имеется полный учет всех пар, то формула (4) сводится к следующему виду:
Таким образом, основное значение пробандовой конкордантности монозиготных близнецов состоит в том, что (в случае, если сам факт монозиготности не влияет на проявление признака) она может рассматриваться как средняя пенетрантность генотипа, определяющего данный признак.
Преимуществом пробандовой конкордантности является возможность сравнения ее величины с частотой признака в популяции.
Между пробандовой конкордантностыо по данному признаку как средней пенетрантностью гена, частотой признака в популяции (Р) и отклонениями от средней пенетрантности V р (включающей как генетическую, так и общую средовую вариабельность) имеется связь, выраженная формулой:
Т. о., формула (7) дает возможность получить представление (хотя и в определенном смысле условное) о величине вариабельности пенетрантности наследственного задатка, формирующего признак. Эта величина представляет интерес в плане дальнейшего изучения непосредственных причин пенетрантности (если признак полезен) и непенетрируемости (если признак патологичен) генетической детерминации признака. В этом смысле особая роль отводится сравнительному изучению дискордантных по признаку партнеров монозиготных пар. Сравнивая партнеров монозиготных пар, обладающих изучаемым признаком, с теми, у которых он отсутствует, и сопоставляя эти данные с другими выявленными у близнецов изменениями, а также с различными факторами внешней среды, можно получить ответ на вопрос о причинах дискордантности партнеров. В этом плане очень ценные сведения могут быть получены при сопоставлении дискордантных монозиготных близнецов, воспитывающихся раздельно, однако такие пары встречаются редко.
При изучении роли наследственности и среды в формировании количественных признаков сходство или различие близнецов не может быть выражено терминами «конкордантность» или «дискордантность». Степень их различия выражается каким-то размахом величин, который определяется наследственностью п средой у дизиготных близнецов и только средой у монозиготных. Для упрощения можно не учитывать различия во взаимодействии генов и среды у разных типов близнецов, а также различия среды, которые в определенной степени имеют место у тех и других. В таком случае разница в величинах дисперсии признака у дизиготных близнецов по сравнению с монозиготными будет отражать относительное значение наследственных факторов по сравнению со средовыми в изменчивости признака, вследствие чего приведенная выше формула Хольцингера принимает вид:
где S 2DZ и S 2MZ - соответственно диспрсии признака у дизиготных и монозиготных близнецов; II отражает долю дисперсии фенотипа за счет наследственности.
Помимо сравнения моно- и дизиготных близнецов, для оценки роли среды можно использовать сравнение монозиготных близнецов, воспитывающихся вместе и раздельно. В этом случае определяют долю дисперсии фенотипа (E), обусловленную средой, с помощью коэффициентов внутриклассовой корреляции по следующей формуле:
где r (MZB) и r (MZP) - внутриклассовые корреляции вместе (MZB) и раздельно (MZP) воспитанных монозиготных близнецов.
Применение Б. м. с целыо сравнительного изучения разных методов воздействия у монозиготных близнецов, разделенных на две группы, позволяет чрезвычайно экономно, на небольшом числе наблюдений, получать убедительные данные, указывающие на преимущество одного метода (или леч. препарата) перед другим. При этом один партнер каждой нары близнецов подвергается исследуемому воздействию, а другой служит контролем. Принимая во внимание идентичность генотипа монозиготных партнеров, можно полагать, что контроль в этом случае является наиболее совершенным из всех возможных. Применяется также и другой вариант, а именно: один из партнеров пары подвергается одному, а другой партнер - другому методу воздействия.
Варианты применения Б. м., аналогичные приведенным, имеют место как в медицине, так н в биологии, психологии, антропологии, педагогике и многих других областях науки о человеке.
Б. м. имеет ряд серьезных недостатков. связанных в первую очередь с неполнотой сведений о пре- и постнатальном развитии близнецов. Напр., при Б. м. принимается, что среда в широком смысле одинакова для моно- и дизиготных близнецов.
Но это не совсем так. Во многих отношениях монозиготные близнецы обладают большим сходством, чем дизиготные. Они чаще выбирают себе одни и те же игры, товарищей. С ними одинаково обращаются родители. К тому же нельзя считать одинаковыми условия внутриутробного развития моно- и дизиготных близнецов. В частности, известны сосудистые анастомозы между близнецами, в первую очередь оказывающие влияние на развитие дизиготных близнецов, которые могут иметь генетически различные ткани, в частности клетки крови (см. Химеры). Возможен и ряд других различий между близнецами, возникающих на пре- и постнатальной стадиях развития.
Взаимодействие генов и среды не учитывается как возможный фактор различия близнецов. Между тем его эффекты могут быть выраженными, причем различия у дизиготных близнецов будут большими, чем у монозиготных. На развитие монозиготных близнецов могут оказывать влияние как соматические мутации, так и различия в степени активации генома (см.). Так, описаны монозиготные близнецы-сестры с нормальным кариотипом, одна из которых страдала гемофилией, а другая была гетерозиготной носительницей без проявления. Полагают, что дискордантность возникла в связи с тем, что на ранней стадии развития у партнерш инактивировались (эффект Лайон) разные X-хромосомы.
Некомпетентное использование Б. м., связанное с недостоверной диагностикой зиготности близнецов, неправильным составлением близнецовой выборки или недостаточным ее объемом, тенденцией к выборочному описанию «интересных» случаев, резко снижает эффективность Б. м., приводит к поверхностным, недостоверным выводам.
Оценивая Б.М. в целом, следует сказать, что он наряду с другими методами генетики выполнил свою задачу, навсегда утвердив в сознании врачей, генетиков, антропологов, психофизиологов, педагогов ту непреложную в наст, время истину, что практически любой признак человеческого организма в той или иной степени детерминируется генетической конституцией. Однако вопросы точной количественной оценки изменчивости многих признаков за счет генотипа и среды остались неразрешенными. То же относится и к исследованию с помощью Б. м. тонких механизмов влияния среды на развитие признаков.
В близнецовых исследованиях наметились сдвиги, связанные с использованием Б.М. в сочетании с другими методами генетического анализа (популяционно-статистическим, биохимическим и т. д.). Напр., синхронность реализации генотипа монозиготных близнецов в фенотип открывает определенные возможности в изучении генетики развития, в частности при условии совместного использования Б.М. с методами генетики соматических клеток (см.).
Т. о., перспективы дальнейшего применения Б. м. связаны, с одной стороны, с оценкой и пониманием тех искажений, которые возникают за счет биологических и статистических факторов при сравнении близнецов, а с другой - с объединением Б. м. с другими методами современной генетики.
Библиография: Канаев И. И. Близнецы, М.- Л., 1959, библиогр.; Левит С. Г. Некоторые итоги и перспективы близнецовых исследований, Труды Медико-биол. науч.-исслед. ин-та, т. 3, с. 5, М.- JI., 1934; Мартынова Р. П. и Рыбкин И. А. Исследования близнецов в медицинской генетике, в кн.: Пробл, мед. генетики, под ред. В. П. Эфроимсона и др., с. 113, М.- Варшава, 1970, библиогр.; Ниль Дж, В. и Ш э л л У. Дж. Наследственность человека, пер. с англ., М., 1958; Allen G. Twin research, problems and prospects, Progr. med. Genet., v. 4, p. 242, 1965, bibliogr.; Allen G., Ha rva Id B. a. Shields J. Measures of twin concordance, Acta genet. (Basel), v. 17, p. 475, 1967; C e d e r 1 o f R. a. o. Studies on similarity diagnosis in twins with the aid of mailed questionnaires, ibid., v. 11, p. 338, 1961; Edwards J. H. Multiple pregnancy, the value of twins in genetic studies, Proc. roy. Soc. Med., v. 61, J). 227, 1968; Martynova R. P. Some considerations about twin zygosity and concordance determination in cancer research, Acta Genet, med. (Roma), v. 19,p. 19, 1970.
Η. П. Бочков, E. Т. Лильин, Р. П. Мартынова.
Клиническая генетика. Е.Ф. Давыденкова, И.С. Либерман. Ленинград. «Медицина». 1976 год.
ВЕДУЩИЕ СПЕЦИАЛИСТЫ В ОБЛАСТИ ГЕНЕТИКИ
Амелина Светлана Сергеевна - профессор кафедры по курсу генетики и лабораторной генетики, доктор медицинских наук. Врач генетик высшей квалификационной категории
Дегтерева Елена Валентиновна - ассистент кафедры по курсу генетики и лабораторной генетики, врач-генетик первой категории
Редактор страницы: Крючкова Оксана Александровна
Близнецовый метод основывается на изучении внутрипарного различия близнецов и имеет первостепенное значение для понимания соотносительной роли наследственности и среды в образовании различных признаков, аномалий строения, широко распространенных в популяции заболеваний, обусловленных полигенными факторами и особенно при изучении наследственных заболеваний с низкой пенетрантностью.
Близнецы могут развиваться из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом, в результате разделения этой оплодотворенной яйцеклетки на одинаковые дочерние клетки, каждая из которых дает начало новому организму. Благодаря такой особенности развития эти близнецы называются однояйцевыми (или, правильнее, монозиготными). Они одного пола и характеризуются одинаковым генотипом. В отличие от них двуяйцевые (дизиготные) близнецы развиваются из двух яйцеклеток, одновременно оплодотворенных двумя разными сперматозоидами. Дизиготные близнецы могут быть и одного, и разного пола. По своим наследственным задаткам они похожи не в большей степени, чем родные братья и сестры, не близнецы.
Если какое-либо заболевание вызывается преимущественно воздействиями среды, то при поражении им одного из близнецов вероятность того же заболевания у партнера в значительной мере сходна для однояйцевых и двуяйцевых близнецов. Если развитие патологии определяется преимущественно наследственностью, частота совпадений диагноза заболевания (конкордантность) у однояйцевых близнецов должна существенно превышать частоту совпадения такого диагноза у двуяйцевых близнецов.
Выше отмечалось, что даже при заболевании, обусловленном воздействиями среды, могут иметь значение наследственные факторы, так как они определяют степень реактивности организма. Поэтому и при заболеваниях, вызванных влияниями среды, частота совпадения диагноза у однояйцевых близнецов может быть несколько выше, чем у двуяйцевых, в силу одинаковой реактивности у первых и различной реактивности у вторых. Однако, чем больше роль наследственности, тем выше частота совпадения диагноза у однояйцевых близнецов и тем больше различия в частоте совпадения диагноза между однояйцевыми и двуяйцевыми близнецами.
Как правило, у человека рождается один ребенок, но нередко 1,0%) имеет место рождение двойни, реже (1: 6000-7000) - тройни, еще реже - четверни и т. д.
При обследовании близнецов важно прежде всего установить тип их зиготности (однояйцевые, двуяйцевые). Тип зиготности новорожденных близнецов можно во многих случаях установить по плаценте, так как все близнецы, имеющие общий хорион, являются однояйцевыми. 70% последних рождается с общим хорионом. Однако часть их имеет два хориона, а иногда и две плаценты. В то же время двуяйцевые близнецы нередко имеют общую плаценту, но не общий хорион. Поэтому установление типа зиготности новорожденных близнецов не всегда может быть произведено достаточно точно, тем более, что впоследствии сведения о плаценте могут быть утрачены. Вследствие этого в генетических исследованиях для определения типа зиготности применяется главным образом «метод сходства», основанный на исследовании у партнеров близнецовой пары генетически обусловленных признаков, находящихся в минимальной зависимости от влияний средовых факторов.
Современные исследователи, использующие метод сходства для диагностики яйцевости близнецов, наиболее охотно опираются на данные о группах крови по антигенам А, В, Rh, а также по антигенам, не играющим существенной роли в повседневной медицинской практике: М, N, S, Kell, Kidd, Duffy и др. Наряду с группами крови могут быть использованы белки сыворотки крови (гаптоглобины, трансферрины и др.). Не утратило своего значения и сравнительное изучение морфологических признаков, определяемых генотипически - таких, как цвет и разрез глаз, величина и форма бровей, величина и форма ресниц, цвет и форма волос, высота переносья, профиль спинки носа, форма основания и кончика носа, толщина губ, разрез рта, завиток, противозавиток и мочка уха. Оценка таких признаков производится в соответствии со шкалами, типами и градациями, разработанными и принятыми в антропологии (С. Н. Ардашников с соавт., 1936; В. В. Бунак, 1941, и др.)- Кроме перечисленных признаков для определения яйцевости близнецов используют данные дерматоглифики, электрокардиографии, особенности рефракции и др.
Для подтверждения диагноза одно- или двуяйцевости широко используется портретная фотосъемка, причем оба близнеца снимаются в одинаковых позициях: фас, профиль и 3/4 поворота. Следует поднять волосы над ушами, чтобы можно было сравнить форму уха близнецов. По фотопортретам можно произвести достаточно точное сравнение ряда морфологических признаков (В. В. Бунак, 1959).
Применение метода сходства позволяет с достаточно высокой степенью достоверности установить характер зиготности близнецов. Практически определение яйцевости с помощью метода сходства производится в том случае, когда близнецы являются однополыми. Разнополые близнецы в норме всегда двуяйцевые. Исключение составляют те редчайшие случаи, когда у одного из однояйцевых близнецов возникает аберрация по половым хромосомам, а именно у одного из близнецов-мальчиков (XV) утрачивается F-хромосома, вследствие чего он фенотипически развивается как девочка (ХО), страдающая синдромом Шерешевского - Тернера. При отсутствии данной патологии указанное правило не имеет исключений. Если близнецы однополые, то они могут быть как одно-, так и двуяйцевыми. Тождественность близнецов по нескольким избранным исследователем признакам свидетельствует в пользу их однояйцевости. Наличие различий по части признаков позволяет сделать вывод о двуяйцевости близнецов. Вероятность для двуяйцевых близнецов быть сходными в той же мере, что и однояйцевые, чрезвычайно мала. Полное совпадение двуяйцевых близнецов по 8 изучаемым признакам возможно примерно в 1 случае из 480 000. Если число сопоставляемых признаков больше, то, естественно, вероятность полного сходства для двуяйцевых близнецов еще меньше. Особенно высокую степень достоверности сравнения дает определение групп крови и белков сыворотки крови.
На следующем этапе работы устанавливается конкордантность или дискордантность близнецов по изучаемому заболеванию. С этой целью используются все необходимые для диагностики данной патологии анамнестические, клинические, инструментальные и биохимические методы обследования.
Сопоставление степени конкордантности (процента сходства) по изучаемому патологическому признаку однояйцевых (ОБ) и двуяйцевых (ДБ) близнецов позволяет, как уже говорилось выше, оценить степень влияния наследственных и средовых факторов в возникновении и развитии заболевания.
Для количественной оценки роли наследственности (к) применяется формула Хольцингера (см. С. Н. Давиденков, В. П. Эфроимсон, 1961).
При h = 1,0 в возникновении признака решающую роль играют генетические факторы; при h = 0,0 определяющим является влияние среды, h, близкое к 0,5, свидетельствует о примерно одинаковом влиянии на формирование признака как наследственных, так и средовых факторов.
Степень конкордантности среди ОБ и ДБ обычно определяется путем вычисления отношения числа пар, конкордантных по изучаемому признаку (С), к общему числу С + D (число дискордантных пар) исследованных пар (прямой метод).
Allen с соавт. (1967) обращает внимание на то обстоятельство, что для конкордантных пар в популяции имеется двойная возможность регистрации по обоим партнерам независимо друг от друга, в отличие от дискордантных. Исходя из этого соображения, предлагается непрямой метод вычисления степени конкордантности.
Однако, если в процессе обследования охвачены все близнецы изучаемой популяции, то расчет конкордантности правильнее вести по первой формуле. Наиболее правильным методом определения степени конкордантности, по мнению Allen с соавт., является метод, при котором учитывается число конкордантных пар, выявленных по одному, и число конкордантных пар, выявленных по двум пробандам (х), т. е. метод, занимающий промежуточное положение между двумя выше приведенными.
Оценка степени конкордантности может искажаться при вариабельности в экспрессивности признака. Для оценки возможного искажения Р. П. Мартынова предложила «индекс конкордантности», отражающий долю тяжело пораженных пар из числа всех конкордантных по формуле:
1с - индекс конкордантности; а - число пар, в которых оба близнеца тяжело поражены; Ъ - число пар, в которых один близнец поражен тяжелой, второй - легкой формой заболевания.
ПОПУЛЯЦИОННО-СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД
Метод находит широкое применение в клинической генетике, т.к. внутрисемейный анализ заболеваемости неотделим от изучения наследственной патологии как в станах с большим населением, так и в относительно изолированных популяционных группах. Сущность метода заключается в изучении (с помощью методов вариационной статистики) частот генов и генотипов в различных популяционных группах, что дает необходимую информацию о частоте гетерозиготности и степени полиморфизма у человека. В частности, в гетерозиготном состоянии в популяциях находится значительное количество рецессивных аллелей, что обуславливает развитие различных наследственных заболеваний, частота которых зависит от концентрации рецессивного гена в популяции и значительно повышается при заключении близкородственных браков. Мутации могут передаваться потомству во многих поколениях, что приводит к генетической гетерогенности, лежащей в основе полиморфизма популяций.
Среди людей невозможно найти генетически одинаковых лиц (за исключением монозиготных близнецов, для которых предполагается 100% общих генов), хотя общность генов хорошо прослеживается у близких и дальних родственников.
Сущность метода состоит в выяснении наследственной обусловленности признаков и установления связей между генотипом и внешней средой. Принцип применения метода заключается в сравнении монозиготных и дизиготных близнецов. Среди всех близнецов примерно 1/3 приходится на долю монозиготных и 2/3 - на долю дизиготных близнецов.
При этом вычисляются показатели соответствия (конкордантность) или несоответствия (дискордантность), а также определяется частота возникновения заболевания (признака) одновременно у обоих близнецов каждой пары. Степень конкордантности по наследственно обусловленным признакам будет выше у идентичных близнецов.
Если однояйцовые близнецы (ОБ) даже в разных средах существования обнаруживают более высокую конкордантность, чем двухяйцевые (ДБ) в однотипных средах, то можно предположить, что конкордантность обусловлена генетическими, а не средовыми факторами.
Близнецовый метод имеет несколько основных направлений:
Диагностика зиготности - изучение сходства и различия партнеров близнецовой пары по совокупности ряда признаков, изменяющихся под воздействием окружающей среды. В этом случае используется метод полисистемного сходства или подобия по внешним признакам.
Методы экспериментального изучения:
Иммуногенетический - сравнение по антигенам, белкам сыворотки крови, гаплотипам HLA, т.е. по менделирующим признакам, которые не изменяются в течение всей жизни, несмотря ни на какие воздействия окружающей Среды;
Исследование дерматоглифики;
Изучение наследуемых способностей (например, чувство вкуса фенилтиокарбамида);
Изучение данных ЭКГ и ЭГ;
Трансплантация кожного лоскута.
Статистическое исследование близнецовой выборки - анкетирование близнецов, которое целесообразно в популяционных исследованиях с большими выборками.
Метод контроля по партнеру - используется только у монозиготных близнецов. При этом возможно точно оценить то или иное внешнее воздействие, если ему подвергся только один партнер (например, лекарственный препарат). Такие исследования выгодны в экономическом плане, так как позволяют ограничивать выборку всего двумя-тремя десятками пар близнецов.
В дальнейшем перспективно применение близнецового метода в сочетании с другими (цитогенетические, биохимические и др.).
БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Эти методы помогают обнаружить целый ряд заболеваний с нарушениями обмена веществ (энзимопатии). Исследованию подлежат кровь, моча, ликвор, пунктаты костного мозга, амниотическая жидкость, сперма, пот, волосы, ногти, кал и др.
На первом этапе обследования (экспресс-диагностика) применяются методы массового биохимического скрининга: пробы Феллинга (на фенилкетонурию), Альтгаузена (гликогенозы), Бенедикта (галактоземия, фруктоземия), проба на гипераминоацидурию, микробиологический тест Гатри (ФКУ и др. аминоацидопатии).
Разработаны простые качественные биохимические тесты для эксперсс-диагностики гипотиреоза, муковисцидоза, для выявления нарушений обмена билирубина, болезни Тея-Сакса, гепатолентикулярной дегенерации, АГС. Эти пробы достаточно просты и используют легко доступный биологический материал (кровь, моча).
На втором этапе (уточняющая диагностика) применяют молекулярно-цитогенетические, молекулярно-биологические методы, более сложные методы аналитической биохимии:
Исследование метаболического пути (количественное определение метаболитов, их кинетики и накопления);
Прямое измерение концентрации (иммунохимические методы), активности (энзимо-диагностика), физико-химических и кинетических параметров мутантных белков;
Исследование мутантных белков с помощью нагрузочных проб мечеными субстратами и гибридизации соматических клеток;
Исследование структуры мутантного гена методами рестрикционного анализа. Большие перспективы открываются с применением жидкостной и газовой хроматографии, позволяющей определить аминокислотный состав исследуемого субстрата в течение нескольких минут.
Показания для биохимического исследования:
1) умственная отсталость, психические нарушения;
2) нарушение физического развития - аномальный рост и строение волос или ногтей; неправильный рост с искривлением костей туловища и конечностей, чрезмерное отло-жение жира, гипотрофия или кахексия, тугоподвижность или разболтанность суставов;
3) плохое зрение или полная слепота, тугоухость или глухота;
4) судороги, мышечная гипотония, гипер- и гипопигментация, фото-чувствительность, желтуха;
5) непереносимость отдельных пищевых продуктов и лекарственных препаратов, нарушение пищеварения, частая рвота, диарея, жидкий стул, гепато- и спленомегалия;
6) почечно-каменная болезнь, холестаз;
7) гемолитические анемии и др. состояния.
Близнецовый метод (англ. twin studies) - один из основных типов исследований в психогенетике (генетике поведения), идея которого впервые выдвинута Ф. Гальтоном (1875). Логические основания близнецовый метод след.: 1) существует 2 типа близнецов - монозиготные (МЗ) с идентичным генотипом и дизиготные (ДЗ), генотипы которых различаются, как у обычных братьев и сестер; 2) постулируется примерное равенство постнатальных средовых влияний для членов МЗ и ДЗ пар. Сопоставление внутрипарного сходства у МЗ и ДЗ дает возможность определить относительную роль генотипа и среды в детерминации изучаемого признака. Если признак контролируется генотипом, то сходство МЗ должно значительно превосходить сходство ДЗ близнецов. Такой вариант Б. м. получил название метода парных сравнений (или контрастных групп).
В настоящее время в психологии используют также: метод разлученных МЗ близнецов, метод контрольного близнеца, метод близнецовой пары. близнецовый метод имеет недостатки, связанные с особенностями пре- и постнатального периода развития близнецов. Существенной причиной ошибок при использовании Б. м. является недостаточная корректность допущения о равенстве средовых влияний для МЗ и ДЗ близнецов. Имеются достоверные данные о неодинаковых условиях развития МЗ по сравнению с ДЗ близнецами. В связи с этим при изучении психологических признаков с помощью Б. м. необходимо проводить специальный анализ тех переменных близнецовой среды, которые значимы для формирования исследуемого признака и внутрипарного сходства по нему у близнецов.
Преодолеть некоторые недостатки Близнецового метода позволяет также его сочетание с генеалогическим и популяционным методами (см . Психогенетика). Помимо решения психогенетических задач применение различных вариантов близнецовый метод позволяет раскрыть психологическое содержание понятия «среда» и дает новые возможности для проведения исследований по проблемам психологии личности, социальной психологии и в др. областях психологической науки. (И.В. Равич-Щербо)
Психологический словарь. И. Кондаков
Близнецовый метод
- Автор - Ф. Гальтон (1875г.)
- Категория - метод исследования, используемый в психогенетике.
- Специфика - ориентирован на анализ влияния генетических и средовых факторов на вариативность изучаемого признака. Основан на сравнении психологических качеств монозиготных близнецов, имеющих идентичный генный набор, и дизиготных, имеющих в среднем 50 % одинаковых генов. В силу этого признаки, вариативность которых существенно определяется наследственностью, должны быть более схожими у монозиготных, чем у дизиготных, близнецов. Предпосылкой выступает суждение , что средовое влияния, оказываемое на близнецов, может быть примерно равным. При контролировании данного свойства генотипом сходство монозиготных близнецов должно быть большим, чем сходство дизиготных близнецов.
Психология развития. Словарь. А.Л. Венгера
Близнецовый метод - один из наиболее информативных методов психогенетики, основанный на сопоставлении внутрипарного сходства генетически идентичных монозиготных и неидентичных дизиготных близнецов. Монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы, т.е. из одной оплодотворенной яйцеклетки, которая иногда на ранних стадиях своего деления дает начало двум эмбриональным структурам.
Монозиготные близнецы - единственные люди, имеющие идентичный набор генов. Дизиготные близнецы развиваются из двух одновременно оплодотворенных яйцеклеток; у них, как и у обычных сиблингов (родных братьев и сестер), в среднем 50% общих генов. Диагностика зиготности основана на системе определенных антропометрических признаков, характеризующих внешнее сходство близнецов, и на использовании более сложных маркерных систем, включающих биохимические факторы, группу крови и т.д. При работе с большими выборками близнецов возможна диагностика по специально разработанным вопросникам, дающим хорошее совпадение диагноза с результатами более строгих методик. Если по тому или иному показателю психического развития монозиготные близнецы обнаруживают большее внутрипарное сходство, чем дизиготные, то это рассматривается как признак существенной зависимости данного показателя от генетических факторов.
В последние годы стал использоваться метод семей монозиготных близнецов, позволяющий оценить так называемый «материнский эффект» - влияние цитоплазматической наследственности, практически полностью определяемой материнской яйцеклеткой. При наличии «материнского эффекта» имеющие матерей - монозиготных близнецов, будут более похожи по изучаемому признаку, чем дети, имеющие отцов - монозиготных близнецов. Существуют и другие варианты Б. м. (метод контрольного близнеца, близнецовой пары и т.д.), не решающие собственно психогенетических задач, но помогающие экономно и надежно исследовать многие психологические проблемы. И.В. Тихомирова
Применяется при выявлении обусловленности признаков наследственного характера. Данный способ демонстрирует взаимоотношения генотипа и внешней среды. Близнецовый метод генетики позволил оценить значение генетической предрасположенности ко многим патологиям, экспрессивность, пенетрантность, а также условия появления тех или других типов заболеваний. Исследовательские данные являются весьма полезными при количественной оценке наследственной детерминированности (определяемости) некоторых признаков. В связи с этим, близнецовый метод считается одним из важнейших исследовательских методов в количественной наследственности.
Близнецы могут являться однояйцевыми. Образуются они на ранних стадиях деления зиготы, при которых из двух (реже большего количества) бластомеров развиваются организмы (полноценные). отличаются генетической идентичностью.
Несмотря на возможности, которыми обладает близнецовый метод, сегодня он не обладает широким практическим применением, как раньше. Это связано с открытием более точных современных исследовательских методик, позволяющих однозначно выявить наследственную предрасположенность к конкретной патологии.
Близнецовый метод предполагает сравнение дизиготных и монозиготных близнецов (потомства, которое состоит из родившихся одновременно особей у млекопитающих одноплодных).
Монозиготное потомство развивается в одной Эти близнецы обладают 100% общих генов. Таким образом, различия, выявляемые между ними, с наследственным фактором не связаны. Развитие дизиготных близнецов происходит в разных яйцеклетках, которые оплодотворены разными спермиями. обладает 50% общих генов, как у обычных сибсов (потомков одной пары родителей - братьев, сестер). Однако одновременное их рождение, совместное воспитание формирует факторы общей среды. Таким образом, степень различия дизиготного потомства определяется степенью различия генотипов.
В результате сравнения данных двух групп близнецов рассчитываются показатели несоответствия (дискордантности) и соответствия (конкордантности). Кроме того, осуществляется вычисление частоты, при которой развивается признак или заболевание в каждой вышеуказанной потомственной группе.
Близнецовый метод подразделен на несколько этапов:
- Стадия составления выборки.
- Этап определения вида зиготности.
- Стадия оценки результатов при сопоставлении пар.
Вышеописанный исследовательский способ имел большое значение при изучении наследственности в поведении, многих инфекционных и «мультифакториальных» (возникших вследствие нескольких причин) патологий.
В применяется не только классический, но и модифицированный метод близнецового изучения. Так, для исследования возможностей по улучшению некоторых интеллектуальных характеристик с использованием психологической тренировки, используется методика контроля по партнеру, а при изучении сахарного диабета - методика близнецовых семей.
Наследственность интеллекта и личности удобно наблюдать у потомков, разлученных в раннем или младенческом возрасте, воспитываемых раздельно и не находящихся под воздействием общей среды и особенного взаимодействия друг с другом.
При этом достоверные данные можно получить не всегда. Это обусловлено систематическими различиями между не по определенным признакам, а также социальными и психологическими особенностями в процессе развития в Данные факторы и ограничивают сферу применения вышеописанного метода.