Генетическая структура населения города Гомеля по группам крови системы ABO

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Группы крови человека являются одним из основных объектов изучения популяционной и молекулярной генетики; они в какой-то степени характеризуют молекулярную эволюцию и могут быть использованы для генетического картирования и выяснения вопросов геногеографии.

Групповая принадлежность внутрипопуляционного полиморфизма определяется с помощью реакции агглютинации при помощи стандартных гемагглютинирующих сывороток. Систему группы крови ABO составляют два групповых эритроцитарных агглютиногена (А и В) и два соответствующих антитела - агглютинины плазмы альфа (анти-А) и бета (анти-В). Различные сочетания антигенов и антител образуют 4 группы крови изучение которых позволит нам увидеть и вычислить закономерности распределения генов.

Генетическое изучение населения очень трудоёмко, требует больших затрат времени и средств, поэтому геногеографические данные накапливаются довольно медленно. Но, если на основе этих, пусть весьма неполных, данных, руководствуясь определенными генетически обоснованными правилами, построить карту географического распределения генов, то о многих ещё не изученных популяциях мы получим предварительную генетическую информацию, носителем которой является геногеографическая карта.

Для успешного изучения этого вопроса нужна новая информация о наследовании генетической структуры населения различных этнических групп, а также изучение индивидуальных биологических свойств и популяционных генетических структур.

В связи с выше сказанным изучением вопроса о распространении и частоте встречаемости групп крови системы ABO в различных этнических группах (белорусы, украинцы, корейцы, армяне) среди населения г. Гомеля представляет большую научную значимость, так как строгое постоянство наследуемости групповых признаков ABO позволит определить распределение фенотипов и их аллелей и установить таким образом генетическую структуру популяции г. Гомеля по генам, контролирующим группы крови.

Целью работы явилось изучение генетической структуры популяций и выявление закономерностей распределения генов групп крови ABO у взрослых жителей разных этнических групп, проживающих на территории города Гомеля и его районов.

Для достижения цели в курсовой работе были поставлены следующие задачи:

1. Изучение и анализ литературных данных по теме исследований.

2. Сбор и анализ материала по данной теме исследования, которым является группа крови и резус фактор среди населения, проживающего на территории г. Гомеля, а так же прилежащих к нему территорий.

3. Математическая обработка полученных данных.

4. Определение генетической структуры и выявление закономерностей распределения генов групп крови ABO у взрослых жителей разных этнических групп г. Гомеля.

1. Обзор литературы

1.1 Открытие групп крови

С незапамятных времён люди знали, что большая потеря крови приводит к смерти. В XVI в. врачи впервые попытались восполнить кровопотерю у раненых солдат, переливая им кровь от здорового донора. Сразу же обнаружилось, что результат этой операции совершенно не предсказуем: в одних случаях пациенты поправлялись, в других умирали. Таким образом, вплоть до XX в. кровопотери были основной причиной смерти рожениц и раненых солдат.

В 1888 г. в Дерптском университете (ныне Тарту, Эстония) учёный Г. Штильмарк сделал открытие, давшее ключ к многовековой загадке. Он изучал токсическое действие касторового масла. Смешав в пробирке касторовое масло с кровью, учёный заметил, что красные кровяные тельца склеились между собой, как при свёртывании крови. Продолжая исследования, Штильмарк обнаружил, что касторовое масло вызывает агглютинацию крови одних биологических видов и не влияет на другие, что агглютинации может подвергаться не только кровь, но и клетки печени, кожи и белые кровяные тельца. Явление, открытое Штильмарком, долгое время именовалось «токсичным началом» ядовитых растений. Лишь полвека спустя учёные выделили из касторового масла белок, получивший название рицин. Открытие агглютинации стало важным шагом в медицинской науке.

Исследования Штильмарка положили начало целому ряду аналогичных работ, проведённых коллегами Штильмарка по университету. Работы по изучению растительных токсинов дали мощный толчок в развитии зарождающейся науки - иммунологии. В это же время проводятся работы по исследованию действия токсинов животного происхождения, выделенных из яда различных змей.

Многочисленные статьи по исследованию токсинов сразу же привлекли внимание немецкого бактериолога П. Эрлиха. Эрлих понял, что в исследовании иммунологических проблем можно заменить бактериальные токсины растительными - абрином и рицином. С помощью этих токсинов Эрлих провёл ряд экспериментов. В своих экспериментах он продемонстрировал специфичность действия белков, содержащихся в сыворотке крови (впоследствии эти белки получили название антител) при введении абрина и рицина. Анти-абрин нейтрализовал действие абрина, но не влиял на рицин, и наоборот. Специфичность действия антител и индуцированная толерантность до сих пор остаются краеугольными камнями иммунологии.

Открытие Эрлиха о специфичности действия антител проложило путь к открытию групп крови АВО двадцатью годами позже, когда учёные выявили динамику процесса, впоследствии получившего название реакция «антиген-антитело».

В 1900 г. К. Ландштейнер, смешивая с плазмой крови одних людей эритроциты других людей, обратил внимание, что часто происходит их склеивание (гемагглютинация). В дальнейшем он выяснил, что в норме кровь людей по своим особенностям неидентична и может быть разделена на три группы, которые австрийский учёный обозначил буквами А, В и С. Вскоре была открыта и четвёртая группа крови АВ.

В 1907 г. Я. Янский вновь открыл четыре основные группы крови человека, обозначив их цифрами I, II, III, IV.

Благодаря этим открытиям впервые в истории врачи получили возможность переливать кровь пациентам, не опасаясь непредсказуемости результата. Открытие Ландштейнера, спасшее огромное количество жизней, считается одним из наиболее значимых открытий в области медицины.

В 1930 г. Ландштейнер стал лауреатом Нобелевской премии. В 1946 г. Ландштейнер совместно с Филиппом Левином и Александром Вайнером сделал ещё одно открытие - выявил резус-фактор, раскрыв причину осложнений течения беременности при резус-конфликте матери и плода.

Открытие Ландштейнера имело решающее значение для разработки методики переливания крови, но учёный не остановился на этом и продолжал изучение реакций крови, вступив на совершенно неисследованную территорию. Соединяя данные экспериментов Штильмарка по агглютинации и Эрлиха - по иммунологии с результатами собственных исследований в области групп крови, он начал проводить эксперименты по воздействию различных веществ на кровяные клетки. В 1908 г. Ландштейнер обнаружил, что незначительное количество агглютинина, выделенного из чечевицы, вызывает агглютинацию кровяных клеток кролика, но даже большие количества этого же вещества никак не влияют на кровь голубя. К 1914 г. труды учёного о связи между действием веществ и группами крови были готовы к публикации, но началась первая мировая война, и материалы увидели свет лишь в 1933 году.

В 1949 г. Уильям Бойд, сотрудник медицинской школы Бостонского университета, выявил специфичность действия ряда лектинов на кровяные клетки различных групп, сворачивавших кровь только одной группы. В частности, выделенный из лимской фасоли агглютинин вызывал агглютинацию только кровяных клеток группы А и не влиял на кровь групп В и О. Его действие основано на присоединении молекулы агглютинина к молекуле сахара, находящейся на поверхности кровяных клеток. Агглютинины подобного действия получили название лектины, отражающее избирательность их действия. Лектин реагирует лишь с определёнными молекулами сахаров - совсем как ключ, что подходит лишь к одному замку.

1.2 Характеристика групп крови системы АВO и резус-фактор

Группы крови - иммунногенетические особенности крови теплокровных животных и человека, которые характерны для особей одного вида. Для человека характерны четыре группы крови, которые имеют свойственное им строение.

Еще в 1901 году Карл Ландштейнер наблюдал, что при смешивании крови разных людей в одних случаях происходило склеивание (агглютинация) эритроцитов, в других - она отсутствовала. Дальнейшие его исследования, а также Я. Янского позволили установить группы крови, которые отличаются друг от друга по наличию или отсутствию в эритроцитах антигенов (агглютиногенов) и антител (агглютининов) в плазме. Агглютиногены эритроцитов (А и В), представляют собой полисахаридно-аминокислотые комплексы. С ними взаимодействуют специфические антитела (агглютинины и ), растворенные в плазме, являющиеся по своей природе -глобулинами. Они имеют 2 центра связывания, что обеспечивает возможность образования мостика между двумя эритроцитами и таким образом образовывать конгломераты (агглютинаты) эритроцитов.

В норме у каждого человека отсутствуют агглютинины к соответствующим агглютиногенам, т. е. у каждого человека существует индивидуальный набор эритроцитарных агглютиногенов.

При переливании крови подбирают такую кровь, чтобы избежать встречи одноименных агглютиногенов донора с агглютининами реципиента. Агглютинины донора в расчет не принимаются, так как происходит разведение (разбавление) их кровью реципиента и они не могут вызвать агглютинации его эритроцитов (при переливании небольших количеств крови 200-500 мл). При переливании используют только одногруппную кровь. При ее отсутствии в экстренных случаях переливание крови проводят по схеме совместимости различных групп крови.

Групповая принадлежность определяется с применением стандартных сывороток I, II и III групп путем смешивания капли каждой из них с каплей исследуемой крови. По наличию и отсутствию агглютинации в них определяют групповую принадлежность. Для избежания ошибок определение групповой принадлежности проводят при температуре в помещении 15-25 0 С. При температуре выше 25 0 С реакция агглютинации замедляется, а при температуре ниже 15 0 С возможна холодовая агглютинация. Капля вносимой в сыворотку крови должна быть в 3-5 раз меньше объема капли сыворотки, чтобы не снизить титр содержащихся в них агглютининов. В случае получения нечетких результатов определение групповой принадлежности крови проводят повторно с сыворотками другой серии. При получении повторного сомнительного результата проводят прямую и обратную пробы со стандартными сыворотками и стандартными эритроцитами.

Эритроциты донора смешивают на стекле с плазмой или сывороткой реципиента при 37С. Это так называемая «прямая» проба. Ее цель - определить наличие в сыворотке реципиента антител к эритроцитам донора. Если агглютинации нет, то проводят «обратную» пробу.

Эритроциты реципиента помещают в сыворотку донора. Цель - выявление в сыворотке донора антител к эритроцитам реципиента (обратная проба).

Проводят биопробу. Вначале струйно внутривенно вводят 10-15 мл донорской крови и в течение 3-5 мин наблюдают нет ли каких либо клинических проявлений реакций или осложнений (учащение ЧСС, дыхания, одышка, затрудненное дыхание, гиперемия лица и др.). Такое введение повторяют трижды. При отсутствии каких-либо осложнений вводят остальную часть крови.

Существуют разновидности агглютиногена А: А0, А1, А2, А3, А4, А5, Аz и др. Из них самым сильным является А1. Поэтому при слабоактивных сыворотках, содержащих агглютинин , кровь таких лиц может быть ошибочно отнесена к I (0) группе.

У людей с I(0) группой крови в плазме содержатся анти-А и анти-В иммунные агглютинины, т. е. и . Переливание такой крови в больших количествах недопустимо, так как в этих случаях аглютинины донора уже не разводятся плазмой реципиента и они могут вызвать агглютинацию эритроцитов реципиента. Кроме того, у лиц с I(0) группой крови на поверхности мембран эритроцитов имеется антиген Н, который доступен для взаимодействия с анти-Н-антителами, довольно часто встречающимися в плазме крови II(A) и IV(АВ) групп и несколько реже III(В) группы. В этих случаях переливание крови I(0) группы лицам, имеющим другие группы крови, может привести к гемотрансфузионным осложнениям. Поэтому универсальных доноров называют опасными универсальными донорами.

Наличие Н-антигена на поверхности мембран эритроцитов послужило основанием обозначать систему АВО как АВН.

Агглютиноген В также существует в нескольких вариантах.

Распространенность людей с группами крови: I(0) - 40-50 % , II(А) - 30 - 40 %, III(В) - 10-20 %, IV(АВ) - 5 %.

География: 40 % людей Центральной Европы имеют группу крови II(А), 90 % Северной Америки - I (0), более 20 % Центральной Азии - III(В). I (0) группа крови имеется у всех народов, II(А) - преобладает у жителей Европы, Ближнего Востока, Китая, Японии. Людей с III(В) группой крови меньше всех, с IV(АВ) - преобладают жители Индии, Центральной Азии, долины Нила. III(В) группы крови нет у аборигенов Америки и Австралии, II(А) - нет у Южно-африканских народов. 100 % индейцев Южной Америки имеют I(0) группу крови.

Резус-фактор (Rh) - система группы крови включающая 6 основных антигенов C, D, E, c, d, e. Из них самым активным является D (обладает повышенными антигенными свойствами). При наличии этого антигена человек является резус-положительным, при его отсутствии - резус-отрицательным.

Определение резус-фактора заключается в выявлении в эритроцитах крови человека наличия или отсутствия особого белка (антигена), названного резус-фактором. Наибольшей активностью обладает антиген D, поэтому именно его определение имеет важное значение. Группы крови, в которых содержится антиген Rh (D), условно принято считать резус-положительными (Rh+), а группы крови, не содержащие антигена Rh(D), - резус-отрицательными (Rh-). Для определения резус-фактора в настоящее время используют стандартную сыворотку, содержащую определенный титр агглютининов или цоликлон анти-D.

Установлено, что у 85 % людей в крови содержится данный фактор , у 15 % он отсутствует. Людей, в крови которых имеется резус-фактор, принято называть резус-положительными (Rh+ ), а при его отсутствии - резус-отрицательными (Rh _).

1.3 Антигены системы ABO

Антигены системы АВО наиболее хорошо изучены и были открыты Ландштейнером в 1900 г. самыми первыми из групп крови. Позднее, в 1904 году чешским врачом И.Янским было установлено существование IV(АВ) группы крови. Эта система характеризуется наличием трех основных антигенов - А, В и Н. Эти группоспецифические вещества эритроцитов по химическому строению относятся к гликолипидам и являются спирторастворимыми. Они были обнаружены в большинстве тканей, а также в секретах человека, кроме яичек, хрусталика, хориона, плаценты, хряща и эпителия кожи. Антигены АВН найдены также в крови на поверхности лейкоцитов и тромбоцитов.

Локус АВО находится на 9-й хромосоме. Бернштейн в 1924 г. предложил схему генетического контроля этой системы: три аллельных гена, из них два кодоминантных аллеля А и В и один рецессивный аллель О, которые при сочетании по два дают шесть генотипов: АА, АО, ВВ, ВО, АВ и ОО, проявляющихся в четырех фенотипах: А, В, АВ и О.

Сейчас установлено, что антиген Н, который является химическим предшественником антигенов А и В и конечным продуктом у людей с группой крови О, контролируется отдельным локусом Н. При генотипах HH и Hh образуется вещество Н, а при генотипе hh оно не образуется даже в том случае, если эти гомозиготы являются носителями аллелей локуса АВО. Такие индивиды, у которых не обнаружено антигенов АВН ни в эритроцитах, ни в секретах, впервые наблюдались в нескольких семьях в Бомбее, их фенотип был назван “бомбейским”. В сыворотке крови лиц с таким фенотипом содержатся в высоком титре анти-А, анти-В и анти-Н вещества.

Антигенная специфичность А и В определяется остатками сахаров на концах углеводных цепей, в группе крови О отсутствуют такие терминальные остатки и она характеризуется Н-специфичностью. Спирто- и водорастворимые субстанции относятся к различным классам макромолекул, обладающих одинаковыми антигенными свойствами, и детерминированы одним и тем же локусом АВО.

А- и В-антигены имеют несколько вариантов. Антиген А подразделяется на два основных варианта: А1 и А2, причем антиген А2 имеет меньшую антигенную активность и проявляется слабо, особенно в группе А2В. Гетерозиготы А1А2 серологически неотличимы от А1А1 и А1О. В группе А открыты также антигены А3, А4, Аm, Ао, Ах, Аz, Аg, Ае и Аend, которые встречаются крайне редко. Есть также количественные варианты антигена, например, промежуточный между А1 и А2, который встречается у африканских народов, а также такой антиген, как Аhel, который встречается с антигенами А1 и А2. Разновидностей антигена В меньше и встречаются они реже: В2, В3, В4, Вх; иногда при отсутствии в генотипе гена В, слабую В-подобную реакцию дает антиген из E.coli. Некоторые разновидности антигенов А и В контролируются, по-видимому, соответствующими мутантными аллелями, а другие, вероятно, являются результатом действия гена-супрессора.

Описано два случая “химер”, когда при рождении в течение всей жизни у человека находятся эритроциты, реагирующие как с сывороткой анти- А, так и с анти-О. Это явление объясняется тем, что у близнецов с развитыми сосудистыми связями во время внутриутробной жизни эритроциты группы А поступают в организм к близнецу с группой О, “приживаются” там и воспроизводятся в течение всей жизни. Антиген Н содержится у всех лиц, в наибольшем количестве у лиц с группой крови О, в наименьшем - с группой крови А1В.

1.4 Генетические процессы в популяциях

Среди наук, изучающих народонаселение, популяционная генетика человека самая молодая.

На протяжении эволюции структура популяций человека неоднократно претерпевала изменения. Элементарные эволюционные процессы проявляются чаще всего в географически ограниченных сообществах людей. Такие сообщества называют популяциями.

Члены популяции должны занимать общую территорию и свободно вступать в брак между собой. Но не общность территории, а родственные связи играют важную роль в формировании популяций людей и их генофонда.

Генофонды популяций не остаются постоянными во времени. Соотношение генотипов в популяциях, распространение одних генов и отсев других происходят в процессе генетической и социальной среды обитания.

При экспедиционной работе антропологов наиболее информативными являются исследования сельского населения, если необходимо выявить издревне зафиксированные геногеографические структуры. Последующее картографирование фенотипов и генов позволяет установить некоторые закономерности в их распределении - последовательное нарастание или падение концентрации на одних территориях, дисперсное распространение на других.

Так, наблюдается довольно плавное нарастание частоты встречаемости гена В или гена N системы MN в пределах Евразии по мере движения с севера-запада не юго-восток. Многие антропологи пишут о наличии группы В как о непременном признаке монголоидной расы.

Факторы генетической динамики обуславливают огромное индивидуальное разнообразие людей, однако это разнообразие ограничивается пределами возможностей генофонда одной популяции или совокупной популяционной системы. Генетические процессы в популяциях человека, будучи тесно взаимосвязанными с демографическими процессами, в конечном счете проявляются в наследственном полиморфизме. Последний предстает в качестве основного источника демографо-генетической информации.

Для изучения генетической структуры популяции и морфофизиологической функции организма используются в качестве маркеров гены, кодирующие биохимические, иммунологические, физиологические, морфологические признаки. Проведенное в комплексе популяционное обследование позволяет получить сведения не только о степени гомогенности или гетерогенности популяции по собственно генетическим параметрам. Генетически важными являются и другие источники информации.

В демографической структуре всего народонаселения присутствуют различные иерархически соподчиненные уровни. Воспроизводство генофондов осуществляется в популяциях, которые занимают нижний уровень популяционной системы человечества.

В таком качестве в недалеком прошлом выступала деревня, небольшие поселения городского типа, группы близко расположенных сел. Именно они являются основным объектом демографо-генетических исследований.

Общество воздействует на генетический процесс чаще, чем кажется на первый взгляд. Происходит это при выборе брачных партнеров. Степень обладания идентичными генами, разнообразие генотипов в популяции тесно связано с соотношением экзогамных и эндогамных браков, с увеличением числа последних не всегда сокращается наследственный полиморфизм.

В другом случае изменение экологической, эпидемиологической, социально-экономической ситуаций может повлечь за собой определенные потери. Поэтому необходимо изучать закономерности наследственной передачи признаков человека в каждой конкретной семье.

Семейная структура населения в отношении групп крови представлена множеством генетически различимых типов. Частота каждого типа определяется частотой аллельных генов в конкретной локальной популяции.

Так, семьи с типом иммуногенетической несовместимости родителей, когда мать имеет группу О(I), а отец - A(II), в Западной Европе встречается в два раза чаще, чем в Восточной Азии (20 и 10% соответственно). Среди монголоидов резус-конфликт также исключается из-за фактического отсутствия у них резус индивидуумов.

Таким образом, общность происхождения, кровнородственные браки, другие социальные стороны семейной структуры населения играют важную роль в формировании популяционного генофонда следующего поколения.

На генетической ситуации также сказываются и миграции населения, расселения людей. Миграции населения являются ни чем иным, как миграцией генов человека, которые изменяют адаптационные показатели генотипов коренного населения.

Исследованиями установлено, что генетические процессы в народонаселении оптимально отточены в ходе исторического развития коренного населения разных континентов и человечества в целом.

Межпопуляционное генетическое разнообразие нивелируется, когда миграция оказывается независимой от расстояния.

1.5 Географическое распределение групп крови и частот аллелей системы ABO

Наша группа крови не является прихотью случая. Скорее, каждая из четырех групп представляет собой набор различных решений в ответ на изменяющиеся условия среды, такие как изменение питания и инфекционные заболевания, именно группа крови позволила человечеству выжить.

Научные данные указывают на то, что индивидуальные генетические изменения, связанные с генами групп крови, уходят своими корнями глубоко в прошлое. Традиционно эволюция рассматривается в контексте миллионов лет, необходимых для выявления различий между животными и человеком.

Наследственные признаки групп крови обнаруживают ясно выраженные этнические вариации частоты определяющих их генов. Наиболее изучены вариации эритроцитарных групп крови различных систем - AB0, Rh (резус-фактор) и др. В частности, комплексный анализ факторов крови позволяет выделить в составе современного человечества несколько крупных групп популяций, которые вполне могут совпадать с большими расами. Серологические различия прослеживаются между европеоидными, негроидными, австралоидными и монголоидными популяциями, что совпадает с выделенными нами территориально-этническими группами. Различные серологические комплексы, характерные для тех или иных популяций, возникают и изменяются с течением времени в результате мутаций, длительного действия изоляции и межрасовой метисации в процессе расселения человека по различным зонам земного шара.

Поскольку «группы крови могут использоваться для разделения человечества на расы», которые возникли путём эволюции, американский врач Питер Д'Адамо, занимавшийся научными исследованиями групп крови в течение 15 лет, в своей работе считает, что «ключ к пониманию значения группы крови для нашей жизнедеятельности может быть найден в эволюции человечества». При этом он так расставляет появление групп крови по времени и в зависимости от условий обитания человека: «I группа крови является древнейшей, II группа связана с зарождением аграрного общества, появление III группы обусловлено миграцией людей на север, в область с более холодным и суровым климатом, IV группа представляет собой современное «новообразование», результат смешения противоположных групп». В своей работе я покажу, что, несмотря на длительность изучения вопроса, такое деление не имеет под собой научных доказательств.

Бытующее представление о том, что «у представителей всех народов и рас кровь качественно равноценна; ни одна группа крови не имеет преимущества перед другими» не подтверждается, т.к. научные данные о крови говорят об обратном, и, более того, как станет видно из нижеизложенного, именно на уровне крови идет «генетическая война» нескольких групп людей - «исследования привели к более глубокому пониманию механизмов формирования групп и перемещений древнейших народностей. Различия групп крови обусловлены приспособленностью человеческого организма к изменениям окружающей среды. Большинство этих изменений оказало влияние на пищеварительную и иммунную системы человека. Многие различия между группами крови затрагивают основные функции этих систем».

Адаптации групп крови представляли собой изменения "антигенности человека", биологического стремления организма определять текущие требования среды.

Современная карта распределения групп крови позволяет проследить его эволюцию.

В США и Великобритании, исходя из данных литературных источников, преобладает первая группа крови.

На территории Беларуси преобладает вторая группа крови, вторая по численности - первая, за ней следует третья и самая редкая - четвертая. Аналогичная ситуация сложилась в Германии, Украине и Армении число носителей второй группы крови несколько превосходит население с первой группой; а процент четвертой группы приблизительно такой же, как и в Беларуси.

В Японии и Китае наблюдается примерно равное соотношение первой, второй и третьей групп крови, а число обладателей гена четвертой группы крови превышает количество европейского населения с этой группой крови.

Следует отметить, что в системе Резус наблюдается преобладание резус-положительных лиц в популяциях. Распределение групп крови системы АВО в различных областях упомянутых стран может различаться.

Что касается распространения аллей системы АВО, то сейчас мы достоверно знаем, что отдельные групповые субстанции крови возникли в результате мутационных процессов. По данным В. Геллера и О. Прокопа наблюдается следующая картина распределения генов системы АВО (всего охватывается примерно 15 миллионов человек различных народов среди четырех рас - негроидов, монголоидов, европеоидов и американоиды - североамериканские индейцы).

Частота гена A составляет 0,05 млн среди населения Центральной и Южной Америки, 0,25 - 0,3 млн среди населения Центральной Европы, 0,4 - 0,45 млн среди населения Центральной Австралии и Северной Европы (рисунок 1).

Рисунок 1 - Карта распространения в популяции аллеля А

Частота гена B составляет 0,0 - 0,05 млн среди населения американского континента, 0,05 - 0,1млн среди населения Западной и Центральной Европы, 0,1- 0,2 млн среди населения Восточной Европы, 0,2 - 0,3 млн среди азиатского населения (рисунок 2)



Рисунок 2 - Карта распрострaнения в популяции аллеля В

Частота гена O составляет 0.5-0.55 млн среди населения некоторых азиатских регионов, 0.6-0.65 млн среди населения Центральной и Восточной Европы, 0.65-0.7 млн среди населения Южной и Западной Европы, 0.95-1.0 млн среди населения Центральной и южной Америки. Следует отметить, что приведенные данные относятся лишь к коренному населению региона (рисунок 3).

Рисунок 3 - Карта распространения в популяции аллеля О

Подводя итог, можно сказать, что группы крови - уникальные иммунологические и генетические характеристики отдельно взятого организма, которые возникли в ходе эволюции путем мутаций как результат приспособления к среде существования. Особи одной группы крови отличаются от особей с другой группой крови наличием или отсутствием у них определенных антигенов в эритроцитах, лейкоцитах, плазме крови, во многих тканях и биологических жидкостях. Группы крови имеются почти у всех видов теплокровных животных и у человека. Кровь животных, независимо от ее групповой принадлежности, несовместима с кровью человека.

2. Объект, программа и методика исследований

Материал для исследования был взят в архиве отделения Гомельской станции переливания крови. На предмет носительства групп крови АВО. Обследовалось 8432 человека мужского и женского пола различных этнических групп. Группы крови определялись с помощью реакции агглютинации при комнатной температуре на фарфоровой или другой белой пластинке со смачиваемой поверхностью.

Исследования групп крови проводилось нами на протяжении с 2014 по 2015г. Общее количество обследуемых жителей Гомельской области составило 8432 человека.

Для определения группы крови существует два способа:

1. С применением стандартных сывороток, позволяющих установить, какие групповые агглютиногены (А или В) находятся в эритроцитах исследуемой крови;

2. Одновременно при помощи стандартных сывороток и стандартных эритроцитов (перекрестный способ). При этом также определяется наличие или отсутствие групповых агглютиногенов и, кроме того, устанавливается наличие или отсутствие групповых агглютининов a и b, что в итоге позволяет дать полную групповую характеристику исследуемой крови.

При определении группы крови и первым, и вторым способом необходимо использовать по два образца (двух разных серий) стандартной сыворотки каждой группы, что является одной из мер, предупреждающих ошибки .

Определение групп крови производят при комнатной температуре на белой пластинке со смачиваемой поверхностью. При первом способе кровь можно брать непосредственно из пальца, мочки уха или пятки (у грудных детей). При втором (перекрестном) способе кровь берут предварительно из пальца или вены в пробирку и исследуют после свертывания ее, т. е. разделения на сыворотку и эритроциты.

Первый способ: Определение группы крови при помощи стандартных сывороток.

На пластинку возле предварительно надписанных обозначений наносят по одной большой капле (0,1 мл) стандартной сыворотки групп 0ab(I), Ab(II) и Вa(III). Поскольку, используя стандартные сыворотки двух различных серий каждой группы, всего получается 6 капель, которые образуют два ряда по три капли в следующем порядке слева направо: 0ab(I), Ab(II) и Вa(III).

Сыворотку берут из ампулы (флакона) пипеткой, которую тотчас же после того, как из нее была выпущена сыворотка, опускают в ту же ампулу с сывороткой, из которой она была взята. Шесть маленьких капель исследуемой крови (0,01 мл) последовательно переносят сухой стеклянной палочкой на пластинку в 6 точек, каждую радом с каплей стандартной сыворотки (количество испытуемой крови должно быть приблизительно в 10 раз меньше количества стандартной сыворотки, с которой ее смешивают).

Чистой сухой стеклянной палочкой перемешивают каплю крови с сывороткой группы 0ab(I) до тех пор, пока смесь не окрасится равномерно в красный цвет, затем другой стеклянной палочкой - следующую каплю крови с сывороткой группы Ab(II) и следующую с сывороткой группы Вa(III). Также делают во втором ряду.

После размешивания капель пластинку покачивают, затем на 1-2 мин оставляют в покое и снова периодически покачивают, одновременно наблюдая за ходом реакции.

Наблюдение за ходом реакции проводят не менее 5 минут. Хотя агглютинация начинается в течение первых 10-30 с, наблюдение следует продолжать до 5 минут ввиду возможности более поздней агглютинации, например с эритроцитами группы A2(II).

По мере наступления агглютинации, но не ранее чем через 3 минуты, в капли смеси сыворотки с эритроцитами, в которых наступила агглютинация, добавляют по одной капле изотонического раствора хлорида натрия и продолжают наблюдение при периодическом покачивании пластинки до истечения 5 минут.

Трактовка результатов. Реакция агглютинации в каждой капле может быть положительной или отрицательной.

При положительной реакции обычно в течение первых 10-30 секунд от начала перемешивания в смеси появляются видимые невооруженным глазом мелкие красные зернышки (агглютинаты), стоящие из склеенных эритроцитов. Мелкие агглютинаты постепенно сливаются в более крупные, а иногда в хлопья неправильной формы.

При отрицательной реакции жидкость все время остается (5минут) остается равномерно окрашенной в красный цвет и в ней не обнаруживается никаких агглютинатов.

Результаты реакций в каплях с сывороткой одной и той же группы (двух серий) должны совпадать.

При использовании сывороток трех групп - 0ab(I), Ab(II) и Вa(III) могут наблюдаться четыре различные комбинации положительных и отрицательных реакций: если сыворотки всех трех групп дали отрицательную реакцию, т. е. все смеси остались равномерно окрашенными в красный цвет без признаков агглютинации, то испытуемая кровь не содержит агглютиногенов, т. е. принадлежит к группе 0(I); если сыворотка групп - 0ab(I) и Вa(III) дали положительную реакцию, а сыворотка группы Ab(II) - отрицательную, то испытуемая кровь содержит агглютиноген А, т. е. принадлежит к группе А(II); если сыворотки групп 0ab(I) и Ab(II) дали положительную реакцию, а сыворотка группы Вa(III) - отрицательную, то испытуемая кровь содержит агглютиноген В, т. е. принадлежит к группе В(III); если сыворотки всех трех групп дали положительную реакцию, это указывает на то, что испытуемая кровь содержит оба агглютиногена - А и В и принадлежит к группе АВ(IV) (рисунок 4).



Рисунок 4 - Активность реакции агглютинации

Однако в таких случаях для исключения неспецифической аглютинабельности исследуемых эритроцитов необходимо провести дополнительное контрольное исследование со стандартной сывороткой группы АВ0(IV).

Второй (перекрестный) способ. На пластинку у предварительно надписанных обозначений, так же как при первом способе, накапывают два ряда стандартных сывороток группы 0а,b(I), Аb(II) и Ва(III) и рядом с каждой каплей - исследуемую кровь (эритроциты).

Кроме того, на нижнюю часть пластинки накапывают в три точки по одной большой капле сыворотки исследуемой крови, а рядом с ними -- по одной маленькой (приблизительно в 10 раз меньше) капле стандартных эритроцитов в следующем порядке слева направо: группа 0(I), А(II) и В(III). Эритроциты группы 0(I) являются контролером, т.к. они не должны агглютинироваться никакой сывороткой. Во всех каплях сыворотку тщательно размешивают с эритроцитами и затем наблюдают результат при покачивании пластинки в течение 5 мин.

При перекрестном способе сначала оценивают результат, который получился в каплях со стандартной сывороткой (два верхних ряда), так же, как это делается при первом способе. Затем оценивают результат, полученный в нижнем ряду, т.е. в тех каплях, в которых исследуемая сыворотка смешана со стандартными эритроцитами, и, следовательно, определяют антитела в исследуемой крови.

Трактовка результатов: а) если реакция со стандартными сыворотками указывает на принадлежность крови к группе 0(I), а сыворотка исследуемой крови вызывает агглютинацию эритроцитов группы А(II) и В(III) при отрицательной реакции с эритроцитами группы 0(I), это свидетельствует о наличии в исследуемой крови агглютиногенов а и b, т.е. подтверждает принадлежность ее к группе 0ab(I); б) если реакция со стандартными сыворотками указывает на принадлежность крови к группе А(II), а сыворотка исследуемой крови вызывает агглютинацию эритроцитов группы В(III) при отрицательной реакции с эритроцитами группы 0(I) и А(II), это указывает на наличие в исследуемой крови агглютинина b, т.е. подтверждает принадлежность ее к группе Аb(II); в) если реакция со стандартными сыворотками указывает на принадлежность крови к группе В(III), а сыворотка исследуемой крови вызывает агглютинацию эритроцитов группы A(II) при отрицательной реакции с эритроцитами группы 0(I) и В(III), это служит доказательством наличия в исследуемой крови агглютинина а, т.е. подтверждает принадлежность ее к группе Вa(III); г) если реакция со стандартными сыворотками указывает на принадлежность крови к группе АВ(IV), а сыворотка дает отрицательный результат со стандартными эритроцитами всех трех групп, это указывает на отсутствие групповых агглютининов в исследуемой крови, т.е. подтверждает принадлежность ее к группе АВ(IV).

При необходимости определения группы крови дополняют исследованием резус-принадлежности.

Кроме определения групп крови также проводилось определение генетической структуры субпопуляций. Генетическая структура субпопуляций определялась на основе оценки частот встречаемости генов крови АВO. Частоты встречаемости групп крови вычислялись путём прямого деления количества носителей конкретных групп крови на число особей проанализированной выборки.

Бернштейном была предложена модель трехаллельного наследования, согласно которой два доминирующих гена (p и q) обуславливают вторую, третью, четвертую группы крови, а рецессивный ген r - 0(I), А(ІІ) и В(ІІІ) - фенотипы могут определяться как гомозиготным генотипами АА и ВВ, так и гетерозиготными АO и ВO, когда рецессивный ген невозможно диагностировать.

Поскольку в системе АВO три аллельных гена детерминируют наследование четырех фенотипов, вычисления производили исходя из формул Бернштейна:

Находим предварительные оценки частот генов O, А и В по формулам:

(1)

где r`- прямая частота аллеля 0(I); 0` - частота встречаемости группы крови 0(I).

(2)

где p`- прямая частота аллеля А(II); B`- частота встречаемости группы крови В(III),

(3)

где q` - прямая частота аллеля В(III); А - частота встречаемости группы крови А(II).

Однако, поскольку практически p`+q`+r` никогда не равно 1, Ф. Бернштейн с соавторами в основную формулу ввели коэффициент отклонения от 1, который обозначается буквой D и вычисляется следующим образом:

(4)

Далее вычисляем окончательные (уточненные) оценки частот генов:

(5)

(6)

(7)

(8)

где r - истинная частота аллеля 0(I); p - истинная частота аллеля А(II); q - истинная частота аллеля В(III).

На основании данных исследований и формул Бернштейна, используя математический аппарат и вычислительную технику, дан сравнительный анализ генетической структуры различных национальных групп Гомельской области по генам, контролирующим группы крови системы ABO.

3. Результаты исследований и их обсуждения

3.1 Частоты встречаемости групп крови системы ABO среди белорусов

В результате исследований были получены данные по количеству носителей групп крови системы АВO у представителей субпопуляции белорусов среди населения г. Гомеля (таблица 1).

Таблица 1 - Количество носителей различных групп крови системы АВO среди белорусов г. Гомеля

N	0(I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
8112	2708	3069	1614	721

Из таблицы видно, что первая группа крови встречается у 2708 человек, вторая группа крови у 3069 человек, третья группа крови у 1614 человек и четвертая у 721 человек.

Для оценки частот фенотипов в популяциях человека используются общепринятые в популяционной генетике методы (Ниль, Шелл, 1958).

Генетическая структура среди субпопуляции белорусов определялись на основе оценки частот встречаемости генов крови АВ0.

Частоты встречаемости групп крови вычислялись путем прямого деления количества носителей конкретной группы крови на число особей в проанализированной выборке.

Вычисленные частоты встречаемости для белорусов представлены в таблице 2.

Частота встречаемости группы крови 0(I) = 2708/8112 = 0,333; группы крови А(II) = 3069/8112 = 0,378; группы крови В(III) = 1674/8112 = 0,198; группы крови АВ(IV) = 721/8112 = 0,088.

Таблица 2 - Частоты встречаемости групп крови системы АВО среди белорусов г. Гомеля

N	0 (I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
8112	0,333	0,378	0,198	0,088

В тоже время следует отметить, что наиболее точную характеристику генетической структуры дают не частоты встречаемости носителей групп крови, а частоты аллелей А, В, и 0, кодирующих эти группы. Поскольку в системе АВО три аллельных гена детерминируют наследование четырех фенотипов, вычисления производили по формулам Бернштейна.

Для расчётов частот встречаемости аллелей были использованы формулы (1-3) (см. объект и методы исследования).

Для расчёта прямой частоты встречаемости аллеля 0, была использована формула .

Подставив значения частоты встречаемости группы крови в формулу, получаем: = 0,578.

Частота встречаемости аллеля А у белорусов г. Гомеля:

= 0,270;

При вычислении частоты аллеля В были получены следующие значения:

= 0,156.

Суммарные данные проведённых нами вычислений частот встречаемости трёх аллелей приведены ниже. Суммарные данные вычислялись по формуле:

r` + p` + q` = 1.

Суммарные данные составили:

0,333 + 0,270 + 0,156 = 1,003.

Данные по прямым частотам встречаемости аллелей групп крови системы АВО представлены в таблице 3. Из таблицы 3 видно, что прямая частота аллеля А составила 0,270, аллеля В - 0,156, аллеля 0 - 0,578.

Таблица 3 - Прямые частоты аллелей групп крови системы АВО среди субпопуляции белорусов г. Гомеля

Аллели групп крови системы	Прямые частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВО
r`(0)	0,578
p`(A)	0,270
q`(B)	0,156

Для вычисления истинного значения частот нами был использован корректирующий коэффициент D (стандартное отклонение). Этапы подсчёта истинного значения аллельных частот приведены ниже (таблица 4). При подсчётах мы пользовались формулами (4-7) (см. объект и методы исследования).

Вычисление истинных аллельных частот:

D = 1 - (0,578 + 0,270 + 0,156) = 1 - 1,003 = - 0,003;

r = (0,578 - 0,003/2) (1 - 0,003/2) = 0,574;

p = 0,270 (1 - 0,003/2) = 0,269;

q = 0,156 (1 - 0,003/2) = 0,156.

Стандартные ошибки и истинные частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВ0 приведены в таблице 4. Стандартные ошибки для каждой аллели (0, А, В) мы вычисли по формуле 9 (см. объект и методы исследования).

Стандартные ошибки составили:

Sp(r) = 0,0055.

Sp(p) = 0,0049.

Sp(q) = 0,004.

Таблица 4 - Истинные частоты аллелей групп крови системы АВО

Аллели групп крови системы	Истинные частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВО
r`(0)	0,574±0,0055
p`(A)	0,269±0,0049
q`(B)	0,156±0,004

Таким образом, частота аллеля 0 составила 0,574, частота аллеля А - 0,269, а частота аллеля В - 0,156.

Рисунок 5 - Распределение истинных частот аллелей групп крови системы АВО среди субпопуляции белорусов г. Гомеля

Наглядное изображение распределения истинных частот аллелей групп крови АВО представлено на рисунке 5.

Исходя из полученных нами данных, следует отметить ,что наибольшее распределение истинных частот наблюдается у аллеля О (0,574),а наимаеньшая у аллеля В (0,156).Что соответствует данным [18].

3.2 Частоты встречаемости групп крови системы АВО среди армян

Данные по количеству носителей групп крови системы АВО у представителей субпопуляции армян среди населения г. Гомеля представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Количество носителей различных групп крови системы АВ0 среди армян г. Гомеля

N	0(I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
24	7	12	4	1

Из таблицы видно, что первая группа крови встречается у 7 человек, вторая группа крови у 12 человек, третья группа крови у 4 человек и четвертая у 1 человека.

Генетическая структура среди субпопуляции армян определялись на основе оценки частот встречаемости групп крови АВ0. Данные расчетов частот групп крови представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Частоты встречаемости групп крови системы АВ0 среди субпопуляции армян г. Гомеля

N	0 (I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
24	0,291	0,5	0,166	0,041

Как видно из таблицы 6, наибольшая частота характерна для II группы крови (0,5),наименьшая частота характерна для IV группы крови (0,041),так же были определены частоты для I группы (0,291) и для III они составили (0,166).

Используя данные таблицы 6, мы рассчитали прямые частоты аллелей. Результаты расчетов приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Прямые частоты аллелей групп крови системы АВ0 среди субпопуляции армян г. Гомеля

Аллели групп крови системы	Прямые частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВО
r`(0)	0,540
p`(A)	0,322
q`(B)	0,110

Для вычисления истинного значения частот нами был использован корректирующий коэффициент D (стандартное отклонение). Результаты подсчёта истинного значения аллельных частот приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Истинные частоты аллелей групп крови системы АВO

Аллели групп крови системы	Истинные частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВ0
r`(0)	0,560±0,101
p`(A)	0,328±0,095
q`(B)	0,112±0,064

Таким образом, частота аллеля 0 составила 0,560, частота аллеля А - 0,328, а частота аллеля В - 0,112. Наглядное изображение распределения истинных частот аллелей групп крови АВО представлено на рисунке 6.



Рисунок 6 - Распределение истинных частот аллелей групп крови системы АВО среди субпопуляции армян г. Гомеля

Исходя из полученных нами данных, следует отметить, что наибольшее распределение истинных частот наблюдается у аллеля О (0,560), а наимаеньшая у аллеля В (0,112).

3.3 Частоты встречаемости групп крови системы АВО среди украинцев

Данные по количеству носителей групп крови системы АВ0 у представителей субпопуляции украинцы среди населения г. Гомеля представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Количество носителей различных групп крови системы АВО среди украинцев г. Гомеля

N	0(I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
282	92	130	50	10

Из таблицы видно, что первая группа крови встречается у 92 человек, вторая группа крови у 130 человек, третья группа крови у 50 человек и четвертая у 10 человек.

Генетическая структура среди этой субпопуляции определялись на основе оценки частот встречаемости генов крови АВ0.Данные расчетов групп представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Частоты встречаемости групп крови системы АВО среди украинцев г. Гомеля

N	0 (I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
282	0,326	0,460	0,177	0,035

Как видно из таблицы 10, наибольшая частота характерна для II группы крови (0,460),наименьшая частота характерна для IV группы крови (0,035),так же были определены частоты для I группы (0,326) и для III они составили (0,177).

Используя данные таблицы 10, мы рассчитали прямые частоты аллелей. Результаты расчетов приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Прямые частоты аллелей групп крови системы АВО среди субпопуляции украинцев г. Гомеля

Аллели групп крови системы	Прямые частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВО
r`(0)	0,571
p`(A)	0,290
q`(B)	0,112

Для вычисления истинного значения частот нами был использован корректирующий коэффициент D (стандартное отклонение). Этапы подсчёта истинного значения аллельных частот приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Истинные частоты аллелей групп крови системы АВО

Аллели групп крови системы	Истинные частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВО
r`(0)	0,591±0,029
p`(A)	0,294±0,027
q`(B)	0,115±0,018

Таким образом, частота аллеля 0 составила 0,591, частота аллеля А - 0,294, а частота аллеля В - 0,115. Наглядное изображение распределения истинных частот аллелей групп крови АВO представлено на рисунке 7. Распределение аллельных частот в данной этнической соответствует литературным данным.

Рисунок 7 - Распределение истинных частот аллелей групп крови системы АВО среди субпопуляции украинцев г. Гомеля

Исходя из полученных нами данных, следует отметить ,что наибольшее распределение истинных частот наблюдается у аллеля О (0,591),а наименьшая у аллеля В (0,115).Что соответствует данным/

3.4 Частоты встречаемости групп крови системы АВО среди корейцев

Данные по количеству носителей групп крови системы АВO у представителей субпопуляции корейцев среди населения г. Гомеля представлены в таблице 13.

Таблица 13 - Количество носителей различных групп крови системы АВ0 среди корейцев г. Гомеля

N	0(I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
14	5	4	4	1

Из таблицы видно, что первая группа крови встречается у 5 человек, вторая группа крови у 4 человек, третья группа крови у 4 человек и четвертая у 1 человека.

Генетическая структура среди субпопуляции корейцев определялись на основе оценки частот встречаемости генов крови АВО. Данные расчетов частот групп крови представлены в таблице 14.

Таблица 14 - Частоты встречаемости групп крови системы АВ0 среди корейцев г. Гомеля

N	0 (I)	А(II)	В(III)	АВ(IV)
14	0,357	0,285	0,285	0,071

Как видно из таблицы 14, наибольшая частота характерна для I группы крови (0,357), наименьшая частота характерна для IV группы крови (0,071), так же были определены частоты для II группы (0,285) и для III они составили (0,285).

Используя данные таблицы 14, мы рассчитали прямые частоты аллелей. Результаты расчетов приведены в таблице 15.

Таблица 15 - Прямые частоты аллелей групп крови системы АВ0 среди субпопуляции корейцев г. Гомеля

Аллели групп крови системы	Прямые частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВ0
r`(0)	0,597
p`(A)	0,198
q`(B)	0,198

Для вычисления истинного значения частот нами был использован корректирующий коэффициент D (стандартное отклонение). Этапы подсчёта истинного значения аллельных частот приведены ниже таблице 16.

Таблица 16 - Истинные частоты аллелей групп крови системы АВО

Аллели групп крови системы	Истинные частоты встречаемости аллелей групп крови системы АВО
r`(0)	0,602±0,13
p`(A)	0,198±0,10
q`(B)	0,198±0,10

Таким образом, частота аллеля 0 составила 0,602, частота аллеля А - 0,198, а частота аллеля В - 0,198. Наглядное изображение распределения истинных частот аллелей групп крови АВО представлено на рисунке 8.

Рисунок 8 - Распределение истинных частот аллелей групп крови системы АВО среди субпопуляции корейцев г. Гомеля

Исходя из полученных нами данных, следует отметить ,что наибольшее распределение истинных частот наблюдается у аллеля О (0,602), а наименьшая у аллеля В (0,198).Что соответствует данным.

3.5 Частота встречаемости аллелей системы АВО среди различных этнических групп населения г. Гомеля

На заключительном этапе мы провели сравнительный анализ аллельных частот среди исследуемых нами этнических групп. Результаты частоты встречаемости истинных аллелей групп крови системы АВ0 для белорусов, армян, украинцев, корейцев представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 - Сравнительная характеристика распределения истинных частот аллелей среди различных этнических групп

Как видно из рисунка 9, наибольшая частота встречаемости аллеля В характерна для этнической группы корейцев (0,198), а наименьшая для армян (0,112).Самый высокий показатель в распространении среди изучаемых популяций мы наблюдаем по аллелю О, который у этнической группы корейцев так же является самым высоким (0,602),и наименьший у армян (0,112).Так же нами была рассчитана истинная частота аллеля A, которая наибольшим показателем выявлена у этнической группы армян (0,328) ,а наименьшим в группе корейцев (0,198). Рассматривая таблицу, мы можем отметить, что для этнических групп белорусов и украинцев показатели истинных частот несущественно отличаются по всем аллелям, что можно объяснить миграциями и смешением круп крови среди субпопуляций, а так же историческим происхождением.

...