Значение антигенного и молекулярно-генетического полиморфизмов крови для судебной медицины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Значение антигенного и молекулярно-генетического полиморфизмов крови для судебной медицины

Исаева Е.Н.

Достигнутые за столетие успехи в изучении нормальных и патологических процессов в живом организме на молекулярном уровне дают основание полагать, что на путях дальнейшего развития этих исследований лежит разрешение многих актуальных биологических и медицинских проблем.

В сфере изучения молекулярной биологии и патологии находятся многие вопросы, например проблемы раковой болезни, пересадка органов и тканей, аутоиммунные заболевания, многие разделы и направления как инфекционной, так и неинфекционной иммунологии, и ряда других разделов биологии и медицины.

Наука о группах крови зародилась задолго до раскрытия механизма наследования специфичных белков и других высокомолекулярных соединений. Однако данные генетики, иммунохимии, биохимии в значительной степени способствовали обобщению и уточнению представлений о белковом полиморфизме объектов биологической природы.

Система АВО по времени своего открытия является наиболее старой системой. После открытия К.Ландштейнером и другими исследователями групп крови была установлена их определенная наследственная зависимость. Так, наследование групповых факторов изосерологической системы АВО происходит под контролем аллельных генов А, В и О, расположенных в IХ хромосоме. У каждого человека может быть только два аллельных гена в любых сочетаниях (генотипы): АА, АО, ВВ, ВО, АВ и ОО. Гены А и В кодоминантны и проявляются в фенотипе человека антигенами А и В, ген О рецессивный и аморфный. Поэтому шести генотипам соответствует четыре группа крови (фенотипа): О(I), A(II), B(III), AB(IY). Кроме этих основных антигенов, имеется большое количество их разновидностей. Так, антиген А имеет разновидности А1, А2 ,А3, А 4, Аm, Аo, Аx, Аz, Аg, Ae , Aend. Эти антигены различаются между собой и, за исключением антигенов А1 и А2 встречаются довольно редко. Если бы в арсенале судебных экспертов были соответствующие диагностические тест системы, выявление редких вариантов антигена, имело бы огромное диагностическое значение. Антиген В более однороден. Здесь имеются разновидности: В2, В3, Вw, Вx, и В -слабый.

Частота встречаемости тех или иных антигенов крови и других объектов биологической природы у разных народов также представляет интерес для судебных медиков, так как вероятность исключения возможности происхождения крови, выделений от определенного лица, связана с частотой встречаемости того или другого антигена среди населения.

Многообразие изоантигенов крови человека, ее ферментов, других высокомолекулярных соединений, а также их специфичность обусловлены определенной структурой и биохимической специфичностью ДНК и синтезируемой на ней РНК.

Причины неравномерного распределения антигенов у разных народов до конца не выяснены. Высказываются предположения о роли инфекционных заболеваний, которые, в какой -то степени избирательно поражали лиц, имеющих тот или иной антиген, или наоборот, лиц, у которых отсутствует тот или иной антиген. Cсуществуют гипотезы, пытающиеся объяснить неравномерное распределение групп крови среди населения земного шара влиянием таких инфекционных заболеваний, как чума, оспа и холера. Авторы этих гипотез высказывают предположение в том, что течение инфекционного процесса, а также, видимо, в определенной степени и его исход связаны с соотношением антигенов, присущих инфекту, и антигенов, имеющихся у человека, а как же способности микроба воздействовать на тот или иной белок микроорганизма.

Так, палочка чумы содержит антиген, подобный антигену человека -О, а вирус оспы- антигену А. И, видимо, лица, имеющие соответствующие антигены были менее устойчивыми к указанным инфекциям, так как их организмы не сразу «распознавали» эти инфекты как чужеродный белок и, естественно, замедляли реакцию на них. Отсюда изучение частоты встречаемости антигенов системы АВО. Действительно, обращает на себя внимание низкая частота антигена О в местах, где неоднократно была чума (Индия, Северная Африка, Монголия, Турция) и, наоборот, частота этого антигена высока в местах, где не было таких эпидемий чумы (индейцы Америки, народы Севера, аборигены Австралии и Полинезии).

Изучение распространения антигенов изосерологической системы АВО представляло интерес и для антропологии. Например, у индейцев Аргентины отсутствует антиген В и очень редко встречается антиген А, и подавляющее большинство населения относится к группе О. А у полинезийцев, наоборот, более 60% населения содержит антиген А. Антиген В отсутствует у эскимосов и аборигенов южной Австралии, а у индейцев Бенгалии и бурятов он содержится более чем у 70% населения.

У европейцев чаще имеется антиген А, чем антиген В. По мере продвижения на восток и на юг уменьшается число лиц, имеющих антиген А, и, наоборот, увеличивается число лиц, содержащих антиген В. Все сказанное свидетельствовало о важности изучения геногеографии изосерологической системы АВО на определенном этапе развития экспертизы вещественных доказательств.

В систему MNSs входят антигены M,N,S,s. Известны также разновидности антигена М, такие как например, М1 , М2 ,Мс, Мg . Антиген N более однороден, отмечается только его разновидность в виде антигена N2. Имеются также порциальные антигены М: Мi, Мii, Mui, Miv. Антигены, входящие в систему MNSs, также неравномерно распределены среди населения земного шара, но, отмечается несколько меньшая неравномерность, чем в системе АВО. Например, у индейцев в Новой Мексике антиген М имеется более чем у 84% населения, антиген N встречается в 1,1%. У папуасов в Новой Гвинее наоборот, антиген М имеется в 1,1%, а антиген N содержится в крови более 83% населения. Высокий процент антигена N содержат австралийские аборигены-более60%. У европейцев около 50% населения в основном содержат антигены М и N, около 30%-только антигены М и около 20%- только антиген N. Исследования антигена S позволило предположить более раннее заселение Новой Гвинеи, чем Австралии.

В систему Рр входят антигены Р1, Р2 и Рк, р-, а также антигены Тja. Лица, являющиеся

Тj (а-), являются и р-. И, наоборот, лица, эритроциты которых содержат антиген Р, будут Р-положительными. У лиц, не имеющих антиген Тja , содержатся все антитела системы Рр. Антигены системы Рр неравномерно распределены среди населения. Так, чаще встречаются у негроидов и реже-у китайцев, чем, у европейского населения.

Не менее полиморфной системой, чем система АВО, является система Resus, насчитывающая около 30 антигенов. Однако из-за отсутствия качественных специфических реагентов и слабой устойчивости во внешней среде, судебно-диагностическое значение данной системы невелико, как и ряда других эритроцитарных систем, каких как Лютеран, Келл-Челлано, Льюис, Кидд, Диего, Даффи и других.

Сывороточные системы крови обусловлены особенностью белков, липопротеидов и ферментов сыворотки или плазмы. Они передаются по наследству и в основном не связаны с изосерологическими системами, не связаны между собой, не зависят от возраста и пола людей, т.е. обладают всеми свойствами групп крови. К сывороточным системам крови относятся следующие: гаптоглобин(Нр), гамма глобулин(Gm, Inv), б2-глобулин (Gc), трансферрин (Tf), липопротеиды(Ag, Lp, Ld), преальбумин, альбумин, постальбумин, ферменты (холинэстеразы, фосфатазы и др.). Некоторые из них находят применение в судебной медицине при исследовании пятен крови на вещественных доказательствах, главным образом системы Нр и Gm.

Гаптоглобином называют фракцию сыворотки б2-глобулинов, которая обладает характерной особенностью, заключающейся в способности связываться с гемоглобином. Гаптоглобин выполняет определенную физиологическую роль в организме человека. Он способен легко вступать в связь с гемоглобином, находящимся в растворенном состоянии в сыворотке, и образовывать с ним комплексное соединение большого молекулярного веса, которое не способно проходить через почечный барьер. Гаптоглобин, связывая гемоглобин, который постоянно имеется в растворенном состоянии в сыворотке из-за гибели эритроцитов, не допускает его прохождения через почку. Таким образом, в мочу может попадать только гемоглобин, не связанный с гаптоглобином. Такое состояние может иметь место либо когда имеется недостаточное количество гаптоглобина и его не хватает для связи с гемоглобином, который находится в растворенном состоянии в сыворотке, либо когда происходит интенсивный процесс разрушения эритроцитов и уровень гемоглобина в крови повышается на столько, что имеющееся в крови количество гаптоглобина не в состоянии связать весь растворенный гемоглобин. Таким образом, гаптоглобин, связывая гемоглобин, растворенный в сыворотке, сохраняет его для организма и этим принимает участие в межуточном обмене железа, сохраняя его для построения гемоглобина.

Различают наиболее часто встречающиеся группы гаптоглобина- Нр1-1, Нр2-1,Нр2-2 и еще некоторые его разновидности.

Различают две системы гамма-глобулиновых сывороточных групп. Первая система носит название Gm и вторая Inv. В систему Gm входят антигены:Gm(a), Gm(x), Gm(b), Gm(c), Gm(r), Gm(d), Gm(e), Gm(p), Gm(f), Gm(s), Gm(t); в систему Inv-Inv (a), Inv (b), Inv (I). Система Gm обусловлена тяжелыми полипептидными цепями молекулы иммуноглобулинов (цепи-Н), а система Inv-легкими полипептидными цепями (L-цепи). Система Gm довольно широко применялась в генетике для изучения распространения соответствующих генов у разных народов. Например, европейцы имеют гены- Gmа, Gm ах , Gmb, африканцы обладают геном Gm аb и Gmс. Монголоиды имеют гены Gmа, Gm ах и Gm аb, но у них отсутствует ген Gmb. Фактор Gm(t), встречается у европейцев и жителей Азии, не обнаруживается у африканцев. Антиген Gm(a) у европейского населения в среднем встречается у 40-50% жителей. У ряда африканских народов и австралийцев этот антиген встречается у 100% жителей. Антиген Gm(x) встречается у 20-30% европейцев, отсутствует у негроидов, редко встречается у индусов. Антиген Gm(b),присутствующий у 100% африканцев и имеющийся почти у 90% европейских народов, отсутствует у аборигенов Австралии и встречается немногим более 20% в Японии.

Определение различных групп крови давно используется в судебной медицине. Оно находит применение при исследовании вещественных доказательств, т.е. группы крови устанавливаются в следах крови, в выделениях человеческого организма на различных предметах, при идентификации личности и установлении кровного родства. Судебно-медицинская экспертиза родства на основе исследований генетических маркеров крови является, прежде всего, экспертизой исключения. Надежность такого исключения во многом определяется количеством исследуемых групповых антигенов.

По данным Эфроимсона В.П.(1964), вероятность исключения по одной системе АВО составляет 17,6%, по двум системам (АВО и MNSs)-37,3%, по семи системам (АВО, MNSs,Резус, Келл, Лютеран, Даффи, Кидд)-60,0%. На практике же такая возможность значительно ниже и во много определяется отсутствием соответствующих отечественных диагностических тест систем и сохранностью в биологических образцах маркерных, главным образом, белковых соединений. Развитие науки о группах крови предоставило на определенном этапе судебной медицине огромные возможности использования этих данных для разрешения своих специфических вопросов.

Однако, классические методы исследования вещественных доказательств, идентификации личности и установления кровного родства, основанные на сравнительном анализе морфологических признаков, имеют предел идентификационных возможностей. С развитием методов молекулярной генетики появилась перспектива существенно расширить возможности экспертизы вещественных доказательств в целом и судебно-медицинской идентификации в частности посредством использования методов ДНК анализа.

В 1985 году Джеффрисом был предложен первый метод, позволяющий проводить генетическую идентификацию биологических объектов судебной экспертизы. Этот подход основан на существовании в геноме человека гипервариабельных районов (ГВР) ДНК, обладающих свойствами структурного полиморфизма и существующих в виде разбросанных по всему геному семейств. Визуализация набора ГВР-полос заключает в себе уникальную для данного индивидуума картину геномного «дактоотпечатка». В настоящее время исходный метод вытеснен другим, наиболее чувствительным и специфичным методом оценки профилей ДНК, основанным на использовании полимеразной цепной реакции (ПЦР). Исследование состоит из этапов выделения ДНК из объекта, амплификации (увеличения количества копий), последующего анализа гипервариабельных участков ДНК. Основными диагностическими элементами, которые используются при ДНК-идентификации личности, являются определенные локусы (участки) или гены ядерной (хромосомной) ДНК. Практическое значение для целей генетической индивидуализации личности (как предпосылки для ее идентификации) имеют отнюдь не любые гены, а только такие, у которых много аллельных форм. Каждый аллель в исследуемых образцах можно точно идентифицировать, сравнив положение полос амплифицированных фрагментов с положением полос в аллельном маркере.

В случае совпадения аллелей идентифицируемого и объектов сравнения необходимо провести ее вероятностную оценку. Очевидно, что вероятность правильной идентификации будет определяться частотами аллелей, и, следовательно, зависит от правильного определения этнотипа идентифицируемого индивида. На территории Российской Федерации проживают десятки различных народностей и национальностей, поэтому для корректной оценки выявленного совпадения необходимо иметь базу данных генотипов людей из разных уголков нашей страны. Таким образом, ключевым моментом при использовании метода ДНК-типирования для проведения молекулярно-генетических экспертных исследований является установление статистических частот встречаемости аллелей полиморфных локусов, применительно к судебно-медицинской практике, их частотному распределению в конкретной популяционной группе, создание национальных региональных баз данных полиморфизма ДНК, что позволит объективно интерпретировать молекулярно-генетические экспертные исследования.

Этот вопрос требует проведения широкомасштабных исследований, поскольку составление «генетического» паспорта населения России является важной проблемой. «Генетический» паспорт позволит четко идентифицировать личность по любому фрагменту биоматериала. Кроме того, знание генофонда во многом определяет развитие медицины и организации здравоохранения, поскольку позволит прогнозировать заболеваемость не только генетическими, но и соматическими заболеваниями. Исследования полиморфизма вносят существенный вклад в изучение происхождения и «генетического родства» различных этнических групп и являются составной частью программы международных исследований «Генома человека».

кровь фермент группа антиген

Размещено на Allbest.ru