Множественный аллелизм. Группы крови, резус-фактор

План занятия.
1. Закономерности наследования множественных аллелей.
2. Группы крови. Наследование групп крови АВО.
3. Наследование резус-фактора.
4. Решение задач.

1. Закономерности наследования множественных аллелей.
А- свободная мочка уха 12 мутантных генов,
а — сросшаяся мочка уха отвечающих за цвет глаз

Мно́жественный аллели́зм — это существование в популяции более двух аллелей данного гена. Возникает в результате многократного мутирования одного и того же гена.
Аллельные гены, или аллели – гены, определяющие развитие одной пары альтернативных признаков, расположены в одинаковых локусах двух гомологичных хромосом.

Множественный аллелизм у дрозофил.
Серия аллельных генов по окраске
глаз у дрозофилы
W — ген дикого типа.Он доминантен по отношению к любому другому члену серии. Если же в генотипе представлены два мутантных аллеля, то такие особи носят название компаундов. Для них характерно промежуточное состояние признака. Например, у гетерозигот по генам white и apricot окраска глаз желтая.

Закономерности множественного аллелизма:
1. Каждый ген может иметь большое число аллелей;

2. Любой аллель может возникнуть в результате прямой и обратной мутации любого члена серии множественных аллелей или от аллеля дикого типа;

3. В диплоидном организме могут одновременно находиться два любых аллеля из серии множественных аллелей;

4. Аллели находятся в сложных доминантно-рецессивных отношениях между собой: один и тот же аллель может быть доминантным по отношению к одному аллелю и рецессивным по отношению к другому, а между иными аллелями доминирование может отсутствовать, и наблюдается кодоминирование и др.;

5. Члены серии множественных аллелей наследуются так же, как и пара аллелей, т. е. наследование подчиняется менделевским закономерностям (кроме кодоминирования);

6. Разные сочетания аллелей в генотипе обуславливают различные фенотипические проявления одного и того же признака;

7. Серии аллелей увеличивают комбинативную изменчивость.

2. Группы крови. Наследование групп крови системы АВО.

Впервые использование крови в лечебных целях описывается в произведениях греческого поэта Гомера (VIII век до н. э) и в трудах греческого учёного и философа Пифагора (VI век до н. э).
Гомер (VIII век до н. э)

1628 г. - Уильям Гарвей, система кровообращения, основные принципы движения крови в организме.

1667 г . Жан-Батист Дени, первое переливание крови 15-летниму мальчику.
Гравюра, изображающая переливание крови от ягненка человеку

Конец XVIII века - доказано, что неудачи и тяжёлые смертельные осложнения, которые возникали при переливаниях крови животных человеку, объясняются тем, что эритроциты животного склеиваются и разрушаются в кровяном русле человека. При этом из них выделяются вещества, действующие на человеческий организм как яды.

1819 г. - Джеймс Бланделл(Англ.) спас жизнь одной из своих пациенток, перелив ей кровь мужа.

В 1901 году австрийский врач Карл Ландштейнер и
чех Ян Янский открыли 4 группы крови.
Агглютина́ция (лат. agglutinatio — «приклеивание») — склеивание и выпадение в осадок из однородной взвеси эритроцитов и др. клеток, несущих антигены, под действием специфических веществ — агглютининов.

В 1907 году в Нью-Йорке было произведено первое переливание крови больному от здорового человека, с предварительной проверкой их крови на совместимость.
Врач Рубен Оттенберг, производивший переливание, со временем обратил внимание на универсальную пригодность I группы крови.

Система АВ0 была предложена Карлом Ландштейнером
в 1900 году.
Агглютиногены (склеиваемыми веществами) - вещества белковой природы в эритроцитах. 2 вида: А и В.
Агглютинины (склеивающие вещества) — вещества в плазме крови. 2 вида — α и β.
Агглютинация происходит тогда, когда встречаются одноимённые агглютиногены и агглютинины. Агглютинин плазмы α склеивает эритроциты с агглютиногеном A, а агглютинин β склеивает эритроциты с агглютиногеном B.

Группы крови по системе АВО

Агглютинация— склеивание и выпадение в осадок эритроцитов, несущих антигены, под действием специфических веществ плазмы крови —агглютининов.
Реакцию агглютинации применяют для определения групп крови.
Донор — человек, дающий свою кровь для переливания.
Реципиент — человек, получающий кровь при переливании.

Вид взаимодействия генов в группах крови по системе АВО
Гру́ппа кро́ви — описание индивидуальных антигенных характеристик эритроцитов, определяемое с помощью методов идентификации специфических групп углеводов и белков, включённых в мембраны эритроцитов.
Группы крови наследуются по законам Г. Менделя; в течение жизни группы крови не изменяются. Принадлежность к той или другой группе крови не зависит от расы или национальности.
Генотипы ♀ и ♂ одинаковы, т.к. эти аллели находятся в аутосоме (9-ая пара хромосом).

Распространенность групп крови
Рейтинг групп крови в России возглавляет вторая, после нее наиболее распространенной является 3, и лишь потом идут 1 и 4 группы.
Самые распространенные группы крови по этнической принадлежности
Афроамериканцы: 47% — 0 положительная, 24% — А положительная, и 18% — В положительная
Латиноамериканцы: 53% — 0 положительная, 29% — А положительная, а 9% — В положительная
Азиаты: 39% — 0 положительная, 27% — А положительная, и 25% — В положительная
Кавказцы: 37% — 0 положительная, 33% — А положительная, 9% — В положительная

В ХХ веке считали, что кровь О(I) можно переливать О(I), A(II), B(III), AB(IV). Кровь A(II) можно переливать A(II), AB(IV). Кровь B(III) можно переливать B(III), AB(IV). Кровь AB(IV) можно переливать AB(IV).
ВНИМАНИЕ!!!
В настоящее время кровь:
кровь О(I) переливают О(I).
кровь A(II) переливают A(II).
кровь B(III) переливают B(III).
кровь AB(IV) переливают AB(IV).
Схема переливания крови ХХ века

БАНК КРОВИ
- отделение (в больнице, центре переливания крови) или самостоятельное мед. учреждение, где осуществляется хранение консервированных крови для последующих переливаний крови. Кровь (а также её компоненты - эритроциты и др. клетки) может храниться в замороженном виде (метод криоконсервирования) годами, что позволяет создавать запасы крови редких групп.

Группы крови других систем
На данный момент изучены и охарактеризованы десятки групповых антигенных систем крови, таких, как системы Даффи, Келл, Кидд, Льюис и др. Количество изученных и охарактеризованных групповых систем крови постоянно растёт.
Келл
Групповая система Келл (Kell) состоит из 2 антигенов, образующих 3 группы крови (К—К, К—k, k—k). Антигены системы Келл по активности стоят на втором месте после системы резус. Они могут вызвать сенсибилизацию при беременности, переливании крови; служат причиной гемолитической болезни новорождённых и гемотрансфузионных осложнений.
Кидд
Групповая система Кидд (Kidd) включает 2 антигена, образующих 3 группы крови: lk (a+b-), lk (A+b+) и lk (a-b+). Антигены системы Кидд также обладают изоиммунными свойствами и могут привести к гемолитической болезни новорождённых и гемотрансфузионным осложнениям. Также это зависит от гемоглобина в крови.
Даффи
Групповая система Даффи (Duffy) включает 2 антигена, образующих 3 группы крови Fy (a+b-), Fy (a+b+) и Fy (a-b+). Антигены системы Даффи в редких случаях могут вызвать сенсибилизацию и гемотрансфузионные осложнения.
MNSs
Групповая система MNSs является сложной системой; она состоит из 9 групп крови. Антигены этой системы активны, могут вызвать образование изоиммунных антител, то есть привести к несовместимости при переливании крови. Известны случаи гемолитической болезни новорождённых, вызванные антителами, образованными к антигенам этой системы.
Лангерайс и Джуниор
В феврале 2012 года учёные из Вермонтского университета (США) в сотрудничестве с японскими коллегами из Центра крови Красного Креста и учёными из французского Национального института переливания крови, открыли две новые «дополнительные» группы крови, включающие два белка на поверхности эритроцитов — ABCB6 и ABCG2. Эти белки относят к транспортным белкам (участвуют в переносе метаболитов, ионов внутри клетки и из неё).
Вел-отрицательная группа
Впервые была обнаружена в начале 1950-х годов, когда у страдающей раком толстого кишечника пациентки после повторного переливания крови началась тяжёлая реакция отторжения донорского материала. В статье, опубликованной в медицинском журнале Revue D’Hématologie, пациентку называли миссис Вел. В дальнейшем было установлено, что после первого переливания крови у пациентки выработались антитела против неизвестной молекулы. Вызвавшее реакцию вещество никак не удавалось определить, а новую группу крови в честь этого случая назвали Вел-отрицательной. Согласно сегодняшней статистике такая группа встречается у одного человека из 2500. В 2013 году ученым из Университета Вермонта удалось идентифицировать вещество, им оказался белок, получивший название SMIM1. Открытие белка SMIM1 довело количество изученных групп крови до 33.

Резус-фактор
В 1940 г. Ландштейнер и Винер инъецировали кровь Macacus rhesus кроликам и морским свинкам. Из крови этих животных получили сыворотку, которая агглютинировала эритроциты макак и эритроциты 85% белого населения Нью-Йорка.
Эритроциты 15% населения не агглютинировали.
Следовательно, эритроциты 85% населения содержат антиген резус (как у макак) и они были названы резус «+», положительным (Rh+), 15% населения резус «–», отрицательным (Rh-), т.е. наличие антигенов резус.

Резус-фактор
Резус – положительность наследуется доминантно и обусловлена четырьмя доминантными аллелями (Rho, Rho`, Rho``, Rho```).
Отсутствие резус антигенов обусловлено рецессивными аллелями (rh, rh`, rh``, rh```).
Упрощённо пользуются двумя аллелями (Rh – rh или R – r).
Rh+ (резус-положительные люди) имеют генотип RR, Rr;
Rh- (резус-отрицательные люди) имеют генотип rr.
Генотипы и аллели резус-фактора
Rh+ имеют генотипы RR, Rr, доминантные аллели (Rho, Rho`, Rho``, Rho```).
Rh- имеют генотип rr, рецессивные аллели (rh, rh`, rh``, rh`rh``).
В отличии от агглютиногенов, для резус-фактора в плазме крови людей готовых антител не имеется, но они могут образоваться, если резус-отрицательному человеку перелить резус-положительную кровь. Поэтому при переливании крови необходимо учитывать совместимость по резус-фактору.

Резус-конфликт
Конфликт возникает у резус-отрицательной женщины (Rh-) при повторной беременности резус-положительным (Rh+)плодом. Rh+ плод унаследовал от Rh+ отца. У плода начинают синтезироваться резус-антигены, которые через плаценту проникают в организм Rh- матери. У матери синтезируются антитела анти-резус, которые через плаценту поступают в организм плода и вызывают разрушение его эритроцитов (гемолитическая болезнь новорожденных, или эритробластоз).

Факторы развития резус-конфликта
Все факторы развития резус-конфликта связаны с попаданием резус положительной крови в организм резус — отрицательной женщины:
- Переливание крови без учета резус–совместимости.
- Предшествующие прерывания беременности: искусственные (аборты) и самопроизвольные (выкидыши).
- Поступление в кровоток матери пуповинной крови ребенка в процессе родов, делая материнский организм восприимчивым к Rh-антигену и создавая риск резус-конфликта в следующей беременности.
- Вероятность увеличивается при родоразрешении путем кесарева сечения.
- Кровотечения при беременности или в родах вследствие отслойки или повреждения плаценты, ручное отделение плаценты могут провоцировать развитие резус-конфликта.
- После проведения инвазивных процедур пренатальной диагностики (биопсии хориона, кордоцентеза или амниоцентеза)
-У беременной с Rh (-), страдающей гестозом, диабетом, перенесшей грипп и ОРЗ, может наблюдаться нарушение целостности ворсин хориона и, как следствие, активация синтеза антирезусных антител.
-Причиной резус – конфликта может быть давняя внутриутробная сенсибилизация Rh(-) женщины, произошедшая при ее рождении от Rh(+) матери (2% случаев).

Профилактика развития резус-конфликта
- Учет резус совместимости с донором при переливании крови
- Сохранение первой беременности, отсутствие в анамнезе абортов.
- Планирование беременности, с обследованием женщины на группу крови, Rh- фактор, на наличие антирезусных антител в крови.
- Специфической профилактикой резус-конфликта является внутримышечная инъекция антирезусного иммуноглобулина (RhoGAM) донорской крови, которая назначается женщинам с Rh (-), не сенсибилизированным (не имеющим повышенной чувствительности) к Rh-антигену. Препарат разрушает Rh (+) эритроциты, которые возможно попали в кровоток женщины, тем самым, предотвращает ее изоиммунизацию и снижает вероятность резус-конфликта при последующих беременностях.

Решение задач на группы крови
Задача 1: какую группу крови могут иметь дети, если у отца третья гомозиготная группа крови, а у матери вторая гетерозиготная?
Дано: Решение:
♀ - IA IO Р: ♀ IA IO x ♂ IВ IВ
♂ - IВ IВ А(II) B(III)
F1 группа крови G: IA, IO IВ
по фенотипу? F1 : IA IВ x ♂ IВ IО
А(IV) B(III)
1 : 1 (½ : ½)
Ответ: у детей будут ½ А(IV) и ½ B(III) по фенотипу.

Решение задач на резус-фактор
Задача 3. Какой резус-фактор может быть у детей, если мать резус-отрицательная (Rh -), а отец резус-положительный (Rh+) гомозиготный?
Решение 1.
Дано: Р: ♀ rr x ♂ RR - генотип
R – Rh+ (+ резус-фактор) Rh- Rh+ - фенотип
r – Rh- (- резус-фактор) G: r R
F1 резус-фактор? F1 Rr - генотип
Rh+ - фенотип
100% (или все)
Ответ: 100% Rh+ (+ резус-фактор) у детей