3.7. Біохімічні методи

Причиною численних спадкових порушень обміну речовин є різноманітні дефекти ферментів, які виникають внаслідок мутацій відповідних генів. Такі захворювання дістали назву ферментопатій, або ензимопатій. Серед них найбільш розповсюдженими є фенілкетонурія, алкаптонурія, галактоземія, муковісцидоз, хвороба Гоше, хвороба Тея – Сакса, альбінізм та інші. Біохімічні показники (первинний продукт гена, накопичення патологічних метаболітів в організмі хворого) чіткіше віддзеркалюють сутність хвороби порівняно з клінічними показниками. Використання сучасних біохімічних методів – електрофорезу, хроматографії, спектроскопії тощо – дають можливість визначити будь-які метаболіти, специфічні для конкретної спадкової хвороби. Об’єктами біохімічних аналізів можуть бути сеча, піт, плазма та клітини крові, культури клітин (фібробласти, лімфоцити).

Хроматографія – це спосіб розділення різних сумішей на складові частини. Метод полягає в тому, що в нерухомому середовищі, через яке протікає розчинник, кожний із компонентів, захоплений розчинником, рухається із певною швидкістю, незалежною від швидкостей інших компонентів. Якщо, наприклад, суміш пігментів, які визначають зелений колір рослини, розчинити в певному розчиннику і пропустити через якесь нерухоме середовище, скажімо, через мелену крейду, то ця суміш розділиться на кілька різних пігментів. За таким же принципом визначається наявність певного ферменту в складній суміші різноманітних речовин організму.

Електрофорез являє собою одну із модифікацій хроматографії, коли необхідно розділити молекули з різними зарядами. В хроматографічному середовищі під дією електричного поля різні молекули суміші рухаються в той чи інший бік в залежності від їх відносних мас та зарядів. Електрофорез широко застосовується для виділення та ідентифікації амінокислот.

Спектроскопія полягає у визначенні будови молекул різноманітних речовин за допомогою спеціальних приладів спектроскопів. В залежності від типу приладу спектроскопія здійснюється в ультрафіолетовій, видимій або інфрачервоній частинах спектру. Світло пропускають через досліджувану речовину і аналізують характер його спектру на виході. На підставі того, що кожний хімічний елемент має свої характерні лінії у спектрі, визначається хімічна структура молекули даної речовини. Таким чином можна ідентифікувати певний фермент чи іншу хімічну сполуку в організмі або визначити будову раніше невідомої речовини.

Біохімічні методи дуже трудомісткі, вимагають спеціального обладнання і тому не можуть використовуватися для масових популяційних досліджень з метою раннього виявлення хворих із спадковою патологією обміну. Останніми роками у різних країнах розробляються і використовуються для масових досліджень спеціальні програми. Перший етап такої програми називається скринінґом (просіюванням) і полягає у тому, щоб серед великої кількості обстежуваних виділити ймовірно хворих, які мають якесь спадкове відхилення від норми. На цьому етапі звичайно використовують прості та доступні експрес-методи для виявлення продуктів обміну у сечі, крові. На другому етапі проводиться уточнення (підтвердження чи спростування діагнозу). Для цього використовуються точні хроматографічні методи визначення ферментів, амінокислот тощо.

Використовують також мікробіологічні тести, які ґрунтуються на тому, що деякі штами бактерій ростуть тільки на середовищах, які містять певні амінокислоти, вуглеводи. Якщо у крові або сечі є необхідна для росту речовина, то у чашці Петрі навколо фільтрувального паперу, просоченого однією з цих рідин, спостерігається активне розмноження бактерій, чого не буває у випадку обстеження здорової людини.

Біохімічні методи застосовуються також і для виявлення гетерозиготних носіїв спадкових аномалій, які у фенотипі проявляються невиразно. При цьому застосовується біохімічне тестування, мікроскопічне дослідження клітин крові та тканин, визначення активності певного ферменту, зміненого внаслідок мутації тощо. Такі заходи необхідні для здійснення своєчасного лікування та профілактики, а також для визначення вірогідності мати хвору дитину в генетично ризиковій сім’ї.