Влияние факторов среды на ход эмбриогенеза

Любое воздействие, нарушающее нормальный ход эмбриогенеза, может вызвать пороки развития зародыша. Примерно половина всего числа зародышей не доживает до рождения. У большинства обнаруживаются аномалии на очень ранних стадиях, и такие зародыши не могут имплантироваться в стенку матки. Другие имплантируются, но не могут укрепиться в стенке матки настолько, чтобы беременность была успешной. Почти 90% эмбрионов, абортированных до месячного возраста, были аномальными. Развитие многих зародышей человека нарушается рано. Примерно 5% всех родившихся детей имеют явные уродства. Одни из них не опасны для жизни, другие представляют собой тяжелые отклонения от нормы.

Наука о врожденных аномалиях называется тератологией. Агенты, которые вызывают аномалии, называются тератогенами. Группу факторов, которая приводит к развитию грубых аномалий в кри­тические периоды эмбриогенеза, называют тератогенами, а науку, изучаю­щую эти аномалии, тератологией. Тератогенными факторами, нарушающи­ми пренатальное развитие являются физические (радиация, рентген-лучи, гипо- и гипероксия, гипотермия), химические (этиловый спирт, наркотики, моющие средства ряд лекарственных препаратов) и биологические (инфек­ционные болезни: краснуха, корь, сифилис и т.д.). Тератогены, действующие в период с момента оплодотворения яйцеклетки до завершения основных процессов органогенеза приводят к грубым аномалиям развития. Гибель зародышей в этот период развития достигает 70%, из каждых 10 зачатий 7 за­канчиваются гибелью. Большинство зародышей гибнет в первые дни своего существования. В качестве основной причины выделяют патологии первых дроблений зиготы. Аномалии развития, возникающие в плодный период (9-я неделя - роды), приводят к нарушению становления систем и органов. Плод, как правило, не погибает, но у него развиваются пороки развития, которые приводят к появлению уродств. Например, если женщина заболеет красну­хой, гриппом, оспой, паротитом между 3-9-й неделями беременности, то риск поражения плода такими заболеваниями, как порок сердца (6-7-я не­дели беременности), катаракта (3-5-я недели) и глухота (8-9-я недели) осо­бенно высок. До и после этого срока перечисленные заболевания не вызы­вают пороков развития плода. Тератогенным действием обладает ионизирующее облучение, его влияние особенно сильно между 2-8 неделями эм­бриогенеза. Если в это время зародыш получил дозу больше 25 рад, реко­мендуется беременность прервать. Случайное возникновение пороков разви­тия может быть вызвано воздействием химических, в том числе медикамен­тозных препаратов на плод. Известно, что один и тот же тератоген при воз­действии на разных стадиях развития может вызвать различные аномалии. Одна и та же аномалия может быть следствием действия разных тератогенов.

В последние годы был обнаружен новый тератоген - 13-цис-ретиноевая кислота (аналог витамина А). Этот препарат широко использовался в меди­цинской практике для лечения угрей. Ранее было показано, что аналоги ви­тамина А могут оказывать вредное действие на беременных самок живот­ных и поэтому этикетка на препарате предупреждала, что им не должны пользоваться беременные женщины. Однако некоторые женщины пользова­лись им во время беременности и сохранили беременность. Некоторые из родившихся детей имели множественные пороки развития: аномалии ЦНС, расщеплённое нёбо и др.

Другим известным тератогеном является талидомид (транквилизатор, ко­торый широко рекламировали, как успокоительное средство), который ин­дуцирует появление очень редко встречающегося уродства - фокомелии - от­сутствие или недоразвитие конечностей. В интересах здоровья ребёнка следует проявлять крайнюю осторожность и, по возможности, вообще воз­держиваться от приёма лекарственных препаратов, особенно в первом триместре беременности. Пороки развития не наследуются. Риск повторного рождения больного ребёнка с аналогичным пороком предельно мал.

По данным ВОЗ пороки развития имеют место у 1-2% людей. Некоторые из них особенно часты. Например, дивертикул подвздошной кишки и удвое­ние мочеточников обнаруживаются у 4% новорожденных. Пороки развития заключаются в отсутствии органа или его части (аплазия), недоразвитии ор­гана (гипоплазии), уменьшении массы тела (гипотрофия), непропорциональ­ном увеличении массы органа (гипертрофия), увеличении длины тела (ги­гантизм), нетипичной локализации органа (эктопия), нарушении дифференцировки тканей (гетероплазия), сужении (стеноз) или отсутствии (атрезия) канала или отверстия.

В основе пороков генетической природы лежат мутационные изменения наследственного материала. Экзогенные пороки возникают в связи с дейст­вием на зародыш повреждающих внешних факторов. Некоторые из таких пороков являются фенокопиями определенных генетических пороков, на­пример, у беременных женщин - носителей токсоплазмоза могут родиться дети с фенотипом синдрома Дауна.

Непосредственной мишенью действия неблагоприятных факторов могут быть половые клетки (гаметопатия), а также зародыш на равных стадиях эм­бриогенеза (эмбриопатии).

Характерной особенностью нарушений зародышевого развития служит их однотипность, объясняющаяся общностью молекулярных основ на­рушения дифференцировки, гистогенеза и органогенеза.

Тератогены действуют в течение определенных критических периодов. Для любого органа наиболее критическим периодом является время его роста и образования специфических структур. Разные органы имеют различные критические периоды. Сердце формируется между 3-й и 4-й неделями. Мозг и скелет чувствительны к вредным воздействиям постоянно, начиная с 3-й недели после зачатия до конца беременности.

Существует очень много тератогенов. Одни факторы вызывают генные мутации. Ионизирующая радиация, лекарственные препараты приводят к разрыву хромосом и изменению структуры ДНК. Врожденные уродства, такие как ахондропластическая карликовость (вызываемая аутосомным доминантным геном, отвечающим за развитие укороченных конечностей при нормальном туловище), это пример генной мутации, наследуемой по законам Менделя. Другие врожденные заболевания обусловлены наличием лишних хромосом. Например, синдром Клайнфельтера (наличие лишней Х-хромосомы у мужчин, приводящей к недоразвитию семенников, стерильности и небольшой задержке умственного развития). К тератогенам можно отнести некоторые вирусы. У женщин, перенесших краснуху в первой трети беременности, в каждом из шести случаев рождались дети с катарактой, пороками сердца и глухотой. Чем раньше вирус краснухи поражает беременную женщину, тем больше риск, что пострадает зародыш. Тератогенным действием обладают простейшие из класса Споровиков - токсоплазма гонди. Если мать больна токсоплазмозом, то через плаценту токсоплазмы могут проникнуть в зародыш и вызвать поражения мозга и глаз. Многие лекарства способны вызывать уродства. Например, хинин может вызывать глухоту. Очень слабый транквилизатор талидомид широко применялся в 60-х годах. Он способен вызывать уродства, при которых длинные кости конечностей либо отсутствуют, либо резко деформированы, в результате чего образовывались конечности, напоминающие плавники тюленя. У женщин, принимавших талидомид, родилось свыше 7000 уродливых детей. Талидомид способствовал развитию пороков сердца, отсутствию ушных раковин, появлению деформированного кишечника. Было установлено, что талидомид проявляет тератогенный эффект в период от 20 до 36 суток после зачатия. При применении между 34-ми и 38-ми сутками он не индуцирует развитие дефектных конечностей, но может приводить к редукции или отсутствию компонентов уха. Аномалии верхних конечностей наблюдались при более раннем приеме талидомида, чем аномалии нижних, поскольку в процессе развития руки формируются несколько раньше ног. Большой вред на развивающийся эмбрион оказывает алкоголь и курение. При употреблении алкоголя в количестве, большем 50-85 г в сутки, у детей наблюдается отставание в физическом и умственном развитии. У женщин - злостных курильщиц (20 и более сигарет в день) часто рождаются дети с меньшей массой, чем у некурящих. Курение значительно понижает количество и подвижность сперматозоидов в семенниках у мужчин, которые выкуривают по меньшей мере 4 сигареты в день. Многие искусственно созданные вещества, применяемые в хозяйстве человеком, также обладают тератогенным действием. Например, пестициды и органические вещества, содержащие ртуть, вызывают нарушения неврологического характера и аномалии в поведении у детей, матери которых во время беременности ели пищу, содержащую эти вещества.

В 1965 г. одна из японских фирм сбросила ртуть в озеро. Ртуть попала в рыбу, которой питались жители деревни Минамата, в том числе и беременные женщины. Родились дети слепые, с поражениями головного мозга. Эти врожденные уродства были названы болезнью Минамата. Большое влияние на развивающийся эмбрион оказывает здоровье матери. Одной из причин врожденных пороков можно считать гипоксию. Гипоксия в период органогенеза тормозит плацентацию, развитие зародыша и в ряде случаев приводит к развитию врожденных пороков и гибели плода. Неполноценное питание матери, дефицит микроэлементов, например, цинка, приводит к развитию пороков ЦНС, гидроцефалии, микроанофтальмии, искривлению позвоночника, порокам сердцаи др. Эндокринные заболевания у беременной женщины нередко приводят к самопроизвольным абортам или нарушениям морфологической и функциональной дифференциации органов плода, определяющим высокую раннюю детскую смертность. Тератогенный эффект доказан для сахарного диабета. Диабетическая эмбрионопатия проявляется комплексом врожденных пороков, из которых 37% приходится на пороки костно-мышечной системы, 24% - на пороки сердца и сосудов, 14% - на пороки ЦНС. Пороки развития детей при сахарном диабете матери наблюдаются не более чем в 6% случаев. Зависимость состояния здоровья детей от возраста родителей известна. Например, врожденные пороки опорно-двигательной и дыхательной систем несколько чаще наблюдаются у юных матерей, чем у матерей 22-35 лет. У матерей в возрасте старше 35 лет увеличивается число детей с множественными пороками и пороками ЦНС. Наиболее четкая зависимость возраста матери прослеживается в случае рождения детей с трисомиями по 13-й, 18-й, 21-й парам. В возрасте 35-39 лет 1 случай на 185, в возрасте 40-44 - 1 случай на 63, а в возрасте старше 45 лет – 1 случай на 24. Установлено, что появление у плода расщелин губ, неба, ахондроплазии зависит от возраста отца. Таким образом, на всех этапах эмбрионального развития под влиянием различных факторов могут возникнуть отклонения от нормы, от незначительных до тяжелых пороков развития.

К числу сравнительно частых отклонений от нормы относится рождение близнецов. Различаютоднояйцевых и разнояйцевых близнецов. Если полное раздвоение зародыша произошло на стадии двух бластомеров или на стадии гаструлы, то рождаются нормальные однояйцевые близнецы. Они родились из одной зиготы и имеют одинаковый генотип, пол и похожи друг на друга. Реже наблюдается расщепление зародыша не на две, а на большее число частей (полиэмбриония). Разнояйцевые близнецы образуются в результате одновременного созревания двух или большего числа яйцеклеток и почти одновременного оплодотворения. Они могут быть разного пола и похожи друг на друга не больше, чем дети в одной семье. Иногда рождаются сросшиеся близнецы. Их называют сиамскими по названию местности в Юго-Восточной Азии, где в 1811 г. родились два сросшихся брата. Они были соединены друг с другом в области груди и бедер. Известны и другие случаи сращения близнецов (одно туловище с двумя головами и одна голова с двумя туловищами). Иногда один из близнецов является лишь придатком другого. Соединенные близнецы всегда однояйцевые. Образование их может происходить путем неполного раздвоения зародыша и путем срастания двух и более однояйцевых близнецов на ранних стадиях развития. Если происходит слияние одноименных зачатков, возникает срастание пальцев - синдактилия. При слиянии зачатков нижних конечностей рождаются сиреновидные уроды. Если сливаются зачатки глаз - то "циклопы" (одноглазые).

К аномалиям развития у человека можно отнести атавизмы, т.е. проявление признаков далеких животных предков - чрезмерное оволосение, сохранение удлиненного копчика (хвоста) и т.д.

Расщепление отдельных эмбриональных зачатков приводит к появлению дополнительных элементов в органах - увеличению числа пальцев (полидактилия). Изучение эмбрионального и постэмбрионального развития животных дало возможность ученым найти общие черты в этих процессах. Карл Бэр сформулировал закон сходства зародышей. Эмбрионы имеют общее сходство в пределах типа, начиная с самых ранних стадий развития. Э.Геккель и Ф.Мюллер открыли биогенетический закон, согласно которому "онтогенез каждой особи есть краткое повторение филогенеза вида, к которому относится данный организм".