Медико-генетическое консультирование
Медико-генетическое консультирование является наиболее распространенным методом профилактики наследственных болезней. Его суть заключается в определении прогноза рождения ребенка с наследственной патологией на основе уточненного диагноза, объяснения вероятности этого события консультирующимся и помощи семье в принятии решения о дальнейшем деторождении.
Термин «медико-генетическая консультация» определяет 2 понятия: врачебное заключение врача-генетика и специализированное учреждение здравоохранения.
Показания для медико-генетического консультирования:
- установленная или подозреваемая наследственная патология в семье (рождение ребенка с врожденным пороком развития, задержка физического развития или умственная отсталость у ребенка, повторные спонтанные аборты, выкидыши, мертворождения, выявление патологии при беременности);
- близкородственные браки;
- воздействие или известных, или возможных тератогенов в первые 3 месяца беременности;
- неблагополучное протекание беременности.
На медико-генетическую консультацию целесообразно направлять супругов не раньше, чем через 3-6 месяцев после установления диагноза наследственной болезни, так как в этот период происходит адаптация к ситуации в семье, а раньше какая-либо информация о будущих детях воспринимается плохо.
Врач-генетик выполняет 2 основные функции: устанавливает диагноз и определяет прогноз здоровья будущего или уже родившегося потомства.
Консультация включает 4 этапа: диагностику, прогнозирование, заключение, совет.
На первом этапе консультирования уточняют диагноз, используя не только генетические методы, но и результаты дополнительных обследований. После уточнения диагноза врач прогнозирует вероятность рождения ребенка с патологией. При анализе родословной учитывают тип наследования данного заболевания. Если патология наследуется моногенно, то можно теоретически вычислить риск рождения больного ребенка. При полигенном наследовании учитывают кариотип родителей, выясняют, нет ли данной патологии среди родственников. При аномалиях половых хромосом учитывают возраст матери.
Если анализ родословной не дает указаний на семейный характер заболевания, то причинами его могут быть мутации, возникшие в одной из гамет родителей или на ранних стадиях развития плода. Если родители гетерозиготны по мутантному гену, ребенок может получить его в рецессивном гомозиготном состоянии. Большую роль в возникновении патологий играют инфекционные болезни, перенесенные женщиной во время беременности.
На заключительном этапе консультирования врач-генетик объясняет родителям степень риска рождения ребенка с патологией и помогает семье принять решение. Это очень ответственный этап, когда врач сталкивается с социально-этическими проблемами. Чем тяжелее выявленная наследственная патология, тем настоятельнее врач должен рекомендовать отказаться от деторождения. Однако в любом случае принятие решения о деторождении остается за семьей.
ПРЕНАТАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА
Элиминация эмбрионов и плодов является одним из методов профилактики наследственных болезней. Прерывание беременности с целью предупреждения этих болезней у потомства возможно только при условии пренатальной диагностики в положенные сроки (до 22 недели).
Пренатальная диагностика наследственных болезней – это комплексная быстро развивающаяся область медицины, использующая комплекс методов для своевременного выявления генетических патологий у эмбрионов и плодов. При медико-генетическом консультировании на пренатальную диагностику направляют женщин по следующим показаниям: возраст 35 лет и старше (мужчин 45 лет и старше), наличие в семье или в популяции пренатально выявляемой наследственной болезни, неблагоприятный акушерский анамнез (повторные спонтанные прерывания беременности или рождение ребенка с врожденными пороками развития), сахарный диабет, эпилепсия, инфекция у беременной, лекарственная терапия, контакты с тератогенными факторами.
Методы пренатальной диагностики можно разделить на просеивающие, неинвазивные и инвазивные. Для каждого метода есть показания и противопоказания, разрешающие возможности и осложнения. Выбор метода и вся тактика пренатальной диагностики должны быть строго индивидуальны.
Просеивающие методы позволяют выделить женщин, имеющих риск рождения ребенка с наследственной или врожденной патологией. К просеивающим методам относятся: определение в сыворотке крови беременной веществ, получивших название сывороточных маркеров матери (α-фетопротеина – АФП, хорионического гонадотропина человека – ХГЧ, несвязанного эстриола, ассоциированного с беременностью плазменного белка А – РААР-А) и выделение клеток или ДНК плода из организма матери. методы используются для ранней диагностики синдрома Дауна.
Неинвазивные методы не предусматривают оперативного вмешательства. Фактически единственным неинвазивным методом сейчас является ультразвуковое исследование. УЗИ используют с 6-8 недели беременности, сроки проведения регламентированы приказом Министерства здравоохранения: 10-13, 20-22 и 30-32 недели беременности. Метод позволяет выявить как врожденные пороки развития конечностей, ЦНС, сердечно-сосудистой, пищеварительной и мочеполовой систем, так и определить функциональное состояние плода, плаценты, пуповины и оболочек. В последнее время предложено использовать для пренатальной диагностики метод магнито-резонансной томографии (МРТ), которую можно применять в течение всей беременности.
Инвазивные методы служат для получения клеток и тканей эмбриона, плода и провизорных органов в любом периоде беременности. Полученный биоптат подлежит лабораторному исследованию на предмет выявления наследственных болезней. К инвазивным методам относятся:
- хорион- и плацентобиопсия (применяются для получения небольшого количества ворсин хориона или кусочков плаценты в период с 7 по 16 неделю беременности);
- амниоцентез (прокол плодного пузыря с целью получения околоплодной жидкости и находящихся в ней слущенных клеток амниона и плода; проводится на 15-18 неделе беременности);
- кордоцентез (взятие крови из пуповины с 20-й недели беременности);
- биопсия тканей плода (проводится биопсия кожи или мышц во втором триместре беременности под контролем УЗИ);
- фетоскопия (введения зонда и осмотр плода на 18-23 неделе; используется редко, только при особых показаниях, так как может быть заменена более безопасным УЗИ).
Лекция 19. Введение в биологию развития.
Подонтогенезом (от греч. ón, род. падеж óntos – сущее и ...генез – происхождение) понимают индивидуальное развитие организма, которое начинается с момента слияния сперматозоида с яйцеклеткой и образованием зиготы, а заканчивается смертью. Термин «онтогенез» был предложен Э. Геккелем в 1871 г. Различают 2 типа онтогенеза: прямой и непрямой. Непрямое развитие может быть личиночным, прямое развитие протекает в двух формах: неличиночной и внутриутробной.
Личиночная форма характеризуется наличием одной или нескольких личиночных стадий. Личинки активно питаются, имеют временные органы. Этот тип развития сопровождается метаморфозом. Характерен для беспозвоночных и амфибий.
Неличиночная форма развития характерна для рыб, рептилий и птиц. Яйца этих животных богаты желтком. Для дыхания, выделения, питания развивающегося зародыша имеется временные (провизорные) органы. Внутриутробная форма характерна для млекопитающих и человека. Все функции зародыша осуществляются за счет организма матери, с помощью специального органа – плаценты.
При любой форме онтогенеза выделяют два периода: эмбриональный и постэмбриональный. До эмбрионального периода происходит гаметогенез – образование сперматозоидов и яйцеклеток. Эмбриональный период разделяется на следующие этапы:
· Дробление (образование бластулы);
· Гаструляция (образование зародышевых листков);
· Гисто- и органогенез (образование тканей и органов зародыша).
При личиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из яйцевых оболочек. При неличиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из зародышевых оболочек. При внутриутробной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и длится до рождения.
ДРОБЛЕНИЕ
В результате оплодотворения образуется зигота, которая начинает дробиться. Дробление сопровождается митотическим делением. Нет роста клеток и объем зародыша не изменяется. Это происходит потому, что между делениями в короткой интерфазе отсутствует постмитотический период, а синтез ДНК начинается в телофазе предшествующего митотического деления. Клетки, образующиеся в процессе дробления, называют бластомерами, а зародыш – бластулой.
Типы дробления зависят от количества и распределения желтка в яйцеклетках. Дробление может быть: полным равномерным, полным неравномерным, неполным дискоидальным и неполным поверхностным.
Полное равномерное дробление характерно для изолецитальных яиц, например, ланцетника. Ядро зиготы делится митозом на два, затем делится цитоплазма. Борозда дробления проходит по меридиану, образуя два бластомера. Затем снова делится ядро, и на поверхности зародыша появляется вторая борозда дробления, идущая по меридиану перпендикулярно первой. образуются 4 бластомера. Третья борозда проходит по экватору и делит его на 8 частей. Затем происходит чередование меридионального и экваториального дроблений. Чисто бластомеров увеличивается. Зародыш на стадии 32 бластомеров называют морулой. Дробление продолжается до образования зародыша, похожего на пузырёк, стенки которого образованы одним слоем клеток, называемым бластодермой. Бластомеры расходятся от центра зародыша, образуя полость, которая называется первичной (или бластоцелью). Бластомеры имеют одинаковые размеры. В результате такого дробления образуется целобластула.
Полное неравномерное дробление характерно для телолецитальных яиц с умеренным содержанием желтка, например, для яиц лягушки. Первая и вторая борозды дробления проходят по меридианам и полностью делят яйцо на 4 части. Третья борозда смещена в сторону анимального полюса, где нет желтка. Бластомеры имеют неодинаковую величину: на анимальном полюсе они меньше (микромеры), на вегетативном – больше (макромеры). Желток затрудняет дробление, поэтому у макромеров оно идет медленнее, чем у микромеров. Стенка бластулы состоит из нескольких рядов клеток. Первичная полость мала и смещена к анимальному полюсу. Образуется амфибластула.
Неполное дискоидальное дробление характерно для телолецитальных яиц с большим содержанием желтка, например для яиц рептилий и птиц. Дробление идёт только на анимальном полюсе. Первая и вторая борозды дробления проходят по меридиану перпендикулярно друг другу. Третья борозда смещена к анимальному полюсу, в результате чего образуется зародышевый диск. Бластоцель располагается под слоем бластодермы в виде щели. Подобная бластула называется дискобластула.
Неполное поверхностное дробление характерно для центролецитальных яиц, например для яиц членистоногих. Их ядра многократно делятся и перемещаются к периферии, где в цитоплазме нет желтка. Образуются бластомеры. Бластула имеет один слой бластомеров, бластоцель заполнена желтком. Такая бластула называется перибластулой.
ГАСТРУЛЯЦИЯ
По окончании периода дробления у многоклеточных животных начинается период образования зародышевых листков – гаструляция. Она связана с перемещением эмбрионального материала. Сначала образуется ранняя гаструла, имеющая 2 зародышевых листка (эктодерму и энтодерму), затем поздняя гаструла, когда формируется третий зародышевый листок – мезодерма. Образующийся зародыш называют гаструлой.
Образование ранней гаструлы может происходить несколькими способами: иммиграцией, инвагинацией, эпиболией или деляминацией.
При иммиграции (выселении) часть клеток бластодермы с поверхности зародыша уходит в бластоцель. Образуется наружный слой (эктодерма) и внутренний (энтодерма). Бластоцель заполнена клетками. Такой способ образования гаструлы характерен для кишечнополостных.
Для ланцетника характерно образование гаструлы путем инвагинации (впячивания). При этом определенный участок бластодермы (вегетативный полюс) прогибается внутрь и достигает анимального полюса. Образуется двуслойный зародыш – гаструла. Наружный слой клеток называют эктодермой, внутренний – энтодермой. Энтодерма выстилает полость первичной кишки – гастроцель. Отверстие, при помощи которого полость сообщается с внешней средой, называется первичным ртом – бластопором. У первичноротых животных (черви, моллюски, членистоногие) он превращается в ротовое отверстие, у вторичноротых – в анальное отверстие; рот образуется на противоположном конце тела (хордовые).
Эпиболия (обрастание) характерна для животных, развивающихся из телолецитальных яиц (амфибий). Образование гаструлы идет за счет быстрого деления микромеров, которыми обрастает вегетативный полюс. Макромеры оказваются внутри зародыша. Образования бластопора не происходит, нет гастроцели.
Деляминация (расслоение) встречается у кишечнополостных, бластула которых похожа на морулу. Клетки бластодермы делятся на наружный и внутренний слои. Наружный слой образует эктодерму, внутренний – энтодерму.
У всех многоклеточных, кроме губок и кишечнополостных, образуется третий зародышевой листок – мезодерма. Его формирование происходит двумя способами: телобластическим и энтероцельным.
Телобластический способ характерен для первичноротых. На границе между экто- и энтодермой по бокам от бластопора клетки (телобласты) начинают делиться и дают начало мезодерме.
Энтероцельный способ характерен для вторичноротых. Клетки, формирующие мезодерму, обособляются в виде карманов первичной кишки. полости карманов превращаются в целом (вторичную полость тела). Мезодерма делится на отдельные участки (сомиты), из которых позднее образуются определенные ткани и органы.
ГИСТО- И ОРГАНОГЕНЕЗ
После образования мезодермы начинается процесс гисто- и органогенеза. Сначала формируются осевые органы – нервная трубка и хорда, затем все остальные.
У ланцетника из эктодермы на спинной стороне зародыша образуется нервная трубка. Остальная эктодерма формирует кожный эпителий и его производные. Из энто- и мезодермы под нервной трубкой формируется хорда. Под хордой находится кишечная трубка энтодермального происхождения, по бокам от хорды – мезодерма сомитов, которая дифференцируется следующим образом. Наружная часть сомита, прилегающая к эктодерме, называется дермотомом. Из нее образуется соединительная ткань кожи. Внутренняя часть (склеротом) дает начало скелету. Между дермотомом и склеротомом находится миотом, дающий начало поперечно-полосатой мускулатуре. Под сомитами расположены их ножки (нефрогонотом), из которых формируется мочеполовая система. Целомические мешки образуются симметрично по бокам. Внутри целомических мешков находится целом, заполненный жидкостью. Стенки целомических мешков, обращенные в сторону кишечника, называют спланхноплеврой, в сторону эктодермы – соматоплеврой. Эти листки участвуют в образовании сердечно-сосудистой системы, плевры, брюшины и перикарда.
Таким образом, из эктодермы формируются кожный эпителий, кожные железы, эмаль зубов, волосы, ногти и нервная система.
Из энтодермы образуются кишечный и дыхательный эпителии, печень, поджелудочная, щитовидная и вилочковая железы.
Мезодерма участвует в образовании мышц, соединительной и костной тканей, кровеносной системы, каналов выделительной системы, части ткани половых желез.
ПРОВИЗОРНЫЕ ОРГАНЫ
Эмбриональное развитие позвоночных с разным типом онтогенеза протекает в различных условиях. Для осуществления связи зародыша со средой появляются специальные провизорные (временные) органы. К ним относят желточный мешок, амнион, аллантоис, хорион, плаценту и серозную оболочку. Назначение провизорных органов – обеспечение жизненных функций зародыша.
Желточный мешок осуществляет функции питания, дыхания, выделения и кроветворения. У млекопитающих редуцированный желточный мешок входит в состав плаценты.
У высших позвоночных животных, потерявших связь с водной средой, зародыш развивается в специальных амниотических оболочках. Такой оболочкой может быть амнион, наполненный жидкостью. Амнион осуществляет функции обмена и защиты от высыхания и механических повреждений. амниотическая жидкость, в которой находится эмбрион, представляет собой раствор белков, сахаров, минеральных солей, содержит мочевину и гормоны. В процессе развития состав среды меняется. В акушерстве амниотическую жидкость, отходящую перед родами, называют водами.
У рептилий и птиц имеются аллантоис и серозная оболочка. Аллантоис – провизорный орган, осуществляющий обменные функции. В аллантоисной жидкости скапливаются продукты метаболизма зародыша (мочевина, мочевая кислота), через его стенки происходит газообмен.
Наружная часть амниона (серозная оболочка) выполняет газообменную, защитную и трофическую функции. У рептилий и птиц она окружает белок и способствует его проникновению через кровеносные сосуды в зародыш. Снаружи серозная оболочка покрыта скорлупой.
У млекопитающих и человека яйцеклетка бедна желтком, поэтому провизорные органы имеют свои особенности. В связи с внутриутробным развитием внезародышевые органы формируются на более ранних стадиях, чем у рептилий и птиц.
Лекция 20. Эмбриональный онтогенез человека.
Процесс внутриутробного развития зародыша человека продолжается в среднем 280 суток. Эмбриональное развитие человека можно разделить на 3 периода:
- начальный (1-я неделя развития);
- зародышевый (собственно эмбриональный, 2-8 недели развития);
- плодный (фетальный, с 9-1 недели развития до рождения ребенка).
В процессе эмбрионального развития человека сохраняются общие закономерности развития и стадии, характерные для позвоночных животных, но есть и некоторые особенности.
Оплодотворение у человека происходит в фаллопиевой трубе. После этого завершается второе деление мейоза в яйцеклетке. Образуется ядерная мембрана, окружающая материнские и отцовские хромосомы. Спустя несколько часов два пронуклеуса сливаются, и начинается первое деление дробления.
Путь оплодотворенной яйцеклетки до матки занимает около 4 дней. За это время происходит полное неравномерное дробление, образовавшийся зародыш напоминает тутовую ягоду (морула). Дробление продолжается. Образовавшиеся бластомеры располагаются по периферии, образуя стенку вокруг бластоцеля, наполненного жидкостью из фаллопиевой трубы.
Наружный слой бластомеров, называемый трофобластом, в одном участке дифференцируется, образуя внутреннюю клеточную массу (эмбриобласт), из которой разовьётся зародыш. Эта стадия развития (спустя 4-5 дней после овуляции) называется бластоцистой.
В течение 2-3 дней бластоциста находится в полости матки в свободном состоянии, а затем имплантируется в стенку матки. Это первый критический период развития зародыша. Имплантация происходит через неделю после оплодотворения. Гаструляция осуществляется в ходе имплантации путем деляминации.
Клетки трофобласта дифференцируются на два слоя. Из клеток наружного слоя образуются ворсинки трофобласта, врастающие в эндометрий. Трофобласт принимает участие в образовании плаценты.
Наружные клетки бластоцисты, из которых состоит трофобласт, растут, развиваются, образуя наружную оболочку, называемую хорионом. Хорион играет важную роль в питании развивающегося зародыша и удалении ненужных продуктов обмена.
Во внутренней клеточной массе появляются 2 полости. Клетки, выстилающие эти полости, дают начало двум оболочкам – амниону и желточному мешку. Амнион – тонкая оболочка, которая выполняет защитные функции, её клетки выделяют амниотическую жидкость, заполняющую амниотическую полость, расположенную между амнионом и зародышем. По мере роста зародыша амнион расширяется, так что он всегда бывает прижат к матке. Амниотическая жидкость поддерживает зародыш и защищает его от механических повреждений.
Желточный мешок закладывается на ранних стадиях эмбриогенеза, выполняет функции питания, дыхания, кроветворения, но не развивается и постепенно редуцируется. В стенке желточного мешка формируются первичные половые клетки, затем мигрирующие в зачатки половых желез. Остатки желточного мешка обнаруживаются в пупочном канатике.
Клетки, составляющие внутреннюю клеточную массу и желточный мешок, образуют зародышевый диск. Клетки диска на ранней стадии дифференцируются на экто- и энтодерму, на более поздней стадии образуется мезодерма, а затем происходит формирование тканей и органов.
Обмен веществ между зародышем и материнским организмом на ранних стадиях происходит через выросты трофобласта, но в дальнейшем из задней кишки зародыша образуется оболочка – аллантоис. Аллантоис растет в наружном направлении до тех пор, пока не соприкоснется с хорионом и не образует богатый кровеносными сосудами хорио-аллантоис, участвующий в формировании плаценты.
Функцию наружной зародышевой оболочки выполняет хорион, или ворсинчатая оболочка, имеющая на поверхности большое число выростов – ворсинок. Ворсинки хориона врастают в слизистую оболочку матки. Место наибольшего разветвления ворсинок хориона и наиболее тесного контакта их со слизистой матки называют плацентой (детским местом).
Плацента – временный орган, имеющийся только у плацентарных млекопитающих. Этот орган состоит из клеток плода и матери. Часть плаценты, происходящая из плода, представлена ворсинками хориона. Материнская часть плаценты состоит из выростов поверхностных слоёв эндометрия. Основные функции плаценты – трофическая, экскреторная, эндокринная, защитная. Образование плаценты является вторым критическим периодом развития зародыша.
Связь тела зародыша с плацентой осуществляется через пуповину или пупочный канатик, содержащий кровеносные сосуды. Сосуды образуются в аллантоисе, идут от плода к стенке матки, находясь в пуповине – плотном тяже 40 см длиной, покрытом клетками, происходящими из амниона и хориона.
Кровь матери и плода не смешивается. Между ними существует плацентарный барьер, состоящий из определенных тканей плода. Питательные вещества и кислород, растворенные в материнской крови, диффундируют через плацентарный барьер в кровь плода, обеспечивая жизнь и рост плода до его рождения. Конечные продукты метаболизма плода проходят через плацентарный барьер в кровь матери и выводятся ее выделительной системой. Через плацентарный барьер проникают антитела, гормоны, лекарства, наркотики, яды и другие вещества.
При родах плод некоторое время сохраняет связь с плацентой через пуповину. В момент рождения ребенка акушер перевязывает пуповину. После изгнания плода отторгается и рождается плацента. Роды являются третьим критическим периодом в развитии организма.
К концу зародышевого периода заканчивается закладка основных эмбриональных зачатков тканей и органов, и зародыш приобретает основные морфологические черты, характерные для человека.
К 9-й неделе развития длина зародыша достигает 40 мм, а масса – около 5 г. С начала 3-го месяца беременности человеческий зародыш называют плодом. На 12-й неделе беременности у плода сформированы все основные органы, и остальное время занимает рост.
Развитие организма – это сложный комплекс процессов, таких, как деление клеток, их миграция, взаимодействие, генная регуляция и дифференцировка. Развитие характеризуется сменой активности различных генов (дифференциальная активность генов в онтогенезе). Например, четкая упорядоченность в связи со стадиями индивидуального развития установлена для смены функционирования генов гемоглобина у млекопитающих.
Во время развития организма группы клеток постепенно занимают предназначенные им участки, где происходит их дальнейшее развитие и деление. Этот процесс составляет основу морфогенеза, который приводит к формированию тканей и органов, придает форму и структуру зрелому организму.
На всех стадиях онтогенеза организм представляет собой единую целостную систему, все части которой находятся во взаимозависимости. В процессе эмбриогенеза одни части зародыша влияют на характер развития других. Части зародыша, направляющие развитие связанных с ними структур, называют индукторами, а процесс влияния одних частей зародыша на характер развития других – эмбриональной индукцией. Большое влияние на развитие зародыша оказывает среда, в которой формируется организм.