Влияние экзо- и эндогенных факторов на эмбриогенез
Каждый эмбриональный зачаток и развивающийся из него орган имеют период повышенной чувствительности к повреждающим факторам (свой критический период), и их действие нарушает нормальный ход эмбриогенеза. Причины, которые вызывают нарушение нормального хода эмбриогенеза, могут быть эндогенными(наследственные факторы) и экзогенными(действие алкоголя, никотина, токсических веществ, вирусов и т.д.). В 10% случаев аномалии вызываются наследственными факторами, в 10% — влиянием экзогенных факторов, а в 80% наблюдается сочетание эндо- и экзогенных факторов. Непосредственной причиной аномалий в критические периоды может быть или остановка развития органа, или нарушение скорости его развития. Различают эмбриопатии,или фетопатии— нарушение развития всего плода, пороки развитияи уродства— нарушение развития одного органа или системы органов. Весьма тяжелые изменения плода может вызвать алкоголь, который легко проникает через плацентарный барьер. Недавно описан алкогольный синдром плодау женщин-алкоголиков.
Он проявляется задержкой развития плода, уменьшением размеров мозга, аномалиями костей, развитием пороков сердца и другими аномалиями Очень чувствителен плод и к действию никотина, радиации. Тяжелые поражения вызывают многие вирусы и бактерии. Так, вирус краснушной инфекции вызывает иногда несовместимые с жизнью изменения в организме плода или тяжелые пороки развития.
РЕГУЛЯТОРНЫЕ ФАКТОРЫ ЭМБРИОГЕНЕЗА
Эмбриогенез человека находится под жестким контролем, осуществляющимся на разных уровнях.
1. Генетический уровень регуляции.В первую очередь, эмбриогенез находится под контролем генетических факторов. Они определяют все последовательности процессов развития, а также определяют регуляторные механизмы, служат их основой. Зигота, бластомеры и все клетки зародыша содержат гены-регуляторы, которые принимают участие в управлении процессами развития. Эти гены именуют гомеозисными.Они обладают способностью регулировать активность других генов. Выявлены также гены, определяющие сегментацию тела зародыша. Эти гены называются генами-гомеобоксами.Есть хроногены,т.е. гены, от действия которых зависит время наступления дифференцировки тех или иных клеток зародыша. Деятельность этих генов включается при достижении клеткой определенной пространственно-временной позиции. В то же время, в самих генах имеются особые участки, включающие их (энхансеры),и участки, подавляющие экспрессию данного гена (сплансеры).Все указанные молекулярно-генетические факторы и процессы определяют такие компоненты эмбриогенеза, как размножение, рост и запрограммированную гибель клеток, детерминацию, дифференцировку, адгезию и миграцию клеток, эмбриональную индукцию.
Внутриклеточный уровень регуляции.Он состоит в том, что в клетках синтезируются регуляторные вещества, которые способны регулировать активность генома этих же клеток. Примером таких факторов являются триггерные белки.
3. Эпигенетический уровень регуляции.Включает все регуляторные факторы, являющиеся внешними по отношению к любой клетке развивающегося организма. Эпигенетические регуляторные факторы включают: межклеточные (гомотипические)и межтканевые (гетеротипические) взаимодействия.Межклеточные взаимодействия могут заключаться в механических контактах, восприятии лучевых, химических и других сигналов, которые в конечном итоге изменяют направление дифференцировки клеток. К межклеточным механизмам регуляции относится также кейлонная регуляция.Межтканевые взаимодействия могут сводиться к:
1.Индукционным взаимодействиям; 2. Появлению градиентов (организационных центров)в тканях и органах — участков с наибольшей активностью физиологич. процессов.
4. Организменный уровень регуляции.На этом уровне регуляция обеспечивается нервной, эндокринной и иммунной системами материнского организма, а в последующем — и организма плода.
Нервная регуляция.Поскольку между организмами матери и плода отсутствуют анатомические нервные связи, то влияние нервной системы матери на эмбрион опосредуется нейромедиаторами, которые после синтеза их нервными образованиями материнского организма проникают через плацентарный барьер и влияют на развитие эмбриона (прямое влияние).Кроме того, они могут изменять кровоток в плаценте и тем самым — и эмбриогенез (непрямое влияние).После достижения собственной нервной системой необходимого уровня развития она включается в регуляцию эмбриогенеза. Ее роль заключается в инициации дифференцировки формирующихся морфофункциональных единиц органа,в нервно-трофическом влияниина них.
Эндокринная регуляция.На развитие зародыша оказывает выраженное влияние эндокринная система матери. Это влияние имеет место во все периоды эмбриогенеза. Нарушение гормонального статуса материнского организма, равно как и прием гормональных лекарственных веществ может приводить к нарушению развития плода вплоть до развития уродств. После становления плаценты она также включается в регуляцию развития плода. Наконец, с момента становления эндокринной системы плода онаначинает влиять на эмбриогенез: рост организма плода, отдельных его органов, развитие функций этих органов. При этом устанавливаются строгое согласование между функцией тождественных эндокринных органов матери иплода.
Иммунная регуляция.В настоящее время установлено, что для нормального эмбриогенеза необходимы нормальные иммунологические взаимоотношения между материнским организмом и организмом зародыша или плода. Иммунная система матери, обладая толерантностью к антигенам зародыша (плода), способна оказывать регулирующее воздействие на клетки эмбриона. Собственная иммунная система плода после ее развития определяет регуляцию качественной и количественной сторон происходящих в эмбриогенезе процессов. Включение вышеназванных механизмов регуляции происходит в строго определенном порядке. Новый механизм регуляции начинает действовать тогда, когда организм эмбриона подготовлен к его восприятию, при этом действие предыдущего регулирующего фактора либо заканчивается, либо происходит наложение одного фактора на другой. Момент смены регулирующих факторов относится к критическим периодам.
КЛИНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ. Клинические аспекты медицинской эмбриологии заключаются в следующем.
1. Регуляция фертильности (рождаемости, численности человеческом популяции). Знание эмбриологии позволяет успешно применять как контрацепцию для предотвращения беременности, так и бороться с бесплодием.
2. Большое клиническое значение имеет знание врачом-акушером критических периодов эмбриогенеза и последствий действия на организм зародыша тератогенных факторов. Это лежит в основе профилактики врожденных аномалий и уродств.
3. Знание закономерностей эмбриогенеза позволяет акушерам-гинекологам правильно оценивать течение беременности, определять режим жизнедеятельности беременной.
4.Клонирование человека.Благодаря достижениям клеточной инженерии ученые вплотную подошли к получению клонов человека (идентичных его копий). Для этого после получения зародышей путем экстракорпорального оплодотворения вскрывают блестящую оболочку и разделяют зародыш на части, которые подсаживают на новые z. pellucida. Эти части после имплантации в полость матки дают развитие совершенно идентичных индивидуумов (клонов). Вначале эмбриологи, проводя такие исследования, манипулировали на эмбрионах, находящихся на стадии 2—8 бластомеров, а в последующем положительные результаты были получены также с морулами и бластоцистами. В настоящее время уже получены клоны домашних животных путем пересадки соматических ядер в яйцеклетку. Возможности клонирования человека обусловлены достижениями в трансплантации ядер клеток, в частности ядер соматических клеток в половые клетки. Дальнейшее развитие исследований в этом направлении может сделать реальностью и клонирование человека. Это наряду с положительными моментами может создать целый ряд проблем морально-этического, криминального плана (появление людей-двойников и др). и т.д.