Минздрава России
Кафедра биологии
Зав. кафедрой: Д.М.Н.
Профессор: Сентюрова Л.Г.
Реферат
На тему:
"Механизм возникновения филогенетически обусловленных пороков развития. Тератогенные факторы. Виды врожденных пороков".
Выполнила: студентка 107 группы
педиатрического факультета:
Оргаева Ц.Ю.
Преподаватель: Красовский В.С.
Астрахань, 2017 год
Механизм возникновения филогенетически обусловленных пороков развития
Под термином врожденные пороки развития следует понимать стойкие морфологические изменения органа или всего организма выходящие за пределы вариаций их строения. Врожденные пороки развития возникают внутриутробно в результате нарушения процессов внутриутробного развития или, что на много реже, после рождения как следствие нарушения дальнейшего формирования органа. Как синоним термина пороки развития” может применяться термин “врожденные аномалии”. Врождённые аномалии - это пороки развития, не сопровождающиеся нарушением функции органа, например деформации ушных раковин, не обезображивающие лица больного и существенно не отражающиеся на восприятии звуков. Пороки развития являются следствием нарушения эмбриогенеза, поэтому большинство пороков есть результат остановки нормального развития органа и в определенной мере являются повторением филогенеза.
Термин филогенез происходит от двух греческих слов «филос» - род племя; генез - происхождение. филогенез - это процесс исторического развития мира живых организмов. Этот термин был предложен Геккелем в 1886 году. Согласно современным представлениям особенности строения (морфологии) и жизнедеятельности (физиологии) организмов, формирующиеся в онтогенезе есть нечто иное, как результат исторического развития— филогенеза соответствующего таксона. Онтогенетические преобразования отражают те изменения, которые происходили с предковыми формами на протяжении многих поколений. Проблема связи между онтогенезом и филогенезом рассматривалась в трудах Бера, Дарвина. Мюллера, Геккеля, Северцова. Основываясь на работах Мюллера, Геккель сформулировал основной биогенетический закон в соответствии, с которым онтогенез представляет собой краткое и быстрое повторение филогенеза. В доказательство он приводил рекапитуляции, как правило, характерные лишь для отдельных органов. Они заключаются в повторении структур органов взрослых предков в эмбриогенезе современных организмов. Так, в эмбриогенезе человека закладываются жаберные щели и соответствующие им скелетные образования и кровеносные сосуды. Эпидермис кожи в эмбриогенезе сначала представлен однослойным цилиндрическим (что соответствует эпидермису ланцетника), многослойным неороговевающим (костные рыбы и хвостатые амфибии), многослойным слабо ороговевающим (бесхвостые амфибии) и типичным ороговевающим (рептилии, птицы, млекопитающие). Примером рекапитуляции также является смена закладок почки (предпочка, первичная почка, вторичная почка) у млекопитающих. Филогенетически обусловленными называются такие признаки у человека, которые при нормальных условиях у них не встречаются, но присутствуют у предков. Такие признаки называются атавизмами. (1, стр. 98)
Атавизмы, снижающие жизнеспособность и проявляющиеся как морфологические аномалии называются атавистическими или анцестральными пороками развития.
В зависимости от механизмов формирования различают 3 варианта анцестральных пороков
1. Пороки, связанные с недоразвитием органов, на тех этапах морфогенеза, когда они рекапитулировали предковое состояние, к ним относятся:
1) 2-х, 3-х камерное сердце;
2) недоразвитие диафрагмы;
3) срединная расщелина твердого нёба;
4) анэнцефалия;
5) отсутствие коры больших полушарий;
6) отсутствие извилин в коре – агирия;
7) малое количество утолщенных извилин – олигогирия с пахигерией;
8) прозэнцефалия – не разделение больших полушарий.
1. II. Пороки связанные с персистированием (сохранением) эмбриональных структур, рекапитулирующих морфологию, характерную для предков. К ним относятся:
1) персистирование боталлова протока. Боталлов проток функционирует во время эмбриогенеза, направляет кровь из спавшихся органов в аорту. После рождения он зарастает в пределах 10 недель. Если остаётся у взрослых приводит к сердечной недостаточности, развивается застой крови в легких, повышается давление в малом кругу кровообращения, что приводит к сердечной недостаточности;
2) сохранение наряду с левой и правой дуги аорты. Одна из них выходя из сердца, охватывает пищевод и трахею справа, а другая слева, после чего они соединятся в непарную спинную аорту. В результате пищевод и трахея оказываются в кольце (отсюда порок получил название аортального кольца). С возрастом аортальное кольцо может сжиматься. Это приводит к нарушению глотания;
3) сохранение вместо правой левой дуги аорты, дуга аорты берёт начало из левого желудочка, но делает изгиб вправо (возникает нарушение функции соседних органов);
4) сохранение двух верхних полых вен. Если они обе впадают в правое предсердие, то эта аномалия клинически не проявляется, если в левое — это приводит к сбросу венозной крови в большой круг кровообращения;
5) наличие рёбер связанных с шейным отделом позвоночника;
6) боковые свищи шеи;
7) гомодонтная зубная система. Все зубы одинаковые конической формы не дифференцированные (как у акул);
8) сверхкомплектные зубы в ряду, а иногда и на твердом нёбе (как у земноводных);
9) персистирование клоаки, при которой половые пути и прямая кишка объединены. При нормальном развитии после восьмой недели эмбриогенеза клоака должна полностью дифференцироваться на прямую кишку, мочевыводящие и половые протоки.
III. Атавистические пороки, связанны с нарушением перемещения органов в эмбриогенезе, в результате они располагаются в тех частях тела, где при нормальных условиях находятся у предковых форм.
1. Часто наблюдается тазовое расположение почки, связанное с нарушением её перемещения на 2 – 4 месяце зародышевого развития из области таза в поясничный отдел.
2. Шейная эктопия сердца. Место закладки и положение сердца в филогенетическом ряду позвоночных, полностью рекапитулируют у млекопитающих и человека. Закладывается сердце на 20 сутки эмбриогенеза, позади головы, позже перемещается в средостение. При шейной эктопии сердце задерживается в области первоначальной закладки, при этом ребёнок погибает сразу после рождения. (1, стр.125)
Тератогенные факторы
Тератология — это наука, занимающаяся изучением причин происхождения, механизмов формирования и проявления врожденных пороков развития. Важнейшим разделом этой науки является медицинская тератология, которая основное внимание уделяет клиническому проявлению, диагностике этих заболеваний, разрабатывает методы их лечения и профилактики.
Тератогенез - это возникновение пороков развития у плода под влиянием тератогенных факторов (радиация, химические, лекарственные вещества, инфекции). Тератогенным считается такое влияние, которое приводит к пороку развития эмбриона или плода, развивавшегося до этого нормально.
Пороки развития, т.е. тератогенные эффекты могут проявляться как анатомическими дефектами (собственно уродства), так и генными или цитогенетическими нарушениями (биохимические и функциональные нарушения). (2, стр. 56)
Вредные факторы, вызывающие аномальное развитие плода, называются тератогенными.
Тератоген – средовой (внешний) фактор, действующий на эмбрион или плод и вызывающий нарушение его строения или функционирования, не вызывая при этом изменения наследственных структур. Эффект тератогенного воздействия зависит от ряда условий:
- время действия тератогена. Действие тератогена до наступления стадии клеточной дифференциации приводит, как правило, к гибели зародыша. При действии тератогена в период дифференцировки органов возникают различные пороки развития. Тип порока зависит от чувствительности конкретного органа в момент воздействия вредного фактора;
- доза и взаимодействие с другими факторами. Для большинства тератогенов существует дозо-зависимый эффект, т.е. чем выше доза, тем тяжелее поражение. В некоторых случаях тератогенность фактора повышается при наличии других факторов (например, тератогенное влияние антиконвульсантов усиливается в комбинации с другими препаратами).
- материнские факторы. Риск возникновения тератогенно обусловленной аномалии зависит от индивидуального порога чувствительности материнского организма к тератогенному агенту.
Выделяют 5 основных групп тератогенных факторов:
Первая группа: ионизирующая радиация, органические и неорганические химические соединения, загрязняющие воду, воздух, почву, продукты питания: промышленные выбросы, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий), сельскохозяйственные яды, в том числе пестициды, инсектициды, минеральные удобрения, продукты нефтепереработки и неполного сгорания горюче–смазочных материалов, профессиональные вредности, связанные с радиацией и химическим производством.
Вторая группа: токсичные вещества, добровольно принимаемые внутрь или вдыхаемые в период беременности: алкоголь, наркотики, табачный дым.
Третья группа: лекарственные средства, применяемые в период беременности - к ним относятся антибиотики, аспирин, снотворные, противоэпилептические средства, половые гормоны и другие.
Четвертая группа: внутриутробные инфекции (краснуха, цитомегалия, токсоплазмоз, сифилис, ВИЧ).
Пятая группа: нарушения обмена веществ у беременных женщин - сахарный диабет, дефицит незаменимых аминокислот и витаминов, особенно фолиевой кислоты, дефицит йода и селена, голодание, недосыпание.
Причина 60-70% врожденных пороков развития до сих пор остается неизвестной. Предполагают, что их возникновение может быть обусловлено сочетанным влиянием многих неблагоприятных факторов окружающей среды или комбинацией наследственных и тератогенных воздействий.
В настоящее время разработано много тератогенных препаратов: противотошнотный бендектин, хлористый калий, спирты и др. К счастью, эмбрионы с тяжелыми повреждениями погибают, в случае начала патологического процесса на 7-8 неделе беременности, появляются местные уродства, после 8-10 недели эмбрионы обычно выживают и на свет появляются дефективные дети. В этот период особо опасен прием «спиртных напитков» и некоторых лекарств. Алкоголь является особо опасным тератогеном, поскольку способен вызывать не только физические уродства, но и псюсические, в том числе врожденное слабоумие (олигофрения). (2, стр.84)
Виды врожденных пороков
Под термином врожденные пороки развития следует понимать стойкие морфологические изменения органа или всего организма выходящие за пределы вариаций их строения. Врожденные пороки развития возникают внутриутробно в результате нарушения процессов внутриутробного развития или, что на много реже, после рождения как следствие нарушения дальнейшего формирования органа. Как синоним термина пороки развития” может применяться термин “врожденные аномалии”. Врождённые аномалии - это пороки развития, не сопровождающиеся нарушением функции органа, например деформации ушных раковин, не обезображивающие лица больного и существенно не отражающиеся на восприятии звуков. (3, стр.125)
Врожденные пороки развития являются причиной приблизительно 20% смертей в неонатальном периоде, а также занимают значительное место в практике акушерства и гинекологии, медицинской генетике детской хирургии и ортопедии, патологической анатомии. В связи с этим знания по вопросам профилактики, этиологии, патогенеза, лечения и прогнозирования врожденных пороков развития имеют большое значение.
К врожденным порокам развития относятся:
· Агенезия – полное врожденное отсутствие органа.
· Аплазии - врожденное отсутствие органа с сохранением его сосудистой ножки.
· Врождённая гипотрофия (гипоплазия) - уменьшение массы тела плода или новорожденного.
· Врождённая гипертрофия (гиперплазия) - увеличение относительной массы органа за счет увеличения количества (гиперплазия) или объема (гипертрофия) клеток.
· Макросомия (гигантизм) - увеличение длины тела.
· Гетеротопия - наличие клеток, тканей или целых участков органа в другом органе или тех зонах органа, где их быть не должно.
· Эктопия - смещение органа, т.е. расположение его в необычном месте.
· Удвоение - удвоение органа или его части.
· Атрезия - полное отсутствие канала или естественного отверстия.
· Стеноз - сужение канала или естественного отверстия.
· Неразделение - слияние органов или двух симметрично или асимметрично развитых однояйцовых близнецов.
· Персистирование - сохранение эмбриональных структур в норме исчезающих к определённому периоду развития.
Знакомство с закономерностями и механизмами нормального морфогенеза в процессе эмбрионального развития позволяет понять, какого рода нарушения могут привести к возникновению пороков. Кроме того, пороки развития представляют собой как бы природные эксперименты, обнаруживающие скрытые от глаз процессы. Таким образом, сами эти пороки представляют собой материал для научных поисков и обобщений. Примером могут служить такие врожденные пороки развития, которые напоминают некоторые черты строения, свойственные другим видам взрослых позвоночных животных или их зародышам. Они позволяют осознать теснейшую эволюционно-биологическую связь человека с животными и использовать ее для иллюстрации закономерностей макроэволюции, а также для формирования естественноисторического взгляда на возникновение и развитие человека.
Существует несколько различных критериев, на основе которых классифицируют врожденные пороки развития. Основные из них следующие: причина, стадия, на которой проявляется воздействие, последовательность их возникновения в организме, распространенность и локализация. Мы дополнительно обращаем внимание на филогенетическую значимость и нарушения основных клеточных механизмов, приводящие к пороку развития. (4, стр.165)
По причинам, вызывающим пороки развития они подразделяются на три основные группы:
1.Наследственные пороки (эндогенные) - возникают в результате изменения наследственных структур в половых клетках вследствие мутаций, эндокринных заболеваний матери, “перезревания” половых клеток, из-за “преклонного” возраста родителей.
К этой группе относятся пороки, возникшие в результате мутаций, т.е. стойких изменений наследственных структур в половых клетках (гаметах) - гаметические мутации, или, что происходит значительно реже в зиготе - зиготические мутации. Считают, что именно мутации, происходящие на генном, хромосомном и геномном уровнях являются наиболее частыми причинами врожденных пороков. Мутации могут возникать спонтанно - вследствие ошибок транскрипции, репарации, а так же под действием химических веществ, возникающих в ходе метаболизма клеток. Индуцированные мутации могут возникать под действием ионизирующей радиации, химических и биологических мутагенов. Для клинической тератологии имеют значение химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве – инсектициды, гербициды, пищевые добавки; некоторые вещества, применяемые в промышленности – формальдегид, бензол, мышьяк. В генетике хорошо известны повреждения хромосом соматических клеток человека вирусами гепатита, гриппа, краснухи, кори, ветряной оспы. К эндогенным относятся пороки, возникающиии вследствие эндокринных заболеваний матери, нередко приводящие к нарушениям морфологической и функциональной дифференциации органов плода. Наибольшее значение в клинической практике имеют поражения плода при сахарном инсулинозависимом диабете, тиреотоксикозе, фенилкетонурии матери. “Перезревание” половых клеток также является причиной пороков развития. Под «перезреванием» понимают весь комплекс изменений в яйцеклетках и сперматозоидах произошедших от момента их полного созревания до момента образования зиготы. “Перезревание” яйцеклеток, в основном, связано с гормональными расстройствами - недостаточностью гонадотропного гормона гипофиза, а так же с нарушением выхода яйцеклетки из фолликула яичников и поступлением ее в маточную трубу. “Перезревание” сперматозоидов происходит в половых путях женщины, когда увеличивается время от эякуляции до слияния гамет. Значение возрастного фактора в происхождении врожденных пороков достаточно велико. По-видимому, ведущее значение имеет старение половых клеток, что сводится к увеличению частоты мутаций с возрастом родителей.
3.Ненаследственные пороки (экзогенные) - обусловлены повреждением непосредственно эмбриона или плода “Од действием физических химических или биологических факторов.
Часто действие этих повреждающих факторов связано с критическими периодами по П.Г. Светлову и тератогенным терминальным периодом Е. Schwalbe. Под критическими периодами понимают периоды в эмбриогенезе, отличающиеся повышенной чувствительностью зародыша к повреждающему действию факторов внешней среды. Под термином тератогенный терминальный период понимают предельный срок, в течение которого повреждающие факторы могут вызывать порок развития.
Историческими вехами являются работы Ц. Стоккарта в начале XX в., впервые показавшего тератогенное действие алкоголя, и работы офтальмолога Н. Грегга, открывшего тератогенное действие вируса краснухи (1941). Очень страшное событие имело место в 1959—1961 гг., когда после применения беременными талидомида в ряде стран Запада родились несколько десятков тысяч детей с тяжелыми врожденными пороками.
Поскольку средовые экзогенные факторы в конечном итоге оказывают влияние на биохимические, субклеточные и клеточные процессы, механизмы возникновения врожденных пороков развития при их действии такие же, как при генетических причинах. В результате фенотипическое проявление экзогенных и генетических пороков бывает весьма сходным, что обозначается термином фенокопия. Для выявления истинных причин возникновения пороков в каждом конкретном случае следует привлекать множество различных подходов и критериев.
Установление причины врожденных пороков имеет большое прогностическое значение для носителя этих пороков и профилактическое — в отношении последующего потомства. В настоящее время медицинские генетики и патологоанатомы существенно продвинулись в области так называемого синдромологического анализа. Синдромологический анализ — это обобщенный анализ фенотипа больных с целью выявления устойчивых сочетаний признаков. Овладение им помогает в установлении причины возникновения пороков и основных патогенетических механизмов.
В зависимости от стадии, на которой проявляются генетические или экзогенные воздействия, все нарушения, происходящие в пренатальном онтогенезе, подразделяют на гаметопатии, бластопатии, эмбриопатии и фетопатии. Если нарушения развития на стадии зиготы (гаметопатия) или бластулы (бластопатия) очень грубые, то дальнейшее развитие, видимо, не идет и зародыш погибает.Эмбриопатии (нарушения, возникшие в период от 15 сут до 8 нед эмбрионального развития) как раз составляют основу врожденных пороков, о чем уже говорилось выше. Фетопатии (нарушения, возникшие после 10 нед эмбрионального развития) представляют собой такие патологические состояния, для которых, как правило, характерны не грубые морфологические нарушения, а отклонения общего типа: в виде снижения массы, задержки интеллектуального развития, различных функциональных нарушений. Очевидно, что наибольшее клиническое значение имеют эмбриопатии и фетопатии. (4, стр.220)
В зависимости от последовательности возникновения различают первичные и вторичные врожденные пороки.
Первичные пороки обусловлены непосредственным действием тератогенного фактора, вторичные — являются осложнением первичных и всегда патогенетически с ними связаны. Выделение первичных пороков из комплекса нарушений, обнаруженных у пациента, имеет большое значение для медико-генетического прогноза, поскольку риск определяется по основному пороку.
По распространенности в организме первичные пороки подразделяют на изолированные, или одиночные, системные, т.е. в пределах одной системы, и множественные, т.е. в органах двух систем и более. Комплекс пороков, вызванный одной ошибкой морфогенеза, называют аномаладом.
В основу классификации врожденных пороков, принятой Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), положен анатомо-физиологический принцип (по месту локализации).
По клеточным механизмам, которые преимущественно нарушены при том или ином врожденном пороке развития, можно выделить пороки, возникшие в результате нарушения размножения клеток, миграции клеток или органов, сортировки клеток, дифференцировки, а также гибели клеток. Нарушение перечисленных клеточных механизмов может привести к слишком малым или, наоборот, слишком большим размерам органов или их частей, к недостаточному или, напротив, очень сильному рассасыванию тканей в органах, к изменению положения отдельных клеток, тканей или органов относительно других органов и тканей, к нарушениям дифференцировки, так называемым дисплазиям.
По филогенетической значимости можно все врожденные пороки развития разделить на филогенетически обусловленные и не связанные с предшествующим филогенезом, т.е. нефилогенетические.
Филогенетически обусловленными называют такие пороки, которые по виду напоминают органы животных из типа Хордовые и подтипа Позвоночные. Если они напоминают органы предковых групп или их зародышей, то такие пороки называют анцестральными (предковыми) или атавистическими. Примерами могут служить несращение дужек позвонков, шейные и поясничные ребра, несращение твердого нёба, персистирование висцеральных дуг и др. Если пороки напоминают органы родственных современных или древних, но боковых ветвей животных, то их называют аллогенными. Филогенетически обусловленные пороки показывают генетическую связь человека с другими позвоночными, а также помогают понять механизмы возникновения пороков в ходе эмбрионального развития.
Нефилогенетическими являются такие врожденные пороки, которые не имеют аналогов у нормальных предковых или современных позвоночных животных. К таким порокам можно отнести, например, двойниковые уродства и эмбриональные опухоли, которые появляются в результате нарушения эмбриогенеза, не отражая филогенетических закономерностей.
Среди физических факторов тератогенными являются:
а) ионизирующее облучение, при воздействии которого наиболее часто наблюдаются пороки преимущественно нервной системы (микроцефалия, гидроцефалия), глаз (катаракта, колобома) и черепа.
б) механические воздействия - маниотические сращения, чрезмерное давление матки или опухоли на развивающийся плод, сдавление органов плода врождённой опухолью или другим неправильно сформированным органом. При оценке химических факторов необходимо учитывать химическое строение вещества, его способность преодолевать плацентарный барьер, суммарную и одноразовые дозы введенного в организм беременной вещества и др. Например, из группы транквилизаторов тератогенной активностью обладают талидомид, диазепам; из группы аптикоагулянтов относят варфарин. К биологическим факторам относят вирусы (краснухи, цитомегалии, кори, эпидемического паратита, полиомиелита) и протозойные инфекции (токсоплазмоз и малярия).
З. Мультифакторные пороки - вызываются совместным системным воздействием наследственных и ненаследственных факторов.
Согласно современным данным среди известных причин пороков 40% приходится на мутации, 50% мультифакториального происхождения, со средовыми воздействиями связано 5%.
В зависимости от объекта воздействия повреждающих факторов врожденные пороки могут быть разделены:
1. Гаметопатии - связанные с повреждением половых клеток.
2. Бластопатии - поражение бластулы, возникающие в первые 15 дней после оплодотворения и до момента завершения дифференцировки зародышевых листков.
З. Эмбриопатии - развиваются от 16 дня эмбрионального развития до конца 8 недели. Эти пороки могут быть связаны с диабетом, алкогольными интоксикациями, вирусными заболеваниями матери.
4. Фетопатии - развиваются от начала 9 недели внутриутробного развития и до родов.
Большинство пороков это эмбриопатии, т.к. в этот период происходит закладка и формирование основных морфологических структур.
По распространенности в организме пороки делятся на:
1. Изолированные (локальные) - локализованы в одном органе.
2. Системные - пороки, развивающиеся в пределах одной системы.
З. Множественные - локализованы в органах двух или более систем.
Пороки развития являются следствием нарушения эмбриогенеза, поэтому большинство пороков есть результат остановки нормального развития органа и в определенной мере являются повторением филогенеза. (4, стр. 240)