14. Гистология - Histology / Эмбриология, тератология и основы репродукции человека _ В.Н. Запорожан, В.К. Напханюк, Е.Л. Холодкова. - О._ ОГМУ, 2000. - 378 с

фалия, трисомия 21 (синдром Дауна), спина бифида, гидроцеле, пупочная грыжа, прикрытое анальное отверстие, пороки сердца, экзомфалос, вывих бедра, дефекты конечностей, диафрагмальная грыжа и агенезия почек.

Тяжелыми врожденными пороками, требующими немедленной хирургической коррекции являются: диафрагмальная грыжа, атрезия пищеварительной трубки, например, “слепой” пищевод, мегаколон, неперфорированное анальное отверстие, тяжелые формы spina bifida с дефектами мочевых путей, обструкция желчных путей.

Экспериментальная тератология

Экспериментальная тератология тесно связана с эмбриологией, клеточной биологией, биохимией, фармакологией и токсикологией. В экспериментальной эмбриологии можно моделировать пороки развития путем введения тератогенов беременным животным. При этом крайне важно проследить как биохимические, так и структурные изменения, которые приводят к полному развитию порока. Например, расщелина нёба может быть сформирована в результате введения мышам кортизона, хотя частота ее формирования у потомства зависит не только от дозы введенного препарата, времени введения, но и от породы мышей.

Многочисленные тератологические исследования в лаборатории на животных, в частности, на позвоночных и приматах, дали много полезной информации о тератогенности и механизмах, лежащих в ее основе. Однако, для применения полученных экспериментальных данных к человеческому концептусу следует комбинировать их с результатами клинических и эпидемиологических исследований.

Существуют критерии, согласно которых были установлены причинно-следственные связи между внутриутробным введением лекарственного вещества и возникновением дефектов у потомства при рождении с целью выяснения, является ли данный препарат тератогеном. К этим критериям относятся следующие:

1.Введение лекарства связано с формированием единственной группы пороков.

2.У экспериментальной группы частота возникновения пороков, не закрепленных генетически, повышается.

3.Найдена экспериментальная модель, которая отражает процессы, происходящие в организме человека.

259

4. Существует зависимость «доза — эффект» между введением лекарства и частотой возникновения пороков и/или эмбриональной смертностью в экпериментальной модели.

5. Была выявлена точка приложения и/или механизм тератогенеза на экспериментальной модели.

На практике тяжело идентифицировать низкодозовый тератоген. Нужно изучить множество причин, вызывающих аномалии, частота которых составляет от 1:1000 до 1:100 000. Более того, неточные данные анамнеза искажают информацию. Конечно, изредка могут быть установлены или исключены связи между воздействием низкодозового тератогена и специфическим врожденным пороком.

Генотип и окружающая среда

Чувствительность к тератогену зависит от генотипа концептуса и механизма, при помощи которого он взаимодействует с факторами окружающей среды. Другими словами, точкой приложения тератогена является генетический состав развивающегося организма; гены и внутренние факторы взаимодействуют на различных уровнях. Минимальное количество дефектов обусловлено, главным образом, генетически, большая же часть — взаимодействием различных внутренних и внешних воздействий, а оставшееся меньшинство возникает, в основном, вследствие действия факторов окружающей среды. Следует заметить, что одни и те же аномалии могут быть обусловлены разными причинами, а одна и та же причина может вызывать несколько разных дефектов.

Стадия развития

Как в процессе прогенеза, так и в эмбриогенезе отмечаются периоды высокой чувствительности развивающихся половых клеток и зародыша к действию неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды. Критические периоды — это те, во время которых развивающаяся структура чувствительна к внешним воздействиям. Наибольшая чувствительность наблюдается во время формирования структуры, когда рост происходит наиболее быстро, и снижается по мере созревания. Критическими периодами для прогенеза является гаметогенез (мейоз), а в эмбриогенезе — оплодотворение, имплантация

260

(7–12-й дни) и образование зародышевых листков (гаструляция), закладка органов (3–6-я недели), период окончательного созревания и формирования плаценты (12-я неделя), становление многих функциональных систем, рождение.

До дифференцировки ранний зародыш, вероятно, не чувствителен ко многим стимулам, однако относительно высокие дозы повреждающих факторов могут вызвать гибель концептуса. После того, как начался процесс органогенеза, легко могут возникать пороки развития отдельных органов или систем органов, имеющих особую чувствительность, и нуждающихся в быстрой дифференцировке и росте тканей. В ходе органогенеза чувствительность к тератогенам снижается. В плодном периоде, который характеризуется ростом, гистогенезом и функциональным созреванием, рост замедляется, и тогда, вероятно, могут формироваться структурные дефекты в тканях или функциональные нарушения. Более того, функциональное созревание продолжается и в постнатальном периоде, так что неблагоприятное воздействие возможно и в младенчестве, и в детстве.

Самое позднее время, когда может быть вызвана аномалия развития, определяется как точка ограничения тератогенеза.

Например, сдвоенные близнецы возникают до 2-й недели развития, а большинство, если не все случаи анэнцефалии — до 4-й недели. Изредка можно более точно определить этот момент. В изначально нормально сформированных участках могут происходить дегенеративные изменения. Например, пережимание маточных сосудов у беременных крыс приводит к образованию вторичных дефектов конечностей вследствие некроза полностью сформированной мезенхимной ткани. Таким образом, во многих клинических ситуациях можно определить время действия введенного тератогена: собственно эмбриональный период или плодный, хотя некоторые пороки могут формироваться в любом из триместров.

Функциональные и поведенческие нарушения не всегда проявляются к рождению, так что концепция тератогенеза должна быть применена и к постнатальному периоду, т. о. возни-

кает поведенческая тератология — наука о постнатальных воздействиях на поведение пренатально введенных тератогенов. Необходимо длительное наблюдение для определения отсроченных или долго действующих влияний тератогенов, в частности, низкодозовых химических веществ.

261

Механизмы

Тератогены имеют особые пути воздействия на развивающиеся клетки и ткани для инициации патологического эмбриогенеза. На основе экспериментальной тератологии были установлены основные инициирующие механизмы возможных изменений: мутации, хромосомные дефекты (например, обрывы, несоединения), препятствия митозу (например, в результате воздействия радиации), нарушение последовательности или функции аминокислот (например, вследствие воздействия антибиотиков), недостаток нормальных предшественников или субстратов (например, из-за дефицита витаминов), повреждение источников энергии, изменение мембранных характеристик, осмолярный дисбаланс и подавление активности ферментов. Те изменения, которые не всегда специфичны по отношению к причинному фактору, могут проявляться в виде одного или нескольких видов патологического эмбриогенеза: чрезмерный или сниженный апоптоз, нарушенные клеточные взаимодействия, сниженный биосинтез, замедленное морфогенетическое движение или механическое повреждение тканей. Считают, что многие ранние патологические изменения происходят на молекулярном и субклеточном уровне и поэтому недостаточно заметны.

Базовой единицей тератогенеза, которую можно было бы назвать морфогенетической системой (Jelinek), является обособленная группа клеток, направленная на развитие по определенной схеме отдельной системы органов, органа или части органа. Этот процесс предопределяется такими морфогенетическими процессами, как клеточная пролиферация, миграция, ассоциация и клеточная смерть.

Проявления

Крайние проявления патологии — смерть, пороки развития, задержка роста и функциональные расстройства. Вероятнее всего, что некоторые из этих осложнений формируются в определенные фазы развития, например, образование пороков происходит после начала органогенеза. Эти проявления взаимосвязаны друг с другом в различной степени, например, смерть зародыша или плода может быть следствием тяжелого порока развития.

262

Природа тератогенов

Тератогены могут действовать на организм матери, плаценту, зародыш или плод. Достижение тератогеном развивающихся тканей зависит от его природы. Неблагоприятные факторы окружающей среды достигают развивающихся тканей, проходя через организм матери без изменения, например, ионизирующая радиация или после определенных преобразований, например, химические соединения, действие которых смягчается материнским организмом и ограничивается степенью всасывания. Плацента не выполняет такой барьерной функции, как это предполагалось ранее. Через нее в составе материнской плазмы свободно проходят большинство несвязанных химических соединений и вирусов, достигая концептуса.

Доза тератогена

Степень проявления патологического процесса усиливается при увеличении дозы — от отсутствия эффекта до летального исхода. Установлено, что аномальное развитие начинается только при определенной дозировке, при более низких уровнях эмбриотоксический эффект отсутствует. Следует отметить, что большинство лекарств и химических соединений в высоких дозировках при определенных лабораторных условиях оказывают эмбриотоксический эффект. Из этого не следует, однако, что все эти вещества являются тератогенами при введении их в терапевтических дозах. Таким образом, следует искать баланс между риском и потенциальным положительным эффектом при применении во время беременности.

3.2. СИСТЕМНАЯ ТЕРАТОЛОГИЯ

Аномалии закладки и развития тканей

Кровь

Желтуха новорожденных (Ecterus neonatorum) — самая рас-

пространенная проблема первой постнатальной недели. Примерно половина новорожденных имеет выраженные признаки физиологической желтухи, являющейся результатом разрушения эритроцитов плода и незрелости систем, участвующих в метаболизме билирубина в печени.

263

Гемолитическая болезнь новорожденных (Erythroblastosis fetalis) возникает в результате повышенного разрушения эритроцитов вследствие трансплацентарной передачи материнских антител к корпускулярньм антигенам ребенка. Если резус-по- ложительная кровь, т. е. содержащая D-антиген из резус-груп- пы, унаследованный от отца, попадает в циркуляцию резусотрицательной матери, у матери вырабатываются антитела к D-антигену, которые переходят через плаценту и вызывают агглютинацию эритроцитов плода.

Матери с отрицательным резусом могут быть выявлены на ранних сроках беременности. У новорожденных от таких матерей кровь из пупочного канатика должна быть исследована для определения надобности заместительного переливания, т. е. выведения крови, содержащей материнские антитела, из пупочной артерии и введения резус-негативной крови через пупочную вену. После рождения первого ребенка следует выяснить, попали ли эритроциты плода в материнскую циркуляцию. В качестве превентивной терапии можно ввести анти-Rh иммуноглобулин для сохранения последующих беременностей.

Существует два вида наследственной гемолитической анемии.

Серповидно-клеточная анемия распространена, главным об-

разом, среди населения Западной Африки и американцев африканского происхождения. Характеризуется наличием эритроцитов, имеющих форму серпа (содержат гемоглобин 8), околосуставными и острыми абдоминальными болями вследствие закупорки сосудов. Передается это заболевание аутосомнорецессивным способом и может быть диагностировано пренатально при взятии образцов ворсин хориона и исследовании ДНК.

Талассемия наблюдается, как правило, у жителей Средиземноморья. Характеризуется пониженным синтезом полипептидных цепочек гемоглобина. Некоторые разновидности заболевания очень скоро приводят к крайне тяжелым последствиям. Заболевание передается по аутосомно-рецессивно- му типу наследования, диагностируется пренатально, исследованием амниотической жидкости с помощью метода молекулярной гибридизации, примененного к культуре фибробластов.

264

Костная ткань

Ахондроплазия — вид карликовости, сопровождающейся укорочением конечностей, которая поражает основание черепа и эпифизарные центры. Частично нарушается эндохондральный рост. Поскольку развитие плоских костей черепа происходит нормально, размер головы не изменен, в то время как длинные кости укорачиваются, приводя к снижению веса и уменьшению размеров конечностей (рис. 3.2.1). Большинство случаев — спорадические (вследствие точечных мутаций), но некоторые являются семейными (аутосомно-доминантный тип наследования).

Мышечная ткань

Первичный дефект мышечного дисгенеза находится, вероятно, в соединительной ткани. У мышей мышечная дистрофия

Рис. 3.2.1. Плод в возрасте 19 недель с ахондрогенезией.

Можноотметитьочень короткие конечности и нормальные соотношения размеров головы и туловища

265

связана с отсутствием во время миогенеза клеточной смерти. Пороки развития мышц следующие: отсутствие мышц, например, большой грудной мышцы, дефекты диафрагмы и передней брюшной стенки, приводящие к омфалоцеле.

Псевдогипертрофическая мышечная дистрофия (Дюшенна)

характеризуется слабостью мышц плечевого и тазового поясов, которая начинает проявляться в раннем детском возрасте. Псевдогиперторофия сопровождается атрофией и прогрессирующими трудностями при ходьбе. Наследование рецессивное, Х-сцепленное и является следствием сложности синтеза протеина (дистрофина) необходимого для нормального функционирования мышц. В результате расширяются кальциевые каналы и внутриклеточный кальций теряется. Ученые разрабатывают методики донации миобластов и генной терапии.

Аномалии развития нервной системы и органов чувств

Врожденные пороки развития ЦНС встречаются с частотой от 80:10 000 до 100:10 000 рождений и составляют приблизительно 10 % всех пороков. Как минимум, половина из них выявляется при рождении. Дефекты нервной трубки чаще встречаются среди зародышей, чем среди новорожденных. Считают, что более 90 % пораженных зародышей гибнет в собственно эмбриональном периоде. Многие из этих аномалий экспериментально воспроизведены на животных при помощи воздействия рентгеновскими лучами, химическими тератогенами, введенными матерям, создания дефицита витаминов и гипервитаминоза А. У людей в возникновении таких пороков большое значение имеют вирусы краснухи и цитомегаловирус, облучение, гипоксия, наследственные и хромосомные аномалии, например, трисомии.

Дефекты нервной трубки в области спинного мозга

Термином «дизрафия» (от греч. — аномалия образования шва) обозначают дефекты нервной трубки, возникающие пренатально и включающие нарушения нейруляции и/или скелетного окружения нервной трубки. Такое нарушение формирования серединного шва, нейрального и/или скелетного, который в норме отделяет ЦНС от поверхности, может произойти в

266

участках головного или спинного мозга или в обоих. Термин “spina bifida” относится к скелетным дефектам области спинного мозга, который может быть дорзальным или медианным.

Чаще при spina bifida покрывающая кожа отсутствует и видна нервная ткань (spina bifida aperta). В других случаях небольшая пластинка может прикрывать пораженный участок, где будет видна подлежащая кистозная масса (spina bifida cystica). Различают четыре основных типа spina bifida: 1) нервная пластинка не отделена от поверхности тела; 2) нервная трубка или пластинка выходят наружу; 3) только оболочки выходят наружу или 4) имеется только скелетный дефект (рис. 3.2.2).

Изначально α-фетопротеин синтезируется в желточном мешке, но вскоре эту функцию берет на себя печень. Он попадает в амниотическую жидкость вместе с мочой плода, а удаляется путем заглатывания и переваривания в кишечнике. При spina bifida aperta и анэнцефалии устанавливается прямая или опосредованная связь между спинномозговой и амниотической жидкостью. Это приводит к повышению нормального уровня α-фетопротеина в амниотической жидкости, что диагностируется пренатально. Однако трактование результатов проб сложнее, чем простое количественное определение, возможны ложно позитивные реакции при hydatidiform mole, гастрошизисе (выпадении содержимого брюшной полости через переднюю брюшную стенку) и многоплодной беременности (рис. 3.2.3).

Миелошизис — редкая разновидность открытой spina bifida, когда нервная борозда остается открытой на одном или нескольких уровнях, обычно в пояснично-грудном, так, что видны крыльная и базальная пластинки. Миелошизис различных участков можно определить в течение первых 5 пренатальных недель. Пояснично-крестцовый миелошизис начинает формироваться во время первичной нейруляции, т. е. в первые 4 недели.

Миеломенингоцеле (менингомиелоцеле) — тип кистозной spina bifida, который захватывает как нервную ткань, так и оболочки спинного мозга. Нервная ткань в пораженном участке выходит за пределы позвоночного канала. На этом участке она представлена только нервной пластинкой, тогда как ростральнее и каудальнее есть спинной мозг. Чаще всего поражается поясничный участок. Порок часто сопровождается гидроцефалией, косолапостью и недержанием мочи. Частота порока составляет от 1:1000 до 5:1000 живорожденных.

267

Б			открытаянервная трубка
			Г
твердая мозговая оболочка подпаутинное пространство (содержащее спинномозговую жидкость) спинной мозг	мышцыспины	позвонок	твердая мозговая оболочка смещенный спинной мозг			подпаутинное пространство	спинномозговой узел
пучок волос

А

кожа

В

Рис. 3.2.2 Схема различных вариантов spina bifida и сочетанных с ней аномалий развития спинного мозга. А — закрытая spina bifida. Около 10 % населения имеет дефект позвонка на уровне L5 и/или S1. Б — spina bifida, сопровождаемая менингоцеле. В — spina bifida, сопровождаемая менингомиелоцеле. Г — spina bifida, сопровождаемая миелошизисом

268