stringtranslate.com

Тератология

Тератология – наука об аномалиях физиологического развития организмов в течение их жизни. Это раздел медицинской генетики , который занимается классификацией врожденных аномалий дисморфологии, вызванных тератогенами. Тератогены – это вещества, которые могут вызывать ненаследственные врожденные дефекты вследствие токсического воздействия на эмбрион или плод . [1] К дефектам относятся пороки развития, нарушения, деформации и дисплазия, которые могут вызывать задержку роста, задержку умственного развития или другие врожденные нарушения , при которых отсутствуют структурные пороки развития. [2] Соответствующий термин «токсичность развития» включает все проявления аномального развития, вызванные воздействием окружающей среды . [3] Степень воздействия тератогенов на эмбрион зависит от нескольких факторов, таких как продолжительность воздействия эмбриона, стадия развития, на которой находился эмбрион в момент воздействия, генетический состав эмбриона и скорость переноса. тератогена. [4]

Этимология

Термин был заимствован в 1842 году из французского tératologie , где он образовался в 1830 году из греческого τέρας teras ( основа слова τέρατ- terat- ), означающего «знак, посланный богами, предзнаменование, чудо, чудовище», и -ologie ( -ология ), используемый для обозначения дискурса, договора, науки, теории или исследования какой-либо темы. [5]

В старой литературе аномалии всех видов назывались латинским термином Lusus naturae (букв. «Игривость природы»). Еще в 17 веке тератология относилась к рассуждениям о чудесах и чудесах всего настолько необычного, что казалось ненормальным. В XIX веке оно приобрело значение, более тесно связанное с биологическими уродствами, преимущественно в области ботаники. В настоящее время его наиболее инструментальное значение имеет медицинское изучение тератогенеза, врожденных пороков развития или лиц со значительными пороками развития. Исторически люди использовали множество уничижительных терминов для описания/маркировки случаев значительных физических пороков развития. В 1960-х годах Дэвид В. Смит из Медицинской школы Вашингтонского университета (один из исследователей, ставших известными в 1973 году благодаря открытию алкогольного синдрома плода ) [6] популяризировал термин тератология . С ростом понимания происхождения врожденных дефектов область тератологии по состоянию на 2015 год пересекается с другими областями науки, включая биологию развития , эмбриологию и генетику .

До 1940-х годов тератологи считали врожденные дефекты преимущественно наследственными. В 1941 году были зарегистрированы первые хорошо задокументированные случаи, когда факторы окружающей среды стали причиной тяжелых врожденных дефектов. [7]

Тератогенез

Принципы тератогенеза Вильсона

В 1959 году в своей монографии « Окружающая среда и врожденные дефекты» 1973 года эмбриолог Джеймс Уилсон выдвинул шесть принципов тератогенеза, которые помогут изучить и понять тератогенные агенты и их влияние на развивающиеся организмы. [8] Эти принципы были выведены и развиты на основе принципов, изложенных зоологом Камиллой Даресте в конце 1800-х годов: [8] [9]

  1. Склонность к тератогенезу зависит от генотипа концептуса и способа его взаимодействия с неблагоприятными факторами окружающей среды .
  2. Восприимчивость к тератогенезу варьируется в зависимости от стадии развития на момент воздействия неблагоприятного воздействия. Существуют критические периоды восприимчивости к агентам и системам органов, на которые эти агенты влияют.
  3. Тератогенные агенты действуют определенным образом на развивающиеся клетки и ткани, инициируя последовательность аномальных событий развития.
  4. Доступ неблагоприятных воздействий к развивающимся тканям зависит от характера воздействия. Несколько факторов влияют на способность тератогена контактировать с развивающимся эмбрионом, такие как природа самого агента, путь и степень воздействия на мать, скорость плацентарного переноса и системной абсорбции, а также состав материнского и эмбрионального/фетального генотипов.
  5. Выделяют четыре проявления отклоняющегося развития (смерть, порок развития, задержка роста и функциональный дефект).
  6. Проявления девиантного развития увеличиваются по частоте и степени по мере увеличения дозы от уровня отсутствия наблюдаемых побочных эффектов (NOAEL) до дозы, вызывающей 100% летальность (LD 100 ).

Исследования тератогенеза

В исследованиях, направленных на проверку тератогенного потенциала агентов окружающей среды, используются модельные системы на животных (например, крыса, мышь, кролик, собака и обезьяна). Первые тератологи подвергали беременных животных воздействию факторов окружающей среды и наблюдали у плодов на предмет грубых висцеральных и скелетных аномалий. Хотя сегодня это все еще является частью процедур тератологической оценки, область тератологии переходит на более молекулярный уровень в поисках механизма(ов) действия, посредством которого действуют эти агенты. Одним из примеров этого является использование моделей животных-млекопитающих для оценки молекулярной роли тератогенов в развитии эмбриональных популяций, таких как нервный гребень , [10] , что может привести к развитию нейрокристопатий . Для этой цели обычно используются генетически модифицированные мыши. Кроме того, регистры беременных представляют собой крупные проспективные исследования, в которых отслеживаются воздействия, получаемые женщинами во время беременности, и фиксируются результаты их родов. Эти исследования предоставляют информацию о возможных рисках приема лекарств или других воздействий при беременности у человека. Пренатальное воздействие алкоголя (PAE) может привести к черепно-лицевым порокам развития, фенотипу, который проявляется при фетальном алкогольном синдроме . Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что черепно-лицевые пороки развития возникают вследствие: апоптоза клеток нервного гребня, [11] вмешательства в миграцию клеток нервного гребня, [12] [13] , а также нарушения передачи сигналов звукового ежа (shh). [14]

Понимание того, как тератоген вызывает свое действие, не только важно для предотвращения врожденных аномалий, но также потенциально может способствовать разработке новых терапевтических препаратов, безопасных для использования беременными женщинами.

Причины

Общие причины тератогенеза включают: [15] [16]

Люди

В 2010 году врожденные нарушения у людей стали причиной около 510 000 смертей во всем мире. [ 22]

Около 3% новорожденных имеют «большую физическую аномалию», то есть физическую аномалию, имеющую косметическое или функциональное значение. [23] Врожденные нарушения являются причиной 20% случаев младенческой смертности. [24] Наиболее распространенными врожденными заболеваниями являются пороки сердца, синдром Дауна и дефекты нервной трубки. Трисомия 21 — наиболее распространенный тип синдрома Дауна. Около 95% детей, рожденных с синдромом Дауна, страдают этим заболеванием, и оно состоит из 3 отдельных копий хромосом. Транслокационный синдром Дауна встречается не так часто: только у 3% детей с синдромом Дауна диагностируется этот тип. [25] ДМЖП, дефект межжелудочковой перегородки, является наиболее распространенным типом порока сердца у младенцев. Если у ребенка большой ДМЖП, это может привести к сердечной недостаточности. [26] Младенцы с меньшим ДМЖП имеют вероятность выживаемости 96%, а дети с умеренным ДМЖП имеют вероятность выживаемости около 86%. Наконец, NTD, дефект нервной трубки, представляет собой дефект, который формируется в головном и спинном мозге на ранних стадиях развития. Если спинной мозг обнажен и касается кожи, может потребоваться хирургическое вмешательство, чтобы предотвратить инфекцию. [27]

Употребление алкоголя во время беременности

Известно, что алкоголь действует как тератоген. [28] Пренатальное воздействие алкоголя (ПАЭ) остается основной причиной врожденных дефектов и аномалий развития нервной системы в Соединенных Штатах, от 9,1 до 50 на 1000 живорождений в США и от 68,0 до 89,2 на 1000 в группах населения с высоким уровнем употребления алкоголя. [29]

Вакцинация во время беременности

У людей вакцинация стала легко доступной и важна для профилактики различных инфекционных заболеваний, таких как полиомиелит и краснуха , среди других. Не было никакой связи между врожденными пороками развития и вакцинацией — например, общепопуляционное исследование в Финляндии, в ходе которого будущие матери получали пероральную вакцину против полиомиелита, не выявило различий в исходах для младенцев по сравнению с матерями из контрольных когорт, которые не получали вакцину. [30] Однако из соображений теоретического риска вакцинацию от полиомиелита во время беременности по-прежнему не рекомендуется делать, если только нет риска заражения. [31] Важным исключением из этого правила является вакцинация против гриппа во время беременности. Во время пандемий гриппа 1918 и 1957 годов смертность от гриппа беременных женщин составляла 45%. В исследовании вакцинации во время беременности, проведенном в 2005 году, Munoz et al. продемонстрировали, что у новорожденных или матерей не наблюдалось никаких неблагоприятных последствий, что позволяет предположить, что баланс риска между инфекцией и вакцинацией благоприятствует профилактической вакцинации. [32]

Другие животные

Окаменелости

Доказательства врожденных деформаций, обнаруженные в летописи окаменелостей, изучаются палеопатологами, специалистами по древним болезням и травмам. Окаменелости, свидетельствующие о врожденных уродствах, имеют научное значение, поскольку они могут помочь ученым сделать выводы об эволюционной истории процессов развития жизни. Например, поскольку был обнаружен экземпляр тираннозавра рекса с блокированным позвонком , это означает, что позвонки развивались одним и тем же основным способом, по крайней мере, со времен самого недавнего общего предка динозавров и млекопитающих. Среди других заметных ископаемых уродств — вылупившийся экземпляр птицеподобного динозавра Троодона , кончик челюсти которого был искривлен. [33] Еще одним заметно деформированным ископаемым был образец хористодера Hyphalosaurus , у которого было две головы — самый старый известный пример полицефалии . [34]

Развитие конечностей куриного эмбриона

Талидомид является тератогеном, который, как известно, оказывает значительное вредное воздействие на развитие органов и конечностей во время эмбриогенеза. [35] На куриных эмбрионах наблюдалось, что воздействие талидомида может вызывать деформации роста конечностей из-за повышенного окислительного стресса , мешающего сигнальному пути Wnt , усиления апоптоза и повреждения незрелых кровеносных сосудов в развивающихся зачатках конечностей . [18] [36]

Развитие конечностей эмбриона мыши

Ретиноевая кислота (РА) играет важную роль в эмбриональном развитии. Он индуцирует функцию формирования паттерна конечностей развивающегося эмбриона у таких видов, как мыши и конечности других позвоночных. [37] Например, в процессе регенерации конечности тритона повышенное количество RA перемещает конечность ближе к дистальной бластоме, а степень проксимализации конечности увеличивается с увеличением количества RA, присутствующего во время процесса регенерации. [37] В исследовании изучалась внутриклеточная активность РА у мышей по отношению к человеческим регулирующим ферментам CYP26, которые играют решающую роль в метаболизме РА. [37] Это исследование также помогает выявить, что РА имеет важное значение в различных аспектах развития конечностей у эмбриона, однако нерегулярный контроль или избыточное количество РА могут иметь тератогенное воздействие, вызывая пороки развития конечностей. Они специально изучили CYP26B1 , который высоко экспрессируется в регионах развития конечностей у мышей. [37] Было показано, что отсутствие CYP26B1 вызывает распространение сигнала RA в направлении дистальной части конечности, вызывая проксимально-дистальные нарушения паттерна конечности. [37] Он не только показал распространение РА, но и дефицит CYP26B1 также показал индуцированный эффект апоптоза в развивающихся конечностях мыши, но задержал созревание хондроцитов , которые представляют собой клетки, которые секретируют хрящевой матрикс, который важен для структуры конечностей. [37] Они также изучили, что произошло с развитием конечностей у мышей дикого типа, то есть мышей без дефицита CYP26B1, но с избыточным количеством RA, присутствующего в эмбрионе. Результаты показали аналогичное влияние на формирование паттерна конечностей, если у мышей действительно был дефицит CYP26B1, что означает, что при наличии избытка RA все еще наблюдался дефицит проксимально-дистального паттерна. [37] Это позволяет сделать вывод, что RA играет роль морфогена для выявления проксимально-дистального паттерна развития конечностей у эмбрионов мышей и что CYP26B1 важен для предотвращения апоптоза этих тканей конечностей для дальнейшего правильного развития конечностей мышей in vivo.

Растения

В ботанике тератология исследует теоретические последствия аномальных образцов. Например, открытие аномальных цветов — например, цветов с листьями вместо лепестков или цветов с тычиночными пестиками — предоставило важные доказательства для «теории листвы », теории о том, что все части цветка представляют собой узкоспециализированные листья. [38] У растений такие экземпляры обозначаются как «lusus naturae» (« спорт природы», сокращенно «lus.»); а иногда и как «тер.», «монстр.» или «монстр.». [39]

Виды деформаций у растений

Растения могут иметь мутации, которые приводят к различным типам деформаций, таким как:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ Бастоу Б.Д., Холмс Дж.Л., Трупин С.Р., Дрейпер Дж.К., Мэтьюз-младший К.Дж. (23 февраля 2016 г.). Талавера Ф (ред.). «Тератология и применение лекарств во время беременности». Медскейп . ВебМД . Проверено 24 февраля 2016 г. .
  2. ^ Гилберт, Скотт Ф.; Эпель, Дэвид (2015). Экологическая биология развития: экологическая регуляция развития, здоровья и эволюции (2-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Издательство Sinauer Associates, Inc.
  3. ^ Роджерс Дж. М., Кавлок Р. Дж. (1996). «Эволюционная токсикология». На компакт-диске Клаассена (ред.). Токсикология Казаретта и Дулла: фундаментальная наука о ядах (5-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill, Отдел медицинских профессий. стр. 301–331. ISBN 978-0-07-105476-8.
  4. ^ Обзор биологии MCAT 2023–2024: онлайн + книга. Александр Стоун Макноу, Kaplan Publishing, Kaplan Test Prep, Inc Scientific American (изд. 2023–2024 гг.). Форт-Лодердейл, Флорида. 2022. ISBN 978-1-5062-8295-4. ОКЛК  1334083218.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )
  5. ^ тератология в словаре Мерриам-Вебстера
  6. ^ Джонс К.Л., Смит Д.В., Уллеланд CN, Стрейссгут П. (июнь 1973 г.). «Закономерность пороков развития у потомков матерей-хронических алкоголиц». Ланцет . 1 (7815): 1267–1271. дои : 10.1016/S0140-6736(73)91291-9. ПМИД  4126070.
  7. ^ «Врожденные дефекты». Howmed.net. 24 июля 2011 года . Проверено 1 ноября 2015 г. До 1940 г. считалось, что врожденные дефекты обусловлены прежде всего наследственными факторами. В 1941 году были зарегистрированы первые хорошо задокументированные случаи того, что возбудитель окружающей среды (вирус краснухи) мог вызывать серьезные анатомические аномалии.
  8. ^ Аб Уилсон Дж.Г. (1973). Окружающая среда и врожденные дефекты (серия по экологическим наукам). Лондон: Академический проф. ISBN 0-12-757750-5.
  9. ^ «Шесть принципов тератологии Джеймса Г. Уилсона | Энциклопедия проекта «Эмбрион»» . «эмбрион.asu.edu ». Проверено 20 марта 2023 г.
  10. ^ Серрисуэла С., Вега-Лопес Г.А., Айбар М.Дж. (май 2020 г.). «Роль тератогенов в развитии нервного гребня». Исследование врожденных дефектов . 112 (8): 584–632. дои : 10.1002/bdr2.1644. PMID  31926062. S2CID  210151171.
  11. ^ Сулик К.К., Кук CS, Вебстер WS (1988). «Тератогены и черепно-лицевые пороки развития: связь с гибелью клеток». Разработка . 103 (Приложение): 213–231. doi : 10.1242/dev.103.Supplement.213. ПМИД  3074910.
  12. ^ Ю С (16 сентября 2014 г.). «5-Метилтетрагидрофолат устраняет вызванные алкоголем нарушения миграции клеток нервного гребня». Молекулярный мозг (67).
  13. ^ Картрайт М.М., Смит С.М. (декабрь 1995 г.). «Стадийно-зависимые эффекты этанола на развитие клеток краниального нервного гребня: частичная основа фенотипических изменений, наблюдаемых при алкогольном синдроме плода». Алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования . 19 (6): 1454–1462. doi :10.1111/j.1530-0277.1995.tb01007.x. ПМИД  8749810.
  14. ^ Boschen KE (19 октября 2019 г.). «Пренатальное воздействие алкоголя нарушает путь Shh и гены первичных ресничек в нервной трубке мыши». bioRxiv 10.1101/649673 . 
  15. ^ «Тератогены | Энциклопедия проекта «Эмбрион»» . «эмбрион.asu.edu» . Проверено 27 марта 2023 г.
  16. ^ abc Гилберт-Барнесс, Энид (20 марта 2010 г.). «Тератогенные причины пороков развития». Анналы клинической и лабораторной науки . 40 (2): 99–114. ISSN  0091-7370. ПМИД  20421621.
  17. ^ Уэлч-Карре Э (август 2005 г.). «Последствия пренатального воздействия алкоголя на развитие нервной системы». Достижения в области ухода за новорожденными . Медскейп. 5 (4): 217–229. дои : 10.1016/j.adnc.2005.04.007. PMID  16084479. S2CID  36424689.
  18. ^ ab Терапонтос С., Эрскин Л., Гарднер Э.Р., Фигг В.Д., Варгессон Н. (май 2009 г.). «Талидомид вызывает дефекты конечностей, предотвращая ангиогенный рост на раннем этапе формирования конечностей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (21): 8573–8578. Бибкод : 2009PNAS..106.8573T. дои : 10.1073/pnas.0901505106 . ПМК 2688998 . ПМИД  19433787. 
  19. ^ Холт Д., Уэбб М. (апрель 1986 г.). «Токсичность и тератогенность ртутной ртути у беременных крыс». Архив токсикологии . 58 (4): 243–248. дои : 10.1007/BF00297114. PMID  3718227. S2CID  22045389.
  20. ^ Беллинджер, округ Колумбия (июнь 2005 г.). «Обновление Тератогена: свинец и беременность». Исследование врожденных дефектов. Часть A. Клиническая и молекулярная тератология . 73 (6): 409–420. дои : 10.1002/bdra.20127 . ПМИД  15880700.
  21. ^ Джейкобсон Дж.Л., Джейкобсон С.В. (май 1997 г.). «Обновление Тератогена: полихлорированные дифенилы». Тератология . 55 (5): 338–347. doi :10.1002/(SICI)1096-9926(199705)55:5<338::AID-TERA6>3.0.CO;2-V. ПМИД  9261928.
  22. ^ Лозано Р., Нагави М., Форман К., Лим С., Сибуя К., Абоянс В. и др. (декабрь 2012 г.). «Глобальная и региональная смертность от 235 причин смерти в 20 возрастных группах в 1990 и 2010 годах: систематический анализ для исследования глобального бремени болезней 2010 года». Ланцет . 380 (9859): 2095–2128. дои : 10.1016/S0140-6736(12)61728-0. hdl : 10536/DRO/DU:30050819 . ПМЦ 10790329 . PMID  23245604. S2CID  1541253. [ постоянная мертвая ссылка ]
  23. ^ Кумар, Аббас и Фаусто (ред.), Патологическая основа болезней Роббинса и Котрана, 7-е издание , стр. 470.
  24. ^ CDC (21 декабря 2022 г.). «Данные и статистика врожденных дефектов | CDC». Центры по контролю и профилактике заболеваний . Проверено 5 февраля 2023 г.
  25. ^ CDC (18 ноября 2022 г.). «Факты о синдроме Дауна | CDC». Центры по контролю и профилактике заболеваний . Проверено 5 апреля 2023 г.
  26. ^ «Дефект межжелудочковой перегородки (ДМЖП) (для родителей) - Nemours KidsHealth» . сайт KidsHealth.org . Проверено 5 апреля 2023 г.
  27. ^ «Дефекты нервной трубки». www.hopkinsmedicine.org . 8 августа 2021 г. Проверено 5 апреля 2023 г.
  28. ^ «Алкоголь и беременность». Американская ассоциация беременных . 27 апреля 2019 г.
  29. ^ Гордис Э. «Воздействие алкоголя на плод и мозг». Национальный институт злоупотребления алкоголем и алкоголизма .
  30. ^ Харьюлехто-Мерваала Т, Аро Т, Хиилесмаа ВК, Саксен Х, Хови Т, Саксен Л (сентябрь 1993 г.). «Оральная вакцинация против полиомиелита во время беременности: нет увеличения частоты врожденных пороков развития». Американский журнал эпидемиологии . 138 (6): 407–414. doi : 10.1093/oxfordjournals.aje.a116873. ПМИД  8213746.
  31. ^ «Руководство по вакцинации беременных женщин». cdc.gov . Центры по контролю и профилактике заболеваний: Консультативный комитет по практике иммунизации (ACIP). 13 января 2021 г. Хотя никаких побочных эффектов ИПВ среди беременных женщин или их плодов не зарегистрировано, вакцинации беременных женщин следует избегать по теоретическим соображениям. Однако если беременная женщина подвергается повышенному риску заражения и нуждается в немедленной защите от полиомиелита, ИПВ можно вводить в соответствии с рекомендованными для взрослых схемами.
  32. ^ Муньос Ф.М., Грейзингер А.Дж., Вехманен О.А., Музун М.Э., Хойл Дж.К., Смит Ф.А., Глезен В.П. (апрель 2005 г.). «Безопасность вакцинации против гриппа во время беременности». Американский журнал акушерства и гинекологии . 192 (4): 1098–1106. дои : 10.1016/j.ajog.2004.12.019. ПМИД  15846187.
  33. ^ Молнар, Р.Э., 2001, Палеопатология теропод: обзор литературы: В: Жизнь мезозойских позвоночных, под редакцией Танке, Д.Х., и Карпентера, К., Indiana University Press, стр. 337-363.
  34. ^ Цзи Ц, Ву XC, Ченг Юнь (апрель 2010 г.). «Меловые хористодерные рептилии родили живых детенышей». Die Naturwissenschaften . 97 (4): 423–428. Бибкод : 2010NW.....97..423J. дои : 10.1007/s00114-010-0654-2. PMID  20179895. S2CID  8719805.
  35. ↑ Варгессон, Нил (4 июня 2015 г.). «Тератогенез, индуцированный талидомидом: история и механизмы». Исследование врожденных дефектов, часть C: Эмбрион сегодня: обзоры . 105 (2): 140–156. дои : 10.1002/bdrc.21096 . ISSN  1542-975Х. ПМЦ 4737249 . ПМИД  26043938. 
  36. ^ Кноблох Дж., Шонесси Дж.Д., Рютер У. (май 2007 г.). «Талидомид вызывает деформации конечностей, нарушая сигнальный путь Bmp/Dkk1/Wnt». Журнал ФАСЭБ . 21 (7): 1410–1421. дои : 10.1096/fj.06-7603com . PMID  17283219. S2CID  13467186.
  37. ^ abcdefg Яширо К., Чжао X, Уэхара М., Ямасита К., Нисидзима М., Нишино Дж. и др. (март 2004 г.). «Регуляция распределения ретиноевой кислоты необходима для формирования проксимодистального рисунка и роста развивающейся конечности мыши». Развивающая клетка . 6 (3): 411–422. дои : 10.1016/S1534-5807(04)00062-0 . ПМИД  15030763.
  38. ^ Гловер Би Джей (2014). «Исторические интерпретации индукции и развития цветов». Понимание цветов и цветения: комплексный подход (Второе изд.). Оксфорд. ISBN 978-0-19-966159-6.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  39. ^ Васкес, Франсиско Мария (октябрь 2014 г.). Терланд, Николас Дж.; Виерсема, Джон Х. (ред.). «(023–024) Предложения о добавлении новой статьи и некоторых примеров в соответствии со статьей 5». Таксон . 63 (5): 1142. дои : 10.12705/635.21. ISSN  0040-0262. OCLC  6896520971. S2CID  87400780 . Проверено 24 октября 2023 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме тератологии .