3.1. Тератогенез

Дословный перевод термина «тератогенез» означает «рождение монстров», от греческого teras, означающего «монстр». В древние времена полагали, что рождение деформированного ребенка с аномалиями развития является следствием кровосмешения человека и божества. В средние века, случившийся факт рассматривали как результат происков дьявола, и, как правило, дитя и мать приговаривали к смерти.

Современная тератология как наука начала формироваться в сороковых годах двадцатого века после работ Warknay и сотрудников, показавших, что влияние факторов окружающей среды, таких как диета матери или действие радиации, существенно сказываются на внутриутробном развитии плода млекопитающих и человека. Более ранние исследования, выполненные на рыбах, амфибиях, куриных эмбрионах, показали высокую восприимчивость живых существ к действию неблагоприятных факторов среды, однако оставляли сомнения в том, что и млекопитающие подвержены подобным влияниям. Полагали, что плацента надежно защищает плод от вредных воздействий. В 1950х - 60х годах концепция непреодолимости плацентарного барьера была поколеблена рождением тысяч детей с врожденными дефектами развития, женщинами, принимавшими во время беременности, как казалось, практически безвредный седативный препарат талидомид. Проблема химического тератогенеза стала реальностью.

Тератогенным называется действие химического вещества на организм матери, отца или плода, сопровождающееся существенным увеличением вероятности появления структурно-функциональных нарушений у потомства. Вещества, обладающие тератогенной активностью называются тератогенами. Существует представление, согласно которому практически любое химическое вещество, введенное в организм отца или матери, в тот или иной период беременности, в достаточно большой дозе, может вызывать тератогенез. Поэтому тератогенами в узком смысле слова следует называть лишь токсиканты, вызывающие эффект в концентрациях, не оказывающих заметного действия на организм родителей. В ходе лабораторных и эпидемиологических исследований установлено, что многие ксенобиотики имеют достаточно высокий потенциал репродуктивной токсичности. Из обследованных примерно трех тысяч ксенобиотиков около 40% обладают свойствами тератогенов.

Существует четыре типа патологии развития плода: гибель, уродства, замедление роста, функциональные нарушения.

Действие токсиканта, сопровождающееся гибелью эмбриона, чаще обозначается как эмбриотоксическое.

3.1.1. Закономерности тератогенеза

В ходе изучения тератогенеза удалось выявит ряд закономерностей, среди них основными являются: 1) токсикокинетические; 2) генетической предрасположенности; 3) критических периодов чувствительности; 4) общности механизмов формирования; 5) дозовой зависимости.

Особенности токсикокинетики. Тератогенным действием на плод обладают лишь вещества, хорошо проникающие через плацентарный барьер. Многие тератогены подвергаются в организме матери или плода биоактивации (см. раздел «Метаболизм ксенобиотиков»).

Генетическая предрасположенность. Чувствительность к тому или иному тератогену существенно различается у представителей различных видов, подвидов и даже индивидов одного и того же вида. Так, кролики и мыши очень чувствительны к кортизону, вызывающему у потомства расщепление неба. У крыс этот дефект при действии вещества не выявляется. К тератогенному действию талидомида чрезвычайно чувствительны люди, высшие приматы, некоторые лини кроликов-альбиносов; отдельные линии крыс и мышей реагируют только на очень высокие дозы вещества. Большинство млекопитающих - резистентны к действию токсиканта.

Отчасти этот феномен связан с существенными различиями токсикокинетики ксенобиотиков.

Критические периоды чувствительности. Сложный процесс эмбриогенеза включает пролиферацию, дифференциацию зародышевых клеток, их миграцию в развивающемся организме и, наконец, начало собственно органогенеза. Все эти явления должны следовать в определенном порядке и быть абсолютно согласованны. Первые 2 недели эмбриональной стадии развития человека - период интенсивной клеточной пролиферации. После оплодотворения клетки быстро делятся, формируя малодифференцированные клетки - бластоциты. Затем следуют периоды закладки зародышевых листков и органогенеза. На раннем этапе эмбрионального развития в период быстрой пролиферации клеток (первые 2 недели развития) их повреждение токсикантами как правило заканчивается гибелью эмбриона.

Период наивысшей чувствительности к тератогенам, в котором они оказывают наиболее значимое действие на плод и индуцируют появление грубых морфологических дефектов, это период закладки зародышевых листков и начала органогенеза (первые 12 недель эмбрионального развития). Период органогенеза начинается после дифференциации зародышевых листков и завершается формированием основных органов. За периодом органогенеза следуют периоды гистогенеза и функционального созревания органов и тканей плода (таблица 4).

Таблица 4. Критические периоды эмбриогенеза человека. Примеры веществ, оказывающих патогенное действие на плод (J.V. Aranda, L. Stern, 1983)

Периоды	Анатомические образования/функции	Примеры веществ
Органогенез	- 2 - 7 недели: глаза, мозг, спинной мозг, сердце, дуга аорты, череп, - 3 - 8 недели: конечности, губы - 6 - 10 недели: урогенитальная система, зубы - 7 - 12 недели: пальцы, гениталии, брюшная стенка, небо	Талидомид Дифенилгидантион
Гистогенез		Алкоголь
Функциональное созревание	Внешние половые признаки; Вес тела; Поведение	Тетрациклин

Продолжительность периодов внутриутробного развития у различных видов млекопитающих представлена на таблице 5.

Таблица 5. Продолжительность периодов внутриутробного развития у различных видов млекопитающих (сутки). Последствия действия тератогенов

Вид	Имплантации	Эмбриональный	Фетальный
человек кролик крыса мышь	6 - 14 6 - 8 6 - 8 5 - 7	14 - 56 8 - 16 9 - 17 7 - 16	56 - 280 17 - 34 18 - 22 17 - 20
Последствия	пренатальная гибель	грубые морфологические дефекты	физиологические и функциональные нарушения

Тип нарушения, вызванный веществом, определяется стадией развития плода и конкретным временем воздействия. Для того, чтобы некий тератоген вызвал повреждение конкретного органа, плод должен быть подвержен действию этого вещества в период формирования данного органа. Для развития различных органов «критические периоды» отмечаются в различные временные интервалы после зачатия. Гистогенез и функциональное развитие органа начинаются до завершения периода органогенеза и продолжаются в периоде роста плода. Неблагоприятные последствия действия тератогенов в этом периоде это уже не морфологические дефекты органов и систем, но различного рода функциональные нарушения.

Механизмы формирования. Различные вещества с различным механизмом токсичности, при действии на плод в один и тот же критический период, часто вызывают одинаковые виды нарушений. Из этого следует, что значимым является не столько механизм действия токсиканта, сколько сам факт повреждения клеточных элементов на определенном этапе развития организма, инициирующий во многом одинаковый каскад событий, приводящих к уродствам (рисунок 1)

Рисунок 1. Предполагаемые этапы формирования дефектов развития при действии токсикантов на плод

Дозовая зависимость действия. Большинство тератогенов имеют некий порог дозовой нагрузки, ниже которого вещество не проявляет токсических свойств. По всей видимости появление дефектов развития предполагает повреждение некоего критического количества клеток, выше того, которое эмбрион в состоянии быстро компенсировать. Если количество поврежденных клеток будет ниже этого уровня, действие токсиканта пройдет без последствий, если значительно выше - произойдет гибель плода. Это положение может быть проиллюстрировано результатами исследований тератогенной активности ТХДД, выполненных Moor и сотрудниками (1973) (таблица 6).

Таблица 6. Частота случаев дефектов развития у новорожденных мышат линии C57BL/6 после скармливания беременным самкам ТХДД

Дни беременности	Доза (мкг/кг)	Расщепление неба (%)	Аномалии почек (%)	Двухсторонняя аномалия почек (%)
10 - 13 10 - 13 10 10 - 13	3 1 1 0	55,4 1,9 0 0	95,1 58,9 34,3 0	83,1 36,3 8,8 0