Тератология - Teratology

«Тератогенез» перенаправляется сюда. Для расширенного воспроизведения отзыва см. Тератогенез (EP).

Тератология это исследование аномалий физиологическое развитие. Его часто рассматривают как исследование человеческого врожденные аномалии, но это шире, учитывая другие стадии развития, не связанные с рождением, в том числе половое созревание; и другие организмы, включая растения. Связанный термин токсичность для развития включает все проявления ненормального развития, вызванные воздействием окружающей среды. Они могут включать задержку роста, задержку умственного развития или другие врожденные нарушения без каких-либо структурных пороков.[1]

Тератогены вещества, которые могут вызвать врожденные дефекты через токсичный влияние на эмбрион или же плод.[2] Известные тератогены включают: талидомид,[3] Меркурий,[4] алкоголь,[5] вести,[6] и полихлорированные бифенилы (Печатные платы).[7]

Этимология

Термин был заимствован в 1842 году из французского языка. тератология, где он был образован в 1830 г. Греческий τέρας терас (основа слова τέρατ- терат-), что означает «знак, посланный богами, знамение, чудо, чудовище», и -ologie -ология, используется для обозначения беседы, договора, науки, теории или изучения какой-либо темы.[8]

Еще в 17 веке тератология имел в виду беседу о чудесах и чудесах чего-либо настолько необычного, что казалось ненормальным. В 19 веке он приобрел значение, более тесно связанное с биологическими деформациями, в основном в области ботаники. В настоящее время его наиболее инструментальным значением является медицинское изучение тератогенеза, врожденные пороки развития или люди со значительными пороками развития. Исторически сложилось так, что люди использовали множество уничижительных терминов для описания и обозначения случаев серьезных физических пороков развития. Дэвид В. Смит из Вашингтонский университет Медицинская школа (один из исследователей, ставший известным в 1973 г. благодаря открытию алкогольный синдром плода[9]), популяризировал термин тератология. С ростом понимания происхождения врожденных дефектов область тератологии по состоянию на 2015 г. пересекается с другими областями науки, в том числе биология развития, эмбриология, и генетика. До 1940-х годов тератологи считали врожденные дефекты прежде всего наследственными. В 1941 году были зарегистрированы первые документально подтвержденные случаи, когда факторы окружающей среды были причиной серьезных врожденных дефектов.[кем? ][10]

Млекопитающие

Тератогенез

Наряду с этим новым осознанием в утробе уязвимость развивающихся млекопитающее эмбрион пришло развитие и уточнение Шесть принципов тератологии которые применяются до сих пор. Эти принципы тератологии были сформулированы Джим Уилсон в 1959 г. и в его монографии Окружающая среда и врожденные пороки.[11] Эти принципы направляют изучение и понимание тератогенных агентов и их воздействия на развивающиеся организмы:

  1. Восприимчивость к тератогенезу зависит от генотип из концептус и способ, которым это взаимодействует с неблагоприятными факторами окружающей среды.
  2. Восприимчивость к тератогенезу зависит от стадии развития во время воздействия неблагоприятного воздействия. Есть критические периоды восприимчивости к агентам и системам органов, пораженным этими агентами.
  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 понятием, такие как природа самого агента, путь и степень воздействия на мать, скорость переноса через плаценту и системное всасывание, а также состав генотипов матери и эмбриона / плода.
  5. Существует четыре проявления девиантного развития (смерть, порок развития, задержка роста и функциональный дефект).
  6. Проявления девиантного развития увеличиваются по частоте и степени по мере увеличения дозировки от Уровень отсутствия наблюдаемых побочных эффектов (NOAEL) до дозы, обеспечивающей 100% летальность (LD100).

В исследованиях, предназначенных для проверки тератогенного потенциала агентов окружающей среды, используются модельные системы на животных (например, крысы, мыши, кролики, собаки и обезьяны). 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 движется в более молекулярный уровень, ища механизм (ы) действия, с помощью которого действуют эти агенты. Одним из примеров этого является использование животных моделей млекопитающих для оценки молекулярной роли тератогенов в развитии эмбриональных популяций, таких как Neural Crest[12], что может привести к развитию Нейрокристопатии. Генетически модифицированный для этой цели обычно используются мыши. Кроме того, регистры беременностей - это большие проспективные исследования, в которых отслеживается воздействие, которое женщины получают во время беременности, и регистрируются исходы их родов. Эти исследования предоставляют информацию о возможных рисках приема лекарств или других воздействий при беременности человека. Пренатальное воздействие алкоголя (ПАЭ) может вызвать черепно-лицевые пороки развития, фенотип, который виден при алкогольном синдроме плода.[13][циркулярная ссылка ] Текущие данные свидетельствуют о том, что черепно-лицевые пороки развития возникают через: апоптоз клеток нервного гребня,[14] вмешательство в миграцию клеток нервного гребня,[15][16] а также нарушение передачи сигналов sonic hedgehog (тсс).[17]

Понимание того, как тератоген Причины, по которым его действие важно не только для предотвращения врожденных аномалий, но также имеет потенциал для разработки новых терапевтических препаратов, безопасных для использования у беременных женщин.

Алкоголь

Известно, что алкоголь действует как тератоген.[18]Пренатальное воздействие алкоголя (ПАЕ) остается основной причиной врожденных дефектов и аномалий развития нервной системы в США, затрагивая от 9,1 до 50 на 1000 живорождений в США и от 68,0 до 89,2 на 1000 среди населения с высоким уровнем злоупотребления алкоголем.[19]

Люди

Основная статья: Врожденное нарушение

В люди, врожденные нарушения привел к смерти около 510 000 человек во всем мире в 2010 году.[20]

Около 3% новорожденных имеют «серьезную физическую аномалию», то есть физическую аномалию, имеющую косметическое или функциональное значение.[21]

Вакцинация во время беременности

В люди вакцинация стала доступной и имеет важное значение для профилактики некоторых заболеваний, таких как полиомиелит, краснуха и оспа. Не было никакой связи между врожденными пороками развития и вакцинацией, как показано в Финляндии, где будущие матери получали пероральную вакцину против полиомиелита и не видели разницы в результатах для младенцев, чем матери, не получившие вакцину.[22] Однако вакцинация от полиомиелита во время беременности по-прежнему не рекомендуется, если нет риска заражения.[23] Еще одно важное значение этого - возможность сделать прививку от гриппа во время беременности. Во время пандемий гриппа 1918 и 1957 годов смертность беременных женщин составляла 45%. Однако даже при профилактике с помощью вакцинации вакцинация против гриппа беременных женщин остается низкой - 12%. Munoz et al. продемонстрировали отсутствие неблагоприятных исходов у новорожденных или матерей.[24]

Причины

Дальнейшая информация: Врожденное нарушение

Причины тератогенеза в целом можно классифицировать как:

Другие животные

Окаменелости

Дальнейшая информация: Палеопатология

Доказательства врожденных деформаций, обнаруженные в летописи окаменелостей, изучаются палеопатологами, специалистами по древним болезням и травмам. Окаменелости, свидетельствующие о врожденной деформации, имеют важное научное значение, поскольку могут помочь ученым сделать выводы об эволюционной истории процессов развития жизни. Например, потому что тиранозавр Рекс экземпляр был обнаружен с блокировка позвонка, это означает, что позвонки развивались одним и тем же основным путем, по крайней мере, со времен последнего общего предка динозавров и млекопитающих. Другие заметные ископаемые уродства включают вылупившийся образец птицеподобного динозавра, Troodon, у которого был скручен кончик челюсти.[26] Еще одна заметно деформированная окаменелость была образцом хористодер Гифалозавр, у которого было две головы - самый старый известный пример полицефалия.[27]

Развитие конечностей куриного эмбриона

Талидомид является тератогеном, который, как известно, оказывает существенное вредное воздействие на развитие определенных частей и органов тела, таких как глаза или сердце.[28] Во время эмбриогенеза наблюдается, что многие разные организмы испытывают различные воздействия тератогенов на морфогенез и развитие органов в целом. Одним из этих организмов, которые популярны для изучения пороков развития, вызванных талидомидом, являются куриные эмбрионы. Наблюдается, что талидомид вызывает деформацию отростка конечностей за счет индукции окислительного стресса и, таким образом, усиления генетической передачи сигналов за счет нерегулярной экспрессии костные морфогенные белки, BMP.[29] Согласно исследованию, проведенному в 2007 году, результаты показали, что с повышенным окислительным стрессом, который вызывает талидомид, повышающая регуляция гена-мишени Bmp и антагониста Wnt (Dkk1), в свою очередь, ингибирует каноническую передачу сигналов Wnt / B-катенина и наблюдалось увеличение гибели клеток. Гибель клеток, индуцированная талидомидом, значительно снижалась при введении ингибиторов против Bmp, Dkk1 (Антагонист Wnt), и Gsk3B (Антагонист B-катенина) вводили куриным эмбрионам, и гибель клеток ткани конечностей снижалась.[30] Эти результаты помогли сделать вывод о том, что талидомид оказывает значительное влияние на эти три пути развития конечностей цыплят и что тератогенные последствия дефицита развития конечностей, создаваемого талидомидом, могут быть обращены вспять, если эти три пути ингибируются.

Развитие конечностей эмбриона мыши

Ретиноевой кислоты (RA) имеет значение для эмбрионального развития. Он вызывает функцию формирования паттерна конечностей развивающегося эмбриона у таких видов, как мыши и конечности других позвоночных.[31] Например, во время процесса регенерации конечности тритона увеличенное количество RA перемещает конечность ближе к дистальной бластоме, и степень проксимализации конечности увеличивается с увеличением количества RA, присутствующего во время процесса регенерации.[32] В исследовании изучалась внутриклеточная активность RA у мышей в отношении человека, регулирующего ферменты CYP26, которые играют критическую роль в метаболизме RA.[33] Это исследование также помогает выявить, что RA играет важную роль в различных аспектах развития конечностей у эмбриона, однако нерегулярный контроль или избыточное количество RA может иметь тератогенные эффекты, вызывая пороки развития конечностей. Они смотрели конкретно на CYP26B1 который сильно выражен в областях развития конечностей у мышей.[34] Было показано, что недостаток CYP26B1 вызывает распространение сигнала RA к дистальному участку конечности, вызывая проксимо-дистальные нарушения формирования паттерна конечности.[35] Он не только показал распространение РА, но и дефицит CYP26B1 также показал индуцированное апоптоз эффект в развивающейся конечности мыши, но с задержкой хондроцит созревание, которые представляют собой клетки, которые секретируют хрящевой матрикс, который важен для структуры конечностей.[36] Они также изучили, что произошло с развитием конечностей у мышей дикого типа, то есть мышей без дефицита CYP26B1, но у которых в эмбрионе было избыточное количество RA. Результаты показали аналогичное влияние на формирование паттерна конечностей, если у мышей действительно был дефицит CYP26B1, что означает, что при избытке RA все еще наблюдался дефицит проксимального дистального паттерна.[37] Отсюда следует вывод, что RA играет роль морфогена для идентификации 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.

Plantae

В ботаника, тератология исследует теоретические последствия аномальных образцов. Например, открытие аномальных цветов - например, цветов с листьями вместо лепестков или цветов с стаминоидными пестиками - предоставило важные доказательства для "лиственная теория ", теория о том, что все части цветка представляют собой узкоспециализированные листья.

Типы деформаций растительности

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

  • увлечение : развитие верхушки (кончика роста) в плоской плоскости, перпендикулярной оси удлинения,
  • пестрота : вырождение генов, проявляющееся, в том числе, аномальной пигментацией,
  • видимость : аномальное развитие зеленой пигментации на неожиданных участках растения,
  • филлодия : цветочные органы или плоды превращаются в листья,
  • метла ведьмы : необычно большое количество ветвей в верхней части растения, в основном древесных,
  • пелори : зигоморфный цветок регрессирует к своей наследственной актиноморфной симметрии,
  • разрастание: повторяющийся рост всего органа, например цветка

Галлы не являются частью вегетативной тератологии, так как являются результатом роста из-за внешних факторов, таких как укусы насекомых или паразиты.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Роджерс, Дж. М., Кавлок, Р. Дж. (1996). «Возрастная токсикология». В C.D. Клаассен (ред.): Токсикология Casarett & Doull, (5-е изд.). С. 301-331. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  0-07-105476-6.
  2. ^ Талл Бэстоу Б. Д., Холмс Дж. Л. (23 февраля 2016 г.). «Тератология и употребление наркотиков при беременности». Medscape. WebMD. Получено 24 февраля 2016.
  3. ^ Ферапонтос, Кристина (26 мая 2009 г.). «Талидомид вызывает дефекты конечностей, предотвращая ангиогенный рост во время раннего формирования конечностей». Труды Национальной академии наук. 106 (21): 8573–8. Bibcode:2009ПНАС..106.8573Т. Дои:10.1073 / pnas.0901505106. ЧВК  2688998. PMID  19433787.
  4. ^ Холт, Д. (апрель 1986 г.). «Токсичность и тератогенность ртути у беременных крыс». Архив токсикологии. 4 (58): 243–8. Дои:10.1007 / BF00297114. PMID  3718227. S2CID  22045389.
  5. ^ Уэлч-Карре, Элизабет (2005). "Последствия пренатального воздействия алкоголя на нервную систему". Достижения в неонатальной помощи. Medscape. 5 (4): 217–29. Дои:10.1016 / j.adnc.2005.04.007. PMID  16084479. S2CID  36424689.
  6. ^ Беллинджер, округ Колумбия (июнь 2005 г.). «Обновление тератогена: свинец и беременность». Исследование врожденных пороков, часть A: клиническая и молекулярная тератология. 6 (73): 409–20. Дои:10.1002 / bdra.20127. PMID  15880700.
  7. ^ Джейкобсон, Дж (май 1997 г.). «Обновление тератогенов: полихлорированные дифенилы». Тератология. 5 (55): 338–47. Дои:10.1002 / (SICI) 1096-9926 (199705) 55: 5 <338 :: AID-TERA6> 3.0.CO; 2-V. PMID  9261928.
  8. ^ тератология в словаре Мерриама-Вебстера
  9. ^ Джонс К.Л .; Smith D.W; Ulleland C.N .; Штрейссгут А.П. (1973). «Паттерн пороков развития у потомков матерей-хронических алкоголиков». Ланцет. 1 (7815): 1267–1271. Дои:10.1016 / S0140-6736 (73) 91291-9. PMID  4126070.
  10. ^ "Врожденные дефекты". Howmed.net. 24 июля 2011 г.. Получено 2015-11-01. До 1940 года считалось, что врожденные дефекты вызываются в первую очередь наследственными факторами. В 1941 году были зарегистрированы первые хорошо задокументированные случаи, когда агент окружающей среды (вирус краснухи) мог вызывать серьезные анатомические аномалии.
  11. ^ Джеймс Дж. Уилсон (1973). Окружающая среда и врожденные дефекты (Серия наук об окружающей среде). Лондон: Academic Pr. ISBN  0-12-757750-5.
  12. ^ Серризуэла, Сантьяго; Вега ‐ Лопес, Гильермо А .; Айбар, Мануэль Дж. (2020). «Роль тератогенов в развитии нервного гребня». Исследование врожденных дефектов. н / д (н / д): 584–632. Дои:10.1002 / bdr2.1644. ISSN  2472-1727. PMID  31926062. S2CID  210151171.
  13. ^ «Расстройство алкогольного спектра плода».
  14. ^ Сулик, К. К. (1988). «Тератогены и черепно-лицевые пороки развития: связь с гибелью клеток». Разработка. 103: 213–31. PMID  3074910.
  15. ^ Ю, Ши (16 сентября 2014 г.). «5-метилтетрагидрофолат устраняет вызванные алкоголем аномалии миграции клеток нервного гребня». Молекулярный мозг (67).
  16. ^ Картрайт, М. (декабрь 1995 г.). «Стадийно-зависимые эффекты этанола на развитие клеток краниального нервного гребня: частичная основа фенотипических вариаций, наблюдаемых при алкогольном синдроме плода». Алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования. 6 (19): 1454–62. Дои:10.1111 / j.1530-0277.1995.tb01007.x. PMID  8749810.
  17. ^ Бошен, Карен Э. (19 октября 2019 г.). «Пренатальное воздействие алкоголя нарушает путь Shh и гены первичных ресничек в нервной трубке мыши». bioRxiv  10.1101/649673.
  18. ^ «Алкоголь и беременность». Американская ассоциация беременности.
  19. ^ Гордис, доктор медицины, Енох. "Воздействие алкоголя на плод и мозг". Национальный институт злоупотребления алкоголем и алкоголизма.
  20. ^ Лозано, Р. (декабрь 2012 г.). «Глобальная и региональная смертность от 235 причин смерти для 20 возрастных групп в 1990 и 2010 годах: систематический анализ для исследования глобального бремени болезней 2010 года». Ланцет. 380 (9859): 2095–128. Дои:10.1016 / S0140-6736 (12) 61728-0. HDL:10536 / DRO / DU: 30050819. PMID  23245604. S2CID  1541253.
  21. ^ Кумар, Аббас и Фаусто (ред.), Патологическая основа болезни Роббинса и Котрана, 7-е издание, п. 470.
  22. ^ Харьюлехто-Мерваала, Т. (1993). «Оральная вакцинация от полиомиелита во время беременности: нет увеличения числа врожденных пороков развития». Американский журнал эпидемиологии. 138 (6): 407–414. Дои:10.1093 / oxfordjournals.aje.a116873. PMID  8213746.
  23. ^ «Рекомендации по вакцинации беременных женщин». cdc.gov. Центры по контролю и профилактике заболеваний: Консультативный комитет по практике иммунизации (ACIP). Хотя никаких побочных эффектов ИПВ среди беременных женщин или их плодов зарегистрировано не было, теоретически следует избегать вакцинации беременных. Однако, если беременная женщина подвержена повышенному риску заражения и требует немедленной защиты от полиомиелита, ИПВ можно вводить в соответствии с рекомендованными графиками для взрослых.
  24. ^ Муньос, Ф (2005). «Безопасность вакцинации против гриппа во время беременности». Американский журнал акушерства и гинекологии. 192 (4): 1098–1106. Дои:10.1016 / j.ajog.2004.12.019. PMID  15846187.
  25. ^ https://www.healthline.com/nutrition/folic-acid-vs-folate
  26. ^ Мольнар, Р. Э., 2001, Палеопатология теропод: обзор литературы: В: Мезозойская жизнь позвоночных, под редакцией Танке Д. Х. и Карпентером К., Indiana University Press, стр. 337-363.
  27. ^ Ji Q .; Wu X.-C .; Ченг Ю.-Н. (2010). «Меловые рептилии-хористодеры родили живых детенышей». Naturwissenschaften. 97 (4): 423–428. Bibcode:2010NW ..... 97..423J. Дои:10.1007 / s00114-010-0654-2. PMID  20179895. S2CID  8719805.
  28. ^ Кноблох, Юрген; Шонесси, Джон Д .; Рютер, Ульрих (2007-02-05). «Талидомид вызывает деформации конечностей, нарушая сигнальный путь Bmp / Dkk1 / Wnt». Журнал FASEB. 21 (7): 1410–1421. Дои:10.1096 / fj.06-7603com. ISSN  0892-6638. PMID  17283219.
  29. ^ Кноблох, Юрген; Шонесси, Джон Д .; Рютер, Ульрих (2007-02-05). «Талидомид вызывает деформации конечностей, нарушая сигнальный путь Bmp / Dkk1 / Wnt». Журнал FASEB. 21 (7): 1410–1421. Дои:10.1096 / fj.06-7603com. ISSN  0892-6638. PMID  17283219.
  30. ^ Кноблох, Юрген; Шонесси, Джон Д .; Рютер, Ульрих (2007-02-05). «Талидомид вызывает деформации конечностей, нарушая сигнальный путь Bmp / Dkk1 / Wnt». Журнал FASEB. 21 (7): 1410–1421. Дои:10.1096 / fj.06-7603com. ISSN  0892-6638. PMID  17283219.
  31. ^ Яширо, Кента; Чжао, Сяньлинь; Уэхара, Масаюки; Ямасита, Кимиё; Нисидзима, Мисэ; Нишино, Дзинсукэ; Сайджох, Юкио; Сакаи, Ясуо; Хамада, Хироши (2004-03-01). «Регулирование распределения ретиноевой кислоты необходимо для формирования проксимодистального паттерна и роста развивающейся конечности мыши». Клетка развития. 6 (3): 411–422. Дои:10.1016 / S1534-5807 (04) 00062-0. ISSN  1534-5807. PMID  15030763.
  32. ^ Яширо, Кента; Чжао, Сяньлинь; Уэхара, Масаюки; Ямасита, Кимиё; Нисидзима, Мисаэ; Нишино, Дзинсукэ; Сайджох, Юкио; Сакаи, Ясуо; Хамада, Хироши (2004-03-01). «Регулирование распределения ретиноевой кислоты необходимо для формирования проксимодистального паттерна и роста развивающейся конечности мыши». Клетка развития. 6 (3): 411–422. Дои:10.1016 / S1534-5807 (04) 00062-0. ISSN  1534-5807. PMID  15030763.
  33. ^ Яширо, Кента; Чжао, Сяньлинь; Уэхара, Масаюки; Ямасита, Кимиё; Нисидзима, Мисаэ; Нишино, Дзинсукэ; Сайджох, Юкио; Сакаи, Ясуо; Хамада, Хироши (2004-03-01). «Регулирование распределения ретиноевой кислоты необходимо для формирования проксимодистального паттерна и роста развивающейся конечности мыши». Клетка развития. 6 (3): 411–422. Дои:10.1016 / S1534-5807 (04) 00062-0. ISSN  1534-5807. PMID  15030763.
  34. ^ Яширо, Кента; Чжао, Сяньлинь; Уэхара, Масаюки; Ямасита, Кимиё; Нисидзима, Мисаэ; Нишино, Дзинсукэ; Сайджох, Юкио; Сакаи, Ясуо; Хамада, Хироши (2004-03-01). «Регулирование распределения ретиноевой кислоты необходимо для формирования проксимодистального паттерна и роста развивающейся конечности мыши». Клетка развития. 6 (3): 411–422. Дои:10.1016 / S1534-5807 (04) 00062-0. ISSN  1534-5807. PMID  15030763.
  35. ^ Яширо, Кента; Чжао, Сяньлинь; Уэхара, Масаюки; Ямасита, Кимиё; Нисидзима, Мисаэ; Нишино, Дзинсукэ; Сайджох, Юкио; Сакаи, Ясуо; Хамада, Хироши (2004-03-01). «Регулирование распределения ретиноевой кислоты необходимо для формирования проксимодистального паттерна и роста развивающейся конечности мыши». Клетка развития. 6 (3): 411–422. Дои:10.1016 / S1534-5807 (04) 00062-0. ISSN  1534-5807. PMID  15030763.
  36. ^ Яширо, Кента; Чжао, Сяньлинь; Уэхара, Масаюки; Ямасита, Кимиё; Нисидзима, Мисаэ; Нишино, Дзинсукэ; Сайджох, Юкио; Сакаи, Ясуо; Хамада, Хироши (2004-03-01). «Регулировка распределения ретиноевой кислоты необходима для формирования проксимодистального паттерна и роста развивающейся конечности мыши». Клетка развития. 6 (3): 411–422. Дои:10.1016 / S1534-5807 (04) 00062-0. ISSN  1534-5807. PMID  15030763.
  37. ^ Яширо, Кента; Чжао, Сяньлинь; Уэхара, Масаюки; Ямасита, Кимиё; Нисидзима, Мисаэ; Нишино, Дзинсукэ; Сайджох, Юкио; Сакаи, Ясуо; Хамада, Хироши (2004-03-01). «Регулирование распределения ретиноевой кислоты необходимо для формирования проксимодистального паттерна и роста развивающейся конечности мыши». Клетка развития. 6 (3): 411–422. Дои:10.1016 / S1534-5807 (04) 00062-0. ISSN  1534-5807. PMID  15030763.

внешняя ссылка