Лекция 4. УД «Генетика человека с основами медицинской генетики» по теме «Наследственность и среда»
Цель лекции:
Изучение закономерностей оплодотворения и эмбриогенеза
Изучение понятия «врожденный порок развития»
Изучение значения факторов ВПР
Изучение принципов периконцепционной профилактики
Изучение алгоритма пренатального мониторинга
Формирование ОК:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения возложенных на него профессиональных задач, а также для своего профессионального и личностного развития.
ОК 10. Бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям народа, уважать социальные, культурные и религиозные различия.
ОК 11. Быть готовым брать на себя нравственные обязательства по отношению к природе, обществу, человеку.
План лекции:
Механизм оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом.
Оплодотворение – это сложный механизм последовательных процессов, только при строгом соблюдении условий которого можно получить желанную беременность. Так, женщина должна иметь созревшую яйцеклетку, проходимые маточные трубы, достаточную толщину слизистой оболочки матки, которая должна быть готова к прикреплению оплодотворенной яйцеклетки. После имплантации женский организм должен обеспечить гормональную поддержку беременности.
У мужчины должно быть достаточное количество морфологически нормальных подвижных зрелых сперматозоидов, способных через шейку матки проникнуть в полость матки, маточную трубу и оплодотворить яйцеклетку.
У женщин половые клетки называются яйцеклетки, а у мужчин — сперматозоиды.
Яйцеклетка напоминает обычную клетку, имеет округлую форму, включает ядро, имеющем в своем составе ДНК (материнский генетический материал), цитоплазму и оболочку. Клетка окружена так называемым «лучистым венцом», состоящим из защитных клеток.
Сперматозоид имеет принципиально иное строение. Это обусловлено выполняемой им функцией: ему необходимо преодолеть расстояние от шейки матки до яичникового отдела маточной трубы. Сперматозоид имеет головку (в которой содержится ДНК: отцовский генетический материал), шейку и хвостик. На головке у сперматозоида имеется специальная структура – акросома, содержащая ферменты, способствующие проникновению сперматозоида в яйцеклетку.
Принципиальное отличие женского и мужского организмов заключается в том, что запас яйцеклеток в женском организме строго ограничен и закладывается во время внутриутробного развития девочки. Когда врожденный запас фолликулов истощается, женщина утрачивает репродуктивную функцию (менопауза). В мужском организме процесс образования сперматозоидов не зависит от возраста и носит постоянный характер.
Физиологический процесс оплодотворения
Процесс оплодотворения полностью зависит от гормональной регуляции, психоэмоционального состояния женского организма, факторов окружающей среды и др. Менструальный цикл условно начинается с первого дня менструации, когда происходит «обнуление» гормонального фона. Именно тогда начинается рост когорты фолликулов, из которых к 5-7 дню менструального цикла происходит отбор одного фолликула. По достижении фолликулом размеров 18-25 мм (обычно на 12-14 день менструального цикла) происходит овуляция.
В результате происходит выход яйцеклетки в брюшную полость, откуда при помощи фимбрий (особых выростов маточной трубы) попадает в яичниковый отдел маточной трубы, где происходит ее встреча со сперматозоидами, которые, в свою очередь, после эякуляции проделали долгий путь в течении нескольких часов по женским половым путям. В результате этой встречи, при наличии благоприятных условий среды, происходит оплодотворение.
В дальнейшем, уже делящийся эмбрион (зигота — содержащий материнский и отцовский генетический материал) совершает путь по маточным трубам к матке за счет перистальтических сокращений стенок маточных труб, движения ворсинок и капиллярного тока жидкости. В дальнейшем, попадая в полость матки, эмбрион прикрепляется к одной и стенок матки, происходит имплантация и дальнейшее развитие эмбриона.
Условия, необходимые для успешного процесса оплодотворения:
созревание фолликула в яичнике, готовая к оплодотворению яйцеклетка;
овуляция, достаточная функция желтого тела;
нормальная концентрация качественных активных сперматозоидов;
проникновение сперматозоидов в маточные трубы, их продвижение по женским половым путям, способность к оплодотворению;
достижение яйцеклеткой яичникового отдела маточной трубы, ее встреча со сперматозоидом и оплодотворение;
функциональная полноценность маточных труб, обеспечивающая дальнейшее движение эмбриона в матку;
слизистая оболочка матки, готовая к имплантации эмбриона.
Таким образом, беременность возможна при соблюдении всех вышеизложенных условий. При нарушении одного или нескольких этапов процесса оплодотворения, для преодоления, так называемых, факторов бесплодия показано вспомогательные репродуктивные технологии.
Эмбриогенез. Гамето-, бласто-, эмбрио-, фетопатии.
Критические периоды эмбриогенеза это временные промежутки, характеризующиеся повышенной чувствительностью плода к влиянию повреждающих факторов.
Критические, потому что вероятность возникновения какой-либо патологии в эти периоды очень высока.
Бластогенез
В периоде бластогенеза, на первых двух неделях беременности, патологические факторы влияют на плод, приводя или к гибели, или к дальнейшему развитию зародыша.
Морфологические нарушения, которые возникают на этом сроке, называются бластопатиями. Поврежденный или сформированный из несовершенной половой клетки зародыш, подвергается элиминации путем спонтанного аборта.
Эмбриональный период
Во втором критическом периоде внутриутробного развития, продолжающемся до 70-го дня с момента зачатия, происходит формирование органов. С делением каждой клетки зародыш приобретает очертания человека. В это время, действие неблагоприятных факторов вызывает появление эмбриопатий, в народе их называют пороками.
Фетальный период
Этот промежуток времени длится с 12 недели и продолжается к моменту рождения. В фетальном периоде происходит дифференциация органов, тканей, а также быстрый рост плода. Вредности, оказывающие влияние на плод в фетальном периоде, приводят к развитию фетопатий. Пороки возникают лишь в тех органах, формирование которых еще не завершено, то есть в тканях головного мозга, зубах, гениталиях, легких.
В этом периоде формируются, так называемые вторичные пороки искажения в развитии уже сформированных органов. Причиной является наличие воспалительного процесса, вызванного, к примеру, токсоплазмой или иной вирусной инфекцией, или сбой в созревании, приводящий к неправильному формированию органов и тканей.
Причины возникновения патологий плода
Существует много неблагоприятных факторов, вызывающих вышеперечисленные нарушения у плода. Это, например, интоксикация материнского организма, диабетическая и алкогольная фетопатии, заболевания эндокринной системы, воздействие физических (температура, ионизация), химических (медикаменты, алкоголь) и биологических (инфекционные болезни) факторов. Плод способен реагировать на инфекционные повреждения уже на шестом месяце развития, посредством появления воспалительных реакций.
Наиболее уязвимым эмбрион становится в первом и втором критических периодах онтогенеза, то есть в конце первой, начале второй недели после зачатия и до третьей-шестой недели беременности.
Врожденные пороки развития (ВПР).
Факторы риска ВПР.
Антенатальная патология — патология зародыша и плода, возникающая в антенатальный период — от момента оплодотворения яйцеклетки до начала родов. Причины А. п. делят на эндогенные и экзогенные. К эндогенным относят изменение наследственных структур половых клеток родителей, спонтанные и индуцированные мутации (см. Мутагенез) в оплодотворенной яйцеклетке; эндокринные заболевания беременной (например, сахарный диабет может служить причиной формирования пороков развития ц.н.с., мышц, скелета, сердечно-сосудистой системы плода); возраст родителей старше 35—40 лет (в связи с увяданием репродуктивных функций возрастает частота рождения детей с врожденными пороками развития, хромосомными болезнями); иммунологическая несовместимость беременной и плода.
Экзогенными причинами А. п. являются физические, химические и биологические факторы, оказывающие вредное воздействие непосредственно на ткани развивающегося организма без изменения его наследственных структур. В связи с тем, что эти факторы часто приводят к формированию пороков развития зародыша и плода, их называют тератогенными, или тератогенами. Пороки развития, обусловленные тератогенными факторами, нередко имитируют наследственные формы патологии, т.е. являются фенокопиями. Тератогенами физической природы являются ионизирующее излучение и механические воздействия (например, давление матки на плод при ее опухолях, маловодии). К тератогенам химической природы относят многочисленные химические вещества и соединения (фенолы, формальдегид, окись азота, пестициды, тяжелые металлы, никотин, алкоголь и др.). Установлено вредное действие на внутриутробно развивающийся организм некоторых лекарственных препаратов, применяемых беременными. Так, стрептомицин повреждает орган слуха; тетрациклин задерживает рост скелета; эритромицин поражает печень, сульфаниламиды — щитовидную железу; большие дозы препаратов прогестерона способствуют маскулинизации, андрогенов и некоторых эстрогенов — усиленному созреванию костной ткани, кортизона. АКТГ и инсулина — возникновению грубых пороков развития головного мозга и эндокринных желез, фенобарбитал приводит к задержке развития зародыша, костным изменениям, грубым порокам развития. К химическим факторам, нарушающим развитие зародыша и плода, относят также гипоксию и неполноценное питание беременной. При заболеваниях беременной, сопровождающихся кислородной недостаточностью (декомпенсированные пороки сердца, тяжелые анемия, бронхиальная астма и др.), нередко формируются пороки развития, гипоплазия плода. Длительное голодание беременной, особенно во II и III триместре беременности, приводит к гипотрофии плода, незрелости его жизненно важных органов и систем. При неполноценном питании беременной, сопровождающемся дефицитом микроэлементов (цинка, марганца, магния), возникают пороки развития ц.н.с. плода.
Нарушения внутриутробного развития организма могут быть результатом полигенных многофакторных дефектов — наследственно обусловленной повышенной чувствительности зародыша и плода к воздействию средовых (физических, химических) факторов. В этих случаях повреждающее действие на внутриутробно развивающийся организм оказывают факторы окружающей среды, обычно не приводящие к возникновению патологии. Проявлением полигенных многофакторных дефектов может быть гипотрофия плода, после рождения — повышенная склонность к соматическим заболеваниям (бронхолегочной системы, почек и др.).
Нередко А. п. является следствием воздействия на зародыш и плод различных биологических факторов — вирусов, бактерий, простейших и других микроорганизмов (см. Внутриутробная инфекция). Тератогенное действие чаще оказывают вирусы краснухи, герпеса, цитомегаловирус, листерии, бледная трепонема. Наибольшая чувствительность развивающегося организма к действию вирусов отмечается в I триместре беременности, к действию бактерий и простейших — во II и III триместре.
В антенатальном периоде выделяют так называемые критические периоды, во время которых зародыш особенно чувствителен к воздействию различных вредных факторов и в связи с этим чрезвычайно раним: период имплантации оплодотворенной яйцеклетки (конец 1-й — начало 2-й недели после оплодотворения) и период плацентации (3—6-я неделя внутриутробного развития). Вредные воздействия в эти периоды приводят к наиболее тяжелым последствиям — гибели зародыша, грубым порокам развития. Каждый формирующийся орган плода имеет свои критические периоды. Так, для головного мозга критическими являются: 23—28-й день внутриутробной жизни, когда происходит образование нервной пластинки и обособление головного и спинного мозга — дорсальная индукция и могут возникать такие грубые пороки развития мозга, как анэнцефалия, энцефалоцеле, миеломенингоцеле и др.; 30—42-й день внутриутробной жизни, когда происходит обособление переднего мозга, обонятельных луковиц, полушарий большого мозга, боковых желудочков и базальных ганглиев — вентральная индукция и могут формироваться такие грубые пороки развития мозга, как голопрозэнцефалия (неразделение полушарий большого мозга и аномалии развития базальных ганглиев); 45-й день — 5-й месяц внутриутробной жизни, когда происходят пролиферация нейронов, митоз, рост тканей, воздействие вредных факторов в эти сроки может способствовать возникновению микроцефалии, макроцефалии и других пороков развития. В последующем развитие головного мозга плода связано с процессами клеточной миграции и организации, определяются зоны мозга, происходят послойное расположение корковых нейронов, синаптических контактов, глиальная пролиферация и дифференциация; тератогенное воздействие в этот период может приводить к изменению извилин мозга. Критическими периодами развития хрусталика, радужки являются 23—45-й день; ушных раковин, наружного слухового прохода, улиткового лабиринта — 23—56-й день, конечностей — 28—56-й день, сердечно-сосудистой системы — 23—51-й день внутриутробного развития.
В зависимости от срока возникновения А. п. условно выделяют несколько ее типов: гаметопатии, бластопатии, эмбриопатии и фетопатии. К гаметопатиям относят патологию внутриутробно развивающегося организма, связанную с изменениями наследственного материала в процессе закладки и развития половых клеток родителей (гаметогенез) либо во время оплодотворения и первых стадий дробления оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Изменения наследственных структур могут приводить к гибели зародыша, самопроизвольному аборту, мертворождению; грубым порокам развития, различным наследственным болезням, в т.ч. хромосомным (например, болезнь Дауна), и ферментопатиям.
Бластопатии — патология зародыша, возникающая под влиянием различных вредных факторов в период интенсивного дробления оплодотворенной яйцеклетки — с 4-го до 15-го дня после оплодотворения. Могут проявляться эктопической имплантацией зародыша (внематочная беременность), нарушением формирования плаценты (первичная плацентарная недостаточность), возникновением грубых пороков развития плода (несовместимых или совместимых с жизнью), например циклопии, сиреномелии и др. Большинство пораженных зародышей выводится при самопроизвольном аборте.
К эмбриопатиям относят патологию зародыша, обусловленную действием вредных агентов в период с 1 (1-го дня после оплодотворения до конца 8-й недели внутриутробного развития (некоторые исследователи к эмбриопатиям относят патологию, возникшую до конца 10-й недели внутриутробной жизни). В этот период завершаются основные процессы органогенеза. Развитие зародыша сопровождается высокой интенсивностью обменных процессов, что обусловливает его повышенную чувствительность к повреждающим воздействиям разнообразной природы (гипоксии, гормональным нарушениям, вирусам, ионизирующему излучению, алкоголю, лекарственным средствам и др.). Клиническими проявлениями эмбриопатии являются пороки развития, возможны гибель зародыша, самопроизвольный аборт, преждевременные роды.
Фетопатии — повреждения плода, возникающие под влиянием экзогенных воздействий в фетальный период — с начала 9-й недели внутриутробного развития до родов (ряд исследователей к фетопатиям относят патологию, возникшую с 11-й недели внутриутробного развития). В зависимости от этиологии различают инфекционные и неинфекционные фетопатии. Инфекционные фетопатии могут наблюдаться при заболевании беременной ветряной оспой, цитомегалией, вирусным гепатитом, листериозом, краснухой, герпесом, токсоплазмозом, туберкулезом, сифилисом и некоторыми другими инфекционными болезнями. Неинфекционные фетопатии могут быть обусловлены нарушениями обмена веществ у беременных, гипоксией, интоксикацией алкоголем. В связи с тем, что в фетальном периоде преобладают процессы роста и дифференцировки тканей, при многих фетопатиях вне зависимости от вызвавших их причин отмечаются низкие показатели массы и длины тела плода (гипоплазия), задержка дифференциации тканей ц.н.с., легких, почек, органов кроветворения, вилочковой железы (незрелость органов). При фетопатиях, обусловленных сахарным диабетом, тиреотоксикозом беременной, масса плода превышает средние показатели. Ранние фетопатии (формирующиеся с 9-й по 28—29-ю неделю беременности) могут проявляться пороками развития мозга (микроцефалией, микрогирией, порэнцефцлией), геморрагическими диатезами, гепатоспленомегалией. Поздние фетопатии (возникающие после 28—29-й недели беременности) характеризуются преобладанием незрелости тканей. После 28—29-й недели внутриутробного развития у плода могут наблюдаться заболевания, сходные с заболеваниями новорожденного (например, пневмония, гепатит, гемолитическая болезнь). В ряде случаев при фетопатиях (ранних и поздних) возможны внутриутробная смерть плода, преждевременные роды.
Алгоритм пренатального мониторинга
В современных условиях большое значение придается пренатальной (дородовой) диагностике А. п. Обследованию подлежат беременные, имеющие факторы риска развития А. п. (возраст беременной старше 35 лет, профессиональные вредности, наличие ребенка с врожденным пороком развития, невынашивание и мертворождения в анамнезе и др.). Пренатальная диагностика включает анализ генеалогических данных, цитогенетическое и биохимическое исследования околоплодных вод, полученных методом амниоцентеза, определение содержания a-фетопротеина в сыворотке крови беременной и околоплодных водах, ультразвуковое сканирование плода, биопсию хориона с последующим цитогенетическим и биохимическим исследованием биоптата, амниоскопию, фетоскопию, фетоамниографию, электрокардиографию, фонокардиографию плода, кардиотахографию и другие методы (см. Плод). Пренатальная диагностика дает возможность выявить пороки развития плода, более 70 наследственных дефектов обмена веществ, хромосомные болезни, а также такие патологические состояния плода, как гипотрофию, гипоксию, иммунологический конфликт.
После рождения ребенка важно установить генез врожденной патологии, т.к. от этого зависит медико-генетический прогноз. Если патология является результатом тератогенного влияния (биологические, химические и физические факторы) и наследственный аппарат клетки остался неповрежденным, прогноз будущего потомства более благоприятный. При обследовании ребенка обращают внимание на характер аномалий развития. К большим аномалиям развития относят грубые структурные дефекты органов, нарушающие его функции (анэнцефалию, агирию, пороки сердца, почек и др.). Малыми аномалиями развития считают незначительные изменения структуры органа, не сопровождающиеся нарушением его функции (эпикант, или третье веко, косой разрез глаз, короткую шею, плоский затылок, высокое небо и др.). Наследственную патологию можно предполагать, если одновременно обнаруживают 3 и более малых аномалий развития. На лабораторном этапе диагностики используют цитогенетические, иммунологические, биохимические и другие методы.
Массовые скрининги новорожденных на фенилкетонурию, галактоземию, гипотиреоз и другие наследственные болезни позволяют своевременно выявлять их и предупреждать развитие тяжелых необратимых изменений нервной системы путем назначения диеты и лекарственных средств. При целом ряде грубых пороков развития (врожденные пороки сердца, гидроцефалия, пороки развития глаз, скелета и пр.) возможна хирургическая коррекция.
Профилактика А. п. включает медико-генетическое консультирование супружеских пар, имеющих риск рождения ребенка с наследственным заболеванием, диспансерное наблюдение женщин начиная с ранних сроков беременности в женской консультации, рациональное питание беременных, предотвращение вредных влияний на организм беременных, адекватное лечение экстрагенитальных заболеваний беременных и осложнений беременности (токсикозов беременных и др.).
Понятие о периконцепционной профилактике.
Планирование беременности и профилактика врожденных пороков развития (периконцепционная профилактика)
Профилактика врожденных заболеваний - важная задача современной медицины. Большая часть генетических консультаций является ретроспективной, т.е. семьи обращаются после неблагоприятного исхода беременности (врожденные пороки развития, привычное невынашивание и т.д.). Большинство беременных женщин впервые обращаются к врачу на сроке 8-10 недель беременности или даже позже, то есть на тех сроках, когда многие потенциально-опасные моменты во внутриутробном развитии уже пройдены. Около половины всех беременностей наступает не запланировано, зачастую женщины на ранних сроках не знают о своём положении и продолжают вести обычный образ жизни - курить, употреблять алкоголь, принимать разнообразные лекарственные препараты и биологически-активные добавки, нанося вред развитию своего будущего ребенка.
Идеальной является ситуация, когда женщина обращается за консультацией на стадии планирования беременности. Тогда у врача есть время для проведения всех необходимых исследований, составления индивидуально плана периконцепционной профилактики, который способен обеспечить наилучшие условия для созревания яйцеклетки, ее имплантации и раннего развития эмбриона. То есть периконцепционная профилактика (ППП) - это система мер, направленная на устранение некоторых факторов риска, улучшение состояния здоровья будущих родителей и создание благоприятных физиологических условий в момент зачатия.
Периконцепционная профилактика рекомендуется всем семьям, планирующим беременность.
Первым делом пара, планирующая беременность, должна посетить медико-генетическую консультацию. Врач-генетик на приеме составляет медицинскую родословную, основываясь на которой делается заключение о необходимости углубленного обследования. С учетом современных достижений молекулярной биологии, на основании данных о наследственной отягощенности, этнической принадлежности семейной пары, а также по желанию пациентов, возможно проведение обследования генов заболеваний, встречающихся в данной семье или присущих этнической группе. Это позволит разработать индивидуальный план обследования семьи у врачей других специальностей.
Рутинный план обследования и мероприятий при планировании беременности должен включать следующие пункты:
|
|||
|
|||
|
|||
ВИЧ, Сифилис, гепатиты В и С, токсоплазмоз, герпес, СМВ, краснуха. Исследование для выявление распространенных инфекций, передаваемых половым путём. При необходимости - иммунизация против гепатита В, краснухи, ветрянки. При необходимости - лечение хронических инфекционных заболеваний у обоих супругов. Рекомендации неинфицированным женщинам, как снизить риск заражения вирусными инфекциями и токсоплазмозом: частое мытьё рук, уменьшение контакта с детьми дошкольного возраста, исключение контакта с сырым мясом, открытым грунтом, кошками. |
|||
|
|||
Оценка риска производственных вредностей. Исключение контакта с растворителями, красителями, пестицидами. Обратить внимание на химические вещества, часто применяемые в быту. Сократить до минимума контакт с ними, при возможности заменить на безопасные аналоги - соду, хозяйственное мыло и т.д. |
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
