Эндогенные причины врожденных пороков развития

Изменения наследственных структур (мутации).

Большинст во исследователей полагают, что мутации являются одной из наиболее частых причин врожденных пороков. Имеются и более категоричные заключения, что почти все врожденные пороки у человека в конечном итоге - следствие мутации.

Мутации происходят на трех уровнях организации наследственных структур: генном, хромосомном и геномном. Исходя из этого различают генные, хромосомные и геномные мутации.

Генные мутации связаны с изменением внутренней структуры отдельных генов и обусловливают превращение одних аллелей в другие. Они могут возникать за счет замены отдельных нуклеотидов в цепн ДНК на другие, выпадения или вставки отдельных нуклеотидов, их групп илн генов. Врожденные пороки наследственного характера в подавляющем большинстве случаев обязаны своим происхождением именно генным мутациям. Нередко генные мутации называют точковыми, что не совсем верно. Понятие «точковые мутации» шире и объединяет как генные мутации, так и мелкие структурные изменения хромосом, не определяемые современными методами.

В группе «хромосомные мутации» объединены все виды изменений структуры хромосом, различимые при помощи светового микроскопа (транслокации, делении, дупликации и инверсии).

Транслокации - это обмен сегментами между хромосомами. Различают траислокации реципрокные (когда две хромосомы взаимно обмениваются сегментами), нереципрокные (сегменты одной хромосомы переносятся в другую) и робертсоновские (две акроцентрические хромосомы соединяются своими цент-ромерными районами).

Делеции - «поломки» хромосом с утратой части хромосомного материала. Частной формой делений являются кольцевые хромосомы которые образуются в результате лоломки в обоих плечах хромосомы с последующим замыканном оставшейся структуры в кольцо.

Дупликация (dup) - это удвоение участка хромосомы.

Инверсия (inv) - результат двух поломок в одной хромосоме с последующим поворотом участка между поломками на 180°. Известны комбинации в одной хромосоме двух структурных изменений - сочетание частичной моносомии по одному участку с частичной трисомией по другому, как это наблюдается в случаях изохромосом (iso).

Транслокацин и инверсии могут быть сбалансированными, когда ни увеличения, ни уменьшения генетического материала не происходит, и несбалансированными. Следствием дисбаланса являются частичная трнсомия (трисомия по части хромосомы) или частичная моносомия. Делеции н дупликации - всегда несбалансированы, причем следствием делеций являются частичные моносомии, следствием дупликаций - частичные трисомии.

При всем многообразии структурных перестроек хромосом клинически все хромосомные болезни, связанные с этими перестройками, сводятся к последствиям либо частичных трисомий, либо частичных моносомии.

Наличие у одного индивидуума нескольких вариантов хромосомного набора называется мозаицизмом.

Удельный вес хромосомных мутаций в происхождении врожденных пороков развития не определен. По-видимому, на долю нарушения структуры хромосом приходится около 7-8% всех хромосомных болезней. Эта цифра может несколько измениться, поскольку с введением специальных методов окраски Хромосом количество хромосомных болезней, обусловленных структурными мутациями, увеличивается. Определяя значение структурных перестроек в происхождении врожденных пороков' необходимо отметить, что в хромосомные болезни реализуются лишь несбалансированные аберрации хромосом - частичные моно- или трнсомии.

Геномные мутации - изменение количества хромосом (аиеуплоидия). Чаше всего наблюдаются трнсомии (увеличение количества хромосом на одну) или моносомии (отсутствие одной из хромосом). К сравнительно редким формам анеуплоидин относятся триплоидия и тетраплоидня - наличие одного или двух добавочных гаплоидных наборов хромосом. Геномные мутации обычно сопровождаются изменениями фенотипа и приводят к самопроизвольному аборту или хромосомной болезни.

Удельный вес хромосомных и геномных мутаций в патологии человека довольно велик. Так, по данным D. Warburton и соавт, числовые и (реже) структурные изменения хромосом обнаружены у 17,5% 5-7-иедельных абортусов, у 50% 8-15-недельных, у 3 0 % 16-19-недельных и у 10% 20-29-недельных абортусов. У плодов 28-40 нед частота изменений хромосом ниже - 5 , 7 %.

Частота различных форм патологии хромосом у новорожденных установлена достаточно полно. Этому способствовали безвыборочные цитогенетические исследования всех живорожденных в ряде лабораторий СССР, США, Канады, Даиин, Шотландии и Норвегии. Из 61 282 детей, изученных таким образом, хромосомные аномалии установлены у 400, однако в трети случаев это были сбалансированные перестройки, которые не индуцируют возникновение врожденных пороков. Обшее число новорожденных с хромосомным дисбалансом составило 0,45%. Разумеется, этот показатель несколь¬ко занижен по сравнению с истинной частотой патологии хромосом, поскольку исследовались только живорожденные дети. Вместе с тем известно, что значительная часть детей с хромосомными болезнями рождаются мертвыми; цитогенетические исследования мертворожденных позволяют считать, что суммарно среди новорожденных н детей, умерших в перинатальном периоде, хромосомные болезни встречаются с частотой 1 случай на 200.

Причины стойких мутаций, с которыми связано развитие врожденных пороков у человека, окончательно не установлены, в частности, недостаточно изучены причины и количественные характеристики мутаций в половых клетках и первых дроблениях зиготы, представляющие для тератологов наибольший интерес.

Мутации у человека, как и у всех других организмов, возникают постоянно как в процессе обычных физиологических функций организма (спонтанный или естественный мутагенез), так и в результате дополнительных воздействий на наследственные структуры физических, химических и биологических факторов (индуцированный мутагенез).

Спонтанные мутации обусловлены химическими веществами, возникающими в ходе метаболизма клеток, воздействием естественного радиоактивно о фона или ошибками репликации. Частота только генных мутаций у человека составляет 1-2 случая на 100 000 гамет и реже или до 20 новых мутаций на один диплоидный набор за поколение. Частота хромосомных и геномных мутаций много выше. По предположению Н. П. Бочкова и соавт, только частота нерасхождения хромосом превышает 20% в каждой клетке.

Индуцированные мутации могут быть получены воздействием ионизирующей радиации, многими химическими веществами и вирусами.

К ионизирующим агентам, обладающим мутагенной активностью, относятся электромагнитные излучения (гамма- и рентгеновы лучи), корпускулярные излучения (быстрые нейтроны, ачастицы). Интенсивность мутационного процесса под воздействием ионизирующей радиации во многом зависит от дозы, вида и времени воздействия мутагенного фактора, от чувствительности биологического вида, физиологического состояния его тканей и возраста. Так, радиационная чувствительность сперматогоиий и сперматоцитов обезьян в 2-2,5 раза выше, чем чувствительность аналогичных клеток мышей. Напротив, радиочувствительность примордиальных фолликулов обезьян много ниже, чем у мышей и крыс. Примордиальиые ооциты человека в культуре тканей оказались в десятки раз более устойчивы к облучению рентгеновыми лучами, чем ооци-ты мышей и крыс. Мутации в соматических клетках встречаются во много раз чаще, чем в зародышевых. При одной и той же дозе мутации хромосом вследствие облучения рентгеновыми лучами в культуре тканей человека наблюдаются в 2 раза чаще, чем под воздействием v-излучения, и в 10 раз чаше, чем под воздействием нейтронов. В общем количество мутаций увеличивается пропорционально дозе облучения, однако во многом зависит от мощности дозы. Например, суммарная доза в 12 Гр, полученная от источника малой мощности при хроническом облучении, вызывает у мышей в 4-8 раз меньше мутаций, чем при остром облучении в той же дозе.

Доза, удваивающая уровень спонтанных мутаций (как наиболее удобная единица измерения для характеристики отношений между дозой и числом мутаций у человека), по заключению Комитета ООН, составляет 0,46 гр для мужчин и 1,25 гр для женщин при остром облучении, а в условиях хронического облучения - 1,38 и 10 гр соответственно.

Из многих химических мутагенов, известных в экспериментальной генетике, определенное значение в клинической тератологии могут иметь применяемые в сельском хозяйстве инсектициды, фунгициды и гербициды, некоторые вещества, применяемые в промышленности (формальдегид, акролеин, эпокснды, бензол, мышьяк и др.), пищевые добавки (цикломаты, ароматические углеводороды, тертразан и др.), противоопухолевые средства (милеран, уретан, сарколизин, эндоксан и др.). Химические мутагены, так же как и ионизирующая радиация, не имеют порога действия. Любое количество химического мутагена, введенного в организм, может оказать мутагенный эффект. Такой эффект, в частности, зависит от вида н индивидуальных особенностей животного (у млекопитающих чувствительность выше, чем у дрозофилы), от стадии развития клеток (например, сперматозоиды и сперматиды значительно менее устойчивы к мутагенному действию трнэтиленамина, чем сперматоциты), от химического строения вещества (алкилируюшие соединения обладают более выраженной мутагенной ак тивностьго, чем антиметаболиты) и от дозы. Удваивающая доза для человека не определена. Хорошо известно повреждение хромосомы соматических клеток человека вирусами эпидемического гепатита, гриппа, краснухи, кори, свинки, ветряной оспы и др. Вместе с тем прямыми доказательствами зависимости хромосомных болезней от перенесенных вирусных заболеваний современная наука не располагает.