УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ

ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ПАТЕНЦИАЛА ТУРКЕСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ

«Утверждаю» Заместитель директора по учебной работе _________Жумабаева К.А. . «______» _________ 2020г

Методическая разработка для студентов

Цикл «Профессиональных дисциплин»

Предмет: Молекулярная биология с основами медицинской генетики.

Тема: Тератогенез. Клеточные механизмы возникновения врожденных пороков развития.

Специальность:0306000-«Фармация»

Квалификация:0306013-«фармацевт»

Курс I группа: Фр -19-1

«Согласованно»

Метадист ____________Жиенбекова Г.К.

«______» _____________________ 2020г.

Кентау 2020г

Поурочный план

Урок: Молекулярная биология с основами медицинской генетики.

1.Тема:Тератогенез.Клеточные механизмы возникновения врожденных пороков развития.

2. Цель урока: Ознакомиться с механизмами и причинами возникновения врожденных пороков развития.

Воспитательные:Привить бережное отношение к здоровью.

Оборудование: Наглядные пособия таблицы, мультимедийная презентация, компъютер, проектор, экран, тесты

Тип урока изучение новой темы с первичным закреплением

Межпредметная связь: ботаника, зоология

III. ХОД УРОК

1.Орг.момент(приветствие, проверка отсутствующих, привлечь внимание студентов на урок):2мин.

2.Проверка домашнего задания:15мин.

3.Объяснение новой темы:40мин.

Тератогенез. Клеточные механизмы возникновения врожденных пороков развития.

Тератология ( от греч. teratos - урод, чудовище) - наука об этиологии, патогенезе и проявлениях врожденных пороков развития. В последние годы тератология привлекает к себе пристальное внимание, о чем свидетельствуют многочисленные международные конгрессы и симпозиумы, собирающие тысячные аудитории врачей и биологов, а также многочисленные публикации по различным вопросам тератологии. Столь значительный интерес к врожденным порокам объясняется двумя факторами.

Показатели популяционной частоты врожденных пороков имеют колебания в широких пределах, иногда достигая 15%. В то же время этот показатель по данным ВОЗ составляет 1,27%. Такие значительные различия зависят от полноты учета врожденных пороков, уровня развития здравоохранения, отсутствия четкого определения, какие именно нарушения развития организма следует относить к врожденным порокам и т. п. Есть все основания считать, что фактическая частота врожденных пороков составляет не менее 7%, поскольку только пороки сердца, дивертикул Меккеля и удвоение мочеточников наблюдаются почти у 4% новорожденных. Однако большая часть пороков ничем не проявляется и обнаруживается случайно или при специальных исследованиях. Следовательно, частота 1-2%, приводимая большинством исследователей, отражает суммарные данные, касающиеся лишь тех пороков, которые сопровождаются выраженными нарушениями функции органов или внешнего вида.

Несмотря на то, что многочисленными исследованиями по эпидемиологии отдельных врожденных пороков показано лишь незначительное увеличение их частоты у детей за последние 30-40 лет, предпосылки для такого увеличения, безусловно, имеются.

1. Возрастает загрязнение окружающей среды веществами, имеющими тератогенное и мутагенное действие.

2. Увеличивается возможность контакта населения с источниками ионизирующего излучения и химическими мутагенами.

3. До настоящего времени во многих странах еще не налажен жесткий контроль на тератогенность новых химически веществ, в том числе применяемых в быту, промышленности и сельском хозяйстве.

4. Увеличивается количество случаев не всегда оправданного сохранения беременностей, протекающих с угрозой выкидыша.

5. Улучшилась хирургическая коррекция врожденных пороков.

Улучшение состояния здоровья больных с тяжелыми врожденными пороками является бесспорным достижением современной медицины, однако частота пороков развития у их детей значительно выше, чем в популяции.

2. Исторические этапы развития тератологии.

Врожденные пороки развития известны с глубокой древности и несомненно грубые изменения формы тела привлекали к себе внимание и в доисторический период. Наскальные рисунки в Австралии, нанесенные много тысячелетий назад, изображают сросшихся близнецов. Известно древнеегипетское (свыше 5 тыс. лет назад) изображение больного с хондродисплазией. В вавилонской клинописи (3800-2000 лет до нашей эры), переведенной и изданной Британским музеем в 1870 году, имеется таблица, в которой определено 62 вида врожденных пороков. Известно, что ряд фараонов XI и XII династий (2400-1780 лет до н. э.) страдали косолапостью.

В древности люди давали фантастические объяснения возникновения пороков, а именно, обвиняли женщину, родившую ребенка с пороками в сожительстве с дьяволом, животными. Очевидно, таким объяснениям способствовали мифы о сфинксах (голова женщины с туловищем льва), кентаврах (получеловек-полулошадь), гарпиях (птица с головой женщины), фавнах (юноша с козлиными ногами).

С другой стороны, отдельные реально существующие пороки действительно имели сходство с тем или иным животным, что могло порождать мифы. Например, при пороке называемом сиреномелией, когда имеет место сращение нижних конечностей, это отдаленно напоминает хвост рыбы, а при врожденном гиперкератозе кожа напоминает чешую рыбы, отсюда и название этого порока - ихтиоз. Эти пороки, также как циклопия и близнецовые пороки типа сиамских близнецов послужили основанием для создания мифов о русалках, циклопах, двуликом Янусе.

В средние века врожденные пороки объясняли сверхестественными силами, совокуплением с животными или во время менструации, а также «материнскими впечатлениями», те есть неожиданными и сильными переживаниями беременной женщины. Несмотря на всю абсурдность этих объяснений, имеются указания, что в Америке и в Дании вплоть до XYII века казнили женщин, родивших детей с врожденными пороками. Однако уже в древности известны и материалистические подходы к трактовке происхождения врожденных пороков. Гиппократ, например, объяснял происхождение некоторых пороков механическими воздействиями (травмы, давление) на матку.

Значительно пополнились знания по тератологии в связи с использованием морфологического метода исследования трупов и плодов. Эти исследования позволили описать многие пороки, определяемые лишь морфологически, и наряду с методами сравнительной анатомии легли в основу теории остановки развития. Эту теорию особенно поддерживал J.Meckel, который считал, что большинство пороков человека есть результат остановки в развитии эмбриогенеза и в определенной мере повторение филогенеза. Многие вопросы этиологии и патогенеза врожденных пороков были разрешены при помощи экспериментального метода. Первые попытки получить в эксперименте на гидрах нарушения развития принадлежат A.Trembley (1744).

Мощным стимулом развития тератологии послужило открытие в 1941 году тератогенного действия вируса коревой краснухи и развившаяся в 1959-61 годах "талидомидная катастрофа", когда после применения беременными талидомида в ряде стран Западной Европы родилось несколько десятков тысяч детей с тяжелыми врожденными пороками. Эти факты заставили мировую общественность по новому оценить данные накопленные экспериментальной тератологией, и пересмотреть взгляды о надежной внутриутробной защите плода человека от воздействия факторов внешней среды.

Широкое применение в тератологии основных положений генетики значительно обогатило знания об этиологии и патогенезе врожденных пороков и резко расширило возможности их профилактики. Особая роль в этом принадлежит открытию в 1959 году хромосомной этиологии ряда давно известных синдромов (Дауна, Клайнфельтера, Шершевского-Тернера).

Номенклатура патологических состояний и терминология.

Врожденным пороком развития называются стойкие морфологические изменения органа или всего организма, выходящие за пределы вариаций их строения и приводящие к расстройствам функций. Они возникают внутриутробно (врожденные) в результате нарушения процессов развития зародыша или (намного реже) после рождения ребенка (пороки развития), как следствие нарушения дальнейшего формирования органов (например, пороки зубов, персистенция артериального протока).

Как синонимы данного термина используются другие термины «врожденные аномалии», «врожденные пороки» и «уродства». Врожденными пороками называются не только анатомические нарушения развития, но и врожденные нарушения обмена веществ. Врожденными аномалиями называются пороки развития, не сопровождающиеся нарушением функции органов (например, деформация ушных раковин). Уродствами называются врожденные пороки развития, которые обезображивают часть или все тело и обнаруживаются при наружном осмотре. Исходя из принципов деонтологии, этим термином лучше не пользоваться, тем более что термин уродство - понятие скорее социальное, чем медицинское. Применяемый в английской литературе термин malformations также понимается как «пороки развития». Термин монстр (франц.), адекватный русскому уродство, в настоящее время в тератологии не используется.

Врожденные пороки проявляются:

в отсутствии части или целого органа (отсутствие одной почки);

в слиянии органа с другими ему одноименными (мышцы);

в появлении сверх количественного органа (мышцы, сосуды, нервы);

в изменении положения органа (яички);

в изменении устройства органа (добавочные доли печени и легкого).

К врожденным порокам относятся следующие нарушения развития:

Аплазия (агенезия) - полное врожденное отсутствие органа или части его. В большинстве случаев оба термина применяются как синонимы, однако чтобы подчеркнуть отсутствие не только органа, но и его зачатка, иногда используют термин «агенезия». Отсутствие отдельных частей органа в ряде случаев обозначается термином, состоящим из греческого слова oligos - малый и названия пораженного органа. Например, олигодактилия - отсутствие пальцев, олигогирия - отсутствие отдельных извилин головного мозга.

Врожденная гипоплазия - недоразвитие органа, проявляющаяся дефицитом относительной массы и размеров органа, превышающим отклонение в две сигмы от средних показателей для данного возраста. Различают простую и диспластическую формы гипоплазии. Простая гипоплазия в отличие от диспластической не сопровождается нарушением структуры органа.

Врожденная гипотрофия - уменьшенная масса тела новорожденного или плода. По отношению к детям более старшего возраста для обозначения уменьшения размеров тела применяется термин «нанизм» (карликовость).

Врожденная гипертрофия (гиперплазия) - увеличение относительной массы (или размеров) органа за счет увеличения количества (гиперплазия) или объема (гипертрофия) клеток.

Макросомия (гигантизм) - увеличение длины тела. Термины макросомия и микросомия нередко используют для соответствующих изменений отдельных органов. В ряде случаев для обозначения увеличения органов и отдельных их частей используют греческий термин pahus - толстый. Например, пахигирия - утолщение извилин головного мозга.

Гетеротопия - наличие клеток, тканей или целых участков органа в другом органе или в тех зонах того же органа, где их быть не должно. Такие смещения клеток и тканей, как правило обнаруживается лишь под микроскопом.

Гетероплазия - нарушение дифференцировки отдельных типов ткани. Например, наличие клеток плоского эпителия пищевода в дивертикуле Меккеля. Гетероплазию необходимо отличать от метаплазии - вторичного изменения дифференцированных тканей, связанного обычно с воспалением.

Эктопия - смещение органа, то есть расположение его в необычном месте. Например, расположение почки в тазу, расположение сердца вне грудной клетки.

Удвоение - а также увеличение в числе того или иного органа или части его (удвоение матки, двойная дуга аорты) - название некоторых пороков, определяющих наличие дополнительных органов, начинается с приставки "поли-" (от греч. Poli - много), полигирия, полидактилия.

Атрезия - полное отсутствие канала или естественного отверстия.

Стеноз - сужение канала или естественного отверстия.

Неразделение (слияние) - органов или двух симметрично или ассиметрично развитых однояйцевых близнецов. Неразделившиеся двойни называют пагами, добавляя латинский термин, обозначающий место соединения. Например, близнецы соединенные в области грудной клетки называются торакопагами, в области черепа - краниопагами. Название пороков, определяющих неразделение конечностей или их частей, начинается с греческой приставки "sin-", "sim-" (вместе) - синдактилия (неразделение пальцев), симподия (неразделение нижних конечностей).

Персистирование - сохранение эмбриональных структур, в норме исчезающих к определенному периоду развития (очаги метанефрогенной бластомы в почках новорожденного, артериальный проток или овальное окно у ребенка в возрасте старше 3 мес). Одной из форм персистирования является дизрафия (арафия) - незаращение эмбриональной щели (расщелины губы, неба, позвоночника, уретры).

Врожденные пороки могут проявляться и другими изменениями органов: нарушение лобуляции - увеличение (уменьшение) количества долей органа, врожденные ложные водянки (гидроцефалия, гидронефроз), инверсия - обратное (зеркальное) расположение органов.

4. Классификация врожденных пороков развития.

Врожденные пороки развития чрезвычайно многообразны, количество их исчисляется тысячами. По этиологическому принципу различают три группы пороков:

Наследственные, экзогенные и мультифакторные.

1. К наследственным относят пороки, возникшие в результате мутаций, то есть стойких изменений в наследственном материале половых клеток (гаметические мутации), либо в оплодотворенной яйцеклетке (зиготе) - (зиготические мутации). В зависимости от того, на каком уровне произошла мутация, наследственно обусловленные пороки подразделяются на генные и хромосомные.

2. К экзогенным относятся пороки, обусловленные воздействием повреждающих тератогенных факторов. Поскольку пороки развития, вызванные тератогеннами, могут копировать генетически детерминированные пороки развития, их нередко называют фенокопиями. В условиях эксперимента фенокопии известны широко: практически любой наследственно обусловленный порок можно получить воздействием тератогенных, то есть средовых факторов.

3. Пороками мультифакториальной этиологии называются те, которые произошли от совместного воздействия генетических и экзогенных факторов, причем ни один из них отдельно не является причиной порока.

В зависимости от объекта воздействия патогенных факторов врожденные пороки делятся на: гаметопатии, бластопатии, эмбриопатии и фетопатии.

1. Гаметопатиями называются повреждения половых клеток (гамет), которые сопровождаются нарушениями наследственных структур.

2. Бластопатиями называются поражения бластоцисты, то есть зародыша первых 15 дней после оплодотворения до момента завершения процесса его дробления. Следствиями бластопатии являются двойниковые пороки, циклопия, сиреномелия.

3. Эмбриопатиями называются врожденные пороки, возникшие в результате повреждения эмбриона в срок от 16-го дня до конца 10-й недели внутриутробного развития. К этой группе пороков относят талидомидные, диабетические и рубеолярные эмбриопатии.

4. Фетопатиями (от лат. fetus - плод) называют врожденные пороки, возникшие в период от 11-й недели внутриутробного развития до окончания родов. К ним относят персистирование эмбриональных структур, сохранение первоначального расположения органа, пренатальную гипоплазию органов, а также пороки, связанные с эндокринными болезнями, алкоголизмом матери.

В зависимости от последовательности возникновения различают первичные и вторичные врожденные пороки. Первичные пороки непосредственно обусловлены воздействием повреждающего агента. Вторичные пороки являются осложнением первичных и всегда патогенетически с ними связаны, то есть, являются «пороками пороков». По распространенности в организме первичные врожденные пороки подразделяются на:

а) изолированные (одиночные, локальные), локализованные в одном органе;

б) системные - врожденные пороки в пределах одной системы органов;

в) множественные - локализованные в органах двух и более систем.

Анатомо-физиологический принцип положен в основу классификации врожденных пороков ВОЗ. В Международной классификации болезней врожденные пороки развития (врожденные аномалии) представлены классом болезней, в котором выделены:

1. Пороки центральной нервной системы и органов чувств.

2. Пороки лица и шеи.

3. Пороки сердечно сосудистой системы.

4. Пороки дыхательной системы.

5. Пороки органов пищеварения.

6. Пороки костно-мышечной системы.

7. Пороки мочевой системы.

8. Пороки половых органов.

9. Пороки эндокринных желез.

10. Пороки кожи и ее придатков.

11. Прочие пороки.

12. Хромосомные болезни.

13. Генные синдромы.

14. Синдромы, обусловленные эмбриопатиями.

15. Синдромы не установленной этиологии.

16. Не уточненные комплексы множественных пороков.

IV.Дополнение новой темы:5мин.

Этиология врожденных пороков развития.

1. Изменения наследственных структур.

2. Эндокринные заболевания и метаболические дефекты.

3. Возраст родителей.

4. Физические факторы.

5. Химические факторы.

6. Биологические факторы.

1. Изменения наследственных структур.

Врожденные пороки могут быть следствием мутаций, результатом воздействия тератогенных факторов, либо следствием их сочетания. Под мутацией понимают стойкие изменения в генетическом аппарате (унаследованные или спорадические), под тератогенным фактором - любую вредность, которая действуя в период беременности, приводит к развитию врожденных пороков, не вызывая при этом стойких нарушений генетического аппарата. Все причины возникновения врожденных пороков можно разделить на внутренние (эндогенные) и внешние (экзогенные). К эндогенным можно отнести мутации, эндокринные заболевания матери, возраст родителей; к экзогенным - физические, химические и биологические факторы внешней среды.

Большинство исследователей считает, что мутации являются одной из наиболее частых причин врожденных пороков. Мутации происходят на трех уровнях организации наследственных структур: генном, хромосомном и геномном.

1. Генные мутации связаны с изменением структуры отдельных генов. Они возникают за счет замены отдельных нуклеотидов в цепи ДНК на другие, выпадения или вставки отдельных нуклеотидов, их групп или генов.

2. Хромосомные мутации включают все виды изменений структуры хромосом, различимые при помощи светового микроскопа:

а) транслокация - это обмен сегментами между хромосомами;

б) делеция - поломки хромосом с утратой хромосомного материала; частой формой делеции является кольцевидная хромосома, которая образуется в результате поломки в обоих полюсах хромосомы с последующим замыканием оставшейся структуры в кольцо;

в) дупликация - это удвоение остатка хромосомы;

г) инверсия - результат двух поломок в одной хромосоме с последующим поворотом на 180°;

3. Геномные мутации - изменение количества хромосом, чаще всего бывает трисомия (увеличение хромосомного набора на одну) или моносомия (отсутствие одной из хромосом).

Удельный вес хромосомных и геномных мутаций в патологии человека довольно велик. Считается, что не менее трети всех двухнедельных зародышей имеет такие нарушения, большая часть из них погибает внутриутробно в первом триместре беременности. Общее количество живых новорожденных с хромосомным дисбалансом составляет примерно 0,34%. Среди умерших детей в перинатальном периоде частота хромосомных болезней составляет 1:200.

Мутации у человека, как и у всех других организмов, возникают постоянно в процессе выполнения обычных физиологических функций (спонтанный, или естественный мутагенез), а также в результате дополнительных воздействий на наследственные структуры физических, химических и биологических факторов (индуцированный мутагенез). Спонтанные мутации обусловлены биохимическими изменениями в клетке, воздействием естественного радиоактивного фона или ошибками репликации. Частота только генных мутаций у человека составляет 1-2:100000 половых клеток, или 1-10 мутаций на поколение.

Индуцированные мутации могут быть получены воздействием ионизирующей радиации, многими химическими веществами, вирусами. К ионизирующим агентам, обладающим мутагенной активностью, относятся электромагнитные излучения (гамма- и рентгеновские лучи), корпускулярные излучения (быстрые нейтроны, альфа-частицы). 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 мужских половых клеток - сперматозоидов у обезьян в 2-2,5 раза выше, чем чувствительность аналогичных клеток у мышей. Напротив, радиочувствительность женских половых клеток, яйцеклеток обезьян много ниже, чем у мышей и крыс. Яйцеклетки человека в культуре ткани в десятки раз более устойчивы к облучению рентгеновскими лучами, чем аналогичные клетки у мышей и крыс.

Мутации в соматических клетках встречаются во много раз чаще, чем в половых. При одной и той же дозе мутации хромосом вследствие облучения рентгеновскими лучами в культуре тканей человека наблюдаются в 2 раза чаще, чем под воздействием гамма-излучения, и в 10 раз, чем под воздействием нейтронов. В общем, количество мутаций увеличивается прямо пропорционально дозе облучения, однако во многом зависит от мощности дозы. Например, суммарная доза в 12 грей, 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 грей для мужчин и 1,25 грей для женщин при остром облучении, а в условиях хронического облучения - 0,38 и 10 грей соответственно.

Из многих химических мутагенов, известных в экспериментальной генетике, определенное значение могут иметь применяемые в сельском хозяйстве инсектициды, фунгициды, гербициды и некоторые вещества, используемые в промышленности (формальдегид, акролеин, эпоксиды, бензол, мышьяк и другие), пищевые добавки (цикломаты, ароматические углеводороды, тетразан и другие), противоопухолевые препараты (милеран, уретан, сарколизин, ТиоТЭФ, эндоксан). Химические мутагены, так же как и ионизирующая радиация, не имеют порога действия. Любое количество химического мутагена, введенного в организм, может вызвать мутагенный эффект. Такой эффект зависит от вида и индивидуальных особенностей животного, от стадии развития клеток, от химического строения вещества и от дозы. Удваивающая доза для человека не определена.

Хорошо известно повреждение хромосом соматических клеток человека вирусами гепатита В, ветряной оспы и другими. Вместе с тем, прямых доказательств зависимости хромосомных болезней от перенесенных вирусных болезней в современной науке нет.

V.Закрепление новой темы:10 мин.

VI.Список литературы:2мин

1 .Биология ЯрыгинаВ.Н.

2.Медицинская биология и генетика Козденова Р.А.

VII.Задание на дом:3 мин.

YIII. Оценка знаний.3мин.

Преподователь:______________________ Билялова Г.А.