Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Токсичность, связанная с развитием - это любое структурное или функциональное изменение, обратимое или необратимое, которое препятствует гомеостазу , нормальному росту , дифференциации , развитию или поведению и вызвано воздействием окружающей среды (включая наркотики , факторы образа жизни, такие как алкоголь , диета и токсичные химические вещества в окружающей среде). или физические факторы). Это исследование неблагоприятных воздействий на развитие организма в результате воздействия токсичных веществ до зачатия (любого из родителей), во время пренатального развития или постнатально до полового созревания. [1]Вещество, которое вызывает токсичность для развития от эмбриональной стадии до рождения, называется тератогенами . Эффект отравляющих веществ зависит от типа вещества, дозы, продолжительности и времени воздействия.

Первые несколько недель эмбриогенеза у человека . Начиная с оплодотворенной яйцеклетки и заканчивая закрытием нервной трубки. Эмбриогенез - наиболее ответственный момент для действия любых тератогенных веществ, приводящих к врожденным дефектам.

Некоторые патогены также включены, поскольку известно, что выделяемые ими токсины оказывают неблагоприятное воздействие на развитие организма при инфицировании матери или плода. Токсикология развития - это наука, изучающая неблагоприятные исходы развития. Этот термин широко заменил ранний термин для изучения преимущественно структурных врожденных аномалий , тератологии , чтобы включить более широкий спектр врожденных нарушений . Типичными факторами, вызывающими токсичность для развития, являются радиация , инфекции (например, краснуха ), материнский метаболический дисбаланс (например, алкоголизм , диабет , фолиевая кислота.дефицит), лекарственные препараты (например, противоопухолевые препараты , тетрациклины , многие гормоны , талидомид ) и химические вещества окружающей среды (например, ртуть , свинец , диоксины , ПБДЭ , ГБЦД , табачный дым ). Воздействие в первом триместре считается наиболее потенциально токсичным для развития.

После оплодотворения токсичные вещества из окружающей среды могут пройти через мать к развивающемуся эмбриону или плоду через плацентарный барьер. Плод подвергается наибольшему риску в течение первых 14-60 дней беременности, когда формируются основные органы. Однако, в зависимости от типа токсического вещества и количества воздействия, плод может подвергнуться воздействию токсического вещества в любое время во время беременности. Например, воздействие определенного токсического вещества на одном этапе беременности может привести к повреждению органов, а на другом этапе беременности может вызвать смерть плода и выкидыш. Существует ряд химических веществ, биологических агентов (таких как бактерии и вирусы) и физических агентов (таких как радиация), используемых на различных рабочих местах, которые, как известно, вызывают нарушения развития. [2]Расстройства развития могут включать широкий спектр физических отклонений, таких как деформации костей или органов, или проблемы с поведением и обучением, такие как умственная отсталость. [3] Воздействие некоторых химических веществ во время беременности может привести к развитию рака в более позднем возрасте ребенка и называется канцерогенами, передаваемыми из поколения в поколение. Воздействие токсичных веществ во втором и третьем триместре беременности может привести к замедлению роста плода и снижению веса при рождении.

История [ править ]

Исследователи смогли установить токсичность, связанную с аномальным развитием, с новым прорывом в биологии развития . Признание токсического воздействия различных молекул на развитие - это недавняя разработка.

Терато в переводе с греческого означает чудовище. До 18 века была принята теория преформизма, согласно которой аномальный рост считался деформацией. В 19 веке произошла эволюция описательной эмбриологии, где аномалии теперь рассматривались как пороки развития или ошибки в процессе развития, что привело к появлению концепции тератогенеза. К 20-му веку была утверждена концепция эпигенеза, взаимодействия между генетической программой и окружающей средой, и во второй половине 20-го века исследователи получили доказательства того, что факторы окружающей среды могут вызывать пороки развития и даже трансгенерационные эффекты. [4]

Облучение матери и врожденные пороки развития [ править ]

Один из первых врожденных пороков развития человека, вызванных воздействием окружающей среды, был признан в результате облучения матери. Хиросима ('53) и Нагасаки ('55) впервые установили этот факт на основании записей о рождении детей, имевших место до 31 мая 1946 года, но после атомной бомбардировки (6 августа 1945 года в Хиросиме; 9 августа , 1945 в Нагасаки). Увеличение частоты микроцефалии на 20% наблюдалось у детей, подвергшихся внутриутробному облучению в течение первого триместра беременности (Miller 1956, 1968). Чувствительность к этим излучениям была преимущественно высокой в ​​течение 7-15 недель беременности .

В ходе этого исследования были отмечены два важных момента:

  1. Тяжесть и частота наблюдаемых врожденных аномалий возрастали с дозой облучения, которая зависела от близости к источнику или взрыву.
  2. Установлено, что бывают критические периоды беременности, когда эти воздействия оказывают максимальное влияние на развитие плода.
Катаракта в глазах ребенка из-за синдрома врожденной краснухи (СВК).

Синдром врожденной краснухи (СВК) [ править ]

Основная статья: Синдром врожденной краснухи

Краснуха была первой признанной эпидемией пороков развития человека. После широкомасштабной эпидемии краснухи в 1940 году австралийский офтальмолог Норман Грегг сообщил в 1941 году о возникновении врожденной катаракты у 78 младенцев, родившихся после заражения краснухой у матери на ранних сроках беременности. Это указывало на то, что вирус должен был преодолеть плацентарный барьер, чтобы достичь плода и вызвать пороки развития. Время воздействия вируса также оказало непосредственное влияние на частоту врожденных пороков развития, при этом воздействие на 4, 5-8 и 9-12 неделях беременности вызвало 61%, 26% и 8% врожденных пороков развития. Это было первое опубликованное признание синдрома врожденной краснухи (СВК). У потомства были врожденные пороки зрения, сердца и уха, а также умственная отсталость. [5]

Трагедия с талидомидом (1950) [ править ]

Основная статья: талидомид

Талидомид широко использовался для лечения тошноты у беременных женщин в конце 1950-х - начале 1960-х годов, пока в 1960-х годах не стало очевидно, что он приводит к серьезным врожденным дефектам. Плод, который подвергался воздействию талидомида в утробе матери, имел порок развития конечности, из-за которого конечность не развивалась или выглядела как культя. Другие эффекты, также наблюдаемые при воздействии талидомида, включали деформацию глаз и сердца, деформацию пищеварительных и мочевыводящих путей, слепоту и глухоту. [6] Трагедия с талидомидом стала поворотным моментом в тестировании на токсичность, поскольку она побудила США и международные регулирующие органы разработать протокол систематических тестов на токсичность. Эффекты талидомида привели к важным открытиям в биохимических путях развития конечностей. [7]

Тестирование и оценка рисков [ править ]

Тестирование на токсикант развития проводится на разных этапах:

  • Оплодотворение до имплантации - оплодотворение с последующим увеличением количества клеток, расщепление и кавитация с образованием бластоцисты, которая имплантируется. Воздействие токсичных веществ на этой стадии обычно предотвращает имплантацию и приводит к смерти. например ДДТ, никотин
  • Имплантация в гаструляцию - формируются три зародышевых листка, и клетки начинают мигрировать, чтобы инициировать органогенез. Это наиболее чувствительный этап к алкогольной интоксикации.
  • Органогенез - это формирование конечностей, органов, нервной системы, мочевыделительной и половой систем в процессе дифференцировки, миграции и взаимодействия клеток с 3-й по 8-ю неделю беременности человека. например, DES
  • Морфогенез - включает стадии роста и физиологического созревания с 8 недели до рождения. Тератогенные эффекты приводят к деформации, а не к порокам развития плода.
  • Постнатальный период до полового созревания - Воздействие токсичных веществ в окружающей среде.

Из-за сложности развития эмбриона и плода, включая взаимодействие матери и плода во время беременности, важно понять механизм токсичности и протестировать токсический эффект более чем на двух видах животных, прежде чем подтверждать, что вещество является токсичным для развития. Эмбрионы имеют разные критические периоды для формирования органов с 15 по 60 день, и, следовательно, подверженность токсическому повреждению напрямую связана с периодом развития.

Эффекты токсичности [ править ]

Токсичность для развития - это изменения процессов развития (органогенез, морфогенез), а не функциональные изменения уже развитых органов. Эффект отравляющих веществ зависит от дозы, порога и продолжительности. Последствия токсичности:

  1. Незначительные структурные деформации - например, противосудорожные препараты, варфарин, производные ретиноевой кислоты.
  2. Основные структурные деформации - например, ДЭС (диэтилстильбестрол), курение сигарет.
  3. Задержка роста - например, алкоголь, полихлорированные дифенилы
  4. Функциональные изменения - например, производные ретиноевой кислоты, полихлорированные бифенилы, фенобарбитол, свинец
  5. Смерть - например, краснуха, ингибиторы АПФ

Влияние на нейруляцию [ править ]

Невруляция - один из важнейших этапов развития позвоночных. Это процесс формирования плоской нервной пластинки, которая затем сворачивается, образуя полую нервную трубку. [8] Он считается одной из основных мишеней токсичности, связанной с развитием, а дефекты нейруляции являются частым следствием воздействия токсичных веществ и приводят к значительной части человеческих дефектов. [9]

Характеристики лица, позволяющие предположить диагноз ФАС.

Фетальный алкогольный синдром (ФАС) [ править ]

Основная статья: Расстройство алкогольного спектра плода

Расстройства алкогольного спектра плода (ФАСН) - это термин, обозначающий набор состояний, которые могут возникнуть у человека, мать которого употребляла алкоголь во время беременности. Эти эффекты могут включать физические и когнитивные проблемы. Пациенты с ФАСН обычно имеют комбинацию этих проблем. [10] Степень эффекта зависит от частоты воздействия, дозы и скорости выведения этанола из околоплодных вод. ФАС нарушает нормальное развитие плода, что может привести к задержке, пропуску или незрелому развитию определенных стадий развития. [11]Поскольку выведение алкоголя у плода происходит медленнее, чем у взрослого, и тот факт, что у них нет развитой печени для метаболизма алкоголя, уровни алкоголя, как правило, остаются высокими и остаются в плоде дольше. Врожденные дефекты, связанные с пренатальным воздействием алкоголя, могут возникнуть в первые три-восемь недель беременности, прежде чем женщина даже узнает о своей беременности. [12]

Диэтилстильбестрол (DES) Шейка матки - петушиный гребень, воротник и псевдополип шейки матки. Петушиный гребешок (капюшоны) - это заметно увеличенные складки стромы и эпителия шейки матки. Низкие, широкие складки - воротники (каймы). Псевдополия - это та часть шейки матки, которая расположена медиальнее сужающейся полосы (борозды) и при поверхностном осмотре выглядит как полип.

DES (диэтилстильбестрол) [ править ]

Основная статья: Диэтилстильбестрол

DES (диэтилстильбестрол) - препарат, имитирующий эстроген., женский гормон. С 1938 по 1971 год врачи прописывали этот препарат для помощи некоторым беременным женщинам, у которых были выкидыши или преждевременные роды, исходя из теории, что выкидыш и преждевременные роды произошли из-за того, что некоторые беременные женщины не вырабатывали достаточно эстрогена естественным путем для поддержания беременности в течение всего срока. По оценкам, 5-10 миллионов беременных женщин и детей, родившихся в этот период, подверглись воздействию DES. В настоящее время известно, что DES увеличивает риск рака груди и вызывает ряд неблагоприятных исходов, связанных с рождением, у потомства женского пола, таких как самопроизвольный аборт, потеря беременности во втором триместре, преждевременные роды, мертворождение, неонатальная смерть, суб / бесплодие и рак. репродуктивных тканей. DES - важный токсикант, связанный с развитием, который связывает эмбриональную основу болезни у взрослых. [13]

Метилртуть [ править ]

Основная статья: метилртуть

Метилртуть и неорганическая ртуть выделяются с грудным молоком человека, и младенцы особенно чувствительны к токсичности из-за этого соединения. [14] Плод и младенец особенно уязвимы для воздействия ртути с особым интересом к развитию ЦНС, поскольку она может легко пересечь плацентарный барьер, накапливаться внутри плаценты и плода, поскольку плод не может выводить ртуть и оказывать негативное влияние на плод, даже если у матери нет симптомов. [15] Ртуть вызывает повреждение нервной системы в результате внутриутробного или раннего постнатального воздействия и, скорее всего, будет необратимым. [16]

Хлорпирифос [ править ]

Основная статья: Хлорпирифос

Это фосфорорганический инсектицид, который действует на нервную систему насекомых, ингибируя ацетилхолинэстеразу, но умеренно токсичен для человека. Но известно, что эффекты развития проявляются у плодов и детей даже в очень малых дозах. Было показано , что вызывает патологические рефлексы у новорожденных, хуже психическое развитие в 2 -х и 3 - летних, хуже словесный IQ в 3 +1 / 2 и 5 лет и распространяющееся расстройство развития в 2, 3 и 3 1 / 2- летние. [17]

Экологические эндокринные разрушители [ править ]

Эндокринные разрушители - это молекулы, которые изменяют структуру или функцию эндокринной системы, такие как ДДТ, BPA и т. Д. Пренатальное воздействие BPA связано с агрессией и изменениями нейроповедения. [18]

Эпигенетика [ править ]

Основная статья: Эпигенетика

Известно, что большинство токсичных веществ поражает лишь небольшую часть населения, подвергшегося воздействию. Это связано с различиями в генетическом составе организмов, которые влияют на метаболизм токсичных веществ и их выведение из организма. Влияние токсических веществ на развитие зависит от генетической структуры матери и плода. [19]

Основные токсиканты развития [ править ]

Некоторые из известных токсических веществ, связанных с развитием, можно разделить на следующие категории:

Репродуктивные токсины:

  • Аминоптерин
  • Метотрексат
  • Андроген
  • Ингибитор АПФ
  • Противотуберкулезный препарат
  • Кофеин
  • Кокаин
  • Кумарин
  • Диэтилстильбестрол
  • Этиловый спирт
  • Инсулиновая шоковая терапия
  • Изотретиноин
  • Стрептомицин
  • Талидомид
  • Триметоприм
  • Витамин А
  • Витамин Д
  • Варфарин

Противосудорожные средства:

  • Дифенилгидантоин
  • Триметадион
  • Paramethadione
  • Вальпроевая кислота
  • Карбамазепин

Химические вещества:

  • Вести
  • Бензин
  • Метилртуть
  • Полихлорированный бифенил
  • Токсичность толуола

Биологические агенты

  • Цитомегаловирус
  • Краснуха
  • Вирус простого герпеса
  • ВИЧ
  • Сифилис
  • Токсоплазмоз
  • Вирус ветряной оспы
  • Вирус венесуэльского конского энцефалита

Стиль жизни:

  • Курение табака
  • Алкоголизм

Материнский метаболический дисбаланс

  • Кретинизм
  • Сахарный диабет
  • Дефицит фолиевой кислоты
  • Гипертермия
  • Фенилкетонурия
  • Ревматическое расстройство

Ссылки [ править ]

  1. ^ Клаассен, Кертис; III, Джон Б. Уоткинс (26.06.2003). Основы токсикологии Casarett & Doull . McGraw-Hill Companies, Incorporated. ISBN 9780071389143.
  2. ^ Шэрон LBS, Дроздовский. «Опасности для воспроизводства и развития на рабочем месте: ресурс для рабочих, работодателей, поставщиков медицинских услуг и персонала по охране труда» (PDF) . Оценка безопасности и здоровья и исследования в целях профилактики (SHARP) Департамент труда и промышленности штата Вашингтон . Проверено 14 апреля 2016 года .
  3. ^ Julvez, Хорди; Гранжан, Филипп (2009-10-01). «Риски отравления нервной системой из-за профессионального воздействия промышленных химикатов во время беременности» . Промышленное здоровье . 47 (5): 459–468. DOI : 10.2486 / indhealth.47.459 . ISSN 1880-8026 . PMID 19834254 .  
  4. ^ Сандер, Клаус (1997). Ориентиры в биологии развития 1883–1924 - Спрингер . DOI : 10.1007 / 978-3-642-60492-8 . ISBN 978-3-642-64428-3. S2CID  11288064 .
  5. ^ "Pinkbook | Краснуха | Эпидемиология болезней, предупреждаемых с помощью вакцин | CDC" . www.cdc.gov . Проверено 13 апреля 2016 .
  6. ^ "JSONpedia - Талидомид" . jsonpedia.org . Проверено 14 апреля 2016 .
  7. ^ Ким, Джеймс Х .; Шиалли, Энтони Р. (01.07.2011). «Талидомид: трагедия врожденных дефектов и эффективное лечение болезней» . Токсикологические науки . 122 (1): 1–6. DOI : 10.1093 / toxsci / kfr088 . ISSN 1096-0929 . PMID 21507989 .  
  8. ^ Гилберт, Скотт (2014). Биология развития . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc.
  9. ^ CaroleAKimmel (1994-06-30). Токсикология развития . CRC Press. ISBN 9780781701372.
  10. ^ "Расстройства алкогольного спектра плода: MedlinePlus" . www.nlm.nih.gov . Проверено 14 апреля 2016 .
  11. ^ Б., МакКрайт (1997). Распознавание и ведение детей с алкогольным синдромом плода / последствиями алкогольного опьянения плода: Руководство .
  12. ^ "Главная | FASD | NCBDDD | CDC" . www.cdc.gov . Проверено 13 апреля 2016 .
  13. ^ Рид, Кейси Э .; Фентон, Сюзанна Э. (01.06.2013). «Воздействие диэтилстильбэстрола на этапах чувствительной жизни: наследие наследственных последствий для здоровья» . Исследование врожденных дефектов. Часть C: «Эмбрион сегодня: обзоры» . 99 (2): 134–46. DOI : 10.1002 / bdrc.21035 . ISSN 1542-975X . PMC 3817964 . PMID 23897597 .   
  14. ^ Ян, J .; Цзян, З .; Wang, Y .; Куреши, ИА; Ву, XD (1 апреля 1997 г.). «Перенос металлической ртути через плаценту и молоко от матери к плоду». Летопись клинической и лабораторной науки . 27 (2): 135–141. ISSN 0091-7370 . PMID 9098513 .  
  15. ^ Харада, М. (1995-01-01). «Болезнь Минамата: отравление метилртутью в Японии, вызванное загрязнением окружающей среды». Критические обзоры в токсикологии . 25 (1): 1–24. DOI : 10.3109 / 10408449509089885 . ISSN 1040-8444 . PMID 7734058 .  
  16. ^ Райс, D .; Бароне, С. (01.06.2000). «Критические периоды уязвимости для развивающейся нервной системы: данные на моделях людей и животных» . Перспективы гигиены окружающей среды . 108 Дополнение 3: 511–533. DOI : 10.2307 / 3454543 . ISSN 0091-6765 . JSTOR 3454543 . PMC 1637807 . PMID 10852851 .    
  17. ^ «Архивы EPA» . archive.epa.gov . Проверено 14 апреля 2016 .
  18. ^ Браун, Джо М .; Йолтон, Кимберли; Дитрих, Ким Н .; Хорнунг, Ричард; Е, Сяоюнь; Calafat, Antonia M .; Ланфер, Брюс П. (2009-12-01). "Пренатальное воздействие бисфенола А и поведение в раннем детстве" . Перспективы гигиены окружающей среды . 117 (12): 1945–1952. DOI : 10.1289 / ehp.0900979 . ISSN 0091-6765 . PMC 2799471 . PMID 20049216 .   
  19. ^ Уотсон, Ребекка Э .; Гудман, Джей И. (2002-05-01). «Эпигенетика и метилирование ДНК достигли совершеннолетия в токсикологии» . Токсикологические науки . 67 (1): 11–16. DOI : 10.1093 / toxsci / 67.1.11 . ISSN 1096-6080 . PMID 11961211 .  

Источники [ править ]

  • Дж. М. Роджерс; Р. Дж. Кавлок (2001). «Возрастная токсикология». В CD Клаассен (ред.). Casarett & Doull's Toxicology (6-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. стр.  351 -386. ISBN 978-0-07-134721-1.