Maria M. Sąsiadek, Agnieszka Stembalska-Kozłowska, Ryszard Ślęzak

Zakład Genetyki Katedra Patofizjologii AM, Wrocław

Problemy teratogenezy w genetyce klinicznej

Prof. dr hab. Maria Małgorzata Sąsiadek

Zakład Genetyki AM, ul. Marcinkowskiego 1,

50-368 Wrocław

e-mail [e-mail]

Słowa kluczowe: teratogeneza, wady wrodzone, mutageneza, kancerogeneza.

Streszczenie:

Wszystkie organizmy żywe są w sposób ciągły i nieunikniony narażone na działanie czynników mutagennych. Konsekwencje biologiczne mutacji możemy analizować w odniesieniu do pojedynczej komórki lub w odniesieniu do całego organizmu. Komórki z uszkodzeniem DNA mogą wejść w cykl podziałowy, co prowadzi do powstania linii komórek, zawierających mutację. Niekiedy jednak mutacja może spowodować zahamowanie cyklu komórkowego lub śmierć komórki. W odniesieniu do całego organizmu biologiczne skutki działania czynników mutagennych zależą od typu komórek, które zostały uszkodzone (komórki płciowe lub somatyczne) i mogą się wyrażać indukcją procesów: mutagenezy (mutacje komórek rozrodczych), kancerogenezy (transformacja nowotworowa) i teratogenezy (indukcja wad wrodzonych). Tematem niniejszego artykułu jest proces teratogenezy. Procesy mutagenezy i kancerogenezy zostaną przedstawione w bardzo skróconej formie.

Wstęp

Wszystkie organizmy żywe są w sposób ciągły i nieunikniony narażone na działanie czynników mutagennych - zarówno endogennych (produkowanych w organizmie w toku procesów metabolicznych, np. wolne rodniki, tlenki azotu), jak i egzogennych (pochodzenia środowiskowego, biologiczne np. wirusy, chemiczne np. benzen, fizyczne np. promieniowanie jonizujące). Czynniki mutagenne indukują zmiany w genomie, które można obserwować na wszystkich poziomach jego organizacji: chromosomów, genów i nukleotydów [1]. Teoretyczna częstość samoistnych mutacji wynosi dla jednej generacji komórek około 10^-7 mutacji na gen. Istnieją mutageny, które zwiększają poziom mutacji ponad 1000-krotnie [2].

Większość uszkodzeń DNA zostaje usunięta za pomocą systemów reparacyjnych komórek. Jeśli uszkodzenie DNA nie zostanie usunięte, zmiana genetyczna może zostać utrwalona w postaci mutacji.

Konsekwencje biologiczne mutacji możemy analizować w odniesieniu do pojedynczej komórki lub w odniesieniu do całego organizmu.

Komórki z uszkodzeniem DNA mogą wejść w cykl podziałowy, co prowadzi do powstania linii komórek, zawierających mutację. Niekiedy mutacja może spowodować zahamowanie cyklu komórkowego. Powstanie wtedy tak zwana „komórka drzemiąca”, która ponownie może wejść w podziały po zadziałaniu kolejnych czynników mutagennych (promotorów np. pobudzających proliferację komórek). Zmiana informacji genetycznej może również doprowadzić do tak znacznego zaburzenia podstawowych funkcji życiowych komórki, że będzie przyczyną jej śmierci [3].

W odniesieniu do całego organizmu biologiczne skutki działania czynników mutagennych mogą się wyrażać indukcją procesów: mutagenezy (mutacje komórek rozrodczych), kancerogenezy (transformacja nowotworowa) i teratogenezy (indukcja wad wrodzonych). Skutki biologiczne zależą od typu komórek, które zostały uszkodzone (komórki płciowe lub somatyczne). Jeśli mutacja wystąpi w komórkach płciowych, to może spowodować tak znaczne zaburzenia procesów komórkowych, że doprowadzi do obniżenia płodności osoby narażonej. Jeśli natomiast komórka z mutacją weźmie udział w procesie zapłodnienia, to mutację będą zawierały wszystkie komórki płodu (w tym również komórki rozrodcze). Może to doprowadzić do poronienia lub też urodzenia dziecka z aberracjami chromosomowymi, zespołem uwarunkowanym mutacją pojedynczego genu, lub z chorobą nowotworową. W ten sposób nowa mutacja może stać się zmianą dziedziczną, przekazywaną z pokolenia na pokolenie [3].

Jeśli mutacja powstanie w komórkach somatycznych, konsekwencje kliniczne zależeć będą od stadium rozwojowego organizmu (okres prenatalny - przed, w trakcie, czy też po organogenezie, okres postnatalny) [4, 5]. Jeśli czynniki mutagenne będą działały na komórki rozwijającego się płodu, mogą indukować wady wrodzone (wpływ teratogenny) [6] lub też mogą indukować transformację nowotworową (wpływ rakotwórczy) [7, 8, 9]. Mutacje komórek somatycznych w życiu pozapłodowym mogą stanowić ważne ogniwo w kaskadzie zmian genetycznych, odpowiedzialnych za proces transformacji nowotworowej. Jeśli mutacji ulegnie komórka somatyczna, nawet w okresie życia płodowego, to zmiana będzie powtarzała się jedynie w linii komórek wywodzących się z nieprawidłowej komórki i nie będzie zmianą dziedziczną [3].

Ponieważ tematem niniejszego artykułu jest teratogeneza, procesy mutagenezy i kancerogenezy zostaną przedstawione w bardzo skróconej formie.

Mutacje komórek rozrodczych - mutageneza

Precyzyjne określenie, jakie mogą być konsekwencje biologiczne mutacji indukowanych w komórkach rozrodczych ma niezwykle istotne znaczenie, zarówno ze względu na konieczność określenia ryzyka zaburzeń zdrowotnych u potomstwa osób narażonych, jak i konieczności określenia perspektywicznego ryzyka dla populacji. Mutacje komórek rozrodczych teoretycznie mogą prowadzić do wystąpienia dziedzicznych wad wrodzonych lub/i nowotworów. Jednak jednoznaczna ocena wpływu związków mutagennych na częstość występowania mutacji dziedzicznych jest trudna. Mutacje dziedziczne występują rzadko. Trudno jest też oddzielić zaburzenia występujące na skutek działania czynników mutagennych od zaburzeń wynikających z mutacji spontanicznych, szczególnie w odniesieniu do chorób uwarunkowanych recesywnie [1,10]. W ostatnich latach pojawiły się publikacje, w których zastosowano analizę sekwencji minisatelitarnych, do oceny indukowanych mutacji dziedzicznych. Wyniki tych badań są jednak niejednoznaczne. May i wsp., w plemnikach 3 pacjentów, leczonych radioterapią z powodu nasieniaka, nie stwierdzili podwyższonej liczby mutacji [11].Tymczasem Dubrowa i wsp. wykazali, że u osób zamieszkujących okolice Semipałatyńska, gdzie w latach 1963-1989 zostało zdetonowanych 470 bomb jądrowych, poziom dziedzicznych mutacji był znacznie wyższy, niż w populacji kontrolnej [12]. Nie obserwowano natomiast wyższej częstości występowania chorób dziedzicznych w populacjach narażonych w porównaniu z populacjami osób nie narażonych na działanie promieniowania jonizującego [9, 13, 14].

Mutacje komórek somatycznych - kancerogeneza

Transformacja nowotworowa jest genetycznie uwarunkowanym, wieloczynnikowym i wielostopniowym procesem, w przebiegu którego wyróżniamy główne etapy: inicjacja (pierwsza zmiana, zwykle genetyczna, zapoczątkowująca proces transformacji), promocja (etap proliferacji pierwotnie uszkodzonej komórki) i progresja (nabycie przez linię komórek cech nowotworu złośliwego). Proces transformacji nowotworowej wynika z kumulacji zmian:

- genetycznych (takich jak mutacje punktowe, delecje, amplifikacje, mutacje liczby lub/i struktury chromosomów), głównie w trzech grupach genów: protoonkogenach, genach supresorowych i mutatorowych,

- epigenetycznych (np. regulacja ekspresji genów kontrolujących cykl komórkowy, różnicowanie komórek i ich adhezyjność).

Wszystkie czynniki indukujące zmiany informacji genetycznej, zarówno poprzez bezpośredni wpływ na sekwencję DNA (działanie genotoksyczne), jak i epigenetyczną regulację ich funkcji, mogą być potencjalnie czynnikami rakotwórczymi.

Zależność pomiędzy wielkością narażenia a ryzykiem indukcji procesu nowotworowego jest bezprogowa i liniowa. Oznacza to, że ryzyko transformacji nowotworowej występuje przy każdym narażeniu na działanie czynników mutagennych, czyli nie ma dawki bezpiecznej.

Nie obserwuje się zależności pomiędzy wielkością narażenia, a ciężkością przebiegu choroby. Jednak wraz ze wzrostem wielkości narażenia wzrasta częstość występowania choroby nowotworowej w populacji narażonych [6].

Mutacje komórek somatycznych - teratogeneza

Narażenie na działanie czynników mutagennych w życiu przedurodzeniowym (prenatalnym) może prowadzić do efektu teratogennego, czyli wystąpienia wad wrodzonych. Czynnikami teratogennymi nazywamy czynniki uszkadzające rozwijający się zarodek lub płód i tym samym prowadzące do wystąpienia wad rozwojowych. W konsekwencji może dojść do urodzenia dziecka z wadami wrodzonymi, poronienia lub obumarcia płodu. Mechanizm działania czynników teratogennych polega na zaburzeniu podziałów i funkcji komórek w trakcie życia płodowego, co prowadzi do zaburzenia procesów tworzenia się i rozwoju narządów u płodu. Efekt teratogenny jest skutkiem zaburzeń dotyczących wielu komórek, wynikającym z uszkodzenia DNA lub innych molekuł [15, 16]. W efekcie tych zaburzeń może dojść do zmian ekspresji genów, zaburzeń apoptozy, zaburzeń migracji lub/i proliferacji komórek, zaburzeń syntezy lub/i funkcji białek komórkowych [17, 18, 19, 20] oraz zaburzeń produkcji energii [21]. Wady wrodzone, indukowane działaniem czynników teratogennych mogą być zmianami anatomicznymi (dysplazje, malformacje, deformacje, dysrupcje) lub/i funkcjonalnymi (ślepota, głuchota, upośledzenie rozwoju umysłowego) [15].Przykładem mechanizmu działania teratogennego może być działanie talidomidu, które prowadzi do fokomeli (brak rozwoju kończyn górnych i/lub dolnych) poprzez zaburzenie prawidłowego ukrwienia rozwijających się kończyn. W tym procesie bierze udział insulinopodobny czynnik wzrostu I ( insulin-like growth factor I; IGF-I) i czynnik wzrostu fibroblastów 2 (fibroblast growth factor; FGF-2), które regulują transkrypcję podjednostek αv i β3 genów integryn. Powstający dimer αv β3 stymuluje angiogenezę w rozwijających się kończynach. Sekwencje promotorowe genów IGF-1 i FGF-2 a także geny αv i β3 nie posiadają typowej sekwencji TATA, ale sekwencje powtarzalne GC. Talidomid lub aktywny biologicznie produkt jego biotransformacji łączą się z sekwencjami powtarzalnymi regionów promotorowych, obniżając aktywność transkrypcyjną genów i hamując angiogenezę, co prowadzi do zahamowania rozwoju kończyn [19]. Zupełnie inny jest mechanizm powstawania zaburzeń rozwoju kośćca, indukowany przez związki retinoidowe. Kwas retinoidowy reguluje rozwój szkieletu poprzez jądrowe receptory hormonów, receptor kwasów retinoidowych (retinoic acid receptors; RARs) i retinoidowe receptory X (retinoid-X-receptors, RXRs). Badania doświadczalne wykazały, że zaburzenia aktywności RARs prowadzą do zahamowania procesu tworzenia chrząstek poprzez zaburzenie różnicowania chondroblastów [22].

Przykładem mechanizmów zmian indukujących zaburzenie neurobehawioralne może być działanie nikotyny. W badaniach doświadczalnych wykazano, że nikotyna powoduje zwiększenie ekspresji onkogenu c-fos. Podwyższenie ekspresji tego onkogenu prowadzi do indukcji apoptozy w prawidłowych komórkach i zaburza proces różnicowania komórek neuronalnych. Według Slotkina i wsp. podwyższenie ekspresji c-fos jest tak swoiste, że może być markerem zaburzeń neurobehawioralnych [20].

Efekt dawki

Związki teratogenne wywierają działanie biologiczne jedynie po przekroczeniu „dawki progowej” [6]. Wraz ze wzrostem narażenia wzrasta zarówno ryzyko wystąpienia efektu teratogennego, jak i ciężkość uszkodzeń płodu. Ryzyko wystąpienia efektu teratogennego jest większe w przypadku narażenia przewlekłego na działanie czynników teratogennych (nawet w niskiej dawce) niż w przypadku jednorazowej ekspozycji na teratogeny nawe5t w w wysokim stężeniu. Na przykład ryzyko wystąpienia zespołu alkoholowego jest wyższe u dziecka, którego matka piła alkohol regularnie w czasie ciąży, niż u dziecka, którego matka nadużyła alkoholu w czasie ciąży raz, (nawet w okresie organogenezy) [17]. Konsekwencje kliniczne narażenia na działanie czynnika teratogennego są stosunkowo dobrze poznane dla promieniowania jonizującego. Działanie promieniowania jonizującego w okresie prenatalnym prowadzi głównie do wystąpienia wad ośrodkowego układu nerwowego (OUN), najczęściej do małogłowia i upośledzenia umysłowego [23]. Wykazano zależność liniową pomiędzy dawką promieniowania, a występowaniem zaburzeń rozwoju OUN. Za najbardziej krytyczny uznaje się okres pomiędzy 10 a 17 tygodniem życia ciążowego [24, 25]. Uszkodzenia OUN obserwowano jednak głównie po narażeniu na stosunkowo wysokie dawki promieniowania tj. 10-100 radów. Teratogenne dawki promieniowania są, więc znacznie wyższe niż dawki, na które pacjenci są narażeni podczas wykonywania większości diagnostycznych badań radiologicznych (np. badania rentgenowskie (RTG): czaszki - 0.004 rada; kręgosłupa lędźwiowego 0.002 rada; miednicy 0.4 rada; badania metodą tomografii komputerowej (CT): głowy <0.05 rada; klatki piersiowej <0.1 rada; brzucha<2.6 radów; kręgosłupa lędźwiowego <3.5 radów) [5].

Ryzyko wystąpienia nowotworów wieku dziecięcego (głównie białaczek) wzrasta natomiast już przy narażeniu na 1 do 2 radów. W ujęciu statystycznym wzrost ryzyka zachorowania na chorobę nowotworową jest niewielki, gdyż np. częstość występowania białaczek u dzieci wynosi 3.6 na 10 000, a w populacji dzieci narażonych w życiu płodowym na działanie 1-2 radów ten odsetek wzrasta do 5 na 10 000 [26, 27].

Należy więc unikać wykonywania niepotrzebnych badań RTG w czasie ciąży, ale jeśli jest to konieczne ze względu na stan zdrowia matki, powinno się rozważyć ich wykonanie [5].

Swoistość czynników teratogennych

Efekt kliniczny większości teratogenów zależy od okresu ciąży, w którym działają na płód. W zależności od fazy rozwojowej, w której nastąpiło uszkodzenie mówimy o: i) genopatii, jeśli czynnik mutagenny zadziała na komórki rozrodcze przed zapłodnieniem, prowadząc do powstania mutacji; ii) blastopatii, jeśli do uszkodzenia zapłodnionej komórki jajowej doszło w okresie do 14 dnia po zapłodnieniu; iii) embriopatii - jeśli wady powstały na skutek zadziałania czynnika uszkadzającego w okresie między 14 a 60 dniem od zapłodnienia; iiii) fetopatii - jeśli wady zostały indukowane działaniem czynników po 60 dniu od zapłodnienia [28].

Stosunkowo najbezpieczniejszym, jeśli chodzi o ryzyko indukcji wad wrodzonych, jest okres 2 pierwszych tygodni życia zarodka. W tym czasie komórki zarodka są pluripotencjalne, co stanowi o ich dużej plastyczności. W związku z tym, jeśli uszkodzeniu ulegną pojedyncze komórki to pozostałe są w stanie je zastąpić, jeśli natomiast uszkodzeniu ulegnie duża liczba komórek, zarodek zginie. Tak, więc w tym okresie można oczekiwać efektu „wszystko albo nic” [17]. Wyniki badań doświadczalnych na zwierzętach wykazały jednak, że narażenie w tym teoretycznie bezpiecznym okresie, może niekiedy doprowadzić do efektu teratogennego [29].

Mniej więcej od 14 do 60 dnia po zapłodnieniu trwa proces organogenezy, podczas którego poszczególne grupy komórek ulegają różnicowaniu. Tworzą się zawiązki narządów, a następnie dochodzi do ich rozwoju. W tym właśnie okresie rozwijający się płód jest najbardziej wrażliwy na działanie teratogenne. W zależności od momentu zadziałania czynnika uszkadzającego może dojść do uszkodzenia różnych narządów. Narażenie na niektóre czynniki teratogenne prowadzi do wystąpienia powtarzalnego, charakterystycznego układu wad i te czynniki mutagenne są zwane „specyficznymi” (tabela 1). Kliniczne skutki działania większości czynników mutagennych zależą jednak od stadium rozwoju płodu.

Różne związki uszkadzające komórki rozwijającego się płodu w tym samym okresie ciąży, będą prowadziły do podobnych skutków klinicznych, natomiast ten sam czynnik działając w różnych okresach życia płodowego, będzie wywoływał różne konsekwencje. Narażenie na czynniki teratogenne jest ponadto najczęściej przewlekłe, co oznacza, iż płód jest narażony na ich działanie w sposób ciągły, w trakcie kolejnych, płynnie w siebie przechodzących, okresów rozwoju (od wczesnej blastogenezy do późnej organogenezy) [30]. Złożoność obrazu jest również spotęgowana faktem, iż okresy rozwojowe różnych narządów nakładają się na siebie. Rozwój układu nerwowego zachodzi głównie pomiędzy 15 a 28 dniem ciąży, każdy więc czynnik uszkadzający rozwijający się płód w tym czasie, spowoduje przede wszystkim wady układu nerwowego. Dodatkowo czynnik ten może indukować powstanie wad układu krążenia, dla którego najbardziej krytyczny okres przypada na czas pomiędzy 20 a 40 oraz wad oczu ( 24 a 40 dzień ciąży), a także wad kończyn (24 a 46 dzień życia płodowego) [31].

Po zakończeniu organogenezy (po około 60 dniu życia płodowego) dochodzi do szybkiego różnicowania komórek, ich proliferacji i migracji, a także wzrostu i dojrzewania narządów. Procesy te szczególnie intensywnie przebiegają w (OUN). Narażenie na działanie czynników teratogennych w tym okresie życia prenatalnego może prowadzić do śmierci płodu lub zaburzeń funkcjonalnych, wyrażających się upośledzeniem wzrastania płodu lub dysfunkcją OUN, często równoznaczną z mniejszym lub większym stopniem niepełnosprawności. Te zaburzenia są objęte pojęciem teratogenezy behawioralnej lub neurobehawioralnej (neurobehavioral, behavioral teratogenesis) [32]. Mutacje komórek somatycznych płodu w tym okresie mogą również prowadzić do transformacji nowotworowej i wystąpienia u dziecka nowotworów wrodzonych [6, 7, 9]..

Według Castilla i wsp. [15] pojęcie efektu teratogennego powinno zostać poszerzone, tak, aby objęło również takie skutki działania czynników mutagennych, jak szeroko pojęte zaburzenia rozrodu (poronienia, opóźnienie rozwoju płodowego, porody niewczesne, przedwczesne, a także zwiększoną śmiertelność noworodków).

Złożoność omawianych zjawisk sprawia, iż w większości przypadków niespecyficznych wad lub zespołów wad wrodzonych trudno jest określić czynnik etiologiczny [15]. Potwierdzają to dane statystyczne: około 20% wad wrodzonych wynika z mutacji pojedynczych genów, 5-10% jest wynikiem aberracji chromosomowych, 5-10% z narażenia na znane czynniki mutagenne, a etiologia ponad 50% przypadków wad wrodzonych pozostaje nieznana.

Indywidualnie zróżnicowana wrażliwość na działanie czynników teratogennych

Mimo że cała populacja ludzka jest narażona na działanie podobnych czynników mutagennych, to wady wrodzone, indukowane działaniem czynników teratogennych występują stosunkowo rzadko (5-10% spomiędzy wszystkich wad wrodzonych), a ponadto są bardzo zróżnicowane zarówno, jeśli chodzi o spektrum, jak i ciężkość zaburzeń. Muszą więc występować mechanizmy regulujące indywidualną podatność na działanie czynników mutagennych. Indywidualna wrażliwość na działanie teratogenne zależy zarówno od genotypów matki, jak i dziecka, warunkujących polimorfizm czynnościowy białek biorących udział w takich procesach, jak: transport łożyskowy, absorpcja i dystrybucja, metabolizm teratogenów chemicznych (enzymy fazy I - aktywujące i fazy II - detoksyfikujące) [17], a także od sprawności mechanizmów naprawy DNA [33, 34, 35].

Przykładem zależności ryzyka występowania wad wrodzonych od polimorfizmu enzymów metabolizujących, może być zespół alkoholowy. Etanol jest metabolizowany przez dehydrogenazę alkoholową (ADH) i cytochrom P45002E1 (CYP2E1) do aldehydu octowego, a następnie utlenowany przez dehydrogenazę aldehydową (ALDH). Wykazano, że wariant polimorficzny ADH2 jest czynnikiem ochronnym i ryzyko wystąpienia zaburzeń behawioralnych u dzieci matek, pijących w czasie ciąży alkohol i posiadających ADH2 jest niższe niż w posiadających wariant ADH1 [17].

Sprawność mechanizmów naprawy DNA determinuje efektywność usuwania uszkodzeń DNA [33]. Zaburzenia naprawy DNA mogą prowadzić zarówno do zaburzeń gametogenezy [37], jak i organogenezy [32]. O znaczeniu sprawności mechanizmów naprawy DNA dla prawidłowego rozwoju narządów najlepiej świadczy fakt, iż w wielu zespołach dziedzicznie uwarunkowanych zaburzeń naprawy DNA, obok podatności na rozwój nowotworów występują wady wrodzone (tabela 2) [35].

Poradnictwo genetyczne

Poradnictwo genetyczne powinno być prowadzone przez lekarza genetyka, przygotowanego do udzielania porad z zakresu teratologii. Przy przygotowaniu porady genetycznej lekarz powinien przeprowadzić szczegółowy wywiad genetyczny i określić ryzyko wystąpienia wad wrodzonych u płodu, wynikające z ryzyka populacyjnego (3%-5%) [17] oraz obciążenia rodzinnego. Podczas ustalania szczegółów narażenia na działanie czynników teratogennych powinien zostać zebrany dokładny wywiad, zmierzający do ustalenia w miarę precyzyjnie rodzaju i terminu wystąpienia narażenia. Należy również zwrócić uwagę na narażenie na takie czynniki, jak: preparaty ziołowe, papierosy, alkohol i narkotyki. Zbieranie wywiadu powinno być procesem czynnym i lekarz powinien sterować wywiadem za pomocą zadawanych pytań.

Przy ustalaniu porady genetycznej lekarz powinien wziąć pod uwagę ryzyko populacyjne, rodzinne i indywidualne wystąpienia zaburzeń rozwojowych u płodu. Ponieważ nie zostało udowodnione, że mutacje komórek rozrodczych prowadzą do zwiększenia częstości urodzeń dzieci z zespołami uwarunkowanymi genetycznie, a mutacje komórek somatycznych dotyczą linii komórkowych, a nie całego organizmu płodu, w przypadkach narażenia na działanie czynników mutagennych nie jest uzasadnione wykonywanie inwazyjnych badań prenatalnych. Pacjentki takie powinny natomiast zostać objęte szczegółową diagnostyką nieinwazyjną, w celu wykrycia ewentualnych wad wrodzonych u płodu. W okresie od 15 -17 tyg. ciąży powinien zostać wykonany test potrójny w celu wykluczenia aneuploidii chromosomów (najczęściej ryzyko populacyjne) oraz wad otwartych OUN lub powłok brzusznych. W 20 tyg. ciąży powinno zostać przeprowadzone badanie echokardiograficzne, celem wykrycia ewentualnych wad serca u płodu. Rozwój płodu powinien być monitorowany szczegółowym badaniem USG (w ośrodkach referencyjnych), zgodnie z zaleceniami Krajowego Konsultanta d/s Ginekologii i Położnictwa z dnia 23.11.1995. Jeśli pacjentki takie zgłoszą się odpowiednio wcześnie, powinny zostać również objęte prenatalną opieką genetyczną, ukierunkowana na diagnostykę wad wrodzonych wynikając1ch z ryzyka populacyjnego, tzn.: w 11-13 tyg., ciąży powinny zostać wykonane badania w celu wykluczenia zespołu Downa, np. badanie grubości fałdu karkowego i test PAPP-A (Pregnancy -Associated Plasma Protein A). Badania te można wykonać ze względu na szczególny stan psychiczny pacjentek, które są zwykle w dużym stresie. W razie stwierdzenia w powyżej przedstawionych badaniach nieprawidłowości u płodu należy rozważyć wykonanie badań inwazyjnych.

Szczególnym problemem jest działanie teratogenne leków. Do tego zagadnienia odnoszą się wszystkie ogólne zasady, omówione powyżej. Szczegółowy opis wad, indukowanych narażeniem na różne leki można znaleźć pod adresem internetowym: www.wisc.edu/fasscreening.

Piśmiennictwo:

1. Yauk C. Monitoring for induced heritable mutations in natural populations: application of minisatellite DNA screening. Mutat Res 1998;411:1-10.

2. Loeb LA. Microsatellite instability: marker of a mutator phenotype in cancer. Cancer Res 1994;54:5059-5063.

3. Sorsa M., Yager JW. Cytogenetic Surveillance Of Occupational Exposures. Cytogenetics. Red. Obe G, Basler A. Springer Verlag; 1987. p. 345-360.

4. Juutilainen J, Lang S. Genotoxic, carcinogenic and teratogenic effects of electromagnetic fields. Introduction and overview. Mutat Res 1997;387:165-171.

5. Toppenberg KS, Hill A, Miller D. Safety of radiographic imaging during pregnancy. Am Fam Phys 1999;1:1813-1820.

6. Brent LR. Definition of a Teratogen and Relations of Teratogenicity to Carcinogenicity. Teratology 1986;34:356-360.

7. Appel KE, Fűrstenberger G, Hapke HJ, Hecker E, Hildebrandt AG, Koransky W, Marks F, Neumann HG, Ohnesorge FK, Schulte-Hermann R. Chemical cancerogenesis: definitions of frequently used terms. J Cancer Res Clin Oncol 1990;116:232-236.

8. Hittelman W. Genetic instability in epithelial tissues at risk for cancer. Ann N Y Acad Sci 2001;952:1-12.

9. Venitt S, Phillips DH. The importance of environmental mutagens in human carcinogenesis and germline mutation. In: Phillips DH, Venitt S, red. Environmental mutagenesis. First ed. Oxford: BIOS Scientific Publishers Ltd; 1995. p. 1-17.

10. Pearson H. Sperm and eggs fall foul of fallout. Nature, 2002; free online access: www.nature.com, 23 april,

11. May CA, Tamaki K, Neumann R, Wilson G, Zagars G, Pollack A, Dubrova YE, Jeffreys AJ, Meistrich ML. Minisatellite mutation frequency in human sperm following radiotherapy. Mutat Res 2000;453:67-75.

12. Dubrova YE, Bersimbaev RI, Djansugurova LB, Tankimanova MK, Mamyrbaeva ZZ, Mustonen R, Lindholm C, Hulten M, Salomaa S. Nuclear weapons tests and human germline mutation rate. Science 2002;295,1037.

13. Dubrova YE, Grant G, Chumak AA, Stezhka VA, Karakasian AN. Elevated minisatellite mutation rate in the post-chernobyl families from Ukraine. Am J Hum Genet 2002;71:801-9.

14. Bishop JB, Witt KL, Sloane RA. Genetic toxicities of human teratogens. Mutat Res 1997;396:9-43.

15. Castilla EE, Lopez-Camelo JS, Campana H, Rittler M. Epidemiological methods to assess the correlation between industrial contaminants and rates of congenital anomalies. Mutat Res 2001;489:123-145.

16. Yanai J, Vatury O, Slotkin TA. Cell signaling as a target and underlying mechanism for neurobehavioral teratogenesis. Ann N Y Acad Sci 2002;965:473-478.

17. Polifka JE, Friedman JM. Medical genetics: 1.Clinical teratology in the age of genomics. CMAJ 2002;167:265-273.

18. Rubin S.A., Bautista JR, Moran TH, Schwartz GJ, Carbone KM. Viral teratogenesis: brain developmental damage associated with maturation state at time of infection. Brain Res Dev 1999;112:237-244.

19. Stephens TD, Bunde CJW, Fillmore BJ. Mechanism of action in thalidomide teratogenesis. Biochem Pharm 2000;59:1489-1499.

20. Slotkin TA, McCook EC, Seidler FJ. Cryptic brain cell injury caused by fetal nicotine exposure is associated with persistent elevations of c-fos protooncogene expression. Brain Res 1997;750:180-188.

21. Knudsen TB. Mitochondrial Transduction of teratogenesis. Teratology 2000;62:238-239.

22. Underhill TM, Weston AD. Retinoids and their receptors in skeletal development.

23. Microsc Res Tech 1998;43:137-155.

24. Blot WJ, Miller RW. Mental retardation following in utero exposure to the atomic bombs of Hiroshima and Nagasaki. Radiology 1973;106:617-619.

25. Hall EJ. Scientific view of low-level radiation risks. Radiogrphics 1991;11:509-518.

26. Yamazaki JN, Schull WJ. Perinatal loss and neurological abnormalities among children of the atomic bomb: Nagasaki and Hiroshima revisited, 1949 to 1989. JAMA 1990;264:605-609.

27. Brent RL. The effect of embryonic and fetal exposure to x-ray, microwaves, and

ultrasound: counseling the pregnant and nonpregnant patient about these risks. Semin Oncol 1989;16:347-368.

28. Brent R, Meistrich M, Paul M. Ionizing and nonionizing radiations. In: Paul M, ed. Occupational and environmental reproductive hazards: a guide for clinicians. Baltimore: Wiliams ဦ Wilkins; 1993.p.165-189.

29. Trejbalova M, Zidek S, Trejbal E. Ryzyko farmakoterapii w ciąży. PZWL, Warszawa; 1986.p.11-15.

30. Rutledge JC, Generoso WM. Malformations in pregastrulation developmental toxicology. In: Korach KS, red. Reproductive and developmental toxicology. New York: Marcel Dekker; 1998.p.73-86.

31. Schnitzer PG, Olshan AF, Erickson JD. Paternal occupation and risk of birth defects in offspring. Epidemiology 1995;6:577-583.

32. Dworkin PH, ed. Pediatria. Wrocław: Wyd Med. Urban & Partner, 211 - 261.

33. Auroux M. Behavioral teratogenesis: an extension to the teratogenesis of functions. Biol Neonate 1997;71:137-147.

34. Vinson RK, Hales BF. Nucleotide excision repair gene expression in the rat conceptus during organogenesis. Mutat Res 2001;486:113-123.

35. Rajewsky M, Engelbergs J, Thomale J, Schweer T. DNA repair: counteragent in mutagenesis and carcinogenesis- accomplice in cancer therapy resistance. Mutat Res 2000;462: 101-105.

36. Baarends WM,van der Laan R, Grootegoed JA. DNA repair mechanisms and gametogenesis. Reproduction 2001;121:31-39.

37. http://www.ncbi.nih.gov

Pytania kontrolne:

1. Jakie są podobieństwa i różnice pomiędzy procesami teratogenezy, mutagenezy i kancerogenezy?

2. Co oznacza pojęcie teratogenezy behawioralnej?

3. Jakiej porady genetycznej udzielisz kobiecie w ciąży, która była narażona na działanie czynników teratogennych i jakie badania prenatalne jej zalecisz?

4. Wyjaśnij, dlaczego najmniej zaburzeń rozwojowych powstaje w okresie pierwszych dwóch tygodni ciąży.

5. Jakie grupy genów są najbardziej krytyczne w procesie transformacji nowotworowej?.

6. W którym okresie ciąży płód jest najbardziej wrażliwy na działanie czynników teratogennych i dlaczego?

7. Podaj różnice między efektem klinicznym wynikającym z mutacji w komórkach rozrodczych i somatycznych.

8. Od czego zależy indywidualna podatność na działanie teratogenów?

9. Jaki jest efekt działania czynników teratogennych, w zależności od fazy rozwoju płodu?

10. Jaka jest swoistość działania czynników teratogennych?

Tab. 1. Przykłady wad wrodzonych, indukowanych przez teratogeny swoiste.

Czynnik teratogenny	Zburzenia rozwojowe
Toksoplazmoza (toxoplasma gondi)	Wady ośrodkowego układu nerwowego, zapalenia naczyniówki i siatkówki, małogłowie, zwapnienia śródczaszkowe, upośledzenie umysłowe.
Różyczka	Małogłowie, żółtaczka, hepatosplenomegalia, zaćma, ślepota, głuchota, upośledzenie umysłowe, wady serca i mózgu.
Ospa wietrzna, półpasiec	Wady kończyn, zaniki kory mózgowej, opóźnienie rozwoju umysłowego.
Alkohol etylowy	Dystrofia wewnątrzmaciczna, cechy dysmorficzne twarzoczaszki, wady serca i mózgu, zaburzenia zachowania, upośledzenie umysłowe.
Talidomid	Niedorozwój kończyn do całkowitego braku ich wykształcenia, wady twarzy.
Warfaryna	wady ośrodkowego układu nerwowego, niedorozwój twarzoczaszki, uszkodzenia nasad kości.
Pochodne wit A (izotretynoina i etretynat)	Wady mózgu, wady serca, zaburzenia rozwojowe twarzoczaszki.

Tab. 2. Przykłady zespołów uwarunkowanych autosomalnie recesywnie, charakteryzujących się występowaniem wad wrodzonych i skłonnością do rozwoju nowotworów (opracowane na podstawie bazy danych OMIM).

Zespół (mechanizm genetyczny)	Objawy
Zespół Cockaynea (zaburzenie usuwania źle sparowanych zasad, NER)	Niedobór wagi i wzrostu, małogłowie, upośledzenie umysłowe, zanik siatkówki, głuchota
Ataksja - Teleangiectasia (mutacja genu ATM, niestabilność chromosomowa)	Ataksja (1 - 3 r. ż.), naczyniaki w obrębie skóry i oczu (6 r.ż), podwyższony poziom ၡ-fetoproteiny, białaczki i chłoniaki, niedobory immunologiczne, nadwrażliwość na promieniowanie jonizujące
Zespół Blooma (mutacja genu BLM, niestabilność chromosomowa)	Karłowatość, z zachowaniem proporcji ciała, cechy dysmorficzne twarzoczaszki, nadwrażliwość skóry na światło słoneczne, obszary hipo- i hiperpigmentacji, cukrzyca, niepłodność u mężczyzn, nowotwory
Zespół Nijmegen (mutacja genu NBS, niestabilność chromosomowa)	Małogłowie,cechy dysmorficzne twarzoczaszki, nawracające infekcje (niedoboru immunologiczne), bielactwo, predyspozycja do rozwoju nowotworów, dysfunkcja gonad
Anemia Fanconiego (mutacje w różnych genach, nadwrażliwość chromosomów na związki indukujące wiązania poprzeczne)	Wady (malformacje) w zakresie układów: kostnego, żołądkowo-jelitowego, centralnego układu nerwowgo. Niedokrwistość aplastyczna, białaczki. Występuje duża zmienność ekspresji objawów klinicznych

6

---