7. Целостность онтогенеза.

Организм развивается как целостная система благодаря информации генотипа в единстве с условиями окружающей среды. Развитие осуществляется путем выборочного включения специфических генов в соответствующем месте и в соответствующее время. Центральной гипотезой генетики развития является гипотеза дифференциальной активности генов, которая заключается в том, что дифференцирование клеток происходит без генетических изменений, т.е. все клетки имеют определенный набор генов, присущий организму, но экспрессия этих генов регулируется таким образом, что клетки синтезируют различные белки, выбирая только один из многих возможных путей развития, и становятся специализированными клетками. Основными механизмами, которые обусловливают выборочное включение генов, в результате чего возникают различия между клетками, являются: а) регуляция на уровне транскрипции б) регуляция на уровне процессинга РНК в) регуляция на уровне трансляции г) регуляция на уровне посттрансляционной модификации белков.

Внешним проявлением детерминации является дифференцирование, в результате которой клетки теряют часть своих предыдущих возможностей, но приобретают некоторые новые свойства. Дифференцирование - процесс возникновения различий между частями организма и их специализации при его развитии. Другими словами - это образование различных клеток (тканей) с исходнооднородных. Происходит, в основном, в эмбриогенезе, а также в постэмбриогенезе и некоторых органах взрослой особи (например, в кроветворных органах тотипотентные стволовые клетки дифференцируются в клетки крови). Обычно является необратимым процессом, но в условиях повреждения ткани, способной к регенерации, а также при злокачественном перерождении клетки происходит дедиференцирование - упрощение структуры клеток, связанное с временной потерей признаков их специализации. Основными механизмами дифференцировки клеток являются: 1) цитоплазматическая сегрегация (отделение), в результате чего качественно отличные участки цитоплазмы зиготы попадают в разные дочерние клетки, 2) эмбриональная индукция - влияние рядом расположенных клеток.

В развитии организмов можно выделить 3 группы факторов, детерминирующих (определяют) изменения: генетические, взаимодействие частей зародыша, влияние внешних по действию на зародыш факторов.

Генетические факторы запрограммированы в ядре. В любой клетке большинство генов репрессирована и только часть из них дерепресуется.

Условно гены можно разделить на три группы:

1) функционируют во всех клетках (гены, кодирующие общие для всех клеток структуры, ферменты энергетического обмена);

2) функционируют в тканях одного типа (синтез миозина в клетках мышечной ткани);

3) специфические для каждого типа клеток, обеспечивающие их морфологию и функции (гены гемоглобина в эритроцитах).

Зигота в своем ядре имеет набор генов для развития всего разнообразия клеток, тканей и органов. Желточные включения цитоплазмы оплодотворенной яйцеклетки содержат белки и липоиды, есть пластический и энергетический материал, необходимый для процессов разделения при развитии зародыша. В зиготе гены репрессированы, в них ДНК связана с белками-гистонами. Во время оплодотворения наступает экспрессия определенных групп генов благодаря поступлению веществ из цитоплазмы в ядро, которые высвобождают определенные участки ДНК от гистонов. Происходят процессы транскрипции, трансляции с образованием белков, участвующих в формировании определенного признака. Клетки, образующиеся в результате нескольких первых делений зиготы, сохраняют способность формирования всех типов клеток, является во взрослом организме, они тотипотентнимы.

Взаимодействие частей зародыша начинается с того, что возникают различные виды клеток за счет неоднородности цитоплазмы в яйцеклетке. От этого зависят первичная дифференциация. Дальнейшее усложнение строения частей тела достигается благодаря взаимомодействию между клетками. На определенных стадиях развития клетки зародыша приобретают способность реагировать на индуцирующее влияния других клеток образованием определенных структур (эмбриональная индукция), но без влияния соседних клеток эти потенции не реализуются.

Внешними для зародыша могут быть факторы физической и химической природы: изменения температуры, поступление кислорода, лекарственные вещества, токсины паразитов и т.п.. Особенно чувствительными к воздействию различных факторов есть определенные периоды онтогенеза, которые назвали критическими.

Критические периоды - это периоды наименьшей устойчивости зародышей к факторам внешней среды. Такими периодами являются промежутки времени, связанные с переходом от одного морфофункционального этапа развития к следующему, качественно отличного от предыдущего. Критическими периодами являются: в передзиготный период - мейоз, оплодотворение, во время эмбриогенеза - имплантация, плацентация, роды, в постэмбриогенезе - первый год жизни, период полового созревания. Различают критические периоды в развитии отдельных органов и общие для организма. Вредное воздействие на организм могут осуществлять химические вещества, физические и биологические факторы, гипоксия, голодание, наркотические средства и др.. Под их влиянием могут возникать нарушения развития, которые называют пороками развития. Дефекты могут возникать вследствие изменений в генетическом аппарате (мутаций), влияния в эмбриогенезе тератогенных факторов (некоторые инфекционные болезни, излучения, некоторые лекарства и др.). Пороки развития разделяют на наследственные (возникают в результате мутаций), экзогенные (возникающие под действием внешних вредных факторов) и мультифакторные (возникают вследствие совместного действия мутаций и внешних вредных факторов). Их классифицируют и по анатомо-морфологическим принципам: пороки развития ЦНС, сердечно-сосудистой системы, костно-мышечной системы и др..

Пороки развития - это врожденные отклонения за пределы нормальных вариантов в анатомическом строении (форме, размерах, числе) тканей и органов человека, которые в основном сопровождаются нарушениями их функций или даже угрожают жизнеспособности организма.

Изучение происхождения и патологии пороков составляет отдельную дисциплину науки - тератологию (с греч. Teratos - чудовище, logos - понятие, учение).

Пороки развития - распространенный вид патологии, удельный вес которого в общей популяции колеблется в разных странах, по данным ВОЗ, от 2,7 до 16,3% и имеет тенденцию к росту в последние десятилетия.

В основе происхождения пороков лежат разнообразные нарушения процессов развития тканей и органов.